如何使镁产业在发展中克服,亚稳相、变形方式和结构功能特性三者之间是否存在某种关联性等

 通讯产品     |      2020-01-12 11:13

编者按:春华秋实,日月轮转。转眼属于2018年的日子已所剩不多,这一年,是开拓创新的一年,是团结奋斗的一年!在市委政府的有力领导下,在全市干群的共同努力下,我们镁都经济社会各项事业取得了令人欣慰的成果。天更蓝、路更畅、心更暖……回望这逝去的日日夜夜,我们新闻战线的兄弟姐妹们以笔和镜头,真实记录了市领导和全市干群万众一心,为实现“美丽镁都共建共享”美好愿景而踏实奋进的点点滴滴。年终岁尾,让我们继续以我们的视角,来回望我们镁都的2018——

恒力集团董事长陈建华:

材料科学与工程学院闵小华教授课题组在体心立方钛合金亚稳相相变机制方面研究取得新进展,相关成果已发表于Acta Materialia 164 322-333。论文题目为“Novel insight into the formation of α″-martensite and ω-phase with cluster structure in metastable Ti-Mo alloys”(通讯作者闵小华教授,第一作者为在读博士生李明佳)。Acta Materialia是世界公认的金属材料领域相关的传统国际顶级期刊。研究成果得到了审稿人的高度评价“This work is new and interesting since it links first-principles study to experimental data when is possible”。

镁都做大“镁”文章

“新大连人”希望有更多企业与大连携手同行

亚稳态工程(Metastable Engineering)材料例如b型钛合金、高锰钢以及高熵合金等,由于其具有优异的力学性能和功能特性,成为当今国际上金属材料科学领域的研究热点之一。这类材料的特点是在较窄的合金成分范围内呈现出相变组织以及塑性变形方式的多样性。比如b型钛合金具有a¢、a²、w和O¢亚稳相,以及应力诱导a²马氏体和w相、{332}<113>孪生、{112}<111>孪生和位错滑移等变形方式,同时呈现出诸如形状记忆、超弹性、低弹模量,以及马氏体诱导塑性变形和孪生诱导塑性变形效应等结构功能特性。然而,在较窄的合金成分范围内,为什么会出现如此多的亚稳相和变形方式;不同亚稳相之间以及不同变形方式之间竞争关系如何;亚稳相、变形方式和结构功能特性三者之间是否存在某种关联性等,都是目前这一国际前沿研究领域中尚未解决的几个关键科学问题。

大石桥市是一个“依镁而立,因镁而兴”的资源型城市,全市菱镁资源总探明储量20.1亿吨,占全省的75.2%,保有储量19.4亿吨,占全省的77.5%。从1918年开始菱镁矿工业开采,现已达一个世纪。中国的第一窑镁砂、第一炉电熔镁砂、第一块镁碳砖均生产于大石桥。改革开放以后,大石桥市镁制品产业发展如雨后春笋,如今已覆盖了60%的国内市场和40%的国际市场。2002年,科技部批准在大石桥建立国家镁质材料产业化基地;2014年,营口大石桥高端镁产品产业基地?辽宁营口大石桥)被工信部评为新型工业化产业示范基地,大石桥也被国内外誉为“中国镁都”。

恒力集团董事长陈建华自称自己是一个“新大连人”。他感慨道,来大连不知不觉近10年了。在这10年中,见证了大连市委、市政府为改善营商环境付出的努力与探索。辽宁省主要领导亲自跟进项目,解决了诸多问题,近期又专门成立安检、环保、消防、天然气、检测等5个领导小组,在工地现场解决临时发生的各种问题。长兴岛经济区管委会没有休息日,周末一样加班加点。陈建华说,如果没有这样的鼎力支持,恒力石化产业园就不可能成为国家七大石化产业基地中发展速度最快的,成为国家发改委推进石化产业基地建设的示范项目。

本课题组从典型的亚稳b型Ti-Mo合金出发,采用独特的<111>β,<110>β和<100>β方向“-Mo-Ti-Mo-”直线型结构单元,在超晶胞中建立b相、α″马氏体和ω相的团簇结构。通过第一性原理计算与实验相结合的手段来考察合金的相稳定性,弹性常数以及晶体结构演变。随着Mo含量增加,正交度和{110}β面上<110>β方向上原子重组距离的减小,导致了马氏体的晶体结构由密排六方结构转变为正交结构;{112}β面上<110>β方向上的剪切型坍塌程度的减小,导致了ω相的晶体结构由六方结构转变为三方结构。四方剪切弹性常数和杨氏模量的软化效应分别有利于α″马氏体转变的原子重组部分和剪切部分;而剪切模量的软化效应则有利于ω相转变的坍塌部分。因此,基于C′,E100和G111三者之间的竞争关系如图所示,亚稳相的转变按密排六方结构的α′马氏体,正交结构的α″马氏体,六方结构的ω相和三方结构的ω相的顺序进行。

如今,镁质材料产业已成为大石桥经济发展的支柱产业,为全国和世界钢铁、建材等高温窑炉发展作出重要贡献。然而,如何使镁产业在发展中克服“尴尬”难题,让百年镁都、百年梦想插上腾飞的翅膀,进而实现镁产业健康、优质、高效发展,是摆在镁行业面前的迫切课题。大石桥市委市政府审时度势,科学研判镁产业发展方向和途径,通过科技创新,努力走出一条绿色环保的高端化、多元化的发展之路,进一步做大“镁”文章。

在不久前召开的民营企业座谈会上,习近平总书记连续用“三个没有变”和“一个不能变”向全社会发出支持民营企业的号召。民营经济不仅不能离场,而且还要走向更加广阔的舞台,而更大的舞台意味着更大的责任。作为新时代的企业家,陈建华表示,新时代是干出来的,恒力集团将牢记总书记的期望和要求,不忘初心,敢于担当,实现“从一滴油到一片布”的全产业链高质量发展,为国家分忧,为人民赢得荣誉。同时希望通过本次推介会,能有更多企业家了解大连,来大连一起携手同行。

本研究成果揭示了在较窄的合金成分范围内b型钛合金中各亚稳相的相变机制及其转变规律,同时从理论上成功预测了新的相正交结构O¢相的存在。研究成果也将有助于进一步解决亚稳态工程材料中的变形方式以及结构功能特性所涉及的关键科学问题,最终为新型高性能亚稳态工程材料的合金设计及其应用提供理论指导。

发挥科技优势冲破“瓶颈制约”

全国工商联副主席、苏宁集团董事长张近东:

该论文的共同作者还有材料学院叶飞教授以及课题组在读博士生姚凯。

目前,大石桥市镁产业主要有镁耐火、镁化工、镁建材、镁合金,现有规模以上企业209家,围绕镁资源形成了较完整的产业链,镁制品品种齐全,规模优势明显。但在新形势下,目前大石桥市镁质材料产业的发展受到了环境和资源的双重制约,镁产业发展陷入了瓶颈阶段。为此,大石桥市以供给侧结构性改革为导向,以生态文明建设为契机,大力推进镁产业结构调整、创新升级和环境治理,推动行业向“创新、高效、绿色、循环”方向发展,实现镁产业从规模优势向科技优势的转变,进一步提高精深加工能力,继续巩固“中国镁都”在国内及国际上的优势地位,打造世界级镁质材料精深加工基地、装备制造基地、科技创新基地和产业服务聚集地。 4月26日,营口东邦环保科技股份有限公司新三板挂牌敲钟仪式在北京市西城区金阳大厦举行,标志着东邦环保成功登陆新三板。

助力大连成为东北“消费新模式引领者”

上述研究工作得到了日本国立材料科学研究所Koichi Tsuchiya教授、Satoshi Emura研究员和Singh Alok研究员的鼎立支持,以及国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的资助。

11月3日,营口菱镁化工集团与中国农业大学、中国科学院青海盐湖研究所签订共建“国家农业绿色发展研究院镁素营养研究中心合作协议”,并成立院士工作站,为我市“政产学研用”五位一体协同创新、引进聚集高层次人才提供了平台。镁素营养研究中心和院士工作站成立之后,将重点对菱镁矿、水镁石矿、硼镁矿等低品位矿资源高效综合利用和镁素营养在植物、动物、人体及医药产品等领域的应用理论进行深入研究,加速推进桥市镁产品走上高端化、系列化的发展“快车道”。

张近东表示,通过此次推介会,对大连有了更清晰的认识,更加充分感受到大连经济发展所蕴藏的空间和机会。2003年东北振兴战略实施后,苏宁顺势来到大连,现在已成长为一家线上线下融为一体的大连本地企业。苏宁去年提出在辽宁发展的战略规划,而大连则是战略落地的重要支撑。苏宁在大连推动智慧零售创新,打造东北地区新零售业态的样本。

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目前,大石桥市高新技术镁制品种类和产量均居全国第一位,镁制品企业技术创新能力居全国第一位。全市已创建国家级高新技术企业18家,其中涉镁企业10家;建立镁质材料企业科研机构31个,其中省级工程技术研究中心9个。先后与辽宁科技大学、北京科技大学、大连理工大学等14家高校院所建立全面科技合作关系,252家镁质材料企业与国内外高校院所及大型企业集团建立了长期技术协作关系。 谋求绿色发展突出“环保效益” 从“盼温饱”到“盼环保”,从“求生存”到“求生态”,人民群众对蓝天白云、绿水青山、鸟语花香优美生态环境的需要日益增长。近年来,为贯彻中央生态文明建设要求,大石桥涉镁产业发展面临新挑战、新境遇。

就苏宁在大连的具体规划,张近东介绍,首先要建设数字化苏宁易购广场,通过在大连核心商圈打造一批智能体验、展示和服务为一体的数字化商业广场,推动智慧零售在大连系统化落地,助力大连成为东北地区消费新模式的引领者。二是用技术创新推动物流升级,推动物流机器人、无人化仓储、自动化分拣等科技化项目,发展智能、高效的现代物流。三是加速推动智慧零售新业态落地。苏宁计划在3年内在全国布置2万家智慧零售门店,计划到2020年将在大连完成400家的布局。核心业态就是覆盖城市、社区的苏宁小店和农村市场的零售门店。

为走生态优先、绿色发展的路子,大石桥涉镁产业积极响应国家号召,以壮士断腕、刮骨疗毒的勇气进行环保整治。2010年,营口三华集团成为全国第一家舍弃重油技术、改用天然气技术修建隧道窑炉的耐火材料企业。“重油技术是比较保守且非常可靠的传统技术,而天然气技术却是一项比较环保的技术了,2010年的时候还没有企业用过,当时采用这种技术也是存在比较大的风险的。”三华集团副总经理孟宪民说,“为了采用环保的天然气技术,三华忍痛割爱,将已经基本建成的重油技术隧道窑全部拆除,集团在承担风险之余,还承受了500余万元的直接经济损失。”

张近东表示,希望通过新业态的落地进一步激发大连城乡市场的消费活力。更希望通过推动智慧零售产业在大连的发展,助力大连地方传统企业的转型升级。随着中国的改革开放不断深化,大连的优势不断凸显,苏宁将推动新技术、新业态、新模式在大连的落地,为大连实现高质量发展作出贡献。

接下来的几年里,“重油”技术的淘汰改造将成为镁行业发展的新趋势。截至目前,大石桥已完成油改气高温隧道及梭式窑30条,剩余隧道窑改造工程正在紧锣密鼓的实施中。

全国工商联兼职副主席、三一重工股份有限公司董事长梁稳根:

近几年,大石桥加强环保执法力度,陆续拆掉了排放不达标的129座落后窑炉,关闭了963座漏窑,对320台雷蒙及镁砂粉碎系统污染设施进行了专项整治。全部482家镁质材料生产企业中有130家被关停,淘汰过剩产能90万吨。

三一集团优势和大连优势齐发力