金属与粉末冶金

俄科学家利用3D技术打印涡轮机和燃烧室

增材制造技术（即3D打印技术）是目前全球增长最快的创新制造行业，是衡量一个国家工业发达程度的独特的现实指标。在俄罗斯实施高技术产业进口替代和进口赶超的国家战略的时间节点上，萨马拉国立航空航天大学（以下简称“萨航大”）的科学家在实验室中研发出一项航空工业零部件3D制造技术，原理是使金属粉末在特殊的3D打印机上进行“烘焙”得到相应零部件。

萨航大增材制造技术实验室主任维塔利·斯梅洛夫指出，采用材料烘焙技术能够制造出各类工具、模具、发动机零件、卫星部件、火箭零件等多种构件。萨航大实验室中采用新技术造出的第一批零件涉及发动机领域。萨航大采用增材技术生产出的样品将被用来测试零件的参数。选取了飞行器发动机系研制的小尺寸发动机零件的3D模型作为基础，并选择了其最重要的部件—燃烧室和涡轮机进行初始测试。通过软件设置其融接模式和载体类型。每个零件的制造耗时约10h。由金属制成的燃烧室和涡轮机经过台架试验后即可用于真正的发动机。通过烘焙生长出来的试验零件，还需要按照发动机自身的结构进行修正，以便得到更精确的操作参数。由于航空航天技术产品不但载荷重，而且结构复杂、工艺难度大，因此零件的制造要求更为苛刻，而萨航大制造的样件在高温、高压负荷试验中也取得了很好的效果，证明产品具有高品质。

专家认为，作为航空航天和电力工程产品传统制造方法的替代技术，制件在3D打印机上沿金属表面“直接生长”，在经济上非常划得来。新技术使用金属粉末数量与制造成品部件所需数量完全相同。在传统技术流程中存在制造零件模的环节，而且一个生产周期就达到3～6个月。利用增材技术则可使零件制造时间缩短为48h左右。由此将带来可以感知的经济效益：降低生产高科技产品的劳动成本、节约材料和加工时间。此外，新技术能够快速改变产品形状从而加速零件制造周期。毕竟，现代生产的特点是产品更新换代相对较快。这通常不是指影响产品功能质量的基本组件的改变，而是指壳体元件、装饰元素等外观设计的改变。因此在很多情况下，使用昂贵的模具工具的必要性不复存在。（科技部）

AP&C获2项金属3D打印材料制造专利技术

近日，金属3D打印技术和材料制造商Arcam宣布，他们在加拿大蒙特利尔的金属粉末制造子公司AP&C（高级粉末和涂层）最近申请了2项专利，也就是说该公司又发现了2款新型金属材料。有了这2项专利，该公司就可以实现高密度的反应性金属材料的高产，生产出的金属材料具有更低的气体压力，有助于提高这些粉末的流动性。

该公司的第1项专利主要涉及AP&C的专有技术Plasma Atomization（译为等离子雾化），这项技术主要用于线材，棒材等多金属加热。该技术可以大量生产用于金属打印的微型粉末，并减少生产过程中产生污染的风险。

AP&C的董事长Jacques Mallette说道：“高产量和高生产效率是降低成本的主要途径，我们公司的等离子雾化专利技术在实现金属材料高产上起着重要推动作用。”

而该公司的第2项专利技术主要通过增材制造技术来实现金属材料的最佳流动性，这项专利技术适用于AP&C所有的金属材料制造技术，包括等离子雾化、等离子球化、等离子电极旋转和其他一些气体雾化过程。（中国有色金属报）

新型金属合金可用于绿色冷却技术

一种有前途的新金属合金系统可能会导致商业上可行的磁制冷剂和环保冷却技术，据美国罗切斯特理工学院的科学家说。

罗切斯特理工学院材料科学与工程项目负责人Casey Miller和他的同事们在10月28日出版的《Scientific Reports》期刊上发表了研究成果，《Scientific Reports》是来自Nature出版商的在线开放获取期刊。在这个领域，Miller的工作也促进了国际间的合作，在10月6日《Applied Physics Letters》期刊上发表的论文被选为编辑的精选，任何读者可免费获得。

这项发表在《Scientific Reports》的研究探索了可作为下一代冷却技术组成部分的一种铁基合金。这种材料利用磁场来改变制冷剂的温度，不需要与全球变暖有关的冷却气体。该热力学现象被称为“磁致热效应”，使磁制冷成为一种环保和高效的方式，可替代当前的冷却技术。

该合金是稀土元素构成金属的替代物，稀土元素主要产自中国并越来越多地用于现代磁体。稀土金属的供应和成本容易受到地缘政治的影响，会阻碍新磁制冷技术的商业可行性，作者们说。而过渡金属通常具有稳定性的供应链，且比稀土元素更便宜，他们说。（中国钨业协会）

透明铝已经成为现实

在电影《星际迷航》中有一种透明铝，这种透明铝看来就像现在得到的一样真实，这要归功于美国海军研究實验室的科学家Jas Sanghera博士，他曾描述这种透明铝“实际上是一种矿物，铝酸镁。它的优点是比玻璃更加强硬。它可以在更恶劣的环境中提供更好的保护-因此，它能承受沙子和雨水的冲刷”。

作为一种更耐用材料，它拥有尖晶石薄层结构，与玻璃相比可以提供更高级的性能。Sanghera进一步描述了制造过程：“你把粉末放入，然后在真空条件下按压（热压），将粉末挤在一起，如果你能做到这一点，那么你就可以摆脱所有夹带的空气，并且可以明显的看到它会突然的散发出来。”当薄片刚压制好，他会在进一步精炼成其他用途如防弹玻璃前，进行研磨和抛光。如果成本在适当的时候降下来，那么消费类应用也将受益，包括智能手机和手表。（中国有色金属报）

美国用3D打印金属火箭发动机

到目前为止，3D打印火箭发动机零件当中最复杂的一个就是涡轮泵，美国阿拉巴马州Huntsville的NASA Marshall太空飞行中心（NASA‘s Marshall Space Flight Center）液氢推进剂下进行的一系列试验中都达到了90 000rmp的转速。NASA专家相信，伴随着喷射器的制造和测试以及其他火箭发动机零件的测试，为3D打印复杂的火箭发动机以及更高效生产未来航天器铺平了道路。

3D打印也称为添加剂制造，是提高空间飞行器设计使其能够承担火星任务的关键技术。因此，太空先锋们总是可以更换全部可用零件。

涡轮泵是火箭发动机的关键组件，涡轮旋转并产生超过2 000马力的功率——该功率是NASCAR发动机的2倍。进行了不下15次的测试，涡轮泵达到满功率，每分钟提供1 200加仑液氢；足以供应上一级火箭发动机35 000磅的推力。

美国阿拉巴马州Huntsville的NASA Marshall太空飞行中心（NASA‘s Marshall Space Flight Center）工程师准备测试3D打印涡轮泵。3D打印涡轮泵比采用传统焊接和装配技术制造的同类泵要减少45%。Marshall工程师设计燃料泵及其部件，促使4个供应商采用3D打印工艺来制造这些零件。（中国有色金属报）

中国将主导制定稀土国际标准

据悉，以中国为主导的6国组成了专业委员会，将于2016年年底之前敲定稀土国际标准化组织（ISO）的新标准。业内人士指出，推出稀土行业的国际标准有利于促进国际贸易。中国主导稀土国际标准拟定，则能抢占“定规矩”的先机，提升在国际上的话语权。如果今后国际标准延伸到行业下游应用环节，中国将从中获得更大益处。

日前，有报道称，稀土的国际标准拟定工作已经启动。在中国的主导下，包括日本在内的6个国家组成了专业委员会，将在2016年年底之前敲定国际标准化组织（ISO）的新标准。专业委员会由中国担任理事国，日本、美国、澳大利亚、韩国和印度参加。稀土保管和运输方法、化合物中所含元素的分析方法等将纳入标准拟定范围。（国际商报）

国内首个金属3D打印产业基地落户青岛

11月25日，工业级3D打印领航企业华曙高科与国内最大3D打印公共服务平台三迪时空在青岛签署战略合作协议。双方将合作共同打造国内首个金属3D打印产业基地和3D打印全产业链生态体系。此次合作，将极大地促进国内金属3D打印行业服务水平整体提升，为更多的企业提供快捷、高效的3D打印服务。

“与三迪时空的战略合作，将充分发挥华曙在研发、技术、设备和材料等方面的核心竞争优势，以及三迪时空在服务平台、客户资源和渠道整合等方面的优势，推动青岛地区乃至全国3D打印产业发展，加快传统产业转型升级，促进中国制造到中国智造的历史性转变。”华曙高科创始人、董事长许小曙说。

“建设中德金属3D打印产业基地就是希望借助先进科研力量，促进国内金属3D打印在设备、材料上技术革新，为国内企业抢占高端3D打印市场提供支撑。”三迪时空网络科技有限公司董事长李培学说，初步规划的金属3D打印產业基地将囊括中德金属3D打印产业研究院、国家级金属3D打印实验室、设备中心、软件中心、材料中心、总装厂、集中制造中心，金属3D打印人才培训基地，引进同类企业5～8家。（湖南日报）

研究量子自旋液体的新理想材料成功开发

中国人民大学物理系李岳生和张清明课题组，与复旦大学物理系教授陈岗理论合作，与中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心及复旦大学进行ESR，He3-SQUID，低温XRD，稀释制冷机低温比热的实验合作，首次成功推出一个全新的研究量子自旋液体的理想材料YbMgGaO4：该材料具有R-3m高对称空间群，具有完美的三角格子；其内部的磁性杂质的含量不超过0.04%，完全可以忽略；非对称各向异性的DM相互作用从晶体对称性上是完全禁戒的；相对于层内近邻相互作用，层间相互作用可以忽略；通过光学浮区炉技术，很容易生长出高质量的大单晶；非磁性的对照材料LuMgGaO4一样也容易获得：可以利用其得到精确的YbMgGaO4磁比热（核磁矩的贡献也可以一并扣除：核磁矩比热主要来源于Ga核）；Kramers稀土离子Yb3+在低温下带1/2有效自旋，并且具有强烈的自旋-轨道耦合；单位原胞包含奇数个电子；材料绝缘程度极高。这些自然的优点注定该自旋系统的基态“不可能太平庸”，同时科研人员预见其将激起大量的相关实验研究。

科研人员通过各种极低温测量手段来探索YbMgGaO4的基态性质。实验结果材料具有4K的反铁磁交换相互作用，但是一直降到60mK也没有从热力学测量上观测到任何相变，甚至到60mK自旋系统的熵已经接近于0（<0.6%），表明系统的基态应该至少是完全无序的。低温磁化率和比热随温度变化规律表明该系统的低能激发是零能隙的（

国内氧化铝生产创新技术破解世界性难题

日前，由东北大学张廷安教授带领的特殊冶金创新团队研发的氧化铝生产创新技术，破解了赤泥无法经济可行利用的这一世界性难题。通过中国有色金属工业协会鉴定，2项发明技术达到国际领先。

如何有效利用我国中低品位铝土矿一直是我国氧化铝工业的技术瓶颈问题。东北大学张廷安教授带领的特殊冶金创新团队经过十几年的潜心研究，从根本上解决了赤泥的大规模、低成本无害化和资源化利用，其创新的技术是氧化铝生产的颠覆性技术。据估算，如果我国普遍采用该技术，氧化铝生产每年可额外获得经济效益500亿元，如现有的拜耳法赤泥全部采用该方法处理，则可以产生经济效益近千亿元，具有显著的社会效益和经济效益。

目前，2项技术发明形成了15项系列发明专利、2项国际PCT专利，并在实验室建立了年处理5万t的扩试规模试验线。（新华网）

我国科学家在金属钛中同时获得超细晶的强度和粗晶的塑性

最近，中国科学院力学研究所纳米金属力学行为课题组与美国北卡州立大学的科研人员合作，在金属钛中研制出一种新的微观结构，不仅具有超细晶结构的高强度，同时具有传统粗晶的大塑性。他们利用异步轧制技术和退火，把常规金属钛变形成为一种“软-硬”复合的层片状微结构，其中高强度的超细晶“硬”层片为基体，弥散分布着体积分数约为25%、大塑性的再结晶晶粒的“软”层片。

“软-硬”层片微结构的一个显著特点是很大的加工硬化能力，甚至超过了粗晶结构，这是以前从未观察到的。通过拉伸卸载/再加载实验，他们发现“软-硬”层片表现出显著的包申格效应。他们指出这是由于背应力硬化效应所导致的，并提出了背应力形成机理，即“软-硬”层片在拉伸变形时塑性变形不协调，大量的塑性变形由“软”层片来承担。这种应变再分配在“软-硬”层的界面形成了几何必需位错和位错塞积，产生了背应力硬化。相比之下，均质微结构中只存在林位错硬化，而观察不到背应力硬化。

更特别的是，虽然“软”层片的体积分数达到了25%，总的强度仍可达到超细晶的强度，这一违背教科书常识的结果来源于背应力强化。当外应力达到“软”层片屈服强度的时候，它们试图开始塑性变形。但是它们被“硬”层片完全包围而无法变形，导致几何必需位错塞积在“软-硬”层片界面，形成很大背应力强化，直到“硬”层片开始屈服。换句话说，“软”层片在背应力作用下变得与“硬”层片几乎一样强。

他们的工作提出了一种可同时获得超细晶的高强度和粗晶塑性的新思路，这样的力学性能完美结合是以前从未实现的。同时，这种思路具有很大的可能性来适用于其它的金属材料。更由于“软-硬”层片微结构是通过工业上最普遍的冷轧成型技术得到的，所以很容易在工业上得到规模化生产和应用。（中科院力学研究所）

金属3D打印关键承力构件实现高性能航天产品首次应用

从中国航天科工集团二院25所获悉，该所联合西工大制成金属3D打印关键承力构件，实现国内高性能中空点阵结构在航天产品上的首次应用，在航天轻量化结构研制上取得重大突破，代表了我国3D打印技术的最高水平。

该产品具备高性能、高精度、轻量化等特点，充分体现先进设计与3D打印技术的完美融合。在全国“大众创业万众创新”活动周北京主会场上，该产品获得国务院总理李克强的高度赞扬。

对于当前国际先进制造领域炙手可热的3D打印技术，该所已有十余年技术积累。多年来该所结合航天产品具体需求，开展了多种增材方式、多种金属材料的复杂构件增材成型技术研究，实现了多款产品结构件的3D打印制造。目前该所已掌握面向3D打印的结构设计、工艺和制造全流程的核心技术，完全具备金属3D打印精密结构的研制能力，为高性能航天产品的研制和快速响应研发提供了保障。（科技日报）

我国首个金属材料高新技术产业开发区在四川授牌

“攀枝花国家钒钛高新技术产业开发区”于11月28日在四川授牌，这是经国务院批準的首个以金属材料产业开发为主要依托的国家级高新区，也是攀西战略资源创新开发的重大科技孵化平台和主要成果转化载体。

据了解，位于川西南和滇西北结合部的攀枝花市具有天然的资源和区位优势，近年来大力推进钒钛战略资源综合开发利用，目前已经成为世界第2大钒产品基地、中国最大钛原料基地和中国西部重要的钢铁生产基地，钒钛产业集群跻身中国产业集群50强，被命名为“中国钒钛之都”。

目前该区已引进企业175家，其中省级以上创新型企业36家、国家级高新技术企业30家，拥有国家级钒钛科技孵化器、钒钛资源综合利用国家重点实验室、国家钒钛制品质量监督检验中心，以及国家级钒钛资源综合利用产业技术创新联盟，形成了以钒钛、化工、机械加工为主导，以现代服务业、生态农业、新材料为补充的现代产业体系。（新华网）

天津科技大学研发医用钛合金获发明专利

天津科技大学自主研制开发的“一种无镍生物医用钛-铌-锆（Ti-Nb-Zr）合金材料及其制备方法”项目，日前获授国家发明专利。并获得实际应用，进一步提升了企业同业竞争力。

天津科大研发推出的此项医用钛合金新材料制备工艺，首先将合金原料（钛、铌、锆）按一定百分比进行混合配料，在真空电弧炉中熔炼制出铸锭；然后将铸锭进行热加工处理和时效处理，再反复冷拔制造出合金材料，并对其进行记忆热处理，进而使该合金材料具有优良的综合使用性能。

据悉，这一新型医用钛合金材料不但生产工艺简单可靠，还具有超弹性、低模量、高强度、耐腐蚀等特点，且无生物毒性，生物相容性好，易加工成型，已成为制作人工骨、人工关节、牙科固定器、牙科修复材料等用于人体组织修复的理想绿色材料。（天津科技大学）