随着纳米颗粒制备技术的日渐成熟，其应用技术也日益受到人们的广泛重视。但由于纳米颗粒粒径小、比表面积和表面能大、颗粒不稳定极易团聚，导致其优异的性能不能充分发挥，因此纳米技术研究中最艰巨的任务之一是使纳米颗粒能够稳定存在且不发生团聚。最常使用的方法是把纳米颗粒分散于介质中，通过静电稳定机理、位阻稳定机理和静电位阻稳定机理等来制备稳定分散的浆料。其中涉及到的核心科学问题为纳米颗粒的表面改性及其浆料稳定性。 项目组根据不同纳米材料表面特性以及应用场合不同，攻克了纳米粉体表面化学改性技术、纳米粉体在溶液中稳定分散技术等关键技术，制得了纳米四氧化三铁、二氧化钛、氧化铟锡、氧化锌、氧化镁、氮化硅、碳化硅等多种分散稳定性优异的水基、乙醇基浆料，其颗粒平均粒径≤100nm，比表面积≥30m2/g，固含量从0.5～20％不等。不同纳米粉体含量浆料静置稳定性从1～30d至1年不等，研究成果为纳米材料的应用奠定了坚实的基础。 应用前景： 纳米四氧化三铁浆料是采用胶溶化法和添加改性剂及分散剂方法，通过在颗粒表面形成吸附双电层结构阻止纳米粒子团聚来制得。平均粒径在20nm左右，具有超顺磁性，浆料Fe3O4固含量在0.5～20％，浆料静置稳定性在1年左右。可应用在磁性密封、生物医药载体、磁保健、磁记录材料、高梯度磁分离器、微波吸收材料以及静电复印显影剂。 纳米二氧化钛浆料作为产品或产品添加剂应用范围很广，主要可应用于抗紫外剂，纳米环保、抗菌、自清洁剂，随角异色效应型纳米涂料，静电屏蔽剂等。 纳米ITO水基浆料加入水性涂料中，经涂敷制得ITO薄膜。由于ITO薄膜具有优良的光电性能，对可见光的透过率达70％以上，对红外光的反射率≥70％，对紫外线的吸收率≥70％，对微波的衰减率≥85％，导电性和加工性能极好，硬度高且耐磨耐蚀，可用作防隔热涂料等。

2018年国家技术发明二等奖 电网是我国经济发展的命脉，架空输电导线作为电力输送的“血管”是电网中用量最大、最关键的组成部分之一。导线的导电率每提升1%IACS，全国每年节约线损超70亿千瓦时。特高压、远距离、大容量输电和清洁能源利用的发展，对架空导线的导电率、强度、耐热性能和疲劳性能提出了更高的要求。但提升导电率与同时提高强度和耐热性之间存在矛盾，导致我国电网建设急需的特种导线难以满足工程需求。上海交通大学孙宝德教授团队与江苏中天科技集团合作，经十余年研究，取得以下创新性成果： 1.发明了耐热高导Al-Zr-Y合金材料及微结构调控工艺，解决了耐热相粗大和溶质锆(Zr)原子析出不充分的难题，使导电率从60% IACS提高到60.8%IACS，耐热温度从150℃提高到210℃。研制的耐热铝合金导线电网改造工程中获得大量应用，占国内耐热导线40%市场份额； 2. 发明了高强抗疲劳Al-Mg-Si导线，解决了强化相调控和超细夹杂去除的难题，显著提高了材料的抗疲劳性能，在运行张力增大的条件下，振动疲劳寿命超过3000万次。研制的特种大跨越导线和全铝合金节能导线，占国内30%市场份额，特别是大跨越导线，几乎包揽了国家电网大跨越工程； 3. 发明了高效除氢、活性涂层陶瓷过滤和新型细化剂制备等导线冶金质量控制技术，解决了微量杂质元素与气体去除的难题，实现了电工铝导线的导电率从61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型节能导线在特高压工程中获得大量应用。 上述成果依托国家973项目、国家自然科学基金、上海市节能减排专项等项目，共获得19项中国发明专利，1项美国专利和25项实用新型专利，发表论文49篇。成果在特高压电网建设、电网增容改造、新能源并网发电、电网领域节能减排中发挥重要的作用，并且出口到欧美及一带一路沿线国家，海外累计架线超2万公里，打破国际垄断，成为中国制造和中国电力走出去的“国家名片”。 导线性能测试实验室 超细夹杂物去除-现场试验 加拿大奥尔兹湾跨海大跨越——世界拉力最大的输电跨越工程 晋东南-南阳-荆门 1000kV 黄河大跨越

我国的大飞机发展计划，为我国铝合金的发展提供了新的机遇。飞机的60-75%的构件是铝合金。航空铝合金是铝合金中高技术含量，高投资，高附加值产品。我国的C919客机已下线，但是该飞机所用的材料主要依赖进口，急需国产化。同时我国军用飞机的大型铝合金材料依然不能满足军机发展的需要。最近，国务院和中央军委大力倡导“民参军”，鼓励民营企业参加国防军工生产。所以该项目计划建设年产20万吨铝合金板带生产线，其中航空铝合金板带5万吨，其余为工业中厚板。 该项目采用了东北大学发明的两项关键技术-1）电磁-气刀连铸技术；以解决高质量锭坯制备，这一制约航空铝合金发展的关键技术，和2）铝合金电流场热处理技术，包括电流场均化和电流场固溶时效，在降低成本的同时，保证材料的性能，均有较高的效益。 一般客机自重为30吨左右，战斗机为10-20吨，大型运输机为60-80吨，其中60-70%为铝合金，则按一架飞机平均自重30吨估算，约需铝合金20吨左右，则需要的铝合金材料为200吨左右，80-90%被加工掉。如果我国飞机材料能达到500架/年，这需要10万吨铝合金。由于现在飞机大部分部件都采用板材机加工方法，所以板材要占80%，既8万吨。 同时我国的战车、炮车、军车等正在实现轻量化，也需要航空铝合金，预测每年要达到30-50万吨。 同时，该生产线还可以生产民用中厚板，包括罐车、动车车厢、铝合金煤车等，预测需要30-50万吨。 因此包括航空铝合金在内，我国每年铝合金中厚板的需求量可以达到80-100万吨，且随着我国飞机制造和高铁发展，需求量还会增加。 招商方向引导 金属结构材料，轻合金加工行业。可以新建，也可以在原铝合金加工厂改造升级。

在传统的半固态铝合金触变成形技术中，电磁搅拌和电磁感应重熔加热的功率较大、效率很低、能耗很高，半固态坯料的液相分数不能太高，成形非常复杂零件毛坯时遇到困难，而且坯料的锯屑、坯料重熔加热时的流失金属、浇注系统和废品不能马上回用，增加了触变成形的生产成本。因此，如何进一步降低生产成本成为当今半固态铝合金成形技术应用的最重要的主题。 在国家九五、十五和十一五“863”高技术发展计划的支持下，我校研制开发的先进铝合金半固态流变成形技术已经成熟，成功地流变成形了汽车零件，如图1所示。与一般半固态铝合金触变成形相比，该半固态铝合金流变成形的生产工艺流程大大缩短，设备投资也将大幅度减少，半固态流变成形零件的生产成本将会明显降低。目前，该项目已经通过国家“863”计划组织的专家委员会的验收。 由于半固态铝合金流变成形不易发生喷溅、裹气少、凝固收缩小，流变成形的零件毛坯致密，能够热处理强化，因此采用本半固态流变成形技术成型的铝合金零件的力学性能远远超过铝合金压铸件的力学性能，满足国家技术标准。而且，流变成形的零件毛坯不存在宏观偏析，力学性能更均匀；可以实现近终化成形，大为减少机加工量，降低加工成本；易于实现机械化或自动化操作，生产效率高；减轻了模具的热冲击，提高了模具的寿命。该技术具有电磁搅拌和均热能耗低，浆料表面氧化程度轻，输送方便，浆料的固相分数可以灵活控制，便于成形各种复杂零件，而且半固态铝合金浆料流变成形后的浇注系统、废品将直接在本车间回用，降低原料成本。与传统的半固态铝合金触变成形相比，半固态铝合金流变成形的生产工艺流程大大缩短，设备投资也将大幅度减少，半固态流变成形零件的生产成本将会明显降低。 该技术以北京科技大学拥有的中国发明专利00 1 09540.4为支撑，具有原创性及完全的知识产权。 目前，铝合金半固态流变成形应用主要集中在汽车零件和耐压阀体等零件，如汽车制动总泵壳、油道、轮毂等，也可以应用于其他要求较高的零件毛坯，如航空、航天、摩托车和电子行业的铝合金零件等。铝合金半固态流变成形零件毛坯不但具有优良的力学性能。

项目成果/简介:2018年国家技术发明二等奖电网是我国经济发展的命脉，架空输电导线作为电力输送的“血管”是电网中用量最大、最关键的组成部分之一。导线的导电率每提升1%IACS，全国每年节约线损超70亿千瓦时。特高压、远距离、大容量输电和清洁能源利用的发展，对架空导线的导电率、强度、耐热性能和疲劳性能提出了更高的要求。但提升导电率与同时提高强度和耐热性之间存在矛盾，导致我国电网建设急需的特种导线难以满足工程需求。上海交通大学孙宝德教授团队与江苏中天科技集团合作，经十余年研究，取得以下创新性成果：1.发明了耐热高导Al-Zr-Y合金材料及微结构调控工艺，解决了耐热相粗大和溶质锆(Zr)原子析出不充分的难题，使导电率从60% IACS提高到60.8%IACS，耐热温度从150℃提高到210℃。研制的耐热铝合金导线电网改造工程中获得大量应用，占国内耐热导线40%市场份额；2. 发明了高强抗疲劳Al-Mg-Si导线，解决了强化相调控和超细夹杂去除的难题，显著提高了材料的抗疲劳性能，在运行张力增大的条件下，振动疲劳寿命超过3000万次。研制的特种大跨越导线和全铝合金节能导线，占国内30%市场份额，特别是大跨越导线，几乎包揽了国家电网大跨越工程；3. 发明了高效除氢、活性涂层陶瓷过滤和新型细化剂制备等导线冶金质量控制技术，解决了微量杂质元素与气体去除的难题，实现了电工铝导线的导电率从61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型节能导线在特高压工程中获得大量应用。上述成果依托国家973项目、国家自然科学基金、上海市节能减排专项等项目，共获得19项中国发明专利，1项美国专利和25项实用新型专利，发表论文49篇。成果在特高压电网建设、电网增容改造、新能源并网发电、电网领域节能减排中发挥重要的作用，并且出口到欧美及一带一路沿线国家，海外累计架线超2万公里，打破国际垄断，成为中国制造和中国电力走出去的“国家名片”。导线性能测试实验室超细夹杂物去除-现场试验加拿大奥尔兹湾跨海大跨越——世界拉力最大的输电跨越工程晋东南-南阳-荆门 1000kV 黄河大跨越知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:与企业合作获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家973项目、国家自然科学基金、上海市节能减排专项等

铸造方法、铸造设备、铸件热处理工艺控制四个方面 进行了研究和攻关，开发了 10项新技术，解决了国防工业领域一系列重 要构件的制造技术难题。其关键技术包括：高性能铸造铝合金的冶炼与 熔体处理技术，大型复杂薄壁铝合金、镁合金结构件的反重力铸造，系 列化反重力铸造设备，以及其它铸造工艺与辅助料的配料。性能指标： 1. 从数10kg到2

本成果为高速列车关键传动零部件，完成样件研制和服役性能评价，达到进口样件性能参数，掌握全套设计、加工、制造、检测技术规范。

本发明公开了一种提高铝合金强韧性的电磁成形和时效热处理 复合新方法，属于铝合金形变热处理技术领域。该方法包括以下过程： 固溶淬火处理、双级时效处理和电磁成形步骤。相对于现有的预变形- 固溶淬火-终变形-人工时效工艺，本发明克服了其处理工艺复杂，容易 导致二次变形，使用性能下降等问题，简化了可热处理强化铝合金的 制造工艺路线，避免了传统制造工艺中二次变形和性能降低的现象。 实验证明，经本方法成形的铝合金构件，无明显二次

价格低廉、无毒、环境友好的金属锡（Sn）与铋（Bi）在能源转化和存储等领域有着广泛应用。然而，由于Sn与Bi的晶格失配大(>22%)、易相分离和氧化、以及二者之间相容性低于2 at%，使得纯相Sn1-xBix合金材料的制备及其物化性质的研究成果较少被报道。

目概况    目前，国内外解决作为世界上己知的最硬材料——金刚石的超细粉碎问题，即超硬粉体机械法制备超细粉碎技术，一般很难突破现有的微米级水平。成果应用非线性振动理论，创建高振动强度振动磨系统，振动强度设为10-16，围绕非线性振动与高振强所带起的诸多问题，构建双质体振动结构，采用非线性振动系统，实施亚近共振方法，辅以变频技术，解决超硬粉体不细化、易团聚等问题，已进入亚微米或纳米级水平。 本项目具有国际先进水平，拥有自主知识产权。 主要特点    在样机研制和金刚石微粉的振动试验中，掌握K值在上述区间范围变化时粉碎粒度向纳米级细化的条件，使目前国内采用振动磨粉碎方法对金刚石粉体进行粉碎徘徊在μm级水平上的现状得以突破。体现了成果的先进性；    创建高振强系统，对于大多数振动机械，通常振动强度K取4—6，K ≥8时称为高振动强度系统，简称高振强系统。为达到粉体超细化的目的，本样机振动强度设为10-16，围绕高振强所引起的诸多问题，构建双质体振动结构，解决超硬粉体细化时的团聚等问题，体现了成果的创新性。技术指标    选择高振动强度振动磨超细粉碎方法，研究高振动强度对超硬粉体粉碎细化的影响，应用非线性振动理论，主振系统采用非线性变节距弹簧，使其刚度为变量，且随动载荷即振动强度变化而变化，以适应系统变频调速与近共振的工作需求，要求不仅应达到节能高效之特点，同时能使得系统工作稳定；采用环形橡胶弹簧作为减振系统的减振弹簧，弹性模量小，可获得大的弹性变形，以实现理想的非线性特性，使系统具有高内阻，可对突加载荷具有良好的吸收及隔振效果。 最小振动强度k≥8；最大振动强度k≤18。市场前景    金刚石的社会价格为1-10 u m的，0.4-0.8元／克拉；0.1-0.2 u m的，10-20元／克拉，约为微米级价格的25倍。我国人造金刚石微粉年产量达10亿克拉，若其中10%制成亚微或纳米粉，即1亿克拉，则每年经济效益为（15-0.6）×1亿≈14亿元，同时产生利税4亿元。    国内人造金刚石微粉年产量约达10亿克拉，但所需人遣金刚石亚微或纳米粉多依赖进口，成果的进一步中试与推广，将给国内同行企业产生一个非常可观的经济增长点。    成果的应用与推广，对于推动我国人造金刚石超硬超细粉体新材料制备及技术升级将产生十分重要的意义，并将产生非常显著的经济效益与社会效益；人造金刚石亚微米或纳米粉体更有着是人造金刚石微粉几倍乃至数十、百倍的功效，人们对其制备研究与应用前景不可限量。