金属与粉末冶金

2014-04-23 10:56
新材料产业 2014年9期
关键词:稀土材料

NASA开发混合3D打印技术 可混合打印多种合金或金属

美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室的科学家日前开发出一种新的3D打印技术,可在一个部件上混合打印多种金属或合金,解决了长期以来飞行器尤其是航天器零部件制造中所面临的一大难题。除度身定制零部件外,该技术还能用于研究各种潜在的合金,研究人员称,新研究未来有望让材料科学大为改观。相关论文发表在《科学报告》杂志上。

此前,航天器零部件的制造无法如此轻松地一气呵成。工程师往往需要定制各种复杂的、有特殊要求(如在同一零件上使用多种不同性质金属)的部件,传统的3D打印技术根本无法满足这一需求。

例如,一个零件的一侧要具备耐高温特性,而另一侧要具备低密度特性;或只能在一侧具有磁性。制造这样的零部件此前只能采用焊接的方法,先分别制造出不同的部件,然后再将它们焊接起来。但焊缝天然具有缺陷,容易脆化,在高强度压力下极易导致零件崩溃。

NASA喷气推进实验室的科学家一直试图解决这个问题。利用3D打印技术,可以顺滑地从一种合金过渡到另外一种合金,此外,用它还可以研究各种潜在的合金。这个技术未来将让材料技术大为改观。(新华网)

法国开发出高导电性有机金属

日前,法国斯特拉斯堡大学的研究团队开发出一类新的有机材料,不仅导电性高,而且非常柔软、有弹性。

发表在《美国化学学会会刊》上的这项最新研究称,当使用光脉冲照射时,该材料能够重组其分子以纠正结构缺陷,因此,新材料可以组装为低结晶度结构,然后通过一个光脉冲转换成为具有高导电性的材料。

“历史上已经使用无机材料,如掺有杂质的硅、铜、银等,开发出了很多电子设备。”斯特拉斯堡大学教授尼古拉斯·杰赛普说,“这些材料来自于有限的自然资源,需要进行昂贵的提取和处理,才能适用于制造业。另外,我们还面临着电子垃圾的大问题,因为许多电子器件所用的无机材料对环境具有相当大的毒性,回收不仅困难而且成本昂贵。有机金属则提供了另一种选择,它比较便宜,易于生产,而且环保。除了替代无机材料用于我们目前使用的电子设备中,我们还可以用其来构建具有新性质和结构的设备。”

这种新材料是一种由大量3-氨基三芳香基胺(TATA)分子堆叠构成的一维超分子聚合物。虽然这些有机纳米线最初也会像其他有机材料一样受到结构缺陷的影响,但向其施加相对低能量的光脉冲,可以纠正TATA分子堆叠时的角误差,实际上赋予了这种聚合物自愈的能力。实验结果表明,光脉冲照射将这种超分子聚合物的电导率提高了4个数量级。这也是首次证明,超分子聚合物也能拥有与最好的共轭聚合物类似的电子、磁性和光学特征。

由于具有质量轻、成本低、可一次性使用等优点,高导电性有机金属在有机电子器件领域拥有广泛的应用前景,包括透明电极、印刷电子电路、热电材料和内存设备等。(科技日报)

首款泡沫铜散热PC将问世

散热是困扰PC用户的一大难题,可一个最近展开众筹的PC硬件项目却没有这样的烦恼。这款名为Silent Power的PC在机箱顶部加入了一层名为泡沫铜的材料,后者可以有效吸收其机身所产生的热量,从而让散热风扇或水冷系统变得不再必要。

Silent Power的制造商声称,这款设备的运行温度永远不会超过50℃。而其机身规格仅为15cm×13cm×7cm。

泡沫铜是一种新型的散热材料,它的结构和海绵非常类似,较小的体积也具备超大的表面积。空气可以自由穿过其中,悄无声息地将热量排出。金属散热器的研究已经进行了数年,而Silent Power将会是首款配备这种材料的商业游戏PC。

在配置方面,Silent Power所有的机型都采用了英特尔酷睿i7处理器,Nvidia GeForce GTX760显卡。而入门级机型则配备了8GB内存和500GB固态硬盘,用户还可以选择升级到最高16GB内存和1TB固态硬盘。(中国有色金属工业协会)

空客新宽体客机采用3D打印技术

欧洲空客集团计划在2014年年底之前交付其首架最新型宽体客机A350XWB。该机采用了许多创新技术,其中一项是采用增材制造(3D打印)技术生产的金属部件。

目前A350XWB已经采用了一些以增材制造技术生产的复合材料部件,该机还将成为第1种采用由增材制造技术生产的钛合金部件的民用飞机。空客集团的新兴技术经理彼特?桑德(Peter Sander)表示,集团的技术人员已掌握打印几何形状非常复杂的钛合金部件的技术。一是燃油系统的某个部件,该部件包括2根管路,通常由10个零件焊接而成,如果采用增材制造技术,就可將管路的托架和2根管路直接一体化并一次打印出来;二是作为不再能够获得的部件的解决方案。

桑德表示,空客集团的工程师需要一种已没有后续备件的座椅部件,此时使用增材制造技术就很容易实现复制。空客集团取得该部件的手工设计图,在2h内完成了再设计,一周内就将该部件打印出来。

空客集团研究与技术主管阿克塞尔·克雷恩(Axel Krein)认为,飞机上采用增材制造技术生产的部件数量将保持增长;虽然空客在气动改进、材料、减噪等领域投入了大量资金,但从长远看,增材制造很可能是带来最大效益的领域。(中国有色金属报)

自由港与Antam合作兴建冶炼厂 每年生产40万t阴极铜

印尼自由港(Freeport Indonesia)公司计划与Aneka Tambang(Antam)公司合作,承诺今年将兴建年产40万t阴极铜(tembaga katoda)的冶炼厂。

日前,印尼自由港公司总经理罗希克·苏吉普多(Rozik B Sutjipto)在雅加达称,印尼自由港公司将负担23亿美元的兴建资金,但他不能确定建厂地点是否在东爪锦石(Gresik),因有另一个选择,即在巴布亚(Papua)。

印尼自由港公司选择Antam公司,是因为该公司的信誉,至今,印尼自由港公司仍与Antam公司讨论有关兴建冶炼厂事宜。

矿物与能源部煤炭和矿物局局长苏克亚尔(R Sukhyar)称,将对冶炼厂兴建工程每6个月进行1次的现场核实,这从矿业公司获得出口许可证(SPE)后开始实施。2015年2月,才开始核实印尼自由港公司的冶炼厂。(印度尼西亚商报)

我国实现高铝粉煤灰提取氧化铝技术产业化

近日,大唐国际再生资源开发有限公司兴建的我国首个高铝粉煤灰提取氧化铝技术工艺产业化示范项目达产以来运行平稳,标志着我国已经成功实现高铝粉煤灰提取氧化铝技术产业化。

据大唐国际再生资源开发有限公司副总经理孙俊民介绍,这一具有自主知识产权的“预脱硅-碱石灰烧结法”高铝粉煤灰提取氧化铝、联产活性硅酸钙等产品的技术工艺,从2008年起,兴建年处理60万t高铝粉煤灰的产业化示范项目,设计年产氧化铝20万t。该项目于2013年10月达产以来运行平稳,成为全国首个商业化运行的高铝粉煤灰提取氧化铝企业。

据了解,该示范项目每月可产氧化铝1.67万t,产品质量、能耗、物耗等指标也达到设计要求,每吨氧化铝的车间生产成本与烧结法生产氧化铝基本持平。孙俊民说,以高铝粉煤灰提取氧化铝,每吨产品消耗粉煤灰2.5t,与以铝土矿生产氧化铝相比,相当于节约了铝土矿2~3t、石灰石1.5~2t,减排赤泥1.5~2t,减排二氧化碳约2.6t,消化电石渣0.9t,环境与社会效益十分显著。(中国有色金属报)

香港科大研发复合铝 为建造业带来新突破

香港科技大学(科大)土木及环境工程学系教授陈锐斌领导研究团队日前宣布,成功混合铝及碳纤维,研发出全新的复合铝,配合团队研发的隔热物料,可用于大厦外墙。

一般的铝由于刚度及硬度较低,不足以用于建筑上,因此研究主要有2个目的,第一是将铝强化,使铝可以有更广泛用途。另外,希望铝能有效利用在建筑上,达节能效果。

智能建筑围护结构是由多层物料组合而成,包括复合铝、相变物料、用于隔热及防火的物料,团队花了2年时间找出效果最佳的组合。现时已进行测试,显示智能围护结构较一般幕墙的刚度、硬度高60%,可有效抵预强大台风,耐用度可提升至少30%。(新华网)

南平铝业板带新产品氧化圆片料开发取得突破

近日,南平铝业板带生产部新产品圆片料开发取得重大突破。

为调整南铝板带产品结构转型升级,提高产品附加值,增强铝板带产品市场竞争力,板带公司一直致力于板带材新产品的开发工作,7月份首次实现锅内衬用氧化圆片料批量供货10余t,产品得到客户的认可。

氧化圆片料主要是作为电饭锅内衬用铝,产品要求板型平直、板面无明显横纹、纵纹、小黑条、划伤、油斑等质量缺陷,其开发的主要技术难点是对产品表面质量的控制。产品开发部门通过组织技术骨干人员开展多次模拟试制工作,最终调整生产工艺,保证了产品质量满足客户要求,彻底解决了板面横纹、纵纹等影响客户使用的质量缺陷。现在已实现氧化圆片料批量供货条件,为公司实现产品转型升级迈出实质性的一步。(湖南省有色金属管理局)

“TC4钛合金型材及零件研制”通过验收

近日,宝钛集团公司召开了“TC4钛合金型材及零件研制”工艺评审暨项目验收会。项目总指挥王珏向与会专家介绍了该项目的重要性和意义;宝钛股份副总经理王韦琪作了《TC4钛合金型材及零件研制》项目研制报告。评审专家组听取汇报后,围绕相关技术工艺进行了质询讨论。公司技术人员对相关工艺研制问题进行了详实的说明。经过严格细致的评审,专家组认为:宝钛股份对挤压型材研究工作深入、充分,突破了多项关键技术难题,掌握了TC4型材挤压和零件折弯的全部技术,研制出的型材满足各项攻关指标。最终项目顺利通过工艺评审和验收,并转入型号工程用型材的生产。

该型材的研制成功,填补了我国相关领域的生产空白,使我国成为继美国、俄罗斯之后第3个掌握钛合金型材生产技术的国家,同时也开创了国产钛合金型材应用于航空航天等领域的先河。(广西钦州保税港区)

采用熔盐电解提纯新工艺生产的超高纯钛锭问世

金属钛作为一种战略性高端金属材料,具有质量轻、强度高、耐腐蚀的特点,一直以来是飞机制造、宇宙航天行业所必需的战略性关键材料,对国家安全、国防建设起着至关重要的作用。我国作为世界上钛金属的初级产品海绵钛产能最大国家,2013年产量约12万t,产能严重过剩,市场售价每吨4.7万元;同时在高纯钛领域却完全空白。而低氧超高纯钛具有更高的附加值,市场价格高达每吨100万元。目前,全世界只有美国、日本的3家企业能生产超高纯钛,作为高端金属材料,美国严格限制其对中国的出口。

目前在宁波余姚一家新材料公司,一位掌握金属钛提纯核心技术的华人专家,通过熔盐电解提纯新工艺,将纯度为99.8%的海绵钛提纯至99.999%的钛晶体,再通过真空电子束熔炼设备,将晶体铸造成高纯度钛材,设计“年产250t电子极低氧超高纯钛项目”正式投产。其所涉及的工艺线路和相关设备由该创业团队自主设计、拥有完全的知识产权,已申请国家发明专利11项。中国第一炉超高纯钛的出炉,不仅填补了我国相关产业和技术的空白,也打破了发达国家对这一项目的垄断。(中国有色金属报)

渤钢集团镍基合金应用打破外国垄断

8月16日,渤钢集团钢管公司技术中心应力腐蚀研究室研发的镍基合金特殊扣油管成功深入海底4 000余m,这在我国尚属首次。镍基合金的应用打破了外国垄断,将该品种的市场价格降低近一半,为钢管公司带来效益。

“镍基合金最大的优点就是具有超强抗腐蚀能力,在石油开采领域应用广泛,”应力腐蚀研究室责任工程师郑飞介绍,此前這一高科技产品在国内属于空白,采油企业需要进口,每吨60多万,我们研制成功投入市场后,每吨20余万元,在大幅降低应用企业成本的同时,为公司也带来效益。仅这一个海上平台就使用了近百吨,上半年这款产品已经售出700余t。(今晚报)

苏州大学等氧化钨量子点材料方面研究获进展

中科院苏州纳米所赵志刚研究员课题组和苏州大学耿凤霞教授课题组在氧化钨量子点制备及其电化学应用方面的研究取得突破进展。他们采用钨基金属有机配合物作为前驱体,单一脂肪胺为反应物/溶剂,获得尺寸均一,平均粒径仅1.6nm,可单分散于有机溶剂的WO3-x纳米晶,并观察到较强的量子尺寸效应,解决了氧化钨量子点难以获得,或必须依赖于晶格模板(硅胶、分子筛)来制备的难题。

研究人员进一步通过简单的配体交换,将所得量子点表面包覆的长链脂肪胺替换为吡啶分子后,该量子点即展示出优秀的电化学性能。充放电与电变色测试结果表明:500mV/s高扫描速率下,CV峰型与精细结构仍能保持,体现出较高的倍率特性;生色与褪色时间均在1s以内,变色效率可达154cm2/C,性能优于非零维氧化钨以及其他无机电变色材料。

该项工作证实,将传统电极材料的粒子尺度缩减到零维后,将大大提升其中的物质与电荷传输过程,有望拓展量子点材料在超快响应电化学器件领域的应用。相关结果近日发表在《先进材料》。(中国科学报)

南北两稀土集团方案集中获批

日前,包钢稀土和厦门钨业发布公告,各自或控股股东领衔的稀土集团组建方案均已获得工信部通过,而且都明确组建集团一事要在今年底前完成。

包钢稀土介绍,按照工信部要求,控股股东包钢(集团)公司整合内蒙古自治区全部稀土开采、冶炼分离、综合利用企业以及甘肃稀土集团有限责任公司,并以包钢稀土为主体,组建中国北方稀土(集团)高科技股份有限公司,2014年底前完成全部整合工作。

相较于北方稀土集团组建的明朗化,南方的稀土集团比较复杂。2011年5月发布的“国务院关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见”提出,用1~2年时间,基本形成以大型企业为主导的稀土行业格局,南方离子型稀土行业排名前3位的企业集团产业集中度达到80%以上。有消息称,由工信部牵头制定的组建稀土大集团方案已获国务院批复同意。方案敲定稀土大集团“1+5”格局。包括包钢稀土组建成立的北方稀土集团,2大央企五矿和中铝,以及赣州稀土、广晟有色、厦门钨业等3家地方企业各自组建的稀土集团。(北京商报)

重庆钛业开发出造纸高档钛白粉正向国内外推广

重庆钛业与集团公司钛白产品应用研究中心合作的研究项目“造纸专用高档金红石钛白产品开发”,日前在重庆钛业生产线进行了工业试验,并一次性全流程贯通。

在纸张中加入钛白粉,可使纸张具有较好的白度、光泽好、强度高、薄而光滑、印刷时不穿透、质量轻等特点。造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛型钛白粉,可以起到荧光增白剂的作用,增加纸张的白度。但层压纸要求使用经过表面处理的金红石型钛白粉,以满足耐光、耐热的要求。目前,国内造纸用钛白产品主要是低档的锐钛型钛白粉,高端市场仍需大量进口专用金红石型钛白粉。

为开发出一种能替代进口产品的高档金红石型造纸钛白产品,重庆钛业与集团公司钛白产品应用研究中心在2012年启动了“造纸专用高档金红石钛白产品开发”项目。该项目成员通过对钛白粉生产关键工艺进行改进和优化,第一次在国内实现了高温硅包膜生产,将对后续产品开发形成强力支持。

此次工业试验生产造纸专用高档金红石钛白粉R278共357t,累计一次性合格率达91.6%;水分散性、亮度、遮盖力等关键指标与进口高档产品相近,领先于国内同类专有产品。目前,该产品的应用评价和客户推广工作正在国际和国内同步开展。(攀钢日报)

鹤壁首个省级镁及镁合金标准化技术委员会成立

近日,河南省质监局下达文件,批准河南省鹤壁市成立河南省镁及镁合金标准化技术委员会,这是鹤壁市首个省级标准化技术委员会。

该机构由鹤壁市质量技术监督局承建,由郑州大学材料研究中心主任关绍康教授任主任委员,主要职能是建立和完善河南省镁及镁合金标准体系,引导和推动镁及镁合金企业重视标准化工作、积极参与标准制修订工作、科学应用标准工作。

河南省镁及镁合金标准化技术委员会的成立填补了鹤壁市空白,标志着鹤壁市标准化工作又迈上了一个新台阶,为推动河南省镁行业转型升级,提升镁企业话语权和影响力,坚持创新发展发挥积极作用,同时也为鹤壁市打造“中国镁谷”增添了技术优势。(中国有色金属报)

宏羽铜业年产40万t无氧铜杆项目签约

近日,宏羽铜业集团有限公司年产40万t无氧铜杆项目在从化市政务服务中心举行签约仪式。据了解,今年4月,从化市成功引进了宏羽铜业集团有限公司年产40万t无氧铜杆项目,并经从化市工商业项目准入评审为优质项目,优先排序。

该项目选址于明珠工業园,项目总投资7.64亿元,建设年产40万t无氧铜杆,项目竣工投产后,预计可完成年产值200亿元。该项目落户从化市,对拉动和提升从化市工业经济总量将起到很好的推动作用。(信息时报)

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