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鋁及其合金是工程應用最廣泛的結構材料之一。傳統的鋁合金零件通過鑄造、鍛造和粉末冶金等方法制造，與這些傳統制造過程相關的工具設備增加了制造成本和交付周期。3D打印技術由于為制造設計提供了豐富的自由度而廣泛應用于工程零件的制造。現有3D打印技術中，選擇性激光熔化（SLM）是發展最為廣泛的方法之一。但是SLM工藝中的冶金缺陷如許多裂紋、球化和氣孔導致只有有限數量的金屬適合該種工藝，且具備滿足要求的密度、微觀結構和強度。 中南大學粉末冶金研究院李瑞迪研究員和新西蘭奧克蘭大學、中車工業研究院有限公司等單位合作通過對合金元素進行調控和熱處理工藝的探索，發展了一種適用于SLM制備工藝，具有良好抗裂性和高強度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。相關論文以題為“Developing a high-strength Al-Mg-Si-Sc-Zr alloy for selective laser melting: crack-inhibiting and multiple strengthening mechanisms”于4月13日在金屬材料頂級期刊《Acta Materialia》在線發表。 在該項工作中，研究人員設計了一系列Al-Mg（-Si）-Sc-Zr合金，并用霧化合金粉末進行3D打印制備。在沒有Si元素的情況下，Al-xMg-0.2Sc-0.1Zr（x=1.5,3.0,6.0wt.%）合金在制備過程中均易發生熱裂紋，平均裂紋密度隨Mg含量的增加而增大。發現在Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr合金中加入1.3wt%的Si能夠有效地抑制SLM過程中的熱裂紋，同時細化制備合金的微結構，從而提高打印試樣的力學性能。 圖1：不同成分的打印樣品晶粒尺寸和形貌EBSD分析結果：（a）1.5 wt%Mg，合金1；（b）3.0 wt%Mg，合金2；（c）6.0 wt%Mg，合金3；（d）6.0 wt%Mg+1.3 wt%Si，合金4。晶體學取向用倒極圖（IPF）表示。 圖2：Mg和Si元素對試樣斷裂行為的影響。（a）不同合金成分（合金1，合金2，合金3，合金4）的拉應力應變曲線。（b-e）合金1（b）、合金2（c）、合金3（d）、合金4（e）的斷口SEM圖像。 通過對合金成分的進一步微調，研究人員設計了一種新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。這種新合金具有明顯的細化微觀組織，由亞微米胞體和胞體中存在的共晶Al3（Sc，Zr）納米粒子（2-15nm）和粒間Al-Mg2Si共晶（Mg2Si直徑10-100nm）組成。打印試樣中形成了高密度的層錯和獨特的9R相。試樣的拉伸強度和延伸率分別達到497MPa和11%。經過時效處理后，試樣的拉伸強度達到550MPa，塑性在8%～17%之間。除了固溶強化、晶界強化和納米顆粒強化外，高密度層錯也有助于強化。 圖3：不同組分（a1-4）合金#4；（b1-4）合金#5的SLM打印樣品的細晶區TEM圖像：（a1-2）合金4的胞狀結構；（a3-4）合金的柱狀結構；（b1-5）合金（b2）的胞狀結構是（b1）的暗場圖像；（b3-4）合金的柱狀組織#5；圖（a2），（a4），（b2）和（b4）顯示了晶間共晶組織；（b5）是SLM-printed Alloy#5細胞的干HAADF圖像和主要元素（Al、Mg、Si、Sc、Mn和Zr）的相應EDX圖譜。 圖4：（a）SLM打印合金#5時效前后的拉伸應力應變曲線。曲線“#5”表示打印合金#5；曲線“#5-HT1”表示360℃時效8h的合金#5；曲線“#5-HT2”表示300℃時效8h的合金#5。（b）在合金#5-HT2斷裂處拉伸試樣的透射電鏡顯示具有高密度位錯和SFs的變形組織。（c）沿[001]方向的變形亞晶中滑移帶和滑移方向的HRTEM圖像。（d）在（-100）面上用（c）圖中標記區域的傅里葉逆變換圖像顯示出高密度位錯。 這項研究成果通過在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素，形成了精細打印微觀組織，獲得了無裂紋的打印合金成分。隨后通過熱處理時效工藝引入高密度層錯并細化晶粒，開發出了一種具有低熱裂敏感性和高強度的新型鋁鎂合金。這項工作提供了一種解決和消除SLM工藝中的冶金缺陷的鋁鎂合金成分設計方法和熱處理工藝，推動了SLM制造技術的工程應用。

本成果針對鎂合金生產與應用過程中的關鍵問題，成功開發了鎂合金目標 產品的集成應用技術和循環利用技術，打通了目標產品的合金開發、產品設計、 材料加工、產品生產、產品應用和合金廢料返回利用的整個技術鏈條和循環過程。 主要創新成果為：1）發明了一批高品質鎂合金。2）開發和發明了高質量鑄造產 品高效環保加工技術和成套的型材擠壓技術，成功制備了世界上最大規格的中 空型材；大幅度提高了鑄件的成品率。3）首次創新開發了 “重質夾雜逆向自凈 化”的“反向"過濾技術和成套裝備，攻克了過濾精煉能力快速衰減的國際難題。 4）建立了鎂合金材料及產品服役性能數據庫，開發了專家預測系統及先進的鎂 產品開發技術系統，建成了國內外第一個綜合性的“鎂合金材料替換設計及產品 應用技術開發平臺"，解決了鎂產品推廣應用中新材料和新產品脫節的瓶頸問題。 成功開發了 200余款（種）鎂合金及鑄造產品、300多種規格高品質鎂合金 管型材和兩大系列鎂合金氣體保護熔鑄和廢鎂回收再生裝備，已在1000多萬輛 汽車得到成功應用，并已成功裝備軌道交通工具及軍工關鍵裝備上。節能效益非 常明顯，創造了顯著的經濟效益和社會效益。

本項目針對實際生產中存在的鋁合金機匣變色、耐磨性不夠高等困擾企業多 年的技術難題，經過工藝改進和優化，開發出了納米尺度陽極氧化新技術，解決 了鋁合金機匣變色的技術難題。近5年來，采用納米陽極氧化新技術處理的鋁合 金機匣40余萬件，產生直接經濟效益1200萬元，每年節約成本200萬元。同時, 在節能排放方面產生了巨大的社會效益。

南開大學 1978 年在國內率先開展非晶硅材料及其電池的研究，該技術獲得天津市技術發明二等獎。自“六五”至“九五”期間，連續 4個五年國家科技攻關計劃，獲科技部重點攻關和天津市科委的支持，經過 20 余年潛心研發，硅基薄膜太陽電池性能躋身世界先進行列。于 2003 實現非晶硅電池產業化。 2000 年始，在國內率先開展新一代硅薄膜電池的研究。2007 年，該成果實現技術轉移生產。 2009 年，研制成功我國首套基于自主專利技術的、襯底面積0.79m2、線列式 5 室連續 VHF-PECVD 系統及相應中試生產線及其組件制造技術。成為國際上為數不多可開展大面積新一代硅基薄膜太陽 電池研究的單位。 2011 年，開發出年產能 2 兆瓦、具有自主知識產權的、我國首條年產能 2 兆瓦的非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅疊層電池生產線及其組件生產技術。生產出的太陽電池組件效率達 9.59%，將新一代硅薄膜電池技術推向產業化。

南開大學 1978 年在國內率先開展非晶硅材料及其電池的研究，該技術獲得天津市技術發明二等獎。自“六五”至“九五”期間，連續 4 個五年國家科技攻關計劃，獲科技部重點攻關和天津市科委的支持， 經過 20 余年潛心研發，硅基薄膜太陽電池性能躋身世界先進行列。 于 2003 實現非晶硅電池產業化。 2000 年始，在國內率先開展新一代硅薄膜電池的研究。2007 年， 該成果實現技術轉移生產。 2009 年，研制成功我國首套基于自主專利技術的、襯底面積 0.79m2、線列式 5 室連續 VHF-PECVD 系統及相應中試生產線及其 組件制造技術。成為國際上為數不多可開展大面積新一代硅基薄膜太 陽電池研究的單位。 2011 年，開發出年產能 2 兆瓦、具有自主知識產權的、我國首條 年產能 2 兆瓦的非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅疊層電池生產線及其組件生 產技術。生產出的太陽電池組件效率達 9.59%，將新一代硅薄膜電池 技術推向產業化。

1. 痛點問題 激光雷達在自動駕駛等領域有重要應用。基于調頻連續波技術的激光雷達（FMCW Lidar）有著探測距離遠、抗干擾和同時測速等優勢，被認為是最具應用潛力的激光雷達。激光光源是FMCW激光雷達的核心器件之一，FMCW光源的調頻非線性會嚴重影響激光雷達的分辨率，導致有效工作距離縮短，阻礙激光雷達性能的提升。 2. 解決方案 本成果預期解決目前調頻連續波激光雷達（FMCW Lidar）中光源調頻非線性的問題。本成果提出一種基于硅基外腔芯片的窄線寬激光器，通過無源硅基外腔芯片反射波長中心頻率和反射相位的聯合調諧，可以實現高線性的激光輸出頻率調諧，其原理架構與和實驗驗證結果如圖1所示。從而突破了傳統FMCW光源直接通過電流調制進行調頻導致的非線性限制，直接產生高線性連續調頻光信號。 合作需求 1、需要融資1800~2000萬元，完成研發實驗室及一期生產線的建設，以及前期工程樣品的開發； 2、需要800平米左右萬級超凈廠房及配套辦公面積，希望有興趣的地區或者園區能夠提供優惠的政策與支持； 3、歡迎FMCW激光雷達廠家及其它對FMCW光源有需求的客戶合作，聯合測試、共同開發； 4、歡迎在硅光設計、光有源、無源耦合及自動化生產等方面的技術、管理專家加盟，共同打造激光雷達的中國光芯，共創美好未來。

 高性價比太陽光伏電池技術，及其低成本規模化開發應用，是我國中長期科技發展規劃中所框定的重點“能源領域”技術突破方向之一。新一代高性能柔性薄膜太陽能電池為豐富光伏器件應用和推廣太陽能建筑一體化提供關鍵基礎，而其實現的核心技術在于制備高品質、穩定且低成本的柔性薄膜材料。本項目在可規模化應用的柔性薄膜襯底上實現低溫晶硅薄膜外延生長、分離轉移、器件優化和先進納米構建框架等一系列核心技術。同時，通過融合和集成先進納米構建體系和材料性能調控，探索新一代高性價比薄膜光伏電池。

歐洲太陽能協會主席赫爾曼?舍爾博士日前認為，世界經濟應該從依靠礦物資源向太陽資源轉變，太陽型世界經濟將推動第二次工業革命 。太陽能發電是一項高新技術，以太陽能為資源基礎的生產將是一種可持續的發展模式從陽光直接轉變成電流的太陽電池也將不再是昂貴的市場空缺。全球太陽能產品的年銷售額達14億美元，其中12億美元來自太陽能電池的銷售。太陽能工業的年增長率估計在20

有機硅產品包括各類硅油（二甲基硅油、含氫硅油、烷基硅油、芳基硅油、羥基硅油）、有機硅107膠、硅樹脂等往往以乳液形式廣泛用于紡織、染整、機械加工、橡膠和塑料加工、建材等諸多領域。本技術從乳化劑的結構和被乳化物結構的匹配關系入手，并結合乳化工藝規程的科學制定，開發了針對各類硅油的系列高效乳化劑，特別對一些難以乳化的高粘度硅油、高粘度107膠、氟硅油等都有特別的乳化劑配方。也可為企業針對難以乳化的油相，或對乳液耐溫、耐電介質等的特殊要求定制開發專用乳化劑。

鋁銅合金廣泛應用于航空航天、艦船、車輛等工業領域，目前國內外針對鋁銅合金焊接及增材專用材料主要為ER2319，鋁銅合金熔焊時焊縫金屬不僅易產生熱裂紋，而且焊縫的強度低、塑性差，影響了鋁銅合金作為焊接結構件的推廣應用；鋁銅合金沉積態組織不均勻性，晶粒組織較粗大，增材試樣性能較低。針對鋁銅合金焊接接頭及增材件性能較低，缺乏高性能的專用材料這一問題開展研究，開發一種高性能的鋁銅合金焊接和增材用焊絲，通過對鑄錠、焊絲及其增材試樣組織進行觀察分析，系統研究Ti和Zr的含量對鋁銅合金微觀組織結構、力學性能影響，探索增材制造過程中的組織演變機制；深入研究非均質形核核心的形貌、大小、分布以及其晶體結構和晶格常數，揭示Ti、Zr元素復合作用細化鋁銅合金組織機理，豐富和發展鋁合金細化理論，為高性能鋁銅合金焊接增材專用材料的研發提供一條新的思路，推動鋁銅合金在工業領域更廣泛的應用。