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航空航天用新型高强高温钛基复合材料
网状结构钛基复合材料密度(4.5 g/cm3)与传统钛合金相当，是在高温钛合金的基础上，通过粉末冶金与增强相分布调控技术，在钛合金晶粒周围定向引入增强相，有效抑制晶界高温弱化效果、并进一步提高了室温强化效果、均匀等轴的网状组织以及大尺寸基体区的存在有效提高了塑韧性，体现出超耐高温与高强韧一体化的特性。
一、项目分类
显著效益成果转化
二、成果简介
网状结构钛基复合材料密度(4.5 g/cm3)与传统钛合金相当，是在高温钛合金的基础上，通过粉末冶金与增强相分布调控技术，在钛合金晶粒周围定向引入增强相，有效抑制晶界高温弱化效果、并进一步提高了室温强化效果、均匀等轴的网状组织以及大尺寸基体区的存在有效提高了塑韧性，体现出超耐高温与高强韧一体化的特性。使用温度较基体钛合金提高200 ℃，达到600-800 ℃。某高温条件下，较基体钛合金稳态蠕变速率降低2-3个数量级、相同持久时间下，持久应力提高3倍多、相同应力下，持久时间提高57倍，显示非常优异的高温性能。且具有优异的焊接性能、塑性与成形性能，成为高速飞行器耐热部件的理想结构材料，替代高温合金可减重45%左右，如设计的钛基复合材料气动格栅单件可实现减重5800 g，具有重要经济与社会价值。可彻底解决高速飞行器轻质耐热结构件无合适材料可选的瓶颈问题，填补了其它领域无可用的轻质、耐热、高强韧、可加工、可焊接材料空白，处于世界领先水平。
哈尔滨工业大学
2022-08-12
石墨烯包覆钛酸锂材料及高性能超级电池
一、项目分类
显著效益成果转化
二、成果简介
本项目开创性地将石墨烯用于包覆钛酸锂，通过独特的加工工艺制得业内领先的石墨烯包覆钛酸锂材料，有效地解决了钛酸锂负极材料的产气问题，并以此为基础制得了高性能的钛酸锂超级电池。该电池单体可8C持续放电，20C脉冲放电，充放电循环大于30000次，10分钟可充电90%以上，低温性能优异（可在-40度环境下放电）。
石墨烯具有高导电性和优良的电化学稳定性，通过石墨烯的均匀包覆改善了钛酸锂的电子电导性，进而提升了电池的大倍率充放电能力和高低温性能。同时，石墨烯包覆降低了材料充放电过程中的极化，提高了材料的容量发挥，通过钝化钛酸锂材料表面的活性位点，解决了其产气问题。利用该负极材料做成钛酸锂超级电池，具有优异的倍率充放电性能、长寿命、高安全性能和优异的低温充放电性能。
本项目首先开发了石墨烯包覆的钛酸锂材料，采用高温固相法合成，X射线衍射图谱证明其为标准的钛酸锂尖晶石结构，微观上由100-200nm的一次颗粒组成的微米和亚微米级二次球形颗粒，D50为15±5μm，1C可逆容量大于155mAh/g。
获得了基于石墨烯包覆钛酸锂负极材料的钛酸锂超级电池，通过串并联成组后可以用于低温启动电源，轨道交通，储能等领域，在长寿命、高安全、快充和低温充放电领域具有广阔的应用前景。
南开大学
2022-07-29
用含钒、钼多金属氧酸盐催化剂降解污水中苯酚的方法
本发明是一种温和条件下利用含钒、钼多金属氧酸盐催化剂降解污水中苯酚。苯酚是造纸、炼焦、炼油、塑料、农药、医药合成等行业生产的原料或中间体。随着经济的发展，未经处理的含酚废水对人类的生存环境已经造成了严重的威胁。研究与开发高效、低成本的新型污水处理技术，特别是研究降解苯酚的高效降解技术，已成为环境工程、环境科学等领域的科学前沿和热点问题。本发明设计提供的一种用于湿法氧化降解苯酚的多金属氧酸盐催化剂，(CTA)3+x [PVxMo12-xO40]（x = 1~3）。多酸催化剂具有合成方法简单、催化降解高效(环境温度下（15°C）空气氧化降解苯酚，反应60 min，苯酚去除率达到70% 以上，COD去除率达到70%，TOC去除率达到70%，苯酚完全矿化。0 °C 苯酚60 min 降解率达到60%以上)、可重复利用和催化反应条件温和等优点。克服了湿法催化氧化技术对设备、催化条件高要求的缺点。且在催化剂合成过程中合成条件温和（常压）、合成时间短、易操作。降解产物为简单无机离子，不对环境造成二次污染。
利用一种温和条件下利用含钒、钼多金属氧酸盐催化剂降解污水中苯酚的应用，可以解决很多技术问题：
1、利用多金属氧酸盐的组成和结构的多样性，合成强氧化性的化合物，作为催化湿法氧化催化剂，降低湿法氧化的反应条件，提高实用性，降低成本；
2、调节反荷离子的种类，合成多金属氧酸盐固体催化剂，在水相反应中不溶脱，且易于分离重复使用，大大降低了催化剂使用成本；
3、多金属氧酸盐降解水中污染物苯酚反应条件温和，在常温常压条件下通入空气就可达到苯酚的有效降解，节约大量能源；
4、杂多酸胶束催化体系的引入使苯酚降解的体系同时具有液膜法和高级氧化法的双重功效，不仅提高了催化效果而且催化条件温和。
此项目主要依托国家自然科学基金和吉林省环保局项目。
含钒多金属氧酸盐(CTA)3+x [PVxMo12-xO40]（x = 1~3）在催化空气氧化降解苯酚污水中，在室温、空气压力条件下，苯酚污水降解率达到90%到100%，并且苯酚分子被完全矿化为简单的无机离子，如CO32-和HCO3-。
东北师范大学
2021-04-29
新型配位交联的聚合物合金
本技术充分利用材料中的可配位基团，如腈基 (C≡N) 、酯基 (O=C-0) ，同金属阳离子进 行配位交联，创建了一个新的非共价键交联的网络体系。由于金属配位的键能高于氢键键能， 而且变化范围也比较大，因此通过配位交联所获得的材料的力学性能优于通过氢键组装的橡胶 材料；由于配位键的键能低于共价键，可以在一定情况下破坏配位交联而不影响聚合物材料的 主链结构；配位键具有电、磁特性及非线性光学特性，通过选择不同配位数和配位方式的金属 离子，调节金属离子的浓度，改变加工温度和时间等方法控制聚合物的交联程度和交联密度， 实现了聚合物微观结构和材料最终使用性能按需要进行调控；金属离子同橡胶材料的配位是直 接在材料加工过程中一步实现，工艺简单；这种配位交联橡胶的添加剂和加工过程也无污染， 且几乎不需要其他助剂，是一种环境友好的高性能、多功能材料，降低了对环境的污染和产品 的成本。无炭黑添加的配位交联NBR的拉伸强度可超过60MPa，伸长率达到1000﹪，远远优于 硫磺交联、炭黑补强的NBR (拉伸强度通常为20Mpa，伸长率<500%) 。而且由于金属离子的引 入，橡胶材料也具有了一些特殊的性能，例如更加优良的耐油性及同金属材料很好的粘接性 等。这些结果表明金属配位交联的绿色橡胶具有很高的实用价值和广阔的应用前景。
华东理工大学
2021-04-11
电脉冲沉积铝化物合金涂层技术
研制一种振动式电脉冲沉积装置，可以在空气中直接在金属及合金表面沉积厚度达100mm的铝化物微晶涂层。涂层表面光滑，具有微晶结构，涂层与基体具有冶金结合。涂层具有优异的抗氧化、抗硫化性能和耐磨损性能。操作简便，既可以手工操作，也可以实现机械化涂覆。在Cr5Mo、Cr9Mo及不锈钢表面沉积了厚度达100mm的铝化物微晶涂层，具有优异的抗氧化、抗硫化性能和耐磨损性能。可获得厚度达100mm的铝化物微晶涂层，具有优异的抗氧化、抗硫化性能和耐磨损性能。可以在空气中直接涂覆。
北京科技大学
2021-04-11
先进粉末高温合金的研制及制备技术
采用注射成形工艺实现复杂形状增压涡轮的近终成形，并满足高性能和低成本的要求。根据注射成形涡轮对零件壁厚的要求，选择 ø52mm 涡轮作为研制对象，并完成了中空蜗轮的结构设计及可靠性校验，中空孔径确定为 ø5mm，孔深 25mm，如图 1 所示。对比分析实芯涡轮和中空涡轮的离心应力分布可知，采用中空结构的涡轮，其应力分布较原始涡轮应力分布一致，但涡轮离心应力有所增大，中空结构涡轮的最大离心应力为 626MPa，较原始涡轮增加了 20.4%。涡轮采用中空设计后，自振频率变化很小，频率平均变小 0.167%，可近似认为没有变化。中空结构增压涡轮不仅达到了减轻重量的目的，而且大幅度减小了烧结变形。设计了侧向抽芯模具结构（如图 2 所示），实现了复杂形状增压涡轮的近终成形。采用数值模拟方法对注射成形充模过程进行了模拟，得出了喂料的充模过程（如图 3 所示），并阐明了涡轮在注射成形过程中产生的缺陷与机理。优化了注射成形工艺参数，得出最佳的注射成形工艺参数为：注射温度为 160℃，注射压力为 60MPa，模温为 80℃，最终制备出了无缺陷的注射成形坯。以平均粒度 15μm 的惰性气体雾化的 K418 镍基高温合金为原料，选用 67%装载量，将粉末与粘结剂（60%石蜡+15%高密度聚乙烯+15%聚丙烯+10%硬脂酸）于 140℃在 开放式混炼机中混炼 30min，制备出适合镍基高温合金粉末注射成形的高效粘结剂，制备出了流变性能良好的注射喂料。分析了脱脂方法、脱脂制度和脱脂温度对致密度和最终高温合金性能的影响，掌握了碳、氧含量的精确控制技术。通过烧结+热等静压工艺获得高致密度的粉末高温合金，具有晶粒细小、显微组织均匀、综合力学性能优异等优点。MIM418 合金 1230℃真空烧结相对密度为 97%，热等静压后的样品接近全致密。
北京科技大学
2021-02-01
镁合金耐磨、耐蚀高性能协合涂层技术
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。
上海交通大学
2021-05-11
系列新型民用高温耐热合金
合金性能特点及应用范围新型系列民用高温性能特点及用途 典型合金种类 性能及用途等 抗氧化 能在高达1200~1310℃下长期使用，最高使用温度可达1360℃。可广泛用于各种热电偶保护管、石油化工的高温燃气管道、燃烧装置、各种高温炉、高温辐射管、电子组件、化工设备、蒸汽发生器管道及高温部件等。 高温高强度 具有极高的高温强度和耐磨性能，能在高达900~1280℃高温下长期使用。如各种热风炉、发电厂硫化床、高温模具、陶瓷烧结炉燃烧喷嘴等。 抗硫化 适合于一些高温高硫气氛中使用，如石油、煤培烧厂热交换器、煤处理转换处理设备、气体燃烧炉、燃烧气体交换器等。 抗碳化 适合于气体渗碳炉构件，碳再生及活化装备、乙烯裂解装置的热解管、煤气化及燃烧厂的热交换器等。
北京科技大学
2021-04-11
高性能低成本铸造Al-Si合金
本成果源自于教育部博士点基金项目和江苏省自然科学基金项目。铸造Al-Si合金是两大传统结构材料之一，广泛应用在航空航天工业，军事工业，汽车工业，电力工业，机械工业中。本项目的合金体系是Al-(11.0%-13.0%)Si-(0.3%-0.5%)Mg，属近共晶类合金。
东南大学
2021-04-10
模块化铝合金地铁车体开发
与某车辆厂合作，在江苏省十五重大攻关项目“模块化铝合金地铁车体开发及产业化”（No.BE2004016）资助下，以新型高速地铁列车为研究对象，对模块化铝合金地铁车体开发的关键技术进行了深入广泛的研究。主要研究成果：
模块化铝合金车体零、部件和总成的CAE建模、模型修正，各种载荷下的强度、刚度、疲劳、模态分析。以提高车体的综合动态性能为目标的整车车身结构优化设计，为开发具有自主知识产权的轨道车辆，提高我国地铁车辆设计水平奠定了理论基础。
采用数值模拟方法，在虚拟环境下进行车辆的碰撞性能仿真分析，获得了较可靠的轨道车辆耐碰撞结构设计，从而有效地保护乘客在撞击事故中的生命安全。
司机室头部流线型概念设计、动力学分析与优化及外观美化设计，不仅运行阻力小, 节约能源，而且美观流畅，反映时代特征和城市风貌。
建立铝合金车体零、部件和总成结构动态优化设计CAD/CAE信息集成系统数据库及车体快速开发平台,以支持新车体的开发。
东南大学
2021-04-10