金属与粉末冶金

中德首次制备出人工反铁磁体

日前，中德科学家携手在氧化物自旋电子学领域取得重要突破，首次制备出基于全氧化物外延体系的人工反铁磁体，并观察到随外加磁场的分步磁化翻转模式。该成果被刊登在近期《科学》杂志上。

人工反铁磁体不仅是多种新型自旋电子学器件（如磁随机存储器等）的重要组成部分，也是研究反铁磁材料基础问题的重要载体。20世纪80年代末，人工反铁磁体中巨磁阻效应的发现，促成了自旋电子学的诞生，同时也正是因为其在商业磁存储等领域的成功应用，使得当今云存储和云计算等新兴产业成为可能。长期以来，针对人工反铁磁体材料、物理和器件的研究，多集中于过渡金属及其合金材料，但成功制备全氧化物人工反铁磁体却鲜有报道。

最新研究主要由中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室吴文彬教授课题组完成，他们在制备的反铁磁体中发现了清晰的反铁磁层间交换耦合效应，首次观察到从表层和内部各磁性层分步磁化翻转模式，给出了耦合强度随各层厚度及温度的变化规律，以及可能的耦合机制。德国尤利希研究中心研究员苏夷希利用慕尼黑的高通量中子反应堆和相关的高灵敏度中子谱仪测试，证实了这个全氧化物外延体系的人工反铁磁体存在的反铁磁耦合态。

该工作对氧化物自旋电子学的发展将起到重要的推动作用，同时也为深入探索功能氧化物界面提供了新的平台和思路。《科学》杂志评价这项研究成果称，这是一项非常高水准的实验工作，其研究在样品质量和表征上堪称绝技，结果非常有趣，且潜在地开辟了其他氧化物多层膜的新研究方向。（科技日报）

日本研发高强度镁合金件 未来或将用于车身件

据外媒报道，日本国立物质材料研究所（National Institute for Materials Science，NIMS）的研究团队与国立长冈技术科学大学共同研发了新款高强度镁合金板（Mg-1.1Al-0.3Ca-0.2Mn-0.3Zn）。

相较于某些车企当前车身钣金件所采用的铝金属薄板（aluminum sheet metal），其常温下的成型性能相当出色。经热处理后，该款镁合金的强度比铝合金高，其仅用到常见的金属材料，未来或将成为一款低成本的轻量化车用薄板。

很久以前，轻量化的镁合金就已引起汽车行业的关注，众多车企希望将该材料应用到各类汽车应用中。然而，由于镁合金在室温下强度低、成型性能差，阻碍了镁板状合金的应用推广。通常，延展成型能力（stretch formability）与屈服强度（yield strength）呈现逆向相关性。为此，很难同时确保高强度及高成型性能。

但最近的研究表明，稀释Mg-Al-Ca-Mn（AXM）系统的配比后，或将制成工业级锻造合金（wrought alloys），使其拥有非凡的高速挤出性（high-speed extrudability），其时效硬化感受性（age-hardening response）也极快。若能将其应用到板状合金，预计将对汽车行业产生巨大的影响。

因此，该团队曾多次尝试通过AMX系统研发板状合金（sheet alloys）。在加工Mg-1.1Al-0.3Ca-0.2Mn%（原子百分比）合金期间，其发现只需将少量的锌0.3%（原子百分比）添加到Mg-1.1Al-0.3Ca-0.2Mn合金后，将大幅提升其延展成型性能。此外，经过短时老化（subsequent short time aging）将导致含锌合金强度呈现大幅提升。

新研發的合金被取名为AXMZ1000，该款合金在常温下的成型性能可媲美中等强度的铝合金，后者多被用于制造汽车车身件。此外，该合金的强度比铝合金高1.5～2倍。

向该款合金加入少许锌及镁金属后，将形成细粒结构；加入铝和钙后，将实现高强度，这得益于原子团簇的生成，进而提升了合金的强度。

新研发的合金均由普通金属制成，其材料成本并不昂贵。该合金的制作及热处理工艺简单，可将该合金加工为金属薄板，所用工艺也常见于铝合金制造中。（中国有色网）

俄罗斯科学家研制出生产碳化铪的新技术

俄罗斯科学院西伯利亚分院布德克尔核物理研究所与固体化学和力学化学研究所的研究人员联合研制出了制造碳化铪的新技术。这种新的制造技术高效、廉价，生产出的碳化铪质量高。

科学家首先把铪和碳放在球磨机中旋转，研磨成粉末，进行同步辐射的X射线衍射，然后通过电子束焊接方法进行定向电子束加热，温度至3 953℃时粉末开始熔化，整个熔化过程仅耗时2min，而使用传统技术生产碳化铪则需要十几个小时，生产出的碳化铪还有空隙。研究人员指出，使用这种新技术还可以生产钽、钨、钼等高熔点基金属的化合物。

碳化铪具有高弹性系数、良好的电热传导性、较小的热膨胀系数以及很好的耐冲击性能，适用于制造火箭喷嘴和机翼前沿等重要部件，主要应用于航天航空、工业陶瓷等领域，在喷管、耐高温内衬、电弧或电解用电极方面也有重要应用。（科技部）

韩国材料研究所成功开发新型铝粉末表面处理技术

据报道，近日，韩国材料研究所旗下的粉末/陶瓷研究总部金京泰（音译）博士研究团队在韩国成功开发出极细微铝粉末表面处理技术，与现有的铝粉末材料相比，与氧的反应活性提高了2倍以上，而且可以确保操作的稳定性。

这项技术除去了铝粉末表面致密存在的氧化膜，涂覆上热力学稳定的含氟有机物，与自然形成的氧化膜相比，有机涂层在较低的温度下受热也可轻易除去，作为固体燃料，在产生高能量的条件下，铝粉末可以具备较高的氧化反应性，另外，有机涂层可以使得铝粉末避免直接与外部氧气接触，与铝相比，在常温常压环境下更易安全储存。

纯铝与氧结合时，与其他材料相比，氧化反应速度块，产生的热量也很高。美国、俄罗斯等国家借助铝粉末剧烈的氧化反应，将其作为火箭推进剂、火药、焊接材料，广泛用于航空、民用及国防军工行业。只有当表面致密坚固的氧化膜完全除去，铝粉末优秀的氧化反应性和电导性等性能才能完全发挥出来，而这至少需要1 000℃的热量。而且，在除去氧化膜的过程中，纯铝直接暴露于大气中，也极可能发生爆炸，这些都是另铝粉末研究人员头疼的问题。

为了解决这些问题，材料研究所研究团队试图轻易除去表面形成的氧化膜，采用了含氟有机物，可以提高铝粉末本身的稳定性和反应性。涂覆后的铝粉末在250℃以下的温度可以脱去有机物涂层，与含有氧化膜的、相同尺寸的铝粉末相比，反应速度至少可以提高2倍以上，值得一提的是，利用现有涂装工艺技术，易于构建相关设备，实现批量生产。

今后这项技术有助于提高铝粉末的氧化反应性，可作为人工卫星发射火箭的固体燃料材料，钎焊的原材料。结合有机物粘接和混合技术，可用作包括光伏电池在内的各种电子元件和高电导性金属焊剂材料，这有望提升铝粉末的附加值，取代进口粉末材料。

研究团队负责人金京泰表示，如果这项技术实现商业化应用，铝粉末在国防及电子零配件领域都可创造极大的价值，将为韩国材料和技术发展发挥巨大的作用。（中国有色网）

日本着手开发下一代航空发动机

据报道，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）将从2018年度开始，同企业、大学合作开发下一代航空发动机。研发的重点为：减少氮化物排放，提高燃烧效率，并进行技术验证。

文部科学省把这一计划列入了2018年的研究开发概算之中。从2018-2022的5年中，政府每年將投入10亿日元（约合6 300万元）左右经费。JAXA将根据产品化要求及技术实证及关键技术的评价、计测、分析等实际需要，同相关发动制造商、大学等加强合作。

JAXA计划在对稀薄燃烧器进行改良后，于2019年开始在日本国产技术实证用发动机（F7发动机）上进行有关氮化物及二氧化碳减排效果的实验室试验。在2023年后，正式把新技术应用于F7发动机，进行实证试验。

JAXA已经成功开发了氮化物排放量比ICAO基准低75%的燃烧器，今后的目标是解决实用化过程中的相关技术问题。在高温高效窝轮的研究开发方面，JAXA已经开发了能够承受1 600℃的小型发动机窝轮叶片。在新项目中，将围绕如何在加大窝轮输出功率的同时，提高其工作效率，进行设计、开发、性能验证，以及将耐热复合材料应用于窝轮的技术开发。

据预测，下一代航空发动机将在2025年后实现量产，2030年后用于实际飞行。日本希望在国际联合开发中争取部件开发份额，目前正围绕开发国际竞争力的航空发动机不断加大投入力度。（科技部）

东北轻合金成功申报某型号舰船用铝合金及配套材料国产化研制项目

近日，东北轻合金联合西南铝、北京艾路浦科技发展有限公司、北京工业大学3家单位成功申报某型号舰船用铝合金及配套材料国产化研制项目。

据了解，一直以来，某型号舰船用铝合金及配套材料全部依靠进口，供货周期及供货量无法保障型号建造需求。在此背景下，需求单位提出某型号舰船用铝合金材料国产化，并在国防科工局的组织下开展项目立项工作。

参与本次竞争的共有4家申报研制团队。东轻公司及其团队一方面凭借多年来在军品配套领域的工作经验和良好形象，另一方面前期已深入了解该型号的需求背景，并开展了相关基础研究与工程化试制工作，因此在本次项目申请的竞争中胜出。（东北轻合金）

包头稀土高新区26家规模以上稀土企业上半年总产值58.89亿元

据报道，今年1-6月，包头稀土高新区26家规模以上稀土企业累计实现工业总产值58.89亿元，同比增长33.68%。从产业类型来看，原材料企业、新材料企业、终端应用产品企业分别完成产值35.9亿元、21.97亿元、1.02亿元同比增长29.64%、39.73%、60.1%，增长幅度同上月持平，分别占总产值的60.9%、37.3%、1.7%。新材料企业中，永磁材料企业、储氢材料企业、抛光材料企业分别完成产值19.91亿元、1.55亿元、0.51亿元，同比增长37.54%、58.5%、88.9%。抛光企业产值实现去年以来最大幅度增长。

从经济类型看，6家国有及国有控股企业完成总产值39亿元，同比增长28.4%，占稀土工业总产值的66.2%。（中国稀土行业协会）

中国跨入全钛合金钻杆生产时代

据报道，截至7月20日，全球首创的摩擦焊式全钛合金钻杆在渤海装备渤海能克钻杆公司成功下线，经试验各项技术性能和质量指标均达到设计要求，标志着中国跨入高品质全钛合金钻杆生产时代。

这种型号为BHTG105的钛合金钻杆，接头和管体材料全部为钛合金，创新性地改变目前国外钛合金钻杆采用常规钢制钻杆接头与钛合金钻杆管体用冷装配方式连接成整体钻杆的做法，通过先进的摩擦焊接方式连接而成，突破了钛合金管端镦锻加厚、管体热处理及管体接头摩擦焊等技术难题。

与同规格钢制钻杆相比，BHTG105钛合金钻杆重量减少43%、弹性模量降低43%，具有密度低、韧性好、无磁性、抗疲劳寿命长、耐腐蚀性强等特点，可作业于曲率半径小于30m的短半径水平井。在空气环境中疲劳寿命是钢钻杆的10倍，在腐蚀环境中疲劳寿命是钢钻杆的100倍。耐腐蚀性在环境温度330℃以下时，BHTG105钛合金钻杆具备完全抵御硫化氢、二氧化碳和氯离子的腐蚀等特殊性能，适用于高腐蚀井、超短半径水平井、深井和超深井的使用。

渤海能克钻杆公司是国内首家“以产顶进，替代进口”生产高品质高强度钻杆的企业，其研发生产的BHNK品牌多种新型钻杆，为国内最长水平井、亚洲第一深井勘探和管道穿越创世界纪录做出过特殊贡献。

BHTG105钛合金钻杆的研发成功，标志着渤海能克全钛合金钻杆研发制造技术处于国际领先水平，具有广阔的市场应用前景。（中国石油报）

国内首个“超稀土”电机转子在嵊州研发成功

据报道，7月7日，由浙江绍兴嵊州市新马电器有限公司用铁氧体配方材料，研制的高效节能电机转子配套的电机，经国家权威质检部门检测，各项技术指标均高于同类稀土转子高效节能电机，成为全球首家研发“超稀土”电机转子和“超稀土”高效节能电机的企业。

企业技术人员称，已研发出了4款类似的高效电机新产品，其中用铁氧体代替稀土材料研发的高效能电机，成为国内首个掌控“超稀土”电机转子技术的企业。

嵊州市是电机之乡，过去稀土高效节能电机是许多企业研发方向，使用稀土制作电机转子多与直流电机配套，具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列节能高效的优点。但是有工业“黄金”之称的稀土，因为其不可再生性，资源紧缺，价格不断上涨。国际上有专家提出尝试用新的铁氧体材料替代稀土的尝试，但是因配方和烧结技术的原因，性能一直没有超过稀土，成为一项科技命题。

为了让铁氧体电机的各项性能和稀土电机不相上下甚至超越稀土电机，新马电器有限公司的工程师高立新花费了大量心血。他赶赴日本、台湾请教相关专家，跑了20多家科研机构，经过上百次测试，前后花费一年时间，终于研制成功。

目前，该企业铁氧体转子装配的电机在绝缘等级许可的情况下，可以达到300℃，这一要求与国际航空设备的电机相符，而稀土转子工作温度一般不能突破150℃。在性能提高的同时，由天铁氧体主要材料为氧化铁，在转子制作成本上，比稀土节省20%。目前企业正在加紧通过3C认证，预计今年国庆可供货上市。（嵊州新闻网）

超轻镁锂合金首次成功应用于航空吊舱

据报道，目前，由中国铝业郑州研究员暨郑州轻研合金科技有限公司研发的超轻镁锂合金已成功应用于我国某型号军机吊舱，相比铝合金材质减重了46%。这是我国在航空吊舱领域首次应用这一种世界上最轻的金属结构材料。

相对太空服役环境，材料在航空的应用环境明显恶劣于航天领域，特别是机外环境，要承受住高低温交替、湿热、盐雾、霉菌等極端气候的考验。

经组织全力技术公关，该院成功克服了镁锂合金容易爆炸、氧化、偏析等困难，掌握了镁锂合金熔铸与加工关键技术。制备出大规格尺寸的镁锂合金铸锭，通过锻造、轧制、挤压等变形方法，得到强度高、塑性好、晶粒细小、组织均匀的合金材料。

解决了以往镁锂合金耐腐蚀性能差，不能在飞机舱外应用的难题，为镁锂合金在航空领域恶劣环境下大规模应用取得了重大突破。

目前，中国铝业郑州研究院暨郑州轻研合金科技有限公司已建成镁锂合金加工、热处理、表面处理、机加工的全套生产线，具备年产200t镁锂合金的能力，位居世界前2名，是国内生产能力最大，技术最先进，产品尺寸规格最全面，质量性能最好的研究与生产单位。

镁锂合金具有密度小、高比强度、高比刚度、以及突出的减震性能和优异的电磁屏蔽性能等诸多独特的优势，是航空航天及武器装备上理想的减重材料，还能减震降噪，屏蔽电磁干扰，使航天器、武器装备的机动性、准确性以及安全性和舒适性得到大幅度提高，具有广阔的应用空间。（郑州轻研合金科技有限公司）

高强铝合金的激光3D打印取得新研究

3D打印技术正在快速改变传统的生产方式和生活方式。作为战略性新兴产业，3D打印技术集成了数字化技术、制造技术、激光技术以及新材料技术等多个学科技术，被誉为有望成为“第3次工业革命”的代表性技术。金属激光3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。其中基于自动铺粉的激光选区熔化成形技术（SLM）主要特点是加工精度高、后续几乎不需要机械加工，可以直接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、生物医疗制造等领域有广泛的应用需求。

目前，SLM技术所应用的材料已涵盖钛合金、高温合金、铁基合金、钴铬合金和少量强度不高的铝合金等材料体系。高强铝合金，作为一种在工业领域有着广泛应用的轻质材料，在SLM领域的需求日益旺盛。但是与其他已经成功应用于SLM的材料相比，高强铝合金具有较高的导热率以及对激光较高的反射率，且合金化程度高，结晶范围宽，使得其SLM成形存在有很强的热裂倾向，严重限制了其工程应用。

为解决现有SLM成形高强铝合金材料的热裂问题，武汉光电国家实验室激光先进制造研究团队的博士生张虎、聂小佳等在朱海红教授的指导下，从传统铝合金材料设计的角度出发，通过在SLM成形高强铝合金中添加微量元素的方法，获得了致密无裂纹的试样。在成功抑制热裂纹的同时，SLM成形效率大幅提升；与原有粗大的柱状晶显微组织不同，微量元素改性后的组织为1mm量级的等轴晶；在细晶强化和析出强化的共同作用下，极限抗拉强度提升12%。该研究成果突破了现有SLM技术成形高强铝合金的工艺瓶颈，有望加速铝合金材料在激光3D打印领域的工业化应用。〔武汉光电国家实验室（筹）〕