金属与粉末冶金

美国批准用于高温堆的新型合金材料

美国机械工程师协会已批准将“617合金”列入《锅炉和压力容器规范》。“617合金”由镍、铬、钴和钼混合而成，这意味着由美国爱达荷国家实验室开发的这种合金可用于拟议的熔盐堆、高温堆、气冷堆或钠冷快堆。这是美国30年来首个添加到规范中的新材料。

《锅炉和压力容器规范》规定了可接受应力的设计规则，并规定了可用于发电厂建设（包括核电厂）的材料。遵守这些规范可确保部件的安全性和性能。爱达荷国家实验室用12年的时间开发出“617合金”，美国能源部投资了1500万美元。

现在，高温堆的设计者采用这种“617合金”新材料，可以使反应堆的工作范围更大。据称，之前允许的高温材料不能在750℃以上使用，而“617合金”可以在高达950℃条件下使用。因此，“617合金”可以满足更高温度的反应堆设计。（中国国防科技信息中心）

NASA正开发和测试新型形状记忆合金巡视器轮胎

美国国家航空航天局（NASA）格伦研究中心正在开发的一种新型形状记忆合金（SMA）轮胎，可满足NASA未来火星巡视器探索火星表面复杂地形的需求。由这些变形材料制成的轮胎提供了无与伦比的耐用性，因为它们不像目前的刚性车轮那样与地形相适应，它们实际上可以包住岩石而不会有刺穿的危险。它们可以被设计成提供更平稳的行驶——就像增加减震器一样——以减少对巡视器系统的潜在损害。

格伦研究中心的首席轮胎工程师威维克·阿斯纳尼表示，中心几年前就开始与美国轮胎工业合作，为月球开发一种更好的非充气或无气轮胎。这催生了一种被称为弹簧轮胎的先进轮胎，它是由钢弹簧组成的网络构成的，像传统的橡胶轮胎一样适应起伏的地形。格伦的工程师们已经用SMA制成的弹簧代替了传统的钢结构，以提高巡视器在极端岩石地形和火星低温环境下工作的能力。（中国航天系统科学与工程研究院）

美国陆军开发新型材料设计方法提升合金抗弹性能

美国陆军研究实验室正与北德克萨斯大学合作，利用新方法有望针对特定的应用进行材料优化，推动弹道学发展，为美国陆军提供所需的解决方案。

美国陆军现代化战略将“材料设计”确定为优先研究领域，以应对未来的威胁。该项研究由国会资助，将通过开展基础研究，探索金属加工与弹道冲击响应之间的关系，将材料加工的变化与主要变形机制及其抗弹性能的影响关联起来。高熵合金通常是由5种或5种以上的元素按相等或相对较大的比例混合而成。研究人员评估了7种高熵合金，结合材料学、高应变率失效力学和终点弹道学等领域的专业知识，并通过实验发现这些合金可具有独特的性能。

该研究还采用不同于传统的机械测试方法，通过弹道冲击测试使材料承受极端的载荷。此外，他们还在开发能够快速评估潜在候选材料的原子方法，以及用于性能开发的大批量制造和测试方法。（北方科技信息研究所）

美国军方开发合金钢增材制造技术

美国陆军正在开发合金钢增材制造技术，以支持陆军战备和现代化，实现2方面目标：一是为现役装备平台生产维修用零备件，二是为新的武器系统制造性能更强的零部件。

针对前一目标，陆军研究实验室正在开发能够按需要制造耐用钢零件的技术，目前已制造出“艾布拉姆斯”主战坦克的发动机螺旋风扇。针对后一目标，实验室正在尝试为“远程精确火力”项目群下研制的火箭弹、导弹和炮弹制造质量更轻的零部件，以提升射程、装药量和制导精度。

陆军研究实验室重点关注一种名为AF—96的合金钢粉末材料，该合金最初是为空军用钻地导弹研制的，是一种经济、高强度的金属材料，非常适合在军事平台上应用。（北方科技信息研究所）

纽结半金属研究获进展

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心和中国科学院大学卡弗里理论科学中心的研究人员合作提出了可以用纽结理论的琼斯多项式去分类一类重要的量子材料：纽结半金属——包括近年发现的受对称性保护的厄米节线半金属和不受任何对称性保护的非厄米奇异线半金属。

研究人员借鉴了过去研究陈绝缘体的方式：陈数的改变可以通过分析在相变点附近的狄拉克方程的质量项得到。在相变点附近，狄拉克质量项控制着布里渊区贝里曲率的变化，陈数的改变可以通过计算布里渊区内所有狄拉克点附近的质量项的变化之和求得。

研究人员通过分析这些相交点附近节线的局域演化，就可以得到对应的琼斯多项式的整体变化。这些变化同时也会和系统的低能物理变化联系起来。因此这项研究为进一步研究纽结半金属这类量子材料的物性和开发其未来可能的应用提供了理论基础。（中国科学院）

中国散裂中子源用户发表高强高韧变形分配钢研发成果

中国散裂中子源（CSNS）用户香港大学机械工程系教授黄明欣团队在高强高韧变形分配钢（D&P钢）研发取得的进展。

黄明欣团队近年来与CSNS通用粉末衍射仪（GPPD）团队合作，对系列样品进行了系统的表征与研究，以中子衍射为研究手段，深入研究亚稳奥氏体、位错这两者在低成本D&P钢断裂行为中扮演的作用。

在GPPD团队的支持下，黄明欣团队通过中子衍射谱有效获得低成本D&P钢的相体积分数和位错密度等重要的微观参数信息。受GPPD数据等支持，黄明欣团队开创性地提出高屈服强度诱发晶界分层开裂增韧新机制，打破了传统的提高强度会降低材料断裂韧性的认识。（中国科学院）

二維金属卤化双钙钛矿室温铁电体研究获进展

中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室无机光电功能晶体材料罗军华团队设计合成了一例金属卤化双钙钛矿室温铁电体（CPA）4AgBiBr8（CPA为氯丙胺）。CPA分子具有高度扭曲的分子构型，这种不对称链状配体的引入有利于诱导极性晶体产生较大的偶极矩，同时为结构相变提供驱动力。研究结果表明：（CPA）4AgBiBr8是一例室温铁电体，自发极化强度为3.2μC/cm2，外电场作用下的极化翻转过程证实了其铁电性能。其中氯丙胺阳离子的有序化与无机八面体框架扭曲的协同作用，诱导产生自发极化。值得关注的，（CPA）4AgBiBr8对X射线具有很强响应，类似于二维量子阱的有机—无机组分交替排列，赋予材料较大的载流子迁移寿命μτ=1.0×10-3cm2/V，表明（CPA）4AgBiBr8在X射线检测中的潜在应用前景。（中国科学院）

增材制造钛合金疲劳性能研究中取得进展

中国科学院力学研究所金属材料微结构与力学性能课题组在增材制造钛合金（Ti—6Al—4V）疲劳特性上开展了系列研究工作。课题组对增材制造钛合金进行了疲劳性能测试，获得了材料高周及超高周疲劳性能。通过对疲劳断口观察，报道了增材制造钛合金高周及超高周疲劳裂纹均萌生于材料内部孔洞及未融合缺陷，并形成“鱼眼状”断口形貌的新现象。这和传统锻造金属材料的疲劳特征与裂纹萌生机理大不相同。根据裂纹源尺寸的分布特征，构建了疲劳性能与裂纹尺寸之间的统计关联。基于材料疲劳寿命数据和疲劳裂纹缺陷尺寸，进行了概率统计P—S—N分析，得到该材料的高周、超高周疲劳失效概率与疲劳寿命、外加载荷的关系。此外，为进一步探索疲劳裂纹扩展特性，课题组利用原位疲劳加载装置，获得了不同温度下、不同制备取向的Ti—6Al—4V裂扩展速率，揭示了不同取向增材制造钛合金疲劳裂纹扩展的机制。（中国科学院）

我国科学家发现零温极限下铁磁演化新量子现象

浙江大学袁辉球教授团队以重费米子材料——铈铑锗（CeRh6Ge4）为研究对象，通过优化制备条件合成了高质量的单晶样品。在外加压力的调控下，他们发现该化合物的铁磁序被逐渐抑制到零温，在0.8GPa的时候出现铁磁量子临界点。研究进一步发现当单晶样品温度趋于零温时，其电阻随温度线性变化而比热系数随温度对数发散，表现出显著的奇异金属行为。该研究首次在一个纯净的铁磁材料体系中发现量子临界点存在的确凿实验证据，并在铁磁量子临界点附近观察到了显著的金属奇异行为，为进一步研究铁磁量子相变，揭示长期困惑人们的奇异金属行为开辟了新方向。相关研究受到量子调控与量子信息重点专项的资助。（科技部）

稀土镁合金产品研发获新进展

近日，内蒙古包头稀土研究院开发出了锆颗粒尺寸低于600mm的稀土镁锆晶粒细化剂产品，填补了对应高效率、低成本镁合金晶粒细化剂的产品空白。

目前，工业普遍采用镁锆中间合金作为晶粒细化剂，市场现有产品存在锆元素细化效率低（低于40%）、锆颗粒大量沉积、细化剂成本高、杂质含量高以及细化工艺操作不稳定等诸多问题，对实际工业应用带来极大困难。

基于前期针对稀土和锆元素对镁合金耦合细化机制的研究成果，辅之以全新的冶金工艺制备方法，让分布更密集、体积更小的锆粒子为镁晶核提供更多的附着机会，同时稀土元素加强了结晶过程中镁晶核在锆粒子表面的附着能力，可以实现镁合金晶粒的高效率细化。细化之后的粒子颗粒尺寸为传统镁锆中间合金中锆颗粒尺寸的30%，纳米级颗粒尺寸分布率大于60%，颗粒之间团聚现象低于5%，铸态下合金晶粒尺寸降低20%，达到35mm以下，晶粒细化效果显著。

目前该产品已经完成小规模生产工艺的研发，产品已经客户使用验证，产品细化效率大于80%，成本较传统镁锆晶粒细化剂降低20%以上。据此开发出的导热系数为100W/m·K的低成本散热稀土镁合金工程材料，综合评定性能已等同于现有铝合金散热材料，比使用铝合金节约成本5%以上。（中国有色金属报）

镁基仿生材料研究获进展

中国科学院金属研究所与美国加州大学伯克利分校和中国工程物理研究院开展合作，借鉴天然生物材料三维互穿微观结构的理念，将镁熔融浸渗至增材制造的镍钛合金骨架，构筑成轻质、高强、高阻尼、高吸能镁—镍钛仿生复合材料。

微观三维互穿仿生结构不仅实现了镍钛增强相与镁基体在性能优势上的互补与结合，而且赋予材料形状记忆与自修复功能。首先，组成相在三维空间相互穿插有利于促进相互间的应力传递，弱化应力集中，使两相的变形更加协调，更好地发挥了镍钛增强相的强化效果，仿生复合材料的强度显著高于基于混合定律的简单叠加。其次，仿生复合材料中基体与增强相之间不仅依靠界面的冶金结合，而且存在三维穿插的机械互锁，有效地避免了因界面开裂造成的过早失效，赋予材料良好的损伤容限。再次，仿生复合材料中组成相在三维空间的贯通，不仅充分保留了镁基体的阻尼性能，而且两相之间的弱界面结合可引入微屈服、微裂纹等新的阻尼机制，进一步提高阻尼性能。

此外，在特定温度范围（>150℃），镍钛增强相骨架的形状记忆效应与镁基体的蠕变行为具有耦合效应，镍钛的回复应力远高于基体的蠕变应力，使得形变损伤后的仿生复合材料可通过常规热处理恢复其初始形状和强度，达到形状记忆兼具自修复功能的双重效果，并且可往复循环利用。（中国科学院）

我国首条自主新型稀土储氢合金生产线正式运转

中国科学院包头稀土研发中心孵化企业——包头中科轩达新能源科技有限公司成功建成首条利用自主知识产权的新型稀土储氢合金电极材料生产线，并投产运行，产品正式供应国内镍氢动力电池企业。

該生产线打破了国外的技术垄断，其产品具有高容量、低自放电和低温等特点，可广泛应用于高安全型绿色环保镍氢动力电池，为混合动力汽车、氢燃料电池以及固态储氢等提供高性能关键材料。（证券时报）

成都天智成功研发出低成本高导热超高塑性镁合金

近日，成都天智轻量化科技有限公司与西南交通大学交通运输装备轻量化研究所团队开发成功了一款名为ZX61M的镁合金。ZX61M在热挤压状态下的热导率高达165W/m·K，抗拉强度为270MPa，延伸率高达30%。其热导系数已经与高热导率的铝合金的热导率相当，高于绝大多数铝合金，甚至高于青铜（32～153W/m·K）和黄铜（70～109W/m·K），而镁合金器件的散热速度大约是铝合金器件的3倍、密度是铝合金的64%。（中国有色金属报）