科研人员切磋有色金属布局材料的研究近况 和手艺 趋向

3月30、31日，由中国有色金属学会和河南科技年夜 学配合 主办的“第二届全国有色金属构造 材料制备/加工及运用 手艺 交换 会”在古都洛阳召开。为期两天的会议交换 中，近400名预会 的科研人员切磋了有色金属构造 材料的研究近况 和手艺 趋向 ，交换 了构造 材料的合金制备与材料加工和 材料的运用 手艺 ，并分享了最近几年来在产、学、研、用方面的科研攻关的功效 与经验。

今朝 较为普遍的不雅 点认为，研制开辟 出具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐磨损、耐侵蚀 等机能 的构造 材料，是新一代高机能 构造 材料成长 的主要偏向 。基于上述靠山，在此次 手艺 交换 举动中，32名专家学者凭据 各自研究特长 ，在铝、镁、铜、钛等金属材料和 复合材料范畴 作了30多场出色 、深切 的专业讲述。为交换 材料范畴 最近几年来具有立异 性的科技功效 和运用 功效 ，增进 行业各项新手艺 、新工艺的研发、推行 和运用 ，现将部门讲述内容进行收拾整顿并摘登，以飨读者。

金属节制 凝固与节制 成形加工新工艺谢建新中国工程院院士、北京科技年夜 学传授

材料的制备加工是决议其使用机能 的主要 身分 之一，也是材料科学与工程的主要 构成 部门。最近几年来，高新手艺 的成长 对材料的使用机能 要求愈来愈 高，是以 ，实现“三高两低”的手艺 路子 ，缩短传统出产工艺流程，简化工艺环节，开辟 短流程新工艺就成为材料制备加工的重点研发偏向 。

此举合适节能降耗、提高出产效力 的要求，有助于开辟 全新的制备与成形加工手艺 ，例如3D打印；成长 进步前辈的制备加工手艺 ，如智能化制备加工手艺 ，实现组织机能 与构形的全进程 正确 节制 ，提高传统材料的使用机能 ，开辟 高附加值产物 。

在铸造、加工和热处置全进程 中，对金属的“凝固-形变-相变-组织机能 -工艺”的交互感化 与遗传演化，实行 协同正确 节制 ，成长 加工新工艺新手艺 ，实现金属材料/构件的高机能 化、传统加工工艺的短流程化、脆性难加工材料的可加工化是主要 成长 趋向 。

我国铜资本 平安 问题凸起 ，资本 匮乏，可采储量约3000万吨，仅占全球的4.5％；2021年我国铜损耗量跨越 1150万吨，占全球40％以上，另外 ，2021年以来，我国铜资本 进口依靠 度高达75％以上，是以 ，开辟 铜铝复合材料将有益 于降本增效，增进 行业健康成长 。

可推动 以铝节铜。一是替换 纯铜扁排，我国扁排年需求量约100万吨，个中 电力工业40万吨，建筑范畴 40万吨，冶金、化工、交通运输、制造等范畴 20万吨。90％以上可用铜包铝复合扁排替换 。另外 ，在高新手艺 范畴 ，降本钱 、减重量的需求一样 非分特别 强烈，铜包铝复合扁排用于新能源（风电、光伏）等范畴 ，有助于下降 本钱 ，提拔 计谋 新兴工业的竞争力；用于高铁、年夜 飞机等现代交通范畴 ，有益 于减重，下降 能耗，以空客A380客机为例，每架使用铜包铝复合扁排1吨，可减重1.2吨，结果 显著；二是替换 纯铜扁线等，我国的电缆、电磁扁线今朝 年用量约350万吨，可替换 量约为100万吨。若采取 铜包铝替换 纯铜，有益 于年夜 幅减轻绕组、架线、运输重量。而且年夜 规格电缆、年夜 型电力变压器、特种变压器绕组线都可用铜包铝替换 。

铜铝复合材料的成长 离不开进步前辈手艺 支持 。双金属轧制容易发生 边部高附加拉应力，致使 轧制边裂缺点 。以铜铝复合材料连铸直接复合新工艺为例，其针对铜和铝机能 差别 年夜 的特点，开辟 了特种孔型轧制、强迫 润滑拉拔手艺 ，冲破 了双金属调和 变形的困难 ；开辟 了铜铝复合材料轧制加工-拉拔工艺和全套装备。

鞭策 我国材料进步前辈制备与成形加工手艺 的成长 ，成长 金属材料节制 凝固与节制 成形的新道理 与新方式 ，可以知足 高新手艺 成长 与国防扶植 的需求；成长 合适 于工业运用 的金属材料节制 凝固与节制 成形手艺 原型，可以或许 知足 传统构造 材料向高机能 化、复合化、构造 功能一体化成长 的需求，有助于成长 制备加工共性要害 手艺 ，冲破 高机能 金属材料短流程制备加工及高质量工业运用 要害 手艺 冲破 。

绿色之镁——上海交年夜 的实践丁文江中国工程院院士、上海交通年夜 学材料科学与工程学院传授

镁是一种主要 的金属材料，我国的镁资本 富厚，而稀土是我国的优势资本 。既然有资本 优势，怎样 把资本 优势化为手艺 优势，然后再把手艺 优势酿成 经济优势，这就是需要我们斟酌 的。

我们如今 做的工作主如果 用稀土革新 镁，用稀土来实现镁的高强、耐热。镁与稀土连系 ，可以实现周全 的机能 优化。其比重低、比强度高、吸振降噪、电磁屏障 、容易收受接管 。镁稀土合金具有高强、高韧、耐蚀、耐热的特征 。

其研究功效 主要包孕 以下四个方面：一是材料研究有所进展。探清楚明了 镁燃烧机制和镁易侵蚀 的缘由 ，找到了高校析出强化相，解释了长周期有序构造 构成 的需要 前提 ；二是工艺手艺 有所冲破 。研发了镁稀土中心合金低本钱 制造手艺 、镁稀土合金熔体的纯净化手艺 、镁合金砂型紧密铸造手艺 和超声阳极氧化皮相处置手艺 及装备；三是要害 主要 部件运用 有所拓展。创制了5种高机能 镁合金，开辟 了多种新工艺和装备，研制了50余种镁部件，今朝 正在进行研制的有：武装直升机主机匣、地地导弹舱体、V6汽车发念头 缸体、打飞机座椅骨架等；四是镁功能材料研究获得 新成长 。在能原材料方面有所冲破 ，例如纳米核壳构造 MgH2储氢材料、镁离子可充电储能材料及其系统。可降解镁基人体内植入材料及其器件，例如心脏支架、骨钉骨板、神经导线等，和 镁基氢致变色材料及其系统。

另外 ，在JDZM阻燃合金、JDM1高韧耐蚀合金、JDM2高强合金等材料的研究方面获得 了一系列进展，并在共电解制备Mg-RE中心合金、镁稀土合金深度净化、超声阳极氧化与装备等方面实现了手艺 冲破 。

要秉承 “立异 驱动成长 ”的理念，并连系 学科成长 近况 阐发了成长 立异 转型的要害 问题，把材料运用 设计与中国制造2050相连系 ，存眷 制造业成长 。应依托优势资本 ，构成 绿色工业；增强 根本研究，创制中国品牌；系统集成手艺 ，提高附加价值；组建产学同盟 ，增进 延续 成长 。

铜铝层状复合材料半熔态轧制手艺 及运用 谢佩服 河南科技年夜 学副校长

我国是铝工业年夜 国，也是铜材消费年夜 国，可是我国铜资本 匮乏，跨越 75%的铜原料需要进口，供需矛盾日趋 加重 /最近几年来，国度 年夜 力支持铜铝复合材料的成长 。2021国度 天然 科学基金委将“有色金属材料设计、制备、加工和运用 中的要害 问题”；“多维、多标准 、多条理 构造 合适材料的优化设计道理 及制备方式 ”作为重点支持项目。

铜铝复合材料是信息手艺 、新能源等工业进级 换代的根本原材料，在信息手艺 范畴 ，能有用 下降 铝镀铜带来的污染，节材减重；在新能源范畴 ，其节能环保，是散热元件、电动汽车动力电池散热板的最好 选择；在建筑装潢 行业，铜幕墙、铜门等复合材料可替换 纯铜材料，勤俭 材料，下降 本钱 。另外 ，以铝代铜、以铝代钛有益 于优化国度 资本 构造 ，鞭策 有色金属资本 构造 和工业构造 调剂 。

今朝 ，国表里 复合材料研究热门 主要集中在制备工艺、复公道 论和连系 机制研究、双金属复合材料界面研究、铜铝层装复合材料半熔态铸轧复合手艺 和 推行 运用 存在的手艺 瓶颈等方面。

复合材料的成长 趋向 主如果 以下两点：1、 异种金属复合材料界面构造 、界面适配、界面调控机制研究。基于分散理论和能量学说，研究界面分散与界面相变行动 ，创设分散动力学模子 及分散层厚度与制备工艺变量之间的联系关系 性关系；切磋异种金属层状复合进程 中界面构造 演化 、界面化合物构成 的热力学及动力学前提 ，界面化合物发展 节制 准则；基于界面层厚度与复合材料机能 的适配性研究，创设基于分歧 服役机能 要求的定制化界面调控机制；冲破 异种金属复合加工的界面适配、缺点 节制 等要害 手艺 。

2、 宽幅异种金属层状复合材料协同变性机制。基于数值摹拟 手艺 和异种金属协同变形进程 中多联系关系 对象热传导分散机理，索求 异种金属变形进程 中应力场、温度场、流变场散布 、协同再结晶机制及界面构造 演化 机理；展开 轧制工艺和热处置工艺参数与异种金属复合材料加工协同变形、再结晶及织构答复 ，组织、机能 不乱 性的联系关系 性研究，提出协同变形与再结晶的临界前提 ，构建宽幅异种金属层状复合材料深加工工艺准则。

超轻镁锂合金在航空航天等范畴 的运用 肖阳中铝郑州轻金属研究院轻金属材料研究所所长

镁锂合金是今朝 最轻的金属构造 材料，它由最轻的金属锂和最轻的构造 金属镁组合而成，具有超轻、高比强度，高比模量和 优良 的刚性。

镁锂合金是最具减重潜力的金属构造 材料，超轻镁锂合金的使用，将有助于实现构造 减重，提高灵活 性和灵活性。其具有精良的导电、导热机能 ，这是其它非金属轻质材料所没法 对比 的；具有凸起 的减震机能 。镁锂合金具有较年夜 的内讧 系数，而内讧 系数的凹凸 解释材料在发生震动时能将更多的能量损耗于金属内部，从而到达 减震结果 ，提高装备 的靠得住 性，同时可以起到降噪感化 ；具有优良 的电磁屏障 机能 。可以使 装备 的平安 性、精确性获得 年夜 幅提高，是其它材料没法 替换 的；具有优良 的焊接性，焊接机能 是材料的主要 指标，焊接毗邻 牢靠 、不乱 、靠得住 ，是永远 性毗邻 ，可减轻构造 重量，简化加工与装配工序等，可采取 TlG焊、激光焊接、搅拌磨擦 焊接等，手艺 均已成熟；精良的机械加工及冷成型能力。常规镁合金都是热加工成型，不克不及 冷加工，但镁锂合金是可以冷加工的，而且 冷加工机能 很是优良 ，冷轧总加工率可达90％，可以或许 进行室温冲压成型，且制品 率在90％以上。另外 ，镁锂合金可100％收受接管 ，收受接管 的金属资本 可以从新 投入社会进行产物 配件的出产。

对减重有急迫 需要的范畴 如航空航天、兵器 装备、3C产物 及其他平易近 用范畴 对 镁锂合金的需求一日千里 。

在航天范畴 ，构造 减重可谓“克克计较”，航天飞机重量每减轻1kg，发射本钱 费用便可 削减 1.5万美元；在兵器 装备范畴 ，战役 机重量若减轻15%，则可缩短飞机滑跑距离接触5%，增添 航程20%，提高有用 载荷30%；在其他平易近 用范畴 ，如汽车等，汽车车身每下降 100kg，二氧化碳排放量可削减 9g。

制备手艺 的接续提高 使超轻镁锂合金成为幻想 的构造 减重材料。镁锂合金能为我国的火箭、导弹、卫星、空间站、军机、雷达等进行年夜 幅度减重，解决轻质材料制约我国兵器 成长 瓶颈问题。

新型铝镁硅锌合金助汽车车身减重张永安，闫丽珍北京有色金属研究总院

传统汽车每减重100kg，百千米 油耗可下降 0.3～0.6k，CO2排放量可削减 5g/km。在欧洲CO2排放量中，装载传统内燃机得乘用车占到12%，2007年单车评论排放量158.7g/km，2021年节制 方针为单车130g/km。照此推算，单车平均油耗需要节制 在5.6L/100km，2021年的节制 方针为95g/km。

汽车轻量化合适节能减排要求，也将是将来 汽车业成长 的一年夜 重点攻关项目。在汽车整体构造 中，车身重量约占30%，车身的轻量化举足轻重，而车身板材料的开辟 尤其 要害 。今朝 ，车身板材减重主要使用轻质铝合金。

汽车铝合金笼盖 件的成长 履历 了2系铝合金，5系铝合金和6系铝合金，2系具有精良的焊接机能 和铸造 性，强度高。可是成形性较差，耐侵蚀 性较差，烤漆时效响应速度慢，作为车身表里 笼盖 件，其运用 显着 受限；5系成形性高，但强度低，冲压进程 易发生 “橘皮”和滑移线等皮相缺点 ，烤漆进程 伴随 软化现象，合用 于内笼盖 件，但外笼盖 件运用 受限；6系铝合金T4态具有精良的成形性，烤漆后强度较高，冲压进程 不容易 发生 吕德斯带，耐蚀性及焊接性优于2系铝合金，而且 与现有汽车车身出产系统 相匹配，是以 6系铝合金被认为是汽车车身用最有前景的铝合金，也是研制难度最年夜 的车用铝合金。

6000系铝合金板材及汽车笼盖 件的制造需颠末熔铸、扒皮、平均 化处置、热轧、批退火、冷轧、固溶处置、锯切、清洗等流程，是以 ，若何 包管 板材成形时具有优秀 的延展性和较低的强度，和 若何 确保快速时效到达 尽量 高的强度程度 是其运用 的两年夜 难点。

一种添加Zn的新型Al-Mg-Si合金合适高成形性和快速时效响应协同要求，经实验 验证，锌的添加对合金固溶态和预时效态的屈就 强度均无影响，提高了合金的烤漆硬化性。该新型合金体现出了精良的成形机能 和烤漆硬化性。

金属基复合材料在轨道交通中运用 前景广漠赵鸿金江西理工年夜 学材料科学与工程学院副院长

最近几年来，我国年夜 力支持成长 轨道交通，以高铁为例，轨道交通材估中 触及 有色金属材料的主要部件是车体、车门、内装，另外 在刹车片、受电弓、接触网等构造 中有使用。

今朝 车体经常使用 材料有：不锈钢、铝合金、高强度耐候钢、防水涂料、降噪材料，将来 成长 偏向 是年夜 型空心薄壁铝材、碳素纤维、复合材料；车门经常使用 材料有：不锈钢、铝合金、玻璃钢、防水材料，将来 成长 材料将是泡沫铝；内装以铝合金、镁合金等轻金属，玻璃钢、PC等高份子 材料，橡胶材料，减振材料，胶贴剂，将来 将以中空的瓦楞铝板等复合材料，铝蜂窝板等蜂窝材料为主。

接触网分为刚性和柔性两种，刚性接触网主要使用Cu-Mg、Cu-Cr-Zr材料，刚性接触网与柔性接触网比拟 具有所需地道 净空小、维修轻易 、运行平安 、变乱 率低、经济合算等优势，刚性接触网的普遍 运用 是此后城际轨道交通和高速铁路的成长 偏向 。