氮化铝（AlN）陶瓷具备优异的综合性能，是近年来受到广泛关注的新一代先进陶瓷，在多方面都有广泛的应用前景。例如高温结构材料、金属溶液槽和电解槽衬里，熔融盐容器、磁光材料、聚合物添加剂、金属基复合材料增强体、装甲材料等。尤其因其导热性能良好，并且具备低的电导率和介电损耗，使之成为高密度集成电路基板和封装的理想候选材料，同时氮化铝—聚合物复合材料也可用作电子器材的封装材料、粘结剂、散热片等。氮化铝在微电子领域应用的市场潜力极其巨大。氮化铝还是导电烧舟的主要成分之一，导电烧舟大量地用于喷涂电视机的显象管等器件、超级市场许多商品包装用的涂铝薄膜，有着广泛的市场。但是，影响氮化铝基陶瓷的推广的主要因素之一，是采用传统方法合成氮化铝粉末，耗能高，生产周期长，生产成本高。本项目采用具有自主知识产权的创新技术，采用燃烧合成技术制取优质的氮化铝陶瓷粉末，具有耗能低，生产周期短，杂质含量低，生产成本低等特点，具有广泛的推广价值。 燃烧合成（Combustion Synthesis，CS）又名自蔓延高温合成（Self- Propagating High-Temperature Synthesis，SHS），是利用化学反应自身放热合成材料的新技术，基本上（或部分）不需要外部热源，通过设计和控制燃烧波自维持反应的诸多因素获得所需成分和结构的产物。 自1994年以来，本项目负责人等针对燃烧合成氮化铝陶瓷产业化的一系列关键问题，在气-固体系氮化铝基陶瓷的燃烧合成热力学、动力学和形成机制等方面进行了深入研究后得到的创新成果。 本项目来源于国家教委高校博士点专项科研基金项目（1994.3-1997.3）。 本项目以应用基础研究成果“燃烧合成氮化铝基陶瓷的应用基础研究”已于1999年通过专家函审。 采用本项目的技术，可以生产符合制作先进陶瓷要求的氮化铝粉末，还可根据用户要求，用此技术生产氮化铝基陶瓷粉末。粉末的质量优良而稳定。 氮化铝广泛应用于高温结构材料、金属溶液槽和电解槽衬里、熔融盐容器、磁光材料、聚合物添加剂、金属基复合材料增强体、装甲材料、高密度集成电路基板、电子器材的封装材料、粘结剂、散热片、导电烧舟等。

（一）项目背景 当前以硅、砷化镓为代表的第一和二代半导体接近其物理极限，以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体是当前国际竞争热点，也是我国发展自主核心半导体产业、实现换道超车的难得机遇。氮化镓（GaN）特别适合制作高频、高效、高温、高压的大功率微波器件，是下一代通信、雷达、制导等电子装备向更大功率、更高频率、更小体积和抗恶劣环境（高温抗辐照）方向发展的关键技术。 目前氮化镓基射频器件已接近于商用，需解决从走出实验室到小量中试的最后“1 公里”，重点攻克其在可靠性工艺和量产稳定性的瓶颈。 以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体是当前国际竞争热点，也是我国发展自主核心半导体产业、实现换道超车的难得机遇。 半导体作为信息时代的“粮食”，将成为 5G 基建、特高压、城际高铁和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等“新基建”七大领域发展的支柱性产业。而氮化镓为代表的宽禁带半导体先进电子器件，凭借其高效、高压、高温等优势，将在“新基建”中大放异彩，可以弥补传统半导体器件的技术瓶颈，满足更高性能器件要求。 （二）项目简介 5G 要求更高的数据传输速率，发射机的效率会出现指数级的下降。这种下降可以使用包络跟踪技术来修复，该技术已经在较新的 4G/LTE 基站以及蜂窝电话中采用。基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用 GaN 技术才能实现。诸如 GaN 助力运营商和基站 OEM 等实现了 5Gsub-6-GHz 和 mmWave 大规模 MIMO 的目标。 GaN 可以说为 5Gsub-6-GHz 大规模 MIMO 基站应用提供了众多优势：1、在 3.5GHz 及以上频率下表现良好，对比其他产品优势明显。2、GaN 的特性能转化为高输出功率，宽带宽和高效率。采用 DohertyPA 配置的 GaN 在 100W 输出功率下的平均效率达到 50%至 60%，明显降低了发射功耗。3、在高频和宽带宽下的效率意味着大规模 MIMO 系统可以更紧凑。4、可在较高的工作温度下可靠运行，这意味着它可以使用更小的散热器。 根据 Strategy Analytics 的数据，预计 5G 移动连接将从 2019 年的 500 万增长到 2023 年的近 6 亿。所以需求还将不断上涨。 根据Strategy Analytics的数据，预计5G移动连接将从2019年的500万增长到2023年的近6亿。所以需求还将不断上涨。 Efficient Power Conversion 的首席执行官兼联合创始人Alex Lidow 讨论5G时也说道：“基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用GaN技术才能实现。根据Yole Development公司发布的2018年度报告数据显示，随着全球整体数据流量的激增，我国5G产业将迎来大规模的需求增长。预计到2022年，我国5G基站规模将达到千亿市场，5G基站数量将达百万个。所以未来氮化镓基射频器件是5G通信基站收发端的核心。 氮化镓基射频器件是华为和中兴发展 5G 通信产业的核心器件，西安电子科技大学氮化镓射频器件研究团队自 2016 年起就与华为西安研究所、中兴西安研究所等国内主流5G通信公司协同攻关开展氮化镓基射频器件的研究，目前承担的流片服务项目合计约 500 万元。 2017 年，西安电子科技大学与西安市高新区、西电电气集团等联合成立“陕西半导体先导技术中心”，中心致力于推动陕西第三代半导体产业发展，促进以氮化镓为代表的射频器件、功率器件等加速产业化，2019 年团队向陕西半导体先导技术中心转让专利 35 项，作价 2000 万元，双方正在联合推进搭建第三代半导体中试平台，平台将会立足西安，服务全国，提升氮化镓基射频器件量产工艺可靠性，实现相关技术成果转化。 （三）关键技术 本项目由西安电子科技大学作为技术攻关的主要单位，制定技术路线，保障国家重大科技专项“高效 GaN 微波功率器件及可靠性研究”和“5G 移动通信 GaN 芯片可靠性机理研究”研究，与华为和中兴联合开展工程合作项目实施，加快解决器件工艺可靠性工程问题，重点开展氮化镓微波功率与太赫兹器件工程技术研究，突破高性能低缺陷外延材料生长、高效率高可靠氮化镓微波功率器件工艺技术等关键瓶颈问题，协助规模量产高效率 S-Ku 波段典型氮化镓功率器件和模块、5G 基站核心射频模块。

本研究基于重氮工艺反应热危险性，利用先进的热分析设备（反应量热仪RC1、绝热量热仪ARC、差示扫描量热仪DSC）对重氮工艺进行分析，通过测量获得重氮工艺的目标工艺温度、失控后体系能够达到的最高温度、失控体系最大反应速率到达时间为24小时对应的温度、技术最高温度等数据，改进工艺参数，降低工艺的热危险性，防止失控反应，提高化工工艺的本质安全性。

本成果研究了不同制备工艺对制备出的喷涂粉末形貌与性能的影响，通过测试不同的La2O3的添加方式以及添加量的涂层的性能，探讨了稀土氧化物La2O3对Al2O3等离子涂层性能的影响，及La2O3在等离子涂层中的作用，同时对喷涂粉末与涂层的相态及高低温条件下的相稳定性进行了研究，找出了在高温下长时间保持相稳定性的涂层。得出的主要结论有： (1). 使用纳米粉体颗粒团聚的方法可以制备符合出符合等离子喷涂要求的粉末，同时其制备出的涂层性能优于传统微米级粉末涂层。 (2). 添加部分La2O3可以抑制Al2O3涂层中晶粒长大，且Al2O3- La2O3涂层更致密，与Al2O3涂层相比，Al2O3- La2O3涂层在抗击热冲击、抵抗热氧化、涂层结合强度方面均有部分提高，但涂层隔热性能与Al2O3涂层相当。 (3). Al2O3涂层中添加部分La2O3与MgO可以制备稳定相的LMA，制备的LMA涂层呈现板片状结构特点，有利于降低涂层内部残余应力，因而可提升涂层性能，其在结合强度、抗击热冲击、抗氧化及隔热性能发面均优于Al2O3- La2O3涂层与Al2O3涂层。 (4). 在1400℃下保温100h，Al2O3涂层与Al2O3- La2O3涂层均会发生γ→α晶形转变，影响涂层的性能，而LMA涂层可保持相稳定性。LMA等离子涂层因其优异的性能可做为传统Al2O3涂层和Y-PSZ涂层的替代者。

纳米金刚石的金刚石晶粒尺寸在100nm以下, 表面极其光滑平整, 摩擦系数极低(可小于0.05), 因此是十分理想的工具(模具)涂层和光学涂层材料, 同时在MEMs (微机电系统)和高性能大屏幕(场发射)显示技术等领域也有非常好的应用前景。 本项目组采用微波等离子体CVD和 DC Arc Plasma Jet CVD两种工艺方法, 在玻璃, 硅, 钼和硬质合金等衬底材料上成功制备了纳米金刚石膜。 在玻璃衬底上制备的纳米金刚石膜晶粒平均尺寸小于100 nm, 表面粗糙度小于Ra 5nm, 采用纳米力学探针测量的显微硬度高达8000kg/mm2, 在可见及近红外区域具有非常好的透过特性, 紫外喇曼光谱(在新加坡国立南洋理工大学测试)显示薄膜几乎为纯净的金刚石纳米晶粒组成。在其它衬底上的纳米金刚石膜的组织结构和性能测试正在进行之中。 纳米金刚石膜涂层硬质合金工具: 其中最有前景的是纳米金刚石膜涂层硬质合金微型钻头; 纳米金刚石膜涂层光学应用: 包括诸如”永不磨损钻石涂层玻璃表壳”和”永不磨损钻石涂层玻璃眼镜片”, 及ZnS, Ge, Si等重要红外军事光学材料的抗(雨滴、沙粒)冲刷涂层; 微机电系统(MEMs)的微机械构件: 如微型齿轮, 轴, 轴承等; 高性能大屏幕显示器件

镁合金的腐蚀与防护是镁合金应用中的全球性瓶颈问题，如何解决镁合金的腐蚀问题是决定镁合金应用前景的关键问题之一。上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心是我国镁合金材料和镁合金制品的研究开发和产业化示范基地，在致力于镁合金腐蚀与防护机理和方法近14年的系统、深入研究基础上，开发出了一系列功能独特、装饰性好的镁合金表面处理技术及其生产工艺。其中，技术成熟、性能优异、应用效果和反应良好的“镁合金耐磨、耐蚀高性能协合涂层技术”最为突出，已在我国的航空、航天、卫星、雷达、通讯、汽车、纺织等领域获得广泛应用。 “协合涂层”不是传统意义的涂层，而是采用特殊工艺将低摩擦系数的聚合物或者固体润滑剂引入微弧氧化膜或者硬质镀层之中，从而结合了原始膜层和引入物两者的优点。该种涂层与基体金属的表层形成一个整体，而非仅一层表面覆盖层，故其性能优于原来的基体金属和单一的涂层组分性能。本项目对镁合金微弧氧化处理的“火花”大小和密度可进行调控，从而实现对氧化层微孔直径、分布密度和膜层厚度的调控。协合涂层具有硬度高、强韧性好、耐磨耐蚀的优点。 该项目拥有镁合金超声湿喷丸方法、镁合金阳极氧化用离子交换膜电解槽及其氧化方法两项 授权发明专利，可广泛应用于航空、航天、卫星、雷达、通讯、汽车、纺织等领域，具有很大的经济和社会效益潜力。

本发明属于机械切削刀具制造技术领域，特别涉及一种TiSiTaN涂层刀具及其制备方法。该刀具基体材料为硬质合金或高速钢，采用多弧离子镀+中频磁控溅射的方法制备，其结构为多层结构，刀具表面为TiSiTaN涂层，TiSiTaN层与基体之间有TiSiN、TiN和Ti过渡层。该刀具表面的TiSiTaN涂层有着非常高的硬度和强度，Ta元素可以改善涂层的韧性，同时可以显著提高涂层的抗氧化性能和热稳定性能。切削过程中TiSiTaN涂层能够有效地提高刀具抗氧化和抗磨损能力，从而提高刀具寿命。该涂层刀具可广泛应用于干切削和难加工材料的切削加工。

本实用新型涉及机械领域，尤其是作为车辆、矿山、液压、振动机械弹性元件的螺旋压缩弹簧(金属件， 以下简称螺旋弹簧)，特别是一种变节距螺旋金属橡胶涂层复合弹簧，属于振动利用工程技术。由变节距螺 旋金属弹簧、橡胶涂层两部分构成；变节距螺旋金属弹簧由一根钢丝卷绕构成，所述的钢丝卷绕成变节距 螺旋结构，橡胶涂层均匀地涂覆在金属弹簧表面。所述变节距螺旋金属弹簧至少有3圈以上的有效螺旋，且 又至少有2圈以上的有效节距为不同节距的螺旋。所述变节距螺旋金属弹簧的有效节距的螺旋中径相等，或所述的有效节距的中径沿所述的螺旋结构的轴向改变。所述橡胶涂层厚度在半径方向上为0.1-3mm。 

项目成果/简介:镁合金的腐蚀与防护是镁合金应用中的全球性瓶颈问题，如何解决镁合金的腐蚀问题是决定镁合金应用前景的关键问题之一。上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心是我国镁合金材料和镁合金制品的研究开发和产业化示范基地，在致力于镁合金腐蚀与防护机理和方法近14年的系统、深入研究基础上，开发出了一系列功能独特、装饰性好的镁合金表面处理技术及其生产工艺。其中，技术成熟、性能优异、应用效果和反应良好的“镁合金耐磨、耐蚀高性能协合涂层技术”最为突出，已在我国的航空、航天、卫星、雷达、通讯、汽车、纺织等领域获得广泛应用。“协合涂层”不是传统意义的涂层，而是采用特殊工艺将低摩擦系数的聚合物或者固体润滑剂引入微弧氧化膜或者硬质镀层之中，从而结合了原始膜层和引入物两者的优点。该种涂层与基体金属的表层形成一个整体，而非仅一层表面覆盖层，故其性能优于原来的基体金属和单一的涂层组分性能。本项目对镁合金微弧氧化处理的“火花”大小和密度可进行调控，从而实现对氧化层微孔直径、分布密度和膜层厚度的调控。协合涂层具有硬度高、强韧性好、耐磨耐蚀的优点。该项目拥有镁合金超声湿喷丸方法、镁合金阳极氧化用离子交换膜电解槽及其氧化方法两项 授权发明专利，可广泛应用于航空、航天、卫星、雷达、通讯、汽车、纺织等领域，具有很大的经济和社会效益潜力。知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目