金屬與粉末冶金

俄羅斯科學家研發出一種接近骨組織的超彈性合金

俄羅斯國家研究型技術大學莫斯科鋼鐵合金學院（MISiS）材料學科研人員利用鈦、鋯和鈮研發出一種新的生物相容性合金，其物理力學性能與天然骨組織接近。

MISiS科研人員介紹，金屬生物材料在骨組織重建中起著特殊作用，其中使用最多的是鈦金屬，但鈦金屬特性與骨骼物理和機械特性不符，會導致應力隔離（消除）和附近骨組織脆性增加。在科研攻關中，科研團隊控制合金化學成分，研究了幾種高鋯含量的鈮鋯鈦（Ti—Zr—Nb）系列合金結構和功能特性，最終在4種鋯、鈮含量不同的新合金樣品中，Ti—41%Zr—12%Nb被認為是最適合的超彈性合金，表現出高塑性，相對斷裂伸長率超過20%，總可逆變形超過6%。（科技部）

新型催化劑中可降低貴金屬使用量

美國明尼蘇達大學雙子城分?？茖W家發明了一種名為“催化冷凝器”的開創性裝置，可通過電方式讓一種金屬的行為像另一種金屬，用作加速化學反應的催化劑，使化學反應更快、更高效地進行。這項研究為使用非貴金屬催化劑的新催化技術打開了大門，可提高儲存可再生能源、制造無碳燃料和可持續材料的效率。

為開發出替代這些材料催化性能的方法，研究人員依靠他們對電子在表面行為的了解，成功地測試了一種理論，即向一種材料添加和移除電子，可以讓這種材料模仿另一種材料的特性，并據此發明了這款催化冷凝器裝置。

該團隊計劃繼續研究這款催化冷凝器，用其解決一些最重要的可持續和環境問題。在美國能源部和國家科學基金會的資助下，幾個平行項目已經在進行中，比如將可再生電力儲存為氨；制造可再生塑料中的關鍵分子；清潔氣體廢物等。（科技日報）

現有銅線設備支持實現超快寬帶

英國劍橋大學一項研究成果顯示，目前的銅線設施或能支持超快寬帶。研究結果提示一套低成本的數據通信方案或許可行，尤其是在那些無法安裝光纖寬帶的地區。

研究人員厄爾金·迪恩可及其同事研究了雙絞線（目前廣泛使用的銅芯線）在高頻率下的特性，這一頻率能達到未來通信網絡對性能的要求。他們從理論上分析了這些雙絞線的性能上限，并使用了一種經過特殊設計的叫作微帶巴倫的裝置，幫助他們在需要的頻率下開展實驗。他們的實驗顯示，相比當前在低于1GHz帶寬運行的銅線設施，雙絞線可以支持5GHz的帶寬。研究團隊認為，當前的銅線設施或能在目前因成本原因無法部署光纖的地區支持光纖網絡。

雖然這種雙絞線只能在短距離上支持這一帶寬，但研究人員強調，使用短距離的雙絞線有望幫助實現全光纖技術。（科技日報）

俄羅斯科研人員利用數學模型快速合成特性合金

俄羅斯烏拉爾聯邦大學科研人員利用計算機建模，通過操縱合金的內部結構影響其物理特性，研發出一種快速合成鋁基合金合成的方法。鋁硅合金是一種被廣泛用于制造汽車、飛機等零件的合金。合金中晶體的形狀決定了材料的物理特性，包括強度、延展性、導熱性和導電性。在數學模型的幫助下，可控制合金的成分和特性，并生產出具有所需特性的零件。目前，研究人員正在一個實驗性電磁懸浮設施上驗證該模型。通過該設備，可進行真實實驗并描述合金的枝晶結構。利用該數學模型，可模擬各種金屬合金中發生的結構相變過程，能快速合成具有特定性能的合金，研發具有改進特性的新一代材料。（科技部）

科學家揭示鎂金屬負極的不均勻溶出行為

中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員崔光磊團隊，系統地證實在與鎂金屬負極兼容性較好的含氯鎂電解液中，在實用化的電流密度和面容量條件下（≤5mA/cm-2，>4mAh/cm-2），在不做任何集流體修飾的前提下，鎂金屬沉積物依舊均勻且致密，充分體現了鎂金屬負極的獨特優勢。但是在0.1～1mAh/cm-2的適中電流密度范圍內，鎂金屬負極的不均勻溶出行為造成其表面出現嚴重的腐蝕坑，進而導致后續循環過程中的鎂金屬沉積不均勻，最終造成鎂金屬負極的過早失效或內短路問題。

針對異常溶出行為帶來的不良影響尤其是安全隱患，研究團隊表示，攪拌電解液、提高電解液濃度、適當提高電流密度以及使用具有界面離子濃度梯度均化作用的添加劑都是有效改善這一問題的方法。這項研究將引起人們對各種金屬負極溶出行為的關注，并啟發科研人員綜合考慮金屬負極的沉積—溶解過程，從而判斷其真正的實用性。（中國科學院）

金屬仿生材料結構優化設計研究取得進展

中國科學院金屬研究所在前期研制高阻尼鎂基仿生材料的基礎上，通過模仿典型天然生物材料的微觀三維互穿結構與空間構型，利用“3D打印+熔體浸滲”工藝制備了一系列新型鎂—鈦仿生材料，在金屬體系中構筑了類似鮑魚殼的“磚—泥”結構、螳螂蝦殼的螺旋編織結構和紫石房蛤殼的交叉疊片結構，并在經典層合理論基礎上建立了能夠定量描述仿生材料結構與力學性能之間關系的力學模型，實現了其模量與強度的定量預測。

研究發現：在鎂—鈦復合材料體系中，仿生結構能夠起到顯著的強韌化作用，與組成相似但不具有仿生結構的復合材料相比，仿生材料的強度與韌性同步提高，其斷裂能提升2～8倍，特別是交叉疊片結構因具有多級結構特征而表現出最佳的強韌化效果；仿生材料中鎂、鈦兩相在三維空間相互貫穿，利于促進它們之間的應力傳遞，并抑制各自相中的變形與損傷演化，減輕應變局域化程度，從而延緩仿生材料整體發生斷裂，提高其拉伸強度與塑性；微觀取向不斷變化的特定空間構型能夠誘導裂紋沿仿生結構發生偏轉，增大裂紋面的面積，且凹凸不平的裂紋面之間能夠產生摩擦并形成橋連，有助于消耗外加機械能，實現高效增韌；不同類型的仿生結構均可通過提取結構中的最小重復單元，并考察其在三維空間的緊密堆積形式進行定量描述，進而將經典層合理論發展應用于仿生結構，能夠建立仿生材料的結構與力學性能之間的定量關系，從而為預測仿生材料的性能以及優化設計仿生結構提供理論依據。（中國科學院）

合金鋼的耐液態鉛鉍腐蝕性能方法研究獲進展

中國科學院近代物理研究所利用噴丸處理工藝使鐵素體/馬氏體鋼SIMP表面納米化，探究了其在550℃飽和氧液態LBE中的腐蝕行為。

研究顯示，腐蝕1218h后，表面納米化鋼表面生成的氧化膜厚度為28μm，而原始鋼表面生成的氧化膜厚度為37μm，表明表面納米化可顯著提升鐵素體/馬氏體鋼的抗LBE腐蝕性能。這主要歸功于2個因素：噴丸處理引入的大量晶界顯著增強了鉻原子的擴散系數，使保護性的鉻—氧化物在氧化早期得以迅速生成，從而降低了氧化速率；噴丸樣品表面生成的磁鐵礦比原始樣品的晶粒尺寸更小，且更加致密，從而降低了氧原子的向內擴散和鐵原子的向外擴散速率。

研究還發現，表面納米化鋼的氧化層與基體的結合強度更高。這主要得益于表面納米化鋼的外氧化層相比原始鋼更加致密，鉛的滲透程度更低。此外，較小的晶粒尺寸和鐵—鉻尖晶石中較高的鉻含量促使表面納米化鋼的氧化層相比原始鋼具備更高的結合強度。（中國科學院）

高性能超細晶含銅鈦合金研究獲進展

中國科學院金屬研究所楊柯團隊成員任玲、王海等運用“雙相殼層包裹超細等軸晶”的顯微組織設計思想，從熱力學、動力學兩方面提高超細晶鈦合金組織熱穩定性，并利用常規熱處理與熱加工的工藝組合，實現了上述顯微組織的大尺寸制備，解決了超細晶鈦合金制備加工難、組織穩定性差的問題，獲得了性能優異和熱穩定性高的超細晶含銅鈦合金。

在前期研究的基礎上，科研人員提出“共析元素合金化→淬火→熱變形”（EQD）的超細晶含銅鈦合金的制備策略，實現了雙相殼層包裹超細等軸晶的顯微組織的設計思想。超細晶（Ti6Al4V—5Cu）合金在高溫拉伸的熱力耦合條件下未發生晶粒的粗化長大。EQD策略實現了銅鈦、銅鋯鈦等其他鈦合金的高性能、高熱穩定性超細晶組織的制備，并已拓展至包括鋼鐵材料在內的其他合金體系，為超細晶金屬材料的制備提供了新途徑，這對超細晶金屬材料的設計和研究具有重要意義。（中國科學院）

研究人員發現鎂塑性變形能力

西安交通大學單智偉教授團隊在針對鎂的塑性變形行為和內在機制研究中發現，在高應力或高應變速率下加工，可由高應力引發新的變形機制，進而提高鎂的變形加工能力。

通過系統分析并結合分子動力學模擬，該團隊提出，新晶粒是通過錐面—基面轉變形成的。在新晶粒形成后，原本已消耗殆盡的塑性得到了再生，繼續加載時，樣品仍可持續發生很大的塑性變形。在新形成的晶粒中，可以繼續發生由位錯和孿生協調的塑性變形，猶如“返老還童”，樣品重新具有了塑性變形能力。該研究豐富了對塑性變形機制的認識，為鎂的變形加工提供了新的啟發：在高應力或高應變速率下加工，可由高應力引發新的變形機制，進而提高鎂的變形加工能力。（中國有色金屬報）

攀鋼成功開發出鈦合金化新型耐磨鋼

鞍鋼集團攀鋼協同北京鋼研總院、重慶大學、東北大學等科研院校開發出了鈦合金化新型耐磨鋼，形成了鈦合金化耐磨鋼綠色低成本制備技術，以低成本的“轉爐—連鑄—軋制”替代了現有的“電爐—模鑄—鍛造”制備流程，開辟了鈦資源應用的新路徑。

該項目組通過實驗室基礎理論研究、工業試驗制備、產業規?；瘧孟嘟Y合的研發模式，逐步突破了困擾高鈦—鋼連鑄生產存在的多個關鍵技術難題，研究開發出含鈦耐磨鋼的“轉爐—LF—RH—板坯連鑄—軋制”制備流程，創造性地建立了碳化鈦顆粒增強型鈦合金化耐磨鋼的個性化組織和析出調控方案。

目前，攀鋼在國內率先成功實現了“轉爐—板坯連鑄—熱連軋”鈦合金化耐磨鋼澆注技術的應用，填補了國內“轉爐—板坯連鑄”生產高鈦—鋼技術的空白。（中國有色金屬報）

超輕鎂鋰合金助力衛星“輕裝”上天

2022年，我國發射的長征十一號運載火箭以“一箭三星”的方式升空，三顆衛星大量應用了鄭州輕研合金科技有限公司（以下簡稱“輕研合金公司”）自主研發生產的鎂鋰合金，如衛星艙板、連接件、帆板、殼體等，大大提高了衛星的有效載荷量。輕研合金公司通過與衛星設計單位配合，從衛星所用輕質高強合金的生產到合金的加工和表面處理，為衛星的生產制造提供了全流程服務。該公司擁有9個實驗室和9條生產線，其鎂鋰合金已占世界產量的70%以上、國內的95%以上。僅在2021年，就有37顆國產衛星使用輕合金公司自主研發生產的輕質高強材料。（中國有色金屬報）

新疆眾和擬13億元投資建設多項鋁金屬項目

新疆眾和股份有限公司（以下簡稱“新疆眾和”）公布了多項鋁金屬相關建設項目，將新建年產能為2.3萬t的高純鋁生產線，新建鋁合年新增鋁合金產品產能3.5萬t鋁硅系合金坯錠和高導電工圓鋁桿等鋁合金生產線，新建年產1.6萬t高性能電子鋁箔生產線。（中國電子元件行業協會）

江銅集團實現4μm極薄鋰電銅箔工業化生產

江西省江銅銅箔科技股份有限公司（以下簡稱“江銅銅箔”）首卷萬米4μm極薄鋰電銅箔順利下卷。這標志著江西銅業集團有限公司（以下簡稱“江銅集團”）成功掌握了4μm極薄鋰電銅箔工業化制造關鍵技術，成為國內少數幾家可批量生產4μm極薄鋰電銅箔產品的銅箔制造商之一。

鋰電銅箔作為新能源領域儲能系統及動力電池的關鍵材料，其厚度直接影響電芯綜合性能。當前，根據提升電池性能和降低成本的需要，動力電池市場對鋰電銅箔的需求從8μm過渡到6μm。因此，頭部企業開始少量切換4.5μm產品，4μm產品處于測試階段。（中國有色金屬報）

氫儲能源公司首條鎂基固態儲氫裝置生產線投產

位于河南省新鄉市高新區氫能產業園的氫儲（新鄉）能源科技有限公司首條鎂基固態儲氫裝置生產線建成并投產測試。該公司預計在新鄉高新區氫能產業園建設6條鎂基固態儲氫設備、儲氫裝置生產線，全部達產后，可年產鎂基固態儲氫設備約720套，預計年銷售收入4億元。（中國有色金屬報）