一、成果介绍

1.高性能纳米结构陶瓷涂层材料（材料学院）

【成果简介】由于普通纳米粉尺寸小、质量轻，易被气流吹散或被高温火焰烧蚀掉，故不能直接用于热喷涂。而纳米粉末的再造粒方法，能使具有纳米结构的粉末材料能够用于传统的热喷涂喷枪上，从而使制备出纳米结构热喷涂涂层成为可能。采用纳米改性技术制造的热喷涂纳米结构涂层材料和涂层具有十分优异的强韧性能、耐磨抗蚀性能、抗热震性能及良好的可加工性能。这一在世界上首获实际应用的纳米结构涂层技术被美国海军称之为一项革命性的先进技术。作为一种绿色环保技术，这种纳米陶瓷涂层是不仅可以替代有污染的电镀铬方法，而且可以大幅度提高材料的表面性能，大幅度提高机械装备的寿命。

【技术指标】所开发出的纳米结构氧化铝/氧化钛陶瓷涂层比目前广泛使用的商用美科130涂层有着高出3-10倍的耐磨性，高出1倍的抗蚀性，高出1倍左右的断裂韧性，高出1-2倍的结合强度和抗热震性能，高出5-10倍的疲劳抗力。

【应用前景】可广泛应用在机械设备、航空航天、石油、化工、造纸、发电、煤炭、汽车、船舶、冶金、刀具等诸多领域。

2.特种泵阀工业用材料及相关铸造技术（材料学院）

【成果简介】本项目针对特种泵和阀门工业用耐磨耐蚀抗冲击高铬铸铁，采用近净成形铸造技术，生产抗硬料或软料磨蚀，在PH值3-9范围内工作的泵体、阀门和叶轮等铸件，材质采用课题组自行研制的新型高铬耐磨耐蚀铸铁，该技术的主体部分包括新材料研制和铸造、热处理和修复工艺研发，在技术层面上与山东双轮集团有限公司和温州宣达实业公司进行了广泛合作，其中“脱硫渣浆泵用新型钛氮共添加高铬铸铁及其铸造工艺”已在双轮集团进行了产业化转化，该材质被企业列入技术标准。

【技术指标】新型高铬铸铁的拉伸强度大于650MPa；抗弯强度大于1100MPa；冲击韧性大于9J/cm2。新型高铬铸铁在PH=4的模拟工况腐蚀液中的腐蚀速率小于0.015mm/a。

【应用前景】火力水利发电、石油开采、精细化工、生物制药、水利工程、排水灌溉、船舶工程、海洋开发、海水淡化。

3.大功率LED用导热/绝缘/高发射率辐射散热陶瓷涂层技术（材料学院）

【成果简介】LED灯半导体芯片在发光的同时产生的热量不能有效散发，导致芯片结温升高过快，使LED芯片寿命随结温升高成指数减小，且光衰加重。开发新型的电子封装散热基板及散热涂层材料对LED灯的芯片结温进行有效控制，是LED器件特别是大功率LED设计应用中存在的国际性关键难题。本项目提出采用新颖思路在LED封装用铝基板两侧一步微弧氧化原位构建，含SiC与AlN协同提高导热与热发射性能的Al2O3-SiC-AlN全新结构陶瓷涂层，实现导热/绝缘/高发射率辐射散热三重功能，通过强化导热与辐射散热特性解决大功率LED高效散热关键问题，将使p-n结温降低10℃左右，寿命提高一倍以上。一步微弧氧化高效制备方法将取代传统制备铝散热基板导热绝缘介质层和高发射率散热涂层的二步复杂方法，是半导体金属散热基片的一次技术革命。大功率LED散热问题的突破，可促进LED企业研发生产更大功率的LED灯；研究成果还可以拓展用于需要辐射散热的其它电子器件及汽车发动机散热器件等行业。

【技术指标】大功率LED灯珠（5W以上）的结点温度比无涂层的降低10~20℃，LED灯寿命延长1倍以上，光通量增加了10-20%。

【应用前景】电子器件散热问题的突破，可促进企业研发生产更大功率的电子器件，因为大功率器件意味着产生更大的热量，通过此技术的使用，使企业研发和生产大功率器件成为了可能。该技术还可以拓展用于需要散热的其它物件，如工业设备散热，汽车零部件散热等各行业。

4.燃烧合成技术生产3D石墨烯及氮硼掺杂石墨烯粉体（材料学院）

【成果简介】本项目提出一种具有自主知识产权的低成本燃烧合成制备石墨烯的工业生产技术。燃烧合成法是继石墨氧化还原法之后又一种具有工业前景的制备石墨烯粉体的方法。所制得的石墨烯片层直径为几百纳米，厚度小于3nm，具有褶皱3D结构，不易团聚，在溶剂中分散性好，有效比表面积大，在许多能源存储和复合材料等领域具有广阔的应用前景。本技术所制石墨烯结构独特、成本低、性能可调节，具有自主知识产权，目前已经在实验室中成功制备出多种石墨烯粉体，但石墨烯产量很少，亟需推进该技术的工业化小试工作，推进石墨烯的生产技术开发和后续实际应用。

【技术指标】石墨烯层数：1-10层；成本低于1元/克；比表面积大于300m2/g；在溶剂中的浓度和分散性可通过掺杂石墨烯表面张力来调节。

【应用前景】石墨烯在下游应用主要集中在四大块，即石墨烯改性超级电容器用活性炭、石墨烯改性锂电电极材料、石墨烯改性塑料和防腐导电、涂料。

5.钛基复合材料成形与构件制备（材料学院）

【成果简介】针对钛基复合材料微观非均匀性较大，网状结构协调变形机理与改性困难的难题，修正了适合于网状结构非连续增强钛基复合材料的热加工图与成形参数，探索出了两级控形控性成形机制，揭示了增强相富集区与增强相贫化区的强塑性同步提升机理。攻克了Φ600mm盘件、Φ1000mm环件、2200mm板件、＜Φ10mm棒材与管件成形技术，解决了航天、航空多种关键构件的迫切需求，为减重提供重要支撑，获省自然科学一等奖。

【技术指标】单批量非连续钛基复合材料构件制备重量与尺寸：大于100kg，中介机匣直径1000mm，粉末冶金网状结构非连续增强钛基复合材料现有报道最大尺寸，满足大尺寸与批量需求；紧固件室温拉伸强度：1334MPa；紧固件室温拉伸延伸率：11%。

【应用前景】该技术解决大尺寸钛基复合材料制备和成形等瓶颈问题，攻克大尺寸圆盘成形技术，解决系列气动格栅轻质耐热高强韧结构材料迫切需求，最高温度720℃，替代高温合金构件，最高单件实现减重5800g(减重46.9%)。攻克高强韧钛基复合材料高端紧固件成形技术，可打破其他国家对高性能钛合金紧固件的技术封锁与价格垄断综合性能较进口钛合金紧固件提升20%以上。

6.高硬度高模量钛基复合材料（材料学院）

【成果简介】针对高模量的钛基复合材料由于陶瓷相含量过高而难以热加工等问题，采用钛粉与碳粉发生原位反应生成TiCx制备出高模量钛基复合材料,TiCx中析出纯Ti作为金属相与陶瓷相相互镶嵌成双连通结构，实现弹性模量与热加工性能的协同提升，突破了高模量钛基复合材料难以热变形的瓶颈，系统研究热变形行为和机理，为同领域内钛基复合材料和其他金属基复合材料的变形工艺和机理研究提供参考。同时热变形工艺可以减少钛基复合材料生产过程中材料损耗，降低构件生产成本，拓宽钛基复合材料的应用。相关成果申请国家重点研发计划一项。

【技术指标】弹性模量最高220GPa，密度约4.6g/cm3，同时还具高硬度，高耐磨性、可变形特点，热压后材料内部无裂纹或破碎陶瓷相。

【应用前景】该技术解决了高弹性模量钛基复合材料的热加工困难等问题，有望被广泛应用于部分精密仪器中，如高精度光学仪器、航空航天设备的关键部件以及半导体制造设备。

7.高耐磨与高强韧一体化TMCS（材料学院）

【成果简介】采用TIG熔覆方法在高强韧网状结构钛基复合材料表面研制高增强体含量钛基复合耐磨涂层，通过陶瓷相的支撑保护抵抗擦伤及钛基体组织细化与固溶强化效果，获得高硬度/高耐磨涂层高强韧基底治金结合一体化。

【技术指标】高耐磨与高强韧一体化TMCS硬度最高HRC62.1，高出基底材料(HRC33.3)86.4%;相应体积磨损速率为7.35x105mm3·N-1·m-1，与基底材料(6.78x10-4mm3·N-1·m-4)相比下降幅度约一个数量级，具有优异耐磨性。

【应用前景】该技术极大地提高了钛基复合材料的硬度耐磨性，实现钛基复合材料高强韧与高耐磨性一体化，有望应用于航天飞行器等多种耐磨构件，代替耐磨钢等传统耐磨材料实现减重40%以上，大幅提升综合性能。

8.电磁成形技术（材料学院）

【成果简介】电磁成形技术，通过将高压电容器中的电磁能瞬时转化为机械能，使轻合金板材和管材发生高速率塑性变形，获得所需几何形状、尺寸和性能制件的成形加工过程。该技术在室温下，可显著提高难变形金属的塑性成形性能，尤其适合铝合金板材和管材成形高速率变形过程（~100m/s），制件成形加工时间在毫秒级。非接触加载与单模（无模）成形，制件表面质量佳，成形精度高，而且工艺参数简单，能量输入控制精确，加工过程柔性高，可在一次加工中实现多成形工序复合。

【技术指标】该技术在室温下，可显著提高难变形金属的塑性成形性能，尤其适合铝合金板材和管材成形高速率变形过程，制件成形加工时间在毫秒级。

【应用前景】直接类——电磁力直接作用于坯料：管成形——航天用铝合金、高温合金、不锈钢异形管；管连接装配——异种金属管/管、管/轴机械连接与冶金连接，金属/非金属装配连接；板成形——2219-O（CS）、LD10、2A12、铜合金、不锈钢板材等；辅助类——多成形工序集成到一次加工过程，或与钢模冲压、液压成形、拉形等复合，在难成形处施加脉冲磁场力，提高形状和尺寸精度，实现大型复杂钣金件的成形制造。

9.航天轻质热管精密制造技术（材料学院）

【成果简介】航天热控技术是制约卫星等航天器稳定性、可靠性和服役寿命的关键技术。以铝合金沟槽热管和蒸汽腔为代表的航天轻质热管是一种依靠内部工质相变和微沟槽吸液芯驱动工质回流来实现高效热传输的被动传热元件，具有传热系数高、一致性好、结构紧凑、可靠性高等优点。项目整体技术处于国际领先水平，拥有20余件自主知识产权，技术成熟度高。

【技术指标】目前已开发吸液芯沟槽尺寸0.2~0.5mm、外形尺寸4mm、14.1mm、29.4mm、500×500mm等多种规格铝合金沟槽热管产品和蒸汽腔平板热管，管壳材料以6063铝合金为主，工质为液氨或丙酮等，可提供定制化产品服务。产品主要技术指标为：微槽尺寸0.2~0.3mm，尺寸精度±0.05mm，充装精度±0.1g，传热性能>5W.m，温度均匀性±0.5℃。

【应用前景】国内航天热管市场正面临着民用航天市场供不应求、新兴商业航天商场格局尚未成形的机遇和挑战。针对热控技术领域人造卫星和宇航设备散热问题，常规热管已经难以满足航天器高导热、微型化和轻量化的热控技术需求。

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