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合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
材料加工與模擬技術(shù)創(chuàng )新團隊
材料加工與模擬技術(shù)創(chuàng )新團隊致力于采用計算機模擬技術(shù)與實(shí)驗研究相結合的方法,對鑄造、鍛造、軋制、焊接及熱處理等金屬材料熱...
團隊信息
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課題組名稱(chēng):材料加工與模擬技術(shù)創(chuàng )新團隊
課題組網(wǎng)址:http://www.synl.ac.cn/org/MPMD/材料加工模擬研究部.htm
負責人:李殿中
工作單位:金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:工程材料
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課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:欒義坤
辦公電話(huà):024-23971127
手 機:13700026456
E-mail:ykluan@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
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團隊介紹
材料加工與模擬技術(shù)創(chuàng )新團隊致力于采用計算機模擬技術(shù)與實(shí)驗研究相結合的方法,對鑄造、鍛造、軋制、焊接及熱處理等金屬材料熱加工過(guò)程進(jìn)行模擬,計算溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、應力場(chǎng)等各種物理場(chǎng)量,預測材料加工過(guò)程的各種成形缺陷、組織及性能等,優(yōu)化材料加工工藝。面向國家電力裝備、高速鐵路、船舶工程、冶金機械和航空航天等領(lǐng)域的重大工程和重大裝備,發(fā)展高性能金屬材料和制造技術(shù),解決一批國家急需的關(guān)鍵材料和關(guān)鍵產(chǎn)品的制造技術(shù),實(shí)現進(jìn)口替代。面向傳統材料,提高規?;T鍛件的合格率、材料利用率,實(shí)現節能降耗。
主要研究方向包括:
● 鑄件成形和組織演化模擬與工藝設計;
● 大型鋼錠宏觀(guān)偏析形成機理與控制措施;
● 高品質(zhì)特殊鋼制備技術(shù)研發(fā);
● 鍛造成形工藝模擬與工藝設計;
● 高性能焊接材料研制;
● 大型鑄鍛件熱處理工藝模擬與工藝設計;
● 固態(tài)相變模型與組織演化模擬;
典型轉移轉化項目案例
1.高品質(zhì)特殊鋼坯料制備技術(shù)開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化
研發(fā)團隊與重機和特鋼領(lǐng)域骨干企業(yè)密切合作,致力于鋼鐵大鑄坯冶煉、凝固、變形全流程的純凈化、均質(zhì)化和致密化研究。在宏觀(guān)偏析控制方面,突破了傳統理論的局限性,發(fā)現了氧化物是導致宏觀(guān)偏析的主要原因,開(kāi)發(fā)了低氧純凈化冶煉工藝,顯著(zhù)減少并直至消除了鋼鐵大鑄坯的宏觀(guān)偏析缺陷。在縮孔疏松控制方面,通過(guò)系統研究凝固過(guò)程中材料的流變行為,發(fā)明了不依賴(lài)大冒口重力補縮的多維補縮方法,采用上小下大反傳統錠型設計理念,開(kāi)發(fā)了大高徑比鑄坯的制造技術(shù),成材率提高10%以上;在變形控制方面,通過(guò)開(kāi)發(fā)鍛中保壓和鍛后保溫技術(shù),可以實(shí)現鑄造坯料內部微缺陷的高效愈合,提升鍛坯探傷合格率和性能水平。同時(shí),在坯料制備領(lǐng)域生產(chǎn)線(xiàn)設計,智能裝備制造方面進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng )性研究與成果轉化。
600t級大鋼錠 百?lài)嵓壍推鲣撳V 大高徑比鑄坯 60t級寬厚板坯
相關(guān)技術(shù)通過(guò)項目合作、產(chǎn)值分成、技術(shù)入股等多種形式與西寧特鋼、蘇南重工、西王特鋼、撫順特鋼等企業(yè)合作,提升了企業(yè)技術(shù)質(zhì)量水平,創(chuàng )造了可觀(guān)的經(jīng)濟與社會(huì )效益。
2.大型鑄鍛件制備技術(shù)開(kāi)發(fā)
大型鑄鍛件制造的共性問(wèn)題是缺陷預防難、組織控制難、加工成形難。大型鑄鍛件的使役條件苛刻,對工程材料的綜合性能要求高,只有通過(guò)合金相的定量化控制才能實(shí)現材料強韌性的最佳匹配;厚大斷面不同部位的性能差異大,只有通過(guò)組織均勻化控制才能實(shí)現性能均勻化。
大型船用柴油機曲軸 三峽水輪機轉輪 核電錐形筒體 大型冶金軋輥
本研發(fā)團隊緊緊圍繞我國能源電力、冶金機械、船舶制造等重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求,采用計算機模擬、X射線(xiàn)實(shí)時(shí)觀(guān)察、縮比件與等比件解剖等可視化方法,系統研究了厚斷面超大尺寸構件的成形、缺陷與組織演化規律,形成工藝圖紙、規范、軟件等成套原型技術(shù),聯(lián)合骨干企業(yè)進(jìn)行工業(yè)化試制,解決了系列大型鑄鍛件的制造難題,滿(mǎn)足了國家急需。
與中國一重、中國二重、上海電氣、寧夏共享、鞍鋼和大連重型等企業(yè)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān),突破了50-90機大型船用柴油機曲軸、三峽700MW水輪機轉輪、AP1000核電鍛件和大型冶金軋輥等若干大型鑄鍛件的制備技術(shù)瓶頸,實(shí)現了國產(chǎn)化。
3.高性能焊接材料研制
批量制造耐低溫焊絲 與歐盟認證證書(shū) 批量制造鎳基焊絲 鎳基焊絲現場(chǎng)焊接
目前,我國能源工程、軌道交通、海洋裝備、航空航天等高端裝備制造中所需的耐高溫、耐腐蝕等高端焊接材料進(jìn)口量達到80%,嚴重依賴(lài)進(jìn)口。研究團隊瞄準戰略性新興產(chǎn)業(yè)中高端裝備制造重大工程需求,先后開(kāi)展了CRH3高速列車(chē)轉向架構架用耐低溫焊接材料、火電裝備700℃高溫材料用焊接材料以及核一級裝備用耐蝕鎳基焊接材料的研發(fā)工作。通過(guò)系統研究微合金化焊縫金屬組織、缺陷和性能的交互作用,掌握了特殊使用環(huán)境下高端焊材成分控制規范和制造技術(shù),實(shí)現了研制焊材的工業(yè)規模批量制造,制定了相應焊材采購技術(shù)規范,獲得了歐盟CE認證,豐富和完善了我國焊材體系建設。
相關(guān)技術(shù)通過(guò)項目合作、技術(shù)服務(wù)等形式與中國一重、長(cháng)春客車(chē)、四川大西洋、江蘇興海特鋼等企業(yè)合作,為企業(yè)提升技術(shù)質(zhì)量水平、創(chuàng )造可觀(guān)經(jīng)濟效益提供了保障。
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金屬基復合材料與攪拌摩擦焊創(chuàng )新團隊
創(chuàng )新團隊主要研究方向為金屬基復合材料、攪拌摩擦焊接與加工。具體如下: 金屬基復合材料:作為重要的結構與功能材料,在航空...
團隊信息
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課題組名稱(chēng):金屬基復合材料與攪拌摩擦焊創(chuàng )新團隊
課題組網(wǎng)址:
負責人:馬宗義
工作單位:金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:工程材料
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課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:倪丁瑞
辦公電話(huà):024-83978630
手 機:13704042046
E-mail:drni@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
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團隊介紹
創(chuàng )新團隊主要研究方向為金屬基復合材料、攪拌摩擦焊接與加工。具體如下:
金屬基復合材料:作為重要的結構與功能材料,在航空航天、電子、交通、核電等領(lǐng)域具有廣闊應用前景。在國內率先開(kāi)展了粉末法制備非連續增強鋁基、銅基、鎂基、鈦基及高性能金屬陶瓷的研究工作。
實(shí)現噸級坯錠的批量化制備,制備出多種規格的鍛件、棒材、型材、薄壁管材、板材。
開(kāi)發(fā)出輕質(zhì)低膨脹高熱導的高體分SiC/Al材料,已在衛星支架、熱管理器件等方面獲得應用。
開(kāi)發(fā)出核電用乏燃料貯存和運輸用B4C/Al中子吸收材料,已軋制出4米長(cháng)樣件,正在進(jìn)行使役性能考試。
攪拌摩擦焊接與加工:攪拌摩擦焊(FSW)是一種新型固相連接技術(shù),具有優(yōu)質(zhì)、高效、節能環(huán)保的特點(diǎn),被譽(yù)為 “綠色焊接技術(shù)”,已在航空航天、軌道列車(chē)、造船等領(lǐng)域得到廣泛應用。攪拌摩擦加工(FSP)是基于FSW發(fā)展起來(lái)的多功能材料加工與制備技術(shù),在超細晶材料制備、材料合成、組織優(yōu)化/缺陷修復等方面具有發(fā)展潛力。
攪拌摩擦焊接專(zhuān)用工具與設備研制。
鋁、鎂、銅、鈦、鋼以及鋁-銅、鋁-鋼、鋁-鎂等同種或異種金屬的高效可靠焊接。
鑄件表層的缺陷修復與局部強韌化。
典型轉移轉化項目案例
1.輕質(zhì)高強鋁復合輪轂制造技術(shù)
非連續增強鋁基復合材料和變形鋁合金比鑄造鋁合金力學(xué)性能更優(yōu)異,用于制造汽車(chē)輪轂對車(chē)輛減重、降耗、提高服役壽命有革命性的作用。采用攪拌摩擦焊接技術(shù)對復合材料輪輻和變形鋁合金輪輞進(jìn)行連接,可望顯著(zhù)提高輪轂力學(xué)性能,并實(shí)現明顯的結構減重。目前,創(chuàng )新團隊與諾德科技股份有限公司正在進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)。
輪轂分體制造-攪拌摩擦焊接示意圖
2.高性能攪拌摩擦焊專(zhuān)用焊機研制
與一重集團紹興重型機床公司合作,針對鋁基復合材料/高熔點(diǎn)合金的攪拌摩擦焊接對設備的苛刻要求,通過(guò)特殊設計的機架結構、主軸裝配方式以提高設備剛度與精度,研制出高性能焊機;開(kāi)發(fā)出耐磨焊接工具實(shí)現長(cháng)距離焊接需求,建立高效可靠焊接技術(shù)與配套裝備。
2014年上海機床展會(huì )上展出的設備與焊接件,其中筒形件由6塊B4Cp/Al中子吸收材料板材經(jīng)攪拌摩擦焊接而成,外形尺寸Φ960×1200mm,壁厚2mm。
3.鋁-銅異種金屬的攪拌摩擦焊接技術(shù)
實(shí)現鋁-銅、銅包鋁-鋁的異種金屬焊接。其中鋁-銅過(guò)渡排的厚度可達40mm,可彎曲180度不開(kāi)裂。拉抻時(shí)斷在鋁側母材。這一研究成果在輸變電及冶金行業(yè)有廣泛應用前景。
攪拌摩擦焊制備的鋁-銅過(guò)渡排
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先進(jìn)炭材料研究團隊
團隊主要研究方向:納米炭材料如碳納米管和石墨烯的制備、性能及應用;納米碳復合材料的制備與應用;納米碳基電子器...
團隊信息
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課題組名稱(chēng):先進(jìn)炭材料研究團隊
課題組網(wǎng)址: http://carbon.imr.ac.cn
負責人:成會(huì )明
工作單位:中國科學(xué)院金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:材料學(xué)
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課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:劉暢
辦公電話(huà):024-83978280
手 機:18640219199
E-mail:cliu@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
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團隊介紹
團隊主要研究方向:納米炭材料如碳納米管和石墨烯的制備、性能及應用;納米碳復合材料的制備與應用;納米碳基電子器件;電化學(xué)儲能材料與器件;太陽(yáng)能轉換材料與器件;高性能炭材料的應用探索。
可轉移轉化的科技成果:
1、高性能碳納米管透明導電薄膜的批量、連續制備技術(shù);高導電、導熱單壁碳納米管纖維的連續制備技術(shù)。
2、高質(zhì)量石墨烯透明導電薄膜的低成本制備技術(shù);功能可調的石墨烯粉體的低成本制備技術(shù);高性能石墨烯導電墨水和導熱墊技術(shù)。
3、動(dòng)力及儲能鋰離子電池用高性能低成本納米晶聚合球形正極材料磷酸鐵鋰材料的制備技術(shù)。
4、抗靜電石墨烯/聚氯乙烯薄膜制備技術(shù);耐大電流的碳納米管/聚合物熱敏電阻。
5、各向同性熱解石墨、炭石墨復合材料及熱解氮化硼的制備技術(shù)。
典型轉移轉化項目案例
1、千噸級納米晶聚合球形正極材料磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化示范
針對新能源汽車(chē)及大型儲能電站用鋰離子電池正極材料需求,攻克了相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn),完成了實(shí)驗室研究和中試,產(chǎn)品性能優(yōu)勢突出,成本較低,綜合性?xún)r(jià)比處于行業(yè)一流水平。目前正與沈陽(yáng)國科金能新材料有限公司合作,一期進(jìn)行年產(chǎn)1000噸級高性能低成本納米晶聚合磷酸鐵鋰材料全自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)建設,預期2016年10月建設完成,有望實(shí)現當年建設、當年投產(chǎn)、當年實(shí)現銷(xiāo)售收入的目標。
在建中的生產(chǎn)車(chē)間
2、高質(zhì)量石墨烯粉體的規?;苽?nbsp;
常用的大量制備石墨烯的化學(xué)氧化剝離方法存在制備工藝復雜、環(huán)境污染嚴重以及材料導電性能差的問(wèn)題。針對電化學(xué)儲能和導電、導熱功能復合材料等對高質(zhì)量石墨烯粉體的需求,提出了高效制備高質(zhì)量石墨烯的“插層-膨脹-剝離方法”。該方法無(wú)需氧化過(guò)程的參與,很好保留了石墨烯的本征結構和性能,并具有產(chǎn)率高、生產(chǎn)周期短、性能穩定、易于放大、生產(chǎn)環(huán)境友好等特點(diǎn)。在實(shí)驗室研究基礎上,2012年與企業(yè)合作完成了中試,建成了年產(chǎn)噸級高質(zhì)量石墨烯的生產(chǎn)線(xiàn),鑒定專(zhuān)家委員會(huì )認為技術(shù)水平國際領(lǐng)先;2014年技術(shù)入股成立德陽(yáng)烯碳科技有限公司,2016年建成年產(chǎn)30噸高質(zhì)量石墨烯生產(chǎn)線(xiàn),為石墨烯在新能源、航空航天等領(lǐng)域的規模應用奠定了材料基礎。
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先進(jìn)鋼鐵結構材料創(chuàng )新團隊
團隊主要研究方向:能源輸送、開(kāi)采用鋼鐵材料的設計與制備;火電用耐熱鋼的設計與制備;核電用耐高溫抗輻照耐腐蝕F/M鋼的設...
團隊信息
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課題組名稱(chēng):先進(jìn)鋼鐵結構材料創(chuàng )新團隊
課題組網(wǎng)址:http://asmt.imr.ac.cn:8080/
負責人:楊柯
工作單位:中國科學(xué)院金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:鋼鐵材料
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課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:?jiǎn)我糟y
辦公電話(huà):024-23971517
手 機:13940270000
E-mail:yyshan@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
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團隊介紹
團隊主要研究方向:能源輸送、開(kāi)采用鋼鐵材料的設計與制備;火電用耐熱鋼的設計與制備;核電用耐高溫抗輻照耐腐蝕F/M鋼的設計與制備;航空航天用超高強度馬氏體時(shí)效鋼的設計與制備;高強度馬氏體結構鋼在民用紡織、射釘、刀具等方面的開(kāi)發(fā)與應用。
超高強度馬氏體時(shí)效鋼在紡織鉤針專(zhuān)用材料方面的設計制備及規?;a(chǎn);
系列WEDOX高強度焊接結構鋼的冶煉、軋制、熱處理等工藝設計,可為工業(yè)化生產(chǎn)提供該系列鋼種的化學(xué)成分、組織和性能系統數據;
火電核電馬氏體耐熱鋼組織演變與性能退化研究,剩余壽命的評估技術(shù);
中國低活化馬氏體鋼(CAM鋼)的制備技術(shù);
耐高溫抗輻照耐腐蝕低活化F/M鋼的制備技術(shù)(SIMP鋼);
CRH3/CRH5轉向架鋼彈簧材料的成分控制、組織控制及熱處理工藝控制工程。
典型轉移轉化項目案例
1. 超高強度馬氏體時(shí)效鋼在紡織鉤針專(zhuān)用材料方面的設計制備及規?;a(chǎn)
紡織鉤針是紡織經(jīng)編機的關(guān)鍵部件之一,紡織鉤針材料的力學(xué)性能和使用壽命是制約經(jīng)編機生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。目前最好的紡織鉤針產(chǎn)品由歐洲和日本所控制。課題組利用自主專(zhuān)利材料超高強度馬氏體時(shí)效鋼通過(guò)降低元素C的含量,提高耐腐蝕元素Cr、Ni等貴金屬元素含量,并控制關(guān)鍵制備工藝,形成了新型耐腐蝕,高硬度、高強度的不銹鋼,可作為新一代鉤針產(chǎn)品的原材料,進(jìn)而提高產(chǎn)品的附加值和技術(shù)含量,使我國的鉤針行業(yè)具有更有廣闊的市場(chǎng)前景。對鉤針產(chǎn)品進(jìn)行抽樣拉伸性能測試,結果見(jiàn)表1. 從表1可知,鉤針抗拉強度遠高于進(jìn)口鋼的強度,且仍然保持優(yōu)異的塑性。
表1 樣品抽樣拉伸測試結果
圖1 馬氏體時(shí)效鋼制備的紡織鉤針用鋼板及成品
2. 中國低活化馬氏體鋼(CLAM鋼)的制備技術(shù)及應用示范
實(shí)現了ITER核聚變堆第一壁用馬氏體耐熱鋼(中國低活化鋼-CLAM鋼)的工業(yè)化制備,其噸級CLAM鋼成分可穩定在Ni、Cu、Al等活化元素低于0.01%以下的較好水平;掌握了CLAM鋼雙真空純凈化的技術(shù)關(guān)鍵;獲得了滿(mǎn)足性能要求的CLAM鋼的熱處理工藝窗口。噸級CALM鋼性能測試結果表明其與日本的F82H和歐洲的Eurofer 97相當且部分性能更優(yōu)。這使我國在核聚變堆用低活化鋼方面的研究真正達到了國際先進(jìn)水平,可大大增強我國在國際熱核聚變反應堆(ITER計劃)研究中的競爭優(yōu)勢。
圖2 噸級CLAM鋼在TBM第一壁等關(guān)鍵部件中的應用
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石油化工材料腐蝕安全評價(jià)團隊
石油化工材料腐蝕安全評價(jià)實(shí)驗室是以力學(xué)/化學(xué)交互作用研究組、西金材料中心、中石化總公司沈陽(yáng)設備失效分析及預防研究中心、...
團隊信息
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課題組名稱(chēng):石油化工材料腐蝕安全評價(jià)團隊
課題組網(wǎng)址:http://crm-eac.imr.ac.cn/sy-yanjiufangxiang.asp
負責人:韓恩厚
工作單位:金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:材料腐蝕與防護
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課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:劉賢斌
辦公電話(huà):024-24502670
手 機:15840432936
E-mail:xbliu@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
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團隊介紹
石油化工材料腐蝕安全評價(jià)實(shí)驗室是以力學(xué)/化學(xué)交互作用研究組、西金材料中心、中石化總公司沈陽(yáng)設備失效分析及預防研究中心、國家金屬腐蝕控制工程技術(shù)研究中心的腐蝕控制技術(shù)方向為基礎組建而成的,坐落于國家金屬腐蝕控制工程技術(shù)研究中心院內,占地面積約500平方米。實(shí)驗室長(cháng)期從事石化材料的環(huán)境腐蝕行為、失效機理與控制技術(shù)的研究,是國內最早、東北地區唯一通過(guò)環(huán)評和CMA認證的濕硫化氫腐蝕腐蝕研究評價(jià)的實(shí)驗室,針對石油化工材料等在苛刻服役環(huán)境下的材料失效過(guò)程,通過(guò)室內模擬試驗和分析測試,揭示石化材料的腐蝕失效規律與機理,提出腐蝕失效的評價(jià)模型和相關(guān)的防護措施,開(kāi)發(fā)新型耐蝕材料,建立相應的腐蝕安全評價(jià)與壽命預測系統,并指導金屬材料工程應用。
團隊主要研究方向:
在濕H2S/CO2環(huán)境下相關(guān)標準下的試驗與評價(jià),包括:硫化物應力腐蝕、氫致開(kāi)裂、常溫常壓/高溫高壓硫化氫應力腐蝕、晶間腐蝕、氯化鎂應力腐蝕等。
濕H2S/CO2腐蝕與力學(xué)的交互作用,腐蝕產(chǎn)物膜層演化過(guò)程,研制新型耐腐蝕合金材料;
腐蝕演化動(dòng)力學(xué)與環(huán)境的關(guān)系,建立腐蝕損傷的預測模型,石化工程結構材料的腐蝕環(huán)境下?lián)p傷評價(jià)與壽命預測方法。
典型轉移轉化項目案例
油氣管道的腐蝕損傷評價(jià)及維修技術(shù)
基于幾十年在油氣管道的腐蝕研究結果,提出腐蝕裂紋當量法,首次將斷裂力學(xué)系統引入管道安全評價(jià)中,建立了國家標準SY/T 6151-2009,并在油氣長(cháng)輸管道和油田管道的服役安全評價(jià)方法中被廣泛使用,并獲得2012年遼寧省科技進(jìn)步一等獎。該成果技術(shù)也應用在蘭成渝成品油管道內腐蝕評價(jià):蘭成渝(蘭州-成都-重慶)成品油管道于2002年投產(chǎn)運行,全線(xiàn)長(cháng)1250公里。運行10年后2012年檢測,發(fā)現大量的內腐蝕/外腐蝕,特別是成品油管道內腐蝕在我國尚屬首例。由于蘭成渝成品油管道鋪設地形復雜,高度落差最大達到2270米,管道穿跨越多條河流,管道沿線(xiàn)也有距離礦山較近(110m),與多條高壓輸電線(xiàn)交叉,管道大部分處于山區,一旦出現事故,維修維護均困難,對管道的腐蝕狀況和剩余強度急需評價(jià)并給出控制對策,實(shí)驗室通過(guò)系統研究后給出了管道腐蝕成因,并建立了管道內腐蝕評價(jià)軟件,開(kāi)展了管道的可用性評價(jià)并提出對策,保證了該成品油管道的運力、安全運行、帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。該結果對我司下轄的管道包括中緬管道均有重要工程價(jià)值。
實(shí)驗室資質(zhì)
實(shí)驗室設備
日本東申高溫高壓慢應變拉伸儀及電化學(xué)工作站 (-350℃,30MPa)
美國熱電高溫高壓慢應變拉伸儀
美國熱電應力環(huán)應力腐蝕測試儀
日本島津疲勞腐蝕測試儀
20KW硫化氫吸收塔
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工程材料與構件失效分析團隊
失效分析中心以沈陽(yáng)材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實(shí)驗室為依托,是中國科學(xué)院金屬研究所對外技術(shù)服務(wù)與咨詢(xún)的重要窗口,宗旨...
團隊信息
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課題組名稱(chēng):工程材料與構件失效分析團隊
課題組網(wǎng)址:http://sxfx.imr.ac.cn:8080/
負責人:張哲鋒
工作單位:中科院金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:材料的疲勞與斷裂, 工程材料與構件的失效分析
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課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:屈伸
辦公電話(huà):024-83978776
手 機:13386854081
E-mail:squ@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:
辦公電話(huà):
手 機:
E-mail:
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團隊介紹
失效分析中心以沈陽(yáng)材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實(shí)驗室為依托,是中國科學(xué)院金屬研究所對外技術(shù)服務(wù)與咨詢(xún)的重要窗口,宗旨是為國防裝備的排故工作提供第三方認證,同時(shí)也為國內外大、中型企業(yè)與高新技術(shù)企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)。
失效分析中心擁有經(jīng)驗豐富的失效分析專(zhuān)家5人,各個(gè)相關(guān)學(xué)科帶頭人組成的專(zhuān)家委員會(huì )12人,以及青年科技人員8人,形成了老、中、青三代結合的項目分析團隊。
2001年至今15年間,失效分析中心共完成各類(lèi)失效分析項目800余項,涉及各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。國防領(lǐng)域包括航天、航空、海軍裝備、陸軍裝備;民用領(lǐng)域包括電力、石化、冶金、交通、機械等各個(gè)行業(yè);同時(shí)也為國內外各知名公司如殼牌、GE、索拉、西門(mén)子、阿爾斯通、通用、中石化、中海油、保險行業(yè)等提供失效分析技術(shù)支持。眾多失效分析項目的完成,為各個(gè)行業(yè)解決了一大批技術(shù)疑難問(wèn)題;還為涉外失效項目提供客觀(guān)全面的失效分析,為國家和企業(yè)挽回經(jīng)濟損失。
典型轉移轉化項目案例
1.構件斷裂的失效分析工作
位于印度尼西亞蘇門(mén)答臘島南部的巨港電廠(chǎng),是中國在印度尼西亞投資并承包建設的,是印尼政府基礎設施建設和吸引國外投資的成功典范,在當地影響巨大。該電廠(chǎng)的150MW 9E燃氣機組于2004年9月并網(wǎng)發(fā)電,運行約91000小時(shí)后出現爆響聲而緊急停機,造成了較大的經(jīng)濟損失。為了澄清事故原因及理賠責任,該電廠(chǎng)與保險公司方共同委托中國科學(xué)院金屬研究所失效分析中心承擔該項失效分析工作。
圖1 壓氣機葉片損壞的現場(chǎng)圖
拆解檢查發(fā)現壓氣機的一片一級動(dòng)葉發(fā)生斷裂,失效分析中心人員經(jīng)過(guò)細致的觀(guān)察首先判定葉片斷裂是疲勞斷裂,疲勞源位于葉背側榫頭壓力面的轉角R處。疲勞源位置處于安裝覆蓋區,日常運行、維護以及檢修無(wú)法及時(shí)發(fā)現。然后觀(guān)察分析疲勞源,并對比送檢的其他葉片,發(fā)現此處存在應力集中以及微動(dòng)磨損,這兩者疊加使該位置萌生裂紋形成疲勞源。同時(shí)指出了疲勞源的位置屬于國外制造公司的設計缺陷。而此處在該公司的后續系列中已經(jīng)得到改進(jìn),這更加有力地證明了我們的分析結論。
圖2 印尼電廠(chǎng)和保險公司的感謝信
2.構件腐蝕的失效分析工作
某公司生產(chǎn)的一個(gè)60立方米LNG儲罐,使用僅3個(gè)多月發(fā)生泄漏。公司遂委托中國科學(xué)院金屬研究所失效分析中心對儲罐進(jìn)行分析,以查明泄漏原因。分析結果表明:儲罐內有氯化物和硫化物腐蝕介質(zhì)存在,在封頭附近的高殘余應力作用下,裂紋從內膽的內壁腐蝕坑起始,發(fā)生了應力腐蝕裂紋萌生與擴展的快速失效過(guò)程。
隨著(zhù)近幾年LNG行業(yè)的發(fā)展,LNG的安全運營(yíng)成為一個(gè)重要命題。儲罐是儲存低溫天然氣液體的非真空絕熱容器,一旦發(fā)生泄露,會(huì )造成巨大的生命和財產(chǎn)損失。本次分析工作為事故處理及LNG罐體制造提供了科學(xué)依據;
圖3 儲罐內膽的裂紋
圖4 裂紋尖端的微觀(guān)形貌
3.構件磨損的失效分析案例
某高速列車(chē)開(kāi)通后,維護人員發(fā)現短時(shí)間內制動(dòng)軸盤(pán)和閘片出現異常磨損,存在極大的安全隱患,遂委托中國科學(xué)院金屬研究所失效分析中心進(jìn)行失效分析。
圖5 磨損嚴重的剎車(chē)盤(pán)
經(jīng)分析發(fā)現,這種異常磨損現象主要發(fā)生在雪后的第二天。此時(shí)天氣異常寒冷,導致制動(dòng)軸盤(pán)材料的力學(xué)性能下降,同時(shí)也導致閘片變脆、破碎,其中的硬質(zhì)顆粒脫落在剎車(chē)副的摩擦面上形成磨粒磨損。這是造成此次故障的主要原因。此次分析工作為我國高速列車(chē)的排故及后續的維護維修工作提供了技術(shù)分析依據;有力的保障了高鐵的安全運營(yíng)。
圖6 制動(dòng)盤(pán)磨損的宏觀(guān)形貌和微觀(guān)形貌
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塑性加工先進(jìn)技術(shù)研發(fā)團隊
團隊研究方向:重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)高性能金屬材料的塑性加工新技術(shù)、新理論、新方法和新設備,涉及高溫合金、鈦、鎂、鋁、銅、金屬基...
團隊信息
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課題組名稱(chēng):塑性加工先進(jìn)技術(shù)研發(fā)團隊
課題組網(wǎng)址:http://www.imr.cas.cn/jgsz/kyxt/syxjclyjfzzx/zyclyqjyjs/200907/t20090711_2062380.html
負責人:張士宏
工作單位:金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:工程材料
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課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:程明
辦公電話(huà):024-83970196
手 機:18640472963
E-mail:mcheng@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
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團隊介紹
團隊研究方向:重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)高性能金屬材料的塑性加工新技術(shù)、新理論、新方法和新設備,涉及高溫合金、鈦、鎂、鋁、銅、金屬基復合材料,包括精密管材制備與成形、銅管鑄軋、鎂合金溫熱成形、汽車(chē)輪轂鑄旋,以及金屬塑性加工過(guò)程中的各向異性本構、晶體塑性理論,塑性成形過(guò)程的多尺度多場(chǎng)耦合模擬和組織性能控制。
稀土多元微合金化高性能精密銅管材產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究與廢雜銅高效優(yōu)質(zhì)精煉用于精密銅管再制造生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)。
板管材脈動(dòng)沖擊液壓成形技術(shù)及專(zhuān)用裝備研發(fā)。
基于鎂合金板材組織性能控制和晶體塑性理論研究的溫熱先進(jìn)成形技術(shù)研究,實(shí)現鎂合金零件的低成本、高精度生產(chǎn)。
典型轉移轉化項目案例
1.稀土多元微合金化高性能銅管材技術(shù)與廢雜銅精煉用于銅管再制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化
為了滿(mǎn)足高效節能制冷設備的發(fā)展,特別是針對空調兩器銅管日益薄壁化、小徑化的趨勢以及對制冷銅管安全性、可靠性問(wèn)題關(guān)注,該項目以銅細晶強化、固溶強化和沉淀析出強化的強韌化理論為依據,擬采用稀土、硼、錳、錫、鈷、鋅等元素多元微合金化的方法實(shí)現高性能精密銅管的工業(yè)化生產(chǎn)和應用,圍繞稀土多元微合金化銅管產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),從多元微合金化對銅管微觀(guān)組織、力學(xué)性能和耐蝕性能的影響規律以及復合強韌化作用機制、銅-稀土中間合金的研制、微合金化銅材的熔鑄和加工技術(shù)等方面開(kāi)展系統研究,最終解決高效節能精密銅管生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸問(wèn)題,實(shí)現微合金化新型高強精密銅管的規?;a(chǎn)。
此外,采用計算機輔助設計的“火法精煉-連鑄連軋”工藝,通過(guò)研究廢雜銅中雜質(zhì)元素相互作用熱力學(xué),解決廢雜銅精煉的基礎問(wèn)題;設計制備了能夠實(shí)現雜質(zhì)成分調控使其滿(mǎn)足再制造要求的稀土復合精煉劑;開(kāi)發(fā)了針對銅液成分爐前檢測計算機輔助精煉工藝設計系統;針對現有熔煉鑄軋設備進(jìn)行改造,突破廢雜銅高效優(yōu)質(zhì)精煉及精密銅管短流程再制造關(guān)鍵技術(shù),推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。
項目的實(shí)施能夠滿(mǎn)足國民經(jīng)濟發(fā)展對高性能、高質(zhì)量銅管的亟需。這將改變銅管材生產(chǎn)企業(yè)傳統技術(shù)格局,提升我國銅加工業(yè)的整體技術(shù)水平,使我國銅加工業(yè)不僅在總產(chǎn)量上更在技術(shù)先進(jìn)性上躍居世界前列,為我國銅加工業(yè)全面參與國際同領(lǐng)域市場(chǎng)競爭奠定堅實(shí)的技術(shù)基礎。
2.板管材脈動(dòng)沖擊液壓成形技術(shù)及專(zhuān)用裝備研發(fā)
復雜異型構件的精密成形技術(shù)是交通運輸、軌道交通和航空航天裝備制造工業(yè)中最節省材料的零件制造技術(shù),有利于裝備的輕量化、無(wú)余量化、高精度及整體化發(fā)展,在國民經(jīng)濟和國防科技工業(yè)中均占有極其重要的地位。本項目成功開(kāi)發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的脈動(dòng)沖擊液壓成形技術(shù),該項技術(shù)能夠顯著(zhù)提高板管材類(lèi)零件的成形性能和成形質(zhì)量,從材料特性和工藝兩方面明確脈沖液壓成形過(guò)程中脈動(dòng)載荷與沖擊載荷的交互作用,材料的成形機理,提出脈沖液壓成形工藝的精確控制方法,研制超高壓脈沖液壓成形精密裝備,其中脈動(dòng)內壓控制精度±5MPa,最高頻率50Hz,沖擊載荷速率可達30MPa/s。目前已獲得多項發(fā)明和實(shí)用新型專(zhuān)利,并且已與廣東、河南、遼寧等地多家企業(yè)合作,完成典型汽車(chē)零件的工業(yè)化試制。
已開(kāi)發(fā)出的異形管類(lèi)汽車(chē)零件
已開(kāi)發(fā)的THF-300管材脈沖液壓成形設備
3.鎂合金板材溫熱成形技術(shù)產(chǎn)業(yè)化
隨著(zhù)能源問(wèn)題的日益突出和新型高性能稀土鎂合金的不斷涌現,鎂合金作為最有前途的輕量化材料,其在汽車(chē),電子,航空航天,醫藥等領(lǐng)域得到大量應用。本項目結合交叉和異步等先進(jìn)軋制技術(shù)制備組織和性能優(yōu)異的鎂合金板材,采用EBSD原位跟蹤技術(shù),系統研究鎂合金溫熱條件下單向拉伸,壓縮,變路徑壓縮的內部組織和織構演變規律,并通過(guò)晶體塑性有限元模擬揭示晶粒內部微觀(guān)變形機理,為板材的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了堅實(shí)的理論基礎。通過(guò)研究發(fā)現鎂合金板材在170℃能夠達到強度和延伸率的較好匹配,成形性能最好,拉深極限已達2.6,該研究也突破了以往認為鎂合金應在250℃以上成形的結論。
通過(guò)自主設計開(kāi)發(fā)了鎂合金板材溫熱,溫熱液壓,沖鍛等先進(jìn)成形技術(shù)及相關(guān)設備,并已成功應用到相關(guān)電子零件的生產(chǎn)中,目前相關(guān)企業(yè)已經(jīng)進(jìn)行批量生產(chǎn)。
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采用鎂合金溫熱成形技術(shù)生產(chǎn)的零件回彈小,表面質(zhì)量好,成品率高,能夠顯著(zhù)的減低生產(chǎn)成本,大幅提升鎂合金板材制品的質(zhì)量。
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金屬材料表面納米化創(chuàng )新團隊
團隊主要研究方向:工程金屬材料表面納米化技術(shù)、梯度納米結構材料、納米孿晶金屬材料等。 可通過(guò)一系列表面處理工藝在金屬材...
團隊信息
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課題組名稱(chēng):金屬材料表面納米化創(chuàng )新團隊
課題組網(wǎng)址:http://lu-group.imr.ac.cn/
負責人:盧柯
工作單位:金屬研究所
學(xué)科領(lǐng)域:工程材料
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課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:王鎮波
辦公電話(huà):024-23971890
手 機:13842058272
E-mail:zbwang@imr.ac.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:李鵬
辦公電話(huà):024-23971157
手 機:15140035307
E-mail:pengli@imr.ac.cn
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團隊介紹
團隊主要研究方向:工程金屬材料表面納米化技術(shù)、梯度納米結構材料、納米孿晶金屬材料等。
可通過(guò)一系列表面處理工藝在金屬材料表面原位制備出梯度納米結構層,利用梯度納米結構表層優(yōu)異的性能來(lái)提升金屬材料及器件的使役行為及壽命;
基于梯度納米結構材料具有良好的強度—塑性匹配度、優(yōu)異的抗疲勞性能、耐磨耐蝕性、良好的擴散及化學(xué)反應能力等,該技術(shù)在承載件、軸類(lèi)及軋輥類(lèi)回轉部件、焊接接頭、金屬與涂層結合、表面化學(xué)滲鍍等領(lǐng)域具有良好的應用前景。
典型轉移轉化項目案例
1.金屬材料表面納米化技術(shù)在寶鋼拉矯輥生產(chǎn)線(xiàn)上的示范應用
本項目組與上海寶山鋼鐵股份有限公司開(kāi)展了表面納米化技術(shù)工業(yè)化應用方面的密切合作。目前,該技術(shù)已經(jīng)成功應用于寶鋼冷軋分廠(chǎng)的拉矯輥上。上線(xiàn)使用結果表明,表面納米化處理后輥件各項性能全部達標,上機使用壽命增長(cháng)為原來(lái)的2-3倍。該分廠(chǎng)稱(chēng)其可通過(guò)節約成本和提高效率來(lái)創(chuàng )造價(jià)值,具有很好的推廣應用前景。
金屬材料表面納米化技術(shù)在寶鋼的應用項目獲得了2013年中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng )新成果獎。
拉矯輥表面納米化現場(chǎng)圖 該項目獲得2013年中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng )新成果獎
2.核泵主軸的表面納米化處理示范
利用表面納米化技術(shù)可對核泵主軸進(jìn)行處理,以提高其表面硬度、表面光潔度和疲勞性能。下圖為某型核泵主軸(材質(zhì)為40Cr)進(jìn)行表面納米化處理現場(chǎng)。經(jīng)過(guò)表面納米化處理后,主軸表面粗糙度Ra值在0.2 μm以下,大大提升了表面光潔度。同時(shí),梯度組織細化層厚度達到150 μm,最表層晶粒尺寸細化為納米級(18 nm),主軸表面硬度提高33%。
某型核泵主軸表面納米化處理現場(chǎng)
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