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 苏州市轻金属及其复合材料实验室

一、实验室简介

    实验?#39029;?#31435;于2006年,由国内轻金属及其复合材料权威专家柴东朗教授领衔,2009被认定为苏州市重点实验室。实验室主要科研骨干15人,致力于复合陶瓷化、超轻金属材料研究和产业化。实验室先后与?#25945;?#19968;院、?#25945;?#20116;院、?#25945;?#20843;院、中船重工705研究所等近20个研究所进行学术交流和学术合作,为实验?#19994;?#30740;究成果在我国?#25945;?#39046;域的推广应用和?#30001;?#20132;流合作奠定了必要的基础。其?#26657;教?#33322;空领域的轻金属及其复合材料产品研究其研发的高强韧镁合金AZ33M 超轻镁锂合金LAZS-10A\LAZS-10B已列入国标和军标,成为多个?#25945;?#22120;型号选用的轻合金,打破了国际上对我国轻金属材料的封锁。实验室于2010年获得苏州市重点实验室二期滚动支持(SZS201010)。

二、研究方向

实验室主要研究方向为:复合陶瓷化、超轻金属材料(AZ33M镁合金、超轻Mg-Li合金、超轻Mg-Li-Ca 合金、高温耐蚀镁合金、铝锂合金、铝基复摩擦材料)、钛合金的渗氧技术等。

 
三、科研骨干
 
柴东朗:教授,博士生?#38469;Α?#35199;安交大苏州研究院新材料技术实验室主任。主要研究方向为:1.轻质高强合金的设计、制备与?#38405;埽?#37329;属基复合材料的设计制备与?#38405;堋?.高强韧轻质(Al、Mg、Ti)合金(超轻质Mg-Li合金)大流变机理及其热行为。3.双属性(结构-功能)有机、无机物增强-金属基复合材料的界面设计、界面特征及其复合效应。4.复合材料的细观力学分析、计算机仿真及虚拟试验、材料设计中“形状相似”及“行为相似”模拟模型及理论。5.高强、超轻质Mg-Li合金(密度为?#31185;?#26041;厘米1.0-1.5g)及其复合材料的成份结构设计、强化机理及?#38405;?#30740;究。
涂铭旌:中国工程院院士,学术顾问。长期从事金属材料、稀土材料、纳米材料和复合材料、强度与断?#35757;?#30740;究。
 
王秀玲:高级工程师。主要研究金属材料的微观组织对力学?#38405;?#30340;影响。
 
石兴泰:博士,高级工程师。主要从事镁合金的强度以及断裂机理的研究。
 
刘  洋:助理工程师,主要从事高强镁合金以及镁合金表面处理技术的研究。
 
四、主要成果
1、复合陶瓷化
?#38405;埽?#24490;环盐雾实验96h,破损面积小于5%(已经过SGS验证,如图1);处理后表面不导电;
优势:与微弧氧化相比,复合陶瓷化能够处理到零件的螺纹孔以及棱边棱角,且陶瓷层致密、无空隙、无增厚现象、表面均匀光滑。处理范围不受零件的尺寸以及复杂程度的影响,而微弧氧化技术受限于零件的形状,并?#24050;?#29615;盐雾实验48h,满足不了国军标的要求。
应用:2016年7、8月与705所、中船重工西安东仪集团合作应用于某水雷项目,并且后续项目已于今年(2018年2月)开始。主要应用零件见图2。

 
 

1  SGS盐雾实验报告

                            图2 部分应用零件零件
2AZ33M镁合金
    ?#38405;埽?#22914;下表(已经过SGS的验证,如图3)
 
在2015年通过了世标(如图4)及国标认证(如图5)
优势:国内镁合金的抗拉强度一般在250MPa左右,断后伸长?#23460;?#33324;不高于10%,不耐腐蚀,机加工困难;而AZ33M镁合金抗拉强度、断后伸长?#23460;?#21450;耐蚀?#38405;?#22343;高于国内镁合金,且易于机加工。

                         图3  AZ33M镁合金力学?#38405;躍GS测试报告

         图4  AZ33M获得世标认证

图5  AZ33M获得国标认证
   应用:在水雷、导弹、卫星、无人机机翼等国防领域均有应用记录。其部分零部件如图6所示。

图6  AZ33M在国防领域的部分应用
3、快离子导电膜
?#38405;埽?#30005;阻率为0.0078mΩ·mm(相同条件下银的电阻率为0.017mΩ·mm)。膜层致密、导电、有金属光泽(可以当镜子照)。具有金属键和离子键导电机制,结合力强,230℃?#26085;穡?0次)转化膜无脱落。
应用:已经应用于?#29366;鎩?#36890;信(上海铭源科技有限公司)等领域如图7。

图7  快离子导电膜处理零部件
4、钛合金的渗氧技术
?#38405;埽?、表面层为金红石结构的TiO2
2、渗氧深度0.001-0.30mm;表面硬度Hv650-1000;
3、耐烧蚀(≥900℃)、耐腐?#30784;?#32784;磨
4、可用于精密、复?#26377;?#29366;的钛合金;零件硬化处理,?#37096;?#29992;于大型零件。
应用:已应用于某狙击枪的表面处理,处理后连发1000发,表面温度升高不大(如图8)。

图8  钛合金的表面渗氧技术
5、超轻Mg-Li合金       
?#38405;埽?#23494;度1.4~1.6g/cm3,抗拉强度200~250MPa,?#30001;?#29575;20左右。
优势:普通镁合金的密度为1.8g/cm3,它与国内外Mg-Li合金相比具有优良的力学?#38405;堋?#36739;高的抗腐蚀?#38405;堋?#36739;低的密度等优点。被多方专家组评定为“国内领先,国际先进”。为目前应用的最轻的结构材料
应用:已经通过国军标的认证,已成功应用于LD-4、CX-6、MC-A/B、浦江一号等型号卫星。并对结构材料的取代率接近100%,基本?#20808;?#20195;了铝合金。并为MC-A\B卫星的结构件减重达到50%左右。其应用的部分零部件如图9。

图9  超轻Mg-Li合金应用的部分零部件
6、超轻Mg-Li-Ca合金     
特点:密度1.25g/cm3,与其他镁锂合金相比,在强?#20154;?#24179;相当的情况下具有更低密度第二代超轻Mg-Li合金)。
应用:基于超轻Mg-Li合金的情况,可以达到中试水平,目前还未产业化。
7、高温耐蚀镁合金
?#38405;埽?、600℃长时加热情况下,材料完好未发生表面烧损现象(材料表面光亮)和材料内部局部熔融情况;
2、经过差热分析表明挥发温度为730℃,起始熔点为760℃,完全熔化温度为800℃左右。
3、在PH为6的溶液中浸泡60天后,晶界处仅有轻微腐蚀;在PH为10的溶液中浸泡60天后,未见明显腐蚀,仅有微量沉积物。
4、在400℃时?#39038;?#24378;度接近240MPa。
应用:实验室研究阶?#25105;?#32467;束,可以达到中试水平,目前还未产业化。
8、铝锂合金
?#38405;埽?#25239;拉强度595MPa、屈服强度455MPa、?#30001;?#29575;10.8%、密度2.35g/cm3
优势:第三代铝锂合金1460?#38405;?#20026;抗拉强度538MPa、屈服强度492MPa、?#30001;?#29575;10.5%、密度2.57g/cm3
    应用:处于中试阶段,目前还未产业化。
9、铝基复合摩擦材料
?#38405;埽?、使用温度范围宽(-50—350℃),散热好;2、无“?#20154;?#36864;”现象;3、磨损?#23454;停?#20248;于国标5-10倍;4、无低温脆性;5、良好的抗腐蚀?#38405;埽?、制备工艺简单,价格便宜;7、对于磨副有良好的保护作用。
应用:可广泛用于各种交通运输工具和机器设备的制动器、离合器及摩擦传动装置。图10为摩?#26009;?#25968;和磨损?#23454;?#26816;测报告。
 

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