軋制中心20周年 · 鋼鐵及有色金屬材料研發(fā)
2005年伊始，高效軋制國(guó)家工程研究中心在總結(jié)并吸取了學(xué)校與企業(yè)合作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，更加強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)合作機(jī)制，通過(guò)資源整合、學(xué)科交叉、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，確定了熱軋、冷軋、有色、特鋼和用戶技術(shù)五個(gè)主攻方向，組建了品種研發(fā)團(tuán)隊(duì)。多年來(lái)，品種研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)高端金屬材料領(lǐng)域國(guó)家和行業(yè)的重大需求，通過(guò)購(gòu)置、試制多種實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，建立了高端金屬材料基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室，在100多項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)以及校企合作的科研項(xiàng)目的支持下，和企業(yè)緊密結(jié)合，按照“同一個(gè)隊(duì)伍、同一個(gè)目標(biāo)、同一個(gè)機(jī)制、同一個(gè)任務(wù)”的指導(dǎo)思想，緊緊圍繞高端金屬材料的成分設(shè)計(jì)、組織調(diào)控、關(guān)鍵工藝技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)研究，協(xié)助鋼鐵和有色金屬企業(yè)開(kāi)發(fā)了多種新材料、新品種，走出了一條高?？萍汲晒a(chǎn)業(yè)化發(fā)展的特色之路。
一熱軋產(chǎn)品領(lǐng)域
熱軋團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家“973”、“863”、科技支撐、自然科學(xué)基金等項(xiàng)目，并與鞍鋼、首鋼、河鋼、山鋼、湘鋼、南鋼、新鋼、重鋼等企業(yè)合作，開(kāi)發(fā)出了系列高強(qiáng)工程機(jī)械用鋼、耐磨鋼、高強(qiáng)及耐蝕船板鋼、高等級(jí)及耐腐蝕管線鋼、低成本LNG儲(chǔ)罐鋼、核電用鋼等前沿產(chǎn)品。高品質(zhì)管線鋼被稱為熱軋帶鋼和中厚板的精品，是冶金行業(yè)高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品之一，也是一個(gè)企業(yè)工藝裝備、技術(shù)和管理等水平的綜合體現(xiàn)。同時(shí)，通過(guò)該產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與批量生產(chǎn)，可以帶動(dòng)企業(yè)綜合能力的提高。2006年以前，世界上只有日本、德國(guó)等國(guó)家的少數(shù)鋼鐵企業(yè)具備生產(chǎn)X100管線鋼能力，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)一直沒(méi)有建樹(shù)。鞍鋼和北科大合作后短短1年的時(shí)間里，研制生產(chǎn)的X100管線鋼寬厚板及用它卷制的直縫焊鋼管，就順利通過(guò)了國(guó)內(nèi)權(quán)威科研機(jī)構(gòu)——中石油管材研究所（現(xiàn)石油管工程技術(shù)研究院）試驗(yàn)評(píng)價(jià)。成為國(guó)內(nèi)首家、世界上少數(shù)掌握這種高鋼級(jí)管線鋼技術(shù)，并具備生產(chǎn)能力的鋼鐵企業(yè)。團(tuán)隊(duì)作為主要成員參加了“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“高硫高酸油氣環(huán)境下低合金鋼的耐腐蝕與強(qiáng)韌化技術(shù)”，經(jīng)過(guò)4年的研究工作，針對(duì)高硫、高酸油氣儲(chǔ)運(yùn)環(huán)境，研究了H2S、CO2、SO2及Cl-等介質(zhì)對(duì)低合金鋼的腐蝕機(jī)理，以及各類元素、組織、夾雜物對(duì)材料抗腐蝕性能的影響。研究表明：新開(kāi)發(fā)的耐腐蝕鋼在模擬COT環(huán)境下，具有優(yōu)于IMO國(guó)際海事組織要求的性能，較普通船板耐蝕性大幅提高，超過(guò)了日本報(bào)道的同類鋼實(shí)物水平，鋼的成分和工藝成本增加不超過(guò)15%。開(kāi)發(fā)了COT耐蝕鋼的腐蝕評(píng)價(jià)裝置，并通過(guò)了CNAS、CMA、CCS認(rèn)可，發(fā)布了世界上第二份船級(jí)社《原油油船貨油艙耐蝕鋼材檢驗(yàn)指南》，確立了COT耐蝕鋼的工業(yè)生產(chǎn)、檢驗(yàn)和船舶應(yīng)用規(guī)范。本課題的完成為COT耐蝕鋼的工業(yè)試制、工程考核和示范應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)和組織基礎(chǔ)，形成了高端新材料“產(chǎn)—學(xué)—研—檢—用”一體化創(chuàng)新推進(jìn)機(jī)制，也為高硫、高酸油氣環(huán)境下，其他低成本耐蝕鋼的研制應(yīng)用提供了技術(shù)思路和工程化典范。團(tuán)隊(duì)在“863計(jì)劃” “高性能耐磨鋼開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目及萊鋼、中信金屬公司的支持下，開(kāi)展了耐磨及韌化機(jī)理研究，采用創(chuàng)新的合金設(shè)計(jì)與顯微組織調(diào)控技術(shù)，采用高純凈度的冶煉技術(shù)、低缺陷的連鑄技術(shù)、結(jié)合高精度板型控制的軋制及熱處理技術(shù)，生產(chǎn)制備了不同厚度規(guī)格的系列超級(jí)耐磨鋼，其中薄板超級(jí)耐磨鋼采用離線熱處理制備工藝的技術(shù)路線，中板采用中厚板軋機(jī)在線熱處理的工藝路線，厚板采用中厚板生產(chǎn)線離線熱處理的工藝路線。創(chuàng)新性地利用多尺度相、亞穩(wěn)奧氏體提高加工硬化率抵抗鑿削磨損，利用多相硬化、韌化顯微組織抵抗顯微切削磨損的機(jī)制及工藝技術(shù)。開(kāi)發(fā)出新一代NM450、 NM500、NM550、 NM600系列高強(qiáng)耐磨鋼，其中在萊鋼4300mm寬厚板生產(chǎn)的NM500成功應(yīng)用于三一重工攤鋪機(jī)。
二 冷軋產(chǎn)品領(lǐng)域
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，以及汽車保有量的不斷增加，隨之帶來(lái)了能耗、排放和污染等一系列問(wèn)題。安全、環(huán)保、節(jié)能成為當(dāng)前汽車制造業(yè)發(fā)展的主題，采用高強(qiáng)度鋼板制造的車身，不僅可以有效減輕車身重量、降低油耗，還可以提高汽車的安全性和舒適性，是同時(shí)實(shí)現(xiàn)車體輕量化和提高碰撞安全性的最佳途徑。傳統(tǒng)汽車用鋼的力學(xué)性能已經(jīng)不能滿足汽車工業(yè)發(fā)展對(duì)輕量化和高安全性的雙重要求。當(dāng)前汽車用鋼的研究熱點(diǎn)是探索新的組織設(shè)計(jì)、技術(shù)路線和相關(guān)理論，以期得到更高強(qiáng)度、高成形性、高性價(jià)比的高強(qiáng)韌汽車用鋼，從而賦予沖壓構(gòu)件更好的成形性，賦予安全件更高的吸能或防碰撞變形的功能，以滿足汽車工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的需要。
團(tuán)隊(duì)在國(guó)家“863”計(jì)劃支持下，開(kāi)展了TWIP鋼的研究工作，在國(guó)家自然科學(xué)基金資助下，開(kāi)展了QP鋼、超細(xì)晶TRIP鋼和超深沖DP鋼的開(kāi)發(fā)與組織性能調(diào)控，對(duì)超高強(qiáng)鋼的組織演變規(guī)律和增強(qiáng)、增塑機(jī)理等方面開(kāi)展了大量理論和試驗(yàn)研究。近年來(lái)，與寶鋼、鞍鋼、武鋼、首鋼、馬鋼和河北鋼鐵等企業(yè)合作開(kāi)展了系列汽車用鋼的研發(fā)與應(yīng)用研究，產(chǎn)品綜合性能滿足寶馬、一汽大眾等汽車用戶使用要求。圖1所示為與首鋼合作研發(fā)的鍍鋅汽車板DX54D Z制成的寶馬5系轎車側(cè)圍。
傳統(tǒng)雙相（DP）鋼深沖性能較差（r<1.0），限制了其在汽車覆蓋件或沖壓件上的使用范圍。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了C-Mn-Al-Cr-Mo系和C-Si-Mn-Nb-Ti系深沖DP鋼，并對(duì)該鋼種的制備工藝與組織性能以及織構(gòu)控制進(jìn)行了系統(tǒng)研究與理論分析。研發(fā)出了抗拉強(qiáng)度在400-600MPa級(jí)別，延伸率大于30%，r值達(dá)到1.4及以上的深沖DP鋼，可以滿足汽車外板對(duì)高強(qiáng)鋼成形性的要求。為進(jìn)一步提高DP鋼的強(qiáng)韌性，通過(guò)化學(xué)成分設(shè)計(jì)和工藝控制，獲得了含有少量殘留奧氏體的超高強(qiáng)DP鋼，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到了1483 MPa，延伸率為11%。團(tuán)隊(duì)針對(duì)TRIP鋼的C、Mn擴(kuò)散控制及組織演變規(guī)律進(jìn)行了相關(guān)研究。制備了不同C、Mn含量的超細(xì)晶中錳TRIP鋼，基于連續(xù)退火工藝制備的中錳TRIP鋼（0.2C-5Mn）的屈服強(qiáng)度為1089MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了1330MPa，延伸率為30.0%，基于罩式退火工藝制備的中錳TRIP鋼（0.1C-7Mn）的屈服強(qiáng)度為789MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了1139MPa，延伸率為30.4%。運(yùn)用細(xì)觀力學(xué)理論和計(jì)算機(jī)模擬，從宏觀（macro）、細(xì)觀（meso）和微觀（micro）尺度分析了超細(xì)晶TRIP鋼的塑性變形機(jī)理和TRIP效應(yīng)，建立了多尺度的相變?cè)鏊苣Ｐ?，揭示了超?xì)晶TRIP鋼宏觀力學(xué)性能與微觀模型之間的聯(lián)系，為開(kāi)發(fā)高性能TRIP鋼提供理論基礎(chǔ)。在商用TRIP鋼和QP鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高C、Mn含量，通過(guò)工藝參數(shù)的優(yōu)化控制，獲得了以板條馬氏體為基體，擁有不同殘留奧氏體含量的高強(qiáng)韌汽車用鋼，屈服強(qiáng)度為1038MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了1514MPa，延伸率為15.2%，鋼中殘留奧氏體含量達(dá)到了19.4%。將退火馬氏體基的概念引入至淬火-配分（Q·P）鋼中去，開(kāi)發(fā)出一種具有退火馬氏體基的Q·P鋼。針對(duì)這種新型熱處理工藝過(guò)程展開(kāi)了從微觀組織到力學(xué)特性的細(xì)致研究，通過(guò)非平衡組織再加熱時(shí)奧氏體形成熱力學(xué)條件以及形核長(zhǎng)大條件的機(jī)理的研究，使得低合金鋼再加熱至兩相區(qū)時(shí)奧氏體的形態(tài)發(fā)生改變，最終的殘留奧氏體由于其形狀的改變、應(yīng)力狀態(tài)的改善等，穩(wěn)定性得到明顯改善，室溫下體積分?jǐn)?shù)明顯增多，從而提升了低合金鋼的綜合力學(xué)性能，強(qiáng)塑積從20GPa·%提高至超過(guò)30GPa·%。充分發(fā)揮細(xì)晶強(qiáng)韌化、具有納米結(jié)構(gòu)的貝氏體強(qiáng)化和相變?cè)鏊苄?yīng)，開(kāi)發(fā)了一種具有TRIP效應(yīng)的超細(xì)貝氏體鋼，制備了高強(qiáng)度（1500-2200MPa）和高塑性（10%-20%）的超高強(qiáng)鋼。同時(shí)，以改進(jìn)型熱沖壓成形為工業(yè)應(yīng)用背景，設(shè)計(jì)一種預(yù)變形-淬火與貝氏體轉(zhuǎn)變（A-QBT）工藝，將細(xì)化原奧氏體晶粒、預(yù)變形和馬氏體預(yù)相變等技術(shù)相結(jié)合加速低溫貝氏體轉(zhuǎn)變，將低溫貝氏體等溫轉(zhuǎn)變時(shí)間縮短到4-6h以內(nèi)，降低合金成本和工藝成本，得到貝氏體鐵素體板條寬度小于100nm，長(zhǎng)度小于10μm，馬氏體體積分?jǐn)?shù)小于5%-10%的超細(xì)貝氏體復(fù)相組織，為生產(chǎn)超細(xì)貝氏體汽車零件提供技術(shù)支撐。
三 特鋼產(chǎn)品領(lǐng)域
團(tuán)隊(duì)成員承擔(dān)了多項(xiàng)973、863、科技支撐和自然科學(xué)基金等課題攻關(guān)，并與寶鋼、太鋼、武鋼、首鋼、酒鋼、邢鋼、邯鋼等國(guó)內(nèi)大型鋼鐵公司開(kāi)展合作，開(kāi)發(fā)了高性能特殊鋼產(chǎn)品，如汽車用高品質(zhì)特殊鋼、高性能工模具鋼和不銹鋼等產(chǎn)品。目前正在開(kāi)發(fā)第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼、高強(qiáng)度、高韌性、高接觸疲勞強(qiáng)度低應(yīng)變齒輪鋼及調(diào)溫滲碳型齒輪、軸類件用鋼，細(xì)晶/超細(xì)晶、含硼高強(qiáng)度的冷鐓齒輪鋼及無(wú)鉛高硫系易切削非調(diào)質(zhì)鋼、石墨化易切削鋼，高疲勞性能、高耐磨馬氏體時(shí)效鋼及微合金化高強(qiáng)度貝氏體鋼，超細(xì)晶、中碳非調(diào)質(zhì)鋼，高精度、高表面質(zhì)量、高疲勞壽命彈簧鋼等。團(tuán)隊(duì)根據(jù)我國(guó)資源條件和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，在高性能不銹鋼方面開(kāi)展以下幾個(gè)方面的研究和開(kāi)發(fā)：1）針對(duì)我國(guó)鎳資源嚴(yán)重短缺、鉻資源對(duì)外依存度高的現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)資源節(jié)約型不銹鋼，如節(jié)鎳和無(wú)鎳型高性能不銹鋼品種和生產(chǎn)技術(shù)，主要品種包括超純鐵素體不銹鋼、高性能200系列奧氏體不銹鋼和高性能高氮錳鉻系不銹鋼。2）針對(duì)我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)良高溫性能的汽車排氣管用鐵素體不銹鋼，采用鈮鈦雙穩(wěn)定制備出超純鐵素體不銹鋼，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮辖鸹?，進(jìn)一步提高鐵素體不銹鋼高溫抗氧化性，并采用優(yōu)化生產(chǎn)工藝，控制形變和再結(jié)晶過(guò)程，得到合適的織構(gòu)，進(jìn)一步提高超純鐵素體不銹鋼的成形性，開(kāi)發(fā)出具有良好深沖性能的鐵素體不銹鋼。3）開(kāi)發(fā)含銅鐵素體不銹鋼，利用銅析出對(duì)成形性能的有利作用和銅離子的殺菌作用，同時(shí)借鑒超低碳IF鋼的設(shè)計(jì)思路，采取超低碳和微量鈮鈦處理，盡可能減少或去除碳、氮間隙固溶元素，為獲得高r值和有利織構(gòu)奠定基礎(chǔ)。運(yùn)用金屬學(xué)和現(xiàn)代材料設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行合理的成分設(shè)計(jì)，獲得了超純鐵素體含銅抗菌不銹鋼成分和關(guān)鍵生產(chǎn)工藝。工模具是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)，是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展十分迅速，已經(jīng)成為世界模具制造大國(guó)，與國(guó)外先進(jìn)水平相比較，我國(guó)工模具鋼在品種、質(zhì)量和性能穩(wěn)定性等方面存在較大差別，不能滿足我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展的需要，急需開(kāi)發(fā)工模具鋼的先進(jìn)制備技術(shù)和高性能品種。團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了系列高性能工模具鋼的研究和開(kāi)發(fā)，主要有：1）開(kāi)發(fā)了一種新型的高碳高鉻萊氏體冷作模具鋼，在普通D2鋼的基礎(chǔ)上加入RE、N、Nb等微合金元素，通過(guò)微合金化和工藝優(yōu)化，獲得馬氏體基體上均勻分布的一次碳化物和彌散析出的二次碳化物，獲得高硬度和較高韌性。并成功應(yīng)用于森吉米爾工作輥，獲得良好的使用效果。2）開(kāi)發(fā)了一種Fe-Mn-Cr-Ni-N無(wú)磁鋼，用Mn、Ni和N來(lái)擴(kuò)大奧氏體區(qū)，獲得奧氏體基體組織，并降低Ni含量，減少生產(chǎn)成本，加入一定Cr保證獲得足夠的耐腐蝕和耐熱性能，同時(shí)采用中碳成分，保證獲得足夠的強(qiáng)度，通過(guò)優(yōu)化成分設(shè)計(jì)和工藝，得到抗拉強(qiáng)度大于1000MPa、屈服強(qiáng)度大于600MPa和磁導(dǎo)率小于1.002的無(wú)磁鋼，并成功制作連鑄電磁攪拌夾送輥，2012年獲得中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)。3）開(kāi)發(fā)了Cr5、Cr8系列冷軋軋輥用鋼，有效控制碳化物的生成和彌散程度，進(jìn)行合理成分設(shè)計(jì)，保證足夠的淬透性，得到合適的淬硬深度，獲得優(yōu)良的耐磨性。
四 有色金屬產(chǎn)品領(lǐng)域
鎂及其合金是迄今在工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其密度約為1.30-1.99g/cm3，是鋁的2/3、鋅的1/4、鋼的1/5。在汽車工業(yè)、通訊、電子工業(yè)和航空航天工業(yè)等領(lǐng)域正得到日益廣泛的應(yīng)用。但由于鎂合金為密排六方結(jié)構(gòu)，室溫下塑性變形能力較差，塑性加工一直是鎂合金應(yīng)用的主要障礙，所以目前市場(chǎng)上主要應(yīng)用鎂合金鑄造技術(shù)，塑性加工產(chǎn)品很少，這大大限制了鎂合金的應(yīng)用范圍。為擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍，利用各種塑性變形方法制造各種鎂合金制品是未來(lái)鎂合金發(fā)展的一大趨勢(shì)。團(tuán)隊(duì)在國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃及教育部支持下，針對(duì)AZ31鎂合金，研究了軋制參數(shù)對(duì)AZ31織構(gòu)與性能的影響規(guī)律；單軸拉伸、壓縮過(guò)程中的{0002}雙峰織構(gòu)與拉伸、壓縮孿晶的內(nèi)在聯(lián)系；滑移、孿生的協(xié)調(diào)變形機(jī)制及其對(duì)AZ31綜合性能的影響，并成功制備了高強(qiáng)塑超細(xì)晶鎂合金板材，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)300MPa，延伸率在20%以上。“十二五”期間，在國(guó)家科技支撐計(jì)劃——“鎂合金板帶高效低成本軋制技術(shù)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目支持下，研究了不同含量稀土元素（Y、Gd、Ce）及軋制工藝對(duì)Mg-Zn體系合金板材室溫成形性能的影響，并制備出了具有基面織構(gòu)弱化特征的、高成形性能的鎂合金。
團(tuán)隊(duì)與廣靈精華鎂業(yè)合作建成一套鎂合金薄帶卷生產(chǎn)線，包括熱處理、縱剪、橫剪、平整、拋光等機(jī)組，能夠提供0.2mm厚、350mm寬、卷重200kg的帶卷，并可為鎂行業(yè)提供成套工藝技術(shù)和裝備（如圖2）。
2014年與美國(guó)波音公司開(kāi)展高性能鎂合金合作研究，并于2015-2016年獲得持續(xù)資助。目前，成功地設(shè)計(jì)制備出具有高強(qiáng)度、高塑性、室溫成形性良好的、含鈣稀土鎂合金板材。鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度與比剛度高、抗沖擊性好、耐蝕性高和散熱性好等優(yōu)點(diǎn)，且相對(duì)于鈦、鎂等輕合金價(jià)格低廉，已經(jīng)成為世界汽車制造企業(yè)最為關(guān)注的輕量化材料之一，極具發(fā)展?jié)摿Α?012年，團(tuán)隊(duì)承擔(dān)國(guó)家科技支撐計(jì)劃：“交通運(yùn)輸用超大規(guī)格熱連軋鋁板帶生產(chǎn)集成技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目。研究了Er（鉺）、Zr（鋯）等合金元素對(duì)5052鋁合金和5083鋁合金鑄錠晶粒尺寸和加工性能的影響，建立了寬幅鋁板熱連軋全過(guò)程的三維溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，揭示了板材內(nèi)部的變形程度及變形速率對(duì)板材溫度變化的影響規(guī)律，制定了5052、5083等合金的軋制規(guī)程表。在福特公司“ICME Model Devel opment f or f orging automotive components”項(xiàng)目的支持下，開(kāi)發(fā)汽車大鍛件用6082鋁合金，研究了微合金元素Mn、Zr等對(duì)6082合金微觀組織、力學(xué)性能和工藝性能的影響規(guī)律。同時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件模擬鋁輪轂鍛造過(guò)程，為實(shí)際生產(chǎn)工藝制定和優(yōu)化提供理論依據(jù)，可節(jié)約大量生產(chǎn)成本和時(shí)間。由于鈦及鈦合金比強(qiáng)度高、耐熱性好、耐蝕性優(yōu)良，已成為工業(yè)上最重要的金屬之一，廣泛用于國(guó)民工業(yè)中。但鈦及鈦合金的特殊性能——低塑性、高變形抗力和高溫氧化性及在加熱時(shí)或在氟化鹽溶液中酸洗時(shí)高的吸氣傾向，給帶材的生產(chǎn)帶來(lái)一定難度。2010年，團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)鈦制品企業(yè)開(kāi)展合作“TA2鈦材冷軋工藝開(kāi)發(fā)及焊管基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究”。開(kāi)發(fā)了TA2鈦材酸洗、冷軋、退火等成套工藝技術(shù)，以及氬弧焊和激光焊等多種管材焊接工藝。2012年，團(tuán)隊(duì)與北京航空材料研究院先后開(kāi)展合作項(xiàng)目：“TC4鑄造鈦合金的熱暴露實(shí)驗(yàn)及組織性能研究”和“Ti3AL合金熱暴露實(shí)驗(yàn)及其氧化行為研究”。為我國(guó)大飛機(jī)項(xiàng)目提供了可靠的熱暴露實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果，并揭示了熱暴露過(guò)程組織的演變機(jī)理，同時(shí)開(kāi)發(fā)了含鈮鈦鋁金屬間化合物，通過(guò)包套軋制得到表面質(zhì)量完好的板材，并對(duì)其熱加工工藝性能、熱暴露后力學(xué)性能以及抗氧化能力做了綜合評(píng)價(jià)。 2015年，團(tuán)隊(duì)與湖南金天鈦金屬開(kāi)展的合作項(xiàng)目“鈦板表面拋光、切削加工及成形性能研究”，使客戶具備了高表面質(zhì)量、高成形性能的鈦板卷產(chǎn)品生產(chǎn)能力。同年，團(tuán)隊(duì)與西南不銹鋼有限公司開(kāi)展的合作項(xiàng)目“鈦帶卷軟件數(shù)學(xué)模型開(kāi)發(fā)與研究”，研究目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)在熱連軋生產(chǎn)線上能夠進(jìn)行有色金屬鈦合金的穩(wěn)定軋制，實(shí)現(xiàn)純鈦、鈦合金系列產(chǎn)品高精度帶材的成卷生產(chǎn)，并且獲得良好的表面質(zhì)量及優(yōu)異的綜合性能。隨著計(jì)算機(jī)、區(qū)域電視網(wǎng)絡(luò)、汽車、通訊、輕軌和地鐵電機(jī)車的發(fā)展，電線電纜的產(chǎn)品質(zhì)量有了更高的要求。電工用銅線坯是電線電纜行業(yè)的重要原材料之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著工業(yè)“血管”的作用，其生產(chǎn)工藝和裝備為滿足未來(lái)市場(chǎng)的需求，一直在不斷地發(fā)展。近年來(lái)，隨著電力和電器工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)銅導(dǎo)線的質(zhì)量要求越來(lái)越高。為了獲得優(yōu)質(zhì)的銅線坯，國(guó)內(nèi)外銅線坯生產(chǎn)廠家均在生產(chǎn)工藝、裝機(jī)水平、質(zhì)量檢測(cè)和管理方面作了大量工作，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力。2012年天津市華北電纜廠與有色團(tuán)隊(duì)簽訂協(xié)議，合作開(kāi)展“高品質(zhì)低氧銅桿生產(chǎn)工藝實(shí)驗(yàn)及組織性能研究”項(xiàng)目。通過(guò)“SCR銅桿生產(chǎn)工藝及組織性能控制”、“低成本銅桿生產(chǎn)工藝及成本控制”和“高性能含稀土銅桿及雙零銅線的開(kāi)發(fā)”等工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)，使得天津華北電纜廠通過(guò)1年的時(shí)間，產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅提高，并取得良好經(jīng)濟(jì)效益。
五 深加工領(lǐng)域
我國(guó)鋼鐵工業(yè)正面臨著結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)能過(guò)剩、資源和環(huán)境壓力日益增大等挑戰(zhàn)，依靠擴(kuò)大規(guī)模來(lái)提高總體經(jīng)濟(jì)效益的途徑已經(jīng)行不通。鋼材深加工作為調(diào)整結(jié)構(gòu)、服務(wù)用戶、提升技術(shù)轉(zhuǎn)化水平、轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式、尋求新增長(zhǎng)空間的重要突破口，受到了冶金行業(yè)的普遍關(guān)注。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)鋼材深加工比重依然偏低，大多數(shù)企業(yè)主要從事中低端產(chǎn)品的生產(chǎn)，同質(zhì)化情況嚴(yán)重，缺乏自主創(chuàng)新能力。對(duì)于如何挑選適合自身發(fā)展的鋼材深加工方向，以及相應(yīng)的發(fā)展模式都缺乏明確的思路。在軋制中心籌備初期，汽車板團(tuán)隊(duì)就曾經(jīng)去美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的凈成形生產(chǎn)工程研究中心參觀訪問(wèn)，了解美國(guó)汽車板及成形的技術(shù)發(fā)展和技術(shù)轉(zhuǎn)讓情況。20世紀(jì)90年代與鞍鋼、武鋼、寶鋼等鋼鐵廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、IF鋼等汽車板時(shí)，密切聯(lián)系一汽、二汽等下游用戶，在汽車廠開(kāi)展沖壓試驗(yàn)，做到了科研、生產(chǎn)與應(yīng)用相結(jié)合，主要進(jìn)行了汽車板成形性能的評(píng)測(cè)、復(fù)雜路徑對(duì)成形性能的影響、在壓邊圈上疊加低頻振動(dòng)改善沖壓摩擦狀態(tài)等研究工作，推動(dòng)了我國(guó)汽車板的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。與普通汽車板相比，高強(qiáng)汽車鋼由于延伸率低，強(qiáng)度高等原因，成形時(shí)易發(fā)生開(kāi)裂和回彈，成形裕度低。團(tuán)隊(duì)針對(duì)高強(qiáng)汽車鋼成形問(wèn)題，一方面對(duì)DP鋼、TRIP鋼、TWIP鋼等開(kāi)展了微觀組織對(duì)成形性能影響的研究，分析了成形性能試驗(yàn)時(shí)試件不同位置的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)對(duì)微觀組織演變的影響，進(jìn)而對(duì)宏觀成形性能的影響，另一方面開(kāi)展了汽車高強(qiáng)鋼成形本構(gòu)關(guān)系的研究，運(yùn)用流變學(xué)理論，結(jié)合微、細(xì)觀力學(xué)構(gòu)造高強(qiáng)汽車鋼本構(gòu)模型，例如利用流變學(xué)模型Bingham的本構(gòu)方程揭示了高強(qiáng)汽車鋼板TRIP800變形與時(shí)間的相關(guān)性，即黏性性質(zhì)，得到了應(yīng)力保持不變時(shí)應(yīng)變隨時(shí)間的變化曲線，同時(shí)在非線性回彈預(yù)測(cè)方面也取得可喜進(jìn)展。另外，深加工團(tuán)隊(duì)與寶鋼金屬合作開(kāi)展了“高碳鋼盤(pán)條夾雜物與成品質(zhì)量的關(guān)系”攻關(guān)研究，提出了檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，發(fā)明了鋼絲表面硼砂涂層的觀測(cè)方法，通過(guò)潤(rùn)滑工藝改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了提高拉拔速度的目標(biāo)。團(tuán)隊(duì)聯(lián)合邢鋼與德國(guó)合資的北京新光凱樂(lè)汽車?yán)涑尚图邢挢?zé)任公司完成了高檔轎車用扭力桿零件高速扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性攻關(guān)，達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品性能級(jí)別。在“十三五”開(kāi)局之年，品種研發(fā)團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)發(fā)揮鋼鐵冶金相關(guān)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)力量，開(kāi)展冶金共性、前沿、個(gè)性化技術(shù)研發(fā)和冶金先進(jìn)裝備原型創(chuàng)新研發(fā)。為鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)提供科學(xué)、可靠的理論支持和技術(shù)支撐。