北京科技大学科技成果——粉末冶金烧结钢高密度高强度零件温压技术

北京科技大学科技成果——高精度液压冷拔钢管新技术

北京科技大学科技成果——高精度液压冷拔钢管新技术成果简介“高精度冷拔钢管”是将热轧无缝钢管或直缝焊管通过液压拔机和独特的变形工艺（模具）生产的一种无切屑、冷加工的精密管材。

该精密管材可直接或微量珩磨后用作液压、气动缸筒管。

这项冷拔技术可取代传统的用热轧无缝钢管切削加工液压缸筒的生产方法。

到目前为止，已在全国七个省市推广应用，取得巨大的经济效益和社会效益。

“高精度冷拔钢管新技术”被国家科技部列入了“国家科技成果重点推广计划”。

与传统的切削加工液压缸筒方法相比，新技术具有以下优点：（1）金属利用率由45-60％提高到95％以上；（2）成品率接近100％；（3）材料强度提高40-60％；（4）生产效率一般提高几十倍以上。

技术水平国内首创，产品达到国际标准。

专利号：CN87216006。

1995年获得冶金部科学技术进步奖（三等），1996年获得北京市科学技术进步奖（二等）。

经济效益及市场分析精密钢管广泛地被用作机械工业用管（主要是液压与气动缸体管、液压输油管、汽车传动轴管和半轴套管、轴承钢管、皮带传送托辊管、印染辊管等）、石油地质工业用管（油泵管、钻探管、油管、套管、钻杆等）、化工用管（石油裂化管、化肥用高压管、化工设备及管道用管）、电站锅炉和热交换器管等等。

随着我国经济建设的不断发展和技术的不断进步、精密钢管的应用范围会不断扩大、需求量也会越来越大，特别是进入WTO以后将具有极好出口创汇前景（2美圆/公斤）。

国内无缝钢管价格在4200-5200元/吨，直缝焊管价格在2900-3600元/吨。

高精度冷拔主要产品：液压、气动缸体管，DOM 管，汽车、拖拉机、摩托车用小口径精密钢管，煤炭井下支柱管，石油地质用管，根据品种规格；价格在9000-13000元/吨。

按毛坯管5000元/吨、成品管售价平均按9500元/吨计算。

以建造一台拔机、生产纲领为2000吨冷拔精密管能力的生产线概算，主要设备投资额约240万元人民币。

北京科技大学科技成果——高温合金的等温成型技术

北京科技大学科技成果——高温合金的等温成型技术
成果简介
作为高推比（推重比>8）航空发动机热端部件的重要材料，高温合金的制造及成型工艺研究对合金的实际应用具有重要意义。

等温锻造是复杂形状或难变形材料构件成型的主要工序，因此等温成型工艺研究是我国高温合金应用的关键。

本项目是国防科工委“九五”军工预研课题。

主要研究内容包括：
（1）采用物理模拟及有限元数值模拟，研究适合我国国情的等温锻造工艺及模具材料；
（2）对我国相关企业的液压成型设备进行等温锻造工艺适应性改造；
（3）等温锻造模具设计；
（4）典型/实际涡轮盘件的等温锻造等。

在研究过程中，开发了适合锻造过程模拟的变形传热耦合有限元分析系统——FORMT，该系统具有热态成型过程模拟的普适性。

该项目对高温材料的等温锻造工艺进行了系统研究，解决了高温成型中的关键技术：高温模具材料的选择及相关等温成型设备的工艺适应性改造。

对高温材料（包括高温合金、钛合金等）的等温及超塑性成型具有重要意义。

开发出的耦合有限元分析系统——FORMT，可以应用于其它材料的热态成型过程模拟。

若辅以相应的材料组织演化动力学方程，该系统还具有锻造过程组织演化预测的功能。

北京科技大学科技成果——大块金属玻璃功能结构材料

北京科技大学科技成果——大块金属玻璃功能结构材料
成果简介
大块金属玻璃（Bulk Metallic Glasses）是国家863高技术计划、国家973计划、国家自然科学基金和科技部中瑞大块金属玻璃国际合作项目，主要包括：高比重高性能Zr基大块金属玻璃及其纤维增强复合材料；Al基超强大块金属玻璃或纳米晶合金；Zr基、Al基或Fe 基大块金属玻璃耐磨、耐蚀轴承套环状零件制造技术；大块金属玻璃合金设计的“多元短程序畴过冷”设计软件。

这些大块金属玻璃和技术具有许多独特性能和广阔的应用市场，主要包括：
（1）更为优异的力学性能，如高强度、高弹性和高断裂韧性等，是目前已发现的最为优异的高尔夫球拍材料之一；
（2）大块金属玻璃/纳米晶复合材料是目前世界上比强度最高的材料之一，在航空、航天工业中具有极为广阔的应用前景；
（3）良好的加工性能，例如La系非晶合金延伸率可达15000%，可方便地进行各种超塑性加工；
（4）优良的化学活性，是极好的化学反应催化材料；
（5）更为优良的抗多种介质腐蚀的能力，可在一些更为恶劣的环境下长期使用；
（6）优良的软磁、硬磁以及独特的膨胀特性等物理性能，可作为传统材料的优秀替代品。

北京科技大学科技成果——粉末注射成形技术

北京科技大学科技成果——粉末注射成形技术成果简介粉末注射成形（Powder Injection Molding，简称PIM）是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。

其基本工艺过程是：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在加热塑化状态下用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解等方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。

它不仅保持了粉末冶金技术可以制备用熔铸方法无法或很难制备的材料的特点，还可以像成形塑料产品一样制备金属或陶瓷零件，把粉末冶金技术的成形能力提高到了前所未及的程度。

它是小型复杂零部件成形与加工技术的一场革命，成为了新型制造业中最为活跃的前沿技术领域，代表着粉末冶金技术发展的主要发展方向。

近年来得到了世界各工业发达国家的高度重视，被国际上誉为“当今最热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。

美国已将其列为对国家经济繁荣和持久安全起至关重要的“国家关键技术”之一。

其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等众多工业领域。

粉末注射成形技术的特点主要有：能直接成形几何形状复杂的小型零件；零件尺寸精度高（±0.1%-±0.5%），表面光洁度好（粗糙度1-5μm）；产品相对密度高（95-100%），组织均匀，性能优异；适合各种粉末材料的成形，产品应用十分广泛；原材料利用率高，生产自动化程度高，工序简单，可连续大批量生产；无污染，生产过程为清洁工艺生产。

十多年来，北京科技大学粉末冶金研究所的曲选辉教授课题组在国家“863”计划、“973”计划、国家军工科研计划、北京市科委重大科研项目和国家杰出青年基金等的资助下，在粉末注射成形关键技术、应用开发、产业化关键技术与装备等方面进行了深入系统的研究，并取得了一系列创新性成果，开发出了一系列具有自主知识产权的新工艺、新配方，研制的许多产品已成功应用于我国国防和民用领域。

北京科技大学科技成果——高强度冶金机械链条

北京科技大学科技成果——高强度冶金机械链条
成果简介
采用有限单元法、光测弹性力学法、极限载荷测试以及链条系列产品的计算机辅助设计（CAD）等先进技术，使产品的设计水平大为提高。

通过链板应力场及位移场分布特征的研究，改善了危险断面的应力水平分布，提高了产品的极限破坏载荷。

通过对产品的材质和热处理研究，提出了满足高强度要求的新材质及合理的热处理工艺，细化了晶粒，减少了表面脱碳和变形，提高了零件的高温强度和抗回火稳定性等性能。

该链条与传统产品相比，其强度提高了10-20%，使用寿命提高3-4倍，具有明显的经济效益和社会效益。

该项成果曾通过原冶金部技术鉴定，被评定为国内领先水平，并获得冶金部科技成果三等奖。

其产品先后被评为冶金部优质产品及国家科委和冶金部推荐推广使用的优质产品。

已在生产中应用。

经济效益及市场分析
适应于冶金矿山设备使用的大型非标链条
合作方式
技术咨询、技术转让、技术入股等方式均可。

北京科技大学科技成果——燃烧合成氮化硅基陶瓷

北京科技大学科技成果——燃烧合成氮化硅基陶瓷成果简介在高技术陶瓷领域，先进陶瓷占有极其重要的地位，在诸多的先进陶瓷中，氮化硅基先进陶瓷以其高强度、高韧性、高的抗热震性、高的化学稳定性在先进陶瓷中占有独特的地位，是公认的未来陶瓷发动机中最重要的侯选材料。

并且在国际上氮化硅陶瓷刀具和氮化硅基陶瓷轴承已经形成相当规模的产业。

任何一个跨国刀具公司都有氮化硅基陶瓷刀具的系列产品，足见其在机加工行业中具有不可替代的地位。

但是影响氮化硅陶瓷推广的一个主要因素，是氮化硅粉末价格昂贵，这是由于传统的制取氮化硅粉末的方法耗能高，生产周期长，生产成本高。

本项目采用具有自主知识产权的创新的燃烧合成技术，制取氮化硅陶瓷粉末和氮化硅复合粉末，具有耗能低，生产周期短，杂质含量低，生产成本低等特点，具有广泛的应用前景。

燃烧合成（Combustion Synthesis，CS），又名自蔓延高温合成（Self-Propagating High-Temperature Synthesis，SHS），是利用化学反应自身放热合成材料的新技术，基本上（或部分）不需要外部热源，通过设计和控制燃烧波自维持反应的诸多因素获得所需成分和结构的产物。

自1990年以来，本项目负责人等针对燃烧合成氮化硅陶瓷产业化的一系列关键问题，在气-固体系氮化硅基陶瓷的燃烧合成热力学、动力学和形成机制等方面进行了深入研究后得到的创新成果。

本项目来源于国家自然科学基金项目（1992年1月-1994年12月），国家863课题《高品质氮化硅和碳氮化钛超细粉体的低成本制备技术》（2001AA333080）（2002年3月-2005年3月），及其前期工作。

采用本项目的技术，可以生产符合制作先进陶瓷要求的从全α-Si3N4相到高β-Si3N4相，及不同配比的氮化硅粉末，还可根据用户要求，用此技术生产α-Sialon，β-Sialon和其它各种氮化硅基的复合粉末。

粉末的质量优良而稳定。

可得到高使用性能的一次压制／一次烧结生产工艺

ｄｏｃｕｍｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｄｅｒｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ；ｓｉｇｌｅ— ｐｒｅｓｓ／ｓｉｇｔｅ — ｓｉｎｔｅｒ；ｗａｒｌｎｃｏｍｐａｃｔ；ｈｉｇｈｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈ — ｄｅｎｓｉｔｙｐｏｗｄｅｒｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ（ＰＭ）ｄｅｎｏｔｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｐａｒｔｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅ．Ａｌｔｈｏｕｇｈｈｉｇｈ —ｄｅｎｓｉｔｙｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｓｎｏｔｎｅｗ（ｃｏｐｐｅｒｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄｄｏｕｂｌｅ — ｐｒｅｓｓ／ｄｏｕｂｌｅｓｉｎｔｅｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｆｏｒｍａｎｙｙｅａｒｓ），ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｖｅｒｔｈｅｌａｓｔｄｅｃａｄｅｈａｖｅｍａｄｅｈｉｇｈｅｒｄｅｎｓｉｔｉｅｓｐｏｓｓｉｂｌｅｖｉａ
第３１卷第１期
２０１３年２月
粉末冶金技术
ＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

北京科技大学科技成果——高强度高刚度灰铸铁生产技术

北京科技大学科技成果——高强度高刚度灰铸铁生产技术成果简介
我校研制开发的高强度高刚度灰铸铁生产技术是国家“八五”重点推广项目，曾获北京市科技进步一等奖、二等奖和其它省市科技进步奖及其它类别奖共11项。

该技术通过合理选择冲天炉熔炼工艺，调整铁水的成分，严格孕育，在较高碳当量条件下，获得高牌号的优质灰铸铁，如HT250、HT300及HT350，而且铸铁具有高的弹性模量（120000-135000MPa），残余应力可下降15-20%，铸件可以取消热时效，进一步降低生产成本，铸件还具有很好的组织均匀性、很小的白口倾向性和良好的机加工性。

高强度高刚度灰铸铁适用于制造各种机械的铸造毛坯，如内燃机铸件、汽车铸件、机床铸件、工程机械、发电设备、拖拉机铸件及其他通用机械铸件，因此高强度高刚度灰铸铁的市场很广阔。

经济效益及市场分析
高强度高刚度灰铸铁生产技术经过系统的实验室研究和长期的实际生产验证，已经应用该技术的企业都取得了明显的技术经济效益，直接经济效益可达每万吨120万元。

该技术符合国情，不需要技改投资，不需要改变现有生产工艺，能在较短时间内取得预期的效果，推导企业的技术进步，为机器产品提高档次、更新换代提供坚实的基础。

合作方式
本项目采用技术转让费的方式进行合作，具体项目签订相应的技术合同。

粉末冶金材料温压工艺的关键技术及其致密化机理探究

粉末冶金材料温压工艺的关键技术及其致密化机理探究【摘要】发展高密度、高强度和高精度的粉末冶金结构零件是粉末冶金工业的发展方向和研究重点。

但目前从整体上说，我国粉末冶金工业基础仍较薄弱，行业整体技术水平仍较低、工艺装备仍较落后，与国外先进粉末冶金技术水平相比存在较大差距。

因此，在我国深入研究和大力发展温压成形这种高性能、低投入和低成本的粉末冶金生产技术，对提高我国粉末冶金产品的档次和技术水平，促进我国粉末冶金工业的发展，缩短与国外先进水平的差距具有非常重要的现实意义。

【关键词】粉末金属；温压工艺；致密机理；密实性；塑性变形；温度应力；流动性引言材料科学是当今世界的重点学科之一，发展高性能、多用途的先进材料已被确定为许多国家材料科学发展战略目标中的重点发展领域。

材料科学技术的发展水平及规模，已成为衡量一个国家科技进步、综合国力的重要标志。

而粉末冶金材料则是材料科学与工程领域的一个重要发展方向。

１温压工艺及其特点与传统的粉末冶金压制工艺相比，温压工艺具有以下一些技术特点：１．１能以较低的成本制造出高性能的铁基粉末冶金零部件由于与普通的模压相比较，粉末及模具仅加热到150℃左右，故可在普通粉末压机上添加加热系统就可改造为温压机，所需投入并不大。

而且采用温压工艺生产的压坯强度高，又可直接进行附加的机加工，如连杆大头的钻孔与攻丝，并且切削加工的废料经处理后可回收利用而降低成本。

此外压制压力和脱模压力均能较低，故模具寿命高，可大大降低成本，是一种不复杂但效益高的新技术。

１．２零部件压坯密度高通过采用温压技术，通常能使铁基粉末冶金零部件的压坯密度达到7.25-7.60g/cm3，与传统一次压制烧结工艺相比提高了0.15-0.3g/cm3。

１．３产品具有高强度与传统模压工艺相比，用温压制造的零件的疲劳强度可提高10-40%，极限抗拉强度提高10%，烧结态极限抗拉强度习≥1.2GPa。

特别是零件经温压、烧结后进行适度的复压，其疲劳性能与粉末热锻件相当。

科技成果——高品质热轧带卷产品开发及组织性能控制

科技成果——高品质热轧带卷产品开发及组织性能控制技术开发单位北京科技大学技术领域钢铁冶金成果简介热轧带卷生产流程较冷轧带卷短，综合成本较低，被广泛地应用在汽车、船舶、桥梁、机械以及建筑等众多领域。

热轧带卷产品，如管线钢、热轧双相钢、锯片钢、耐候钢板、集装箱板由于其各自独特的产品特性，相对于普通钢材具有较高的附加值。

以管线钢为例，为满足石油、天然气等管道服役的强度、韧性和抗应力腐蚀需求以及加工中的焊接性要求，产品组织性能控制难度大。

近年来国内企业和研究院所通过不断技术攻关，提高了高级别产品的国产化生产能力，也摆脱了国外对我国石化等关键行业的技术封锁。

为实现热轧带卷产品高强度、高韧性、耐不同服役环境腐蚀的综合性能需求，通过基于材料基因特性的多尺度材料设计技术、无缺陷铸坯制造技术、新一代控轧控冷技术、全流程仿真技术等，实现了高品质热轧带卷产品的自主开发与稳定化生产。

应用情况与马鞍山钢铁集团合作，开发X42-X100系列管线钢线钢产品；与其它钢铁集团合作开发了高扩孔性热轧双相钢、锯片用中高碳钢、耐磨钢、耐候耐蚀钢等。

市场前景面向具有热连轧生产线的钢铁企业，可以为钢铁企业提供产品质量提升的冶金、材料基础理论研究，开发新型高效的冶炼、轧制及产品质量控制技术，形成合作企业专有的知识产权及成果。

成果亮点1、具有自主知识产权，研究成果已授权发明专利5项，正在申请2项；2、技术先进性：国际先进；3、获得省部级科技进步奖一、二等奖2项：“高钢级X70-X80热轧管线钢的研制”获得冶金科学技术奖二等奖、安徽省科学技术奖一等奖；热轧带卷产品的开发及稳定生产提高了相关企业的市场竞争力和自主研发能力，为我国石油化工等行业提供高品质管材支持。

合作方式技术许可、作价入股、合作开发。

北京科技大学科技成果——特种合金特种铸件精确制备技术

北京科技大学科技成果——特种合金特种铸件精确
制备技术
项目简介
特种合金特种铸件精确制备技术是把传统的熔模铸造与现代的离心铸造相结合的一种新型的零部件制备技术，它是应用浇注系统的合理设计，以充分利用离心铸造的特点，使得合金液在大流速下充型，在离心力的压力作用下凝固；再辅以合金真空下熔炼、真空下充型，最大限度减少合金中气体含量和氧化夹杂。

该课题在国家863高技术计划的资助下，在该技术的研究与应用开发方面进行了深入系统的研究工作，创造了一系列的从熔模铸件结构设计、浇注系统设计、合金真空熔炼、真空离心铸造等方面独有的技术，目前申请国家发明专利3项。

该技术特点是可以直接制造出具有最终形状的零部件，最大限度地减少机加工量和节省原材料，制得的铸件合金晶粒细小，强化相呈弥散均匀分布，铸件力学性能、致密度高。

如利用该技术，我们制出了强度达400MPa、导电率80%IACS高强高导且无缺陷高致密度的精密铜合金薄壁铸件。

应用该技术研制的一些产品已成功地应用于我国国防军工和民用领域，获到了业界专家的好评。

该项目可用于制造各种精密合金、高温合金、高速钢、铜基合金、钛合金等复杂形状零部件。

典型产品及应用领域包括：叶轮、泵体、铸铁管、汽缸环、齿轮、铸钢管、滚筒、铜合金的管、轴承、艺术品、高速钢轧辊以及轧辊用辊套、汽车发动机用气缸套、轴套等。

经济效益及市场分析
该技术的应用范围广，可应用于一些高性能高质量要求铸件的生产，预计每年可产生100万以上的经济效益。

合作方式
技术转让、技术入股或者其它合作方式。

科技成果——高密度铁基粉末冶金制品制备关键技术

科技成果——高密度铁基粉末冶金制品制备关键技术技术开发单位北京科技大学技术领域新材料成果简介针对我国高品质粉末冶金铁基材料制备技术较薄弱的问题，在高品质铁基粉末和高性能铁基制品制备技术方面取得了突破。

以LAP100.29水雾化铁粉作为高密度低合金粉末基粉，添加母合金粉末、增塑剂经塑化处理后，再添加专用润滑剂和石墨进行混合。

连续式混粉装置首先将水雾化铁粉及合金粉末进行粒度搭配，提高堆积密度；然后通过粉末结化处理，提高混合粉末的流动性、合金成分均匀性；接着通过粉末塑化处理，改善铁粉颗粒整体塑性，从而获得了具有高压缩性的专用高密度成形粉末。

合批粉末的松比为3.2-3.4g/cm3，流动性≤30s/50g，压缩性≥7.6g/cm3。

在混粉阶段，设计制作了5吨/h 专用连续式混合装置，通过软化处理的复合粉末及粘结剂、石墨等的定量供给和高效混合，合批制成高密度专用粉末，从而实现粘结化粉末的连续、稳定的批量化生产。

基于粉体塑性特性和改性原理，通过优化粉体粒度组成、改善粉体塑性变形能力，再结合高密度成形技术制备出高密度铁基制品。

首先将水雾化铁粉及合金粉末进行粒度搭配，提高堆积密度；然后通过粉末结化处理，提高混合粉末的流动性、合金成分均匀性；接着通过粉末塑化处理，改善铁粉颗粒整体塑性，从而获得了具有高压缩性的专用高密度成形粉末。

在混粉阶段，设计制作了连续式混合装置，通过软化处理的复合粉末及粘结剂、石墨等的定量供给和高效混合，实现粉末的连续、稳定的批量化生产。

水雾化铁粉和预处理后粉末显微组织压制过程中，采用多模板多缸联动和计算机自动精确控制技术，提高压坯密度均匀性；通过模壁润滑，降低粉末颗粒与模壁之间的外摩擦力，提高了压坯密度及其均匀性。

采用高密度成形技术制备出密度为7.5-7.55g/cm3的高密度铁基制品，其抗拉强度、延伸率和疲劳强度都比普通铁基材料显著提高，具有综合力学性能优异，尺寸精度高，使用寿命长等优点。

科技成果——先进粉末高温合金的研制及制备技术

科技成果——先进粉末高温合金的研制及制备技术技术开发单位北京科技大学技术领域新材料成果简介采用注射成形工艺实现复杂形状增压涡轮的近终成形，并满足高性能和低成本的要求。

根据注射成形涡轮对零件壁厚的要求，选择φ52mm涡轮作为研制对象，并完成了中空蜗轮的结构设计及可靠性校验，中空孔径确定为φ5mm，孔深25mm，如图1所示。

对比分析实芯涡轮和中空涡轮的离心应力分布可知，采用中空结构的涡轮，其应力分布较原始涡轮应力分布一致，但涡轮离心应力有所增大，中空结构涡轮的最大离心应力为626MPa，较原始涡轮增加了20.4%。

涡轮采用中空设计后，自振频率变化很小，频率平均变小0.167%，可近似认为没有变化。

中空结构增压涡轮不仅达到了减轻重量的目的，而且大幅度减小了烧结变形。

设计了侧向抽芯模具结构（如图2所示），实现了复杂形状增压涡轮的近终成形。

采用数值模拟方法对注射成形充模过程进行了模拟，得出了喂料的充模过程（如图3所示），并阐明了涡轮在注射成形过程中产生的缺陷与机理。

优化了注射成形工艺参数，得出最佳的注射成形工艺参数为：注射温度为160℃，注射压力为60MPa，模温为80℃，最终制备出了无缺陷的注射成形坯。

以平均粒度15μm的惰性气体雾化的K418镍基高温合金为原料，选用67%装载量，将粉末与粘结剂（60%石蜡+15%高密度聚乙烯+15%聚丙烯+10%硬脂酸）于140℃在开放式混炼机中混炼30min，制备出适合镍基高温合金粉末注射成形的高效粘结剂，制备出了流变性能良好的注射喂料。

分析了脱脂方法、脱脂制度和脱脂温度对致密度和最终高温合金性能的影响，掌握了碳、氧含量的精确控制技术。

通过烧结+热等静压工艺获得高致密度的粉末高温合金，具有晶粒细小、显微组织均匀、综合力学性能优异等优点。

MIM418合金1230℃真空烧结相对密度为97%，热等静压后的样品接近全致密。

图1 实芯涡轮和中空结构涡轮图2 侧向抽芯模具结构图3 涡轮注射填充过程模拟经过1200℃固溶/空冷、750℃时效，MIM418抗拉强度达到1425MPa，屈服强度为1004MPa，延伸率达到19.4%，与铸造合金性能相比分别提高了70%，30%，120%。

科技成果——钢板热处理关键工艺及装备技术

科技成果——钢板热处理关键工艺及装备技术技术开发单位北京科技大学技术领域钢铁冶金成果简介钢板热处理的是解决钢板高强度、高韧性、耐磨性能、高温持久性，以及全尺寸性能均匀性的重要手段。

不同用途钢板所需的热处理方法不同，除常规的正火、淬火、回火外，新型热处理工艺包括淬火-碳分配、等温淬火、回火快冷工艺可以让钢材获得更高的组织与性能。

在众多的钢板热处理工艺中，加热后可控的相变过程是保证性能的关键，这也是常规热处理工艺所不具备的。

钢板热处理的另外一个质量控制难题是板形保证。

北京科技大学为解决不同用途钢板热处理工艺相变过程可控，配套不同热处理工艺的关键新型冷却装备填补了国内空白，可根据钢板的厚度范围、钢种成分以及组织性能要求，提供冷却速度和冷却终止温度可控的相变控制工艺与装备，以及板面温度均匀性、厚度方向高对称性冷却的钢板板型控制工艺和配套装备。

冷却介质为工业浊循环水，供水压力范围在0.10-0.80MPa，热处理钢板的厚度范围在3mm-150mm。

该工艺与装备的主要技术特点在于：与热处理炉配合，可实现淬火、等温淬火、淬火-碳分配、可控正火、高韧性回火、固溶处理等可用于奥氏体不锈钢板的固溶处理。

热处理后钢板的拉伸性能及全板面硬度波动≤5%，热处理钢板的性能（如强度、伸长率、韧性或高温持久性）较常规工艺提高，热处理钢板不平度≤4mm/2000mm。

钢板热处理工艺及关键设备包括：自主开发全套工艺、机械装备及自动化控制系统，装备的自动化程度高，日常维护量小，可靠性高，运行成本低。

该项目具有显著的经济效益与社会效益，已成功开发了高强度、超高强度工程机械用结构钢、高强度容器板、低温/超低温容器板，不锈钢板，桥梁板，高层建筑用钢，高强度船板。

应用情况本技术已经完成了研发的原理和原型机试制，并在建成工业示范线，生产线已经实现了预期的工艺目标。

已经用于国内多个钢铁企业的调质钢板、正火钢板、回火钢板的生产，涉及产品品种包括：工程机械用结构钢（Q690-Q960）、高强度容器板（610E，07MnNiMoVDR，2.25Cr1MoR）、低温/超低温容器板（9Ni、7Ni、3.5Ni），不锈钢板（304，316），桥梁板（Q420qE，Q500qE），高层建筑用钢（Q460GJ-EZ35），高强度船板（A32-FH690），还开发了高延伸率高强度钢（Q690EL-Q960EL）。

科技成果——高强汽车用钢冷轧关键工艺控制改进及质量优化技术

科技成果——高强汽车用钢冷轧关键工艺控制改进及质量优化技术技术开发单位北京科技大学技术领域钢铁冶金成果简介为满足汽车行业更安全、更轻量化、更环保以及更经济油耗的需求，AHSS（Advanced High Strength Steel，先进高强钢）一直是近年来钢铁工业材料研发工作的重点。

双相（DP）钢、相变诱导塑性（TRIP）钢、热成形（HF）钢等先进高强度钢已在汽车中得到大量应用。

随着各大钢铁企业高强汽车用钢产品比例的逐渐提高，陆续暴露出一系列的装备设计、控制策略、数学模型等方面的问题，严重影响高强钢生产的稳定性和产品质量。

基于二十多年的研究和实践，结合金属材料、数学模型、自动控制、质量优化控制等交叉学科的研究成果，工程技术研究院逐渐形成了高效实用的高强汽车用钢冷轧关键工艺控制改进和质量控制成套技术。

关键工艺技术（1）酸轧机组数学模型的结构、工艺参数优化及系统优化改进；（2）高强钢冷轧轧制稳定性关键疑难问题研究及成套解决方案；（3）酸轧、连退、镀锌机组高强钢焊接及生产稳定性解决方案；（4）冷连轧厚度、板形、成材率等质量控制策略优化及改进；（5）宽幅带钢连退、镀锌生产线跑偏机理及改进研究；（6）平整/光整机组板形及表面质量控制综合技术等。

应用情况目前处于基本研发完成，技术推广应用阶段；相关研究成果已经在鞍钢、马钢、唐钢、涟钢、柳钢、酒钢等多家钢铁企业成功得到应用。

可为企业提供高强汽车用钢冷轧及后处理工序相关的关键轧制工艺和质量控制解决方案和技术支持。

目前主要的应用业绩如下：酒钢酸轧UCM轧机高强钢轧制二级系统改进及模型优化（2018-今）；高品质冷轧及镀锌钢板表面形貌控制及涂装机理研究（2018-今）；攀钢冷轧高精度轧制模型及高强钢轧制相关技术研究（2018立项）；马钢板带产品高精度轧制技术攻关（2017-今）；马钢2130高强钢轧制及轧制稳定综合解决方案（2016-2017）；柳钢冷轧控制系统消化及改进研究（2017-今）；涟钢1720酸轧线轧机控制模型优化（2017-2018）；马钢宽规格冷轧带钢板形控制及连退机组跑偏预防控制改进研究（2015-2016）；鞍钢2130产线工艺模型集成优化及智能分析系统。

北京科技大学科技成果——烧结机尾红外热成像计算机视觉信息处理系统

北京科技大学科技成果——烧结机尾红外热成像计
算机视觉信息处理系统
项目简介
受国家自然科学基金资助，自1990年开展该研究工作，已形成专利产品——红外热成像装置。

济南钢铁集团总公司和北京科技大学于1999年6月签订了本项目的技术开发合同书，共同开发这一具有明显技术经济效益的新型烧结工况信息获取与智能化处理系统。

该项目已于2000年12月通过验收。

系统所涉及的主要技术包括：红外热成像、红外测温、图像抓取与处理、图象分割、特征变量的提取和选择，适应于烧结矿红外图像的滤波方法、以及烧结矿FeO含量和转鼓指数在线推断的数学建模，其中红外热成像技术及测温技术为国家专利技术。

系统采用近红外成像技术，可以采集高温工业窑炉的工况图像，通过计算机图像采集转换成数字图像，在获得模拟和数字图像的同时，可通过视频缆和网络进行图像的传输，并可根据应用厂家的需求，任意或同时测取点、线、面的温度。

在此基础上可根据厂家的要求，进行烧结矿的在线质量推断。

该系统由两部分组成：红外热成像装置：提供清晰的工况图像。

红外热成像计算机视觉检测及信息处理系统：红外热成像装置与计算机连接后，通过图像采集获得生产工况的数字图像，经处理构成红外热成像计算机视觉检测和信息处理系统。

应用范围
红外热成像装置主要适用于烧结机尾红热带断面工况、加热炉内钢坯温度、热轧线钢板温度、高炉料面、高炉风口温度、水泥回转窑窑内物料等恶劣环境下的高温炉况的图像采集及温度检测，并可与计算机连接构成红外热成像计算机视觉系统，在获得所需工况图像的同时测取所关心的工况温度。

目前该系统已经在水泥回转窑和烧结机上获得了成功的应用。

科技成果——高性能特种粉体材料近终成形技术

科技成果——高性能特种粉体材料近终成形技术技术开发单位北京科技大学技术领域新材料成果简介该项目属于粉末冶金学科。

高性能特种材料具有其他材料不具备的特殊性能，在高技术领域中具有不可取代的关键作用。

然而，这类材料往往硬度高、脆性大，难以采用传统技术加工制备，成为许多国防和民用高技术装备发展的瓶颈。

为此，项目基于粉体流变成形原理，研发了难加工材料的近终形制造新技术，广泛应用于国防和民用高技术领域。

主要发明点如下：1、发明了高性能特种材料的粉末注射成形新工艺，实现了金属钨、氮化铝、含氮不锈钢等难加工材料制品的近终形制造；发明了专用注射成形机、侧抽芯新结构模具等关键工艺装备；创立了基于机器视觉的粉末注射成形产品尺寸和外观质量在线自动检测、工业机器人动态抓取和分拣软硬件系统，首次实现了全自动化生产和高质量稳定性控制，生产效率提高6倍以上。

2、首创了适合注射成形的近球形微细特种粉体制备和改性新技术。

提出基于酸根离子的化学推进剂理论，创立了可控溶液燃烧合成难熔金属和氮化物反应体系和工艺，制备出粒径小于50nm的高分散近球形氮化铝和钨基粉体。

创立了“气流分级分散-等离子球化”粉体改性技术，制备出满足精密多孔阴极需要的细粒径窄分布（5±2μm）球形钨粉。

3、发明了适合不同材料的粘结剂体系及成形和高效脱脂工艺。

提出基于聚合物功能基团的多组元粘结剂设计原理，创立了两相流协调运动模型，阐明了两相分离和缺陷产生的不确定性机制，发明了残碳型、低残留型和高粘性粘结剂体系，有效解决了坯体两相分离、变形、增氧、缺陷等控制难题，产品尺寸精度达到±0.2%。

4、发明了多孔脱脂坯强化烧结致密化和组织性能精确调控技术。

提出金属钨的低温无压活化烧结致密化理论和钝化处理孔隙结构精确调控技术，突破了高致密度钨的细晶化和多孔钨的孔隙均匀化技术瓶颈，烧结金属钨电极的晶粒尺寸仅570nm，抗电子轰击性能提高2个数量级，多孔钨的活性物质填充量提高20%；综合利用液相烧结和残碳“脱氧”原理，解决了氮化铝高致密化、晶界相控制和晶格净化等难题，热导率高达248W/m/K。

北京科技大学科技成果——ST陶瓷刀片

北京科技大学科技成果——ST陶瓷刀片成果简介ST新型陶瓷刀片是葛昌纯教授等采用独创的新型复相陶瓷和先进的粉末冶金工艺结合而取得的一项发明，具有很高的耐磨性，红硬性、抗热震性和化学稳定性，较高的韧性和抗冲击的能力。

不但可以用于精加工和半精加工，而且在很多情况下用于粗加工和断续切削，切削轻快顺利。

适用于加工硬质合金难以加工或不能切削的冷硬合金铸铁，淬火钢，金属陶瓷硬面涂层等高硬高强材料，也适用于高速加工调质合金钢和灰口铸铁及铝合金等一般材料，具有良好的通用性。

刀片硬度HRA93-94，断裂韧性7-8MPam，在切削高合金耐磨铸铁Cr26（硬度为HRC60-61）和Cr15Mo3（硬度为HRC61-64）时切削速度分别达80米/分钟和50米/分钟，在国际上未见有先例报道。

ST新型陶瓷刀片不仅适用于车削，也适用于铣削、镗孔、刨削，在冷却液条件下的各种加工和作数控机床刀具。

切削速率为硬质合金刀具的3-4倍。

其经济社会效益如下：不增加车床人力条件下使单台机床产量成倍提高，可节约工时、电力、机床占用台数和生产面积30%以上。

在很多情况下可实现“以车代磨”，简化生产工艺，减少工序，使成本大幅度下降。

可代替部分进口陶瓷和硬质合金刀片，节约外汇，也可出口创汇。

六年生产实践证明，每个ST新型陶瓷刀片可为企业产生经济效益100元左右。

ST陶瓷刀具不但可以用于精加工和半精加工，而且在很多情况下用于粗加工和断续切削，切削轻快顺利。

适用于加工硬质合金难以加工或不能切削的冷硬合金铸铁，淬火钢，金属陶瓷硬面涂层等高硬高强材料，也适用于高速加工调质合金钢和灰口铸铁及铝合金等一般材料，具有良好的通用性。

经济效益及市场分析主要设备投资：300万元到450万元（后者用于生产出口刀片）年产值600万元，年利税200万元以上。

水电等消耗：250kW，用循环水冷却设备，无环境污染。

合作方式技术转让、技术入股或者其它合作方式。