金屬與粉末冶金

美國批準(zhǔn)用于高溫堆的新型合金材料

美國機械工程師協(xié)會已批準(zhǔn)將“617合金”列入《鍋爐和壓力容器規(guī)范》。“617合金”由鎳、鉻、鈷和鉬混合而成，這意味著由美國愛達荷國家實驗室開發(fā)的這種合金可用于擬議的熔鹽堆、高溫堆、氣冷堆或鈉冷快堆。這是美國30年來首個添加到規(guī)范中的新材料。

《鍋爐和壓力容器規(guī)范》規(guī)定了可接受應(yīng)力的設(shè)計規(guī)則，并規(guī)定了可用于發(fā)電廠建設(shè)（包括核電廠）的材料。遵守這些規(guī)范可確保部件的安全性和性能。愛達荷國家實驗室用12年的時間開發(fā)出“617合金”，美國能源部投資了1500萬美元。

現(xiàn)在，高溫堆的設(shè)計者采用這種“617合金”新材料，可以使反應(yīng)堆的工作范圍更大。據(jù)稱，之前允許的高溫材料不能在750℃以上使用，而“617合金”可以在高達950℃條件下使用。因此，“617合金”可以滿足更高溫度的反應(yīng)堆設(shè)計。（中國國防科技信息中心）

NASA正開發(fā)和測試新型形狀記憶合金巡視器輪胎

美國國家航空航天局（NASA）格倫研究中心正在開發(fā)的一種新型形狀記憶合金（SMA）輪胎，可滿足NASA未來火星巡視器探索火星表面復(fù)雜地形的需求。由這些變形材料制成的輪胎提供了無與倫比的耐用性，因為它們不像目前的剛性車輪那樣與地形相適應(yīng)，它們實際上可以包住巖石而不會有刺穿的危險。它們可以被設(shè)計成提供更平穩(wěn)的行駛——就像增加減震器一樣——以減少對巡視器系統(tǒng)的潛在損害。

格倫研究中心的首席輪胎工程師威維克·阿斯納尼表示，中心幾年前就開始與美國輪胎工業(yè)合作，為月球開發(fā)一種更好的非充氣或無氣輪胎。這催生了一種被稱為彈簧輪胎的先進輪胎，它是由鋼彈簧組成的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，像傳統(tǒng)的橡膠輪胎一樣適應(yīng)起伏的地形。格倫的工程師們已經(jīng)用SMA制成的彈簧代替了傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)，以提高巡視器在極端巖石地形和火星低溫環(huán)境下工作的能力。（中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院）

美國陸軍開發(fā)新型材料設(shè)計方法提升合金抗彈性能

美國陸軍研究實驗室正與北德克薩斯大學(xué)合作，利用新方法有望針對特定的應(yīng)用進行材料優(yōu)化，推動彈道學(xué)發(fā)展，為美國陸軍提供所需的解決方案。

美國陸軍現(xiàn)代化戰(zhàn)略將“材料設(shè)計”確定為優(yōu)先研究領(lǐng)域，以應(yīng)對未來的威脅。該項研究由國會資助，將通過開展基礎(chǔ)研究，探索金屬加工與彈道沖擊響應(yīng)之間的關(guān)系，將材料加工的變化與主要變形機制及其抗彈性能的影響關(guān)聯(lián)起來。高熵合金通常是由5種或5種以上的元素按相等或相對較大的比例混合而成。研究人員評估了7種高熵合金，結(jié)合材料學(xué)、高應(yīng)變率失效力學(xué)和終點彈道學(xué)等領(lǐng)域的專業(yè)知識，并通過實驗發(fā)現(xiàn)這些合金可具有獨特的性能。

該研究還采用不同于傳統(tǒng)的機械測試方法，通過彈道沖擊測試使材料承受極端的載荷。此外，他們還在開發(fā)能夠快速評估潛在候選材料的原子方法，以及用于性能開發(fā)的大批量制造和測試方法。（北方科技信息研究所）

美國軍方開發(fā)合金鋼增材制造技術(shù)

美國陸軍正在開發(fā)合金鋼增材制造技術(shù)，以支持陸軍戰(zhàn)備和現(xiàn)代化，實現(xiàn)2方面目標(biāo)：一是為現(xiàn)役裝備平臺生產(chǎn)維修用零備件，二是為新的武器系統(tǒng)制造性能更強的零部件。

針對前一目標(biāo)，陸軍研究實驗室正在開發(fā)能夠按需要制造耐用鋼零件的技術(shù)，目前已制造出“艾布拉姆斯”主戰(zhàn)坦克的發(fā)動機螺旋風(fēng)扇。針對后一目標(biāo)，實驗室正在嘗試為“遠程精確火力”項目群下研制的火箭彈、導(dǎo)彈和炮彈制造質(zhì)量更輕的零部件，以提升射程、裝藥量和制導(dǎo)精度。

陸軍研究實驗室重點關(guān)注一種名為AF—96的合金鋼粉末材料，該合金最初是為空軍用鉆地導(dǎo)彈研制的，是一種經(jīng)濟、高強度的金屬材料，非常適合在軍事平臺上應(yīng)用。（北方科技信息研究所）

紐結(jié)半金屬研究獲進展

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心和中國科學(xué)院大學(xué)卡弗里理論科學(xué)中心的研究人員合作提出了可以用紐結(jié)理論的瓊斯多項式去分類一類重要的量子材料：紐結(jié)半金屬——包括近年發(fā)現(xiàn)的受對稱性保護的厄米節(jié)線半金屬和不受任何對稱性保護的非厄米奇異線半金屬。

研究人員借鑒了過去研究陳絕緣體的方式：陳數(shù)的改變可以通過分析在相變點附近的狄拉克方程的質(zhì)量項得到。在相變點附近，狄拉克質(zhì)量項控制著布里淵區(qū)貝里曲率的變化，陳數(shù)的改變可以通過計算布里淵區(qū)內(nèi)所有狄拉克點附近的質(zhì)量項的變化之和求得。

研究人員通過分析這些相交點附近節(jié)線的局域演化，就可以得到對應(yīng)的瓊斯多項式的整體變化。這些變化同時也會和系統(tǒng)的低能物理變化聯(lián)系起來。因此這項研究為進一步研究紐結(jié)半金屬這類量子材料的物性和開發(fā)其未來可能的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。（中國科學(xué)院）

中國散裂中子源用戶發(fā)表高強高韌變形分配鋼研發(fā)成果

中國散裂中子源（CSNS）用戶香港大學(xué)機械工程系教授黃明欣團隊在高強高韌變形分配鋼（D&P鋼）研發(fā)取得的進展。

黃明欣團隊近年來與CSNS通用粉末衍射儀（GPPD）團隊合作，對系列樣品進行了系統(tǒng)的表征與研究，以中子衍射為研究手段，深入研究亞穩(wěn)奧氏體、位錯這兩者在低成本D&P鋼斷裂行為中扮演的作用。

在GPPD團隊的支持下，黃明欣團隊通過中子衍射譜有效獲得低成本D&P鋼的相體積分?jǐn)?shù)和位錯密度等重要的微觀參數(shù)信息。受GPPD數(shù)據(jù)等支持，黃明欣團隊開創(chuàng)性地提出高屈服強度誘發(fā)晶界分層開裂增韌新機制，打破了傳統(tǒng)的提高強度會降低材料斷裂韌性的認(rèn)識。（中國科學(xué)院）

二維金屬鹵化雙鈣鈦礦室溫鐵電體研究獲進展

中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室無機光電功能晶體材料羅軍華團隊設(shè)計合成了一例金屬鹵化雙鈣鈦礦室溫鐵電體（CPA）4AgBiBr8（CPA為氯丙胺）。CPA分子具有高度扭曲的分子構(gòu)型，這種不對稱鏈狀配體的引入有利于誘導(dǎo)極性晶體產(chǎn)生較大的偶極矩，同時為結(jié)構(gòu)相變提供驅(qū)動力。研究結(jié)果表明：（CPA）4AgBiBr8是一例室溫鐵電體，自發(fā)極化強度為3.2μC/cm2，外電場作用下的極化翻轉(zhuǎn)過程證實了其鐵電性能。其中氯丙胺陽離子的有序化與無機八面體框架扭曲的協(xié)同作用，誘導(dǎo)產(chǎn)生自發(fā)極化。值得關(guān)注的，（CPA）4AgBiBr8對X射線具有很強響應(yīng)，類似于二維量子阱的有機—無機組分交替排列，賦予材料較大的載流子遷移壽命μτ=1.0×10-3cm2/V，表明（CPA）4AgBiBr8在X射線檢測中的潛在應(yīng)用前景。（中國科學(xué)院）

增材制造鈦合金疲勞性能研究中取得進展

中國科學(xué)院力學(xué)研究所金屬材料微結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能課題組在增材制造鈦合金（Ti—6Al—4V）疲勞特性上開展了系列研究工作。課題組對增材制造鈦合金進行了疲勞性能測試，獲得了材料高周及超高周疲勞性能。通過對疲勞斷口觀察，報道了增材制造鈦合金高周及超高周疲勞裂紋均萌生于材料內(nèi)部孔洞及未融合缺陷，并形成“魚眼狀”斷口形貌的新現(xiàn)象。這和傳統(tǒng)鍛造金屬材料的疲勞特征與裂紋萌生機理大不相同。根據(jù)裂紋源尺寸的分布特征，構(gòu)建了疲勞性能與裂紋尺寸之間的統(tǒng)計關(guān)聯(lián)。基于材料疲勞壽命數(shù)據(jù)和疲勞裂紋缺陷尺寸，進行了概率統(tǒng)計P—S—N分析，得到該材料的高周、超高周疲勞失效概率與疲勞壽命、外加載荷的關(guān)系。此外，為進一步探索疲勞裂紋擴展特性，課題組利用原位疲勞加載裝置，獲得了不同溫度下、不同制備取向的Ti—6Al—4V裂擴展速率，揭示了不同取向增材制造鈦合金疲勞裂紋擴展的機制。（中國科學(xué)院）

我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)零溫極限下鐵磁演化新量子現(xiàn)象

浙江大學(xué)袁輝球教授團隊以重費米子材料——鈰銠鍺（CeRh6Ge4）為研究對象，通過優(yōu)化制備條件合成了高質(zhì)量的單晶樣品。在外加壓力的調(diào)控下，他們發(fā)現(xiàn)該化合物的鐵磁序被逐漸抑制到零溫，在0.8GPa的時候出現(xiàn)鐵磁量子臨界點。研究進一步發(fā)現(xiàn)當(dāng)單晶樣品溫度趨于零溫時，其電阻隨溫度線性變化而比熱系數(shù)隨溫度對數(shù)發(fā)散，表現(xiàn)出顯著的奇異金屬行為。該研究首次在一個純凈的鐵磁材料體系中發(fā)現(xiàn)量子臨界點存在的確鑿實驗證據(jù)，并在鐵磁量子臨界點附近觀察到了顯著的金屬奇異行為，為進一步研究鐵磁量子相變，揭示長期困惑人們的奇異金屬行為開辟了新方向。相關(guān)研究受到量子調(diào)控與量子信息重點專項的資助。（科技部）

稀土鎂合金產(chǎn)品研發(fā)獲新進展

近日，內(nèi)蒙古包頭稀土研究院開發(fā)出了鋯顆粒尺寸低于600mm的稀土鎂鋯晶粒細化劑產(chǎn)品，填補了對應(yīng)高效率、低成本鎂合金晶粒細化劑的產(chǎn)品空白。

目前，工業(yè)普遍采用鎂鋯中間合金作為晶粒細化劑，市場現(xiàn)有產(chǎn)品存在鋯元素細化效率低（低于40%）、鋯顆粒大量沉積、細化劑成本高、雜質(zhì)含量高以及細化工藝操作不穩(wěn)定等諸多問題，對實際工業(yè)應(yīng)用帶來極大困難。

基于前期針對稀土和鋯元素對鎂合金耦合細化機制的研究成果，輔之以全新的冶金工藝制備方法，讓分布更密集、體積更小的鋯粒子為鎂晶核提供更多的附著機會，同時稀土元素加強了結(jié)晶過程中鎂晶核在鋯粒子表面的附著能力，可以實現(xiàn)鎂合金晶粒的高效率細化。細化之后的粒子顆粒尺寸為傳統(tǒng)鎂鋯中間合金中鋯顆粒尺寸的30%，納米級顆粒尺寸分布率大于60%，顆粒之間團聚現(xiàn)象低于5%，鑄態(tài)下合金晶粒尺寸降低20%，達到35mm以下，晶粒細化效果顯著。

目前該產(chǎn)品已經(jīng)完成小規(guī)模生產(chǎn)工藝的研發(fā)，產(chǎn)品已經(jīng)客戶使用驗證，產(chǎn)品細化效率大于80%，成本較傳統(tǒng)鎂鋯晶粒細化劑降低20%以上。據(jù)此開發(fā)出的導(dǎo)熱系數(shù)為100W/m·K的低成本散熱稀土鎂合金工程材料，綜合評定性能已等同于現(xiàn)有鋁合金散熱材料，比使用鋁合金節(jié)約成本5%以上。（中國有色金屬報）

鎂基仿生材料研究獲進展

中國科學(xué)院金屬研究所與美國加州大學(xué)伯克利分校和中國工程物理研究院開展合作，借鑒天然生物材料三維互穿微觀結(jié)構(gòu)的理念，將鎂熔融浸滲至增材制造的鎳鈦合金骨架，構(gòu)筑成輕質(zhì)、高強、高阻尼、高吸能鎂—鎳鈦仿生復(fù)合材料。

微觀三維互穿仿生結(jié)構(gòu)不僅實現(xiàn)了鎳鈦增強相與鎂基體在性能優(yōu)勢上的互補與結(jié)合，而且賦予材料形狀記憶與自修復(fù)功能。首先，組成相在三維空間相互穿插有利于促進相互間的應(yīng)力傳遞，弱化應(yīng)力集中，使兩相的變形更加協(xié)調(diào)，更好地發(fā)揮了鎳鈦增強相的強化效果，仿生復(fù)合材料的強度顯著高于基于混合定律的簡單疊加。其次，仿生復(fù)合材料中基體與增強相之間不僅依靠界面的冶金結(jié)合，而且存在三維穿插的機械互鎖，有效地避免了因界面開裂造成的過早失效，賦予材料良好的損傷容限。再次，仿生復(fù)合材料中組成相在三維空間的貫通，不僅充分保留了鎂基體的阻尼性能，而且兩相之間的弱界面結(jié)合可引入微屈服、微裂紋等新的阻尼機制，進一步提高阻尼性能。

此外，在特定溫度范圍（>150℃），鎳鈦增強相骨架的形狀記憶效應(yīng)與鎂基體的蠕變行為具有耦合效應(yīng)，鎳鈦的回復(fù)應(yīng)力遠高于基體的蠕變應(yīng)力，使得形變損傷后的仿生復(fù)合材料可通過常規(guī)熱處理恢復(fù)其初始形狀和強度，達到形狀記憶兼具自修復(fù)功能的雙重效果，并且可往復(fù)循環(huán)利用。（中國科學(xué)院）

我國首條自主新型稀土儲氫合金生產(chǎn)線正式運轉(zhuǎn)

中國科學(xué)院包頭稀土研發(fā)中心孵化企業(yè)——包頭中科軒達新能源科技有限公司成功建成首條利用自主知識產(chǎn)權(quán)的新型稀土儲氫合金電極材料生產(chǎn)線，并投產(chǎn)運行，產(chǎn)品正式供應(yīng)國內(nèi)鎳氫動力電池企業(yè)。

該生產(chǎn)線打破了國外的技術(shù)壟斷，其產(chǎn)品具有高容量、低自放電和低溫等特點，可廣泛應(yīng)用于高安全型綠色環(huán)保鎳氫動力電池，為混合動力汽車、氫燃料電池以及固態(tài)儲氫等提供高性能關(guān)鍵材料。（證券時報）

成都天智成功研發(fā)出低成本高導(dǎo)熱超高塑性鎂合金

近日，成都天智輕量化科技有限公司與西南交通大學(xué)交通運輸裝備輕量化研究所團隊開發(fā)成功了一款名為ZX61M的鎂合金。ZX61M在熱擠壓狀態(tài)下的熱導(dǎo)率高達165W/m·K，抗拉強度為270MPa，延伸率高達30%。其熱導(dǎo)系數(shù)已經(jīng)與高熱導(dǎo)率的鋁合金的熱導(dǎo)率相當(dāng)，高于絕大多數(shù)鋁合金，甚至高于青銅（32～153W/m·K）和黃銅（70～109W/m·K），而鎂合金器件的散熱速度大約是鋁合金器件的3倍、密度是鋁合金的64%。（中國有色金屬報）