金属与粉末冶金

美国科学家称金属有机框架材料有助实现碳中和

化石燃料会产生二氧化碳（CO2）等温室气体，科学家们一直在寻找替代能源。美国加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的科学家最近在《自然–能源》杂志发表文章提出，在找到高效经济的替代能源之前，当前和不久的将来，金属有机框架材料（MOFs）有望作为一种解决方案：短期内既能用于捕获和转化CO2，长期又能帮助生产和储存氢气，并以此为工具，最终形成一个碳中和的能量循环。

从长期看，氢气是清洁能源的最终目标，但存储是一大难题，要求低温高压，存储和生产的成本都太高，而能吸收氢气的MOFs有助于解决存储问题。目前已有的两种金属有机框架材料——MOF-177和MOF-210，都能吸收大量氢气，但仍需低温存储，且合成成本过高。研究人员仍在寻找相对廉价、更易储氢的MOFs新结构。

从目前看，MOFs可从捕获和转化2方面减少化石燃料产生的CO2。MOFs的孔隙和化学性质都可调整，如镁-MOF-74在室温下能吸收的CO2达自重的37.9%，但它仍需改进。此外，MOFs还可作催化剂将CO2转化为有用化合物。（科技日报）

科学家解开地球上金银等稀有金属来源之谜

宇宙形成之初，几乎只有氢元素。现在存在于人类周围的重元素当时并不存在，这些元素是在数百万颗恒星的内核中逐渐生成的，当这些恒星死亡之时，重元素就被释放到太空中，然后融合到太阳等新一代恒星中，而正是因为有了新一代恒星，地球等固体行星才得以形成。

据外媒报道，尽管如此，有些地球上最珍稀的极重金属，它们的来源并不那么容易解释。事实上，数十年来科学家一直在研究金、银、铂的来源，现在他们相信自己已经找到了答案。

报道称，“制造”这些极重元素需要的能量让人难以置信。所需能量如此巨大，以至于迄今无人能够解释这些能量如何在宇宙中存在。不过一个古老矮星系的发现解开了这个疑惑，这个被称为Reticulum II的矮星系距离地球“只有”9.8万光年。这个位于银河系中的又小又暗的星系中包含的星体含有大量重元素，包括金、银、铂。

美国麻省理工学院物理学系教授安娜–弗雷贝尔刚刚在《自然》杂志上发表了相关研究，她解释说，“理解这些重元素是如何形成的，是核物理学中最困难的问题之一”，“制造如此之重的元素需要极大的能量，因此几乎不可能通过实验的方法制造出来。也就是说，它们的产生过程在地球上根本就不可能发生，因此我们只能利用恒星和其他宇宙物体作为实验室”。（参考消息）

研究人员使用钛钽合金改进3D打印植入物的应力吸收

日前，来自新加坡科技研究局（A*STAR）的一个研究团队发现使用具有有趣属性的钛、钽粉末可以3D打印出具有更好的应力吸收能力的定制植入物。

为此来自A*STAR下属新加坡制造技术研究所（SIMTech）的Florencia Edith Wiria和南洋理工大学新加坡3D打印中心的Wai Yee Yeong发起了一个合作研究项目，希望通过开发一种创新的金属共混物来使用SLM技术3D打印出更好的钛合金生物医疗产品。

研究团队将这种粗糙的钽金属粉与另外一种市场上现成的微球形钛金属粉末混合在一起。在将这2种材料混合半天之后，他们观察到这种混合物可以铺设得更加均匀，更便于SLM技术使用。显微镜实验揭示在混合之后钛金属的球形形状仍然保留，这是该混合物可成功用于3D打印的关键。

研究人员预计，这种钛钽合金将能够减轻“应力遮挡”效应，所谓的“应力遮挡”效应是指植入物的硬度过高导致其邻近的骨骼得不到足够的力学刺激而导致骨质疏松的现象。“这些合金是专门被设计用于骨骼科应用的，甚至有可能在变形后，显示出某种形状记忆能力。”Yeong说。（中國有色金属报）

我国研制出大尺寸高精度金属零件3D打印装备

由武汉光电国家实验室（筹）完成的“激光3D打印技术”日前顺利通过了湖北省科技厅成果鉴定。这套装备为目前世界上效率领先、打印零件尺寸最大的高精度金属零件激光3D打印装备。

据华中科技大学武汉光电国家实验室曾晓雁教授介绍，该装备采用4台激光器同时扫描，解决了航空航天复杂精密金属零件在材料结构功能一体化及减重等技术难题，实现了复杂金属零件高精度成形、提高成形效率、缩短装备研制周期等目的。

曾晓雁表示，金属零件激光3D打印技术是各种3D打印技术中难度系数最大、最受国内外关注的方向之一。其中，基于自动铺粉的激光选区熔化成形技术（简称SLM）加工精度高，后续几乎不需要机械加工，可以制造各种复杂精密金属零件，实现结构功能一体化、轻量化，在航空航天领域有广泛的应用。但是，成形效率低、成形尺寸有限是这类技术的发展瓶颈。此前，我国在SLM技术领域与国际先进水平相比有较大差距，大部分装备依赖进口。

华中科技大学武汉光电国家实验室的激光先进制造研究团队，在国家“863”计划和自然科学基金项目等资助下，经过10年的长期努力，在SLM成形理论、工艺和装备等诸多方面取得了重要成果。研究团队率先在国际上提出并研制出成形体积为500×500×530（mm3）的4光束大尺寸SLM增材制造装备，攻克了多光束无缝拼接、4象限加工重合区制造质量控制等众多技术难题，实现了大型复杂金属零件的高效率、高精度、高性能成形。该实验室先后自主研制出SLM系列多种装备，并采用国产钛合金、不锈钢、高温合金等材料实现了各种复杂精密零件的成形，其关键技术指标与国外水平相当。此外，团队首次在SLM装备中引入双向铺粉技术，成形效率高出同类装备20%至40%，标志着我国自主研制的SLM成形技术与装备达到了国际先进水平。（经济日报）

宁波材料所稀土合金材料热效应研究方面取得进展

现发现的固态相变材料中，镧铁硅合金以其大磁熵变、低成本、居里温度可调等优点被认为是最具有应用前景的磁制冷材料之一。中国科学院宁波材料技术与工程研究所稀土磁性功能材料实验室针对室温镧铁硅材料，在正分比成分的基础上引入内生的第二相，制备了镧钴硅α-铁（LaFeCoSi/α-Fe）双相复合材料。研究结果表明，适当地增加Fe含量时，基体成分的变化提高了材料的热导，内生相起到了保持良好磁热性能和提高力学性能的作用。另外，还提出了氢化物与低熔点金属混合热压成型技术，该复合材料制造方法显著缩短了制备周期。通过控制热压温度，获得了相变温度在1～17℃之间连续可调、热导率为7W/mK、抗压强度400MPa的LaFeSi氢（H）/锡（Sn）复合材料，综合性能超过了普遍采用的聚合物粘接磁热复合体。

与镧铁硅相比，磁性马氏体相变镍铁镓合金具有更好的力学性能，是一种高韧性材料。在单轴应力的驱动下，发生相变的同时伴随着潜热的释放和吸收，表现出高潜热和低滞后。最近，宁波材料所与上海大学联合培养硕士生李扬等采用光学浮区法制备了[420]取向的镍（Ni）54Fe19镓（Ga）27单晶，并在30MPa的低临界应力驱动下获得了7.5K的可逆绝热温变，揭示了非稳态动力学变形条件与相变热效应的非线性内在关联，提出通过优化变形条件降低应力滞后的有效途径，为解决制冷效率和疲劳寿命等工程问题提供理论基础。另外，还发现通过机械训练的方法可以大幅降低超弹性应力，这对于低应力、大温变弹热材料的开发非常有利。（中国稀土行业协会）

金属所研制出可在纯水中溶解的铝合金材料

金属所专用材料与器件研究部储氢合金及应用课题组利用已有的铝水反应研究基础研发出在纯水中即可溶解的可溶铝合金材料，并且可调控该合金与水反应的起始温度和在水中的溶解速率。

课题组围绕铝水反应的一些基本问题开展了系列工作，发现当合金与水接触时界面低熔点相中的铝与水即发生放热反应，同时铝晶粒中的铝原子能够向液态的界面低熔点相中不断扩散。借助低熔点相对铝氧化膜的破坏和对铝原子的传输作用，铝可持續与水反应。

可溶铝合金作为结构件使用除了要求具备良好的溶解性能外，还须兼备足够高的强度和一定的塑性。为了满足可溶铝合金的溶解性能和力学性能，合金中需同时添加低熔点金属（Ga、In、Sn）和多种强化合金元素。但是分布于铝合金晶界上的低熔点相通常对合金的强度和塑性不利，尤其是对塑性损害极大。另一方面，强化合金元素在强化合金的同时也改变合金的溶解性能。因为这2类合金元素所发挥的作用相互制约，所以选择合适的合金元素种类、含量和比例以平衡溶解性能和力学性能，对合金制备至关重要。研究人员在大量实验基础上对合金成分进行优化，利用细化合金晶粒和提高铝液质量等途径来改善合金的塑性，采用淬火和时效工艺对合金的综合性能进行调控，最终制备出满足实际工况需求的铝合金材料。（中国有色金属工业协会）

稀土分子合金研究获进展

近日，中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室孙忠明课题组在稀土分子合金的研究中取得新进展，相关成果发表在《德国应用化学》上。

分子合金是指至少由2种不同的（半）金属组成的低氧化态团簇，具有明显的金属-金属键相互作用。从分子水平上研究合金化合物中最基本组元的化学问题，对深入理解不同金属原子间的相互作用、发现一些独特的化学键和新奇的物理性质具有重要的科学意义。分子合金作为一个独立的“建筑单元”，可用于组装具有特定功能的新材料。

孙忠明课题组多年来立足分子合金团簇这一研究领域，以稀土配位化学为主要研究手段，围绕稀土-主族金属元素如何稳定成键这一关键科学问题开展工作，长期致力于丰富和发展“金属芳香性”和“金属反芳香性”等一系列化学基本概念；成功制备出首例具有全金属反芳香性的稀土分子合金。（吉林日报）

超高纯铝及其合金镀膜材料实现国产化

有研亿金新材料有限公司联合北京有色金属研究总院，在国家“863”计划重点项目、北京市有关部门科技计划项目以及企业自主研发项目的资助下，建立了超高纯铝及其合金镀膜材料制备成套加工技术体系，实现了电子信息领域超高纯铝蒸发材料、半导体用铝及其合金靶材、平板显示用大尺寸铝靶材等全系列镀膜材料的开发及产业化。

超高纯铝镀膜材料的研制包括超高纯铝及其合金蒸发材料和溅射靶材成套技术开发及应用。要求产品性能指标满足电子信息应用领域严格的镀膜要求，通过客户的应用认证实现批量生产，质量稳定、性能可靠并达到国际同类产品标准。

该项目已经形成具有我国自主知识产权的高端超高纯铝及其合金制品加工制造技术并建立相关产业，加速高端高纯薄膜材料以面带动整体的全方位发展效应，极大地促进传统有色金属工业的深加工和产业延伸技术的提升，并完善我国先进的电子信息制造业及其配套产品的供应链。（中国网）

西北铝成功制作神龙科技小型无人机铝材骨架

近期，西北铝加工厂与甘肃神龙航空科技有限公司进行技术对接，为神龙科技生产的小型无人飞机、双人飞机所需的铝管、铝型材提供材料供应保障。日前，为了验证飞机所需铝管、各种铝型材的强度和拉伸率，西北铝成功制作出了小型无人飞机的模型骨架。

据悉，西北铝在没有完整装配图纸的情况下，依靠现场拍摄图片和神龙科技提供的部分零件图纸即全方位展开了这项工作。该厂以劳模创新工作室为核心，组织了一支技术创新制作工作团队。该团队各岗位对各种规格铝型材的折弯、滚圆等关键事项进行了细致详尽的前期准备。在制作过程中，工作人员根据图纸详细核定实物尺寸，将各种管材滚圆和型材的折弯通过多次修正实验调试到最佳状态，所有连接部件均靠自行制作和机械加工。截至4月底，这项技术创新任务圆满完成。（中国有色金属报）

陕西有色金钼集团研制成功钼铁冶炼新配方

经过4个多月的不懈努力，日前金钼集团成功研制出全新的钼铁冶炼配方，应用到生产中，年节约辅料成本可超过100万元，实现了辅料用量全行业最低，创出了一条低成本钼铁冶炼之路。

随着钼铁冶炼技术的提高，如何能够低成本冶炼钼铁成为全行业关注的重点。金钼集团钼炉料产品部钼铁二分厂技术人员通过技术交流，对标国际先进水平，大胆创新、试验，探索、研制出了全新冶炼配方。该新型配方结合原料特点，通过降低配料过程中的总氧量，降低了还原剂的用量和冶炼造渣量，从而达到了节约成本的目的。

据了解，该新型配方可使钼铁一次出炉合格率达到99%以上。在实际应用中，每吨钼铁硅铁用量可降低40k g，铝粉降低7k g，铁鳞降低200k g，每吨钼铁辅料用量减少10%，辅料成本连续3个月控制在3 000元左右，实现了历史最优，辅料用量达到全行业最低。

宝钛集团参与建造世界最大钛合金结构件

北京市平谷区石林峡景区钛合金飞碟观景平台目前已正式向游客开放，该平台是迄今为止世界上悬挑最长、面积最大的观景平台，并首次将轻质、高强、耐腐蚀的航空钛合金材料用于主体结构中。该结构梁使用钛合金材料全部由宝钛集团提供。此次以航空航天钛合金材料建造的飞碟状观景平台，是宝钛集团在民用钛材领域新的拓展，也是“宝钛”钛材良好品牌和良好性能的集中体现。该平台的建设成功不仅创造了多个世界第一，也是钛合金材料在民用领域推广的重大突破，有着重大的示范意义和推广作用。

正如宝钛集团副总经理雷让岐所说：“该工程项目建设规模之大、施工条件之困难，在钛合金制造领域是前所未见的。对于钛合金加工焊接是一次全新的挑战，对钛合金产品应用推广到旅游行业具有划时代的意義。”（陕西省国有资产监督管理委员会）

湖南郴州打造全球有色产业精深加工基地

湖南省郴州市出台了《关于全力把郴州打造成湖南新增长极的意见》。提出把有色金属产业打造成全球有色金属产业精深加工基地、服务和交易中心。总体目标是创响“中国有色金属之都”、“中国银都”、“中国铋都”、“全国新材料产业基地”品牌，到2020年，全市规模以上有色金属精深加工增加值占有色金属企业增加值比重超过60%，有色金属企业总产值突破2 000亿元。

为实现上述目标，重点采取以下措施：一是构建有色金属供应链体系。依托郴州钨、铋、铅锌、锡、铜、白银等矿产资源及市场主体，加快建设郴州稀贵金属产业供应链体系项目，打造品类丰富、节点完善的一站式有色金属供应链平台，形成纵横贯通的原材料供应体系，力争打造全球有色金属资源配置中心；二是建立有色金属交易体系。加强与世界500强企业正威集团的合作，加快建设湖南（郴州）国际矿产资源交易中心，依托矿博会，努力打造成国际矿产资源交易中心。拓宽上线交易品种，扩大白银、铋、钨、碲、铟等优势品种入网交易量，提升有色金属定价权，力争2016年完成交易额100亿元，到2020年达到1 000亿元；三是大力推进有色金属精深加工。加快实施一批有色金属精深加工成果转化和技术攻关项目，提高工艺水平、精深加工和综合利用能力、产品档次，重点抓好正威白银黄金精深加工、金旺铋业铋系列深加工（含制药）、金贵2 000t白银提纯扩能等重大项目；四是强化技术与环保支撑。加强与高等院校、科研院所和大型企业的产学研合作，鼓励企业参与承建国家工程实验室、国家重点实验室、博士后工作站、产品质量检验检测中心，支持有色金属企业加快转型升级，实行“两型化”发展，提高节能环保水平。（中国有色金属报）

内蒙古中钰镁合金轮毂及轻量化型材项目开工

自治区重点工业项目——内蒙古中钰镁合金锻造轮毂及车辆轻量化型材项目目前已开工建设，预计今年年底前一期项目实现试生产。

中钰镁合金锻造轮毂及车辆轻量化型材项目由内蒙古中钰镁业有限公司投资建设，位于海勃湾千里山工业园区，总投资73亿元，年产600万只镁合金轮毂、年产25万t高性能镁合金板型材，分两期完成建设。其中，镁合金锻造轮毂项目总投资43.1亿元，一期投资8.96亿元，年产120万只镁合金锻造轮毂；车辆轻量化型材项目总投资30.4亿元，一期投资7.5亿元，年产5万t高性能镁合金板型材。

项目负责人告诉记者，年产120万只镁合金锻造轮毂项目及年产5万t车辆轻量化型材项目于今年4月份开工建设，今年计划投资16.5亿元。目前，2个项目均已完成基槽开挖及垫层施工。其中，车辆轻量化型材项目预计今年8月31日建成投产；镁合金锻造轮毂项目今年8月底完成厂房建设任务，年底前完成轮毂生产设备安装调试并实现试生产。目前，公司已经拥有镁合金锻压轮毂相关专利技术4项，解决了镁合金轮毂在生产环节上的各种制约，可以实现批量稳定生产。（乌海日报）