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研发案例

 

 司研发团队在铝镁铜合金承担了大量的国家级、省部级和横向项目,具有丰富的项目开发经验。近几年团队先后完成国家xx科技合作项目(xxx用超轻镁锂合金产业化技术引进)、国际科技合作xx专项(替代进口发动机用过共晶铝硅合金)、国家自然科学基金项目(双相镁锂合金超塑性变形)、自主研发项目(高性能铝合金液态模锻)(镁合金挤压加工关键技术)等科研项目。目前正在开展军委装备发展部十三五”装备预研共用技术项目(400MPa级铸造铝锂合金应用技术研究)、中铝集团科技发展基金项目(铝锂合金废料废屑再生利用技术研究)、以及郑州市首批创业领军团队项目(航空航天用新型高性能轻合金产业化及应用开发)等纵向项目。横向项目包括:郑州某公司(4043铝合金线杆开发)、南京某集团(高性能铝合金导体开发)、航天某院(重载火箭用铜银锆合金开发),同时与航天系统、航空系统、中国电子科技集团、中国兵器工业集团等军工单位存在深度合作

    1、主要典型研发案例

    1.1、科研项目研发案例

序号

名称

项目类型

1

xxxxx用超轻镁锂合金开发

国家科技计划项目

2

替代进口发动机用新型过共晶铝硅合金的开发

xxx科技合作项目

3

双相镁锂合金超塑性变形过程中α/β协调机制研究

自然科学基金项目

4

400MPa级铸造铝锂合金应用技术研究

中央军委装备发展部装备预研项目

5

铝锂合金废料废屑再生利用技术研究

中铝集团科技发展基金项目

6

高强铸造铝合金液态模锻的关键技术研究

中铝公司重点基金项目

7

飞行器用铸造铝锂合金的研制

中铝公司青年科技人才启明星计划

8

高强耐热镁稀土合金精密铸件的开发与应用

中铝公司青年科技人才启明星计划

9

新型高强耐蚀镁锂合金材料开发与应用技术研究

陕西省重点项目

10

运城市国家新型铝镁合金产业基地建设

运城市政府项目

11

航空航天用新型高性能轻合金产业化及应用开发

郑州市1125创新项目

12

航空航天轻合金材料开发及应用

郑州市院士工作站建设项目

13

郑州市航空航天轻合金工程技术研究中心

郑州市工程技术研究中心建设项目

14

高导高强铝合金导体与端子技术开发

国家电科院合作项目

15

中国镁工业发展现状调研

重点合作项目

 

1.2、合作研发案例

序号

合作类型

产品分类

合作单位

合作内容

1

项目预研

铝合金

中国兵器工业X所

新型低密度高耐损伤铝锂合金应用技术研究:采用真空熔铸、挤压及热处理工艺合金板材,通过合金成分和热处理工艺优化,高性能铝锂合金

2

项目预研

铝合金

中国航天科工X院

采用真空熔铸-大挤压比变形(100:1),制备出Φ3.2mm次高温Al-Cu-Si铝合金钎焊丝材

3

项目预研

铜合金

中国航天科技X院

采用真空熔铸-三墩三拔锻造变形,研制开发出高强高导Cu-Ag-Zr合金及其锻环,用于火箭发动机尾部的喷嘴

4

项目预研

铝合金

中国科学院某所

研制出一种新型高温铝合金Al-Mg-Be-Zr,采用半连续铸造-锻造工艺加工成铝合金单层质子窗,可满足300kW质子束流下的工况需求,抗蠕变强度有30%以上的提升

5

项目预研

铝合金

中国科学院某所

采用真空熔炼炉制备Al-Mg-Sr等高性能铝合金,研究Sr元素对Al-Mg合金材料组织和性能的影响

6

项目预研

铅合金

中国科学院某所

采用真空熔炼炉制备高纯Li-Pb合金,是核聚变反应堆中集产氚材料、中子增殖材料和冷却介质(核能转化为热能)三种功能为一体的关键材料,在中国EAST核聚变反应堆中用作液态包层,主要用于聚变堆或混合堆的结构材料相容性实验。

7

项目预研

铅合金

中国科学院

采用真空熔炼炉制备高纯Pb-Bi合金,是第四代核反应堆中最有发展前景的冷却剂,与金属钠等传统冷却剂相比,它的化学活性、中子吸收性较弱,熔点低(<400K),沸点更高(1943K),因此应用安全性高。合金中杂质总含量小于100 ppm,对易嬗变杂质元素的含量严格控制,能减少放射性核废料的产生。

8

项目预研

铝合金

中铝XX公司

汽车用铝合金应用技术研究:采用真空熔铸和挤压工艺进行合金制备,通过合金成分、挤压工艺优化获得高性能汽车用铝合金

9

项目预研

铝合金

中铝XX公司

高强耐损伤2055铝锂合金技术开发:通过微合金化、挤压加工获得高性能铝锂合金挤压板

10

项目预研

铝合金

山西X集团

铝合金废料的回收研究

11

项目预研

铝合金

南京某公司

高性能铝合金电缆端子用棒材开发,采用半连续铸造和挤压工艺制备了高导耐热铝合金

12

项目预研

镁合金

洛阳XX厂

高强耐热镁稀土合金开发:采用真空熔铸和等温模锻工艺制备了合金,通过合金成分和热处理工艺优化,获得了性能优异高强耐热镁稀土合金

13

项目预研

铝合金

XX大学

低密度高强铝锂合金技术开发:通过合金成分、热处理工艺优化,研究不同合金元素对铝锂合金性能影响

14

项目预研

铝合金

XX大学

新型防锈5083铝合金技术开发:采用真空熔铸和轧制工艺制备了新型5083铝合金板材,通过合金成分和轧制工艺优化,研究不同合金元素对5083铝合金力学性能影响

15

项目预研

铝合金

XX大学

采用真空熔炼炉制备Al-Si-Er、Al-Si-Sc等高性能铝合金,研究Er、Sc等晶粒细化剂对AlSi合金材料组织和性能的影响

 

2. 部分研发案例实施情况

 

2.1、大规格真空镁锂合金铸锭(世界领先)

 

  镁锂合金作为世界最轻的金属结构材料,可制备航空航天减重用次承力件、3C电子产品壳体等,是国家重点发展的战略新材料。但镁、锂都为高活泼金属,制备难度大、危险系数高是世界公认难题。目前世界上能够产业化生产镁锂合金的只有美国、俄罗斯和中国。公司研发团队对镁锂合金的开发已达13年之久,积累了丰富的经验,攻克了镁锂合金熔铸制备过程中易燃易爆的难题,陆续掌握高纯净镁锂合金真空熔铸关键技术、镁锂合金保护气氛熔炼、半连续铸造生产技术及安全防护技术,在国内最先实现镁锂合金的产业化,并成功制备出了能漂浮在水上的超轻镁锂合金。目前最大可制备出Ф500mm圆锭、200mm×600mm扁锭,且已实现批量生产,年产100吨以上。后续将开发Ф700mm规格以上的铸锭,尺寸将达到世界最大。

 

    2.2、耐蚀镁锂合金(革命性突破)

      项目团队在镁合金耐蚀性研究方面取得革命性的突破,并将这一成果在Nature Materials上发表:Nature MaterialsIF38.891):A high-specific-strength and corrosion-resistant magnesium alloy, 2015, 14(12)。通过特定成分和热加工工艺,合金自腐蚀电位明显正移,形成具有自修复功能的、类似不锈钢Li2CO3膜层,是镁合金研究的一个重大技术突破,拓展了镁合金的广阔应用前景。

      制备的镁锂合金如实物照片所示:将不同镁合金在室温3.5%盐水浸泡48小时以上,普通镁合金在盐水中几个小时就开始变色,浸泡后腐蚀严重,表面呈暗黑色,而Mg-Li-X合金浸泡后表面呈明亮的金属光泽,几乎未受到腐蚀,呈现出“不锈”特征,耐蚀性能优异。

 

 

 

 

 

2.3、镁合金光谱标样(国内第一)

 

        镁锂、镁稀土合金直读光谱仪标准样市场仍是空白,公司充分利用真空制备的合金优势,结合轻合金生产过程中成分快速检测的需求,经真空熔铸+往复挤压等变形热处理工艺开发出了晶粒细小、尺寸均匀、成分无偏析的镁锂合金、镁稀土合金标样、控样,为镁锂、镁稀土合金炉前分析、成品锭分析检测提供了便利,节省了成本,缩短了交货周期。其中镁锂合金标准样成分范围广(316wt.%Li),为国内首次研制成功

             

  

2.4、镁锂合金箔材(世界最薄)

 

        研发团队在研究承担的国家自然科学基金项目双相镁锂合金超塑性变形过程中α/β协调机制研究时发现,镁锂合金在一定的工艺条件下可实现超塑性变形,延伸率高达758%。镁锂合金具有优异的阻尼性能、减震性能、导热导电性能和比强度、比刚度,研究人员根据镁锂合金的物理特点和优异的超塑性,指导开发出了一种镁锂合金的高效短流程制备方法,获得了世界最薄,厚度仅为14μm的镁锂合金超薄箔材,可作为高端减震降噪用振膜或音膜球顶的基材使用,附加值高、前景广阔。

 

2.5、锂合金自行车架(世界上最轻)

       超轻镁锂合金车架,重量仅为1Kg,比普通AZ61镁合金车架减重20%研发人员从合金的成份设计、熔炼与铸造、管材挤压工艺的制定、车架结构的优化、焊接工艺的确定、表面防腐处理、车架性能检测等过程,解决研发过程中存在着的系列技术难题,开发出专用的镁锂合金焊丝,通过对焊接后焊缝区进行探伤检测,焊缝达到一级焊缝标准;采用特殊的防腐技术,在车架表面形成耐腐、耐磨性保护膜层;车架焊接完成后进行了振动测试,顺利通过了20万次的疲劳振动测试,达到了自行车架的使用性能要求,完全掌握了镁锂合金车架的制备技术。轻镁锂合金车架是世界首次报道,为轻便式交通工具减重具有显着意义,为高端自行车市场保驾护行,具有较好的应用前景。

 

 

 

2.6、全铝发动机(国内第一)

        可以替代现有钢铁材料的发动机,应用在汽车、卡车、拖拉机、工程机械、坦克、农机等方面,一方面可以解决国产发动机存在的拉缸、抱缸、窜油、窜气、积炭、耗油、增噪等问题,另一方面能够减轻发动机的重量和改变驱动设计方式,使交通动工具重量更轻、速度更快、功率更大、油耗更低、噪音更小,更加安全、平稳、舒适、环保,使交通动工具更加高速、安全、舒适、环保,节能降耗,对节能减排作出重要的技术贡献。

 

2.7、实心/空心圆铸棒(国内最全)

 

        可用于挤压或锻造,制备不同规格的铝合金板材、棒材、型材、线材或丝材,应用在高铁、航空航天、船舶、电力电子、交通运输、食品包装、电子电力、建筑装饰等领域。

 

2.8、高强高韧7XXX含钪铝合金开发

       采用半连续铸造成功制备出800×200mm的高强高韧7XXX系含钪铝合金大板锭,并通过多道次热轧、冷轧,制备出厚度50~100mm热轧板和2~10mm冷轧板产品。该产品的抗拉强度530~730MPa,伸长率12~16%,焊接性能优异,相较传统7XXX高强铝合金的性能有大幅度提升。

 

2.9.、铝合金废料回收技术

        针对6系铝合金毛丝切屑和边角废料,项目组通过市场调研及实地考察,编写了《6万吨废铝回收熔铸项目可研报告。开展废料的回收重熔研发工作,通过实验研究得出最佳的回收重熔方案,提出回收工序路线设计和相应工装及装备方案。使用重熔后废料研发出具有市场竞争力附加值高的同类型铝合金产品。

 

2.10、舰艇操控台镁合金铸件(国内领先)

       针对于镁合金膜壳反应、铸造质量、铸造流动性及铸造组织性能等行业难题进行了课题攻坚,研发出了大型镁合金结构件铸造技术,具备国内领先水平,开发出了船舰用指挥桌、显控台、电子机箱骨架、操作台骨架、机柜壳体等铸件,经军工客户验收合格,在样机上使用,获得了良好的评价。

 

 

2.11、镁稀土合金精密铸件

 

      耐热镁稀土合金在有强烈减重需求和须承受空间温度变化的航空、航天和武器装备等领域具有广泛的应用前景,如可用于座舱骨架、机头罩、门框、肋板、梁、导弹挂架、导弹舱体等零部件。其锻造态强度可达430MPa以上,是镁合金中强度最高的合金类型;比强度达200MPa/(g·cm-3),可媲美部分航空铝合金(如7075)的比强度;铸造镁稀土合金的室温抗拉强度可达320MPa以上,远高于常规的ZM5铸造镁合金,而且合金流动性很好,适合砂型、金属型以及熔模铸造,可与航空中常用的ZL114A(强度320MPa,伸长率3%)相媲美;耐热性强,是镁合金中耐热性最好的合金类型,300℃时,抗拉强度依然在200MPa以上,远远优于航空铝合金的耐热性(300℃,7075抗拉强度约60MPa)。

      研发人员克服了镁合金熔体易于与膜壳发生界面反应的问题,制备出了表面精度高、无针孔、冷隔等缺陷的镁稀土合金精密铸件,为更大型铸件如导弹舱段、座舱骨架等提供了扎实的基础。

 

 

 

2.12、高导铜银锆合金(国内最优)

 

       铜银锆合金具有较高的强度和良好的塑性,还具备优良的导电性能、抗氧化、抗应力松弛、抗蠕变、抗应力腐蚀能力好、疲劳性能好、无氢脆等性能特点,可加工成铜合金火箭发动机喷管,应用在长征系列等运载火箭,在尾部高温火焰下能保持较高的强度,导热性优异。

 

 

 

  


2.13、高纯Pb-Bi合金(国内领先)
 

      第四代核反应堆中最有发展前景的冷却剂,与金属钠等传统冷却剂相比,它的化学活性、中子吸收性较弱,熔点低(<400K),沸点更高(1943K),因此应用安全性高。合金中杂质总含量小于100 ppm,对易嬗变杂质元素的含量严格控制,能减少放射性核废料的产生。

 

 

2.14、高纯Li-Pb合金(国内第一)
 

       核聚变反应堆中集产氚材料、中子增殖材料和冷却介质(核能转化为热能)三种功能为一体的关键材料,在中国EAST核聚变反应堆中用作液态包层,主要用于聚变堆或混合堆的结构材料相容性实验。

 


 

2.15、 铅稀土变质剂(国内最优)

 

      稀土的加入能显著优化铅合金的组织,细化合金晶粒,从而改善铅合金综合的力学性能,还使耐腐蚀性能提高而接近铅锑合金。同时,在正极板栅合金中添加镧、铈等稀土能增加析氢过电位,增加析氢反应阻抗,抑制氢气的析出,有利于铅酸蓄电池免维护性能的提高和提高电池的深循环寿命。


 

 

2.16、铝镁可溶材料(国内最优)

 

       铝、镁可溶材料在含有电解质的水溶液或其它液体环境中可自行溶解,应用在非常规油气开采领域,将可溶材料加工成压裂球和桥塞等工具,在石油工业钻井在压裂施工过程中,可溶压裂球和桥塞对不同作业层的施工管柱进行封堵。



 

2.17、 铝吸声纤维材料(国内第一)
 

       铝纤维板具有质轻、耐蚀、高模量、大表面积、隔音吸音、减震、隔热、可循环利用等优点,作为一种新型环保的吸声材料,广泛应用于机场、展览馆、教室和游泳馆的壁面隔音,也可作为轻轨、高架道路、高速公路、冷却塔、变电所等的声屏障。


 

 

 

 

 

       联系方式:刘工    电话:0371-68918734/15890635853    邮箱:lzp0925@126.com

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