通过构建钢渣多相流动的三维板坯连铸结晶器数学模型，分析了拉坯速度和水口浸入深度对液态保护渣和钢液流动特性的影响及其机理.结果表明：当拉坯速度由1.0 m/min升至1.4 m/min时，钢渣界面、理想液渣中心面、液渣表面的保护渣流速均有明显提高，增幅分别为68.2%、112.9%、68.6%;当水口浸入深度由140 mm增至240 mm时，上述3个特征面的保护渣流速均呈下降趋势，分别下降7.3%、19.6%和12.2%;拉坯速度变化对液态保护渣流动行为的影响程度大于水口浸入深度.优化钢液与保护渣的流动控制，可以有效改善结晶器液态保护渣的流动行为，为连铸结晶器工艺的进一步优化提供数据支持.
电弧炉终点温度是冶炼过中的关键生产指标.本文中以130 t SHARC电弧炉为研究对象，基于炉内能量守恒原理，通过相关性分析，明确影响终点温度各因素的主次关系，最终确定预报模型的10个输入变量.为提升模型的预报精度，在反向传播(BP)神经网络中引入L2正则化系数并优化网络结构，对比不同的优化器对模型性能的影响；采用平均绝对误差和命中率作为模型性能评价指标.研究结果表明，当L2正则化系数为0.17、优化器为Adam、BP神经网络结构为10×14×230×1时，所建立的终点温度预报模型的性能较未优化模型有显著提升.选取连续90炉实际生产数据对优化后的模型进行验证，结果显示，当温度误差分别控制在±10℃和±15℃时，模型命中率分别达到88.9%和95.5%,这验证了该模型的实用性与可靠性.
热挤压是钛合金管材重要的生产方式之一，挤压工艺参数是决定管材质量的关键.采用有限元模拟方法和响应面模型方法对热挤压过程进行研究，构建了坯料出炉后转移过程和挤压过程的响应面模型，分析了坯料出炉温度、转移时间、挤压速度、模具角度等对热挤压过程热力耦合行为的影响，并以挤压过程最高温度和最大挤压力为目标，对热挤压工艺参数进行优化.结果表明：当出炉温度为1 122.55℃、挤压速度为100 mm/s、模具角为90°时，挤压过程中的最高温度为1 145.6℃,最大挤压力值最小，模型预测值与实际值的误差不超过1%;坯料出炉温度对挤压过程中最高温度和最大挤压力的影响最为显著.
连铸坯低倍组织检测是评价铸坯内部质量和指导连铸工艺优化的重要环节.针对传统人工目视评级存在主观性强、效率低和数据追溯困难等问题，研发了一套基于机器视觉的连铸坯低倍智能检测平台.该平台集成低倍图像采集、缺陷智能分割、自动评级和数据管理等功能，以改进U-Net模型为核心，实现中心偏析等低倍缺陷的像素级识别，并基于缺陷面积、长度、宽度、等效直径和最大连通域占比等指标，将传统图谱式评级经验转化为可计算、可追溯的数字化评级规则，并形成了采集、识别、评级、追溯和反馈的闭环流程.目前，该平台已在山钢集团莱芜钢铁公司现场落地实施并稳定运行一周年，现场应用结果表明，图像数据可用率达99.9%,综合自动评级准确率达98%,具有良好的工程应用价值和推广前景.
汽车轻量化与安全性能的持续提升，对钢铁材料提出了更高强度与更优韧性的双重需求. 2025年，由东北大学王国栋院士团队牵头，联合育材堂、小米汽车等单位研发的2 200 MPa级铝硅镀层热冲压钢(“小米超强钢”)在全球实现首次量产装车，突破了2 000 MPa级以上马氏体钢“强则脆”的行业瓶颈.本文从材料设计创新、薄镀层界面调控、氢致延迟开裂评价及产业化应用四个维度，系统阐述该钢种的核心技术突破及其工程价值.在高性能薄铝硅镀层技术基础上，通过“无Mo、Ni贵合金添加”的含Al新型合金体系设计，结合带状组织敏感因子优化、柯氏气团动力学调控及纳米碳化钒弥散析出控制，成功稳定生产淬火态抗拉强度近2 200 MPa、涂装烘烤后2 000 MPa、横向(最弱方向)VDA三点弯曲角45°的2 200 MPa级热冲压钢，其断裂应变与国外同类2 000 MPa级产品相当，强度提升约10%,且吨钢合金成本显著降低.同时，建立了全新的氢致延迟开裂评价方法和标准，为2 200 MPa级材料规模化应用的风险控制提供了关键保障.目前，该材料已在小米YU7及新一代SU7实现全系标配应用，并获得中国产学研合作促进会科技创新成果一等奖.该成果标志着我国在高性能汽车钢领域实现了从“跟跑”到“领跑”的跨越，也为产学研协同创新提供了典型案例.
铝锂合金是以铝为基体、锂为主要合金化元素的轻质高强结构材料，具有低密度、高比强度、高弹性模量和良好的耐腐蚀性等特点，在航空航天等领域具有重要应用价值.但铝锂合金的室温塑性低、断裂韧性差等固有缺陷限制了其工程化应用，元素掺杂是精准调控其微观组织、突破性能瓶颈的关键技术途径.本文在简述铝锂合金基本特性的基础上，重点综述了Cu、Li、Mg、Ag、Zn、Zr及稀土等元素掺杂对铝锂合金力学性能与耐腐蚀性能的微观作用机理，系统阐述了单一及复合掺杂的协同效应.此外，对元素掺杂如何影响合金加工性能亦作简要展望，期望可以为高性能铝锂合金材料的深度研发提供理论参考.
为了探究烧结矿复合铁酸钙(silico-ferrite of calcium and aluminum,SFCA)的表面张力,并为烧结过程中铁酸钙黏结相的研究提供关键基础数据,通过构建模型,对烧结矿复合铁酸钙熔体(CaO-Fe_2O3系、CaO-Fe_2O3-SiO2系和CaO-Fe_2O3-SiO2-Al_2O3系熔体)的表面张力进行了计算.结果表明:模型计算结果与CaO-FeO-SiO2系熔体文献值、CaO-Fe_2O3-SiO2系熔体的实际测量值吻合较好,平均偏差分别为3.57%和4.53%;在1 300℃时,CaO-Fe_2O3系熔体中w(Fe_2O3)从72%增加到84%,表面张力从468.0 mN/m降低到433.9 mN/m;CaO-Fe_2O3-SiO2系熔体中w(SiO2)从1.45%增加到8.39%,表面张力从464.82 mN/m降低到426.70 mN/m;CaO-Fe_2O3-SiO2-Al_2O3系熔体中w(4CaO·3SiO2)从24%增加到34%,表面张力从405.54 mN/m降低到404.88 mN/m.该研究为优化烧结工艺参数、调控颗粒黏结过程,以及深入解析铁矿石烧结反应机理提供了重要的数据支持.
针对U型薄壁铝管基体，开展了冷喷涂Al涂层沉积特性的仿真与实验研究.利用ABAQUS软件建立了基于耦合欧拉-拉格朗日法(CEL)的随机多颗粒撞击模型，并对不同载气压力与温度下Al涂层的微观形貌和孔隙率进行预测；通过实验制备了相应涂层，同时对其微观结构进行观测，以验证仿真结果.结果表明：在载气压力5.1 MPa、载气温度500 K的工艺条件下，Al涂层的性能最优，孔隙率最低(1.78%),抗拉强度最高(47.55 MPa).对比4组工艺参数下的仿真与实验孔隙率结果，发现误差范围为0.64%～0.86%,吻合良好，这表明所建立的随机多颗粒沉积模型具有较高的可靠性，可为管型构件表面冷喷涂工艺的优化提供参考.
<正>李小兵,博士,研究员,现任季华实验室材料科学与技术研究部主任、党支部书记。兼任广东省材料研究学会理事、高温结构材料与先进表征专委会主任,《稀有金属材料与工程(中英文)》《中国冶金》《材料与冶金学报》《稀有金属》等期刊青年编委,《铸造技术》“轻质耐热TiAl合金”、《材料研究与应用》“高温结构材料与先进表征”专栏主编。2016年博士毕业于东北大学,2017年入选辽宁省“百千万人才工程”,2018年入选沈阳市高级人才,2024年入选广东省优青、广东省材料研究学会青年科技奖和佛山市科技创新英才奖,2025年入选广东省重大人才工程和佛山市五四青年奖章。主要从事先进金属结构材料(TiAl合金)研发与工程应用工作。先后承担国家、省部级项目20余项,累计科研经费近1.3亿元。发表论文80余篇(第一/通讯SCI收录60篇),授权/申请发明专利20余件。聚焦国家高端制造、航空航天与低空经济等战略产业关键材料,带领团队成功研发耐温800℃的新型TiAl合金,攻克难变形TiAl合金低成本热变形关键技术,实现我国首例自主知识产权TiAl合金工程应用。自主研发的TiAl气门成功应用于张雪机车高性能发动机,助力我国夺得世界超级摩托车锦标赛冠军,打破国外数十年技术与产品垄断,获《人民日报》三次专题报道,其中一次为头版报道,并被CCTV-2财经频道、《广东发布》政务平台、《科技日报》等权威媒体持续报道,相关成果成功孵化出广东季华钧泰新材料有限公司,助力实现自主知识产权TiAl合金在我国航空航天、先进车辆及低空经济等领域的批量应用。
2026年世界超级摩托车锦标赛(以下简称“WSBK”)葡萄牙站，张雪机车厂队夺得中量级组别冠军，实现中国摩托车制造商在该顶级赛事的历史性突破.其核心动力部件——发动机气门，采用了由广东季华实验室自主研发的钛铝合金(TiAl)材料，并依托孵化企业广东季华钧泰新材料有限公司实现产业化，实现了首例国产自主知识产权TiAl合金气门部件的工程应用.本文从材料创新(轻质高强TiAl合金)、工艺突破(超细杆径热挤压成型)及性能优势(极限转速提升、整车加速与轻量化)三个维度，分析技术内涵，并揭示以季华实验室及其孵化企业为代表的国产材料企业支撑力量.研究表明，与传统钢质气门相比，钛铝合金(TiAl)气门可使发动机极限转速提升1 000 r/min以上，助力整车实现零百加速2.81 s、干重168 kg、800℃高温稳定输出等指标，标志着中国在高端发动机核心零部件领域达到国际先进水平.