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結(jié)構(gòu)材料輕量化是目前國民經(jīng)濟、國家重大需求的重大挑戰(zhàn)，材料結(jié)構(gòu)功能一體是新材料的重要發(fā)展方向。 輕質(zhì)高強泡沫鋁合金復(fù)合夾芯板以超輕質(zhì)的泡沫鋁合金為芯層，與鋁合金面板實現(xiàn)冶金結(jié)合，具有比重小，高剛度，高阻尼減振，高能量吸收的特點，同時實現(xiàn)與阻燃、電磁屏蔽功能兼容性，在先進交通、航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過可調(diào)控的芯層泡沫鋁合金孔結(jié)構(gòu)，復(fù)合夾芯板的實現(xiàn)了同等質(zhì)量鋼板6倍的高剛度，同時比重僅與水接近，該成果已經(jīng)應(yīng)用于我國重要裝備制造。

依據(jù)焊條在焊接過程中的冶金原理、并根據(jù)合金化機理和礦物粉的各自特性，以純鎳絲為焊芯，采用國產(chǎn)原材料研發(fā)出反比例配方的鎳基合金焊條NiCrFe-9。中國用于9%鎳鋼焊接的超低溫鎳基合金焊條全部依賴進口。我國研制的SJTU-ENiCrFe-9鎳基合金焊條的工藝性能優(yōu)于同類國外產(chǎn)品（焊條無發(fā)紅現(xiàn)象、脫渣容易、熔渣覆蓋均勻）；焊條溶敷金屬拉伸性能與國外同類產(chǎn)品相當(dāng)，超低溫沖擊功平均值高于同類國外產(chǎn)品約40%。

鈦合金/鋼異種金屬焊接接頭在壓力容器、化工、醫(yī)療設(shè)備等制造領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。本項目采用連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機進行鈦合金/鋼異種金屬焊接，適用于管與管、棒與棒和棒與管等旋轉(zhuǎn)類零部件的摩擦焊接。對于TC4鈦合金/40Cr鋼異種金屬摩擦焊接頭，其抗拉強度能夠達到40Cr鋼母材水平，實焊TC4鈦合金/40Cr鋼異種金屬摩擦焊接頭標(biāo)準(zhǔn)試樣拉伸斷裂照片如圖所示。

本團隊基于電磁冶金領(lǐng)域二十余年的積累，掌握了銅合金領(lǐng)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(lǐng)域二十余年的積累，掌握了銅合金領(lǐng)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(yīng)用于高強高導(dǎo)高彈銅合金領(lǐng)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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)的性能要求：抗拉強度＞570MPa，塑性＞3%，電導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(xué)和電學(xué)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(yīng)用于高純高導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)——美國ASTM≤3ppm。與此同時，該高純無氧銅的電導(dǎo)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(xué)裝置、美國Michigan大學(xué)FRIB裝置等重大科學(xué)裝置建設(shè)。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(xué)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。

技術(shù)背景：通過稀土與鋅交互作用促進非基面滑移，提高合金塑形；通過 減少析出相與基體的電位差，提高合金耐蝕性，開發(fā)了高韌耐 腐蝕JDM1鎂稀土合金。技術(shù)水平： JDM1鎂稀土合金具有綜合力學(xué)性能(強度與韌性)、鑄造工 藝性能和接近鋁合金的耐腐蝕性能。 該技術(shù)獲2010年上海市技術(shù)發(fā)明一等獎， 授權(quán)專利2項。應(yīng)用領(lǐng)域：? 航空、航天輕質(zhì)構(gòu)件 ? 汽車車架、輪轂等輕質(zhì)構(gòu)件? 汽車發(fā)動機缸蓋/缸體 

鎂合金是作為一種輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度低、比強度和比剛度高、阻尼性能好、電磁屏蔽效果好、鑄造性能優(yōu)良和加工性能好的優(yōu)點，獲得了廣泛的應(yīng)用前景。在鎂合金產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過程中，稀土往往作為制備過程中的優(yōu)化劑來改善合金的熔體純凈度、晶粒細化度及產(chǎn)品外觀質(zhì)量，同時可大幅度提升合金的強度與延伸率。但是目前普遍使用的稀土鎂合金強度低導(dǎo)熱性能差，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。因此，開發(fā)具有高導(dǎo)熱性、高強度的鎂合金對于擴大鎂合金在 5G 通信、3C 器件及汽車產(chǎn)品等需要高散熱領(lǐng)域的應(yīng)用，具有極其重要的意義。 高導(dǎo)熱高強度鎂合金是在一定配比的 Mg-Zn-Zr 系列合金中添加 Nd 稀土金屬，Nd 的添加可以改善合金的熔體純凈度、晶粒細化度及產(chǎn)品外觀質(zhì)量，并有效析出基體中的 Zn和 Zr 原子，有效提升合金的導(dǎo)熱性能和力學(xué)強度。鎂合金的導(dǎo)熱性能可以通過導(dǎo)熱率來體現(xiàn)，力學(xué)性能可以通過抗拉強度，屈服強度體現(xiàn)。高的導(dǎo)熱性能可以保證合金在散熱器件領(lǐng)域的熱導(dǎo)性能指標(biāo)，使器件可以具有較快的熱量傳輸能力，使設(shè)備內(nèi)部熱量及時排出;高的力學(xué)強度可以保證合金作為結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能指標(biāo)，使其作為結(jié)構(gòu)件更為可靠。相較于傳統(tǒng)鎂合金，團隊通過添加 Nd 稀土元素可以有效提升鎂合金的導(dǎo)熱性能和力學(xué)強度，Nd 一般分布于晶界，可以弱化鎂合金的織構(gòu)，提升鎂合金各晶粒之間的協(xié)調(diào)能力:而且 Nd 在鎂合金成型過程中可以與 Zn 原子結(jié)合形成熱穩(wěn)定的第二相，促進動態(tài)再結(jié)晶提升鎂合金的強度:此外，Nd 元素的添加會與基體中的 Zn 元素結(jié)合，減弱基體中的晶格畸變，提升鎂合金的熱導(dǎo)率。

1J79 冷軋帶鋼 0.1～0.5×100mm 1J85產(chǎn)品特點：具有高的初始磁導(dǎo)率。 用途：在弱場中工作的各種變壓器、互感器、磁放大器。軛流圈鐵芯及磁屏蔽等。 1J50冷軋帶鋼 0.05～1.0×100～200 特點：具有較高的飽和磁感應(yīng)強度和磁導(dǎo)率。 用途：在中等磁場中工作的各種變壓器、繼電器、電磁離合器鐵芯。 4J29鐵鎳鈷玻封合金 特點：在－60＋400℃溫度范圍內(nèi)具有一定的線膨脹系數(shù)，能與硬玻璃進行匹配牢固對接。 用途：適用于發(fā)射管、振蕩管、引燃管、晶體管、繼電器外殼等電真空器件。 規(guī)格：冷軋帶鋼 0.1～1.0×100mm 4J42鐵鎳玻材合金帶材 5J11、5J18、5J23 熱雙金屬帶材

陳國良院士的研究組在863及國家自然科學(xué)基金支持下，以創(chuàng)新的發(fā)展高溫TiAl合金新思路，在國內(nèi)外首次成功發(fā)展出有自己知識產(chǎn)權(quán)的高Nb 高溫TiAl合金。該合金具有以下優(yōu)點： 高溫強度和使用溫度與先進渦輪盤用變形鎳基高溫合金相同，比重比鎳基高溫合金小一半，減重效果達50%。 比普通TiAl合金的使用溫度高60-100℃，強度高400～500 Mpa。 成分特點：高鈮低鋁（7/10Nb,￡45Al）提高熔點和組織穩(wěn)定性、高鈮固溶強化及少量W、Hf、Mn、C、B、稀土等復(fù)合強化強化。   該項目先后獲得部級自然科學(xué)一等獎和部級科技進步二等獎各三項。在高鈮的強化作用和機制，形變誘導(dǎo)晶界結(jié)構(gòu)和有序結(jié)構(gòu)變化，形變孿晶和孿晶交截機制，層錯能和超位錯分解寬度研究等方面都有創(chuàng)造性成果。得到一項高鈮鈦鋁合金專利，申請專利2項，發(fā)表文章約100篇。