有色金属合金及加工教育部重点实验室

科研成果
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科研成果


 

近五年来,重点实验室针对有色金属先进成形加工理论与技术、有色金属先进焊接加工、有色金属加工过程模拟与材料计算等研究方向的共性基础理论和关键技术进行了系统和深入的研究,累计发表论文509篇,被SCI收录182篇,EI收录125篇。获得科技奖励15项。授权发明专利49件。出版科技专著1部。逐步建立和完善了有色金属先进加工方面的新理论、新技术和新方法,培养了一支高素质和高水平的科研队伍,发挥了重点实验室在我国有色金属先进加工方面的引领作用。

重点实验室下属主要三个方向,在长期的科研教学实践中逐渐形成了各自的发展方向和特色,为实验室和材料学院的建设和发展壮大起到了关键作用。现就各个方向所取得的工作成果及现状简述如下:

(1)有色金属先进成形加工理论与技术方向。涵盖了从有色金属冶金到加工的全流程领域。从材料源头做起,围绕有色金属及其合金的成分与组织性能调控开展工作,在镁、铝等轻金属及其复合材料晶粒细化剂的开发、半固态成形、表面微弧氧化,及热等温挤压等关键工艺环节上取得了系列研究成果,并有较好的工程化应用效果。其中新型Al-Ti-C-RE中间合金复合细化剂的制备研究、半固态成形系列高性能低成本镁合金、粒子增强增韧型和功能型金属粉末触变成形技术、自孕育制浆技术、反向等温热挤压技术以及高硬高强材料棒(丝)才的电化学冷拉拔等项技术在国内处于领先地位。特别是芯-壳结构粒子增强复合材料的研究,为高强高韧复合材料的获得提供了一种新的设计思路和制备手段,电化学冷拉拔技术将为高硬高强材料焊丝的生产提供一种短流程、低成本的加工手段,对于国内市场年需求价值达几十亿元的IGBT,其基板用铝基复合材料的高效制备技术,无疑将加快高端装备所用进口产品的替代步伐。自2013年至今该研究方向共累计发表论文200余篇,其中SCI论文72篇,授权发明专利18件,获甘肃省冶金有色工艺科技进步二等奖2项,为学科建设起到了重要支撑作用。

(2) 有色金属先进焊接加工方向主要针对高铁航空等交通工具和冶金电力高端装备中的异种金属连接问题,采用先进智能自动化焊接方法实现了铝-钢,铝-铜及镍基合金等异种金属材料间的可靠连接,并进一步从微观层面揭示了接头界面冶金结合机理,建立了从工艺机理-微观组织与界面特征-宏观性能-质量控制与调控之间较为完整的理论支撑体系,为交通工具轻量化、电力行业大功率设备高效制造与可靠运行提供理论指导和关键技术支撑。通过多年的工作积累,该方向研究取得了较为重要的系列研究成果:发表高水平SCI/EI学术论文50余篇,授权发明专利16项;项目组陈剑虹教授和曹睿教授编写出版《Micromechanism of Cleavage fracture of metals》专著一部,此书对于解理断裂物理属性的描述在国际上产生了深远的影响,在国内及国际上获得了好评:其中国际知名的断裂力学专家奥地利科学院Erich Schmid材料研究生副所长Pippan教授评价“此书的内容及所描述填补了目前国际上断裂力学在微观物理模型上的空缺”,美国橡树岭国家实验室冯智力教授认为在微观物理模型上解析断裂的机制,在工程实践中具有重要的指导意义。从工程应用方面,重点实验室组织力量针对电解铝行业研发出铝基节能型阳极导电杆制造专用摩擦焊机,首次成功解决了方形大截面异种金属摩擦焊及相位控制技术难题,在电解铝生产中每吨原铝可节约30万度电能,大大降低铝电解过程能耗,研究成果已在兰州连城铝业有限公司生产中推广使用。针对发动装置领域,实验室团队开发的铝基复合结构异种金属连接技术及设备实现了大中型承载车辆传动轴的高效轻量化设计和连接工艺,为东风汽车零部件公司,解决了企业车辆关键部件或结构异种金属连接技术难题,达到节能减排的目的,受到企业用户的欢迎。

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