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目前，在作為人體植入用金屬材料的不銹鋼系、鈷鉻合金系和鈦系三大系列中，鈦及鈦合金以其優(yōu)良的生物相容性、力學適應性、可加工性和在生物環(huán)境下的抗腐蝕性在臨床上得到了越來越廣泛的應用。同樣，評價生物醫(yī)用鈦合金也采用以上的性能標準。鈦合金的臨床醫(yī)學應用包括：骨科、矯形外科、牙科、口腔醫(yī)學、以及醫(yī)療器械，如介入性血管支架等許多醫(yī)學領域。在臨床應用中，目前廣泛使用的鈦合金（如Ti-6AI-4V等)的彈性模量雖然較316L不銹鋼、鈷鉻合金等生物醫(yī)用材料的彈性模量低得多，但其彈性模量仍為骨彈性模量的4-10倍。這種種植體與骨之間彈性模量的不匹配，將使得載荷不能由種植體很好地傳遞到相鄰骨組織，出現(xiàn)“應力屏蔽”現(xiàn)象，從而導致種植體周圍出現(xiàn)骨吸收，最終引起種植體松動或斷裂，造成種植失敗。此外，最近的研究發(fā)現(xiàn)，鈦合金中的V、Al、Fe、Co、Ni、Cr等元素對細胞的接觸毒性較強，生物鈦合金中不宜添加此類元素。因此，研制新型低模量的醫(yī)用β鈦合金成為最具有前途的醫(yī)用植入材料之一。成功研制的新型低模量的醫(yī)用β鈦合金比原來的Ti-6AI-4V等合金具有更優(yōu)良的性能，更適合作為人體植入用材料。 主要性能指標 1.不含對人體有害元素：V、Al、Fe、Co、Ni、Cr； 2.合金室溫下為亞穩(wěn)定的β組織； 3.較低的彈性模量，E為：50～80GPa； 4.室溫抗拉強度大于800MPa，延伸率大于12%。

半固態(tài)合金及成形技術(shù)的關(guān)鍵是球狀（或近球狀）初生固相均勻懸浮于液相的漿料制備，用該漿料壓鑄的鑄件缺陷少、性能高、可進行熱處理。

Al2O3/Cu復合材料是在銅基體中引入了細小彌散分布的增強相Al2O3粒子的一種銅基復合材料。由于化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好的Al2O3顆粒的存在，使該復合材料在保持銅基體優(yōu)越的導電、導熱性能的同時具有高的室溫和高溫強度和硬度。

通過無損探傷、拉伸試驗、水壓試驗和水壓爆破試驗對采用該技術(shù)制備的接 頭進行了完整性和力學性能檢測，測試結(jié)果合格。

鎳納米粉在磁學、電學、催化、醫(yī)藥和生物等眾多的領域中有著廣泛的應用。鎳納米粉的制備方法有多種，其中常見的方法為鎳化合物的濕化學法還原。與一般的物理制備法相比，濕化學法具有成本相對低廉、技術(shù)路線相對簡單和容易實現(xiàn)放大生產(chǎn)等優(yōu)點，但是用該法制備鎳納米粉通常在水相中進行，制備出的納米粉粒徑不均勻，且易團聚。如果采用多醇還原法可以制備粒徑相對均勻的鎳粉，但粉體的尺寸一般在亞微米級，難以控制在20納米以下。本項目通過“一鍋法”在有機溶劑中還原鎳化合物來制備單分散、非團聚的鎳

噴射成形是先進的凝固技術(shù)，與半連續(xù)鑄造技術(shù)相比，優(yōu)點是化 學成分無宏觀偏析、晶粒度等微觀組織精細1個數(shù)量級，團隊研制 了高合金化、大規(guī)格凝固坯材，以7055為代表的高強度鋁合金料產(chǎn)品在國內(nèi)率先實現(xiàn)工程化，成功應用在“天宮二號”壓氣機系列部件上，填補了國內(nèi)技術(shù)空白。 技術(shù)背景： 噴射成形是先進的凝固技術(shù)，與半連續(xù)鑄造技術(shù)相比，優(yōu)點是化 學成分無宏觀偏析、晶粒度等微觀組織精細1個數(shù)量級，團隊研制 了高合金化、大規(guī)格凝固坯材，以7055為代表的高強度鋁合金料產(chǎn)品在國內(nèi)率先實現(xiàn)工程化，成功應用在“天宮二號”壓氣機系列部件上，填補了國內(nèi)技術(shù)空白。 技術(shù)水平： 制定我國首部噴射成型領域的行業(yè)標準和國家標準。 獲得國家發(fā)明專利20余項。

非晶態(tài)合金是一類原子排列具有長程無序短程有序特點的材料，其具有優(yōu)良的物理、化學和力學性能，已成為一種技術(shù)潛力很大的新型材料。非晶態(tài)合金作為催化劑的研究自二十世紀八十年代以來一直是催化學科研究的熱點問題之一，大量研究成果見諸于報道，但由于種種原因，其工業(yè)化進程一直比較緩慢；南開大學開發(fā)出了粉末誘導化學鍍法制備負載型非晶態(tài)合金催化劑的新方法，進而成功實現(xiàn)了催化劑生產(chǎn)的工業(yè)化，并在多個加氫領域中得到應用及試用。如，葡萄糖類加氫，硝基苯類加氫，烯烴，炔烴類加氫，肟基類加氫，腈類加氫等等。與常規(guī)的加氫催化劑

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度強度是影響汽車穩(wěn)態(tài)特性的重要因素，而轉(zhuǎn)向系統(tǒng)NVH性能是汽車舒適性的重要評價指標。因此，鋁合金轉(zhuǎn)向支撐的輕量化設計是一個需要滿足剛度和模態(tài)以及重量要求的多學科優(yōu)化設計問題。本成果為在建立現(xiàn)有的某款轉(zhuǎn)向支撐系統(tǒng)的高仿真度模型基礎上，使用拓撲優(yōu)化設計方法對其原有的概念方案進行重設計。提出面向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輕量化的多學科優(yōu)化策略，形成轉(zhuǎn)向支撐系統(tǒng)概念設計階段的高效優(yōu)化流程，為面向輕量化設計的汽車零部件優(yōu)化設計提供可借鑒的方法和途徑。

本團隊基于電磁冶金領域二十余年的積累，掌握了銅合金領域最具挑戰(zhàn)性的銅鉻鋯合金的非真空熔煉-長尺寸大卷重電磁連鑄技術(shù)，開發(fā)出易偏析銅合金合金超細化與均質(zhì)化連鑄技術(shù)、高性能銅合金多模式定制磁場凈化技術(shù)等一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破、顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡介 本團隊基于電磁冶金領域二十余年的積累，掌握了銅合金領域最具挑戰(zhàn)性的銅鉻鋯合金的非真空熔煉-長尺寸大卷重電磁連鑄技術(shù)，開發(fā)出易偏析銅合金合金超細化與均質(zhì)化連鑄技術(shù)、高性能銅合金多模式定制磁場凈化技術(shù)等一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。相關(guān)技術(shù)應用于高強高導高彈銅合金領域如銅鉻鋯合金、銅鎳錫合金、銅鈦合金、銅碲合金及超高純無氧銅的規(guī)模化制備等都取得較好的效果。 1）銅鉻鋯非真空熔煉-電磁連鑄技術(shù) 由于鉻、鋯元素和氧的親和力較大，所以合金元素的燒損是銅鉻鋯合金的熔煉必須解決的問題。本項目團隊在銅合金熔煉，特別是銅鉻鋯合金的非真空熔煉方面，開展了近20年的研究，開發(fā)了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的非真空熔煉連鑄技術(shù)、成分穩(wěn)定控制技術(shù)、合金熔體潔凈化技術(shù)等，獲授權(quán)發(fā)明專利和實用新型專利近20項。本團隊已在完成中試級表面光滑、內(nèi)部致密無裂紋、成分均勻的全等軸晶銅鉻鋯棒線材，鑄態(tài)宏觀晶粒度經(jīng)上海材料研究所測定為M-9.0級。此外，本團隊從前期研究中，從塑形變形工藝和熱處理工藝角度，提出采用多道次連續(xù)擠壓及熱處理工藝優(yōu)化銅鉻鋯合金想性能的方法，并成功將銅鉻鋯棒材性能的抗拉強度提高到654MPa，斷后延伸率為13.5%，且電導率還能保持在79.3%IACS；這遠遠高于2017年電車線用銅鉻鋯合金線材國家標準的性能要求：抗拉強度＞570MPa，塑性＞3%，電導率＞75%IACS。相關(guān)技術(shù)已與世界五百強新興際華集團下屬新興發(fā)展集團有限公司達成1800萬元專利轉(zhuǎn)讓。 2）高均質(zhì)超細晶電磁連鑄技術(shù) 傳統(tǒng)連鑄制備過程中多元銅合金如銅鉻鋯合金等常存在組織粗大、成分偏析等問題，這將會嚴重影響后續(xù)的材料加工過程，導致在后續(xù)的軋制，擠壓等工藝過程中很容易產(chǎn)生軋制裂紋等缺陷。本團隊開發(fā)的電磁場連鑄過程易偏析合金超細化與均質(zhì)化調(diào)控技術(shù)，能在連鑄過程中，充分攪拌熔體，均勻化凝固前沿溫度，實現(xiàn)易偏析合金的超細化與均質(zhì)化。該技術(shù)已被應用于銅鎳錫合金的連鑄中，實現(xiàn)了該合金連鑄制備的超細化和均質(zhì)化，所制備全等軸晶銅鎳錫合金鑄態(tài)組織宏觀晶粒度達到M-10.0級。目前該技術(shù)已實現(xiàn)中試級百米長度的連續(xù)電磁鑄造，且已與寧波博威、上海中船重工711研究所、銅陵金威、溫州元鼎等開展合作。進一步將該技術(shù)推廣于銅碲、銅鐵、銅鈦的連鑄，均取得了極為優(yōu)異的細晶、表面光潔、成分均勻的連鑄效果。 3）超高純無氧銅電磁連鑄技術(shù) 金屬材料純凈度是提高其力學和電學等綜合性能的關(guān)鍵因素，是制備高品質(zhì)金屬材料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。高端金屬材料中夾雜物和氣泡對材料性能影響巨大，許多高端金屬材料的開發(fā)都取決于這類缺陷的控制水平。本團隊參與開發(fā)的金屬連鑄多模式定制磁場凈化技術(shù)，已成功應用于高純高導無氧銅材料的制備，可將銅中氧含量中降低3ppm以下，達到目前世界無氧銅的最高標準——美國ASTM≤3ppm。與此同時，該高純無氧銅的電導率高達100.1%IACS，目前已全面取代進口并用于我國蘭州重離子加速器、散裂中子源大科學裝置、美國Michigan大學FRIB裝置等重大科學裝置建設。該項技術(shù)已獲得2015年度上海市技術(shù)發(fā)明一等獎，2015年度教育部自然科學二等獎，2015年度教育部技術(shù)進步二等獎等獎項。目前該技術(shù)已與福建紫金銅業(yè)、上海上大眾鑫科技發(fā)展有限公司、寧波興業(yè)、寧波金田等開展深入合作。