金屬與粉末冶金

俄羅斯計劃提高稀有金屬和稀土金屬的開采量

據俄羅斯工貿部制定的路線圖顯示，俄羅斯計劃未來數年內大幅增加稀有金屬和稀土金屬的開采量。該文件規定，至2024年稀有金屬和稀土金屬的產量應增至約2萬t，到2030年，超過7萬t。該計劃的實施可使俄羅斯成為世界上最大的稀有金屬及稀土金屬出口國。根據計劃，至2024年俄羅斯將每年開采1.18萬t稀有金屬和7000t稀土金屬，至2030年將分別為4.34萬t和3萬t。（中國有色金屬報）

3D公司為美國陸軍研制新型金屬增材制造設備

3D系統公司宣稱，其正在為美國陸軍研究實驗室開發的一種世界上最大、速度最快、最精密的粉末金屬增材制造設備，已取得重大進展，可用于滿足陸軍正在研制的新型遠程彈藥、下一代戰車、直升機和防空系統對制造工藝的特殊要求。該公司在2019年第3季度獲得美國陸軍授予的價值1500萬美元合同，其研制的設備配有多個激光器和一個大型成形室，并運用了獨特的材料沉積工藝，能夠制造陸軍武器裝備的關鍵部件，具有需要材料少、成本低、熱應力低等優點。該設備計劃在未來幾個月內研制完成，部署在陸軍基地和實驗室中，協助新裝備的研制。（北方科技信息研究所）

美國陸軍研究檢測3D打印零件使用壽命的技術

美國陸軍研究實驗室正在研究檢測3D打印零件特性的技術，并于近期在學術期刊上發表了研究成果。3D打印零件與計算機模型之間存在一定程度的幾何變形，并且內部存在空洞，在一些情況下可能會發生性能退化，因此美陸軍目前只將3D打印零件用作臨時性替代方案。

陸軍研究實驗室嘗試利用應變傳感器或渦流傳感器來檢測3D打印馬氏體時效鋼零件，根據測量結果評估磨損情況，并希望在此研究基礎上開發一種能夠檢測3D打印零件性能的工具，使士兵能夠預測零件的使用壽命，并及時更換。（北方科技信息研究所）

法國艦艇裝備集團為艦艇安裝3D打印螺旋槳

法國艦艇裝備集團利用與南特高等商學院聯合研發的金屬絲熔融沉積工藝，制備出新型螺旋槳，并首次安裝于現役艦艇“仙女座”號獵雷艦，在實現結構減重的同時提高推進效率和隱身性。這種3D打印螺旋槳長2.5m，由5個重200kg的葉片組成，是世界上最大的金屬3D打印推進器。在經過了法國艦船裝備集團和法國船級社的技術驗證，以及法國海軍艦隊保障服務中心（SSF）和法國國防采購局（DGA）的艦上葉片試驗后，2020年11月安裝在“仙女座”號螺旋槳軸，并在12月底完成了海上試驗。未來，法國海軍將把3D打印技術應用于其他部件的設計和生產。（中國船舶信息中心）

使用壽命延長20倍的稀土—鉑合金催化劑問世

韓國研究團隊使用介孔沸石成功制備稀土—鉑合金納米顆粒。該顆粒作為丙烯脫氫工藝催化劑使用。稀土鑭和釔的加入大幅度改善了鉑在分子篩中的分散性，同目前廣泛使用的多孔氧化鋁負載鉑—錫雙金屬催化劑相比，催化活性提高10倍以上，使用壽命延長20倍以上。

研究中使用了孔徑低于0.55nm且具有均勻和連續空間結構的介孔沸石作為制備催化劑的載體。由于介孔沸石表面硅原子的缺失，表面上存在被稱為硅羥基的骨架缺陷。稀土氧化物在其中可以以原子金屬化合物形式存在，在氫熱處理過程中能夠與鉑形成具有特定結構的合金。此前大量研究認為，稀土氧化物結構穩定，不能通過加熱氫化反應與鉑形成合金。（科技日報）

美國海軍利用激光表面改性修復金屬表面腐蝕

受美國海軍研究署資助，內布拉斯加大學林肯分校開發出一種激光系統，可修復和預防鋁制船體的表面腐蝕。鋁制船體長期暴露在海洋環境下，易發生腐蝕和開裂，傳統修復方式是將損壞部件運回船廠，修復期長、成本較高且影響艦艇海上任務的執行。為此，研究人員通過優化激光系統參數，利用高能激光束對金屬材料表面進行局部加熱，加強鋁粒子之間的微觀邊界，再依靠材料自身熱傳導進行冷卻，從而使被激光加熱的表面區域的組織、成分、物理及化學性能發生變化，以達到修復腐蝕區域的目的。此外，操作人員只需在系統中輸入待修復金屬的類型、厚度等數據，即可自動確定激光的波長、功率等參數。（中國船舶信息中心）

國產鈦鋁葉片應用于C919大飛機

中科院金屬研究所研制的鈦鋁合金的發動機葉片將首次應用于C919大飛機的配套長江1000（CJ1000）發動機，替代了此前C919使用的美國通用電氣和法國賽峰合資成立的CFM研發的LEAP—X1C發動機，打破了依賴進口的局面。

此次攻克發動機葉片對中國航空發動機領域是巨大的突破，作為商用航發的葉片來說，不僅要滿足航發的耐熱、抗震、硬度等要求，還要最大程度的降低重量，保證壽命，這樣才能讓大飛機的商用效率達到最大化，而目前最新研發的鈦鋁合金密度只有4.0kg/m3，可以將渦輪葉片大幅減重，對于CJ 1000發動機有著重大意義。此次全新的發動機葉片已通過震動疲勞考核，整體效果達到理想預期，下一步即將進行葉片裝機考核，離進入實際商用飛行又近了一步。（中國有色金屬報）

中科院金屬所為嫦娥五號月球鉆土制造鉆桿

嫦娥五號著陸器和上升器組合體月球鉆取采樣機構中的關鍵部件——鉆桿及其結構件是由中國科學院金屬研究所馬宗義團隊研制的碳化硅顆粒增強鋁基復合材料制成，其輕質、高剛度、高強度和耐磨損等特點，滿足了嫦娥五號在月球表面苛刻工況下的采樣需求。

復雜的月壤構成、劇烈的環境溫度變化、苛刻的輕量化要求，對鉆采機構結構件的重量、強度和耐磨性提出了嚴苛的要求。其中，鉆桿要鉆入月壤深處，對材料的要求更加苛刻，常規金屬材料無法滿足制備要求。

鋁基復合材料具有低密度、高強度、高模量、耐磨損等優異特性，是替代鋼、鈦、鋁等傳統金屬制備鉆桿的理想材料。然而，傳統鋁基復合材料強韌性匹配差，其穩定性和可靠性難以滿足鉆采機構苛刻的工作環境和“萬無一失”的質量要求。馬宗義團隊通過研發鋁基復合材料大尺寸坯錠及多道次變形加工工藝，研制出高強韌鋁基復合材料擠壓棒材、鍛件和厚壁管材，實現材料性能和穩定性的大幅提升。尤其針對鉆桿用材開展材料高取向微觀結構設計，在保證耐磨性的同時，實現材料高強塑性匹配，先后突破了復合材料內孔高精度、高直線度加工、熱處理強化與矯直等關鍵技術，研制的鉆桿耐磨性和強度可與鋼材媲美，實現減重65%，解決了月壤鉆桿“無材可用、有材難加工”的困境。為嫦娥五號鉆采任務的順利完成提供了重要支撐。（中國科學院金屬研究所）

深海潛水器耐壓艙用鈦合金保載疲勞研究取得進展

新型高強韌鈦合金是耐壓艙的首選材料，研究其保載疲勞特性對于深海潛水器的設計和可靠性評估具有重要意義。研究發現，耐壓艙鈦合金的3種保載疲勞失效模式，即疲勞失效、延性失效及疲勞與延性混合失效。保載與疲勞載荷的相互作用加速了試樣的失效，并導致不同失效模式之間的競爭。研究進一步發現保載疲勞壽命與第一周次累積最大應變有關，二者在雙對數坐標下呈近似線性關系，間歇加載時間對鈦合金的保載疲勞行為沒有影響。實驗結果和理論分析揭示了鈦合金的保載疲勞機理，即保載產生的塑性變形增大了試樣的實際應力，這促進了已形成裂紋或損傷的擴展，同時，疲勞載荷部分導致的局部塑性應變增大了保載疲勞塑性應變的累積。

該研究由中國科學院力學研究所LNM微結構計算力學課題組與中國船舶重工集團公司第七 二研究所等單位合作完成，得到國家重點研發計劃項目“深海裝備耐壓結構體、材料耐壓特性及評估技術研究”的支持。（中國科學院）