项目成果/简介: 工艺描述： 将电解铝火眼碳渣破碎，与脱碳药剂充分混合，加入高温炉进行脱碳，得到中间产品；中间产品磨粉，与脱钠药剂充分混合，加入高温炉进行脱钠，得到粗氟化铝；粗氟化铝加入水浸槽，洗盐后得到氟化铝。 技术亮点： 属于电解铝危废高值产品化技术，拥有发明专利3件；实现了碳渣的全量利用，节约了原生氟资源；整个工艺绿色，没有废水废渣产生，废气达标排放；单位能耗远低于原生氟化铝，有效减碳；氟化铝产品符合现有国家标准。 知识产权类型:发明专利知识产权编号:202011250785.X技术先进程度:达到国际先进水平成果获得方式:与企业合作获得政府支持情况:无获得经费:7.50万元自筹资金:100.00万元

工艺描述： 将电解铝火眼碳渣破碎，与脱碳药剂充分混合，加入高温炉进行脱碳，得到中间产品；中间产品磨粉，与脱钠药剂充分混合，加入高温炉进行脱钠，得到粗氟化铝；粗氟化铝加入水浸槽，洗盐后得到氟化铝。 技术亮点： 属于电解铝危废高值产品化技术，拥有发明专利3件；实现了碳渣的全量利用，节约了原生氟资源；整个工艺绿色，没有废水废渣产生，废气达标排放；单位能耗远低于原生氟化铝，有效减碳；氟化铝产品符合现有国家标准。 

本发明公开了一种制备纳米镁铝尖晶石的方法，先制备出纳米尺寸的硫酸钾颗粒，并对纳米硫酸钾颗粒进行了表面改性，使其颗粒在二甲苯中均匀分散。本发明在二甲苯中使用纳米硫酸钾对尖晶石的碳酸盐前驱体颗粒进行分散并隔离，离心沉淀后，将沉淀物烘干后进行高温煅烧，水洗后可得纳米镁铝尖晶石。本发明可以快速批量制备出分散性好、结晶完善的纳米镁铝尖晶石。

本发明公开了一种铂铜凹形合金纳米晶的制备方法。将油溶性的铂源和铜源溶于油胺中得第一溶液；将十六烷基三甲基溴化铵和三正辛基氧膦溶解于油胺中得第二溶液；将第二溶液搅拌的同时加热至160-200℃，用移液枪将第一溶液注入上述第二溶液中，160-200℃下反应2-24小时；将得到的产物离心分离，即得铂铜凹形合金纳米晶。本发明所用试剂较为简单，无毒无害，制备方法简单，较易实现，具有较重要的学术和现实意义。本发明还公开了所述制备方法制备的铂铜凹形合金纳米晶，大小均一，分散性好，成分可调。

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。

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。图 1 实芯涡轮和中空结构涡轮图 2 侧向抽芯模具结构图 3 涡轮注射填充过程模拟经过 1200℃固溶/空冷、750℃时效，MIM418 抗拉强度达到 1425MPa，屈服强度为1004MPa，延伸率达到19.4%，与铸造合金性能相比分别提高了70%，30%，120%。图 4 为烧结态的注射成形涡轮。涡轮表面光洁，尺寸精度高，如图 4 所示。图 4 注射成形涡轮制备出满足涡轮使用性能测试要求的涡轮，涡轮尺寸与内部质量良好，达到装机测试要求。涡轮样品在无锡威孚英特迈涡轮增压器公司进行了台架实验，图5 所示为涡轮样品焊接及部分工装的照片。钢轴焊接后接头抗拉破断力达到 18吨，远高于铸造涡轮与钢轴的焊接强度。转速相同时，粉末注射成形涡轮部件测频一致性和气动性能涡端一致性均优于铸造性能，超速飞裂试验停止在 225000转/分与 225000 转/分，增压器拆检的结果可知，超速飞裂试验涡轮表现良好，两套增压器的失效皆由涡轮轴断裂造成。粉末注射成形涡轮样件测频一致性优于铸造涡轮，粉末注射成形涡轮与钢轴联结强度也明显高于铸造涡轮。粉末注射成形MIM418 涡轮在超速飞裂试验中表现不俗，在钢轴断裂 21.5/22.5 万转的状态下，涡轮仍保持完好。粉末注射成形涡轮的涡端试验表明，涡轮部件涡端性能一致性较好，3 组样品涡端的效率曲线基本重合，均在±0.5%的偏差内。

开发的新型快速时效响应型 Al-Mg-Si-Cu-Zn 系合金兼具优异冲压成形性能（r>0.6，Δr<0.1）和弯边性能（rmin/t≤0.6）以及高烤漆硬化增量，其模拟烤漆硬化增量达到 130-160MPa，室温放置 45 天后的烤漆硬化增量仍可达 140MPa 以上，远高于目前国内外所报道 Al-Mg-Si 系合金（包括商用 AA6016 和 AA6111合金）80-120MPa 的烤漆硬化增量。成功实现工业大铸锭及 2m 以上宽幅薄板的制造，所获薄板的成形性能、烤漆硬化性能均表现优异，成功冲制出典型汽车部件。成功开发出可热处理强化的 Al-Mg-Zn 系合金及配套双级时效/预时效-烤漆硬化处理工艺，使新型合金 H131 和 H321 态的强塑性高于 ASTM B928 对船用合金的要求，且综合性能全面优于国外最先进的 AA5059 铝合金，填补了我国高性能船用铝板的技术空白。研发的系列 Al-Zn-Mg-Cu 合金具有与 AA7449、AA7085 和 AA7081 商用合金相当的强度和更高的断裂韧性，部分性能优于美铝开发的 AA7055 高强铝合金；掌握中厚铝板多道次、无翘曲连续异步轧制技术，显著改善厚向组织性能均匀性，是解决中厚板心部难变形问题的关键技术；开发出适用于高强 7000 系铝合金的高效短流程中间/最终形变热处理加工工艺，明显提升高强铝合金薄板室温拉伸塑性，其综合性能比肩 HSLA、DP 及 TR 等汽车用钢；开发的超低温变形加工技术可将现有商用铝合金及不锈钢板带的屈服强度提高 20-30%以上，综合性能优于如 AK Steel/Outokumpu/太钢等生产的薄板产品。

该合金是在ZL205A合金成分基础上，通过微合金化与变质处理后获得, 制备方法简便，工艺简单，便于操作。该合金具有密度小、比强度高等特点,延伸率比未变质合金分别提高11%和70%，而屈服强度基本没有变化，同时具有更高的室温塑性，可广泛应用于航空、航天、汽车、机械等行业。随着现代工业及铸造新技术的发展 ,对铸造铝合金 ,尤其是具有特殊性能 ,如具有高强度、优良的耐磨性和耐腐蚀性的铸造铝合金 ,需求量越来越大。 主要性能指标：1. 抗拉强度为：450～480MPa；2. 延伸率为7～11 %；3. 屈服强度=330～350 MPa；室温塑性：变形200%完好无损，变形300%时出现开裂。

本技术适用于芳纶纤维、高强高模聚乙烯纤维、碳纤维、聚醚醚酮纤维、聚酰亚胺纤维等高性能化学纤维，采用湿法造纸技术，制备绝缘纸、摩擦材料等纸基功能材料和蜂窝纸等高强度结构材料等。解决了高性能纤维纸基功能材料生产中的纤维改性、分散、湿法成形和高温热压等关键技术。可提供高性能纤维纸基材料湿法连续生产线成套技术，为相关行业提供高性能纤维纸基功能材料和结构材料及其复合材料等高新技术材料产品。

本技术适用于芳纶纤维、高强高模聚乙烯纤维、碳纤维、聚醚醚酮纤维、聚 酰亚胺纤维等高性能化学纤维，采用湿法造纸技术，制备绝缘纸、摩擦材料等纸 基功能材料和蜂窝纸等高强度结构材料等。解决了高性能纤维纸基功能材料生产 中的纤维改性、分散、湿法成形和高温热压等关键技术。可提供高性能纤维纸基 材料湿法连续生产线成套技术，为相关行业提供高性能纤维纸基功能材料和结构 材料及其复合材料等高新技术材料产品。 2 关键技术 对于湿法抄造工艺来说，纤维能否均匀分散、湿法成型工艺和热压工艺是否 合理是决定产品质量是否合格的重要因素。本项目成果解决了高性能纤维纸基材 料生产中的纤维改性、分散、湿法成形和高温热压等关键技术。 超高效碳纤维电磁屏蔽纸的制备创新地利用碳纤维、金属导电纤维这两种纤 维的优势互补，保证成纸在拥有良好屏蔽效能的同时具有很好的机械性能和柔韧299 性。性能良好的超高分子量聚乙烯纤维纸主要是采用纤维洗涤-超声预处理-疏解 分散-分散剂分散工艺，通过预处理、添加助剂、成型和增强而制得。采用聚酰 亚胺纤维通过自有技术制备得到高性能的聚酰亚胺纤维绝缘纸等纸基功能材料。 采用碳纤维配用聚醚醚酮纤维制备纸基摩擦材料。 3 知识产权及项目获奖情况 一种聚酰亚胺导电纸的制备方法 201610487328.X 一种超高分子量聚乙烯纤维纸的制备方法 201610921059.3 一种超高分子量聚乙烯纤维的预处理分散方法 201610920332.0 一种超高效碳纤维电磁屏蔽纸 201710204473.7 一种聚醚醚酮纤维纸及其制备方法 201710544478.4 一种碳纤维增强聚醚醚酮纸基摩擦材料及其制备方法 201710559878.2 4 项目成熟度 实验室试验和中试已完成，部分成果已经用于试生产。 5 投资期望及应用情况 期望在碳纤维、高强高模聚乙烯纤维、聚醚醚酮纤维技等高性能纤维共同进 行技术开发或技术转让。 采用高性能纤维制备纸基功能材料和结构材料是航空航天、国防、高铁和电 力电机等重要领域开发的一类产品，目前主要是日本、奥地利和美国等国家生产。 国内近年开始关注，并有少数几家开始进行，但尚只能生产少数几类低档次产品。 目前已经利用本项目成果建成年产 150 吨聚酰亚胺纤维绝缘纸生产线，生产 聚酰亚胺纤维绝缘纸