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航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣是一種復(fù)雜薄壁零件，其加工變形問(wèn)題是我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。機(jī)匣毛坯組織結(jié)構(gòu)的均勻性是影響機(jī)匣加工變形的主要原因之一。鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的主要原料。鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)與定量評(píng)價(jià)是實(shí)現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)均勻性檢測(cè)與評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，有助于準(zhǔn)確判斷毛坯制造質(zhì)量，表征制造工藝改進(jìn)的有效性，降低機(jī)匣加工變形概率。 超聲檢測(cè)具有穿透能力強(qiáng)，靈敏度和分辨率高、可定位和定量檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)大規(guī)格高溫合金構(gòu)件制造質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。超聲檢測(cè)信號(hào)特征值與材料組織結(jié)構(gòu)變化、二次相或沉淀物的形成相關(guān)，具備有效評(píng)價(jià)鎳基高溫合金的組織結(jié)構(gòu)的能力。現(xiàn)有鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結(jié)構(gòu)的超聲檢測(cè)以噪聲波高為主要判據(jù)，指標(biāo)簡(jiǎn)單、閾值設(shè)置嚴(yán)格、誤判率高，無(wú)法適應(yīng)不斷改進(jìn)的制造工藝。 組織結(jié)構(gòu)超聲定量評(píng)價(jià)技術(shù)的核心是確定微觀組織特征參數(shù)與超聲檢測(cè)特征參數(shù)之間的定量關(guān)系模型，其本質(zhì)是以模型待定系數(shù)為決策變量，以評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題。超聲波在鎳基高溫合金中傳播時(shí)，受到晶界、相界、孿晶等復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)的綜合作用，若采用聲速、衰減系數(shù)、非線性系數(shù)等單一超聲檢測(cè)參數(shù)對(duì)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模與評(píng)價(jià)，會(huì)因信息量的缺失而導(dǎo)致評(píng)價(jià)誤差大；若增加檢測(cè)參數(shù)規(guī)模，則會(huì)導(dǎo)致所對(duì)應(yīng)優(yōu)化問(wèn)題的困難性大幅增加。 本研究以鎳基高溫合金組織結(jié)構(gòu)定量評(píng)價(jià)為主要研究對(duì)象，圍繞如何利用協(xié)同進(jìn)化算法求解定量評(píng)價(jià)的大規(guī)模優(yōu)化問(wèn)題、以及如何同時(shí)利用多種微觀組織特征參數(shù)對(duì)鎳基高溫合金進(jìn)行綜合表征展開研究。科研成果為航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣鎳基高溫合金毛坯制造質(zhì)量檢測(cè)、評(píng)價(jià)、性能預(yù)測(cè)提供技術(shù)支持，為制造工藝改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持，也可進(jìn)一步推廣至其它高溫合金、鈦合金等材料中。

化學(xué)鍍Ni-P具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用。但是，隨著應(yīng)用的增多也出現(xiàn)了一些問(wèn)題。由于化學(xué)鍍層是陰極性的，如在施鍍過(guò)程中形成針孔、麻點(diǎn)以及使用過(guò)程中外力對(duì)鍍層的損壞等，往往造成鍍層在腐蝕介質(zhì)中形成電偶腐蝕，使得鍍層不僅對(duì)基體起不到保護(hù)作用，反而加速了基體的腐蝕。三元合金Ni-W-P鍍層的出現(xiàn)在一定程度上解決了Ni-P鍍層中所存在的問(wèn)題。W元素的加入可以提高鍍層的致密性，減小了腐蝕介質(zhì)穿透鍍層在鍍層與基體之間形成電偶腐蝕的幾率。此外，W是一種自鈍化元素，在腐蝕介質(zhì)中有利于鍍層表面鈍化膜的形成，提高了鍍層的耐蝕性能，因此，P的含量相近時(shí)Ni-W-P鍍層的耐蝕性能優(yōu)于Ni-P鍍層。但是Ni-W-P鍍層與Ni-P鍍層相比在與基體的結(jié)合力上并沒(méi)有提高，在后續(xù)加工過(guò)程中如受到一定外力作用時(shí)，鍍層很容易脫落，這就使得鍍層的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。該技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有化學(xué)鍍層在使用過(guò)程中所存在的問(wèn)題，提出將含有一定量W元素的Ni-W-P鍍層在高溫下進(jìn)行熱處理，提高鍍層的結(jié)合力和硬度，大幅度提高鍍層的耐蝕耐磨性能，延長(zhǎng)鍍層的使用壽命。

中國(guó)生產(chǎn)的鎳氫電池性能與國(guó)外相比差距還很大，這是由于工藝設(shè)備落后、材料性能較差等原因造成的，電池的一致性、穩(wěn)定性均有待提高。日本稀土貯氫合金全部采用片鑄(Strip Casting)工藝生產(chǎn)，我國(guó)則全部采用模鑄(Mold Casting)工藝生產(chǎn)。在國(guó)家“八六三”計(jì)劃支持下，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的稀土貯氫合金的鑄片產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，達(dá)到日本同期水平。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)有：（1）可以提高稀土貯氫合金的比容量。相同成分的稀土貯氫合金采用模鑄工藝生產(chǎn)比容量為320mAh/g，如果采用片鑄工藝生產(chǎn)則比容量提高到340mAh/g；（2）活化速度快。模鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金需要10-15個(gè)完全沖放周期才能達(dá)到最大吸氫量，片貯工藝則只需要2-3個(gè)完全沖放周期。（3）抗氧化、耐腐蝕、壽命長(zhǎng)。片鑄工藝生產(chǎn)的相同成分稀土貯氫合金比模鑄工藝生產(chǎn)的抗氧化和耐腐蝕性能好，使用壽命長(zhǎng)200個(gè)循環(huán)周期；（4）可以降低原材料成本。例如生產(chǎn)比容量為320mAh/g的稀土貯氫合金，采用片鑄工藝可以大幅度降低金屬鈷，降幅達(dá)到30%-50%；（5)能耗降低。片鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金全部有均勻細(xì)小的柱狀晶組成、相分布均勻、偏析降低到最低限度、沒(méi)有富錳析出，不需要熱處理。模鑄工藝生產(chǎn)的稀土貯氫合金偏析嚴(yán)重、富錳相析出，因此需要熱處理來(lái)消除或減弱。 LaNi5型稀土貯氫合金是1969年荷蘭菲利浦公司發(fā)現(xiàn)的，它具有電化學(xué)容量高、循環(huán)工作壽命長(zhǎng)、對(duì)電解液有良好的耐蝕性、對(duì)過(guò)充電時(shí)正極產(chǎn)生的氧要有良好的耐氧化性、電催化活性高、反應(yīng)阻力（氫過(guò)電壓）小、氫擴(kuò)散速率大、電極反應(yīng)可逆性好、在電池工作溫度范圍（-20～+60）內(nèi)有合適的氫平衡分解壓、無(wú)污染。稀土貯氫合金的重要應(yīng)用是它可以被用作鎳氫電池的陰極材料。鎳氫電池與傳統(tǒng)的鎳鎘電池相比，其能量密度提高兩倍，廣泛應(yīng)用于能源、化工、電子、宇航、軍事及民用各個(gè)方面，如筆記本電腦、計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、收錄機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、通訊器材、電動(dòng)工具、混合動(dòng)力汽車等。

“高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)技術(shù)”項(xiàng)目是以北京市科委經(jīng)費(fèi)支持為起源、以國(guó)家“十二• 五”科技支撐計(jì)劃為發(fā)展，以北京科技大學(xué)與美國(guó)波音公司國(guó)際合作開發(fā)高性能稀土鎂合金等為基礎(chǔ)，逐步形成的一項(xiàng)特色科技成果。通過(guò)系統(tǒng)地研究鑄軋、擠壓板坯熱軋、鑄錠熱軋和熱處理過(guò)程中鎂合金組織演變機(jī)理與性能控制技術(shù)等，研發(fā)出具有高成形性能的稀土鎂合金；實(shí)現(xiàn)了高精度鎂合金板成卷軋制過(guò)程自動(dòng)化控制及精整、表面處理技術(shù)的開發(fā)，并完成了高精度鎂合金專用軋機(jī)機(jī)組及控制裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)及應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上研發(fā)出高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)工藝技術(shù)。

化學(xué)鍍Ni-P具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。但是，隨著應(yīng)用的增多也 出現(xiàn)了一些問(wèn)題。由于化學(xué)鍍層是陰極性的，如在施鍍過(guò)程中形成針孔、麻點(diǎn)以及使用過(guò)程中 外力對(duì)鍍層的損壞等，往往造成鍍層在腐蝕介質(zhì)中形成電偶腐蝕，使得鍍層不僅對(duì)基體起不到 保護(hù)作用，反而加速了基體的腐蝕。 三元合金Ni-W-P鍍層的出現(xiàn)在一定程度上解決了Ni-P鍍層中所存在的問(wèn)題。W元素的加入 可以提高鍍層的致密性，減小了腐蝕介質(zhì)穿透鍍層在鍍層與基體之間形成電偶腐蝕的幾率。此 外，W是一種自鈍化元素，在腐蝕介質(zhì)中有利于鍍層表面鈍化膜的形成，提高了鍍層的耐蝕性 能，因此，P的含量相近時(shí)Ni-W-P鍍層的耐蝕性能優(yōu)于Ni-P鍍層。但是Ni-W-P鍍層與Ni-P鍍層 相比在與基體的結(jié)合力上并沒(méi)有提高，在后續(xù)加工過(guò)程中如受到一定外力作用時(shí)，鍍層很容易 脫落，這就使得鍍層的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。 該技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有化學(xué)鍍層在使用過(guò)程中所存在的問(wèn)題，提出將含有一定量W元素的Ni-W-P 鍍層在高溫下進(jìn)行熱處理，提高鍍層的結(jié)合力和硬度，大幅度提高鍍層的耐蝕耐磨性能，延長(zhǎng) 鍍層的使用壽命。 可應(yīng)用于換熱器、泵、軸、空冷等耐蝕或者耐磨的場(chǎng)合

我國(guó)的大飛機(jī)發(fā)展計(jì)劃，為我國(guó)鋁合金的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。飛機(jī)的60-75%的構(gòu)件是鋁合金。航空鋁合金是鋁合金中高技術(shù)含量，高投資，高附加值產(chǎn)品。我國(guó)的C919客機(jī)已下線，但是該飛機(jī)所用的材料主要依賴進(jìn)口，急需國(guó)產(chǎn)化。同時(shí)我國(guó)軍用飛機(jī)的大型鋁合金材料依然不能滿足軍機(jī)發(fā)展的需要。最近，國(guó)務(wù)院和中央軍委大力倡導(dǎo)“民參軍”，鼓勵(lì)民營(yíng)企業(yè)參加國(guó)防軍工生產(chǎn)。所以該項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)年產(chǎn)20萬(wàn)噸鋁合金板帶生產(chǎn)線，其中航空鋁合金板帶5萬(wàn)噸，其余為工業(yè)中厚板。 該項(xiàng)目采用了東北大學(xué)發(fā)明的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)-1）電磁-氣刀連鑄技術(shù)；以解決高質(zhì)量錠坯制備，這一制約航空鋁合金發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，和2）鋁合金電流場(chǎng)熱處理技術(shù)，包括電流場(chǎng)均化和電流場(chǎng)固溶時(shí)效，在降低成本的同時(shí)，保證材料的性能，均有較高的效益。 一般客機(jī)自重為30噸左右，戰(zhàn)斗機(jī)為10-20噸，大型運(yùn)輸機(jī)為60-80噸，其中60-70%為鋁合金，則按一架飛機(jī)平均自重30噸估算，約需鋁合金20噸左右，則需要的鋁合金材料為200噸左右，80-90%被加工掉。如果我國(guó)飛機(jī)材料能達(dá)到500架/年，這需要10萬(wàn)噸鋁合金。由于現(xiàn)在飛機(jī)大部分部件都采用板材機(jī)加工方法，所以板材要占80%，既8萬(wàn)噸。 同時(shí)我國(guó)的戰(zhàn)車、炮車、軍車等正在實(shí)現(xiàn)輕量化，也需要航空鋁合金，預(yù)測(cè)每年要達(dá)到30-50萬(wàn)噸。 同時(shí)，該生產(chǎn)線還可以生產(chǎn)民用中厚板，包括罐車、動(dòng)車車廂、鋁合金煤車等，預(yù)測(cè)需要30-50萬(wàn)噸。 因此包括航空鋁合金在內(nèi)，我國(guó)每年鋁合金中厚板的需求量可以達(dá)到80-100萬(wàn)噸，且隨著我國(guó)飛機(jī)制造和高鐵發(fā)展，需求量還會(huì)增加。 招商方向引導(dǎo) 金屬結(jié)構(gòu)材料，輕合金加工行業(yè)。可以新建，也可以在原鋁合金加工廠改造升級(jí)。

本成果針對(duì)鎂合金生產(chǎn)與應(yīng)用過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題，成功開發(fā)了鎂合金目標(biāo) 產(chǎn)品的集成應(yīng)用技術(shù)和循環(huán)利用技術(shù)，打通了目標(biāo)產(chǎn)品的合金開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、 材料加工、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品應(yīng)用和合金廢料返回利用的整個(gè)技術(shù)鏈條和循環(huán)過(guò)程。 主要?jiǎng)?chuàng)新成果為：1）發(fā)明了一批高品質(zhì)鎂合金。2）開發(fā)和發(fā)明了高質(zhì)量鑄造產(chǎn) 品高效環(huán)保加工技術(shù)和成套的型材擠壓技術(shù)，成功制備了世界上最大規(guī)格的中 空型材；大幅度提高了鑄件的成品率。3）首次創(chuàng)新開發(fā)了 “重質(zhì)夾雜逆向自凈 化”的“反向"過(guò)濾技術(shù)和成套裝備，攻克了過(guò)濾精煉能力快速衰減的國(guó)際難題。 4）建立了鎂合金材料及產(chǎn)品服役性能數(shù)據(jù)庫(kù)，開發(fā)了專家預(yù)測(cè)系統(tǒng)及先進(jìn)的鎂 產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)系統(tǒng)，建成了國(guó)內(nèi)外第一個(gè)綜合性的“鎂合金材料替換設(shè)計(jì)及產(chǎn)品 應(yīng)用技術(shù)開發(fā)平臺(tái)"，解決了鎂產(chǎn)品推廣應(yīng)用中新材料和新產(chǎn)品脫節(jié)的瓶頸問(wèn)題。 成功開發(fā)了 200余款（種）鎂合金及鑄造產(chǎn)品、300多種規(guī)格高品質(zhì)鎂合金 管型材和兩大系列鎂合金氣體保護(hù)熔鑄和廢鎂回收再生裝備，已在1000多萬(wàn)輛 汽車得到成功應(yīng)用，并已成功裝備軌道交通工具及軍工關(guān)鍵裝備上。節(jié)能效益非 常明顯，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

本發(fā)明公開了一種含氧化鈰的低合金鋼焊條，屬焊接材料技術(shù)領(lǐng)域。該焊條藥皮主要組分(重量比)為：大理石39-48％，螢石18-26％，鈦鐵10-12％，低碳硅鐵5-8％，中碳錳鐵 3-6％，云母4-4.5％，純堿0.5-1％，CeO2-5為2.6-3.4％。將上述組分的藥粉材料混合均勻后用鈉水玻璃做粘結(jié)劑在活塞式油壓機(jī)上將藥粉壓涂在直徑為4mm的H08A焊芯上做成低合金鋼焊條。優(yōu)點(diǎn)是：采用該藥皮的堿性焊條熔敷金屬的力學(xué)性能與現(xiàn)有低合金鋼焊條E 5515-G 型焊條的力學(xué)性能相比：抗拉強(qiáng)度提高了35.64-43.27％，屈服強(qiáng)度提高了45.18-52.11％，沖擊功提高了24.50-26.49％，而硬度卻不下降。雖然焊條制造成本提高了2.1％，但由于焊前和焊后無(wú)需采用特殊的工藝措施，因此焊條性價(jià)比高。

在傳統(tǒng)的半固態(tài)鋁合金觸變成形技術(shù)中，電磁攪拌和電磁感應(yīng)重熔加熱的功率較大、效率很低、能耗很高，半固態(tài)坯料的液相分?jǐn)?shù)不能太高，成形非常復(fù)雜零件毛坯時(shí)遇到困難，而且坯料的鋸屑、坯料重熔加熱時(shí)的流失金屬、澆注系統(tǒng)和廢品不能馬上回用，增加了觸變成形的生產(chǎn)成本。因此，如何進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本成為當(dāng)今半固態(tài)鋁合金成形技術(shù)應(yīng)用的最重要的主題。 在國(guó)家九五、十五和十一五“863”高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃的支持下，我校研制開發(fā)的先進(jìn)鋁合金半固態(tài)流變成形技術(shù)已經(jīng)成熟，成功地流變成形了汽車零件，如圖1所示。與一般半固態(tài)鋁合金觸變成形相比，該半固態(tài)鋁合金流變成形的生產(chǎn)工藝流程大大縮短，設(shè)備投資也將大幅度減少，半固態(tài)流變成形零件的生產(chǎn)成本將會(huì)明顯降低。目前，該項(xiàng)目已經(jīng)通過(guò)國(guó)家“863”計(jì)劃組織的專家委員會(huì)的驗(yàn)收。 由于半固態(tài)鋁合金流變成形不易發(fā)生噴濺、裹氣少、凝固收縮小，流變成形的零件毛坯致密，能夠熱處理強(qiáng)化，因此采用本半固態(tài)流變成形技術(shù)成型的鋁合金零件的力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋁合金壓鑄件的力學(xué)性能，滿足國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。而且，流變成形的零件毛坯不存在宏觀偏析，力學(xué)性能更均勻；可以實(shí)現(xiàn)近終化成形，大為減少機(jī)加工量，降低加工成本；易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率高；減輕了模具的熱沖擊，提高了模具的壽命。該技術(shù)具有電磁攪拌和均熱能耗低，漿料表面氧化程度輕，輸送方便，漿料的固相分?jǐn)?shù)可以靈活控制，便于成形各種復(fù)雜零件，而且半固態(tài)鋁合金漿料流變成形后的澆注系統(tǒng)、廢品將直接在本車間回用，降低原料成本。與傳統(tǒng)的半固態(tài)鋁合金觸變成形相比，半固態(tài)鋁合金流變成形的生產(chǎn)工藝流程大大縮短，設(shè)備投資也將大幅度減少，半固態(tài)流變成形零件的生產(chǎn)成本將會(huì)明顯降低。 該技術(shù)以北京科技大學(xué)擁有的中國(guó)發(fā)明專利00 1 09540.4為支撐，具有原創(chuàng)性及完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 目前，鋁合金半固態(tài)流變成形應(yīng)用主要集中在汽車零件和耐壓閥體等零件，如汽車制動(dòng)總泵殼、油道、輪轂等，也可以應(yīng)用于其他要求較高的零件毛坯，如航空、航天、摩托車和電子行業(yè)的鋁合金零件等。鋁合金半固態(tài)流變成形零件毛坯不但具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

本項(xiàng)目針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中存在的鋁合金機(jī)匣變色、耐磨性不夠高等困擾企業(yè)多 年的技術(shù)難題，經(jīng)過(guò)工藝改進(jìn)和優(yōu)化，開發(fā)出了納米尺度陽(yáng)極氧化新技術(shù)，解決 了鋁合金機(jī)匣變色的技術(shù)難題。近5年來(lái)，采用納米陽(yáng)極氧化新技術(shù)處理的鋁合 金機(jī)匣40余萬(wàn)件，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益1200萬(wàn)元，每年節(jié)約成本200萬(wàn)元。同時(shí), 在節(jié)能排放方面產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益。