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宏正新材料
ABOUT HONGZHENG
研發(fā)中心
泰州工程材料研究院經(jīng)泰州市科學(xué)技術(shù)局批準(zhǔn)，于2014年5月22日成立于江蘇宏大特種鋼機(jī)械廠有限公司。整個(gè)研究院建設(shè)總投入1510萬(wàn)元，擬建辦公和研發(fā)試驗(yàn)場(chǎng)所1200平方米，新增儀器設(shè)備27 臺(tái)套。
該研究院是以江蘇宏大特種鋼機(jī)械廠有限公司為依托單位，在該公司現(xiàn)有發(fā)展球團(tuán)裝備的基礎(chǔ)上，主要進(jìn)行納米強(qiáng)化超高強(qiáng)度鋼的研發(fā)。研究院集合了美國(guó)工程院院士、中國(guó)工程院外籍院士劉錦川、香港城市大學(xué)、南京理工大學(xué)、西北大學(xué)、北京科技大學(xué)、江蘇大學(xué)等科研院所材料界精英，力求打造為泰州、江蘇、中國(guó)乃至世界新材料研發(fā)、創(chuàng)新的高地。
劉錦川院士納米鋼項(xiàng)目
劉錦川院士
1960年獲臺(tái)灣大學(xué)機(jī)械工程學(xué)士學(xué)位，1964年和1967年獲美國(guó)布朗大學(xué)材料科學(xué)與工程碩士和博士學(xué)位。畢業(yè)后一直在美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家研究院工作，先后擔(dān)任金屬與陶瓷部主任、設(shè)計(jì)組組長(zhǎng)、高級(jí)研究員。現(xiàn)為美國(guó)工程院院士、中國(guó)工程院外籍院士。香港城市大學(xué)全職教授。他致力于研究先進(jìn)材料，涉及的領(lǐng)域涵蓋金屬、合金、金屬間化合物的物理冶金和力學(xué)行為；高溫結(jié)構(gòu)材料、貴金屬、形狀記憶合金、儲(chǔ)氫材料的合金設(shè)計(jì)；金屬基復(fù)合材料；環(huán)境對(duì)金屬與合金材料的延性和斷裂行為影響；先進(jìn)材料加工等。他在以上領(lǐng)域均作出具有世界影響的成就，獲專(zhuān)利28項(xiàng)，編寫(xiě)專(zhuān)著20部，發(fā)表論文300余篇。1988年獲美國(guó)能源部頒發(fā)的美國(guó)總統(tǒng)獎(jiǎng)。其他獎(jiǎng)勵(lì)包括ActalMetallurgical金獎(jiǎng)等，被ISI收錄為材料科學(xué)領(lǐng)域具有影響力的科學(xué)家之一。2006年國(guó)慶前夕，劉錦川院士榮膺中國(guó)政府為他頒發(fā)的“友誼獎(jiǎng)”獎(jiǎng)?wù)隆?/span>
項(xiàng)目引進(jìn)
2012年入選“南京創(chuàng)業(yè)人才321計(jì)劃”重點(diǎn)項(xiàng)目
專(zhuān)利
工藝原理
納米鋼研發(fā)團(tuán)隊(duì)由美國(guó)工程院院士、中國(guó)工程院外籍專(zhuān)家院士劉錦川帶領(lǐng)，聯(lián)合香港城市大學(xué)、南京理工大學(xué)等科研院校，開(kāi)發(fā)出一系列納米技術(shù)相關(guān)的新型材料類(lèi)產(chǎn)品。該系列納米鋼材料技術(shù)已完成工廠化實(shí)驗(yàn)，南京理工大學(xué)25kg真空感應(yīng)熔煉爐和宏大特鋼公司100kg感應(yīng)熔煉爐熔煉條件下，拉伸強(qiáng)度均超過(guò)1200Mpa，延伸率大于10%，與香港城市大學(xué)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)相符。本新型納米鋼用鐵素體組織作為基體，通過(guò)添加適量的金屬間化合物形成元素，在適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囅?，在鐵素體基體上析出大量納米金屬間化合物，發(fā)揮析出強(qiáng)化作用，明顯提高鋼的強(qiáng)度。另外還添加了納米團(tuán)簇形成元素，碳化物形成元素和微量碳元素，形成一定量納米團(tuán)簇和少量納米碳化物，從而以納米金屬間化合物強(qiáng)化為主，結(jié)合納米團(tuán)簇和納米碳化物復(fù)合強(qiáng)化，多種納米析出相共同作用產(chǎn)生大限度的強(qiáng)化效果，制成低碳且綜合性能優(yōu)異的納米金屬間化合物強(qiáng)化的超高強(qiáng)度鐵素體鋼。該系列技術(shù)有很強(qiáng)的技術(shù)壁壘及超前性，目前國(guó)內(nèi)其他科研機(jī)構(gòu)只處于理論或?qū)嶒?yàn)室小試范圍。
材料特性
與現(xiàn)有其他納米鋼或傳統(tǒng)超高強(qiáng)度鋼相比，本產(chǎn)品本具有以下特征：
1、綜合性能優(yōu)良。 低碳保證了鋼的焊接性、韌性等綜合性能。通過(guò)合理控制含碳量，利用新型納米析出相替碳化物強(qiáng)化相對(duì)超高強(qiáng)度鋼進(jìn)行強(qiáng)化，并在不影響綜合性能的前提下，有效發(fā)揮微量碳化物的積極強(qiáng)化作用。
2、工藝優(yōu)化。鐵素體鋼韌性良好，服了馬氏體鋼快冷要求對(duì)材料尺寸的限制，特別是可采用連鑄連軋工藝生產(chǎn)，能夠節(jié)約能源、優(yōu)化工藝。
3、降低成本。 與傳統(tǒng)超高強(qiáng)度鋼采用馬氏體基體相比，在鐵素體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上利用新型納米析出相強(qiáng)化機(jī)制開(kāi)發(fā)新型超高強(qiáng)度鋼具有極大的成本優(yōu)勢(shì)。
生產(chǎn)工藝
根據(jù)不同的產(chǎn)品，可于電弧爐、轉(zhuǎn)爐、感應(yīng)爐中進(jìn)行冶煉，然后可采用連鑄方式生產(chǎn)鑄坯或采用模鑄方式生產(chǎn)鑄錠，鑄坯或鑄錠具有良好的冷、熱加工性能。接著可進(jìn)行冷軋、溫軋或者在800～1300℃范圍內(nèi)進(jìn)行鍛造或熱軋，經(jīng)軋制或鍛造后將板材在800～ 1300℃范圍內(nèi)進(jìn)行固溶處理，處理時(shí)間為 0.1 ～ 3 小時(shí)，隨后冷卻，冷卻方式可為空冷、風(fēng)冷、油淬或水淬，可冷卻至室溫或直接冷卻至?xí)r效溫度進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理在 400 ～ 600℃范圍內(nèi)進(jìn)行，處理時(shí)間為 0.1 ～ 20 小時(shí)，隨后冷卻，冷卻方式同樣可為空冷、風(fēng)冷、油淬或水淬，得到成品。
項(xiàng)目進(jìn)展
宏大特鋼與劉錦川院士簽署合作協(xié)議
宏大特鋼與香港城市大學(xué)簽署納米鋼材料技術(shù)獨(dú)占許可協(xié)議
中試
2014年5月15日，真空中頻感應(yīng)爐熔煉10kg鑄錠
2015年8月20日，真空中頻感應(yīng)爐熔煉180kg鑄錠
2015年8月27日，熱鍛至120mm×120mm×1580mm
2016年4月21日，真空中頻感應(yīng)爐熔煉300kg鑄錠
2016年4月24日，熱軋至12.7mm厚板
2016年4月26日，冷拉拔至10mm厚板
冷彎
矯直
2016年4月28日，納米鋼板冷彎和矯值。納米鋼板塑性高，冷加工變形性能優(yōu)異
沖擊及拉伸試樣
2016年7月13日，等離子氬弧焊實(shí)驗(yàn)。納米鋼板焊接性能優(yōu)異，焊后無(wú)裂紋，焊縫處經(jīng)退火處理后硬度與基體相當(dāng)
應(yīng)用領(lǐng)域
新型納米鋼以金屬間化合物納米團(tuán)簇強(qiáng)化為主，并結(jié)合納米碳化物細(xì)晶強(qiáng)化、其他固溶合金元素固溶強(qiáng)化以及位錯(cuò)強(qiáng)化等多種方式實(shí)現(xiàn)復(fù)合強(qiáng)化，從而獲得拉伸強(qiáng)度在1200MPa以上，延伸率大于10%的強(qiáng)韌性匹配的性能，并具有優(yōu)良的焊接性、耐腐蝕性且成本低，可廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、艦船、橋梁、管線、能源、電站、海洋工程、建筑結(jié)構(gòu)、壓力容器、工程機(jī)械、集裝箱及國(guó)防裝備等領(lǐng)域。
市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告
另外基于納米技術(shù)主要是對(duì)材料及工藝（上述工藝的實(shí)施方式僅僅是示范性的，可在規(guī)定范圍內(nèi)作出各種其他替換、改變和改進(jìn)。因而，本技術(shù)產(chǎn)品不限于上述特定客戶(hù)，而僅由權(quán)利要求限定），小范圍的材料及工藝變動(dòng)即可應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，對(duì)于汽車(chē)、橋梁、管線、能源、電站、海洋工程、建筑結(jié)構(gòu)、壓力容器、工程機(jī)械、集裝箱等不同的需求客戶(hù)提供不同的產(chǎn)品。其中，汽車(chē)工業(yè)將可能成為未來(lái)納米鋼增速迅速的市場(chǎng)發(fā)展方向，基于國(guó)家汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的減重規(guī)劃，高強(qiáng)度，低重量的納米鋼將有可能替代傳統(tǒng)車(chē)身鍛造，僅僅這部分，既有千億級(jí)別產(chǎn)值。
項(xiàng)目公司在已經(jīng)建成的泰州市工程結(jié)構(gòu)研究院基礎(chǔ)上將建立院士工作站和博士后流動(dòng)站，繼續(xù)強(qiáng)化科研工作。目前超高強(qiáng)鋼（其中拉伸強(qiáng)度在 1400 ～ 2000MPa）研究已經(jīng)取得了初步的成果。未來(lái)二代鋼目標(biāo)客戶(hù)為應(yīng)用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)體、起落架、防護(hù)鋼板等對(duì)性能有特要求的領(lǐng)域，機(jī)械制造、車(chē)輛和其它軍用民用裝備。
特別對(duì)于超高強(qiáng)度建筑結(jié)構(gòu)鋼，從節(jié)能、環(huán)保的社會(huì)發(fā)展要求來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)作為超高層建筑的主體結(jié)構(gòu)，取代鋼筋混凝土將是社會(huì)發(fā)展的必然。目前惟一掣肘了這一進(jìn)程的就是鋼性能的缺陷達(dá)不到超高層建筑的設(shè)計(jì)要求。二代納米鋼針對(duì)這一市場(chǎng)有前瞻性布局，未來(lái)空間廣闊。
合作洽談
2016年4月2日沙鋼集團(tuán)董事局主席沈文榮一行訪問(wèn)項(xiàng)目公司，考察洽談納米鋼項(xiàng)目。
2016年10月劉錦川院士應(yīng)邀訪問(wèn)南鋼，洽談納米鋼項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化合作事宜。2017年4月10日，南鋼董事長(zhǎng)黃一新一行回訪項(xiàng)目公司，考察調(diào)研納米鋼中試成果。
值此創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)中國(guó)特色社會(huì)主義新時(shí)代，納米鋼將助力我國(guó)從鋼鐵大國(guó)向鋼鐵強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，因其連鑄連軋的生產(chǎn)工藝可迅速形成百億、千億的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。超高的強(qiáng)度、可焊性、優(yōu)良的塑韌性及耐腐蝕性使其在國(guó)防、海洋工程、航空航天、高鐵汽車(chē)、建筑結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域具有廣泛用途，擁有十分重大的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)前景。希望在有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門(mén)的協(xié)助支持下，盡快實(shí)現(xiàn)納米鋼項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)劉錦川院士產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)、感恩桑梓的夙愿。值此創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)中國(guó)特色社會(huì)主義新時(shí)代，納米鋼將助力我國(guó)從鋼鐵大國(guó)向鋼鐵強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，因其連鑄連軋的生產(chǎn)工藝可迅速形成百億、千億的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。超高的強(qiáng)度、可焊性、優(yōu)良的塑韌性及耐腐蝕性使其在國(guó)防、海洋工程、航空航天、高鐵汽車(chē)、建筑結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域具有廣泛用途，擁有十分重大的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)前景。
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