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鋼鐵耐磨材料主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)是組織中含有 5-30%的高硬度硬質(zhì)相，如普通白口鑄鐵、鎳硬白口鑄鐵和高鉻白口鑄鐵等，另一類(lèi)是組織中沒(méi)有或只含有少量硬質(zhì)相，如高錳鋼和中、低碳合金鋼等。其中，前一類(lèi)耐磨材料因組織中含有大量地高硬度硬質(zhì)相而較后一類(lèi)耐磨材料應(yīng)用得更為廣泛，但其不足之處是這類(lèi)耐磨材料的韌性不夠理想。目前，鋼鐵耐磨材料主要采用的硬質(zhì)相有碳化物和硼化物兩大類(lèi)。以往對(duì)以碳化物，如MC、 M3C、 M7C3和 M23C6等為耐磨硬質(zhì)相的鋼鐵耐磨材料研究較多，而以硬度高、穩(wěn)定性優(yōu)異的硼化物為耐磨硬質(zhì)相

鋼鐵耐磨材料主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)是組織中含有5-30%的高硬度硬質(zhì)相，如普通白口鑄鐵、鎳硬白口鑄鐵和高鉻白口鑄鐵等，另一類(lèi)是組織中沒(méi)有或只含有少量硬質(zhì)相，如高錳鋼和中、低碳合金鋼等。其中，前一類(lèi)耐磨材料因組織中含有大量地高硬度硬質(zhì)相而較后一類(lèi)耐磨材料應(yīng)用得更為廣泛，但其不足之處是這類(lèi)耐磨材料的韌性不夠理想。目前，鋼鐵耐磨材料主要采用的硬質(zhì)相有碳化物和硼化物兩大類(lèi)。以往對(duì)以碳化物，如MC、M3C、M7C3和M23C6等為耐磨硬質(zhì)相的鋼鐵耐磨材料研究較多，而以硬度高、穩(wěn)定性優(yōu)異的硼化物為耐磨硬質(zhì)相的鋼鐵耐

影響水泵和排灰泵正常工作的關(guān)鍵因素之一是泵的過(guò)流部件的磨蝕。在磨損和汽蝕的共同作用下，過(guò)流部件表面的金屬會(huì)逐漸剝落造成金屬流失，其結(jié)果導(dǎo)致出水量減少、工作效率降低和電耗增加。我國(guó)河流多含泥沙，而黃河含沙量為世界之首，所以，我國(guó)水電站、提灌站，特別是引黃泵站中水泵過(guò)流部件的流失速度很高，嚴(yán)重影響著工農(nóng)業(yè)的正常生產(chǎn)。因此，降低泵的過(guò)流部件的流失已成為當(dāng)前亟待解決的重要問(wèn)題。FCB 合金是由澳大利亞昆士蘭大學(xué)采礦、礦業(yè)和材料工程系研制成功的一種新型鐵基耐磨材。就總體而言，該合金與高鉻鑄鐵在組

揭示了熱變形納米晶Nd-Fe-B磁體的晶體取向-長(zhǎng)大機(jī)制；闡明了晶界組織調(diào)控對(duì)磁硬化的作用機(jī)理；相關(guān)研究對(duì)節(jié)約Dy、Tb等稀貴重稀土的使用具有重要意義。熱變形Nd-Fe-B磁體的最大磁能積高達(dá)411kj/m3（N50）；利用晶界擴(kuò)散技術(shù)可獲得高矯頑力（2.0T）和最大磁能積（322kJ/m3，N40）兼?zhèn)涞臒嶙冃渭{米晶Nd-Fe-B磁體；發(fā)展了一種同時(shí)改善變形磁體矯頑力和剩磁的新工藝。

基金屬間化合物原料成本較低，具有低比重、優(yōu)異的抗氧化、抗硫蝕等特點(diǎn)，可以應(yīng)用于對(duì)強(qiáng)度要求不太高的中高溫氧化或硫蝕環(huán)境中，如有色冶煉廠和高濃度煙氣收塵設(shè)備及制酸系統(tǒng)中的煙氣凈化設(shè)備、轉(zhuǎn)化器、熱交換設(shè)備極板和殼體；汽車(chē)尾氣管、電廠排氣的煙氣管道等。從1991年起，孫祖慶教授及其研究小組在國(guó)家科技部863專(zhuān)家委員會(huì)、國(guó)家自然科學(xué)基金委及中國(guó)-福特基金的支持下，開(kāi)展了系統(tǒng)工作。 主要?jiǎng)?chuàng)新性研究成果有以下幾點(diǎn)： 首次提出Fe3Al基合金的B2熱機(jī)械處理工藝，使合金在空氣中的室溫拉伸延伸率提高到15％以上。 通過(guò)自行開(kāi)發(fā)的提高合金中高溫抗蠕變性能的處理工藝，研制成功Fe-28Al-XCr系金屬間化合物材料。申請(qǐng)兩項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利并已獲得批準(zhǔn)（專(zhuān)利號(hào)：ZL 93 1 14921.5）(專(zhuān)利號(hào)：ZL 93 1 21242.X)。 通過(guò)Cr, Ti, Mn, Ni, Mo等代位合金元素原子在Fe3Al基金屬間化合物合金亞點(diǎn)陣占位的中子衍射研究及交互作用能計(jì)算探討上述各元素對(duì)室溫塑性的影響。Fe3Al基合金熱加工過(guò)程中的變形織構(gòu)研究。 在解決了該系列合金采用傳統(tǒng)工藝制備大體積材料、并獲得薄板的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了超塑性行為、可焊性研究，并提出優(yōu)化的熱彎成型及焊接工藝。申請(qǐng)焊接發(fā)明專(zhuān)利一項(xiàng)，已公開(kāi)（公開(kāi)號(hào)：CN1251329A）。 Fe3Al基合金薄板在有色冶煉后處理含氧環(huán)境中的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果顯示了它比不銹鋼優(yōu)異的抗蝕性能。通過(guò)鑒定一項(xiàng)。 B2結(jié)構(gòu)Fe3Al單晶力學(xué)行為各向異性機(jī)理研究。不同取向單晶宏觀拉伸切應(yīng)力—切應(yīng)變曲線形式、各階段加工硬化行為與各滑移系的激活方式、晶體轉(zhuǎn)動(dòng)及位錯(cuò)組態(tài)的演變直接相關(guān)。 目前，有關(guān)Fe3Al基合金冶煉、熱加工、焊接及組織性能控制的技術(shù)已經(jīng)成熟，在普通鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有的冶煉及軋制設(shè)備條件下，可以通過(guò)真空熔煉或非真空熔煉加電渣重熔工藝精煉來(lái)制備Fe3Al基合金鑄錠，通過(guò)鍛造及軋制設(shè)備生產(chǎn)各種規(guī)格的Fe3Al基合金板材；通過(guò)熱彎工藝及焊接工藝可獲得Fe3Al基合金焊管。

鈦及鈦合金以其優(yōu)良的綜合性能在航空、航天、能源、化工、 衛(wèi)生、體育等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是鈦合金傳統(tǒng)鍛造方法 獲得的鍛件長(zhǎng)期存在強(qiáng)度一塑性一韌性難以兼顧的技術(shù)難題。該成 果提出在相變點(diǎn)以下15°C左右加熱鍛造，通過(guò)控制多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)， 可在不降低鈦合金塑性的條件下，顯著提高合金的高溫性能和斷裂 韌性，使材料的使用溫度提高20?50°C。 性能指標(biāo)：

本成果來(lái)自有重大應(yīng)用前景的橫向項(xiàng)目，它以自制的小于10微米直徑的Fe-Ni-X復(fù)合粉末為原料，通過(guò)液相燒結(jié)的方法制備了高密度的高強(qiáng)、高硬的Fe-Ni-X軟磁合金，該合金抗壓強(qiáng)度可達(dá)2000 MPa以上，同時(shí)壓縮率在50%以上，平均硬度高于300HV，同時(shí)飽和磁化強(qiáng)度可以達(dá)到160emu/g以上，與傳統(tǒng)的Fe-Ni合金相比，硬度提高3倍以上，屈服強(qiáng)度提高1倍左右，可以粉末注射成型（ＰＩＭ）技術(shù)，取代不銹鋼進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高性能的精密制件的制作，研究成果處于國(guó)際外領(lǐng)先水平。

鋁合金結(jié)晶組織的微細(xì)化會(huì)顯著提高鋁材的強(qiáng)韌性、組織均勻性、致密性、 耐蝕性、加工工藝性和表面質(zhì)量等，并減少偏析和裂紋等諸多鑄造缺陷。目前， 國(guó)內(nèi)外通常采用 Al-Ti-B 或 Al-Ti-C 中間合金來(lái)細(xì)化晶粒，但 Al-Ti-B 中間合金 126 的形核襯底質(zhì)點(diǎn) TiB2 本身的直徑大小在 0.5-3.0μm，而且往往以較大的聚集團(tuán) 形式存在，如此大的顆粒團(tuán)在加入到鋁合金中后會(huì)帶來(lái)一系列的副作用。而普 通 Al-Ti-C 中間合金細(xì)化效果不穩(wěn)定，易衰退，難以滿足鋁制品產(chǎn)品質(zhì)量的要 求。 Al-Ti-C 中間合金之所以細(xì)化效果不穩(wěn)定和容易衰退，是由于其中的 TiCx 晶體存在較多碳空位，從而使之失穩(wěn)，且隨 TiCx中碳空位數(shù)量的增加，Al 原子 在 TiCx 表面的偏聚及有序化受到抑制，由原來(lái)的完全共格逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌耆?格。因此，減少 TiCx中的碳空位是提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和生核效率的關(guān)鍵。 研究表明，無(wú)空位的 TiC 是鋁的有效生核襯底，在接近凝固點(diǎn)的鋁熔體中， Al 原子能夠依附于其周?chē)纬梢粋€(gè)完全共格的有序區(qū)，最終促進(jìn) α-Al 生核和鋁 晶粒細(xì)化。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和探索發(fā)現(xiàn)，TiCx 中的碳空位可以被原子半徑較小 的 B、N 等原子填充，最終形成摻雜型的 TiCxB1-x和 TiCxN1-x等粒子，從而降低 空位濃度并提高異質(zhì)生核能力。 B 摻雜型 Al-Ti-C 晶種合金中含有大量直徑在 1μm 以下（亞微米）的 TiCxB1-x 晶核襯底粒子，且彌散分布，當(dāng)將該中間合金以微量（0.15%左右）加 入到待細(xì)化的鋁及其合金熔體中后，立即釋放出大量的亞微米級(jí)的摻雜型 TiC 晶核，從而使待細(xì)化鋁合金的晶粒組織得到顯著細(xì)化甚至超細(xì)化（指晶粒直徑 在微米級(jí)）。因此，采用摻雜型 Al-Ti-C 晶種合金對(duì)鋁熔體進(jìn)行晶粒細(xì)化處理 將是鋁加工行業(yè)又一次重要的技術(shù)進(jìn)步。

高速列車(chē)具有安全性好、正點(diǎn)率高、快速等優(yōu)點(diǎn)。能有效地改善交通環(huán)境, 帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。20世紀(jì)60年代以來(lái), 隨著鐵路電氣化的高速發(fā)展, 鐵路運(yùn)輸一再提速, 對(duì)于電氣化鐵路用接觸線的性能要求越來(lái)越高, 因?yàn)樵陔姎饣F路運(yùn)行過(guò)程中, 接觸導(dǎo)線不僅要承受較大的懸掛張力, 同時(shí)還經(jīng)受著通過(guò)電流時(shí)引起的熱作用。因此, 材料要求在具有良好導(dǎo)電性能的同時(shí)還應(yīng)具有高的抗拉強(qiáng)度, 而且在電流負(fù)荷增大、溫度升高時(shí)仍然要保持較高的強(qiáng)度。接觸線既要提供高速列車(chē)所需的動(dòng)力、照明和空調(diào)等用電, 又要承受較大的軸向拉力, 同時(shí)還可能工作在極冷、極熱、腐蝕性強(qiáng)等環(huán)境中,總的來(lái)說(shuō), 電力傳輸線必須具有以下性能: 能夠滿足高速列車(chē)速度和電流的要求, 具有足夠的抗拉強(qiáng)度來(lái)承受振動(dòng), 高導(dǎo)電率, 耐磨性好, 耐熱性好, 抗軟化溫度高, 軟化處理(300℃保溫2 h) 后其常溫抗拉強(qiáng)度不小于初始態(tài)的90% , 抗大氣腐蝕性能好,線膨脹系數(shù)小。我國(guó)鐵路廣深線、京鄭線等都大量或全部使用了法國(guó)或德國(guó)產(chǎn)品, 花費(fèi)了大量外匯。因此，對(duì)國(guó)產(chǎn)銅及銅合金接觸線的研制開(kāi)發(fā)具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本研究開(kāi)發(fā)的析出強(qiáng)化型Cu-Ag系、Cu-Cr系合金已經(jīng)能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需要。 主要性能指標(biāo) 1.抗拉強(qiáng)度σb>580MPa； 2.延伸率>5%； 3.導(dǎo)電率>75%IACS； 4.設(shè)計(jì)使用壽命：15年。

一、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介鋁合金因重量輕、資源豐富、綜合性能好，所以在機(jī)械、交通運(yùn)輸、航天與軍事工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用逐年增加。生產(chǎn)高質(zhì)量的鋁合金，控制鑄錠組織是十分必要的，而控制其組織和性能的關(guān)鍵之一是獲得細(xì)小均勻的等軸晶。晶粒細(xì)化是近期國(guó)際上對(duì)傳統(tǒng)材料升級(jí)和創(chuàng)造新型合金的三大工藝手段之一。因此，可以運(yùn)用細(xì)化晶粒的方法來(lái)提高合金的性能，從而滿足不斷發(fā)展的技術(shù)對(duì)高性能材料的需要。晶粒細(xì)化方法可分為內(nèi)生形核質(zhì)點(diǎn)法和外來(lái)形核質(zhì)點(diǎn)法，內(nèi)生形核法主要包括電磁作用、超聲波振動(dòng)、快速凝固等方法，而外來(lái)形核質(zhì)點(diǎn)法是通過(guò)向呂溶液中加入中間合金細(xì)化劑，產(chǎn)生異質(zhì)形核核心，提高晶體的形核率，從而細(xì)化晶粒。在實(shí)際生產(chǎn)中，內(nèi)生形核的幾種方法都有一定的局限性，如需要特殊的設(shè)備和工藝，成本較高等，因此，目前向鋁合金熔液中添加細(xì)化劑仍是細(xì)化晶粒最簡(jiǎn)單有效的方法。目前，應(yīng)用較為廣泛的鋁合金細(xì)化劑包括Al-Ti-B、Al-Ti-C等中間合金細(xì)化劑。Al-Ti-B的細(xì)化機(jī)理是Al-Ti-B加入到鋁合金熔液中，會(huì)與鋁熔體中的鋁反應(yīng)生成Al3Ti、TiB2、AlB2等粒子，它們分散到整個(gè)合金熔液中并形核，從而起到晶粒細(xì)化作用。隨著鋁合金晶粒細(xì)化劑的多元化發(fā)展，人們通過(guò)向合金中加入稀土元素來(lái)提高細(xì)化效果和細(xì)化的長(zhǎng)效性。稀土元素是表面活性物質(zhì)，易在鋁或鋁熔液的晶界和相面上吸附偏聚，稀土的加入不僅能夠改善Al3Ti形核相的形態(tài)和分布，還能細(xì)化熔液中微粒尺寸，同時(shí)稀土還具有除氫、凈化鋁液的作用。鈧是一種稀土元素，Sc元素是優(yōu)化鋁合金組織和性能的最有效的元素，Sc對(duì)Al有很強(qiáng)的彌散強(qiáng)化、晶粒細(xì)化作用，并可有效抑制Al的再結(jié)晶。Sc和Al相互作用的主要特征是共晶共格，Sc和Al生成的Al3Sc相與Al基體母相共格，對(duì)位錯(cuò)及亞晶有極大的釘扎作用，阻止和抑制晶粒長(zhǎng)大，促進(jìn)晶粒細(xì)化，微量的鈧元素就能夠?qū)︿X合金起到很好的晶粒細(xì)化效果。近年來(lái)，快速凝固技術(shù)在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)快速凝固處理后，金屬在液態(tài)中的溶解度得到擴(kuò)大，材料各部位的組織更加緊密，凝固結(jié)晶會(huì)更加細(xì)小，晶粒的分布更加均勻，這些結(jié)構(gòu)上的改變使材料擁有了更高的綜合性能，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。本項(xiàng)目中的新型細(xì)化劑是在已有應(yīng)用成熟的細(xì)化劑的基礎(chǔ)上，向其中添加微量稀土鈧元素，并結(jié)合快速凝固技術(shù)制備而成。將該新型細(xì)化劑加入到A356.2鋁合金后，合金微觀組織由原來(lái)粗大的樹(shù)枝狀晶粒變?yōu)榧?xì)小的等軸晶，與已有的細(xì)化劑相比，其細(xì)化效果更加明顯，對(duì)合金力學(xué)性能有更大的提高。二、 項(xiàng)目技術(shù)成熟程度已完成實(shí)驗(yàn)工作。實(shí)驗(yàn)中，對(duì)比了A356.2鋁合金分別加入傳統(tǒng)鑄態(tài)Al-Ti-B、快速凝固Al-Ti-B、鑄態(tài)Al-Ti-B-Sc和快速凝固Al-Ti-B-Sc，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，快速凝固Al-Ti-B-Sc中間合金對(duì)A356.2鋁合金具有最好的細(xì)化效果，微量稀土元素Sc的加入和快速凝固技術(shù)的使用使細(xì)化劑具有了更好的細(xì)化效果，經(jīng)過(guò)該細(xì)化劑細(xì)化后鋁合金的力學(xué)性能會(huì)得到更大的提高。三、 技術(shù)指標(biāo)本項(xiàng)目中，未細(xì)化前，A356.2 鋁合金的平均晶粒尺寸為120μm左右；加入傳統(tǒng)Al-Ti-B細(xì)化劑后，A356.2鋁合金的平均晶粒尺寸會(huì)細(xì)化至80μm左右；而加入該新型細(xì)化劑后鋁合金的細(xì)化劑會(huì)細(xì)化至30μm左右，可見(jiàn)，該新型細(xì)化劑對(duì)A356.2鋁合金細(xì)化效果非常明顯。經(jīng)過(guò)該細(xì)化劑細(xì)化后，A356.2鋁合金的性能也有一系列的提高，硬度值由細(xì)化前的80HV增加到接近100HV。細(xì)化并熱處理后，抗拉強(qiáng)度由原來(lái)的300MPa增加到接近370MPa，延伸率由原來(lái)的4.5%可增加到5%以上。該項(xiàng)目中的相關(guān)內(nèi)容已申報(bào)發(fā)明專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枮?0130644087.1，專(zhuān)利正在受理過(guò)程中。四、 市場(chǎng)前景鋁合金資源豐富，且具有良好的綜合性能，所以應(yīng)用非常廣泛，向熔融鋁合金中加入中間合金來(lái)細(xì)化鋁合金的晶粒可以進(jìn)一步提高合金的性能。隨著鋁合金應(yīng)用的進(jìn)一步廣泛，對(duì)鋁合金性能的要求也越來(lái)越高，該項(xiàng)目所涉及的內(nèi)容在細(xì)化鋁合金內(nèi)部組織，獲得性能更優(yōu)異鋁合金具有非常突出的效果。該項(xiàng)目中的新型細(xì)化劑，在低壓鑄造鋁合金車(chē)輪的生產(chǎn)過(guò)程中將會(huì)有很好的市場(chǎng)前景，其對(duì)鋁合金車(chē)輪性能的提高能夠滿足更高的使用要求，隨著技術(shù)的不斷成熟，該新型細(xì)化劑很可能取代現(xiàn)在已有的應(yīng)用成熟的鋁合金細(xì)化劑。五、 規(guī)模與投資需求六、 生產(chǎn)設(shè)備TECNO 90工業(yè)熔煉爐、快速凝固設(shè)備等生產(chǎn)設(shè)備及萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)、金屬分析儀、金相顯微鏡等檢測(cè)觀察設(shè)備。七、 效益分析由于該項(xiàng)技術(shù)屬本領(lǐng)域的新技術(shù)，較已有的技術(shù)相比有突出的優(yōu)勢(shì)，按每年生產(chǎn)1000噸計(jì)算，可獲利約2000萬(wàn)。八、 合作方式面談。九、 項(xiàng)目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：趙維民，電話：13370316780，  郵箱：wmzhao@hebut.edu.cn 。十、 附件：成果圖片 A356.2鋁合金細(xì)化前后的金相組織