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多维动态脉冲塑性变形技术制备低成本大块高强韧高导纳米Cu-Cr-Zr合金

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-11-17 13:36:43

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 赵国栋 | 2023-11-17 13:36:43

现代工业材料往往被要求具有优异的综合性能。高速列车中使用的接触线要求具有高强度和韧性、高导电性和耐磨性,这些往往是相互权衡的。在这项工作中,我们发展了多维动态脉冲塑性变形技术,在CuCrZr合金中构建了具有高密度纳米沉淀物的分形结构,并打破了现有铜合金的强度、导电性和延展性极限。CuCrZr合金表现出前所未有的综合性能,具有626 MPa的高极限抗拉强度、19 %的延展性和82%的国际退火铜标准(IACS)的电导率。微观结构分析表明,分形结构和高密度的纳米Cr沉淀阻挡和积累位错,但使电子沿着CuCrZr线的轴线不受影响地流动,从而产生高韧性和高导电性。我们的发现验证了分形结构有潜力获得具有超优异综合性能的材料。

多维动态脉冲塑性变形技术:通过发展多维动态脉冲塑性变形技术,成功构建了CuCrZr合金中具有高密度纳米沉淀物的分形结构。这一创新技术为材料性能的提升提供了新的途径。极高的综合性能:CuCrZr合金展示了前所未有的综合性能。它具有高达626 MPa的极限抗拉强度,19%的延展性和82%的国际退火铜标准(IACS)的电导率。这意味着该材料在高强度、高韧性、高导电性等方面都取得了突破性的表现。分形结构和纳米沉淀物的作用:微观结构分析表明,CuCrZr合金中的分形结构和高密度的纳米Cr沉淀物起到了关键作用。它们阻碍和积累位错,同时使电子沿着CuCrZr线的轴线自由流动,从而产生了高韧性和高导电性的特性。潜力验证:该研究验证了分形结构在获得具有超优异综合性能的材料方面具有潜力。这一发现有望为设计和制备其他材料提供新的思路和方法。

  1. 高速列车接触线:该成果中开发的CuCrZr合金具有高强度和韧性、高导电性和耐磨性等综合性能,非常适合用于高速列车接触线的制造。其高强度和导电性能能够提高接触线的可靠性和稳定性,同时耐磨性能也能延长接触线的使用寿命。

  2. 电力传输线:由于CuCrZr合金具有优异的电导率和高强度,可应用于电力传输线的制造。其高电导性能可以减少能量损失,提高电网的能效;高强度能够增加线路的稳定性和抗风吹性能。

  3. 航空航天领域:CuCrZr合金的优异性能使其在航空航天领域有广泛的应用潜力。例如,可用于制造航空发动机叶片、导电连接器和热交换器等关键部件,提高航空器的性能和可靠性。

  4. 电子器件:由于CuCrZr合金具有高导电性,可用于制造电子器件中的导线、连接器和接插件等部件。其高强度和韧性有助于提高器件的耐用性和可靠性。

  5. 其他领域:此外,CuCrZr合金的优异性能还在其他领域具有应用前景,如能源领域、医疗器械、化工设备等。通过构建具有高密度纳米沉淀物的分形结构,可以进一步优化和定制CuCrZr合金的综合性能,满足不同领域的需求。

赵永好,南京理工大学二级教授,博导,纳米异构材料中心执行主任,国家杰出青年基金获得者,江苏省先进微纳米材料与技术高校重点实验室副主任,先进金属与金属间化合物材料技术工业和信息化部重点实验室副主任,江苏省高层次“创新创业”人才和教育部新世纪优秀人才,《美国名人录(Marquis Who’s Who in America)》67-65卷收录。长期从事块体纳米金属材料和高熵合金的力学性能、热稳定性和变形机理研究并取得突出成绩,在***(1)、***(8)、***(1)、***(2)、***(1)、Acta Mater.(17)等国际学术期刊发表SCI论文230余篇,论文被引用18000余次,H index = 61,第一作者论文有2篇被SCI引用超过900次、15篇被SCI引用超过100次;获授权美国发明专利1项、中国发明专利38项。国际学术会议摘要110余篇,包括4次大会特邀报告和20余次邀请报告。

发展了多维动态脉冲塑性变形技术制备的铜合金接触线工艺的加工精度高,工序少,有效缩短了产品的生产周期,提高了生产效率。可制备无限长的大尺寸棒材,利于工业化推广,具有巨大的经济潜力。在新一代高铁铜接触线的制备中,高强度可节省材料的用料,高导电性可节省电力运输过程中的损耗,高韧性可大大延长材料的使用寿命。综上,发展了多维动态脉冲塑性变形技术,制备的高强高韧高导Cu-Cr-Zr合金有巨大的经济与社会效益。

以技术咨询方式为成果转化的方向,具体描述如下:

  1. 提供专业咨询服务:希望通过技术咨询方式,为客户提供专业的技术指导、问题解决方案和优化建议。技术咨询团队应具备高水平的专业知识和丰富的实践经验,能够根据客户的需求和问题,提供定制化的解决方案。

  2. 解决客户痛点和挑战:技术咨询的目标是帮助客户解决实际的问题和面临的挑战。希望通过提供具体的技术咨询服务,帮助客户克服技术难题、提升生产效率、降低成本等方面的瓶颈,实现技术创新和持续发展。

  3. 个性化解决方案:技术咨询应针对不同客户的需求和特点,提供个性化的解决方案。希望技术咨询团队能够深入了解客户的具体情况,通过专业的技术能力和丰富的经验,为客户量身定制符合其实际需求的解决方案。

  4. 持续支持与交流:技术咨询的目标不仅是提供一次性的解决方案,还包括与客户的持续支持与交流。希望与客户建立长期合作关系,及时了解客户的反馈和需求,为其提供持续的技术支持、培训和更新的解决方案。

  5. 高质量的成果转化:通过技术咨询方式进行成果转化,希望实现高质量的成果转化。这包括将研究成果转化为实际可行的解决方案,确保成果具有较高的科技含量和市场竞争力,为客户带来实实在在的效益。