金屬與粉末冶金

美國和俄羅斯科學家設計出比水輕的“超輕鋁”

在裝滿水的水槽中放入鋁質(zhì)勺子時，勺子很容易沉到水槽底部，這意味著鋁的密度大于水的密度。而美國猶他州立大學的化學家亞歷山大·博爾德雷夫和其他幾位俄羅斯南聯(lián)邦大學的化學家們利用計算材料學的方法設計出密度比水低得多的“超輕鋁”，密度達0.61g/cm3，而傳統(tǒng)的鋁金屬密度達2.7g/cm3。

他們采用的基本設計原理是利用計算建模的方法在分子水平上重構和改變普遍使用的金屬材料的結(jié)構，設計出比水更輕的鋁金屬。具體實現(xiàn)方法是通過利用已知的另一種晶體材料的結(jié)構，對鋁金屬的結(jié)構進行改造，而此次化學家們采用的晶體結(jié)構是金剛石晶體結(jié)構，將金剛石晶體結(jié)構中的每個碳原子都替換成一個鋁四面體（有4個鋁原子組成的四面體結(jié)構），獲得了“超輕鋁”。通過計算，化學家們證實了“超輕鋁”是一種新型、亞穩(wěn)態(tài)（常溫下不穩(wěn)定，容易發(fā)生結(jié)構改變）和輕質(zhì)的鋁金屬。該項研究工作受到了美國國家科學基金會和俄羅斯科學與教育部的支持。

化學家們表示這種具備新晶體結(jié)構的“超輕鋁”如果能制備出來的話，可以漂浮在水面上，這意味著未來可通過改變非磁性、耐腐蝕、資源豐富、成本低、制造容易的金屬材料結(jié)構，為其帶來全新的應用領域。此外，利用現(xiàn)有的晶體結(jié)構和現(xiàn)有材料設計新型材料也為材料設計帶來了新的創(chuàng)新模式。

未來，這種“超輕鋁”可用于航天飛行、醫(yī)藥、電線以及更多需要輕量化材料的領域，但現(xiàn)在規(guī)劃其具體應用還為時尚早，目前該材料還存在諸多不確定性，比如“超輕鋁”的強度目前還不清楚。（中國航天系統(tǒng)科學與工程研究院）

俄羅斯研究雙金屬渦輪盤毛坯用于PD-35發(fā)動機

俄羅斯全俄輕金屬研究院開始研究試驗工藝用于制造雙金屬渦輪盤毛坯，以及用最新的熱強鎳合金制造的具有可變結(jié)構的渦輪盤。這項創(chuàng)新金屬的研制是該研究院在推力35～50t的PD-35未來發(fā)動機系列生產(chǎn)項目中主要科學活動方向之一。

雙金屬盤制造的主要問題與合金之間的過渡區(qū)域和毛坯截面的變化有關，以及不同金屬熱加工狀態(tài)的選擇。這個問題到目前還沒有成功解決，但是研究院的專家針對獨創(chuàng)的技術解決方案提出并申請了專利，該方案能夠達到要求的機械性能。

在全俄輕金屬研究院研究的雙金屬盤和結(jié)構變化盤的制造工藝計劃在2018年底前完成。在研究院針對PD-35項目還有一個重要方向，是進行最新的高熱強度鎳基粉末超合金VV753P的試驗和檢驗。這種合金研制中關注了所有未來粉末金屬的全球敘事，包括采用使用稀少的高熔點組分——鉭和錸，這在國外已經(jīng)廣泛應用。這種技術能夠極大的提高新型合金的輔助性能——持久強度、抗蠕變和熱腐蝕性，以及降低疲勞裂紋的擴展速度。用VV753合金制造的渦輪盤毛坯經(jīng)驗證強度極限不低于1 600MPa，溫度達到750℃時熱強度為770～800MPa。（中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心）

俄科學家發(fā)明鈦金屬網(wǎng)狀移植體

來自俄羅斯科學院中央臨床醫(yī)院的科學家團隊最近成功研制了一種多功能的鈦金屬網(wǎng)狀移植體，該移植體目前已在俄多種外科手術實踐中取得良好效果，被認為是一種具有廣闊應用前景的未來醫(yī)學移植體。該研究團隊在尋找治療疝氣的更佳替代移植體過程中發(fā)現(xiàn)，目前外科手術使用大量的復合材料移植體，而這些移植體使用壽命有限，材料的退化不但引起炎癥，嚴重的甚至導致并發(fā)癥。為解決這些問題，俄科學家開始尋找新的替代移植體并最終研制成功這種鈦金屬網(wǎng)狀移植體。

新移植體很好地解決了原有復合材料的退化問題，借助于網(wǎng)狀結(jié)構，新移植體具有很好的彈性，在腹腔手術、牙科以及骨科手術中都取得了良好的應用效果?？茖W家們還嘗試著用這種網(wǎng)狀的結(jié)構制備大小不一的移植體，都取得了較好的成效。構成這種鈦金屬網(wǎng)狀移植體的金屬線，直徑僅為30～38μm，網(wǎng)狀結(jié)構組成的移植體往往比所替代的移植體重量減少2～3倍，且新的移植體彈性更優(yōu)，更具有人體工學的性質(zhì)。

目前，俄境內(nèi)已有50家醫(yī)院在手術治療疝氣中采用這種新移植體，隨著關注的增加，已有更多的外科醫(yī)生開始嘗試使用這種新移植體用于整形外科特別是乳房成形術、牙科和婦科領域。研究人員表示，因這種新移植體相對于傳統(tǒng)的移植體，不會因退化而引發(fā)炎癥及并發(fā)癥，更廣闊的應用可能在體內(nèi)組織的手術治療中。（科技部）

NASA制成首臺多金屬混合3D打印火箭發(fā)動機點火裝置

近日，美國國家航空航天局（NASA）在阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心宣布，成功測試了首臺由鉻鎳鐵合金和銅合金3D打印制成的火箭發(fā)動機點火器。NASA一直在制造和評估由一種金屬制成的耐用的3D打印火箭部件，該點火器的研制成功，突破了使用多類型金屬3D打印部件的技術瓶頸。

傳統(tǒng)火箭發(fā)動機點火器是將4個不同組件利用釬焊工藝焊接在一起，NASA研制的點火器是用2種不同合金制備的單一整體部件，采用一種被稱為“自動化吹粉激光沉積”的獨特的混合3D打印技術制成。該技術由德馬吉森精機公司開發(fā)而成，集成了3D打印和計算機數(shù)控加工能力。利用該工藝制成的點火器，盡管是火箭發(fā)動機的相對較小部件，只有10英寸高和7英寸寬，但部件在打印過程中可進行內(nèi)部加工，即在3D打印和機加工之間可進行自由轉(zhuǎn)換，在其外部完成之前完善部件的內(nèi)部結(jié)構。

此項研究可以使未來火箭發(fā)動機的生產(chǎn)成本降低1/3，制造周期縮減50%。今年7月份，ERC公司高級工程師Robin Osborne率領馬歇爾工程師團隊對點火器進行了測試，其中包括30多次低壓熱火測試，以驗證點火器的功能。（北方科技信息研究所）

美國利用金屬簡化抗體藥物合成

美國萊斯大學科學家開發(fā)出一種“通用盒”以簡化癌癥藥物設計，這種方法能夠?qū)⑺幬镞\送到靶細胞的天然抗體進行修飾，其關鍵在于添加金屬元素。

研究人員發(fā)現(xiàn)稀有過渡金屬銠可以作為設計和制備抗體藥物共軛物的有效元素，而抗體藥物共軛物已成為靶向給藥的標準工具，用于化學治療劑等多個方面。他們開發(fā)出一種類似酶的多金屬蛋白質(zhì)，用于催化多種抗體。這一簡單過程將幫助實驗室人員測試各種抗體來源和抗原靶標的相對功能，以篩選出對抗腫瘤細胞最有效的。

該團隊設計的關鍵是將3個銠復合物連接到結(jié)合恒定（Fc）抗體區(qū)域的蛋白質(zhì)的特定部位。一旦結(jié)合，該多金屬肽能夠在對抗體本身產(chǎn)生最小破壞作用的前提下，催化治療劑的位點特異附著性。他們對金屬肽在乳腺癌細胞上的復合物進行了測試，證實修飾過的抗體保留其抗原結(jié)合特性。所開發(fā)的催化劑相當于一個“通用盒”，能夠插入抗體，與抗體的恒定區(qū)域結(jié)合，更容易更迅速的產(chǎn)生藥物共軛物，且對于所有人類抗體能夠廣泛使用。（科技部）

鋁基塊體非晶材料研究取得新進展

中科院金屬所沈陽材料科學國家（聯(lián)合）實驗室非平衡金屬材料研究部王建強研究員課題組與美國約翰霍普金斯大學馬恩教授合作，在鋁（Al）基金屬玻璃結(jié)構及玻璃形成能力等方面進行了多年的研究探索。在Al-TM（過渡金屬）-RE（稀土）為基礎的三元合金系中，分別以TM和RE作為溶質(zhì)中心的原子團簇結(jié)構，通過團簇致密堆垛結(jié)構的耦合進行了合金的成分設計，在Al-Ni-Co-YLa五元合金體系中獲得了1mm直徑的鋁基金屬玻璃棒材（鋁含量達86%）。這是國際上首次報道通過熔體直接澆鑄制備出單一非晶相的鋁基塊體材料，引起了國內(nèi)外研究人員的廣泛關注（迄今引用超過150次）。

理解微合金元素對形成能力的影響機理，有助于設計并優(yōu)化合金成分。AlTM-RE非晶合金玻璃形成能力對微組元添加非常敏感，然而其作用機理不清。他們從電子結(jié)構層次研究其影響，一方面，通過Al原子和TM原子之間電子軌道雜化效應，微量添加TM（例如Co）可以改變費米面的直徑；另一方面，調(diào)節(jié)Al原子和RE原子之間靜態(tài)結(jié)構，添加微量RE（例如La）原子能夠改變偽布里淵區(qū)的大小。當二者相互作用即金屬玻璃結(jié)構中的費米面和偽布里淵區(qū)相切時（2KF=KP），費米面處的電子態(tài)密度最低，整體金屬玻璃結(jié)構最穩(wěn)定，此時的非晶形成能力最強。由此設計出迄今最優(yōu)的玻璃形成能力合金成分，即Al86Ni6.75Co2.25Y3.25La1.75，模鑄可獲得直徑為1.5mm的完全非晶結(jié)構棒材。（中國有色金屬報）

中科院物構所新型低維磁性材料研究獲進展

近日，中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構研究所結(jié)構化學國家重點實驗室何長振課題組制備了自旋S=1/2的同構化合物BiOCu2（XO3）（SO4）（OH）·H2O[X=Te（1）， Se（2）]。該系列化合物具有典型的二維層狀結(jié)構，二價Cu2+磁性離子的平面拓撲結(jié)構是介在籠目（kagome）晶格和星（star）晶格之間的新型自旋晶格。磁性測試結(jié)果表明，化合物1出現(xiàn)了非磁性自旋能隙基態(tài)，而化合物2在24K以下出現(xiàn)反鐵磁有序態(tài)。理論計算模擬看出化合物1的自旋能隙基態(tài)可能是由于Cu2+離子的二聚體化，化合物2的反鐵磁基態(tài)則克服了Cu2+離子的二聚體化。這種由非磁性離子置換誘導的有序-無序量子相變現(xiàn)象在二維籠目（kagome）晶格相關體系中比較罕見。（中國稀土行業(yè)協(xié)會）

中國科學院物理研究所發(fā)現(xiàn)單相多鐵性材料中的巨磁電耦合效應

近日，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）研究員孫陽等在一種Y-型六角鐵氧體Ba0.4Sr1.6Mg2Fe12O22中實現(xiàn)了巨大的磁電耦合效應，獲得了高達33 000ps/m的正磁電耦合系數(shù)和32000ps/m的逆磁電耦合系數(shù)，創(chuàng)造了單相材料磁電耦合效應的新世界記錄。

六角鐵氧體是一類具有六角晶系的鐵基氧化物，按照結(jié)構單元的不同，可進一步劃分為M，W，X，Y，Z，和U型六角鐵氧體。由于存在多種磁性相互作用的競爭，在六角鐵氧體中可以通過部分元素替換產(chǎn)生豐富的非共線螺旋磁結(jié)構。對一些特定的螺旋磁結(jié)構，非共線的自旋之間可以通過逆Dzyaloshinskii-Moriya相互作用產(chǎn)生宏觀電極化，導致磁有序驅(qū)動的第二類多鐵性與磁電耦合效應。在以往研究中，已在一些六角鐵氧體中觀察到較強的磁電耦合效應，但是，如何在六角鐵氧體中進一步實現(xiàn)巨大的磁電耦合效應，缺乏清晰的認識和思路。為理解Y-型六角鐵氧體Ba0.4Sr1.6Mg2Fe12O22中巨磁電耦合效應的物理起源，科研人員合成出Ba2-xSrxMg2Fe12O22（0.0≤x≤1.6）一系列單晶樣品，系統(tǒng)研究了其宏觀磁性和磁電耦合效應隨Sr含量的變化關系。同時，孫陽研究組與美國橡樹嶺國家實驗室科研人員合作，利用中子散射技術詳細研究了這一系列單晶樣品的磁結(jié)構，給出了Ba2-xSrxMg2Fe12O22體系中圓錐狀螺旋磁結(jié)構隨Sr含量及外加磁場變化的相圖。

通過元素替換調(diào)控磁各向異性使這一相變發(fā)生在零磁場附近，導致巨大的磁電耦合系數(shù)。該項研究獲得了迄今為止單相材料中最大的正逆磁電耦合系數(shù)，也為如何提高多鐵性六角鐵氧體中的磁電耦合效應指明了方向。（中科院物理研究所）

安泰科技霸州粉末工廠開業(yè)

2017年10月18日，安泰科技成立的安泰（霸州）特種粉業(yè)有限公司正式開業(yè)。在國有企業(yè)深化改革和京津冀一體化大背景下，安泰科技積極轉(zhuǎn)型，在河北霸州合資設立安泰（霸州）特種粉業(yè)有限公司。合資公司為混合所有制性質(zhì)，國有控股，骨干員工持股，并引入民營資本。

合資公司主要從事特種合金粉末制造，產(chǎn)品包括高品質(zhì)軟磁合金粉、注射成形（MIM）用超細不銹鋼和低合金鋼粉末、金剛石工具胎體粉、汽車及過濾材料用粉，高速鋼及高溫合金等粉末材料。新工廠投產(chǎn)后，年產(chǎn)能將擴大到1萬t，在霧化特種合金粉末領域產(chǎn)業(yè)規(guī)模及綜合實力居于國內(nèi)首位，安泰特粉將以嶄新的面貌更好的為粉末冶金領域服務。（安泰科技股份有限公司）

明泰鋁業(yè)1060動力電池軟連接用鋁卷研發(fā)成功

近日，明泰鋁業(yè)攻堅近18個月的1060動力電池軟連接用鋁卷終于研發(fā)成功，并批量投入生產(chǎn)。作為鋰電池和電池模組的重要組成部分，電芯外殼頂蓋、鋼/鋁外殼、正負極軟連接、電池軟連接排等精密結(jié)構件，對鋰電池的安全性、密閉性、能源使用效率等都具有直接影響。

明泰鋁業(yè)生產(chǎn)的1060鋁卷主要應用在動力電池的軟連接中，據(jù)試樣用戶反饋，用1060-0態(tài)鋁卷生產(chǎn)的動力電池軟連接，單片鋁箔可以整體一次性下料，在散焊時融合性好，無毛刺、表面平整、不氧化、不分層、焊接牢固、導電性能好、散熱快。（中國有色金屬報）

銀光鈺源成功研制出鎂合金折疊擔架

山東銀光鈺源輕金屬精密成型有限公司為了更好地推廣鎂合金輕量化之路，率先結(jié)合自身條件，成功研制出質(zhì)量輕、折疊度高、可抬行、可推拉的鎂合金折疊擔架。此擔架重量輕，自重3.9～4.0kg，比鋁合金折疊擔架輕30%；折疊后鎂合金擔架的空間占用僅為展開狀態(tài)的17.11%。

為了驗證此擔架的載荷能力，該公司分別進行了鎂合金擔架的靜態(tài)和動態(tài)測試，90kg的載荷測試完全沒問題。將低密度的鎂合金材料應用于制作擔架后，無論是車船運輸，還是單兵攜帶，抑或空投打包，都將大大提高擔架裝載數(shù)量，降低運輸過程中的負荷。同時，對于單兵來說，其徒步負荷有限，裝備的減重對提高單兵戰(zhàn)斗力意義重大。（中國有色金屬報）

蘇州制造的大尺寸金屬3D打印機創(chuàng)紀錄

近日，蘇州西帝摩三維打印科技有限公司研制出大規(guī)格應用SLM技術的金屬3D打印機。蘇州西帝摩三維打印科技有限公司在國家“863”項目的支持下，不斷突破創(chuàng)新，攻克技術難關，歷時2年時間，成功研發(fā)出大尺寸的SLM金屬3D打印機XDM750。該設備的成形尺寸為750mm×750mm×500mm，據(jù)世界3D打印科技權威研究機構“3ders”認定，自身尺寸和成形尺寸走在了世界前列。

經(jīng)有關專家評估，認為西帝摩三維打印科技有限公司研發(fā)生產(chǎn)的SLM金屬3D打印機各項性能指標均達到世界領先水平，應用該設備生產(chǎn)的加工件材質(zhì)安全性能、耐腐蝕性和成形效率大幅提高，生產(chǎn)成本成倍下降，未來在航空航天和軍工、模具、醫(yī)療、汽車行業(yè)有廣泛的應用前景，將助推機械精密度和開發(fā)制造效率更上一層樓。（新華社）

西北鋁特種行業(yè)鋁合金材料產(chǎn)業(yè)化項目開工

近日，甘肅省定西市第五批隴西縣集中建設項目開工儀式在西北鋁加工廠特種行業(yè)鋁合金材料產(chǎn)業(yè)化項目建設現(xiàn)場隆重舉行。據(jù)悉，此次集中建設項目共15個，西北鋁項目屬于工業(yè)類，投資近1.2億元，建筑面積5 584m2。項目主要設備3 600t雙動反向擠壓機由德國引進，30m立式淬火爐取得美國航空認證，產(chǎn)品主要為解決3項材料的產(chǎn)業(yè)化和保供能力，是西北鋁“十三五”發(fā)展規(guī)劃的一部分。

特種行業(yè)鋁合金材料產(chǎn)業(yè)化項目的開工，標志著西北鋁改革和發(fā)展進入一個新的階段。該項目也將對西北鋁建設成為重要國防軍工保障基地和高質(zhì)量深加工基地產(chǎn)生重大而深遠的影響。（中國鋁業(yè)報）

深圳新星擬10億建輕合金材料項目

近日，深圳新星與洛陽市偃師市（縣級市）人民政府簽訂了《輕合金材料生產(chǎn)項目合同書》，擬在偃師市新材料產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)開展鋁晶粒細化劑、鋁基中間合金、70高鈦鐵合金包芯線的研發(fā)和生產(chǎn)。

項目計劃分三期建設，其中一期投資3億元，年產(chǎn)3萬t鋁晶粒細化劑，力爭2018年7月1日前建成試生產(chǎn)；二期投資2億元，年產(chǎn)3萬t鋁基中間合金（鋁硼、鋁鋯、鋁銅、鋁鈮、鋁釩、鋁鈹?shù)群辖穑?，力?019年7月1日前建成投產(chǎn)；三期投資5億元，年產(chǎn)3萬t70高鈦鐵合金包芯線，力爭2021年1月底前建成投產(chǎn)。公司擬以自籌資金人民幣8 000萬元于偃師市投資設立全資子公司新星輕合金材料（洛陽）有限公司，以實施上述項目。（中國證券報）

南京云海金屬將在巢湖新建5萬t鎂基輕合金材料項目

近日，安徽省巢湖市人民政府與江蘇南京云海特種金屬股份有限公司新建5萬t鎂基輕合金材料項目合作簽約。

據(jù)悉，為進一步加快推進巢湖戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，打造鎂基輕合金材料產(chǎn)業(yè)園，南京云海特種金屬股份有限公司擬在居巢經(jīng)濟開發(fā)區(qū)北區(qū)（夏閣園區(qū)）投資新建5萬t鎂基輕合金新材料項目，力爭成為全球第一輕合金產(chǎn)業(yè)基地。該項目擬總建筑面積15萬m2，建設生產(chǎn)、加工、辦公及附屬生活等設施。項目達產(chǎn)后，預計新增銷售收入12億元，與原有產(chǎn)能合并后年銷售收入25億元，項目正式開工后18個月內(nèi)完成全部固定資產(chǎn)投資。（中國有色金屬報）