复杂结构特种双金属构件制备技术及产品研制

来源:科技处  时间:2020-09-10  点击数:

主要完成单位:西安理工大学,西安建筑科技大学,西安西电开关电气有限公司,天水西电长城合金有限公司

主要完成人:梁淑华,许云华,邹军涛,曹伟产,付永红,刘强,杨晓红,王海洪,钟黎声,武宏,肖鹏

项目简介:  

由于电力、空天、冶金等领域的重要工程装备核心部件服役环境特殊,要求同一构件不仅具有超强承载能力,而且需要兼备极端耐热、高强耐烧、超高耐磨等特性,甚至要求在同一构件上实现相互矛盾的双重或多重功能,由不同特性金属组成的双金属构件成为满足上述使用要求的最佳选择。直接将两种金属通过焊接、离心铸造、轧制等常规方法复合在一起的双金属构件,不仅界面结合强度不能满足要求,而且主服役基体金属本身也难以满足苛刻服役环境,严重制约了某些重要工程关键设备的创新与应用。该成果在科技部863 课题、国家自然科学基金重点项目等课题支持下,针对超特高压断路器、航空电源和液压机构、冶金物料输送系统等重要装备亟需、结构复杂且有特殊功能要求的双金属构件制备技术及装备开展了研究。

从宏微观多尺度角度发掘材料与结构的潜力,提出了苛刻服役环境下主服役材料的主动设计方法与制备技术,即通过主服役材料微结构优化设计,发明了双连续超细结构、钢筋混凝土结构、梯度增强结构和析出相-纳米晶-纳米孪晶协同调控的主服役材料及制备技术,突破现有构件设计极限,使其满足超强承载、极端耐热、高强耐烧、超高耐磨等需求。采用特种液固连接与复合制造,探索出熔点相差巨大(≥1500℃)、熔点相差较小(≤500℃)、熔点相近(≤100℃)系列结构复杂双金属构件整体制造新方法。结合复杂双金属成型需要,自主开发了多点监控、梯度加热、精确控温的专用可视化高温熔渗连接设备,双温区、环形顺序凝固、转速可调的专用双金属连接设备及薄壁、异型双金属管材整体复合自动化、规模化生产线。

复杂结构双金属产品的开发及应用,有力支撑了特高压电网以及风电等新型能源并网后满负荷商业化稳定运行,促进了我国航空发电机技术的进步,解决了困扰企业多年的飞机液压机构低温漏油超标问题和异型管无法整体复合的难题。研究成果在国内外知名学术期刊发表学术论文100余篇,其中SCI收录论文60篇。培养博士研究生7人,硕士研究生33人;获授权国家发明专利47件。成果形成系列双金属构件产品随整机在特高压电网、航空、冶金等领域运行状态良好,具有稳定的服役性能,经济和社会效益显著。

该项目由西安理工大学、西安建筑科技大学、西安西电开关电气有限公司和天水西电长城合金有限公司四家单位共同完成。研究团队包括正高级职称3人、副高级职称6人、中级职称2人,平均年龄不到47岁。

该项目获2019年度陕西省科技进步一等奖。

  




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