北航针对复合材料结构制造低成本化和数字化的发展需求，在多项国家重大研究项目的支持下，对热压工艺和液体成型工艺的固化成型基础理论、制造缺陷形成机理与控制方法、工艺过程数值模拟与优化技术、材料工艺特性测试表征方法与工艺特性数据库等方面进行了系统深入的研究，在复合材料制造过程数字化技术上填补了多项国内外空白。 已建立先进树脂基复合材料制造模拟与优化技术及相应的软件，用于先进复合材料制造过程的分析、缺陷预测和工艺参数的优化，适用于各种结构形式和制造方法，可明显提高产品质量，降低制造成本，缩短研制周期，提高材料的利用率，对促进复合材料用量和应用水平的提高具有非常重要的意义，在航空航天、风电叶片、汽车等领域具有广泛的应用前景。 研究成果已在多家航空航天研究院所及主机厂的工程实际中得以应用，如雷达罩、防热套、波形梁、飞机鸭翼梁以及直升机起落架等，取得了良好的效果，显著缩短了制造周期、降低了制造成本、提高了产品合格率。 相关成果在2009年获得了国防科技进步一等奖和国家科技进步二等奖，并获批国家发明专利5项。

本发明涉及用于铁路路基基床底层的泡沫轻质混凝土材料。本发明针对由散粒岩土体材料填筑而成的铁路路基存在的缺点，公开了一种替代常规铁路路基基床底层填料的工程材料。本发明的技术方案是，用于铁路路基基床底层的泡沫轻质混凝土材料，由适当配比的水泥、水、发泡剂及外加剂，采用混凝土工艺经物理化学反应硬化形成。本发明的泡沫轻质混凝土材料可替代常规铁路路基基床底层填料，其主要特点是：轻质、整体性强、强度高、性能稳定、无塑性变形、施工周期短、地基层处理深度减少等。可保证列车运行的平稳与舒适性，减少路基病害，节约运营期间的维护成本。本发明的泡沫轻质混凝土材料特别适合高速铁路路基填筑。

本技术利用微喷射粘结3D打印技术将钨粉和非晶合金粉末制成预压坯，将预压坯进行加热抽真空，采用热等静压进行热压成形，制备出钨颗粒体积分数高、非晶合金基体为完全非晶态结构且力学性能好的复合材料。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 非晶合金因其独特的非晶态结构，具有明显优于传统晶态合金的力学、物理和化学性能，如高强度，良好的耐磨性和耐腐蚀性等性能，但是非晶合金最大的的缺陷是缺乏宏观室温塑性，仅表现出极小的塑性变形能力。在非晶合金中添加晶体钨，既能增加材料密度，也可以在非晶基复合材料的塑性变形过程中诱发非晶基体中多剪切带的萌生和扩展，保证相应的非晶基复合材料具有高强度、剪切“自锐性”等特性，同时又增加塑性与韧性，使其应用范围更加广泛。粉末冶金可以突破尺寸和形状限制，相比传统制备方法具有众多有益效果，但是金属钨与非晶合金的密度差异显著，通过直接球磨混粉的方式很难将两种粉末混合均匀。 本技术利用微喷射粘结3D打印技术将钨粉和非晶合金粉末制成预压坯，将预压坯进行加热抽真空，采用热等静压进行热压成形，制备出钨颗粒体积分数高、非晶合金基体为完全非晶态结构且力学性能好的复合材料。项目旨在得到一种大尺寸、外加高含量且能均匀分布的小颗粒韧性相非晶基复合材料的制备方法。对于制备粉末密度差异大的其他复合材料同样具有重要的指导意义。

该项目属于新材料领域的耐火材料无铬化、节能化主题；是解决制约我国水泥行业20多年的水泥回转窑烧成带耐火材料的无铬化难题。目前，用于水泥回转窑烧成带的耐火材料主要是镁铬砖，但镁铬砖在生产及使用中产生剧毒的六价铬，对人体、环境造成巨大危害。为替代镁铬砖，实现无铬化、节能化，本项目建立了反应烧结合成铁铝尖晶石（Hercynite）的理论、合成出了八面体结晶的Hercyntie、并制备出了高性能的镁铁铝尖晶石砖。经国内外200多条生产线的使用，不仅可以完全替代镁铬砖，彻底解决镁铬砖污染难题，而且技术性能处于国际领先水平。

成果描述：拥有独立的自主知识产权，采用磷铁在水溶液中电解制备高纯度FePO4，以水中的氧为产物提供氧源，可以实现原位除杂，不受磷铁的原料来源限制；采用价廉的磷铁和空气中的氧为原料，通过与锂盐和补充磷源或铁源在可控气氛下反应制备粒度和碳含量可控的LiFePO4，避开了目前合成方法中的专利技术壁垒问题，不存在知识产权纠纷，将废物循环利用与能源材料耦合起来，节能环保，从源头上降低了磷酸铁和磷酸铁锂的生产成本。 所采用的原料均为大宗化工产品，磷铁副产物中的杂质可以通过反应工艺控制进行无害化处理，在原料的供应和价格方面都非常稳定；通过工艺控制和反应原料的组合，可以将反应产生的CO2等副产物循环利用，实现零排放的绿色清洁工艺；将添加剂与磷铁和锂源及补充的铁源或磷源充分混合，添加剂在后续的反应中既可以起保护作用，又能形成对磷酸铁锂颗粒的原位包覆及控制晶粒生长作用，能够极大提高正极材料的导电性能；采用的工艺路线容易控制，工艺稳定性好，容易实现大批量生产。市场前景分析：本项目产品专门提供给各种电动车（包括自行车、公交车、汽车、混合动力车等）、电动工具、手机、笔记本电脑、蓝牙器件、UPS不间断电源、摄像机、播放器、游戏机、电动玩具、清洁器和极端气候环境下的武器装备等产品所需的锂离子电池和超级电容器电极材料，特别在电动车领域具有非常大的市场前景。作为电动车电源，磷酸亚铁锂动力电池具有热稳定性好、安全性高、寿命长、倍率性能好、耐高温、绿色环保等特点，备受关注。与以往的锂离子电池正极材料LiCoO2、LiMn2O4、LiNiMO2等相比，磷酸亚铁锂的安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标，而且循环稳定性好，1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧、不爆炸，穿刺不爆炸。在未来几年内，磷酸铁锂地市场需求量将达5万吨以上，尤其是在动力型电池应用方面对磷酸铁锂地需求将大幅增加。与同类成果相比的优势分析：1．FePO4基本参数：纯度≥97%，粒度≤1μm，而且根据需要可以进行调控 2. LiFePO4基本参数： Li =~4.4%, Fe=35.4%, P=19.6%, C=2-6% 3. 物理参数： 松装密度 ≥0.5 g/cm3 振实密度 ≥1.2 g/cm3, 中位粒径 ~4 μm 4. 涂片参数： LiFePO4: C : PVDF=90:3:7 极片压实密度：2.1-2.4 g/cm3 5. 电化学性能： 克容量>130mAh/g 测试条件：1C, 全电池。 克容量>140mAh/g 测试条件：纽扣0.1C, 电压4.2-2.5V

本发明涉及一种镁铁氧/碳复合材料及其制备方法，将铁源、镁粉、液体碳源混合，转移到密闭反应容器内，密封并置于坩埚炉中，在550‑650℃下反应8‑12h，从而得到复合产物。本发明中镁粉、液体碳源、铁盐同时反应，生产的氧化镁与氧化铁形成均一相镁铁氧，液体碳源形成的碳层恰好包覆在颗粒表面。在此过程中，氧化镁与氧化铁的同步合成，在生成二元氧化物颗粒时，同步热解液体碳源得到碳包覆层，两种物质在化学反应的气氛下相互依附，碳包覆层与二元氧化物颗粒形成理想的核壳结构，一步构建碳复合材料。

成果描述：拥有独立的自主知识产权，采用磷铁在水溶液中电解制备高纯度FePO4，以水中的氧为产物提供氧源，可以实现原位除杂，不受磷铁的原料来源限制；采用价廉的磷铁和空气中的氧为原料，通过与锂盐和补充磷源或铁源在可控气氛下反应制备粒度和碳含量可控的LiFePO4，避开了目前合成方法中的专利技术壁垒问题，不存在知识产权纠纷，将废物循环利用与能源材料耦合起来，节能环保，从源头上降低了磷酸铁和磷酸铁锂的生产成本。 所采用的原料均为大宗化工产品，磷铁副产物中的杂质可以通过反应工艺控制进行无害化处理，在原料的供应和价格方面都非常稳定；通过工艺控制和反应原料的组合，可以将反应产生的CO2等副产物循环利用，实现零排放的绿色清洁工艺；将添加剂与磷铁和锂源及补充的铁源或磷源充分混合，添加剂在后续的反应中既可以起保护作用，又能形成对磷酸铁锂颗粒的原位包覆及控制晶粒生长作用，能够极大提高正极材料的导电性能；采用的工艺路线容易控制，工艺稳定性好，容易实现大批量生产。市场前景分析：本项目产品专门提供给各种电动车（包括自行车、公交车、汽车、混合动力车等）、电动工具、手机、笔记本电脑、蓝牙器件、UPS不间断电源、摄像机、播放器、游戏机、电动玩具、清洁器和极端气候环境下的武器装备等产品所需的锂离子电池和超级电容器电极材料，特别在电动车领域具有非常大的市场前景。作为电动车电源，磷酸亚铁锂动力电池具有热稳定性好、安全性高、寿命长、倍率性能好、耐高温、绿色环保等特点，备受关注。与以往的锂离子电池正极材料LiCoO2、LiMn2O4、LiNiMO2等相比，磷酸亚铁锂的安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标，而且循环稳定性好，1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧、不爆炸，穿刺不爆炸。在未来几年内，磷酸铁锂地市场需求量将达5万吨以上，尤其是在动力型电池应用方面对磷酸铁锂地需求将大幅增加。目前全球磷酸铁锂生产能力小于2000吨/年，投资磷酸铁锂项目风险小，回报快。与同类成果相比的优势分析：1．FePO4基本参数：纯度≥97%，粒度≤1μm，而且根据需要可以进行调控 2. LiFePO4基本参数： Li =~4.4%, Fe=35.4%, P=19.6%, C=2-6% 3. 物理参数： 松装密度 ≥0.5 g/cm3 振实密度 ≥1.2 g/cm3, 中位粒径 ~4 μm 4. 涂片参数： LiFePO4: C : PVDF=90:3:7 极片压实密度：2.1-2.4 g/cm3 5. 电化学性能： 克容量>130mAh/g 测试条件：1C, 全电池。 克容量>140mAh/g 测试条件：纽扣0.1C, 电压4.2-2.5V

我国氟矿石资源丰富，但含氟高分子生产位于国际产业链低端；国家制造强国建设战略咨询委员会编制的《中国制造2025》重点领域技术路线图中提到“重点发展聚偏氟乙烯”等新材料。我校开发了聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物等的合成技术，包括聚合法和还原法，研究得到了国家（自然科学基金会杰青B 类和面上项目）支持。我校与

本项目将巨霍尔效应这一纳米体系的新效应应用于器件领域，以纳米铁磁金属颗粒薄膜替代现有霍尔器件的掺杂半导体活性层材料，是一个全新的技术，取得了多项具有原始创新性的技术成果，进一步推进了纳米材料在新材料技术、电子信息技术等领域的应用。相关成果已获国家发明专利授权九项。 纳米铁磁金属颗粒薄膜霍尔器件具有的工作温度宽、温度稳定性能优异、抗核辐射等优点，在微弱磁场探测、航天器的精确定位、导航以及军事装备等方面都具有十分重要的用途，市场前景广阔。

该项目（专利号：200410009747.x）涉及一种含稀土的氧化物在紫外线激发下发射红色荧光的荧光粉及其制备方法。该发光材料是一种化学稳定性好、发光亮度高、单色性好、成本相对降低的红色发光材料。 该项目含稀土的氧化物的红色发光材料的化学组成为（Y1－x－y－z Gd x Al y Eu z）2O3，其中0＜x ≤0.7 , x为基质组分Gd的含量；0＜y＜0.26, y为基质组分Al的含量； 0.02≤z ≤0.12, z为激活剂Eu的含量。含稀土的氧化物的红色发光材料是由Y2O3、Gd2O3、Al2O3和Eu2O3经1280℃高温灼烧，形成具有立方结构的（Y Gd Al Eu）2O3固熔体，因而具有化学稳定性好、发光亮度高、单色性好的特点，并且由于非稀土元素Al对稀土元素Y、Gd的部分取代，导致稀土元素用量减少，降低产品成本。 应用范围：主要在灯用荧光粉等三基色红粉中应用。