金屬與粉末冶金

俄羅斯科學(xué)家研發(fā)出一種接近骨組織的超彈性合金

俄羅斯國家研究型技術(shù)大學(xué)莫斯科鋼鐵合金學(xué)院（MISiS）材料學(xué)科研人員利用鈦、鋯和鈮研發(fā)出一種新的生物相容性合金，其物理力學(xué)性能與天然骨組織接近。

MISiS科研人員介紹，金屬生物材料在骨組織重建中起著特殊作用，其中使用最多的是鈦金屬，但鈦金屬特性與骨骼物理和機(jī)械特性不符，會導(dǎo)致應(yīng)力隔離（消除）和附近骨組織脆性增加。在科研攻關(guān)中，科研團(tuán)隊(duì)控制合金化學(xué)成分，研究了幾種高鋯含量的鈮鋯鈦（Ti—Zr—Nb）系列合金結(jié)構(gòu)和功能特性，最終在4種鋯、鈮含量不同的新合金樣品中，Ti—41%Zr—12%Nb被認(rèn)為是最適合的超彈性合金，表現(xiàn)出高塑性，相對斷裂伸長率超過20%，總可逆變形超過6%。（科技部）

新型催化劑中可降低貴金屬使用量

美國明尼蘇達(dá)大學(xué)雙子城分?？茖W(xué)家發(fā)明了一種名為“催化冷凝器”的開創(chuàng)性裝置，可通過電方式讓一種金屬的行為像另一種金屬，用作加速化學(xué)反應(yīng)的催化劑，使化學(xué)反應(yīng)更快、更高效地進(jìn)行。這項(xiàng)研究為使用非貴金屬催化劑的新催化技術(shù)打開了大門，可提高儲存可再生能源、制造無碳燃料和可持續(xù)材料的效率。

為開發(fā)出替代這些材料催化性能的方法，研究人員依靠他們對電子在表面行為的了解，成功地測試了一種理論，即向一種材料添加和移除電子，可以讓這種材料模仿另一種材料的特性，并據(jù)此發(fā)明了這款催化冷凝器裝置。

該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)研究這款催化冷凝器，用其解決一些最重要的可持續(xù)和環(huán)境問題。在美國能源部和國家科學(xué)基金會的資助下，幾個(gè)平行項(xiàng)目已經(jīng)在進(jìn)行中，比如將可再生電力儲存為氨；制造可再生塑料中的關(guān)鍵分子；清潔氣體廢物等。（科技日報(bào)）

現(xiàn)有銅線設(shè)備支持實(shí)現(xiàn)超快寬帶

英國劍橋大學(xué)一項(xiàng)研究成果顯示，目前的銅線設(shè)施或能支持超快寬帶。研究結(jié)果提示一套低成本的數(shù)據(jù)通信方案或許可行，尤其是在那些無法安裝光纖寬帶的地區(qū)。

研究人員厄爾金·迪恩可及其同事研究了雙絞線（目前廣泛使用的銅芯線）在高頻率下的特性，這一頻率能達(dá)到未來通信網(wǎng)絡(luò)對性能的要求。他們從理論上分析了這些雙絞線的性能上限，并使用了一種經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的叫作微帶巴倫的裝置，幫助他們在需要的頻率下開展實(shí)驗(yàn)。他們的實(shí)驗(yàn)顯示，相比當(dāng)前在低于1GHz帶寬運(yùn)行的銅線設(shè)施，雙絞線可以支持5GHz的帶寬。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，當(dāng)前的銅線設(shè)施或能在目前因成本原因無法部署光纖的地區(qū)支持光纖網(wǎng)絡(luò)。

雖然這種雙絞線只能在短距離上支持這一帶寬，但研究人員強(qiáng)調(diào)，使用短距離的雙絞線有望幫助實(shí)現(xiàn)全光纖技術(shù)。（科技日報(bào)）

俄羅斯科研人員利用數(shù)學(xué)模型快速合成特性合金

俄羅斯烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)科研人員利用計(jì)算機(jī)建模，通過操縱合金的內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響其物理特性，研發(fā)出一種快速合成鋁基合金合成的方法。鋁硅合金是一種被廣泛用于制造汽車、飛機(jī)等零件的合金。合金中晶體的形狀決定了材料的物理特性，包括強(qiáng)度、延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。在數(shù)學(xué)模型的幫助下，可控制合金的成分和特性，并生產(chǎn)出具有所需特性的零件。目前，研究人員正在一個(gè)實(shí)驗(yàn)性電磁懸浮設(shè)施上驗(yàn)證該模型。通過該設(shè)備，可進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)并描述合金的枝晶結(jié)構(gòu)。利用該數(shù)學(xué)模型，可模擬各種金屬合金中發(fā)生的結(jié)構(gòu)相變過程，能快速合成具有特定性能的合金，研發(fā)具有改進(jìn)特性的新一代材料。（科技部）

科學(xué)家揭示鎂金屬負(fù)極的不均勻溶出行為

中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究員崔光磊團(tuán)隊(duì)，系統(tǒng)地證實(shí)在與鎂金屬負(fù)極兼容性較好的含氯鎂電解液中，在實(shí)用化的電流密度和面容量條件下（≤5mA/cm-2，>4mAh/cm-2），在不做任何集流體修飾的前提下，鎂金屬沉積物依舊均勻且致密，充分體現(xiàn)了鎂金屬負(fù)極的獨(dú)特優(yōu)勢。但是在0.1～1mAh/cm-2的適中電流密度范圍內(nèi)，鎂金屬負(fù)極的不均勻溶出行為造成其表面出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕坑，進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)循環(huán)過程中的鎂金屬沉積不均勻，最終造成鎂金屬負(fù)極的過早失效或內(nèi)短路問題。

針對異常溶出行為帶來的不良影響尤其是安全隱患，研究團(tuán)隊(duì)表示，攪拌電解液、提高電解液濃度、適當(dāng)提高電流密度以及使用具有界面離子濃度梯度均化作用的添加劑都是有效改善這一問題的方法。這項(xiàng)研究將引起人們對各種金屬負(fù)極溶出行為的關(guān)注，并啟發(fā)科研人員綜合考慮金屬負(fù)極的沉積—溶解過程，從而判斷其真正的實(shí)用性。（中國科學(xué)院）

金屬仿生材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究取得進(jìn)展

中國科學(xué)院金屬研究所在前期研制高阻尼鎂基仿生材料的基礎(chǔ)上，通過模仿典型天然生物材料的微觀三維互穿結(jié)構(gòu)與空間構(gòu)型，利用“3D打印+熔體浸滲”工藝制備了一系列新型鎂—鈦仿生材料，在金屬體系中構(gòu)筑了類似鮑魚殼的“磚—泥”結(jié)構(gòu)、螳螂蝦殼的螺旋編織結(jié)構(gòu)和紫石房蛤殼的交叉疊片結(jié)構(gòu)，并在經(jīng)典層合理論基礎(chǔ)上建立了能夠定量描述仿生材料結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能之間關(guān)系的力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了其模量與強(qiáng)度的定量預(yù)測。

研究發(fā)現(xiàn)：在鎂—鈦復(fù)合材料體系中，仿生結(jié)構(gòu)能夠起到顯著的強(qiáng)韌化作用，與組成相似但不具有仿生結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料相比，仿生材料的強(qiáng)度與韌性同步提高，其斷裂能提升2～8倍，特別是交叉疊片結(jié)構(gòu)因具有多級結(jié)構(gòu)特征而表現(xiàn)出最佳的強(qiáng)韌化效果；仿生材料中鎂、鈦兩相在三維空間相互貫穿，利于促進(jìn)它們之間的應(yīng)力傳遞，并抑制各自相中的變形與損傷演化，減輕應(yīng)變局域化程度，從而延緩仿生材料整體發(fā)生斷裂，提高其拉伸強(qiáng)度與塑性；微觀取向不斷變化的特定空間構(gòu)型能夠誘導(dǎo)裂紋沿仿生結(jié)構(gòu)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，增大裂紋面的面積，且凹凸不平的裂紋面之間能夠產(chǎn)生摩擦并形成橋連，有助于消耗外加機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)高效增韌；不同類型的仿生結(jié)構(gòu)均可通過提取結(jié)構(gòu)中的最小重復(fù)單元，并考察其在三維空間的緊密堆積形式進(jìn)行定量描述，進(jìn)而將經(jīng)典層合理論發(fā)展應(yīng)用于仿生結(jié)構(gòu)，能夠建立仿生材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能之間的定量關(guān)系，從而為預(yù)測仿生材料的性能以及優(yōu)化設(shè)計(jì)仿生結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。（中國科學(xué)院）

合金鋼的耐液態(tài)鉛鉍腐蝕性能方法研究獲進(jìn)展

中國科學(xué)院近代物理研究所利用噴丸處理工藝使鐵素體/馬氏體鋼SIMP表面納米化，探究了其在550℃飽和氧液態(tài)LBE中的腐蝕行為。

研究顯示，腐蝕1218h后，表面納米化鋼表面生成的氧化膜厚度為28μm，而原始鋼表面生成的氧化膜厚度為37μm，表明表面納米化可顯著提升鐵素體/馬氏體鋼的抗LBE腐蝕性能。這主要?dú)w功于2個(gè)因素：噴丸處理引入的大量晶界顯著增強(qiáng)了鉻原子的擴(kuò)散系數(shù)，使保護(hù)性的鉻—氧化物在氧化早期得以迅速生成，從而降低了氧化速率；噴丸樣品表面生成的磁鐵礦比原始樣品的晶粒尺寸更小，且更加致密，從而降低了氧原子的向內(nèi)擴(kuò)散和鐵原子的向外擴(kuò)散速率。

研究還發(fā)現(xiàn)，表面納米化鋼的氧化層與基體的結(jié)合強(qiáng)度更高。這主要得益于表面納米化鋼的外氧化層相比原始鋼更加致密，鉛的滲透程度更低。此外，較小的晶粒尺寸和鐵—鉻尖晶石中較高的鉻含量促使表面納米化鋼的氧化層相比原始鋼具備更高的結(jié)合強(qiáng)度。（中國科學(xué)院）

高性能超細(xì)晶含銅鈦合金研究獲進(jìn)展

中國科學(xué)院金屬研究所楊柯團(tuán)隊(duì)成員任玲、王海等運(yùn)用“雙相殼層包裹超細(xì)等軸晶”的顯微組織設(shè)計(jì)思想，從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)兩方面提高超細(xì)晶鈦合金組織熱穩(wěn)定性，并利用常規(guī)熱處理與熱加工的工藝組合，實(shí)現(xiàn)了上述顯微組織的大尺寸制備，解決了超細(xì)晶鈦合金制備加工難、組織穩(wěn)定性差的問題，獲得了性能優(yōu)異和熱穩(wěn)定性高的超細(xì)晶含銅鈦合金。

在前期研究的基礎(chǔ)上，科研人員提出“共析元素合金化→淬火→熱變形”（EQD）的超細(xì)晶含銅鈦合金的制備策略，實(shí)現(xiàn)了雙相殼層包裹超細(xì)等軸晶的顯微組織的設(shè)計(jì)思想。超細(xì)晶（Ti6Al4V—5Cu）合金在高溫拉伸的熱力耦合條件下未發(fā)生晶粒的粗化長大。EQD策略實(shí)現(xiàn)了銅鈦、銅鋯鈦等其他鈦合金的高性能、高熱穩(wěn)定性超細(xì)晶組織的制備，并已拓展至包括鋼鐵材料在內(nèi)的其他合金體系，為超細(xì)晶金屬材料的制備提供了新途徑，這對超細(xì)晶金屬材料的設(shè)計(jì)和研究具有重要意義。（中國科學(xué)院）

研究人員發(fā)現(xiàn)鎂塑性變形能力

西安交通大學(xué)單智偉教授團(tuán)隊(duì)在針對鎂的塑性變形行為和內(nèi)在機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)，在高應(yīng)力或高應(yīng)變速率下加工，可由高應(yīng)力引發(fā)新的變形機(jī)制，進(jìn)而提高鎂的變形加工能力。

通過系統(tǒng)分析并結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬，該團(tuán)隊(duì)提出，新晶粒是通過錐面—基面轉(zhuǎn)變形成的。在新晶粒形成后，原本已消耗殆盡的塑性得到了再生，繼續(xù)加載時(shí)，樣品仍可持續(xù)發(fā)生很大的塑性變形。在新形成的晶粒中，可以繼續(xù)發(fā)生由位錯(cuò)和孿生協(xié)調(diào)的塑性變形，猶如“返老還童”，樣品重新具有了塑性變形能力。該研究豐富了對塑性變形機(jī)制的認(rèn)識，為鎂的變形加工提供了新的啟發(fā)：在高應(yīng)力或高應(yīng)變速率下加工，可由高應(yīng)力引發(fā)新的變形機(jī)制，進(jìn)而提高鎂的變形加工能力。（中國有色金屬報(bào)）

攀鋼成功開發(fā)出鈦合金化新型耐磨鋼

鞍鋼集團(tuán)攀鋼協(xié)同北京鋼研總院、重慶大學(xué)、東北大學(xué)等科研院校開發(fā)出了鈦合金化新型耐磨鋼，形成了鈦合金化耐磨鋼綠色低成本制備技術(shù)，以低成本的“轉(zhuǎn)爐—連鑄—軋制”替代了現(xiàn)有的“電爐—模鑄—鍛造”制備流程，開辟了鈦資源應(yīng)用的新路徑。

該項(xiàng)目組通過實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)理論研究、工業(yè)試驗(yàn)制備、產(chǎn)業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用相結(jié)合的研發(fā)模式，逐步突破了困擾高鈦—鋼連鑄生產(chǎn)存在的多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題，研究開發(fā)出含鈦耐磨鋼的“轉(zhuǎn)爐—LF—RH—板坯連鑄—軋制”制備流程，創(chuàng)造性地建立了碳化鈦顆粒增強(qiáng)型鈦合金化耐磨鋼的個(gè)性化組織和析出調(diào)控方案。

目前，攀鋼在國內(nèi)率先成功實(shí)現(xiàn)了“轉(zhuǎn)爐—板坯連鑄—熱連軋”鈦合金化耐磨鋼澆注技術(shù)的應(yīng)用，填補(bǔ)了國內(nèi)“轉(zhuǎn)爐—板坯連鑄”生產(chǎn)高鈦—鋼技術(shù)的空白。（中國有色金屬報(bào)）

超輕鎂鋰合金助力衛(wèi)星“輕裝”上天

2022年，我國發(fā)射的長征十一號運(yùn)載火箭以“一箭三星”的方式升空，三顆衛(wèi)星大量應(yīng)用了鄭州輕研合金科技有限公司（以下簡稱“輕研合金公司”）自主研發(fā)生產(chǎn)的鎂鋰合金，如衛(wèi)星艙板、連接件、帆板、殼體等，大大提高了衛(wèi)星的有效載荷量。輕研合金公司通過與衛(wèi)星設(shè)計(jì)單位配合，從衛(wèi)星所用輕質(zhì)高強(qiáng)合金的生產(chǎn)到合金的加工和表面處理，為衛(wèi)星的生產(chǎn)制造提供了全流程服務(wù)。該公司擁有9個(gè)實(shí)驗(yàn)室和9條生產(chǎn)線，其鎂鋰合金已占世界產(chǎn)量的70%以上、國內(nèi)的95%以上。僅在2021年，就有37顆國產(chǎn)衛(wèi)星使用輕合金公司自主研發(fā)生產(chǎn)的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。（中國有色金屬報(bào)）

新疆眾和擬13億元投資建設(shè)多項(xiàng)鋁金屬項(xiàng)目

新疆眾和股份有限公司（以下簡稱“新疆眾和”）公布了多項(xiàng)鋁金屬相關(guān)建設(shè)項(xiàng)目，將新建年產(chǎn)能為2.3萬t的高純鋁生產(chǎn)線，新建鋁合年新增鋁合金產(chǎn)品產(chǎn)能3.5萬t鋁硅系合金坯錠和高導(dǎo)電工圓鋁桿等鋁合金生產(chǎn)線，新建年產(chǎn)1.6萬t高性能電子鋁箔生產(chǎn)線。（中國電子元件行業(yè)協(xié)會）

江銅集團(tuán)實(shí)現(xiàn)4μm極薄鋰電銅箔工業(yè)化生產(chǎn)

江西省江銅銅箔科技股份有限公司（以下簡稱“江銅銅箔”）首卷萬米4μm極薄鋰電銅箔順利下卷。這標(biāo)志著江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司（以下簡稱“江銅集團(tuán)”）成功掌握了4μm極薄鋰電銅箔工業(yè)化制造關(guān)鍵技術(shù)，成為國內(nèi)少數(shù)幾家可批量生產(chǎn)4μm極薄鋰電銅箔產(chǎn)品的銅箔制造商之一。

鋰電銅箔作為新能源領(lǐng)域儲能系統(tǒng)及動(dòng)力電池的關(guān)鍵材料，其厚度直接影響電芯綜合性能。當(dāng)前，根據(jù)提升電池性能和降低成本的需要，動(dòng)力電池市場對鋰電銅箔的需求從8μm過渡到6μm。因此，頭部企業(yè)開始少量切換4.5μm產(chǎn)品，4μm產(chǎn)品處于測試階段。（中國有色金屬報(bào)）

氫儲能源公司首條鎂基固態(tài)儲氫裝置生產(chǎn)線投產(chǎn)

位于河南省新鄉(xiāng)市高新區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)園的氫儲（新鄉(xiāng)）能源科技有限公司首條鎂基固態(tài)儲氫裝置生產(chǎn)線建成并投產(chǎn)測試。該公司預(yù)計(jì)在新鄉(xiāng)高新區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)園建設(shè)6條鎂基固態(tài)儲氫設(shè)備、儲氫裝置生產(chǎn)線，全部達(dá)產(chǎn)后，可年產(chǎn)鎂基固態(tài)儲氫設(shè)備約720套，預(yù)計(jì)年銷售收入4億元。（中國有色金屬報(bào)）