自然时效对Al-6.5Zn-2.3Mg-2.2Cu合金厚板组织性能的影响

商用7×××系铝合金产品人工时效前一般会经历自然时效,自然时效时间的长短直接决定产品的生产制备流程。本试验研究了工业化制备的Al-6.5Zn-2.3Mg-2.2Cu合金厚板在不同的自然时效阶段经人工时效处理后的组织及性能,并重点分析了短时自然时效(0.125~21 d)及长时自然时效(30~360 d)对合金不同时效状态的影响。研究结果表明:自然时效0.125~21 d,T6态合金的强度持续降低,抗拉和屈服强度的降幅分别为14 MPa和17 MPa,伸长率在13.6%~15.6%的范围内波动;基体析出相主要为GPII区和η′相,晶界析出相呈断续分布。自然时效3~360 d时,T6态合金的强度、伸长率和断裂韧性均在一定范围内波动,无明显的变化规律,基体析出相主要为η′相且分布密集,晶界析出相呈断续分布。自然时效3~105 d时,T76态合金的拉伸性能和断裂韧性同样在一定范围内波动,无明显的变化规律,基体析出相尺寸粗大、分布分散,主要为η′相和η相,晶界析出相同样呈断续分布。

金刚石/铜-硼复合材料界面结构及其对热导率和力学性能的影响

通过控制硼含量制备不同界面结构的金刚石/铜复合材料,研究复合材料的界面显微组织及其对热性能和力学性能的影响。结果表明,界面处形成微米级B4C齿状结构,该结构为界面结合提供冶金结合和机械啮合的双重作用。金刚石/铜-硼复合材料获得最高为695 W/(m·K)的热导率和535 MPa的弯曲强度。金刚石与B4C之间形成具有金刚石(111)//B4C (104)取向关系的半共格界面。微纳米级齿状结构可提高界面声子传输效率和界面结合强度。

面向新兴产业和未来产业的新材料发展战略研究

新材料是新兴产业和未来产业发展的根基,是抢占科技和经济发展制高点的重要领域,也是我国推进新型工业化的重要驱动力。本文梳理了新材料在信息、能源、生物、深空与深海探测等领域的发展趋势,发现新材料联用或与其他学科、领域的深度融合正在成为新材料发展的重要特点;系统分析了我国新材料产业在规模、技术创新能力、企业和集群等方面的发展现状,总结了新材料产业发展存在的关键原材料依赖进口、核心装备尚未实现自主可控、高端产品自给率不高、部分重点产品缺乏应用迭代、标准和评价体系不完善等问题;提出了面向新兴产业亟需发展的9个重点方向以及面向未来产业亟需布局的7个重要方向。为推动新材料产业的高质量发展,研究建议:着力筑牢新材料产业发展根基,扎实提升新材料产业链水平,营造良好的产业发展生态环境,完善产业发展配套政策。

电力电子器件用液冷针翅散热器的研究进展

随着大功率电力电子器件(如绝缘栅双极型晶体管,IGBT)轻量化、小型化和集成化的发展需求,其功率密度越来越大,导致其热流密度越来越高,亟需高效散热来满足其使用要求。传统空气冷却散热器结构简单、使用方便,但是散热能力较低,难以满足高热流密度的散热需求,目前主要采用液体冷却散热器,其中液冷针翅散热器是最常用的高效散热器。本文介绍了液冷针翅散热器的结构、液体工质、材料和制造等方面的研究进展,重点分析了液冷针翅散热器的流体通道结构、针翅结构对流动和传热性能的影响,并给出了液冷针翅散热器的发展建议。

电积锌用Pb-Ag/MnO_(2)涂层阳极制备及电化学性能

铅银合金(Pb-Ag)是锌电积及其它冶金工艺中应用最广泛的阳极材料。随着节能环保要求的逐渐提高,由于存在过电位低和稳定性差等缺点,Pb-Ag阳极难以适用于绿色工业体系的发展。如何提升其析氧催化活性、降低能耗并提高其耐腐蚀性能,成为亟待解决的工业难题。采用恒电流电沉积法在Pb-Ag阳极上制备了纳米二氧化锰薄膜涂层,测试了阳极的组织和电化学性能。研究表明:MnO_(2)涂层表面疏松裂纹结构不仅提高了催化活性,还促进了传质过程的进行,使得Pb-Ag/MnO_(2)阳极的析氧反应活性和稳定性均优于Pb-Ag阳极。其中,Pb-Ag/MnO_(2)阳极的析氧过电位为555 mV,塔菲尔斜率为208.5 mV/dec,优于Pb-Ag阳极的析氧过电位和塔菲尔斜率。同时,Pb-Ag/MnO_(2)阳极在长周期的电解锌实验中表现出良好的析氧反应活性和耐腐蚀性能,其槽电压比Pb-Ag阳极槽电压小0.1 V左右,能耗低于Pb-Ag阳极。

60%SiCp/2009铝基复合材料表面等离子体电解氧化膜的生长和表征

在硅酸盐溶液中采用等离子体电解氧化技术在60%SiCP(体积分数)/2009铝基复合材料表面制备陶瓷膜。研究氧化膜的显微组织、成分、润湿性及其耐腐蚀性能,探讨SiC颗粒表面火花放电的产生机理。结果表明,来自硅酸盐溶液的不溶性化合物(SiO_(2))使SiC颗粒表面产生火花放电,Al-Si-O化合物中的缺陷为SiC颗粒表面放电电流的传导提供优先路径。1200s时铝基复合材料表面形成5.5μm厚的均匀膜层,膜层的表面自由能在40s时达到最大值37.10 m J/cm^(2),并在1200 s时下降到25.95 m J/cm^(2)。此外,等离子体电解氧化处理可以显著提高复合材料的耐蚀性。

Mn含量对铸态Cu-Ni-Cr合金组织和性能的影响

采用大气熔炼制备了Cu-Ni-Cr-xMn(x=0、1、3、5、7和9 mass%)合金,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和电子万能试验机等研究了Mn含量对铸态Cu-Ni-Cr-xMn合金显微组织和性能的影响。结果表明:铸态Cu-Ni-Cr-xMn合金的组织由富Cu相(γ1)、富Ni相(γ2)和富Cr相组成,Mn的添加显著改变了Cu-Ni-Cr-xMn合金组织中第二相的偏聚形式。Mn的加入使Cu-Ni-Cr-xMn合金组织中的Cr元素在富Ni区显著聚集,富Ni区的Cr含量显著增高。随着Mn含量的增加,基体上结节状富Ni相(γ2)和富Cr相尺寸减小,分布更加均匀,大量细小富Cr第二相的存在显著提升了合金的力学性能。当Mn含量为3%时,小尺寸富Cr第二相开始在晶界处偏聚形成链状结构,对合金的力学性能产生了不利影响。当Mn含量为7%时,Mn原子固溶强化及第二相细化效果显著,合金的力学性能最佳,其硬度和抗拉强度分别为195.06 HB和401 MPa。

低品位离子型稀土矿微生物菌种的选育及浸出实验

离子型稀土矿的稀土元素配分齐全且储量丰富,是我国重要的稀土来源。在发展绿色矿山和“双碳”背景下,生物冶金是处理低品位矿的重要工艺,而浸矿微生物的选育是工艺开发的基础。通过在南方某稀土矿区周边取样并培养获得了三组微生物,按照取样位置编号为H−1、H−2以及H−3,并对其进行高通量测序及浸矿实验研究。高通量测序结果表明,取得的微生物样品中假单胞菌、放线菌、不动杆菌、外愈杆菌以及微球菌占比较高,COG功能预测其具备浸出稀土元素的能力。利用这三组微生物对离子型稀土矿开展浸出实验发现,各组别微生物对于镧均具有浸出效果,其中H−1对镧的浸出率可达到61.42%,而相较于空白对照组,铈、钇均并无明显生物浸出作用;H−1及H−3对钕有一定的浸出作用,其中H−1对钕的浸出率可达到64.81%。证明了三组微生物在离子型稀土矿生物浸出中应用的可行性,为离子型稀土矿生物原位开采技术的开发提供了菌种基础和保障。

铸态Cu-1.16Ni-0.36Cr合金热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500型热模拟试验机,研究了Cu-1.16Ni-0.36Cr合金在变形量为50%、变形温度为750~950℃、变形速率为0.01~10 s^(-1)下的热压缩变形行为,建立该合金热变形的本构方程和热加工图。结果表明:Cu-1.16Ni-0.36Cr合金在700~900℃的变形温度下以动态回复为主,在950℃下发生完全的动态再结晶。通过真应力应变曲线得到了该合金热变形的本构方程和热加工图。根据应变对流变应力的影响对本构方程进行修正,通过修正后的回归方程对流变应力进行模拟,模拟结果与实验结果吻合。热加工图表明,该合金适宜的热变形工艺参数为900~950℃和0.1~1 s^(-1),其中950℃和1 s^(-1)变形条件下组织状态最佳,为晶粒细小均匀的等轴晶。

高性能Cu-Ni-Si系合金研究现状及发展趋势

先进铜基材料具有广阔的市场及良好的发展前景。相比于Cu-Be, Cu-Fe-P, Cu-Cr等合金而言,Cu-Ni-Si系合金具有高强度、较高的导电率、良好的抗高温软化、抗应力松弛性能及低廉的价格等优点,广泛应用于机械制造、航空航天、交通运输、电子和电气工程等工业领域。本文首先介绍了Cu-Ni-Si系合金的发展现状,并从产品性能及产业化方面论述了国内外存在的差异。该合金发展趋势主要是朝着先进高强高导弹性铜合金方向发展,核心挑战是在提升强度的同时保持甚至提高导电性能,并且由于服役环境的复杂化及服役时间的延长,对于材料服役性能的可靠稳定性也提出了更为严苛的要求。最后从成分设计、加工及形变热处理工艺、时效析出行为、服役性能等方面综述了CuNi-Si系合金的研究现状,并针对目前该材料存在的不足,展望了高强度高导电铜合金的未来发展趋势。

第三代半导体互连材料与低温烧结纳米铜材的研究进展

半导体材料是现代科技发展和产业革新的核心,随着高频、高压、高温、高功率等工况的日趋严峻及“双碳”目标的需要,以新型碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等为代表的第三代半导体材料逐步进入工业应用。半导体产业的贯通以及市场规模的快速扩大,导致摩尔定律正逐渐达到极限,先进封装互连将成为半导体行业关注的焦点。第三代半导体封装互连材料有高温焊料、瞬态液相键合材料、导电胶、低温烧结纳米Ag/Cu等几个发展方向,其中纳米Cu因其优异的导电导热性、低温烧结特性和良好的可加工性成为一种封装互连的新型方案,具有低成本、高可靠性和可扩展性,近年来从材料研究向产业链终端应用贯通的趋势非常明显。本文首先介绍了半导体材料的发展概况并总结了第三代半导体封装互连材料类别;然后结合近期研究成果进一步围绕纳米Cu低温烧结在封装互连等电子领域中的应用进行重点阐述,主要包括纳米铜粉的粒度、形貌、表面处理和烧结工艺对纳米铜烧结体导电性能和剪切性能的影响;最后总结了目前纳米铜在应用转化中面临的困境和亟待解决的难点,并展望了未来的发展方向,以期为低温烧结纳米铜领域的研究提供参考。

铝冶炼低碳清洁智能化创新发展研究

铝是第一大有色金属,开展铝冶炼低碳清洁智能化创新发展研究是落实新发展理念、培育新质生产力的关键举措。本文基于我国铝冶炼产业的时代背景与发展态势,全面阐述了铝冶炼流程工业的生态链接与关键症结点,深入剖析了节能低碳智能化铝电解、含铝资源低碳清洁生产氧化铝、铝工业固危废安全处置及资源化利用3个方面的技术发展现状与挑战。在审视资源、能源、环境等维度的基础上,提出了铝冶炼低碳清洁智能化创新发展的基本构思,凝练了各个重点方面的创新发展方向、关键技术以及面向2035年的发展目标。研究建议,完善国家政策体系、制定高质量标准体系、健全保障制度体系、推动绿色低碳技术变革、实施人才强国战略,谋划具有低碳、清洁、智能化等特征的高质量发展组合策略,促进铝工业新质生产力发展。

氢能利用关键技术及发展现状

作为一种绿色、低碳、高效的二次能源,氢能逐渐受到广泛关注。氢能全产业链“制—储—输—用”各环节紧密联系,涉及众多关键技术创新和相关产业融合。对氢能产业链中“制—储—输—用”各环节的关键技术及发展现状进行了梳理,针对氢能利用关键技术提出了相关建议,并对中国氢能产业的发展作出了展望。目前,氢能产业的发展如火如荼,其中,碱性电解水(AWE)制氢、高压气态储氢和氢燃料电池等技术已经得到初步示范应用,但仍存在关键技术短板亟待突破的问题,比如:AWE制氢中低电压、高电流密度、高稳定性电极材料的可控制备,氢燃料电池中高可靠性和耐用性的催化剂和质子交换膜的制备。未来中国氢能产业的发展,一方面要突破关键技术与核心材料的研发;另一方面要充分发挥氢电耦合协同作用,实现可再生能源无法并网电力的消纳,加快构建新能源体系。

空气气氛热处理对Pd膜氢渗透性能的影响

为了研究空气气氛热处理对Pd膜氢渗透性能的影响,采用化学镀沉积Pd膜,并对在573 K空气气氛热处理前后的Pd膜氢渗透性能进行分析评价。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和氢渗透方法对Pd膜进行了表征,结果表明:沉积态Pd膜结构致密无缺陷,厚度为5μm左右,Pd膜在673、723、773 K的氢渗透率分别为3.62×10^(-9)、5.12×10^(-9)、6.80×10^(-9)mol/(m·s·Pa^(0.5))。573 K空气气氛热处理会导致Pd膜表面粗糙度增加,表面积增大,氢在膜表面的解离吸附位点增加,进而提升膜的氢渗透性能。热处理后,Pd膜在673、723、773 K的氢渗透率分别为5.32×10^(-9)、6.44×10^(-9)、7.31×10^(-9)mol/(m·s·Pa^(0.5)),较热处理前提高了1.1~1.5倍。

响应面法优化间接生物浸出铜钴矿中有价金属的工艺参数

在生物浸出铜钴矿的基础上,采用生物活性沥浸液为浸出剂和响应面法优化浸出工艺参数以实现铜钴矿的高效生物浸出。菌液体系包含氧化硫硫杆菌,氧化亚铁硫杆菌和嗜铁钩端螺旋菌的混合体系。经30组实验结果统计分析发现,显著影响铜钴矿中Cu和Co浸出的因素为温度、固液比、初始pH、转速,以及温度-固液比、固液比-初始pH、固液比~2和初始pH~( 2)的交互影响,而显著影响Fe浸出的因素为温度、固液比、初始pH和固液比~2的交互影响。此外,针对生物浸出铜钴矿中Cu、Co和Fe浸出率的3个预测模型R~2分别为0.986 4、0.968 7和0.938 1,表明预测模型具有较高真实性。最终,铜钴矿的最优生物浸出参数为温度47.08℃、固液比1.17%、初始pH 0.81、转速120 r/min。在优化条件下,预测值分别为Cu 99.36%、Co 91.87%、Fe 88.43%,浸出24 h后实测值分别为100%、96.53%、86.11%。

SP700钛合金热变形行为及组织演变

采用Gleeble3800热模拟试验机对SP700钛合金进行热压缩试验,研究合金在变形温度为800~880℃、应变速率为1~10 s–1、压缩变形量为30%和50%条件下的流变行为及显微组织演变.结果表明,随着变形温度升高和应变速率降低,SP700钛合金热压缩变形的峰值流变应力降低.合金在800℃压缩变形时,流变应力曲线呈明显的动态软化,其显微组织中α片层逐渐破碎球化,部分α片层发生动态再结晶.随变形温度升高,合金压缩真应力–应变曲线呈稳态流变状态.在相同变形温度下,随应变速率和压缩变形量增加,α片层球化程度增加.热变形过程中,平行于压缩轴的α片层在压应力作用下弯曲扭折,片层内取向差不连续存在,并于不连续处存在新α/α界面.垂直于压缩轴的α片层在压应力作用下界面发生起伏,片层内部存在累积取向差.在界面起伏处β相楔入α片层,最终导致α片层的破碎球化.

TiB_(2)陶瓷研究进展与应用

TiB_(2)陶瓷具有高熔点、高硬度、高耐磨以及优异的导电性能和高温抗氧化性能,被广泛应用于航空航天、机械制造、金属冶炼、电子信息等领域。TiB_(2)陶瓷的相对密度低、加工难度大,难以满足高端制造的应用需求,而通过掺杂改性、添加烧结助剂、优化烧结工艺等方式可以促进TiB_(2)陶瓷的致密化,大幅提升其综合力学性能。本文综述了高性能TiB_(2)陶瓷在成分设计、烧结工艺等方面的研究进展,并阐述了其在精密工具、防弹装甲、电解阴极等方面的应用前景。

强化企业科技创新主体地位——全国两会代表委员积极建言献策

2024年《政府工作报告》提出,“加快推动高水平科技自立自强。充分发挥新型举国体制优势,全面提升自主创新能力。”2024年,中央企业要围绕强化企业科技创新主体地位、充分发挥国家战略科技力量作用,重点抓好几个方面工作。一是加快技术攻关,提升产业链供应链韧性。推动企业深度融入国家创新体系,积极主动承担国家重大科技任务。聚焦制造业重点产业链,开展关键核心技术攻关,打造中央企业创新联合体升级版,推动产学研协同、大中小企业融通。依托国有企业应用场景优势,推动科技成果转化应用。二是加强原创引领,健全产业创新体系。

有色金属冶炼企业低碳绩效评价指标体系构建探析

冶炼是有色金属行业碳排放核心环节,占比达90%以上。基于有色金属冶炼企业碳排放特征分析,从碳绩效投入、碳绩效产出两个维度,尝试构建有色金属冶炼企业多元低碳绩效评价指标体系。开展某铅冶炼企业应用初探,层次决策模型剖析权重。低碳绩效投入指标中碳源控制>资金费用>投入管理;其中碳源控制下一级指标权重净购入电力消耗控制>化石燃料燃烧消耗控制>冶金还原剂消耗控制>其他生产过程碳源直接消耗控制>净购入热力消耗控制。低碳绩效产出指标中碳排放强度>产出管理>碳处理能力>碳治理效果;其中碳治理效果下一级指标权重废气排放达标情况>废水处理达标情况>固体废物处理处置规范情况,产出管理下一级指标权重碳排放数据管理>碳交易管理>碳信息披露。基于不同情景,初步阐释碳减排策略效率,为有色金属冶炼企业低碳绩效评价提供借鉴。

典型轴瓦的组织和性能分析

采用SEM,EPMA,EBSD等设备分析了某典型柴油内燃机主轴用进口轴瓦的显微组织及性能。结果表明:主轴上瓦由钢背、Al-Zn合金层、镍栅、Pb-Sn-Cu合金组成,主轴下瓦和连杆瓦由钢背、Cu-Pb-Sn合金层、镍栅、溅射AlSn20Cu层组成;采用纳米压痕仪测得主轴上、下瓦、连杆瓦镀层硬度分别为0.212,1.223,1.313 GPa;主轴上瓦合金层组织为颗粒状Pb,Si分布于等轴状Al晶粒中,主轴下瓦、连杆瓦合金层组织为树枝状Pb相分布于柱状Cu晶粒中;主轴上、下瓦和连杆瓦的钢背均为低碳钢,组织由铁素体和珠光体组成,但组织形貌不同,均存在D类氧化夹杂物。