編者按：3月30、31日，由中國有色金屬學(xué)會(huì)和河南科技大學(xué)共同主辦的“第二屆全國有色金屬結(jié)構(gòu)材料制備/加工及應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)”在古都洛陽召開。為期兩天的會(huì)議交流中，近400名與會(huì)的科研人員探討了有色金屬結(jié)構(gòu)材料的研究現(xiàn)狀和技術(shù)趨勢，交流了結(jié)構(gòu)材料的合金制備與材料加工以及材料的應(yīng)用技術(shù)，并分享了近年來在產(chǎn)、學(xué)、研、用方面的科研攻關(guān)的成果與經(jīng)驗(yàn)。

目前較為普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，研制開發(fā)出具有高比強(qiáng)度、高比剛度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等性能的結(jié)構(gòu)材料，是新一代高性能結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的主要方向?；谏鲜霰尘埃谶@次技術(shù)交流活動(dòng)中，32名學(xué)者根據(jù)各自研究專長，在鋁、鎂、銅、鈦等金屬材料以及復(fù)合材料領(lǐng)域作了30多場精彩、深入的報(bào)告。為交流材料領(lǐng)域近年來具有創(chuàng)新性的科技成果和應(yīng)用成果，促進(jìn)行業(yè)各項(xiàng)新技術(shù)、新工藝的研發(fā)、推廣和應(yīng)用，現(xiàn)將部分報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行整理并摘登，以饗讀者。

金屬控制凝固與控制成形加工新工藝謝建新中國工程院院士、北京科技大學(xué)教授

材料的制備加工是決定其使用性能的重要因素之一，也是材料科學(xué)與工程的重要組成部分。近年來，高新技術(shù)的發(fā)展對(duì)材料的使用性能要求越來越高，因此，實(shí)現(xiàn)“三高兩低”的技術(shù)途徑，縮短傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程，簡化工藝環(huán)節(jié)，開發(fā)短流程新工藝成為材料制備加工的研發(fā)方向。

此舉符合節(jié)能降耗、提升生產(chǎn)效率的要求，有助于開發(fā)全新的制備與成形加工技術(shù)，例如3D打印;發(fā)展優(yōu)良的的制備加工技術(shù)，如智能化制備加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)組織性能與構(gòu)形的全過程準(zhǔn)確控制，提升傳統(tǒng)材料的使用性能，開發(fā)高附加值產(chǎn)品。

在鑄造、加工和熱處理全過程中，對(duì)金屬的“凝固-形變-相變-組織性能-工藝”的交互作用與遺傳演化，實(shí)施協(xié)同準(zhǔn)確控制，發(fā)展加工新工藝新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)金屬材料/構(gòu)件的高性能化、傳統(tǒng)加工工藝的短流程化、脆性難加工材料的可加工化是重要發(fā)展趨勢。

我國銅資源安全問題突出，資源匱乏，可采儲(chǔ)量約3000萬噸，僅占全球的4.5%;2015年我國銅消耗量超過1150萬噸，占全球40%以上，此外，2010年以來，我國銅資源進(jìn)口依賴度高達(dá)75%以上，因此，開發(fā)銅鋁復(fù)合材料將有利于降本增效，促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。

可推進(jìn)以鋁節(jié)銅。一是替代純銅扁排，我國扁排年需求量約100萬噸，其中電力工業(yè)40萬噸，建筑領(lǐng)域40萬噸，冶金、化工、交通運(yùn)輸、制造等領(lǐng)域20萬噸。90%以上可用銅包鋁復(fù)合扁排替代。此外，在高新技術(shù)領(lǐng)域，降成本、減重量的需求同樣格外強(qiáng)烈，銅包鋁復(fù)合扁排用于新能源(風(fēng)電、光伏)等領(lǐng)域，有助于降低成本，提升戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的競爭力;用于高鐵、大飛機(jī)等現(xiàn)代交通領(lǐng)域，有利于減重，降低能耗，以空客A380客機(jī)為例，每架使用銅包鋁復(fù)合扁排1噸，可減重1.2噸，效果顯著;二是替代純銅扁線等，我國的電纜、電磁扁線目前年用量約350萬噸，可替代量約為100萬噸。若采用銅包鋁替代純銅，有利于大幅減輕繞組、架線、運(yùn)輸重量。而且大規(guī)格電纜、大型電力變壓器、特種變壓器繞組線都可用銅包鋁替代。

銅鋁復(fù)合材料的發(fā)展離不開優(yōu)良的技術(shù)支撐。雙金屬軋制容易產(chǎn)生邊部高附加拉應(yīng)力，導(dǎo)致軋制邊裂缺陷。以銅鋁復(fù)合材料連鑄直接復(fù)合新工藝為例，其針對(duì)銅和鋁性能差異大的特點(diǎn)，開發(fā)了特種孔型軋制、強(qiáng)制潤滑拉拔技術(shù)，突破了雙金屬協(xié)調(diào)變形的難題;開發(fā)了銅鋁復(fù)合材料軋制加工-拉拔工藝和全套裝備。

推動(dòng)我國材料優(yōu)良的制備與成形加工技術(shù)的發(fā)展，發(fā)展金屬材料控制凝固與控制成形的新原理與新方法，可以滿足高新技術(shù)發(fā)展與國防建設(shè)的需求;發(fā)展適合于工業(yè)應(yīng)用的金屬材料控制凝固與控制成形技術(shù)原型，能夠滿足傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料向高性能化、復(fù)合化、結(jié)構(gòu)功能一體化發(fā)展的需求，有助于發(fā)展制備加工共性關(guān)鍵技術(shù)，突破高性能金屬材料短流程制備加工及高質(zhì)量工業(yè)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)突破。

綠色之鎂——上海交大的實(shí)踐 丁文江 中國工程院院士、上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授

鎂是一種重要的金屬材料，我國的鎂資源豐富，而稀土是我國的優(yōu)勢資源。既然有資源優(yōu)勢，怎么把資源優(yōu)勢化為技術(shù)優(yōu)勢，然后再把技術(shù)優(yōu)勢變成經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，這是需要我們考慮的。

我們現(xiàn)在做的工作主要是用稀土改造鎂，用稀土來實(shí)現(xiàn)鎂的高強(qiáng)、耐熱。鎂與稀土結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化。其比重低、比強(qiáng)度高、吸振降噪、電磁屏蔽、容易回收。鎂稀土合金具有高強(qiáng)、高韌、耐蝕、耐熱的特性。

其研究成果主要包括以下四個(gè)方面：一是材料研究有所進(jìn)展。探明了鎂燃燒機(jī)制和鎂易腐蝕的原因，找到了高校析出強(qiáng)化相，解釋了長周期有序結(jié)構(gòu)形成的必要條件;二是工藝技術(shù)有所突破。研發(fā)了鎂稀土中間合金低成本制造技術(shù)、鎂稀土合金熔體的純凈化技術(shù)、鎂合金砂型精密鑄造技術(shù)和超聲陽極氧化表面處理技術(shù)及裝備;三是關(guān)鍵重要部件應(yīng)用有所拓展。創(chuàng)制了5種高性能鎂合金，開發(fā)了多種新工藝和裝備，研制了50余種鎂部件，目前正在進(jìn)行研制的有：武裝直升機(jī)主機(jī)匣、地地導(dǎo)彈艙體、V6汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、打飛機(jī)座椅骨架等;四是鎂功能材料研究取得新發(fā)展。在能原材料方面有所突破，例如納米核殼結(jié)構(gòu)MgH2儲(chǔ)氫材料、鎂離子可充電儲(chǔ)能材料及其系統(tǒng)?？山到怄V基人體內(nèi)植入材料及其器件，例如心臟支架、骨釘骨板、神經(jīng)導(dǎo)線等，以及鎂基氫致變色材料及其系統(tǒng)。