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非晶態合金是一類原子排列具有長程無序短程有序特點的材料，其具有優良的物理、化學和力學性能，已成為一種技術潛力很大的新型材料。非晶態合金作為催化劑的研究自二十世紀八十年代以來一直是催化學科研究的熱點問題之一，大量研究成果見諸于報道，但由于種種原因，其工業化進程一直比較緩慢；南開大學開發出了粉末誘導化學鍍法制備負載型非晶態合金催化劑的新方法，進而成功實現了催化劑生產的工業化，并在多個加氫領域中得到應用及試用。如，葡萄糖類加氫，硝基苯類加氫，烯烴，炔烴類加氫，肟基類加氫，腈類加氫等等。與常規的加氫催化劑

轉向系統剛度強度是影響汽車穩態特性的重要因素，而轉向系統NVH性能是汽車舒適性的重要評價指標。因此，鋁合金轉向支撐的輕量化設計是一個需要滿足剛度和模態以及重量要求的多學科優化設計問題。本成果為在建立現有的某款轉向支撐系統的高仿真度模型基礎上，使用拓撲優化設計方法對其原有的概念方案進行重設計。提出面向轉向系統輕量化的多學科優化策略，形成轉向支撐系統概念設計階段的高效優化流程，為面向輕量化設計的汽車零部件優化設計提供可借鑒的方法和途徑。

本團隊基于電磁冶金領域二十余年的積累，掌握了銅合金領域最具挑戰性的銅鉻鋯合金的非真空熔煉-長尺寸大卷重電磁連鑄技術，開發出易偏析銅合金合金超細化與均質化連鑄技術、高性能銅合金多模式定制磁場凈化技術等一系列具有自主知識產權的核心技術。 一、項目分類 關鍵核心技術突破、顯著效益成果轉化 二、成果簡介 本團隊基于電磁冶金領域二十余年的積累，掌握了銅合金領域最具挑戰性的銅鉻鋯合金的非真空熔煉-長尺寸大卷重電磁連鑄技術，開發出易偏析銅合金合金超細化與均質化連鑄技術、高性能銅合金多模式定制磁場凈化技術等一系列具有自主知識產權的核心技術。相關技術應用于高強高導高彈銅合金領域如銅鉻鋯合金、銅鎳錫合金、銅鈦合金、銅碲合金及超高純無氧銅的規模化制備等都取得較好的效果。 1）銅鉻鋯非真空熔煉-電磁連鑄技術 由于鉻、鋯元素和氧的親和力較大，所以合金元素的燒損是銅鉻鋯合金的熔煉必須解決的問題。本項目團隊在銅合金熔煉，特別是銅鉻鋯合金的非真空熔煉方面，開展了近20年的研究，開發了一系列具有自主知識產權的非真空熔煉連鑄技術、成分穩定控制技術、合金熔體潔凈化技術等，獲授權發明專利和實用新型專利近20項。本團隊已在完成中試級表面光滑、內部致密無裂紋、成分均勻的全等軸晶銅鉻鋯棒線材，鑄態宏觀晶粒度經上海材料研究所測定為M-9.0級。此外，本團隊從前期研究中，從塑形變形工藝和熱處理工藝角度，提出采用多道次連續擠壓及熱處理工藝優化銅鉻鋯合金想性能的方法，并成功將銅鉻鋯棒材性能的抗拉強度提高到654MPa，斷后延伸率為13.5%，且電導率還能保持在79.3%IACS；這遠遠高于2017年電車線用銅鉻鋯合金線材國家標準的性能要求：抗拉強度＞570MPa，塑性＞3%，電導率＞75%IACS。相關技術已與世界五百強新興際華集團下屬新興發展集團有限公司達成1800萬元專利轉讓。 2）高均質超細晶電磁連鑄技術 傳統連鑄制備過程中多元銅合金如銅鉻鋯合金等常存在組織粗大、成分偏析等問題，這將會嚴重影響后續的材料加工過程，導致在后續的軋制，擠壓等工藝過程中很容易產生軋制裂紋等缺陷。本團隊開發的電磁場連鑄過程易偏析合金超細化與均質化調控技術，能在連鑄過程中，充分攪拌熔體，均勻化凝固前沿溫度，實現易偏析合金的超細化與均質化。該技術已被應用于銅鎳錫合金的連鑄中，實現了該合金連鑄制備的超細化和均質化，所制備全等軸晶銅鎳錫合金鑄態組織宏觀晶粒度達到M-10.0級。目前該技術已實現中試級百米長度的連續電磁鑄造，且已與寧波博威、上海中船重工711研究所、銅陵金威、溫州元鼎等開展合作。進一步將該技術推廣于銅碲、銅鐵、銅鈦的連鑄，均取得了極為優異的細晶、表面光潔、成分均勻的連鑄效果。 3）超高純無氧銅電磁連鑄技術 金屬材料純凈度是提高其力學和電學等綜合性能的關鍵因素，是制備高品質金屬材料的關鍵環節。高端金屬材料中夾雜物和氣泡對材料性能影響巨大，許多高端金屬材料的開發都取決于這類缺陷的控制水平。本團隊參與開發的金屬連鑄多模式定制磁場凈化技術，已成功應用于高純高導無氧銅材料的制備，可將銅中氧含量中降低3ppm以下，達到目前世界無氧銅的最高標準——美國ASTM≤3ppm。與此同時，該高純無氧銅的電導率高達100.1%IACS，目前已全面取代進口并用于我國蘭州重離子加速器、散裂中子源大科學裝置、美國Michigan大學FRIB裝置等重大科學裝置建設。該項技術已獲得2015年度上海市技術發明一等獎，2015年度教育部自然科學二等獎，2015年度教育部技術進步二等獎等獎項。目前該技術已與福建紫金銅業、上海上大眾鑫科技發展有限公司、寧波興業、寧波金田等開展深入合作。

新型高熵合金催化劑可以直接代替原有的貴金屬催化體系，大大減少催化劑價格及成本，可廣泛應用于傳統化工催化及新能源電催化領域。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 90%的化工品生產需要高性能催化劑，清潔能源汽車及燃料電池的商業化也離不開高性能催化劑。然而，現有商用催化劑一般為貴金屬（價格昂貴）或簡單合金（性能及穩定性差），無法實現高效、節能、環保的催化過程及清潔能源利用。 新型高熵合金催化劑可以直接代替原有的貴金屬催化體系，大大減少催化劑價格及成本，可廣泛應用于傳統化工催化及新能源電催化領域。 以化工催化中氨氣氧化制硝酸為例，工業界使用貴金屬PtPdRh催化劑網格，價格高昂，并且反應溫度為900℃。使用納米分散的高熵合金催化劑（PtPdRhCoCe）,整體貴金屬用量減小90%以上，且反應溫度降低200℃，可同時實現性能優異及高度穩定。 因此，通過針對不同反應進行高熵合金催化劑的開發，有望代替貴金屬催化劑，大大提升反應活性及能源效率及產品產出率等。

AlGaN/GaN HEMT器件具有較高的電子遷移率二維電子氣2DEG，在射頻以及功率器件中有極大的應用前景。由于降低金屬半導體的歐姆接觸電阻對降低器件源漏電極寄生電阻起到關鍵作用，直接影響到器件的源漏輸出電流、導通電阻、擊穿電壓等性能參數，高質量的低歐姆接觸在AlGaN/GaN射頻器件的開發中尤為重要。 于洪宇課題組訪問學生范夢雅介紹，傳統的Ti/Al多層膜常被應用到無金歐姆接觸工藝

目前，在作為人體植入用金屬材料的不銹鋼系、鈷鉻合金系和鈦系三大系列中，鈦及鈦合金以其優良的生物相容性、力學適應性、可加工性和在生物環境下的抗腐蝕性在臨床上得到了越來越廣泛的應用。同樣，評價生物醫用鈦合金也采用以上的性能標準。鈦合金的臨床醫學應用包括：骨科、矯形外科、牙科、口腔醫學、以及醫療器械，如介入性血管支架等許多醫學領域。在臨床應用中，目前廣泛使用的鈦合金（如Ti-6AI-4V等)的彈性模量雖然較316L不銹鋼、鈷鉻合金等生物醫用材料的彈性模量低得多，但其彈性模量仍為骨彈性模量的4-10倍。這種種植體與骨之間彈性模量的不匹配，將使得載荷不能由種植體很好地傳遞到相鄰骨組織，出現“應力屏蔽”現象，從而導致種植體周圍出現骨吸收，最終引起種植體松動或斷裂，造成種植失敗。此外，最近的研究發現，鈦合金中的V、Al、Fe、Co、Ni、Cr等元素對細胞的接觸毒性較強，生物鈦合金中不宜添加此類元素。因此，研制新型低模量的醫用β鈦合金成為最具有前途的醫用植入材料之一。成功研制的新型低模量的醫用β鈦合金比原來的Ti-6AI-4V等合金具有更優良的性能，更適合作為人體植入用材料。

Al2O3/Cu復合材料是在銅基體中引入了細小彌散分布的增強相Al2O3粒子的一種銅基復合材料。由于化學穩定性和熱穩定性好的Al2O3顆粒的存在，使該復合材料在保持銅基體優越的導電、導熱性能的同時具有高的室溫和高溫強度和硬度。在電阻焊電極、集成電路引線框架、微波管結構和導電材料、高速列車架空導線、熱核實驗反應堆、連鑄機結晶器等方面具有廣闊的應用前景。所開發出的Al2O3/Cu復合材料新型合成工藝在保證傳統工藝內氧化、還原徹底性和燒結致密性的前提下簡化了工藝過程降低了生產成本。將Al2O3/Cu復合材料點焊電極在汽車焊裝線上進行了裝機試驗，其使用壽命為傳統Cr-Zr-Cu電極的3倍以上。

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