江苏省科技计划项目验收申请表

 

 

 

BY2012191

特高压输变电装备用铸造铝合金及性能研究

东南大学 (盖章)

2015-08-17

 

 

 

江苏省科学技术厅

○○八


一、基本信息

1、项目概况

单位名称

东南大学

所在地区

南京

主管部门

东南大学

通信地址

江苏省南京市玄武区四牌楼2号

联系人

潘冶

联系电话

025-52090681

邮政编码

210096

电子信箱

panye@seu.edu.cn

单位性质

1

1. 大专院校  2. 科研院所  3. 企业  4. 其他

项目起始时间

2012-7

项目计划完成时间

2014-6

验收形式

2、函评

验收时间

2015-06-22

验收地点

东南大学

成 果 形 式

(可选多项)

1

5

6

9

         

1. 论文论著                   2. 研究(咨询)报告

3. 新产品(或农业新品种)       4. 新装置

5. 新材料                     6. 新工艺(或新方法、新模式)

7. 计算机软件                 8. 技术标准

9. 专利                       10. 其它

专利申请()

发 明

2

实用新型

0

外观设计

0

专利授权()

发 明

0

实用新型

0

外观设计

0

发表论文(篇)

论文总数

科学引文索引(SCI

工程索引(EI

6

6

0

出版科技著作

0  (部)

制定技术标准

0  (个)

新 产 品

0  (个)

  其中:国标

0  (个)

建成新装置

0  (套)

农业新品种

0  (个)

软件著作权

0  (项)

新 工 艺

2  (项)

 

2. 项目负责人情况:

 

性别

出生年月

专 业

学 历

职 称

联系电话

潘冶

1956-07-11

材料加工工程

博士

教授

13851451637

 

 

 

 

 

 

 


3. 项目研发人员情况:                                    单位:人

项目研发人员总数

15

  其中:博士

2

       硕士

7

  其中:高级职称

6

       中级职称

4

其中:在校研究生

5

留学归国人员

0

外籍人才

0

 

4.项目实际到位经费情况:                              单位:万元

 

项目

总经费

其中

省拨款

单位自筹

部门、地方配套

其他来源

预算总额

(按合同自动生成)

160

25

135

0

0

已到位数

160.74

25

135.74

0

0

 

5.项目经费支出情况:                                  单位:万元

 

经费支出

其中:省拨款

备注

1、人员费

3.75

3.75

研究生助研费及津贴

2、设备费

51.34

2.7

购置本项目用设备及设备维修改造、自制模具夹具等

3、材料费

39.4

2.13

研发及试制产品用原材料、添加合金、试剂及溶剂等

4、测试化验加工费

31.44

3.59

微观组织分析、性能测试、样品及试制产品加工

5、燃料动力费

12.8

0

现场样品制备与试制产品用燃料及用电

6、差旅费

9.49

3.46

研发人员旅差费

7、会议费

5.47

2.32

研发人员会议注册、会务费等

8、出版费

2.53

2.53

论文版面费、专利申请费、网络/通讯费等

9、管理费

1.25

1.25

学校管理费

10、其他费用

0.7

0.7

不可预测的杂支

合计:

158.17

22.43

 

 


6. 项目获奖情况

 

特等奖

一等奖

二等奖

三等奖

国家自然科学奖

0

0

0

0

国家发明奖

0

0

0

0

国家科技进步奖

0

0

0

0

国家部门科技进步奖

0

0

0

0

省科技进步奖

0

0

0

0

注:重大研发机构、高技术研究重点实验室、工程技术研究中心、公共技术服务平台项目填写建设期间的累计获奖数。

 

7. 主要技术指标完成情况

技术指标名称

合同技术指标

技术指标实际完成情况

近共晶铝硅合金热处理后抗拉强度

MPa

340

开发的Al-11Si-0.3Mg-1.5Cu合金固溶热处理后抗拉强度达到346MPa,完成技术指标

近共晶铝硅合金热处理后延伸率

9-10

开发的Al-11Si-0.3Mg-1.5Cu合金固溶热处理后延伸率达到10.2%,完成技术指标

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. 主要经济指标完成情况

经济指标名称

单 位

合同经济指标

经济指标实际完成情况

新增产值

万元

 

 

新增销售额

万元

 

 

新增利税

万元

 

 

新增出口创汇

万美元

 

 

新增服务收入

万元

 

 

 

9. 主要建设任务完成情况

建设任务名称

合同建设任务

建设任务实际完成情况

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注:主要建设任务完成情况由重大研发机构、高技术研究重点实验室、科技公共服务平台、工程技术研究中心项目填写,其他项目不填写。


二、主要研究内容及研究成果

 

1、主要研究内容

一、技术目标

本项目通过多元合金化提高近共晶铸造铝硅合金铸件的力学性能,研究各合金元素的作用及对合金凝固组织的影响规律,实现组织细化和缺陷控制,研究热处理对合金强化相析出的影响,以及组织与综合力学性能之间的关系,形成先进的铸造与热处理工艺,可以获得高性能、低成本的近共晶铝硅合金GIS罐体的铸造技术,促进我省特高压输变电重大装备行业的发展,形成具有自主知识产权的、适合于轻质耐压用的高性能铝合金制备技术。

二、主要研究内容

(1) 研究合金元素Cu和Mg对近共晶铝硅合金铸态与热处理态合金组织的影响,通过综合调整铸造工艺和热处理工艺,有效控制α相及强化相在凝固组织中的形态、尺寸和分布。

(2) 研究变质元素Sr和混合稀土对近共晶铝硅合金中共晶Si的变质机理,以及在变质条件下,细化剂元素Ti、La和B对枝晶α、共晶Si、共晶团及二次相粒子的细化作用,通过调整变质剂和细化剂的加入量,获得组织细小的近共晶铝硅合金凝固组织,有效提高强韧性。

(3) 利用JMatPro材料性能模拟软件,预测不同合金元素加入后在近共晶铝硅合金中的析出相类型与数量,并优化合金成分配比,提出微合金化原则,结合熔体净化技术,减少铸件微孔缺陷,提高合金的强度和延伸率。

(4) 研究基于GIS罐体用铸造铝合金的铸造技术,包括熔体处理、凝固控制及热处理工艺,获得满足特高压使用要求的高性能新型近共晶铝硅合金材质。


2、获得研究成果情况:专利(专利名称、专利号、申请授权时间、主要完成人等);标准(标准名称、编号、发布部门、发布时间、主要完成人等);论文(论文名称、主要完成人、发表刊物名称、发表时间、影响因子等);科技专著(专著名称、出版单位、时间、主要完成人等);新产品、农业新品种、新工艺、新装置等(名称、认定部门、主要完成人等);软件著作权(著作权名称、著作权号、申请授权时间、主要完成人等)

一、发明专利:
[1]潘冶,陆韬,陶诗文,陈宇,一种承压件用高性能铸造近共晶铝硅合金及制备方法,CN201410187381.9,2014。
[2]陆韬,潘冶,陶诗文,陈宇,一种近共晶铸造铝硅合金组织控制方法,CN201410186765.9,2014。

二、发表SCI论文6篇:
[1] Lu T, Wu J, Pan Y*, Tao S, Chen Y. Optimizing the tensile properties of Al–11Si–0.3Mg alloys: Role of Cu addition. Journal of Alloys and Compound. 2015;631:276-82. (SCI)
[2] Chen Y, Pan Y*, Lu T, Tao S, Wu J. Effects of combinative addition of lanthanum and boron on grain refinement of Al–Si casting alloys. Materials & Design. 2014;64:423-6. (SCI)
[3] Lu T, Pan Y*, Tao S, Chen Y. The influences of La additions on microstructures and mechanical properties of Al-Si-Cu-Mg casting alloy. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2015;22(4):405-410.(SCI)
[4] Lu T, Wu J, Pan Y*, Tao S, Chen Y. Role of heat treatment in the improvement of mechanical properties of a high-quality Al-11Si-1.5Cu-0.3Mg casting alloy. China Foundry. 2015;(2):111-117. (SCI)
[5] Tao S, Pan Y*, Lu T, Chen Y, Wu J. Microstructures and mechanical properties of La-added Al-Si casting alloys and mechanism of grain refinement. International Journal of Cast Metals Research. DOI: 10.1179/1743133615Y.0000000011. Online. (SCI)
[6] Zhao L, Pan Y*, Liao H, Wang Q. Degassing of aluminum alloys during re-melting. Materials Letter. 2012;66(1):328-331. (SCI)


三、目标任务完成情况

 


1. 主要解决的关键技术与创新点

一、主要解决的关键技术:

(1) 通过多元合金化,在保证近共晶铝硅合金铸造工艺性的条件下,提高合金的力学性能,并揭示各合金元素之间的相互作用及对组织与性能的影响。

(2) 在多元合金化优化设计基础上,利用合理的熔体处理工艺,结合对凝固材料的热处理工艺,充分发挥合金元素对近共晶铝硅合金的强化作用,获得高强度高塑性共晶铝硅合金。

(3) 弄清枝晶间微孔与微观组织的交互作用,揭示微孔的形成对组织均匀性及性能的影响规律,有效评价微孔形成的倾向性,实现微孔的有效控制。

(4) 控制析出强化相的类型和数量,并使其合理搭配,同时使共晶硅的形态、尺度和分布最佳化。

二、项目特色和创新之处

(1) 通过Cu、Mg等元素合金化、La、B等微量元素的组织细化以及相匹配的热处理,有效协调了析出强化、固溶强化和细晶强化的作用,获得了集成近共晶成分优良铸造性能与亚共晶成分高强韧综合特性的适用于特高压GIS罐体用新型铸造铝合金。

(2) 用先进的铝合金熔体处理技术,包括自行设计的除气装置、精炼工艺等,结合自适应的变质处理,消除变质处理对熔体纯净度的影响,获得高纯净度铝合金熔体及在多元微合金化条件下的最佳变质效果。

(3) 使凝固组织得以显著细化;析出相形态和数量得以有效控制,并使其合理搭配。同时使共晶硅的形态、尺度和分布最佳化。揭示了相关的晶粒细化机理及微孔形成与凝固模式之间的关系,形成了微观组织可控技术。

(4) 制备出的新型近共晶铝硅合金抗拉强度达到346MPa,延伸率达到10.2%,微孔缺陷满足特高压输变电GIS中铝合金罐体的气密性要求。

 

2. 主要技术与经济指标完成情况

通过本项目的实施,开发出一种可适用于特高压输变电GIS铝合金罐体制造的新型近共晶铸造铝硅合金,形成了该类高性能铝合金的铸造工艺和热处理工艺,技术指标全面达到项目合同的要求。研究成果已申请发明专利2件,发表SCI收录论文6篇,已全面完成本项目的各项任务。具体包括:

(1)本项目开发的新型Al-11Si-0.3Mg-1.5Cu近共晶铝硅合金,经过组织优化,铸态抗拉强度和延伸率分别达到270MPa和6.5%;双级固溶处理后,合金的抗拉强度和延伸率可分别达到346MPa和10.2%;再经完全人工时效处理,抗拉强度和延伸率可达399MPa和5%。

(2)已申请发明专利2件;发表SCI收录论文6篇。

 

3. 项目实施的经济、社会效益

(1)本项目开发的La-B联合细化技术已在南通宏德机电有限公司的大型铝铸件中通过小试,表现出良好的组织细化效果,能有效提高产品的质量,降低废品率。

(2)本项目开发的新型高性能Al-11Si-0.3Mg-1.5Cu近共晶铸造铝硅合金,经双级固溶处理后,抗拉强度和延伸率可分别达到346MPa和10.2%;再经完全人工时效处理,抗拉强度和延伸率可达399MPa和5%,其力学性能指标居国内领先。

 


四、项目主要参加人员名单

 

 

性别

出生年月

技术职称

学历

工作单位

承担的主要研究任务

本人签名

潘冶

1956-07-11

正高

博士

东南大学

项目负责人

陆韬

1981-02-09

中级

博士

东南大学

晶粒细化工艺开发

戴挺

1975-03-28

副高

硕士

东南大学

合金熔炼工艺控制

吴继礼

1983-12-01

其他

博士研究生

东南大学

相图计算

李星洲

1988-12-12

其他

博士研究生

东南大学

合金成分设计

陈琳

1990-06-30

其他

硕士研究生

东南大学

合金熔炼工艺控制

陶诗文

1989-05-26

其他

硕士研究生

东南大学

合金化与组织控制

陈宇

1990-08-22

其他

硕士研究生

东南大学

晶粒细化机理研究

杨金德

1963-08-01

副高

硕士

南通宏德机电有限公司

项目协调

朱建国

1959-03-23

副高

硕士

南通宏德机电有限公司

项目协调与合金成分开发

邵建华

1963-03-25

副高

硕士

南通宏德机电有限公司

合金熔炼工艺控制

张正玉

1957-05-02

副高

硕士

南通宏德机电有限公司

合金化与组织控制

张亚军

1985-10-13

中级

本科

南通宏德机电有限公司

晶粒细化机理研究

何晓松

1986-06-24

中级

本科

南通宏德机电有限公司

合金组织控制

章桂林

1983-07-29

中级

本科

南通宏德机电有限公司

合金热处理工艺



1、东南大学

2、南通宏德机电有限公司

 

项目合同

项目研发工作报告

项目技术研究报告

申请发明专利证明材料

发表论文证明材料

样品检测报告

财务审计报告

合作企业的项目完成与应用报告


 

 

 

 

 

 

                        单位负责人签字:              (单位盖章)

                                                     

                                                          

 

 

 

 

 

 

                    处负责人签字:                (部门盖章)

                                                    

                                                          

 

 

 

 

 

 

                           处负责人签字:                (部门盖章)

                                                    

                                                          

 

 

 

 

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