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欧博开户(www.aLLbet8.vip):植入物、催化剂、耐高温…国内外合金新技术一览

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合金在当今世界有许多的用途,各种不同的合金性能差别很大。


今年,国内外有哪些先进的合金技术呢?小编整理了其中的一部分,我们一起来看看吧!


日科学家用8种贵金属制成合金


日本京都大学一个研究团队日前将金、银、铂等8种贵金属“在原子水平”上均匀混合,制成合金。


据日本“天空新闻24小时”网站4日报道,研究人员混合等量的8种贵金属离子溶液,倒入200摄氏度的还原剂中,制成合金。这8种贵金属是金、银、铂、钯、铑、铱、钌、锇。


不过,这种方法制成的合金以纳米为单位计量,肉眼无法看到。研究团队说,只要资金到位,可用这种技术大批量生产合金。


研究人员说,8种贵金属制成的合金可用作氢燃料电池的催化剂,催化活性比铂催化剂高10倍。他们希望,通过改变8种贵金属元素的比例,今后或可制成催化活性更高的新合金。


新型超弹性金属合金:可用于更安全的植入物


科学家们在实验用于医疗植入物的金属合金构成时取得了重大突破,产生了一种具有最高弹性和耐磨性的生物材料。该团队的新型超弹性合金克服了一些关键的安全问题,提供了在人体中长期使用所需的应变恢复和耐久性。



这种新的金属合金是日本东北大学科学家们的杰作,他们着手解决目前用于医疗植入物的生物材料的一些关键问题。这些材料可能被用作髋关节或膝关节置换的一部分,尽管目前使用的金属材料比骨质更硬,这可能导致骨质萎缩,或密度损失。同时,更灵活的材料往往会随着时间的推移失去其耐磨性。


现有的超弹性金属合金通常用于支架和正畸线,显示出在耐用性和柔性之间行走的前景,但它们含有镍,有过敏反应的风险。科学家们一直无法生产出不含镍的版本,以提供同样的超弹性,因此新研究的作者开始工作,以找到一个解决方案。


这涉及到对所谓的杨氏模量的关注,杨氏模量是衡量一种材料能多容易拉伸和变形的标准,由其晶体结构决定。柔性材料的杨氏模量低,而刚性材料的杨氏模量高。该团队试图缩小人骨和用于医疗植入物的金属之间的杨氏模量差距。


该研究的通讯作者Xiao Xu说:“由于杨氏模量取决于晶体取向,我们生长了具有特定晶体取向的单晶。”


这些实验导致了一种基于铬的柔性而坚韧的新型超弹性合金的诞生,它的应变恢复率是市售镍钛合金的两倍,达到17%。同时,杨氏模量极低,该合金具有类似人体骨骼的灵活性。


Xu说:“我们知道铬具有很强的抗腐蚀性,但是钴铬基材料的超弹性、柔性和显著的耐磨性让我们感到惊讶。”


科学家们现在正在努力更好地理解为什么他们的合金——被称为Co-Cr-Al-Si(CCAS)会表现出如此出色的性能,并希望能进一步改进它们。然而,在其目前的形式下,科学家们得出结论,这种新型生物材料是生物医学应用的一个有希望的候选者。


该研究发表在《先进材料》杂志上。


高温不再是合金抗蠕变的短板

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如何有效提升热-力-时间耦合作用下晶界的结构稳定性,进而抑制晶界高温软化和扩散蠕变,成为长期以来材料领域的一个重大科学难题,也是发展高性能高温合金的主要瓶颈之一。


小编从中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心获悉,近期该中心卢柯院士团队与武汉大学教授梅青松合作,在这一科学难题研究上取得重要突破。相关研究成果11月11日发表于《科学》。


研究团队利用自主研发的特种塑性变形技术,在一种商用单相高温合金Ni-Co-Cr-Mo(MP35N)中将晶粒细化至9 纳米,晶界结构发生明显弛豫。研究发现,弛豫态晶界在热及热/力耦合下均保持稳定,大幅提升了高温合金的高温强度、高温蠕变等关键力学性能。该结构在700摄氏度、1GPa应力下的蠕变速率可低至10-7s-1(每秒10-7),显著优于目前常用的多晶高温合金以及单晶高温合金的性能。


据了解,金属材料在高温下长期承受低于所能承受的微量塑性变形的应力作用时会发生永久形变,通常被称为蠕变。晶界在高温下一直被普遍认为是合金抗蠕变的短板。


研究团队发现,弛豫态晶界在热及热/力耦合下均保持稳定,大幅提升了高温合金的高温强度、高温蠕变等关键力学性能。这是由于弛豫晶界可有效抑制晶界扩散,阻碍了高温下晶界迁移、晶界滑动、晶界扩散蠕变等失稳机制的启动,从而保持了晶界的强化作用。


这一结果系统演示了通过结构弛豫,晶界可以大幅度提升高温合金的抗蠕变性能。此外,这种晶界弛豫纳米晶高温合金可大幅降低对合金元素的依赖,为高性能高温合金的可持续发展开辟了一条新路。


中国合金材料跻身世界前列


喷射成形技术是生产合金材料的先进技术,该技术是利用喷射成形设备将液态金属雾化,并形成微米级颗粒喷射流,在半固态时高速沉积到收集器上凝固成形,凝固速率是传统铸造的一千倍。采用喷射成形技术制造出来的铝合金性能更为优异,稳定性也更好。过去,只有英国、美国和德国等国家掌握喷射成形技术,并且实行技术封锁。


江苏豪然在国内率先实现喷射成形技术产业化,自主开发出喷射成形装备以及喷射成形生产工艺,生产出喷射成形合金材料。



豪然生产的喷射成形7055铝合金,性能比美国铝业的7055铝合金高20%以上。天宫二号的压气机使用豪然的喷射成形7055铝合金,比使用传统铝合金强度高一倍,疲劳寿命高二倍,重量少30%以上。


豪然利用喷射成形技术生产出来的超高强度铝合金还成功应用于天问一号火星探测器贮箱壳体、嫦娥五号登月着陆缓冲装置、空间站核心舱机械臂、国产大飞机C919机翼、火箭发动机喷管、某型号两栖装甲车、某型号空投坦克、某型号直升机轮毂和主框等。


另外,豪然的喷射成形铝锂合金,性能比美国铝业的铝锂合金高13%以上。豪然参与制造的中国首个3.35米直径铝锂合金火箭贮箱,与铝铜合金贮箱相比,强度提升30%左右,重量减少了15%以上。


豪然与宏润核装合作,用豪然的喷射成形铝锂合金挤压出用于航空航天锻件的大直径坯料,并且还挤压出了大直径管材。此前,只有美国和俄罗斯具备较为成熟的铝锂合金大型锻件生产能力。


豪然还实现了喷射成形高硅铝合金的产业化,该合金可以应用于相控阵雷达的T/R组件。


豪然是由张豪创立的,张豪研究喷射成形技术多年,深知喷射成形技术的先进性,以及喷射成形技术产业化的重要性。张豪放弃了学校稳定的工作,开始了艰苦创业,带领团队回到家乡创建了企业,在历经连续35次的试验失败后,豪然自主研发的喷射成形技术终于取得成功。


由于喷射成形技术不受合金含量限制,可以生产任意配方的合金材料,不仅为合金材料生产提供技术,还能为合金材料开发提供平台。喷射成形技术实现产业化,大幅提升了中国合金材料的性能。随着中国喷射成形技术不断完善,高性能合金材料还将满足更多领域的需求。




来源:今晚报,中国科学报,科工世界,cnBeta

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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