金属材料制备与加工技术
铝、钛等轻质合金因其密度小、比强度高、耐腐蚀性优异等特性,广泛应用于航空航天、医疗器械以及海洋化工等领域。结合异型构件截面复杂、塑性变形量大、结构不对称的特点,团队开发了钛合金异型构件温轧-冷拉、钛/铝复合异型构件成形新技术,有效提升材料利用率,提高产品性能,降低生产成本,形成可连续规模化生产、拥有自主知识产权的轻质合金异型构件近终成形技术。成功孵化南通普盈金属材料科技有限公司,从事不锈钢、钛合金等金属异型构件近终成形工艺与设备研发、生产及销售,取得了良好经济效益。
利用轻质镁合金材料破解结构轻量化是实现国家“双碳”战略有效途径之一。为解决镁及镁合金深加工行业发展面临的问题,改进镁合金板材生产工艺与装备,团队研发了镁合金板材形/性一体化等温控轧关键技术,构建了超细晶组织镁合金板带铸轧工艺模型,明确了镁合金边裂形成机理及其控制方法，提出了融合边裂预控和在线调整的等温轧制工艺,研制出集规程动态设定和板形板厚控制的镁合金等温轧制技术与成套装备。有效降低镁合金板带边裂程度、减少板形缺陷,大幅提高综合成材率、降低生产成本。
金属复合材料兼具不同物理、化学性能以及力学特性,具有广泛应用前景。面向化工产业、煤机行业、石油天然气行业、海洋工程和市政建筑行业所需复合材料急剧增加,团队开发出不锈钢/钢复合板、耐磨钢/钢复合板、钛/钢复合板、镁/铝复合板轧制生产新技术,极大缩短复合板生产周期,有效提高资源利用效率,提升产品性能与精度,降低综合成本约30%。形成具备可连续生产、规模化制备、拥有自主知识产权的金属复合板制备技术,已得到大量使用并具有优良的使用效果,取得了很好的经济效益。
金属管材具有强度高、韧性好、承压大、抗冲击等优点,广泛应用于石油化工、水利船舶以及高压容器等领域。团队通过不断的理论研究与实践经验积累，在镁合金管、钛合金管以及无缝钢管斜轧穿孔、连轧、定/减径、精整等工序的辊型/孔型设计理论、工艺优化方法、智能控制系统等方面实现突破,研制出涵盖管材全规格的穿孔-轧制-矫直成套装备,形成具有自主知识产权的高端管材穿-轧-矫成形工艺与装备开发技术。产品在宝钢股份、江苏常宝、河南凤宝、衡阳华菱等多家大型管材企业得到推广应用。
针对高铁、轨道交通、大型工程机械等领域对大型轴类零件产品高效制造的需求,团队开展基于数据驱动的智能化大型轴类楔横轧装备研究,重点突破大型轴类楔横轧机结构的优化设计与集成,建立工艺参数的多目标协同优化模型,实现大型轴类件楔横轧机智能化控制,研制出可生产最大直径中250mm、最长2500mm的世界最大双机联动楔横轧机装备,制备方式与布置形式属国际首创,具有生产效率高、产品精度高、后续机加工序少、材料利用率高、生产成本低等优点,并在太重轨道交通现场成功完成首轧。
轻量化是当前汽车工业领域的研究热点之一,对提高燃油效率、降低碳排放、增强行驶性能和安全性方面具有重要意义。团队研发了一种2.0GPa级含Cu热成形钢,并对时效-淬火热处理工艺进行调控设计，实现了屈服强度>1700 MPa,抗拉强度>2150MPa,延伸率>7%的良好强韧性,可用于制备汽车a柱、b柱等安全结构件。此外,团队通过对合金钢微合金化、轧制和热处理工艺来调控马氏体不锈钢微观组织,并对其进行表面改性处理,分析梯度组织对其强韧性和耐磨性影响的微观机理，极大提高了切削刀具的质量和使用寿命。
