高性能特种粉体材料近终成形技术

该项目属于粉末冶金学科。高性能特种材料具有其他材料不具备的特殊性能，

在高技术领域中具有不可取代的关键作用。然而，这类材料往往硬度高、脆性大，

难以采用传统技术加工制备，成为许多国防和民用高技术装备发展的瓶颈。为此，

项目基于粉体流变成形原理，研发了难加工材料的近终形制造新技术，广泛应用

于国防和民用高技术领域。主要发明点如下：

1. 发明了高性能特种材料的粉末注射成形新工艺，实现了金属钨、氮化铝、

含氮不锈钢等难加工材料制品的近终形制造；发明了专用注射成形机、侧抽芯新

结构模具等关键工艺装备；创立了基于机器视觉的粉末注射成形产品尺寸和外观

质量在线自动检测、工业机器人动态抓取和分拣软硬件系统，首次实现了全自动

化生产和高质量稳定性控制，生产效率提高 6 倍以上。

2. 首创了适合注射成形的近球形微细特种粉体制备和改性新技术。提出基于

酸根离子的化学推进剂理论，创立了可控溶液燃烧合成难熔金属和氮化物反应体

系和工艺，制备出粒径小于 50nm 的高分散近球形氮化铝和钨基粉体。创立了“气

流分级分散-等离子球化”粉体改性技术，制备出满足精密多孔阴极需要的细粒

径窄分布（5±2μm）球形钨粉。

3. 发明了适合不同材料的粘结剂体系及成形和高效脱脂工艺。提出基于聚合

物功能基团的多组元粘结剂设计原理，创立了两相流协调运动模型，阐明了两相

分离和缺陷产生的不确定性机制，发明了残碳型、低残留型和高粘性粘结剂体系，

有效解决了坯体两相分离、变形、增氧、缺陷等控制难题，产品尺寸精度达到±

0.2%。

4. 发明了多孔脱脂坯强化烧结致密化和组织性能精确调控技术。提出金属

钨的低温无压活化烧结致密化理论和钝化处理孔隙结构精确调控技术，突破了高

致密度钨的细晶化和多孔钨的孔隙均匀化技术瓶颈，烧结金属钨电极的晶粒尺寸

仅 570nm，抗电子轰击性能提高 2 个数量级，多孔钨的活性物质填充量提高 20%；

综合利用液相烧结和残碳“脱氧”原理，解决了氮化铝高致密化、晶界相控制和

晶格净化等难题，热导率高达 248W·m-1·K-1。

项目授权中国发明专利 60 项、实用新型专利 65 项，申请 PCT 专利 2 项，

软件著作权 6 项，合作出版著作 5 部，发表 SCI 论文 104 篇。项目引领了粉末注

射成形行业发展，建成了世界规模最大的粉末注射成形生产线。科技成果评价专

家组认为：“创新性强，属于重要的军民两用技术”；“为我国国防先进武器和民

用工业领域研制和生产了多种关键零件”；“应用成效明显，整体技术达到国际领

先水平”。获教育部技术发明一等奖 2 项、中国有色金属工业技术发明一等奖 1

项。成果推广应用于 20 余家企业，建成生产线 47 条。近三年，新增销售 54.09

亿元，新增利润 7.05 亿元，多种产品解决了国防装备建设和研发的“卡脖子”

问题，社会经济效益显著。