新型高温合金研究室

【研究室总体介绍】

  本研究所共有教师6名,其中教授/博导2名、副研究员3名,研究室管理人员1名。近年来承担和完成国家重点研发计划、国家“973”计划项目、国家科技支撑计划项目、国家级杰出人才计划项目、国家自然科学基金重点和面上项目、国际合作重大项目、省部级重大重点科技攻关项目以及企业横向协作项目等课题50余项。

  本研究所主要研究方向为新材料研究开发、工程化与应用,主要以先进铝合金、高强高导铜合金、特种层状复合材料、高性能特殊钢等为对象,研究各种新材料的成分-组织-性能之间的关系,以及材料成分-组织性能-制备加工工艺一体化设计方法,开发可对组织性能进行全过程精确控制的短流程、近终形、高效低成本制备与成形加工新技术、新工艺及其关键装备。


【研究室成员介绍】

  谢建新    刘新华    张志豪     付华栋  石仁海  赵 帆 

【研究室主要研究方向】

  1.  金属控制凝固与控制成形科学基础

  2.  材料基因工程新方法及应用

 3.  高性能铜及铜合金材料及新工艺开发

 4.  材料智能制备加工基础理论

 5.  材料短流程加工新技术新工艺

 6.  高性能铝合金/锆合金/钛合金挤压技术

 7.  铜铝复合材料高效制备加工技术

 8.  高硅电工钢铸造-轧制加工工艺

【研究室主要研究内容及科研成果】

 1、铜包铝复合材料连铸直接成形技术与应用研究

在国家自然基金、国家级杰出人才计划、国家863计划、北京市科技计划等项目支持下,发明了高性能铜包铝材料连铸直接复合及成形加工系列关键技术,研制了连铸成形关键设备,突破了双金属材料连铸直接复合过程精确控制、成形加工协调变形控制、协同退火等关键技术,开发出高性能铜包铝电力扁排、铜包铝扁线和圆线等产品,实现节铜70%以上。该技术具有生产效率高、环境负荷低和成本低、可生产大断面和异型断面铜包铝复合材料等特点。申请/获授权国家发明专利28项,转让多家企业实施,已建成年产千吨、三千吨、五千吨、二万吨级铜包铝复合材料生产线,经济和社会效益显著。近两年,进一步发展了贵金属包覆材料连铸复合技术并在企业获得应用。研究成果获2014年度国家技术发明二等奖,以及教育部技术发明一等奖、北京市发明专利奖一等奖、中国产学研合作创新成果奖等奖励。

 2、大型铝合金型材挤压成套工模具设计制造技术与应用

以解决高铁等高技术领域对大型、特种铝合金型材的急需为目标,重点突破了大型铝型材挤压的两大技术难题:大型成套工模具的设计、制造与使用技术,大型、特种型材挤压生产工艺技术。建立了大型扁挤压筒的强度理论,开发了优化设计方法、设计软件与制造技术、使用技术;研究开发了大断面复杂型材挤压分流组合模的优化设计方法与软件,显著提高了挤压工模具设计水平和加工制造质量,达到国际先进水平。开发了100余种规格的高性能铝合金型材,解决了我国自主发展高铁对高性能铝合金关键材料的急需,打破了国外的技术与产品封锁,推动了我国铝型材生产技术的进步,取得了良好的经济社会效益。研究成果获2011年度国家科技进步二等奖。

高性能铝合金型材及应用

 3、高性能钎具特钢生产技术与产品开发

通过成分优化与精确控制,在国内首先实现40SiMnCrNiMoA钎钢的批量生产,性能达到国际先进水平;开发了厚壁、小孔径钎钢管坯离心浇注成形技术和关键装备,显著提高了管坯生产效率和成材率;开发了采用离心铸造管坯热装芯棒直接轧制新工艺,显著简化了流程,节约能耗,提高了生产效率;开发了高性能中空钎杆高效挤压生产新工艺,发明了包芯挤压新技术。形成年产钎具特钢5万吨、钎具800万件的产量,规模用户达100家以上,市场占有率达30%。与瑞典阿特拉斯集团建立了开发-生产-销售全面合作关系,产品在欧美大规模销售。研究成果获2007年度国家科技进步二等奖。

 4、铝合金等温挤压关键技术与装备的开发和应用

以提高高附加值工业铝材的综合性能和铝合金型材挤压生产效率、降低生产成本为目标,发明了多喷水环坯料快速梯温水冷等温挤压、挤压工艺参数综合优化等温挤压、挤压型材温度-速度在线模糊控制等多种等温挤压技术,自主研究开发了模具在线液氮冷却系统,实现了将坯料梯温水冷系统、模具在线液氮冷却系统与模孔出口型材温度-压速度闭环控制系统集成于一体的三重闭环耦合实时控制系统。通过该项技术与装备的实施,可使铝型材产品组织性能均匀性和挤压速度大幅提升、挤压工序成本大幅下降。研究成果获2012年度中国有色金属工业科学技术一等奖。

 5、铜及铜合金管材短流程高效加工生产新工艺

明了铜及铜合金管材热冷组合铸型(HCCM)水平连铸技术,研制了连铸关键设备,实现了纯铜、白铜和黄铜合金管材的HCCM水平连铸成形。HCCM水平连铸铜及铜合金管材组织致密,表面质量优良,无需任何预处理,可直接用于冷加工成形。连铸管材具有强轴向取向柱状晶组织,具有优异的轴向延伸变形性能,无中间退火的累积冷加工量达99%以上。利用这些特点,开发了铜及铜合管材短流程高效生产工艺:“HCCM水平连铸管坯冷轧盘拔成品退火,与传统“铸-挤-轧-拉”工艺相比,可显著缩短工艺流程,大幅度提高成材率,有利于节能降耗、降低生产成本。

 6、智能化无模拉拔成形技术及成套设备

针对难加工金属线材制备加工工序繁杂、成材率低、生产成本高、产品质量和性能的一致性和稳定性难以满足使用要求等问题,开发了智能化无模拉拔成形技术,解决了线材加工过程道次变形量小、拉拔加工困难等问题;开发了高低温端共存工件尺寸在线测量机器视觉系统,提出了帧间错位对比变形量测量方法,实现了无模拉拔变形区位置的精确识别和轮廓曲线的精确测量;综合运用变形区全局监测技术和智能化控制技术,研制了智能化无模拉拔成形设备。专利技术已转让企业实现工业应用,解决了难加工稀贵金属线材加工困难、加工效率低和成材率低、生产成本高等问题。

 7、脆性难加工材料的控制凝固与控制成形

以发展Fe-6.5Si合金、Fe-Ga合金等特种高性能脆性难加工材料的高质量、高效制备加工技术,满足国民经济建设和高新技术发展的需求为目标,通过重点研究脆性难加工材料的韧脆转变机理、微结构对合金本征脆性的影响机理与规律,以及凝固、成形加工与热处理过程中合金的增塑增韧方法与机理,提出了脆性难加工金属材料控制凝固与控制成形新方法,开发了典型脆性难加工高性能金属材料高效制备加工的工业化技术原型,实验室与工业中试研究取得重要进展。该研究依托国家973计划项目支持,近年来在Materials LettersMaterial Science and Engineering AIntermetallics等期刊上发表学术论文30余篇。

【研究室承担科研項目】

  1.    国家级科技项目:高性能高精度铜及铜合金板带材制造技术,国家重点研发计划项目;

  2.    国家级科技项目:锆型材挤压技术基础研究及技术原型建立,国家重点研发计划课题;

  3.    国家级科技项目:高性能铝合金大规模挤压材制造与应用的基础,国家重点研发计划子课题;

  4.    国家级科技项目:高性能金属材料控制凝固与控制成形的基础研究,国家973计划项目(首席);

  5.    国家级科技项目:材料短流程制备与成形加工的科学技术基础,国家973计划项目(首席);

  6.    国家级科技项目:高性能铜材短流程生产组织控制关键技术,国家科技支撑计划项目;

  7.    国家级科技项目:高性能金属材料控制凝固短流程制备加工技术,国家863创新团队项目;

  8.    国家级科技项目:高性能铜包铝导体材料产业化关键技术开发与生产应用,国家863计划项目;

  9.    国家级科技项目:高品质超薄超宽铝合金构件制备技术开发,国家863计划项目;

  10.    国家级科技项目:层压嵌入式铝钢复合带材关键技术研究,国家863计划项目;

  11.    国家级科技项目:典型贵金属合金凝固控制及组织性能的基础研究,国家自然科学基金联合基金;

  12.    国家级科技项目:大断面大壁厚比铝合金型材加工及组织性能控,国家自然科学基金联合基金;

  13.    国家级科技项目:材料智能化近终成形加工技术的若干基础研究问题,国家自然科学基金重点项目;

  14.    国家级科技项目:藕状多孔金属变形行为及机制,国家自然科学基金项目;

  15.    国家级科技项目:柱状晶组织铜铬锆合金的变形行为及形变-时效强化机制,国家自然科学基金项目;

  16.    国家级科技项目:金包铜复合微似制备与加工过程中组织与缺陷的演变规律,国家自然科学基金项目;

  17.    省部级科技项目:材料基因工程高通量表征方法及服役行为评价方法验收方式研究,中国工程院;

  18.    省部级科技项目:100mm以上大规格铜包铝电力扁排中试技术研究,北京市科技计划项目;

  19.    省部级科技项目:高性能、低成本铜包铝复合材料短流程制备技术的开发与产业化,山东省自主创新成果转化重大专项;

  20.    省部级科技项目:高性能铜包铝电力母排高效制备技术的开发及产业化,江苏省科技成果转化重大专项;

  21.    省部级科技项目:短流程大盘重精密铜合金管的研发与产业化,江苏省科技成果转化重大专项;

  22.    省部级科技项目:铝合金型材等温快速挤压技术与应用,广东省重大科技专项;

  23.    省部级科技项目:信号传输用铜包铝线材高效制备技术的开发,北京市科技计划项目;

  24.    校企合作项目:QBe2铍青铜板材热冷组合铸型连铸技术开发与产业化(专利许可);

  25.    校企合作项目:铜及铜合金管材热冷组合铸型连铸技术开发与产业化(专利许可);

  26.    校企合作项目:铜包铝复合材料一次铸造连续成形设备与工艺(专利许可);

  27.    校企合作项目:铜包铝复合材料连铸直接成形设备与工艺(专利许可);

  28.    校企合作项目:高性能铜包铝复合扁线及其生产工艺(专利许可);

  29.    校企合作项目:贵金属包覆材料连续铸造直接复合成形设备与工艺技术(专利许可);

  30.    校企合作项目:智能化无模拉拔成形设备及其工艺(专利许可);

  31.    校企合作项目:一种制备无氧铜超细丝材工艺(专利许可);

  32.    校企合作项目:B10铜合金薄壁管材冷-热复合型连铸成形技术开发(专利许可);

  33.    校企合作项目:高精电子压延铜箔制备工艺开发(专利许可);

  34.    校企合作项目:铜包铝复合扁线生产工艺与关键装备(专利许可);

  35.    校企合作项目:高品质超薄超宽铝合金构件制备技术开发;

【研究室团队建設】

 1、研究室自行研制开发的实验设备

 2、先进分析表征设备

 3、良好的学习、交流环境

 4、实验室学术文化活动