金屬與粉末冶金

俄羅斯計(jì)劃提高稀有金屬和稀土金屬的開采量

據(jù)俄羅斯工貿(mào)部制定的路線圖顯示，俄羅斯計(jì)劃未來數(shù)年內(nèi)大幅增加稀有金屬和稀土金屬的開采量。該文件規(guī)定，至2024年稀有金屬和稀土金屬的產(chǎn)量應(yīng)增至約2萬t，到2030年，超過7萬t。該計(jì)劃的實(shí)施可使俄羅斯成為世界上最大的稀有金屬及稀土金屬出口國。根據(jù)計(jì)劃，至2024年俄羅斯將每年開采1.18萬t稀有金屬和7000t稀土金屬，至2030年將分別為4.34萬t和3萬t。（中國有色金屬報(bào)）

3D公司為美國陸軍研制新型金屬增材制造設(shè)備

3D系統(tǒng)公司宣稱，其正在為美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種世界上最大、速度最快、最精密的粉末金屬增材制造設(shè)備，已取得重大進(jìn)展，可用于滿足陸軍正在研制的新型遠(yuǎn)程彈藥、下一代戰(zhàn)車、直升機(jī)和防空系統(tǒng)對制造工藝的特殊要求。該公司在2019年第3季度獲得美國陸軍授予的價(jià)值1500萬美元合同，其研制的設(shè)備配有多個(gè)激光器和一個(gè)大型成形室，并運(yùn)用了獨(dú)特的材料沉積工藝，能夠制造陸軍武器裝備的關(guān)鍵部件，具有需要材料少、成本低、熱應(yīng)力低等優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)備計(jì)劃在未來幾個(gè)月內(nèi)研制完成，部署在陸軍基地和實(shí)驗(yàn)室中，協(xié)助新裝備的研制。（北方科技信息研究所）

美國陸軍研究檢測3D打印零件使用壽命的技術(shù)

美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室正在研究檢測3D打印零件特性的技術(shù)，并于近期在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了研究成果。3D打印零件與計(jì)算機(jī)模型之間存在一定程度的幾何變形，并且內(nèi)部存在空洞，在一些情況下可能會發(fā)生性能退化，因此美陸軍目前只將3D打印零件用作臨時(shí)性替代方案。

陸軍研究實(shí)驗(yàn)室嘗試?yán)脩?yīng)變傳感器或渦流傳感器來檢測3D打印馬氏體時(shí)效鋼零件，根據(jù)測量結(jié)果評估磨損情況，并希望在此研究基礎(chǔ)上開發(fā)一種能夠檢測3D打印零件性能的工具，使士兵能夠預(yù)測零件的使用壽命，并及時(shí)更換。（北方科技信息研究所）

法國艦艇裝備集團(tuán)為艦艇安裝3D打印螺旋槳

法國艦艇裝備集團(tuán)利用與南特高等商學(xué)院聯(lián)合研發(fā)的金屬絲熔融沉積工藝，制備出新型螺旋槳，并首次安裝于現(xiàn)役艦艇“仙女座”號獵雷艦，在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重的同時(shí)提高推進(jìn)效率和隱身性。這種3D打印螺旋槳長2.5m，由5個(gè)重200kg的葉片組成，是世界上最大的金屬3D打印推進(jìn)器。在經(jīng)過了法國艦船裝備集團(tuán)和法國船級社的技術(shù)驗(yàn)證，以及法國海軍艦隊(duì)保障服務(wù)中心（SSF）和法國國防采購局（DGA）的艦上葉片試驗(yàn)后，2020年11月安裝在“仙女座”號螺旋槳軸，并在12月底完成了海上試驗(yàn)。未來，法國海軍將把3D打印技術(shù)應(yīng)用于其他部件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。（中國船舶信息中心）

使用壽命延長20倍的稀土—鉑合金催化劑問世

韓國研究團(tuán)隊(duì)使用介孔沸石成功制備稀土—鉑合金納米顆粒。該顆粒作為丙烯脫氫工藝催化劑使用。稀土鑭和釔的加入大幅度改善了鉑在分子篩中的分散性，同目前廣泛使用的多孔氧化鋁負(fù)載鉑—錫雙金屬催化劑相比，催化活性提高10倍以上，使用壽命延長20倍以上。

研究中使用了孔徑低于0.55nm且具有均勻和連續(xù)空間結(jié)構(gòu)的介孔沸石作為制備催化劑的載體。由于介孔沸石表面硅原子的缺失，表面上存在被稱為硅羥基的骨架缺陷。稀土氧化物在其中可以以原子金屬化合物形式存在，在氫熱處理過程中能夠與鉑形成具有特定結(jié)構(gòu)的合金。此前大量研究認(rèn)為，稀土氧化物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不能通過加熱氫化反應(yīng)與鉑形成合金。（科技日報(bào)）

美國海軍利用激光表面改性修復(fù)金屬表面腐蝕

受美國海軍研究署資助，內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校開發(fā)出一種激光系統(tǒng)，可修復(fù)和預(yù)防鋁制船體的表面腐蝕。鋁制船體長期暴露在海洋環(huán)境下，易發(fā)生腐蝕和開裂，傳統(tǒng)修復(fù)方式是將損壞部件運(yùn)回船廠，修復(fù)期長、成本較高且影響艦艇海上任務(wù)的執(zhí)行。為此，研究人員通過優(yōu)化激光系統(tǒng)參數(shù)，利用高能激光束對金屬材料表面進(jìn)行局部加熱，加強(qiáng)鋁粒子之間的微觀邊界，再依靠材料自身熱傳導(dǎo)進(jìn)行冷卻，從而使被激光加熱的表面區(qū)域的組織、成分、物理及化學(xué)性能發(fā)生變化，以達(dá)到修復(fù)腐蝕區(qū)域的目的。此外，操作人員只需在系統(tǒng)中輸入待修復(fù)金屬的類型、厚度等數(shù)據(jù)，即可自動(dòng)確定激光的波長、功率等參數(shù)。（中國船舶信息中心）

國產(chǎn)鈦鋁葉片應(yīng)用于C919大飛機(jī)

中科院金屬研究所研制的鈦鋁合金的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片將首次應(yīng)用于C919大飛機(jī)的配套長江1000（CJ1000）發(fā)動(dòng)機(jī)，替代了此前C919使用的美國通用電氣和法國賽峰合資成立的CFM研發(fā)的LEAP—X1C發(fā)動(dòng)機(jī)，打破了依賴進(jìn)口的局面。

此次攻克發(fā)動(dòng)機(jī)葉片對中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域是巨大的突破，作為商用航發(fā)的葉片來說，不僅要滿足航發(fā)的耐熱、抗震、硬度等要求，還要最大程度的降低重量，保證壽命，這樣才能讓大飛機(jī)的商用效率達(dá)到最大化，而目前最新研發(fā)的鈦鋁合金密度只有4.0kg/m3，可以將渦輪葉片大幅減重，對于CJ 1000發(fā)動(dòng)機(jī)有著重大意義。此次全新的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片已通過震動(dòng)疲勞考核，整體效果達(dá)到理想預(yù)期，下一步即將進(jìn)行葉片裝機(jī)考核，離進(jìn)入實(shí)際商用飛行又近了一步。（中國有色金屬報(bào)）

中科院金屬所為嫦娥五號月球鉆土制造鉆桿

嫦娥五號著陸器和上升器組合體月球鉆取采樣機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件——鉆桿及其結(jié)構(gòu)件是由中國科學(xué)院金屬研究所馬宗義團(tuán)隊(duì)研制的碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制成，其輕質(zhì)、高剛度、高強(qiáng)度和耐磨損等特點(diǎn)，滿足了嫦娥五號在月球表面苛刻工況下的采樣需求。

復(fù)雜的月壤構(gòu)成、劇烈的環(huán)境溫度變化、苛刻的輕量化要求，對鉆采機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)件的重量、強(qiáng)度和耐磨性提出了嚴(yán)苛的要求。其中，鉆桿要鉆入月壤深處，對材料的要求更加苛刻，常規(guī)金屬材料無法滿足制備要求。

鋁基復(fù)合材料具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、耐磨損等優(yōu)異特性，是替代鋼、鈦、鋁等傳統(tǒng)金屬制備鉆桿的理想材料。然而，傳統(tǒng)鋁基復(fù)合材料強(qiáng)韌性匹配差，其穩(wěn)定性和可靠性難以滿足鉆采機(jī)構(gòu)苛刻的工作環(huán)境和“萬無一失”的質(zhì)量要求。馬宗義團(tuán)隊(duì)通過研發(fā)鋁基復(fù)合材料大尺寸坯錠及多道次變形加工工藝，研制出高強(qiáng)韌鋁基復(fù)合材料擠壓棒材、鍛件和厚壁管材，實(shí)現(xiàn)材料性能和穩(wěn)定性的大幅提升。尤其針對鉆桿用材開展材料高取向微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證耐磨性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)材料高強(qiáng)塑性匹配，先后突破了復(fù)合材料內(nèi)孔高精度、高直線度加工、熱處理強(qiáng)化與矯直等關(guān)鍵技術(shù)，研制的鉆桿耐磨性和強(qiáng)度可與鋼材媲美，實(shí)現(xiàn)減重65%，解決了月壤鉆桿“無材可用、有材難加工”的困境。為嫦娥五號鉆采任務(wù)的順利完成提供了重要支撐。（中國科學(xué)院金屬研究所）

深海潛水器耐壓艙用鈦合金保載疲勞研究取得進(jìn)展

新型高強(qiáng)韌鈦合金是耐壓艙的首選材料，研究其保載疲勞特性對于深海潛水器的設(shè)計(jì)和可靠性評估具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，耐壓艙鈦合金的3種保載疲勞失效模式，即疲勞失效、延性失效及疲勞與延性混合失效。保載與疲勞載荷的相互作用加速了試樣的失效，并導(dǎo)致不同失效模式之間的競爭。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)保載疲勞壽命與第一周次累積最大應(yīng)變有關(guān)，二者在雙對數(shù)坐標(biāo)下呈近似線性關(guān)系，間歇加載時(shí)間對鈦合金的保載疲勞行為沒有影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析揭示了鈦合金的保載疲勞機(jī)理，即保載產(chǎn)生的塑性變形增大了試樣的實(shí)際應(yīng)力，這促進(jìn)了已形成裂紋或損傷的擴(kuò)展，同時(shí)，疲勞載荷部分導(dǎo)致的局部塑性應(yīng)變增大了保載疲勞塑性應(yīng)變的累積。

該研究由中國科學(xué)院力學(xué)研究所LNM微結(jié)構(gòu)計(jì)算力學(xué)課題組與中國船舶重工集團(tuán)公司第七 二研究所等單位合作完成，得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“深海裝備耐壓結(jié)構(gòu)體、材料耐壓特性及評估技術(shù)研究”的支持。（中國科學(xué)院）