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编织结构陶瓷基复合材料力学性能预测及强度分析技术
编织结构陶瓷基复合材料由于其耐高温、抗氧化的特点，是高推重比航空发动机高温部件最有应用前景的候选材料。在此背景下，研究开发了编织结构陶瓷基复合材料力学性能预测和结构强度分析技术。 项目通过稳态热固耦合平衡方程推导建立了热固耦合双尺度渐进均匀化分析方法，得到宏细观物理量间的对应关系偏微分方程。利用变分原理推导得到宏细观物理量对应关系方程的有限单元形式，完成热固耦合双尺度渐进均匀化分析程序的开发；针对编织结构复合材料的多尺度结构特点，完成了复合材料的细观、微观多尺度RVE建模方法研究。最后，通过引入材料分布模型描述复合材料构件局部材料坐标，建立了复合材料构件宏细微观多尺度热固耦合分析体系。 此项技术通过多尺度RVE建模、热固耦合双尺度均匀化分析能够较为准确的预测陶瓷基复合材料及其构件的热力学性能，得到相关材料参数，为材料的应用提供分析方法。应用此项技术，复合材料热力学性能预测值与材料单位提供的实验值相吻合，预测的宏观弹性模量与拉伸实验测量值最大相对误差12%以内。同时开展陶瓷基复合材料发动机典型结构实验研究，应变预测值与实验测量值最大相对误差7%以内。
北京航空航天大学
2021-04-13
SHS－离心法制备陶瓷复合钢管
自蔓延高温合成（Self-propagating High-temperature Synthesis, 缩写SHS），也称为燃烧合成，是利用化学反应放热合成材料的新技术，具有省时、节能、产品纯度高等特点。SHS－离心法制备陶瓷复合钢管利用Al和Fe2O3之间的自蔓燃反应2Al＋Fe2O3®2Fe＋Al2O3＋836kJ，反应放热使Fe和Al2O3均熔化，在离心力作用下Fe和Al2O3两相由于比重差异产生分离，Al2O3浮在表面，凝固后在钢管内形成陶瓷衬层。SHS－离心法制备陶瓷复合钢管，在863计划“八五”和“九五”的支持下，经过近十年的努力，开发了陶瓷复合钢管的工业化技术和装备，获国家发明专利ZL901077443。已形成规模化生产的成熟技术，生产工艺主要由钢管加工、粉料的准备和复合管的合成等过程组成。目前已能生产出各种规格（f20~f820mm）的陶瓷复合钢管、弯头、三通及四通等。成果已通过部级鉴定，产品性能达90年代国际先进水平，并荣获国家技术发明四等奖、教育部科技进步二等奖。SHS－离心法制备陶瓷复合钢管被列为国家高技术863计划新材料领域的重点产业化项目,以北京科技大学为技术依托单位的“陶瓷内衬钢管”项目，被列为国家科委九五科技成果重点推广计划的206个工业项目之一（编号98040102A）。 陶瓷复合钢管具有优异的耐磨、耐蚀、耐热、抗热冲击和抗机械冲击综合性能，陶瓷硬度Hv1300，压溃强度300MPa，结合强度15MPa，耐蚀性（在HCl中）0.05g/m2h。陶瓷复合钢管广泛应用于电力、矿山、冶金、煤炭、化工、建筑等行业，可用于煤粉、灰渣、矿粉、尾矿、回填料、焦炭、水泥的输送，以及铝液、腐蚀介质的输送。用作耐磨管寿命是普通钢管的5～20倍，稀土耐磨钢的3～5倍，铸石管的3倍。高炉煤粉喷枪的寿命提高4倍。另外陶瓷复合钢管重量轻，并可采用焊接、法兰或柔性快速接头联接，能降低工程造价。
北京科技大学
2021-04-11
无铅压电陶瓷与聚乙烯醇压电复合材料及其制备方法
本发明涉及一种铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚乙烯醇(PVA)压电复合材料及其制备 方法。该方法按通式(1-x)(LiaNabK1-a-b)(Nb1-cSbc)O3-xABO3-yM组分配料，以分析纯无水 碳酸盐或氧化物为原料，用传统陶瓷制备工艺制得陶瓷粉末；将陶瓷粉末与聚乙烯醇按 体积比5/90～95/5的比例配成混合粉料后加入去离子水，再加热使PVA溶解；然后超声分 散，将混合粉料烘干后经压片机冷压成型，再用马弗炉加温处理，最后在其表面溅射金 属电极，经硅油浴极化，即制得铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚乙烯醇压电复合材料。该 压电复合材料为纯钙钛矿晶相，无杂相；且具有良好的压电性能与介电性能。
四川大学
2021-04-11
表面铸渗金属陶瓷梯度材料
北京科技大学特种陶瓷研究室开发出一种在金属表面铸渗金属陶瓷梯度材料的技术，其应用前景极其广阔。 本项目可在钢铁，铜，铝等金属的铸造过程中，充分利用铸造金属的热能，用燃烧合成，多孔材料和梯度材料的技术在铸件的表面形成一层毫米级厚度的含碳化物或硼化物等的金属陶瓷梯度材料层。此金属陶瓷梯度材料层与基体是冶金结合，结合牢固。本项目可根据耐磨，耐蚀的具体要求，在一定的范围内对表面铸渗金属陶瓷梯度材料的厚度，硬度，强度，韧性和耐蚀性进行设计。 本项目产品的基本工艺为铸造和燃烧合成等技术的结合。可在复杂形状和较大尺寸的铸件需要的表面进行铸渗。 本项目与大多数表面技术相比，具有表面层厚度大，结合牢固，能耗低，可在铸件任意表面进行等显著优点。 本项目可广泛用于水泥，矿山，冶金，机械，石油，化工等各个行业。
北京科技大学
2021-04-11
覆铜陶瓷铜基刹车制动材料
铜优良的塑性、韧性及导热性使得铜基陶瓷颗粒复合材料具有优良的综合机械性能及良好的导热性，使其能承受高速制动过程中所产生的压力及磨擦表面瞬时高温所产生的循环热冲击。高硬度的陶瓷颗粒在复合材料中充当磨擦元素，使得铜金属基陶瓷颗粒复合材料具有高而稳定的摩擦系数。但同时也存在自身磨损较大的特点。本技术的特点在于对复合材料中的陶瓷颗粒表面包覆铜膜，彻底改变铜基体与陶瓷之间的接触状态，使铜基体与陶瓷颗粒之间由相互之间的机械接触转变成界面湿润状态，从而提高基体对陶瓷颗粒的支撑强度，使陶瓷颗粒能更充分的发挥其耐磨能力，在整体上表现为耐磨性提高，使用寿命延长。 应用前景： 随着国内电力机车的不断提速及未来高速列车、摆式列车的应用，列车的制动能力对列车的运行安全显得越来越重要。制动磨擦材料的工况特点是，摩擦速度高，在短时间内吸收巨大的能量，摩擦面温度急剧升高。目前普遍使用的金属磨擦材料，其特点是磨擦系数较低且不稳定，随磨擦面温度的提高及滑动速度的增加使磨擦系数显著降低。石棉等非金属磨擦材料虽然具有高而稳定的摩擦系数，但磨擦表面的高温会使其中耐热性较低的橡胶、甲醛和酚醛树脂等粘结剂碳化，使其丧失磨擦性能而损坏。碳—碳复合材料则由于成本较高，目前主要用于飞机的刹车装置中。因此，金属基陶瓷复合材料就成为高速列车首选的制动材料。它亦是汽车、摩托车及其它载运工具的刹车制动部件的换代材料。
北京交通大学
2021-04-13
超重力场下制备复合陶瓷涂层技术
一种在超重力场中制备纳米和纳米复合陶瓷涂层的方法，涉及纳米复合陶瓷材料的制备。将制备好的复合陶瓷涂层的溶液注入离心装置，离心桶的转速逐渐调到1000~20000转/分钟，保持1~100分钟，之后在稳定的转速下，逐渐分级提高加热炉的温度到200~1000℃，保温10~600分钟，接着冷却到室温。通过在离心装置中产生的超重力场，使溶液中的胶粒、化学沉淀物，以及陶瓷粉、陶瓷纤维、金属粉、金属纤维受到一个与基体表面垂直的力，挤压到样品表面，并通过温度逐渐上升，使溶剂挥发掉，沉积物发生热解、氧化、烧结等过程，从而形成结构、成分和厚度可控，且结构致密的纳米陶瓷涂层，以及纳米陶瓷与微米的陶瓷粉、陶瓷纤维等复合的各种陶瓷涂层。金属管内制备出Al2O3-SiO2纳米-微米复合陶瓷涂层、Al2O3纤维-SiO2复合陶瓷涂层，在平面材料表面制备出多种纳米-微米复合、陶瓷纤维复合的各种厚度可控的陶瓷涂层。
北京科技大学
2021-04-11
铝基复合材料
金属基复合材料问世不足三年，但由于其制备工艺简单，价格便宜，具有高比强、高比刚及高耐磨性等优良性能，在国外已广泛用于航空、航天、汽车、军工等领域。我校于80年代开始进行铝基复合材料的制备、性能及应用研究，已获得许多重要成果，现已可用稳定工艺制备管材、棒材及形状较为复杂的零部件，如汽车连杆、汽缸套、油田抽油机缸套、汽车摩擦片、皮带轮等机器构件，还可用于开发各
西安交通大学
2021-01-12
木/塑复合材料
本项目是以木粉（竹屑、秸杆、稻糠粉、果壳等）农林业植物纤维素和热塑性塑料以及废旧热塑性塑料为主要原材料，加入表面处理剂、改性剂、润滑剂、发泡剂等等助剂,通过高温、高压挤出或压制成型的复合材料。本项目产品无毒无味，使用后可完全再生利用，是一种新型“绿色”环保产品。该产品具有比强度高、密度低、阻燃、不变形、不霉蛀、耐老化、抗腐蚀、耐酸碱、不吸潮、无污染、可回收和易二次加工等特点。本产品具有比木材、竹材更优异的性能，价格低廉，完全可以代替木材和竹材，甚至
四川大学
2021-04-14
42007复合材料标本
宁波华茂文教股份有限公司
2021-08-23
多孔碳化钛-钛金属陶瓷梯度材料
北京科技大学特种陶瓷研究室开发出一种多孔结构的碳化钛-钛金属陶瓷梯度材料，其应用前景极其广阔。 这种金属陶瓷是燃烧合成的多孔碳化钛-钛梯度材料，其多孔结构的孔隙率可达50％多。孔隙率和孔隙大小，分布还可以根据需要在一定范围内设计。由于在高温烧结过程其表面可形成氧化钛膜，使其耐高温的性能好，因此可作为耐高温材料。 碳化钛是一种导电材料，在通电发热时，即使温度升高到1000摄氏度以上，材料特性也不会发生任何变化。因此，此多层多孔碳化钛材料可以作为高温发热源，分解在焚化炉都难以分解的二氧吲哚。 由于这种多层多孔的碳化钛-钛材料空隙率可达50％多，其比重可比最轻的金属镁还要轻。因为这种多层多孔的碳化钛-钛是梯度材料，强度和刚度可以在一定范围内设计。而且碳化钛-钛材料与人体的相容性好，因此很适合用做人造骨骼。人的骨骼是多孔结构的，血管和神经通过骨骼的孔隙提供养分和控制骨骼的活动，因此，这种多孔的碳化钛-钛梯度材料是人造骨骼的极好材料。 由于这种碳化钛新材料的表面有一层氧化钛膜，它具有光催化的机能，同时多孔的碳化钛用来制作过滤器具有很强的吸附能力，可以有效地吸附浮游生物，它可以用来制造更好的水净化装置。 泡沫碳化钛做催化剂，用电催化方法可净化焦碳化学工业的含酚废水。酚对水域的污染仅次于石油产品和重金属，居第三位。 本项目产品的基本工艺为燃烧合成工艺。不用高温烧结炉。可制作复杂形状和较大尺寸的制品。
北京科技大学
2021-04-11