俄羅斯研制出與骨組織彈性完全相同的生物相容性合金

俄羅斯國家研究型工藝技術(shù)大學“莫斯科鋼鐵合金學院”發(fā)布消息稱，該校研究人員與加拿大同行共同研制出了一種彈性與骨組織完全相同的形狀記憶合金，它們由具有生物相容性的鈦鋯鈮合金制成，由于其生物力學特性，該合金可以大大延長醫(yī)用植入物的使用壽命。

近年來最常見的骨替代物是鈦植入物，然而，使用鈦合金植入物存在一個問題，就其所有的生物力學性而言，它們不如骨頭靈活。這種差異常常導致人體內(nèi)機械生物平衡遭到破壞。骨組織細胞由于植入物的材料較硬而不再承受植入物的負擔而壞死。結(jié)果，植入物與骨頭的機械接觸消失，植入物開始松動，因而需要被替換下來。

像以前的鈦合金一樣，鈦鋯鈮合金對像人體這樣腐蝕性的環(huán)境的作用十分穩(wěn)定。加上其擁有的生物力學兼容性，使得該新型合金植入物變得更加堅固耐用。談到該合金的實際應用情況時，目前該校國際科研小組正與工業(yè)合作伙伴CONMET公司合作，生產(chǎn)植入圓棒狀金屬坯料，包括在高溫下利用壓力對毛坯進行的各類處理。圓棒將用來生產(chǎn)脊椎椎弓根固定橫梁，治療復雜形脊柱側(cè)彎。在使用過程中，由鈦鋯鈮合金制成的橫梁在擴張變形條件下仍具有壽命長，抗疲勞的特性，且由于其硬度較低，降低了患者受傷的風險，從而提高患者生活質(zhì)量。

這種新的超彈性合金也可用于個性化醫(yī)療。俄研究人員已經(jīng)具有了制造指定成分的粉末狀的鈦鋯鈮合金技術(shù)，借助目前3D打印技術(shù)，可制造出疏松度符合既定要求的金屬植入物。（科技部）

美國：從煤炭中提取高純度稀土精礦

美國肯塔基大學的科學家成功從煤炭中提取出接近純粹的稀土精礦，所采用的是具有環(huán)保意識和成本效益的方法。

在獲得美國能源部超過700萬美元撥款之后，首席研究員兼礦業(yè)工程教授Rick Honaker能夠深入研究創(chuàng)造這種新材料。“美國能源部項目的主要目標是生產(chǎn)出稀土元素含量至少達到2%的精礦，”Honaker說道，“我們已經(jīng)超越了這一目標?！?/p>

他表示，該提取工藝成功采收出超過80%的給料中存在的稀土元素。從干燥的整塊來看，精礦包含超過80%的稀土元素，以及超過98%的稀土氧化物。此外，常用于國防、高新技術(shù)和可再生能源領(lǐng)域的釹和釔在整個精礦中占比超過45%。

同時，通過這一新的采收工藝，有效將鈧與其他元素分離。該稀土元素常用于航空和照明領(lǐng)域，可以濃縮為單獨產(chǎn)品。（中國有色金屬工業(yè)協(xié)會）

NASA探索新型“鎖子甲”式鎳鈦合金輪胎

美國國家航空航天局（NASA）因而瞄準未來更大質(zhì)量巡視器設(shè)計需求，探索一種更耐用的新型“鎖子甲”式鎳鈦合金輪胎，有望賦予未來火星巡視器長途跋涉的能力。

這種新型輪胎柔韌性較好、不易破損，能比任何非充氣輪胎承擔更多的形變，主要原因有以下2點，一是采用鎖子甲結(jié)構(gòu)（由連環(huán)互鎖的金屬環(huán)狀物制成），二是采用鎳鈦合金材料。

鎖子甲式的網(wǎng)眼輪胎技術(shù)起步較早。早在20世紀60年代，人類嘗試利用鋼琴線編制網(wǎng)眼輪胎，這種輪胎雖性能先進，但存在承重能力有限等弊端。2009年，NASA與美國固特異輪胎橡膠公司合作，研發(fā)了一種名為“彈簧輪胎”（Spring Tire）的網(wǎng)眼輪胎，由螺旋鋼絲編織而成，在巖石和沙地上都有不錯的抓地力，且較為耐用，曾獲得過被稱為美國科技界“奧斯卡”獎的全球百大科技研發(fā)獎（R&D 100 Award）。然而，NASA在后續(xù)試驗中發(fā)現(xiàn)，該輪胎在模擬火星地形上運行后產(chǎn)生塑性形變，出現(xiàn)凹損。

鎳鈦合金材料具有形狀記憶能力，具有超強的伸縮性，能記憶原始形狀，可在形變10%后恢復形狀。NASA用鎳鈦合金制成的金屬絲替代傳統(tǒng)的鋼絲，制成的網(wǎng)眼輪胎可在形變量約為傳統(tǒng)材料30倍時保持彈性形變，意味著輪胎在駛過火星表面尖銳巖石及其他不規(guī)則物體后，可恢復原有的形狀和性能，為巡視器探測新區(qū)域和攜帶更重載荷提供支撐。（中國航天系統(tǒng)科學與工程研究院）

新型合金將革新航空制造業(yè)

美國空軍科研辦公室正在針對“可徹底變革飛機結(jié)構(gòu)制造”的新一代材料研究項目進行資助。它們授予了北德克薩斯工程學院一份價值90萬美元的合同，用以開發(fā)多相高熵合金。

這種高熵合金同時也被稱為復雜凝聚態(tài)合金，這種新一代的材料有望通過其力學性能提升（包括在高溫下和室溫下的疲勞性能和蠕變性能），從本質(zhì)上提升飛機結(jié)構(gòu)部件的性能。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)合金，例如擁有多相微觀結(jié)構(gòu)的鋼，它們是由一種基礎(chǔ)元素——鐵元素，添加適量的其他合金元素——鉻元素或鎳元素，制造出的具有理想結(jié)構(gòu)和力學性能的合金。

高熵合金則是直接凝聚4～5種合金元素制造而成。這一概念原本目標是使用這些合金元素形成單相固溶體，但是采用這種方法產(chǎn)生的材料在飛機可能服役的高溫環(huán)境下，性能受到限制。

Banerjee計劃使用計算工具，將傳統(tǒng)合金中的多相結(jié)構(gòu)與高熵合金進行結(jié)合，以此來提升合金性能，發(fā)展新一代可提升飛機或其他應用領(lǐng)域結(jié)構(gòu)性能的材料。（中國航空工業(yè)發(fā)展中心）

新加坡科研人員提高鎂合金性能

鋁合金目前是許多結(jié)構(gòu)應用的首選輕金屬，應用范圍從飛機機身到智能手機機身。它質(zhì)輕，耐腐蝕，相對容易成型、焊接和工作。鎂合金比鋁合金輕1/3，特別適用于質(zhì)量很重的場合。鎂的置換是一項困難的工作，它需要高溫才能成形，并且強度較低。找到一個提高鎂合金力學性能和加工性能的方法可能會發(fā)掘具有現(xiàn)實利益材料的新應用，例如改進飛機、船舶、車輛、手機和打火機的燃油經(jīng)濟性。

來自新加坡制造技術(shù)研究所和南洋理工大學的Kai Soon Fong和他的同事們現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計出一種預處理方法，此方法可顯著提高最廣泛使用的鎂合金AZ31的機械強度和延展性。

“研究表明，采用快速退火后的正交約束槽壓技術(shù)可以提高商用AZ31鎂合金板材的塑性變形性能?！盕ong說道。約束槽壓涉及在加熱的、波紋狀的模具之間反復擠壓薄金屬片，如鎂合金。材料這種在非常狹窄的區(qū)域上拉伸或者叫應變，引起了塑性變形，同時防止損壞并誘導微觀晶粒再結(jié)晶成更精細的微觀結(jié)構(gòu)。通過在每一個沖壓步驟之間將板材旋轉(zhuǎn)90°使材料反復變形直至整個板材加工完畢。然后將材料加熱或退火，以除去殘余應力，但加熱速度需要更快，時間更短，以防止顆粒再次膨脹。

“通過優(yōu)化加工溫度和應變速率，我們可以通過晶粒細化改善其力學性能，而不是從物理上改變合金，最后得到超細晶粒組織?！盕ong說：“這種加工方法提高了機械強度和延展性，使其在室溫下更堅固、更容易成形。”（山東省科學院新材料研究所）

GE公司利用雙機器人冷噴涂系統(tǒng)實現(xiàn)大型復雜金屬構(gòu)件3D打印

GE公司正在利用超音速冷噴涂3D打印系統(tǒng)制造噴氣發(fā)動機葉片等大型復雜金屬構(gòu)件，該3D打印系統(tǒng)由兩個機器人手臂組成，其中一個夾持零件，另一個向其上噴涂金屬粉末。

雙機器人手臂的自由移動可以使噴嘴從各個角度進行噴涂，從而實現(xiàn)大型復雜構(gòu)件的制造。研究人員認為該系統(tǒng)是3D打印技術(shù)一個重要進展，配備了先進機器學習軟件的機器人不再受限于在特定區(qū)域內(nèi)進行3D打印，從而使用戶不再受待加工部件體積或尺寸的限制。為驗證其強大的功能，該系統(tǒng)目前已應用于噴氣發(fā)動機葉片的3D打印，這標志著GE公司在航空航天增材制造領(lǐng)域取得了又一重要成果。該系統(tǒng)未來發(fā)展重點將不僅僅是用于更大尺寸構(gòu)件的制造，事實上，系統(tǒng)所具有的智能學習能力才是關(guān)鍵，可以使該3D打印系統(tǒng)通過分析每次打印零件時參數(shù)的設(shè)置進行學習，GE公司將這比喻為藝術(shù)上通過不斷練習達到完美的過程。（北方科技信息研究所）

中國科學家突破稀土分離關(guān)鍵技術(shù)

中國科學院廈門稀土材料研究所還與贛州稀土集團合作，對廢渣中稀土和放射性元素的回收開展研究，發(fā)現(xiàn)渣中稀土含量為原山含量的130多倍，但回收其中的有價稀土元素及放射性元素存在很大的挑戰(zhàn)。針對放射性廢渣的特點，研究團隊應用新型萃取體系，目前工業(yè)試驗進展順利，廢渣經(jīng)過酸溶解和萃取，酸浸液的稀土回收率大于92%，放射性元素釷的回收率大于90%；分離所得镥產(chǎn)品的純度大于99%。廢水中，殘余釷的含量達到稀土工業(yè)污染物排放標準。

中科院海西研究院團隊還與中科院長春應用化學研究所、美國橡樹嶺國家實驗室、美國勞倫斯伯克利國家實驗室等國內(nèi)外知名機構(gòu)合作開展工程技術(shù)研究，提高我國離子型礦的稀土利用率。該項研究有利于顯著降低酸堿消耗，可節(jié)約直接生產(chǎn)成本25%～30%，具有顯著的間接經(jīng)濟效益和社會效益。（中國有色金屬工業(yè)協(xié)會）

高熵合金Ta-Nb-Hf-Zr-Ti在超高壓力下超導電性穩(wěn)定性的發(fā)現(xiàn)

最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）超導國家重點實驗室郭靜副研究員、博士生王紅紅和孫力玲研究員等與美國普林斯頓大學Cava教授研究組合作，對其提供的高質(zhì)量高熵合金——鉭鈮（TaNb）0.67鉿鋯鈦 （HfZrTi） 0.33樣品的超導電性進行了系統(tǒng)的原位超高壓研究。發(fā)現(xiàn)該合金在壓力下具有令人驚奇的穩(wěn)定零電阻的超導電性：在高達190.6 GPa的壓力范圍內(nèi)能保持其電阻-溫度曲線的超導轉(zhuǎn)變陡降和清晰的零電阻行為，而且在如此大的壓力范圍內(nèi)其超導轉(zhuǎn)變溫度變化很小。在上海光源完成的高壓同步輻射XRD實驗結(jié)果表明在96 GPa的壓力下，樣品的體積被壓縮至28%，但沒有發(fā)生結(jié)構(gòu)相變。該項研究結(jié)果表明（TaNb）0.67 （HfZrTi）0.33 高熵合金超導體在超高壓產(chǎn)生的大變形量下仍能很好的保持其常壓相所具有的超導電性。該發(fā)現(xiàn)不僅豐富了人們對超導實驗現(xiàn)象的了解，也對超導理論方面完整的理解超導機制提供了新的實驗依據(jù)。此外，還為滿足對在超高壓等極端條件下服役的超導材料的潛在需求提供了一種候選合金。（中科院物理所）

中科院寧波材料所LED用稀土發(fā)光材料研究獲進展

中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所先進制造技術(shù)研究所的光電功能材料與器件團隊，研發(fā)出一種新型鋇镥硅氧鈰（Ba9Lu2Si6O24：Ce3+）硅酸鹽青色熒光粉；在160℃時，其熒光量子效率可維持室溫的94%，表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。

近日，該團隊通過理論和實驗相結(jié)合，在Ba9Lu2Si6O24基青色熒光粉發(fā)光性能調(diào)控方面開展系統(tǒng)研究。通過工藝優(yōu)化，熒光內(nèi)量子效率提升至 90%，85℃/85%RH條件老化1 600h以上的光衰小于10%。僅采用該青色熒光粉與紅粉復合，即可在NUV芯片上獲得顯色指數(shù)90以上的白光?；趯a9Lu2Si6O24第一性原理電子結(jié)構(gòu)計算和理解，結(jié)合光譜學的實驗表征手段，該團隊提出一種計算寬帶隙無機非金屬材料基體帶隙的方法，并揭示材料發(fā)光的熱穩(wěn)定性機理，除了熱和聲子相互作用可引起發(fā)光猝滅外，由熱引起的材料吸收率下降是導致發(fā)光材料熱猝滅的另一個原因。（中國科學院）

“復興號”高鐵動車組批量應用鎂合金型材

近日，成都天智輕量化科技有限公司（以下簡稱“天智公司”）圓滿完成了中國標準動車組“復興號”列車用鎂合金擠壓側(cè)墻型材和地板導槽型材首批訂單的交付，總長度近萬延長米，通過了中國中車集團某公司的各項檢測，并成功列裝本批次11列“復興號”動車組。下一批“復興號”列車鎂合金輕量化精密型材正在洽談中。與此同時，公司還完成了型材總長度超過一萬延長米、可列裝25列地鐵車輛的鎂合金精密擠壓型材訂單的成功交付。

此次天智公司通過自主研發(fā)，成功打通了材料設(shè)計、擠壓成型模擬、模具優(yōu)化設(shè)計、擠壓工藝參數(shù)優(yōu)化、現(xiàn)場精細調(diào)控、型材矯形定尺等全技術(shù)流程，成功實現(xiàn)了大尺寸、薄壁、復雜截面鎂合金精密擠壓型材的批量供應，突破了當前鎂合金精密擠壓技術(shù)的瓶頸。這批鎂合金型材在“復興號”上的成功安裝，實現(xiàn)了世界上最高運營速度的動車組的車內(nèi)組件輕量化技術(shù)升級，達到了新的減重節(jié)能目標。（中國有色金屬報）