1、科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考项目名称： 高性能铝材与铝资源高效利用的基础研究首席科学家： 张新明 中南大学起止年限： 2005-12-1依托部门： 教育部科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考一、研究内容拟解决的关键科学问题科学问题 1：铝的矿物分离与提取的分子行为与调控在我国铝土矿资源利用与原铝提取方面，重点解决我国不同类型及低品位铝土矿铝- 硅矿 物的选择性浮选分离与综合利用、选精矿氧化铝制备及高品质原铝低能耗提取复杂过程中的基础理论问题。难点是: 不同类型铝土矿及低铝硅比铝土矿的矿物组成、化学成分、铝硅比、晶体 结构、嵌布特性与可分选性差异大，硅矿物和杂质矿物含量高
2、，浮 选体系杂质离子影响多，多种不同铝硅矿物间浮选分离难;而且,浮选尾矿及铝土矿中稀散金属的综合利用复 杂等。随着小分子有机物增加，选精矿溶出后铝酸 钠溶液体系组成和组元间相互作用复杂，其溶液结构性质和反应性能表现出显著的时效性；现有的物理结晶理论不能完全反映铝酸钠溶液中氢氧化铝化学反应结晶的本质；铝酸钠溶液的深度快速分解和大颗粒高强度优质产品的形成，在动力学上是一对矛盾体， 这些 问题在选精矿生产氧化铝过程中更为突出。 。而原铝制备体系中，惰性 电极与现 行电解质熔体相互作用及杂质离子行为难于调控，导致惰性 电极节能型铝电解槽的动力学稳定性差，障碍高品质原铝的低能耗制备。针对上述难点问题，需
3、要解决铝硅分离高效能浮选药剂结构与性能关系；复杂离子溶液体系中，铝硅矿 物表面电性、 润湿性、吸附性的定量关系；铝硅矿物及气泡间的相互作用，不同晶面疏水-亲水的微结构调控; 选择性聚集、分散与异凝聚行为的界面力及流体动力学相互作用规律与调控；确定铝土矿浮选分离体系中复杂组分相互作用规律与高性能浮选剂分子组装设计原理。需要解决选精矿溶出的铝酸钠溶液在分解过程中含铝组元的分配机制；氢氧化铝化学结晶机制；铝酸钠溶液分解和氢氧化铝结晶的动力学协同性等科学问题，建立选精矿提取氧化铝的基元演变与结晶行为调控原理和方法。必需解决最适宜于惰性电极的新型铝电解质体系组成及工艺调控方法，探明新型铝电解槽的物理场耦
4、合分布、演变及其对惰性电极性能影响规律，揭示惰性电极在新型电解质和新型结构电解槽中的电极过程、腐蚀行为 与缓蚀机制。在此基 础上，建立我国铝土矿资源高效利用与原铝高效低能耗制备的理论体系。其关键科学问题是：铝的矿物分离和提取的分子行为与调控。科学问题 2：高性能铝合金特征微结构形成、演变和对环境的响应规律铝合金高技术装备服役过程中，材料所处环境严酷，承受交变或冲击载荷，发生腐蚀、疲 劳、冲击破坏。 这 要求在高强高韧的基 础上，全面提升高强铝合金耐腐蚀、耐疲 劳、抗冲击的关键 服役性能。高 强铝合金基体中弥散分布着三类不同尺度第二相（微米结晶相、 亚微米弥散相和纳米析出相），第二相组态和相界、
5、科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考晶界结构（包括析出相形态、无析出带）与合金成份和制备过程各环节密切相关，复杂多变，合金性能对多尺度多相微结构的变化极为敏感，各种基本性能及服役性能的组织调控方向存在差异。在强韧化平台上，提高铝合金耐腐蚀、耐疲 劳或抗冲击性能，需要在保持高强高韧基本组织模式基础上，寻求同时满足耐蚀或耐疲劳或抗冲击的特征微结构，这是材料科学中高难度的前沿问题。其难点是：确立高强高韧铝合金的高服役性能所对应的最佳组织模式及其形成途径。这需要研究铝合金不同性能间尚未明了的相互依存或矛盾关系。在腐蚀、疲劳、冲 击等服役过程中，合金微结构处于变化之中，合金 组织与这类性能的关系
6、极为复杂，首先需要研究高强铝合金多相微结构在这些过程中的演变规律及环境损伤失效机制，寻求耐损伤失效特征微结构，从而提出耐腐 蚀、耐疲 劳、抗冲击性能优化的方向。然后结合强韧化组织模式要求，确立服役性能最佳特征微结构。另一方面，针对目标组织模式，在化学冶金过程已提高原铝品质的基础上，需 进一步综合运用合金化、外场凝固、强加工、多 级固溶时效及机械 热处理等方法，确立高强铝合金耐腐蚀、耐损伤、抗冲 击破坏特征微结构的形成途径，研究制备过程中特征多相微结构的演变规律及精确调控方法，建立铝合金关键性能的特征微结构形成理论。多尺度第二相是决定铝合金强韧性的基本因素。前期铝 973 建立了多尺度第二相的强
7、韧化作用理论和调控技术，在发展纯净化和强化固溶消除微米结晶相的同时，形成高度弥散析出的纳米强化相组态，构筑了强韧化平台。由于界面在腐蚀、疲劳和冲击中成为薄弱部位，本期铝 973 我们提出多尺度第二相与界面协同作用的组织模式设计思想，通过研究界面特别是晶界行为、作用、调控方法及其与第二相的协同效应，在强韧化平台上，突破铝合金耐蚀、耐疲 劳、抗冲击性能。其中涉及的关键科学问题可归结为：高性能铝合金特征微结构形成、演变和对环境的响应规律。科学问题 3：大规格铝材的流变特性和内应力场演变大规格高强铝合金构件的制备与组织性能调控是一个国家铝加工能力与水平的重要标志。大规格铝材制 备的难题是：外场环境、制
8、备界面和铝材本身组分结构的不均匀性特征更为突出，凝固、流变过程中的各种能量流（温度场、流 场、变形）的不均匀性十分显著，各工艺过程能量的富集与疏散、转化的差距增大， 组织演变状态不一，最终导致材料的内部残余能量分布不同，微观组织空间上处于非均匀分布状态，大规格铝 材呈现显著各向异性，甚至产生严重的内、外部缺陷。实现高性能大规格铝材的制备，需探明大型铸锭制备过程和大规格铝材塑性变形过程中能量传输、材料流 变与内应力控制方面的规律，以及微结构与内应力的演变过程与分布规律；实现大规格铝材组织、性能均匀和残余应力最小的外场调控；建立高性能铝合金大规格铝材制备与加工的工艺原理；解决凝固成形过程中的裂纹产
9、生、大构件塑性加工内部残余应力和组织成分均匀控制等关键问题。其关键科学问题是：大规格铝材的流变特性和内应力场演变。科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考主要研究内容围绕科学问题 1-铝的矿 物分离和提取的分子行为与调控，展开以下三个方面研究： 1）铝土矿浮选分离与综合利用体系中高性能浮选剂分子组装及复杂组分相互作用(1)低铝硅比铝 土矿高效浮选剂结构-性能:研究铝、硅 矿物浮选剂极性基及连接原子的电子因素与空间因素；非极性基疏水-亲水能力，烃链间的缔合作用、结构与性能；矿物表面剩余价键特性与浮选剂的静电、氢键和化学作用；针对特定的铝土矿浮选分离体系，进 行浮选药剂的功能、 结构与合成设计
10、；研究合成的新型高性能浮选剂对各种铝硅矿物表面电性、润湿性及浮选行为的影响，建立铝、硅矿物高效浮选剂分子组装设计理论。(2)铝、硅矿物选择性聚集与分散行为:研究铝-硅矿 物表面物理化学性质及其界面相互作用的范德华力、静 电力、水化力、疏水力及流体 动力学行为；研究同质，异质颗粒，粗粒与微细粒颗 粒，在不同流 场中碰撞、分散聚集时，动能界面能间的平衡,微结构调控的聚集与分散行为；建立微细粒铝、硅矿物选择性聚集、分散及与界面力相互作用和流体动力学调控理论体系。(3)低铝硅比铝 土矿浮选溶液化学:研究金属离子和矿物阴离子及其水解组分在矿物/溶液界面的吸附， 对矿物表面电性与浮选剂 相互作用和分选的影
11、响规律；研究复杂离子溶液体系中，浮 选剂在矿物表面的吸附，不同铝硅比的矿物集合体的表面特性及与浮选剂作用的界面反应机理。研究铝硅矿物晶体结构与晶内、晶间结合力的关系；研究铝-硅矿物/浮选剂水溶液体系中，各种相互作用溶液化学行为及复杂界面相互作用，确定不同铝硅酸盐矿物间选择性分离及与一水硬铝石选择性分离调控原理。形成一水硬铝石型铝土矿浮选分离技术体系。(4)铝土矿综合利用基 础研究:研究尾矿中不同铝硅酸盐矿物间的分离与富集行为; 浮选尾矿机械化学和热处理过程复杂铝硅酸盐矿 物的物化性质变化规律，基于不同工艺控制的成分设计合成陶瓷材料、耐火制品等矿物材料的理论技术；研究机械活化制备多孔材料的基础理
12、论及材料性能表征，确立尾矿结构孔性能的对应关系；研究尾矿化学改性理论和超细功能材料的性能表征，合成新型表面改性剂，形成粒子组合协 同改性聚合物的技术原型。研究稀散金属(镓、 钪等)在铝土矿原矿、浮选精矿和尾 矿中的赋存行为。2）选精矿高效提取氧化铝的物理化学基础(1)选精矿提取氧化 铝溶液体系中组元的分配与调控：研究选精矿提取氧化科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考铝过程中有机物杂质、硅和铁等无机杂质离子的结构形态及其在铝酸钠溶液分解过程中的演变与分配规律；研究杂质与含铝组元相互作用（质子或电荷转移，溶剂化效应，范德华作用等）的规律及其对含铝组元（特别是氢氧化铝的生长基元）的组成、结构
13、、缩合性能影响的机制；探索含铝组元在铝酸钠溶液分解过程多个平行反应中的分配机制及调控原理。阐明有机物和硅、铁杂质的调控原理，提出促进有利于生长基元形成的溶液化学条件。(2)铝酸钠溶液分解 过程中氢氧化铝化学结晶机制：研究生长基元缩合动力学规律；探索铝酸钠溶液中各种形态铝酸根、各种维度生长基元以及残余杂质、溶剂等组元的界面微观动力学行为；研究溶液中群分布氢氧化铝晶体的粒度与强度演变的规律及其对环境条件（CO 2、辅助剂、超声场、温度等因素）响应的规律。揭示氢氧化铝成核、生长、附聚各步骤的微观机理与 动力学规律， 阐明氢氧化铝化学结晶机制，提出结晶过 程调控方法。(3)基元演变与 氢氧化铝结晶的耦
14、合强化原理与方法：研究铝酸钠溶液深度快速分解为有利生长基元过程与氢氧化铝成核、附聚和生长各步骤的动力学协同规律；探索生长基元快速生成与氢氧化铝可控结晶的动力学耦合规律，明确氢氧化铝耦合强化结晶的原理。 设计外场加速生长基元形成，通过晶体生长调整剂调控成核- 生长 -附聚的界面 动力学行为，提出氢氧化铝耦合强化结晶技术原型。3）高品质原铝低能耗制备体系中新型电极与熔体相互作用机制及杂质行为(1) 新型低温 铝电解质熔体的离子结构与行为：研究熔体组成、结构与性质（包括初晶温度、Al 2O3 的溶解度与溶解速度、电导率、蒸汽压、粘度等）关系，研究熔体络离子的阴、阳极放 电过程及其对惰性电极性能的影响
15、规律，研究熔体与 Al 作用的本质与特征，研究惰性电极组元与熔体络离子相互作用及生成离子的结构与迁移特征，揭示惰性 电极的腐蚀行为与缓蚀机制，获得最适宜于惰性电极的新型铝电解质体系组成及工艺调控方法。(2)新型铝电解槽的物理 场分布、演变及其对熔体离子行为的影响：针对采用惰性阳极和 TiB2 涂层惰性阴极的新型铝电解槽，建立包括电、磁、 热、流和应力五大物理场的整槽物理数学模型，实现多物理场整体耦合仿真计算；研究各物理场之间的相互耦合关系、分布特征及演变规律，研究物理场分布对熔体结构与性质、熔体离子与惰性电极组 元相互作用、 杂质离子迁移与分布、Al 溶解与损失的影响规律；以降低惰性电极腐蚀和
16、电解槽稳定高效运行为目标，分析影响电解槽正常运行和惰性电极行为的操作环节和冶金学因素，获得动态条件下新型铝电解槽稳定运行的数学判据和调控手段，建立新型铝电解槽结构与工艺优化设计原则。(3）复杂 多相铝熔体的杂质离子行为及净化机制：研究复杂多相铝熔体中夹科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考杂、气体和杂质元素的赋存形态及相互作用机制；研究工业原铝中 Fe、Si 等杂质元素的选择性去除原理及技术原型；研究大流量熔体中微米级夹杂的多级电磁净化原理及技术原型；研究熔体电磁或气体搅拌均匀化原理与技术原型。围绕科学问题 2-高性能 铝合金特征微结构形成、演变和对环境的响应规律，展开以下三个方面研究：
17、1）超强铝合金耐蚀多相微结构的形成与应力腐蚀行为(1) 超强铝合金应力腐蚀行为：研究不同成分与热处理状态超强铝合金的应力腐蚀行为，研究超强合金腐 蚀性能与微结构特征（特别是晶界结构）的对应关系，确定超强耐蚀微结构的基本特征。(2)基体晶粒微取向和微细化及其作用：研究超高合金化熔体超声凝固组织的均匀微细特征，研究形变热处理强化结晶相固溶入基体的作用；研究多元复合弥散相抑制基体再结晶和晶粒长大的作用，研究加工条件与弥散相对基体晶粒微取向和微细化的调控作用；研究基体晶粒微取向和微细化的抗应力腐蚀作用，确立超强耐蚀合金的基体特征。 (3)晶界晶内第二相析出调控与作用：研究固溶处理阶段高温近平衡晶界预析
18、出相的成分、结构、形态的演变规律及其对时效析出的诱导作用；研究高温预析出调控晶界析出相成分与形态、进而调控晶界与基体的腐蚀电位差的作用，揭示其抗应力腐蚀的本质。(4)高温预析出相和小角晶界的协同作用：研究基体晶粒微取向即小角度晶界条件下高温晶界预析出的特征，研究晶界析出相和小角晶界协同降低晶内晶界电位差和结构差、进而提高 应力腐蚀抗力的效应，发展超强耐蚀合金原型。2）铝合金疲劳损伤断裂机理及特征微结构的演变规律(1)疲劳损伤行 为与机理: 研究高低温疲劳损伤过程中第二相与界面行为及规律；研究微观缺陷形成细观损伤基元、细观损伤基元诱发宏观损伤(失效)的物理机制与规律。(2)耐疲劳损伤 特征微结构
19、的形成:研究第二相的多元分布形态、与基体的界面结构特征，及其对耐疲劳损伤的影响规律；研究微合金化形成耐高温疲劳多尺度第二相的机理；研究热机械处理对非共格相界与扭转晶界的调控作用及抗疲劳效应。科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考(3)耐疲劳损伤 微结构的稳定性:探求多场服役环境下耐疲劳损伤微结构的演变条件及控制原理，延缓特征微结构的弛豫过程。(4)新型耐疲劳铝 合金性能评价：发展新型耐疲劳铝合金原型，评估合金在不同环境下（气氛、介质、温度、载荷特征）耐疲劳特性。3）铝合金抗冲击特征微结构的形成及其动态变形与失效规律(1)铝合金材料的冲 击动力学特征:研究不同类型冲击过程中铝合金的塑性变形
20、与应力波动态特性，研究 铝合金冲击过程中的温度场特性，建立铝合金材料力学、物理性能梯度与抗冲击 性能的关系；(2)铝合金冲击过 程的微结构演变:研究铝合金第二相与界面演变的微观机制及微合金化调控第二相与界面的作用，揭示第二相与界面协同提高铝合金高温、高速率塑性功耗的机理与失效规律； (3)铝合金吸收与分散冲 击动能的微观机理：研究铝合金宏、微观织构演变机理与织梯度形成规律，研究 织构梯度对冲击动能吸收与分散的各向异性和晶界对应力波的分散效应，探明 铝合金吸收与分散冲击动能的最佳织构梯度组态;(4)铝合金微结 构抗冲击的协同作用: 研究晶体取向、界面与第二相吸收与分散冲击动能的协同机制，探明高抗
21、冲击性能铝合金的微结构特征，发展高抗冲击性能铝合金原型。围绕科学问题 3-大规格 铝材的流变特性和内应力场演变，展开以下二个方面研究：1）大铸锭能量传输与宏微观缺陷的产生及控制(1)大型常规半 连续铸锭凝固行为与组织特征：研究大规格铸锭内部组织的特征及其形成机制，探明大规格铸锭铸造时内应力大小、分布与温度场、液穴形状和溶质分布的关系，研究界面的隔离与润滑作用及其传热强化，阐明内部裂纹形成条件及控制调节机制。(2)电磁场作用下的 铝合金凝固行为：研究电磁场作用下液固界面的传热、传质规律和熔体的过冷行为，研究电磁场作用下大尺寸铸锭半连续铸造时的流场与温度场分布规律；电磁场作用对大尺寸铸锭铸造时的组
22、织调控行为研究；电磁场作用下大尺寸铸锭铸造时的组元分布与内应力的控制；合金不同状态时的破断强度测定与预测；不同组织的合金均化动力学；结晶区内材料在电磁场下的相关物性测定与计算。(3)大型铸锭超声 场凝固组织与内应力控制：研究超声场净化铝合金熔体作科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考用与机理，超声场活化铝合金熔体微细质点的形核作用与机理分析，揭示超声场作用下非均匀形核及结晶前沿形态形成规律，熔体宏观传热流动与微观结晶凝固动力学，超声场作用下结晶前沿形态形成规律与超声铸锭内应力的形成、演变与控制。2）大规格铝材非均匀多相组织和内应力场的产生与演变(1)塑性变形非均匀外 场的形成与作用：研究
23、大尺度铝材塑性变形过程多外场在流变界面上的分布规律，研究界面特征对能量传递和流变成形的影响规律，建立外场环境和界面调节方法，查明外场对铝材内部应力、温度、速度、变形程度的调控作用； (2)非均匀外场 下宏观流变组织与微结构形成及作用：研究非均匀外场作用下高强铝合金非线性流变过程中组织的形成机理与演变规律，探明多相微结构特征的空间分布，寻求微结 构均匀化的调控机制，研究宏观流变组织和微观结构对材料性能的影响。(3)内应力的均匀化与消减机制：研究塑性成形均匀性、淬火冷却状态、预变形条件对材料残余应力的影响规律与机制，研究合金成分、材料几何尺寸与淬透性的关系，研究析出状态和 预拉伸变形对材料屈服强度
24、和残余应力空间分布的影响，寻 求材料内应力均匀化的调控方法。科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考二、预期目标科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考总体目标本项目拟针对我国铝土矿资源保障程度严重不足，提取过程效率低、能耗高、高性能大规格铝材自有保障能力差的现实，创立低品位铝土矿浮选分离理论及技术体系， 实现对我国低品位 铝土矿铝资源的有效利用，为我国铝工业可持续发展提供技术支撑；创建选精矿氧化铝提取和高效节能铝冶金新理论，使氧化铝提取与原铝制备的能耗与效率达到国际先进水平；建立高性能铝合金及其大规格铝材制备的基础理论与技术体系， 实现高性能铝合金及其大规格铝材性能和制备技术的跨越，
25、有力地支撑国民 经济发展与国家安全。五年预期目标1）建立系统的一水硬铝石型铝土矿铝硅矿物浮选分离的浮选剂分子组装设计理论与选择性分离调控原理，实现 A/S 80%，波动 80%，波动 5%。9. 发表论文 50-58 篇、申请专利 9项。科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考研究内容 预 期目标第三年1. 研究铝土矿浮选脱硅过程三相矿化泡沫的稳定性特征、泡沫的承载能力；合成新型高效铝硅矿物浮选捕收剂、抑制剂、分散剂、絮凝剂和起泡剂等；测定各种浮选剂的解离常数、溶解度、金属盐溶度积、零电点等结构性能参数；铝-硅矿物/浮选剂水溶液体系中，各种相互作用溶液化学行为及复杂界面相互作用;研究磨矿介
26、质、磨矿细度、磨矿时间、助磨剂等对铝土矿选择性磨矿的影响规律；研究不同磨矿方式对产品颗粒粒度，表面形貌、表面结构、表面电性、比表面积及润湿性的影响规律；研究尾矿化学改性理论和超细功能材料的性能表征，合成新型表面改性剂。2. 铝酸钠溶液中各种形态铝酸根、各种维度生长基元及溶剂等组元的界面微观动力学行为；生长基元缩合动力学规律与氢氧化铝成核-生长-附聚的微观机理；铝酸钠溶液分解末期晶体粒度变化规律以及粒子的再结晶行为及其调控原理；结晶剂的作用机理与设计规律。3. 惰性电极与新型低温铝电解质熔体相互作用的研究；新型铝电解槽多物理场的耦合仿真研究；高效杂质元素去除技术的实验室研究；原铝熔体的新型夹杂去
27、除技术的工业应用研究。4. 系统研究形变热处理及弥散相对基体晶粒微取向和微细化的调1. 合成 2-3 种新型捕收剂、抑制剂、分散剂、絮凝剂和起泡剂；原矿铝硅比为 35，实验室达到如下技术指标:精矿铝硅比（AS）9，Al2O3 回收率 75。2. 阐明氢氧化铝化学反应结晶机制与调控原理；提出氢氧化铝结晶过程的调控方法，建立结晶剂分子设计的基本规则。3. 揭示电极组元与熔体离子相互作用本质及生成离子的结构与迁移特征;揭示物理场分布对熔体结构与性质、熔体离子与惰性电极组元相互作用、杂质离子迁移与分布、Al 溶解与损失的影响规律;实验室规模下，将原 铝熔体中 Fe、Si 含量分别降低到0.2%和 0.
28、1%;工业条件下，5t/h以上流量时，小于 5m 夹杂 去除率达 60%以上、体 积含量低于 0.02%。4. 发展超强合金基体晶粒微取向理论，形成调控技术；揭示超强合金应力腐蚀与晶界、晶内结构差和电位差的关系，确定超强耐蚀特征微结构。5. 提出热处理改善铝合金耐疲劳损伤性能的技术原型；提出服役条件下延缓耐疲劳特征微结构失效过程的原理与方法；完善耐疲劳铝合金的成分设计、组织设计模拟程序。6. 建立提高铝合金抗冲击的最佳取向的压力加工工艺及热处理制度的关系；制备 40mm 厚度铝科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考研究内容 预 期目标控作用；研究超强合金基体晶粒微取向和微细化对抗应力腐蚀
29、的作用；研究不同成分与热处理状态超强铝合金的应力腐蚀规律；研究超强合金应力腐蚀性能与晶内晶界结构差和电位差的对应关系。5. 开展热处理对非共格相界与扭转晶界的调控作用及抗疲劳效应研究；研究在多场服役环境下，耐疲劳损伤微结构的稳定性及弛豫过程；进一步优化新型合金的成分、加工工艺，并进行材料制备。6. 针对铝合金抗冲击性能，进一步优化合金成分，包括主要元素和微量元素等；40mm 厚度铝合金板材压力加工工艺及热处理工艺研究；40mm 厚度铝合金板材抗冲击机理。7. 测定不同外场条件（频率、强度和施加方式）对 7B50、7A55 合金的裂纹倾向的影响；500mm7A55 合金的电磁半连铸；300mm
30、7B05 合金的超声波复合外场铸造。8. 研究厚截面铝材微观组织、织构分布状态的宏、微观塑弹性各向异性特性；界面特征对大尺度铝材塑性变形过程能量传递与流变成形的影响规律；复杂预变形条件对材料残余应力影响规律的系列实验研究与分析。合金板材，其性能技术指标为：力学性能：b465MPa，0.2400MPa,%7%；抗冲 击性能：枪弹型号：54式 12.7mm 穿燃弹；V25：818m/s；名义射距：100m；安全角：38。7. 查明在多外场耦合作用下抑制裂纹产生的高强铝合金凝固行为及多外场匹配规律；建立合金凝固时的外场过冷理论；实现500mm7A55合金圆锭电 磁连铸，铸锭无裂纹；实现 300mm
31、7B50 合金的超声波复合外场铸造，铸锭无裂纹。8. 阐明热处理与预拉伸过程中多层次内应力场形成与演变的组织相关性；探明有利于内应力消减的微结构分布状态；完善厚板结构内应力消减试验系统；揭示影响材料残余应力的机制，寻求机械消减内应力的综合方法。9. 发表论文 60-68 篇，申请专利 8项，获得省部通讯以上奖励 3 项。科研中国www.SciE收集于网络，仅供参考研究内容 预 期目标第四年1. 研究铝土矿浮选过程中,浮选气泡与各种硅酸矿物颗粒之间碰撞接触、粘附与形成三相泡沫过程的动力学行为；研究各种浮选剂对各种铝硅矿物表面电性、润湿性及浮选行为的影响，浮选剂在各种矿物表面的吸附行为与机理；研究
32、不同离子组分在相界面的吸附状态和浓度；确定浮选药剂在不同铝硅矿物表面吸附和脱附的溶液化学条件；研究不同粉磨产品特性（粒度分布、解离特性、晶面的暴露）与矿物浮选分离之间的关系；研究稀散金属(镓、 钪等)在铝土矿原矿、浮选精矿和尾矿中的赋存行为。2. 氢氧化铝结晶过程中生长基元演变与晶体形成的耦合动力学规律；氢氧化铝高效结晶过程中成核、附聚和长大各步骤的动力学匹配关系；铝酸钠溶液快速分解过程中氢氧化铝成核、生长、附聚的动力学规律；3. 惰性电极与新型低温铝电解质熔体相互作用的研究；新型铝电解槽结构与工艺优化的研究；高效杂质元素去除技术的优化；新型夹杂去除技术研究。4. 研究基体晶粒微取向即小角度晶
33、界条件下高温晶界预析出的特征；研究晶界析出相和小角晶界协同降低晶内晶界电位差和结构差、进而提高应力腐蚀抗力的效应；研究多尺度弥散相与时效相组态对变形阻力均匀性及强韧性和应力腐蚀的影响。1. 原矿铝硅比为 35，实验室达到如下技术指标:精矿铝硅比（AS）910，Al 2O3 回收率 75-85 ；建立低铝硅比铝土矿铝硅分离的理论体系。2. 阐明氢氧化铝耦合强化结晶机制；建立结晶剂分子设计模型；初步提出耦合强化氢氧化铝结晶过程的技术方案。3. 揭示惰性电极的腐蚀行为与缓蚀机制，获得适宜于惰性电极的新型铝电解质体系组成及工艺调控方法，电解质初晶温度低于 880，Al2O3 溶解度大于3.5%，惰性阳
34、极年腐 蚀率小于2cm；获得动态条件下新型铝电解槽稳定运行的数学判据和调控手段，建立新型铝电解槽结构与工艺优化设计原则；实验室规模下，将原铝熔体中 Fe、Si 含量分别降低到 0.1%和 0.05%;工业条件下，5t/h 以上流量时， 铝液中小于 5m 夹杂的去除率达到80%以上、体 积含量低于0.01%。4. 揭示晶界析出相与晶界协同提高应力腐蚀抗力的作用机制；研制的铝合金原型，性能达到预定指标，强度优于美 7055-T77 铝合金，耐应力腐蚀性能高 10%。5. 揭示耐疲劳损伤特征微结构的形成机理；评估合金在不同环境条件下的耐疲劳损伤特性；研制的新合金原型在强度与 2524 合金相当的同时降低裂纹扩展速
