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本團隊基于電磁冶金領域二十余年的積累，掌握了銅合金領域最具挑戰性的銅鉻鋯合金的非真空熔煉-長尺寸大卷重電磁連鑄技術，開發出易偏析銅合金合金超細化與均質化連鑄技術、高性能銅合金多模式定制磁場凈化技術等一系列具有自主知識產權的核心技術。 一、項目分類 關鍵核心技術突破、顯著效益成果轉化 二、成果簡介 本團隊基于電磁冶金領域二十余年的積累，掌握了銅合金領域最具挑戰性的銅鉻鋯合金的非真空熔煉-長尺寸大卷重電磁連鑄技術，開發出易偏析銅合金合金超細化與均質化連鑄技術、高性能銅合金多模式定制磁場凈化技術等一系列具有自主知識產權的核心技術。相關技術應用于高強高導高彈銅合金領域如銅鉻鋯合金、銅鎳錫合金、銅鈦合金、銅碲合金及超高純無氧銅的規模化制備等都取得較好的效果。 1）銅鉻鋯非真空熔煉-電磁連鑄技術 由于鉻、鋯元素和氧的親和力較大，所以合金元素的燒損是銅鉻鋯合金的熔煉必須解決的問題。本項目團隊在銅合金熔煉，特別是銅鉻鋯合金的非真空熔煉方面，開展了近20年的研究，開發了一系列具有自主知識產權的非真空熔煉連鑄技術、成分穩定控制技術、合金熔體潔凈化技術等，獲授權發明專利和實用新型專利近20項。本團隊已在完成中試級表面光滑、內部致密無裂紋、成分均勻的全等軸晶銅鉻鋯棒線材，鑄態宏觀晶粒度經上海材料研究所測定為M-9.0級。此外，本團隊從前期研究中，從塑形變形工藝和熱處理工藝角度，提出采用多道次連續擠壓及熱處理工藝優化銅鉻鋯合金想性能的方法，并成功將銅鉻鋯棒材性能的抗拉強度提高到654MPa，斷后延伸率為13.5%，且電導率還能保持在79.3%IACS；這遠遠高于2017年電車線用銅鉻鋯合金線材國家標準的性能要求：抗拉強度＞570MPa，塑性＞3%，電導率＞75%IACS。相關技術已與世界五百強新興際華集團下屬新興發展集團有限公司達成1800萬元專利轉讓。 2）高均質超細晶電磁連鑄技術 傳統連鑄制備過程中多元銅合金如銅鉻鋯合金等常存在組織粗大、成分偏析等問題，這將會嚴重影響后續的材料加工過程，導致在后續的軋制，擠壓等工藝過程中很容易產生軋制裂紋等缺陷。本團隊開發的電磁場連鑄過程易偏析合金超細化與均質化調控技術，能在連鑄過程中，充分攪拌熔體，均勻化凝固前沿溫度，實現易偏析合金的超細化與均質化。該技術已被應用于銅鎳錫合金的連鑄中，實現了該合金連鑄制備的超細化和均質化，所制備全等軸晶銅鎳錫合金鑄態組織宏觀晶粒度達到M-10.0級。目前該技術已實現中試級百米長度的連續電磁鑄造，且已與寧波博威、上海中船重工711研究所、銅陵金威、溫州元鼎等開展合作。進一步將該技術推廣于銅碲、銅鐵、銅鈦的連鑄，均取得了極為優異的細晶、表面光潔、成分均勻的連鑄效果。 3）超高純無氧銅電磁連鑄技術 金屬材料純凈度是提高其力學和電學等綜合性能的關鍵因素，是制備高品質金屬材料的關鍵環節。高端金屬材料中夾雜物和氣泡對材料性能影響巨大，許多高端金屬材料的開發都取決于這類缺陷的控制水平。本團隊參與開發的金屬連鑄多模式定制磁場凈化技術，已成功應用于高純高導無氧銅材料的制備，可將銅中氧含量中降低3ppm以下，達到目前世界無氧銅的最高標準——美國ASTM≤3ppm。與此同時，該高純無氧銅的電導率高達100.1%IACS，目前已全面取代進口并用于我國蘭州重離子加速器、散裂中子源大科學裝置、美國Michigan大學FRIB裝置等重大科學裝置建設。該項技術已獲得2015年度上海市技術發明一等獎，2015年度教育部自然科學二等獎，2015年度教育部技術進步二等獎等獎項。目前該技術已與福建紫金銅業、上海上大眾鑫科技發展有限公司、寧波興業、寧波金田等開展深入合作。

鎂合金的腐蝕與防護是鎂合金應用中的全球性瓶頸問題，如何解決鎂合金的腐蝕問題是決定鎂合金應用前景的關鍵問題之一。上海交通大學輕合金精密成型國家工程研究中心是我國鎂合金材料和鎂合金制品的研究開發和產業化示范基地，在致力于鎂合金腐蝕與防護機理和方法近14年的系統、深入研究基礎上，開發出了一系列功能獨特、裝飾性好的鎂合金表面處理技術及其生產工藝。其中，技術成熟、性能優異、應用效果和反應良好的“鎂合金耐磨、耐蝕高性能協合涂層技術”最為突出，已在我國的航空、航天、衛星、雷達、通訊、汽車、紡織等領域獲得廣泛應用。 “協合涂層”不是傳統意義的涂層，而是采用特殊工藝將低摩擦系數的聚合物或者固體潤滑劑引入微弧氧化膜或者硬質鍍層之中，從而結合了原始膜層和引入物兩者的優點。該種涂層與基體金屬的表層形成一個整體，而非僅一層表面覆蓋層，故其性能優于原來的基體金屬和單一的涂層組分性能。本項目對鎂合金微弧氧化處理的“火花”大小和密度可進行調控，從而實現對氧化層微孔直徑、分布密度和膜層厚度的調控。協合涂層具有硬度高、強韌性好、耐磨耐蝕的優點。 該項目擁有鎂合金超聲濕噴丸方法、鎂合金陽極氧化用離子交換膜電解槽及其氧化方法兩項 授權發明專利，可廣泛應用于航空、航天、衛星、雷達、通訊、汽車、紡織等領域，具有很大的經濟和社會效益潛力。

項目成果/簡介:鎂合金的腐蝕與防護是鎂合金應用中的全球性瓶頸問題，如何解決鎂合金的腐蝕問題是決定鎂合金應用前景的關鍵問題之一。上海交通大學輕合金精密成型國家工程研究中心是我國鎂合金材料和鎂合金制品的研究開發和產業化示范基地，在致力于鎂合金腐蝕與防護機理和方法近14年的系統、深入研究基礎上，開發出了一系列功能獨特、裝飾性好的鎂合金表面處理技術及其生產工藝。其中，技術成熟、性能優異、應用效果和反應良好的“鎂合金耐磨、耐蝕高性能協合涂層技術”最為突出，已在我國的航空、航天、衛星、雷達、通訊、汽車、紡織等領域獲得廣泛應用。“協合涂層”不是傳統意義的涂層，而是采用特殊工藝將低摩擦系數的聚合物或者固體潤滑劑引入微弧氧化膜或者硬質鍍層之中，從而結合了原始膜層和引入物兩者的優點。該種涂層與基體金屬的表層形成一個整體，而非僅一層表面覆蓋層，故其性能優于原來的基體金屬和單一的涂層組分性能。本項目對鎂合金微弧氧化處理的“火花”大小和密度可進行調控，從而實現對氧化層微孔直徑、分布密度和膜層厚度的調控。協合涂層具有硬度高、強韌性好、耐磨耐蝕的優點。該項目擁有鎂合金超聲濕噴丸方法、鎂合金陽極氧化用離子交換膜電解槽及其氧化方法兩項 授權發明專利，可廣泛應用于航空、航天、衛星、雷達、通訊、汽車、紡織等領域，具有很大的經濟和社會效益潛力。知識產權類型:發明專利技術先進程度:達到國內領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:國家高技術研究發展計劃、上海市科技創新行動重大項目

技術背景：通過稀土與鋅交互作用促進非基面滑移，提高合金塑形；通過 減少析出相與基體的電位差，提高合金耐蝕性，開發了高韌耐 腐蝕JDM1鎂稀土合金。技術水平： JDM1鎂稀土合金具有綜合力學性能(強度與韌性)、鑄造工 藝性能和接近鋁合金的耐腐蝕性能。 該技術獲2010年上海市技術發明一等獎， 授權專利2項。應用領域：? 航空、航天輕質構件 ? 汽車車架、輪轂等輕質構件? 汽車發動機缸蓋/缸體 

化學鍍Ni-P具有優良的耐腐蝕性能，在工業生產中獲得了廣泛應用。但是，隨著應用的增多也出現了一些問題。由于化學鍍層是陰極性的，如在施鍍過程中形成針孔、麻點以及使用過程中外力對鍍層的損壞等，往往造成鍍層在腐蝕介質中形成電偶腐蝕，使得鍍層不僅對基體起不到保護作用，反而加速了基體的腐蝕。三元合金Ni-W-P鍍層的出現在一定程度上解決了Ni-P鍍層中所存在的問題。W元素的加入可以提高鍍層的致密性，減小了腐蝕介質穿透鍍層在鍍層與基體之間形成電偶腐蝕的幾率。此外，W是一種自鈍化元素，在腐蝕介質中有利于鍍層表面鈍化膜的形成，提高了鍍層的耐蝕性能，因此，P的含量相近時Ni-W-P鍍層的耐蝕性能優于Ni-P鍍層。但是Ni-W-P鍍層與Ni-P鍍層相比在與基體的結合力上并沒有提高，在后續加工過程中如受到一定外力作用時，鍍層很容易脫落，這就使得鍍層的應用范圍受到了一定的限制。該技術針對現有化學鍍層在使用過程中所存在的問題，提出將含有一定量W元素的Ni-W-P鍍層在高溫下進行熱處理，提高鍍層的結合力和硬度，大幅度提高鍍層的耐蝕耐磨性能，延長鍍層的使用壽命。

化學鍍Ni-P具有優良的耐腐蝕性能，在工業生產中被廣泛應用。但是，隨著應用的增多也 出現了一些問題。由于化學鍍層是陰極性的，如在施鍍過程中形成針孔、麻點以及使用過程中 外力對鍍層的損壞等，往往造成鍍層在腐蝕介質中形成電偶腐蝕，使得鍍層不僅對基體起不到 保護作用，反而加速了基體的腐蝕。 三元合金Ni-W-P鍍層的出現在一定程度上解決了Ni-P鍍層中所存在的問題。W元素的加入 可以提高鍍層的致密性，減小了腐蝕介質穿透鍍層在鍍層與基體之間形成電偶腐蝕的幾率。此 外，W是一種自鈍化元素，在腐蝕介質中有利于鍍層表面鈍化膜的形成，提高了鍍層的耐蝕性 能，因此，P的含量相近時Ni-W-P鍍層的耐蝕性能優于Ni-P鍍層。但是Ni-W-P鍍層與Ni-P鍍層 相比在與基體的結合力上并沒有提高，在后續加工過程中如受到一定外力作用時，鍍層很容易 脫落，這就使得鍍層的應用范圍受到了一定的限制。 該技術針對現有化學鍍層在使用過程中所存在的問題，提出將含有一定量W元素的Ni-W-P 鍍層在高溫下進行熱處理，提高鍍層的結合力和硬度，大幅度提高鍍層的耐蝕耐磨性能，延長 鍍層的使用壽命。 可應用于換熱器、泵、軸、空冷等耐蝕或者耐磨的場合

本項目針對實際生產中存在的鋁合金機匣變色、耐磨性不夠高等困擾企業多 年的技術難題，經過工藝改進和優化，開發出了納米尺度陽極氧化新技術，解決 了鋁合金機匣變色的技術難題。近5年來，采用納米陽極氧化新技術處理的鋁合 金機匣40余萬件，產生直接經濟效益1200萬元，每年節約成本200萬元。同時, 在節能排放方面產生了巨大的社會效益。

鎂合金是作為一種輕質金屬結構材料，具有密度低、比強度和比剛度高、阻尼性能好、電磁屏蔽效果好、鑄造性能優良和加工性能好的優點，獲得了廣泛的應用前景。在鎂合金產業化應用過程中，稀土往往作為制備過程中的優化劑來改善合金的熔體純凈度、晶粒細化度及產品外觀質量，同時可大幅度提升合金的強度與延伸率。但是目前普遍使用的稀土鎂合金強度低導熱性能差，限制了其大規模應用。因此，開發具有高導熱性、高強度的鎂合金對于擴大鎂合金在 5G 通信、3C 器件及汽車產品等需要高散熱領域的應用，具有極其重要的意義。 高導熱高強度鎂合金是在一定配比的 Mg-Zn-Zr 系列合金中添加 Nd 稀土金屬，Nd 的添加可以改善合金的熔體純凈度、晶粒細化度及產品外觀質量，并有效析出基體中的 Zn和 Zr 原子，有效提升合金的導熱性能和力學強度。鎂合金的導熱性能可以通過導熱率來體現，力學性能可以通過抗拉強度，屈服強度體現。高的導熱性能可以保證合金在散熱器件領域的熱導性能指標，使器件可以具有較快的熱量傳輸能力，使設備內部熱量及時排出;高的力學強度可以保證合金作為結構件的力學性能指標，使其作為結構件更為可靠。相較于傳統鎂合金，團隊通過添加 Nd 稀土元素可以有效提升鎂合金的導熱性能和力學強度，Nd 一般分布于晶界，可以弱化鎂合金的織構，提升鎂合金各晶粒之間的協調能力:而且 Nd 在鎂合金成型過程中可以與 Zn 原子結合形成熱穩定的第二相，促進動態再結晶提升鎂合金的強度:此外，Nd 元素的添加會與基體中的 Zn 元素結合，減弱基體中的晶格畸變，提升鎂合金的熱導率。

利用超疏水性能，可以實現表面自清潔等功能。若在金屬材料表面上制備超 疏水結構，開可以提高材料的耐腐蝕性能。為此，本項目分別在鋁合金、鎂合金 上制備了微納結構、并制備了 ZnO、Ti02及石墨烯陣列的超疏水結構，可望應用 于金屬防腐、焊料的潤濕、太陽能電池表面的自清潔等方面。實施條件:需要有對零件進行清洗、腐蝕和涂覆的場地和相應設備。 預算:投入5-50萬，隨處理的零件的大小和數量而變。

針對車用空調鋁合金葉片需要的硬度和耐磨型的要求，開發了基于 Ni-Co-P三元合金與硬質顆粒（Si N涂\A1203\Si02等的復合電鍍或復合化學 鍍層技術，產品性能與日本的表面處理技術相近，打破了日本對我國的技術封 鎖，目前該技術已在重慶某廠使用。市場及經濟效益分析：