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本發明公開了一種高溫合金機加工的輔助裝置，用于實現對高 硬度的高溫合金工件進行切削加工，屬于金屬切削加工技術領域，其 包括等離子加熱單元，夾持單元，切削力測量單元，以及測溫單元， 等離子加熱單元包括等離子發射噴頭，用于對高溫合金工件待切削位 置加熱以使之軟化而能進行切削加工；夾持單元包括多個夾持板，所 述夾持板相對安裝以用于夾持等離子發射噴頭；測溫單元中的測力儀 用于與高溫合金工件接觸以測量其被切削時候承受的切削力的大小； 測溫單元的紅外攝像頭用于測量被所述等離子發射噴頭加熱的高溫合 金工件待切削位

臨床廣泛使用的骨科固定器械材料以鈦合金、不銹鋼等惰性金屬為主，而現有可降解吸收材料（如聚乳酸、羥基磷灰石等）力學性能較差，無法對承受較大載荷骨創傷部位進行有效固定，應用范圍有限。但惰性金屬材料存在需要二次手術取出或永久保存在體內的問題。鎂合金被稱為革命性的植入材料，具有力學性能優異、生物相容性好、可在生理環境中降解吸收等突出的優勢。目前全世界醫用鎂合金研究者、以及美國FDA、中國國家藥監局、歐盟藥監機構等均普遍認為醫用鎂合金的發展已經具備進入臨床和實際應用推廣階段，且部分可吸收鎂合金骨科器械已進入臨床試驗階段。 本成果開發了系列化醫用鎂合金成分設計、組織與性能調控及其可控降解涂層技術。基于上述研究成果，研制的可吸收鎂合金骨科器械能在骨組織完成修復和再生過程后自行降解，降解產物鎂離子是人體必需元素，能促進骨組織愈合，也避免了需要二次手術取出帶來的痛苦和經濟壓力，臨床推廣便利，市場前景巨大，可適用于不同骨折內固定的各種結構形式骨釘、骨板等新產品。研究團隊在可吸收醫用鎂合金材料及其復合材料與保護涂層技術開發方面已申請了15項發明專利，從醫用鎂合金熔煉、成分設計、加工、表面可降解復合涂層、到骨科器械的結構優化設計等關鍵技術環節都有很好的發明專利保護。在已有的技術基礎上，可以快速形成所需結構形式的可吸收骨科器械進行動物、臨床實驗。

鋁及其合金是工程應用最廣泛的結構材料之一。傳統的鋁合金零件通過鑄造、鍛造和粉末冶金等方法制造，與這些傳統制造過程相關的工具設備增加了制造成本和交付周期。3D打印技術由于為制造設計提供了豐富的自由度而廣泛應用于工程零件的制造。現有3D打印技術中，選擇性激光熔化（SLM）是發展最為廣泛的方法之一。但是SLM工藝中的冶金缺陷如許多裂紋、球化和氣孔導致只有有限數量的金屬適合該種工藝，且具備滿足要求的密度、微觀結構和強度。中南大學粉末冶金研究院李瑞迪研究員和新西蘭奧克蘭大學、中車工業研究院有限公司等單位合作通過對合金元素進行調控和熱處理工藝的探索，發展了一種適用于SLM制備工藝，具有良好抗裂性和高強度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。相關論文以題為“Developing a high-strength Al-Mg-Si-Sc-Zr alloy for selective laser melting: crack-inhibiting and multiple strengthening mechanisms”于4月13日在金屬材料頂級期刊《Acta Materialia》在線發表。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.03.060在該項工作中，研究人員設計了一系列Al-Mg（-Si）-Sc-Zr合金，并用霧化合金粉末進行3D打印制備。在沒有Si元素的情況下，Al-xMg-0.2Sc-0.1Zr（x=1.5,3.0,6.0wt.%）合金在制備過程中均易發生熱裂紋，平均裂紋密度隨Mg含量的增加而增大。發現在Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr合金中加入1.3wt%的Si能夠有效地抑制SLM過程中的熱裂紋，同時細化制備合金的微結構，從而提高打印試樣的力學性能。圖1：不同成分的打印樣品晶粒尺寸和形貌EBSD分析結果：（a）1.5 wt%Mg，合金1；（b）3.0 wt%Mg，合金2；（c）6.0 wt%Mg，合金3；（d）6.0 wt%Mg+1.3 wt%Si，合金4。晶體學取向用倒極圖（IPF）表示。圖2：Mg和Si元素對試樣斷裂行為的影響。（a）不同合金成分（合金1，合金2，合金3，合金4）的拉應力應變曲線。（b-e）合金1（b）、合金2（c）、合金3（d）、合金4（e）的斷口SEM圖像。通過對合金成分的進一步微調，研究人員設計了一種新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。這種新合金具有明顯的細化微觀組織，由亞微米胞體和胞體中存在的共晶Al3（Sc，Zr）納米粒子（2-15nm）和粒間Al-Mg2Si共晶（Mg2Si直徑10-100nm）組成。打印試樣中形成了高密度的層錯和獨特的9R相。試樣的拉伸強度和延伸率分別達到497MPa和11%。經過時效處理后，試樣的拉伸強度達到550MPa，塑性在8%～17%之間。除了固溶強化、晶界強化和納米顆粒強化外，高密度層錯也有助于強化。圖3：不同組分（a1-4）合金#4；（b1-4）合金#5的SLM打印樣品的細晶區TEM圖像：（a1-2）合金4的胞狀結構；（a3-4）合金的柱狀結構；（b1-5）合金（b2）的胞狀結構是（b1）的暗場圖像；（b3-4）合金的柱狀組織#5；圖（a2），（a4），（b2）和（b4）顯示了晶間共晶組織；（b5）是SLM-printed Alloy#5細胞的干HAADF圖像和主要元素（Al、Mg、Si、Sc、Mn和Zr）的相應EDX圖譜。圖4：（a）SLM打印合金#5時效前后的拉伸應力應變曲線。曲線“#5”表示打印合金#5；曲線“#5-HT1”表示360℃時效8h的合金#5；曲線“#5-HT2”表示300℃時效8h的合金#5。（b）在合金#5-HT2斷裂處拉伸試樣的透射電鏡顯示具有高密度位錯和SFs的變形組織。（c）沿[001]方向的變形亞晶中滑移帶和滑移方向的HRTEM圖像。（d）在（-100）面上用（c）圖中標記區域的傅里葉逆變換圖像顯示出高密度位錯。這項研究成果通過在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素，形成了精細打印微觀組織，獲得了無裂紋的打印合金成分。隨后通過熱處理時效工藝引入高密度層錯并細化晶粒，開發出了一種具有低熱裂敏感性和高強度的新型鋁鎂合金。這項工作提供了一種解決和消除SLM工藝中的冶金缺陷的鋁鎂合金成分設計方法和熱處理工藝，推動了SLM制造技術的工程應用。

研發階段/n內容簡介：MC型多元低合金抗磨鑄鐵磨球是一種性能優異的抗磨材料。該技術是將幾種具有不同功能的合金對鑄鐵進行微量合金化，并采用特殊的變質處理技術和先進的激冷鑄造工藝，使生產出的鑄件具有生產成本低、生產工藝簡單、可靠，其材質具有韌性和高硬度，不易破碎且耐磨等特點，可采用沖天爐、電爐熔煉，材質不需熱處理，該材質廣泛用于磨球、襯板等易磨件。該產品僅用于建材、電力、選礦、化工等行業的磨球一項，國內每年消耗達100多萬噸。技術指標：材質硬度：HRC48-55；沖擊值：ak>5J/m2；破碎率：

以自主開發的超細 / 納米 WC 類復合粉末為原料，基于目前國內企業常用燒結設備，開發出特色燒結工藝，制備出不同粘結相含量和晶粒尺寸級別、性能達到國際先進水平的系列超細晶硬質合金塊體材 料， 平均晶粒尺寸 200 － 500nm，硬度 HRA 90 － 93.5，斷裂韌性 12.0 － 20.0MPa.m1/2，橫向斷裂強度4500 － 5200MPa，性能得到國際著名硬質合金企業和國內權威資質機構檢測認定。利用真空燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結等技術，結合原料粒徑匹配和燒結工藝優化，制備出平均晶粒尺寸>8μm  的組織均勻、性能穩定的超粗晶硬質合金塊材，具有硬度 > HRA 90.0、斷裂韌性 >15.0 MPa.m1/2 的優良力學性能。

“高性能稀土鎂合金薄板帶生產技術”項目是以北京市科委經費支持為起源、以國家“十二? 五”科技支撐計劃為發展，以北京科技大學與美國波音公司國際合作開發高性能稀土鎂合金等為基礎，逐步形成的一項特色科技成果。通過系統地研究鑄軋、擠壓板坯熱軋、鑄錠熱軋和熱處理過程中鎂合金組織演變機理與性能控制技術等，研發出具有高成形性能的稀土鎂合金；實現了高精度鎂合金板成卷軋制過程自動化控制及精整、表面處理技術的開發，并完成了高精度鎂合金專用軋機機組及控制裝置的研發設計及應用，在此基礎上研發出高性能稀土鎂合金薄板帶生產工藝技術。

傳統鈦合金鑄造用陶瓷型芯材料如Al2O3、SiO2等材料存在易反應、難脫芯,而高化學穩定性的Y2O3、ZrO2等材料卻價格昂貴且難以脫芯。實驗室經過多年的研究和實踐，開發了穩定性較高、價格低和易水解的 CaO材料為主的鈦合金精密鑄造陶瓷型芯材料，先后開展了對CaO型芯的成分、結構和生產工藝優化等工作。為了解決CaO陶瓷型芯材料在生產放置中的潮解并進一步改善其與鈦合金熔體的界面穩定性，實驗室正在開發利用溶膠-凝膠方法制備ZrO2/Y2O3包覆CaO陶瓷型芯材料的新技術，使陶瓷型芯具有殼-核結構，有效降低了CaO型芯在放置期間的吸潮速率，同時也提高了陶瓷型芯材料與鈦合金熔體作用的化學界面穩定性。目前，CaO型芯已在復雜鈦合金航空鑄件得到了試應用，正致力于具有復雜內腔的鈦合金精密鑄件的成型。該技術獲國家發明專利1項。

鑄造方法、鑄造設備、鑄件熱處理工藝控制四個方面 進行了研究和攻關，開發了 10項新技術，解決了國防工業領域一系列重 要構件的制造技術難題。其關鍵技術包括：高性能鑄造鋁合金的冶煉與 熔體處理技術，大型復雜薄壁鋁合金、鎂合金結構件的反重力鑄造，系 列化反重力鑄造設備，以及其它鑄造工藝與輔助料的配料。性能指標： 1. 從數10kg到2

鈦合金/鋼異種金屬焊接接頭在壓力容器、化工、醫療設備等制造領域應用前景廣泛。本項目采用連續驅動摩擦焊機進行鈦合金/鋼異種金屬焊接，適用于管與管、棒與棒和棒與管等旋轉類零部件的摩擦焊接。對于TC4鈦合金/40Cr鋼異種金屬摩擦焊接頭，其抗拉強度能夠達到40Cr鋼母材水平，實焊TC4鈦合金/40Cr鋼異種金屬摩擦焊接頭標準試樣拉伸斷裂照片如圖所示。