金属与粉末冶金

俄罗斯计划提高稀有金属和稀土金属的开采量

据俄罗斯工贸部制定的路线图显示，俄罗斯计划未来数年内大幅增加稀有金属和稀土金属的开采量。该文件规定，至2024年稀有金属和稀土金属的产量应增至约2万t，到2030年，超过7万t。该计划的实施可使俄罗斯成为世界上最大的稀有金属及稀土金属出口国。根据计划，至2024年俄罗斯将每年开采1.18万t稀有金属和7000t稀土金属，至2030年将分别为4.34万t和3万t。（中国有色金属报）

3D公司为美国陆军研制新型金属增材制造设备

3D系统公司宣称，其正在为美国陆军研究实验室开发的一种世界上最大、速度最快、最精密的粉末金属增材制造设备，已取得重大进展，可用于满足陆军正在研制的新型远程弹药、下一代战车、直升机和防空系统对制造工艺的特殊要求。该公司在2019年第3季度获得美国陆军授予的价值1500万美元合同，其研制的设备配有多个激光器和一个大型成形室，并运用了独特的材料沉积工艺，能够制造陆军武器装备的关键部件，具有需要材料少、成本低、热应力低等优点。该设备计划在未来几个月内研制完成，部署在陆军基地和实验室中，协助新装备的研制。（北方科技信息研究所）

美国陆军研究检测3D打印零件使用寿命的技术

美国陆军研究实验室正在研究检测3D打印零件特性的技术，并于近期在学术期刊上发表了研究成果。3D打印零件与计算机模型之间存在一定程度的几何变形，并且内部存在空洞，在一些情况下可能会发生性能退化，因此美陆军目前只将3D打印零件用作临时性替代方案。

陆军研究实验室尝试利用应变传感器或涡流传感器来检测3D打印马氏体时效钢零件，根据测量结果评估磨损情况，并希望在此研究基础上开发一种能够检测3D打印零件性能的工具，使士兵能够预测零件的使用寿命，并及时更换。（北方科技信息研究所）

法国舰艇装备集团为舰艇安装3D打印螺旋桨

法国舰艇装备集团利用与南特高等商学院联合研发的金属丝熔融沉积工艺，制备出新型螺旋桨，并首次安装于现役舰艇“仙女座”号猎雷舰，在实现结构减重的同时提高推进效率和隐身性。这种3D打印螺旋桨长2.5m，由5个重200kg的叶片组成，是世界上最大的金属3D打印推进器。在经过了法国舰船装备集团和法国船级社的技术验证，以及法国海军舰队保障服务中心（SSF）和法国国防采购局（DGA）的舰上叶片试验后，2020年11月安装在“仙女座”号螺旋桨轴，并在12月底完成了海上试验。未来，法国海军将把3D打印技术应用于其他部件的设计和生产。（中国船舶信息中心）

使用寿命延长20倍的稀土—铂合金催化剂问世

韩国研究团队使用介孔沸石成功制备稀土—铂合金纳米颗粒。该颗粒作为丙烯脱氢工艺催化剂使用。稀土镧和钇的加入大幅度改善了铂在分子筛中的分散性，同目前广泛使用的多孔氧化铝负载铂—锡双金属催化剂相比，催化活性提高10倍以上，使用寿命延长20倍以上。

研究中使用了孔径低于0.55nm且具有均匀和连续空间结构的介孔沸石作为制备催化剂的载体。由于介孔沸石表面硅原子的缺失，表面上存在被称为硅羟基的骨架缺陷。稀土氧化物在其中可以以原子金属化合物形式存在，在氢热处理过程中能够与铂形成具有特定结构的合金。此前大量研究认为，稀土氧化物结构稳定，不能通过加热氢化反应与铂形成合金。（科技日报）

美国海军利用激光表面改性修复金属表面腐蚀

受美国海军研究署资助，内布拉斯加大学林肯分校开发出一种激光系统，可修复和预防铝制船体的表面腐蚀。铝制船体长期暴露在海洋环境下，易发生腐蚀和开裂，传统修复方式是将损坏部件运回船厂，修复期长、成本较高且影响舰艇海上任务的执行。为此，研究人员通过优化激光系统参数，利用高能激光束对金属材料表面进行局部加热，加强铝粒子之间的微观边界，再依靠材料自身热传导进行冷却，从而使被激光加热的表面区域的组织、成分、物理及化学性能发生变化，以达到修复腐蚀区域的目的。此外，操作人员只需在系统中输入待修复金属的类型、厚度等数据，即可自动确定激光的波长、功率等参数。（中国船舶信息中心）

国产钛铝叶片应用于C919大飞机

中科院金属研究所研制的钛铝合金的发动机叶片将首次应用于C919大飞机的配套长江1000（CJ1000）发动机，替代了此前C919使用的美国通用电气和法国赛峰合资成立的CFM研发的LEAP—X1C发动机，打破了依赖进口的局面。

此次攻克发动机叶片对中国航空发动机领域是巨大的突破，作为商用航发的叶片来说，不仅要满足航发的耐热、抗震、硬度等要求，还要最大程度的降低重量，保证寿命，这样才能让大飞机的商用效率达到最大化，而目前最新研发的钛铝合金密度只有4.0kg/m3，可以将涡轮叶片大幅减重，对于CJ 1000发动机有着重大意义。此次全新的发动机叶片已通过震动疲劳考核，整体效果达到理想预期，下一步即将进行叶片装机考核，离进入实际商用飞行又近了一步。（中国有色金属报）

中科院金属所为嫦娥五号月球钻土制造钻杆

嫦娥五号着陆器和上升器组合体月球钻取采样机构中的关键部件——钻杆及其结构件是由中国科学院金属研究所马宗义团队研制的碳化硅颗粒增强铝基复合材料制成，其轻质、高刚度、高强度和耐磨损等特点，满足了嫦娥五号在月球表面苛刻工况下的采样需求。

复杂的月壤构成、剧烈的环境温度变化、苛刻的轻量化要求，对钻采机构结构件的重量、强度和耐磨性提出了严苛的要求。其中，钻杆要钻入月壤深处，对材料的要求更加苛刻，常规金属材料无法满足制备要求。

铝基复合材料具有低密度、高强度、高模量、耐磨损等优异特性，是替代钢、钛、铝等传统金属制备钻杆的理想材料。然而，传统铝基复合材料强韧性匹配差，其稳定性和可靠性难以满足钻采机构苛刻的工作环境和“万无一失”的质量要求。马宗义团队通过研发铝基复合材料大尺寸坯錠及多道次变形加工工艺，研制出高强韧铝基复合材料挤压棒材、锻件和厚壁管材，实现材料性能和稳定性的大幅提升。尤其针对钻杆用材开展材料高取向微观结构设计，在保证耐磨性的同时，实现材料高强塑性匹配，先后突破了复合材料内孔高精度、高直线度加工、热处理强化与矫直等关键技术，研制的钻杆耐磨性和强度可与钢材媲美，实现减重65%，解决了月壤钻杆“无材可用、有材难加工”的困境。为嫦娥五号钻采任务的顺利完成提供了重要支撑。（中国科学院金属研究所）

深海潜水器耐压舱用钛合金保载疲劳研究取得进展

新型高强韧钛合金是耐压舱的首选材料，研究其保载疲劳特性对于深海潜水器的设计和可靠性评估具有重要意义。研究发现，耐压舱钛合金的3种保载疲劳失效模式，即疲劳失效、延性失效及疲劳与延性混合失效。保载与疲劳载荷的相互作用加速了试样的失效，并导致不同失效模式之间的竞争。研究进一步发现保载疲劳寿命与第一周次累积最大应变有关，二者在双对数坐标下呈近似线性关系，间歇加载时间对钛合金的保载疲劳行为没有影响。实验结果和理论分析揭示了钛合金的保载疲劳机理，即保载产生的塑性变形增大了试样的实际应力，这促进了已形成裂纹或损伤的扩展，同时，疲劳载荷部分导致的局部塑性应变增大了保载疲劳塑性应变的累积。

该研究由中国科学院力学研究所LNM微结构计算力学课题组与中国船舶重工集团公司第七 二研究所等单位合作完成，得到国家重点研发计划项目“深海装备耐压结构体、材料耐压特性及评估技术研究”的支持。（中国科学院）