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奚正平,金属多孔材料及钛合金材料专家。1966年12月生于安徽芜湖人,中共党员,工学博士,教授级高工,博士生导师,享受国务院政府特殊津贴,首批国家级新世纪百千万人才。2006年获得全国杰出专业技术人才称号。1992年7月至2005年5月先后任西北有色金属研究院超导材料研究所副所长,西北有色金属研究院院长助理、副院长等职,现任西北有色金属研究院院长、金属多孔材料国家重点实验室主任、上市公司“西部材料”董事长。为陕西省十一届人大常委;科教文卫副主任,东北大学、西安交通大学、西北工业大学、中南大学的兼职教授及博士生导师。
长期从事金属多孔材料及钛合金材料方面的工程科技研究、工程实践和人才培养教育工作。先后承担国家科技支撑计划、“863”重点项目、自然科学基金、省部级重大项目等60余项。获国家科技进步奖二等奖2项(排名第1,2),陕西省科技进步奖一等奖1项(排名均第3)、二等奖1项(排名第1),中国有色金属工业科技进步奖一等奖2项(排名均第1)、三等奖1项(排名第2)。获专利10项。近5年发表论文76篇。主编了约50万字的专著《烧结金属多孔材料》,该书受到中科院院士师昌绪等专家的高度评价。培养研究生28名。主要学术成就和贡献如下。
一、金属纤维方面
(1)将超导材料制备技术用于制备金属纤维,通过对集束拉拔过程中的应力分析,提出了连续电镀NiCu隔离层和密排六方排列的集束法拉拔两项关键技术。
(2)根据拉拔纤维磁性变化规律,找出了奥氏体不锈钢纤维出现形变马氏体与变形加工量的规律,从而通过控制加工工艺,使奥氏体不锈钢中出现形变马氏体相,提高超细纤维的强度,不锈钢纤维单丝断裂强力达18CN、断后伸长率达1.5%。
二、金属纤维多孔材料方面
(1)将流体动力学原理引入气流铺毡过程,找出不锈钢纤维的运动速率与气体压力、不锈钢纤维之间的摩擦阻力以及纤维与气体的阻力、纤维长/径比等之间的复杂关系,为气流铺毡奠定了理论基础。根据这些规律制定了合理的铺毡工艺,制出1.2米×2.0米以上的不锈钢纤维均匀分布的单层毡,单重可任意控制。
(2)不锈钢纤维再结晶行为研究。通过对不锈钢纤维再结晶行为的研究,找出了再结晶温度与纤维丝径、变形率的关系,提出低温加压烧结工艺使烧结在再结晶温度以下进行,使得纤维毡成品率达到 90%,成本降低到600元/m2。
(3)不锈钢纤维毡孔结构模拟研究。根据理想的纤维孔结构模型导出中流量平均孔径与纤维丝径、材料孔隙度之间的关系d=6.15dfε3.36(d为中流量平均孔径,df为纤维直径,ε为孔隙度),为金属纤维多孔材料孔径与孔隙度控制奠定了理论基础。根据这一关系设计配制出过滤精度可精确控制的系列滤毡,与比利时Bekaert公司的滤毡相比,偏差更小,过滤精度值更精确。
(4)以上述基础研究为依托,建成了全球第二大金属纤维及纤维毡生产线,实现了技术的集成与转化,产品经济技术指标达到国际先进水平。其中“不锈钢纤维”及“不锈钢纤维毡”两项产品先后被评为国家重点新产品。纤维返销比利时Bekaert公司,纤维毡已应用于国内大型聚酯生产线,打破了Bekaert公司在全球的垄断局面,约占国内市场的50%,占国际市场的20%。
三、金属粉末多孔材料
(1)梯度孔结构研究。采取流体动力成形研究梯度孔结构的形成规律,发现梯度层中不同粉末粒度存在一个最佳的匹配厚度。得出了粉末粒度与最佳匹配厚度关系的线性方程h=6.06dp+10.4(dp为粉末粒度)。利用它成功地设定了流体动力成形制备金属多孔膜的工艺参数,制得的膜孔径为0.5μm以下,透过系数比非梯度孔结构材料提高近30倍。已在果汁过滤行业获得成功应用。
(2)为解决金属粉末多孔材料与致密材料的焊接热影响区问题,提出了满足强度要求的最小熔深值h:
h≥φ外-φ2外-σb/σ0·φ2外-φ2内2 其中,σb为致密金属的抗拉强度,σ0为多孔材料的抗拉强度。熔深h的最小值就是多孔金属与致密体焊接时对应的最低强度要求。这样大大减少了焊接热影响区,提高了焊接强度。
四、纳米孔径多孔材料研究方面
获奖者发展了基于钛合金材料阳极氧化法制备复合氧化物有序纳米孔薄膜的方法,在国际上首次获得同轴双孔径结构有序多孔结构膜,这种材料的比表面积是同类普通纳米孔径多孔膜的1.5~1.8倍。该研究思想的优势在于:通过对阳极氧化用金属材料的合金成分、相结构控制,获得多种类型的金属氧化物复合有序纳米孔径多孔材料,并实现了纳米孔结构的可控制备。该方法为研究纳米尺度下多孔材料孔结构与孔径间的耦合与协同效应提供了重要的工作基础。项目申请人从孔结构理论、钛合金阳极氧化过程中的遗传效应等出发,系统研究了金属氧化物纳米多孔材料的成形机理、掺杂复合效应以及尺寸效应对材料物性的影响规律,为纳米孔径多孔材料的发展及应用提供了重要的理论基础。
五、钛合金材料
获奖者研究了钛的提取与加工技术,采用斜轧穿孔、快速退火、高速轧制等多项新技术,对无缝钛管生产线进行集成创新,提高了10个百分点的成品率。设计出了一套包括超声清洗、在线酸分析及自动补偿、密封循环等多项创新技术,通过采取密封体系严防有害气物的排放,通过自动补偿系统调节清洗液的温度和组分,并达到循环使用的功效的后处理路线。
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