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項目成果/簡介: 鋁鎵合金是一種新型、易儲、即取的固體能量塊。其是以鋁為主體的在線供氫材料，加水實現平穩釋氫。其制備工藝流程簡單、易于實現，且產品易于儲存、運輸和銷售。該項成果處于同類產品世界領先水平，其產業化能夠避免目前氫氣利用過程中儲存、運輸和加注等環節帶來的困擾，從而有效突破阻礙氫能源經濟發展的技術瓶頸。 研究團隊 吉林大學材料科學與工程學院 魏存弟教授研發團隊 成果成熟度 可產業化。應用范圍: 鋁鎵合金在線供氫技術可應用于氫能源汽車，還可作為無人機、野外探測、單兵作戰及面對大型災難的等各類電源系統。該技術無須加氫站，避免了傳統氫能源利用技術路徑高投資、低回報、周期長等問題，投資回報高。

與醫用不銹鋼、普通鈦合金相比，形狀記憶合金醫療器械具有如下優點：（1）具有形狀記憶效應和超彈性，可實現智能安裝；（2）低彈性模量，降低骨內固定器應力屏蔽效應；（3）常恢復應力，穩定脊柱和牙齒矯形力；（4）大彈性回復，提高血管與非血管支架壓縮比；（5）失穩剛度高，提高支架沖擊載荷下的穩定性。本課題組前期從1991年開始研制鎳鈦形狀記憶合金下尿路擴展支架、醫用腔道內支架等醫療器械，并已部分投入了臨床使用。近期，在國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金等資助下開發了針對復雜或多孔結構記憶合金的表面改性新技術，通過改變表面結構，獲得了表面貧Ni甚至無Ni、且具有良好組織相容性的記憶合金骨科植入材料以及良好血液相容性的記憶合金心血管植入材料；通過改進自蔓延高溫合成技術，獲得了具有高生物力學相容性的多孔記憶合金受載硬組織替代材料。在此基礎上研制的高性能新型醫療器械在骨科內固定、消化道狹窄與心血管介入治療等醫學領域有廣泛應用前景。目前已經申請并獲得6項發明專利與4項實用新型。

（專利號：ZL 201310731891.3） 簡介：本發明公開了一種不同形貌鋁合金釬劑納米粉的制備方法，屬于焊接材料領域。該釬劑由一定比例的氯化鋁(AlCl3)和氟化鉀(KF)為原料，加入一定量的表面活性劑，通過硝酸(HNO3)、鹽酸(HCl)、檸檬酸(C6H8O7)和醋酸(CH3COOH)中的一種酸調節pH，利用化學沉淀法分別制備K3AlF6和KAlF4兩種納米粉體，然后將K3AlF6和KAlF4兩種納米粉體按照6.445:1的質量比

微弧復合處理（Micro-arc Composite Ceramic，MCC）技術將不需前處理的微弧氧化與靜態防護性能優異的有機物涂裝技術相結合，在鋁、鎂合金表面制備具有高性能、多用途的陶瓷有機復合涂層，性能明顯優于單一微弧氧化或傳統涂裝工藝。研究團隊近年來承擔了科技部“十五”科技攻關計劃項目、國家科技攻關計劃引導項目、國家高技術研究發展計劃(863計劃)項目、科技部“十一五”科技支撐計劃項目及科技部國際合作計劃等項目。微弧復合處理工藝簡單、環保、無排放，處理效率高，涂層綜合性能優異，以及對材料的適應性強（復雜構件或深孔管件）等優點，開發的設備運行穩定，已成為業界認可的鋁、鎂合金“環保型”表面處理技術，由在機械、汽車、國防、電子、航天、航空及建筑等領域有著極其廣泛的應用前景。

本發明公開了一種高強度導電銅 -稀土合金材料及其制備工藝， 合金各 成分的按質量比為：銅：鉻：釹為 97.6-98.8：0.4-1.1：0.02-0.08.本發明制 備工藝包括合金的熔鑄工藝、合金熔鑄后的處理工藝，合金熔鑄后的處理 工藝中直接對合金鑄錠冷軋，再進行時效處理。本發明所述制備工藝在合 金熔鑄時，直接添加純金屬 Cr 顆粒，澆鑄溫度為 1100℃-1250℃。 本發明合金材料具有

目前國內外用于制造破碎機錘頭的材質主要有高錳鋼、低合金鋼和高鉻鑄鐵三種。高錳鋼具有加工硬化特點。然而，高錳鋼錘頭在實際使用過程中由于受到的沖擊力有限（中、低應力），所以錘頭表面不能被高度硬化，加工硬化后的表面硬度經常在ＨＢ400以上，致使高錳鋼錘頭耐磨性較差。低合金貝氏體或馬氏體鋼錘頭由于具有硬度高、韌性好、耐磨性能優良以及成本低廉等優點，目前在市場中占有一定的份額。然而，低合金鋼錘頭像高錳鋼錘頭一樣耐磨性仍然不十分理想。高鉻鑄鐵是目前被公認的最耐磨的鐵基材料之一。用高鉻鑄鐵Cr20Mo2NiCu

本項目系統地研究了陰極離子鍍第一代涂層(TiN，TiC和CrN)、第二代涂層(TiCN和TiAlN)、第三代涂層(TiN/TiCN)、第四代涂層(金剛石和DLC)、第五代涂層(TiAlSiN)和第六代涂層(AlCrN)的制備方法及其摩擦-磨損性能，適應了數字化制造時代的需求，滿足了干切削的要求，具有高熱穩定性、高抗氧化性和良好的紅硬性的優點。本項目制備的高性能涂層，如TiAlN、AlCrN和TiAlSiN等在國內有巨大的應用市場，目前國內的刀具和模具的涂層市場超過200億元。與國外同類涂層相比，性

本成果來自有重大應用前景的橫向項目。研究團隊在多年螺栓連接結構松動機理研究的基礎上，通過改變螺母的幾何結構，并利用形狀記憶合金的超彈性和記憶性，改變螺紋的受力情況，以此達到防松的目的，從而解決工程實際。此外，理論計算結果表明，常規螺栓連接結構的前三圈工作螺紋承載總軸向力的70%以上，使用該螺栓連接結構，能將軸向力較為均勻的分布在各工作螺紋上，有效提高螺栓連接結構的疲勞壽命。該防松方法擬申報國家發明專利，并逐漸推廣使用。

（1）研發了系列新型高強高韌鑄造輕合金材料，支撐了復雜鑄件性能提升。 1）研發出一種新型高強韌鋁硅合金。開發出一種新型高強韌鋁硅合金及其制備方法；提出一種混合稀土和Sr元素的復合變質方法，縮小枝晶間距并細化共晶硅；研究出合適的熱處理制度；闡明了變質劑組成與含量對變質效果的影響規律，基于此顯著提高了鋁硅合金的綜合力學性能。有效解決了現有鋁合金鑄件易發生的裂紋、伸長率低、屈服強度不達標等缺陷和問題。 2）研發出一種低成本高強耐熱稀土鎂合金。開發出一種添加低成本混合稀土的新型多元稀土鎂合金材料；揭示了混合稀土對鎂合金相變規律的影響機制；研究出準晶增強稀土鎂合金的高溫固溶T6熱處理工藝；開發出兼具優良的室溫與高溫力學性能的低成本稀土鎂合金；解決了現有鎂合金鑄件易產生冷隔、強度低、韌性差等問題。 3）研發出一種新型高強韌鈦合金。開發出一種α+β型雙相高強高韌鈦合金，揭示了合金在凝固-熱等靜壓-熱處理過程中微觀組織的演變規律；研究出調控相組成及相形態的雙級固溶時效熱處理制度，形成了以等軸和籃網為主要特征的基體組織，使合金的強度和韌性同步提升。解決了現有鑄造鈦合金強度和韌性偏低、鑄造成形性差等問題。 （2）研發了鑄造全流程模擬仿真系統，提出了高效的單件化鑄造數值模擬方法，實現了高性能復雜鑄件的數字化工藝設計。 1）提出了一種鑄造原輔材料熱物性參數高精度求解方法。提出了基于實驗測溫與數值模擬反求的熱物性參數求解方法，實現了面向數值模擬的熱物性參數高精度求解；建立了反熱傳導法求解鑄件/鑄型界面換熱系數的數學模型,降低了界面關鍵參數求解誤差；研發了高精高效的熱物性參數反求平臺-華鑄PIS，創建了鑄造原輔材料高精度熱物性參數數據庫。 2）研發了鑄造合金熔煉-復雜鑄件充型凝固-熱處理的鑄造多物理場全流程高效模擬平臺。建立了電磁、速度、壓強、濃度、溫度的多物理場耦合數學模型，自主研發了從鑄造合金熔煉到復雜鑄件充型凝固到熱處理的鑄造全流程模擬仿真平臺，為鑄造工藝優化提供了工具；提出一種數據內存動態自適應劃分技術，解決了SOLA流動場求解數據耦合干擾難題，實現了大規模鑄造流動場模擬問題的并行高效求解。 3）提出縮孔縮松缺陷定量預測與單件化模擬工藝優化方法。提出雙高分配原則縮孔縮松預測模型，解決了復雜鑄件縮孔縮松高精度預測難題；提出了針對高性能復雜鑄件不同批次的單個鑄件模擬方法，建立關鍵工藝參數波動對典型缺陷的多元回歸關系模型，實現了基于單件化模擬仿真的高性能復雜鑄件缺陷控制與工藝優化。 （3）建立了鑄件生產全生命周期的單件化柔性化質量管理模型，實現了高性能復雜鑄件質量問題的單件化、全過程、全要素溯源。 1）創建了基于PLM理論和TQM理論的鑄件單件化管理模型。基于產品全生命周期PLM理念以及多智能體技術，構建了鑄造串并聯多工位單件化的缺陷溯源模型；建立鑄件單件及作業過程信息模型和組批、混批、拆批模式下單件自動生成、感知、標記、進度跟蹤的控制機制，實現高性能復雜鑄件單件化缺陷溯源。 2）創建了支持業務即時重構的參數配置式多維度鑄造柔性化管理模型。創建了支持鑄造數字化管理系統業務即時重構的參數配置式多維度鑄造柔性化管理模型，解決了剛性管理系統可重用性低、應變能力弱和實施周期長的難題，支撐不同領域不同類型鑄造企業隨環境變化、自身發展等柔性進行的組織變革、流程變更和管理改善，實現了企業按需柔性化管理。 3）創建了基于TLBO\GA\BSA元啟發式算法優化理論的鑄造智能化管理模型。創建基于改進性教與學算法（TLBO）、遺傳算法（GA）、回溯搜索算法（BSA）等元啟發式算法優化理論的鑄造智能化管理模型和技術，解決了鑄件異步熱工序組爐復雜條件下工序生產調度IPPS組合優化難題，實現了系統智能決策管理以及多品種大容量鑄件高效生產。