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铝基复合材料
金属基复合材料问世不足三年，但由于其制备工艺简单，价格便宜，具有高比强、高比刚及高耐磨性等优良性能，在国外已广泛用于航空、航天、汽车、军工等领域。我校于80年代开始进行铝基复合材料的制备、性能及应用研究，已获得许多重要成果，现已可用稳定工艺制备管材、棒材及形状较为复杂的零部件，如汽车连杆、汽缸套、油田抽油机缸套、汽车摩擦片、皮带轮等机器构件，还可用于开发各
西安交通大学
2021-01-12
高性能低膨胀铝基复合材料及构件
卫星在轨运行和返回过程中需经历极端高低温环境，构件尺寸的稳定是保证卫星在轨高精度、返回高安全、任务高可靠的关键。针对卫星搭载的某宽带微波载荷与卫星本体材料之间热膨胀系数不匹配极易导致的载荷在轨及返回过程中载荷接收精度不稳定、信息传输不连续等问题。我校陈骏教授团队以原创的负热膨胀技术研发了具有轻质、热膨胀系数低、力学性能优异、尺寸稳定性好的高性能低膨胀铝基复合材料，并研制了系列关键连接内置件、环件等高性能低膨胀构件，首次将负热膨胀技术应用到我国的卫星上，填补了高性能低膨胀金属构件在工程应用领域的空白。该技术使得某宽带微波载荷与卫星本体之间热膨胀匹配性增强、界面应力大幅度减小，保证了卫星在轨与返回过程中信号高精度传输与接收，助力卫星成功返回。
图1 实践十九号卫星成功返回（图片来源国家航天局）
图2 高性能低膨胀铝基复合材料及构件应用于全球首颗可重复使用返回式技术试验卫星（图片来源央视新闻频道）
北京科技大学
2025-05-21
原位自生铝基复合材料
上海交通大学
2021-04-11
颗粒增强铝基复合材料
本项目是针对目前存在的颗粒增强铝基复合材料进行的改进研究的成果。当前对于颗粒增强尤其是SiC颗粒增强铝基复合材料的研究较多，制备方法多种多样，但都存在孔隙率和含铁量高及强度低的缺点。北京交通大学机械电子与控制工程学院材料成型研究室采用自行研发的真空双搅拌技术有效的改进了材料的上述性能，制备出高质量的SiC颗粒增强铝基复合材料，并在国家“863计划”（高速客车用金属基复合材料制动件的研究及应用）中得到应用。本课题组制备的颗粒增强铝基复合材料的断口照片和金相照片如下图。 功能及用途: 本项目具有高的比强度、比刚度、低密度、优异的抗蠕变性与耐磨损性，具有良好的热稳定性及可控制的热膨胀系数等。本项目在航空、航天、军工、铁路、汽车、光学、电子、体育器械等领域中有着广阔的应用前景。 主要技术指标: 铝基复合材料的性能见下表。 铝基复合材料力学性能 材料 sb/MPa s0.2/MPa d/% E/GPa 20vol.%SiC/A356 330 305 1.0 106 15vol.%SiC/A356 303 286 1.3 96 孔隙率：≤0.9％含铁量：≤0.2％ 投入产出分析: 本项目生产所需的设备简单，材料的制备工艺便于控制，制备费用低。以20vol.%SiC/A356材料为例加以说明。 主要材料的市场价格：A356 的市场价格按3万元/吨，SiC颗粒的价格按2.5万元/吨计算。 生产1吨20vol.%SiC/A356复合材料的成本约为（3×0.8+2.5×0.2）/0.7=4.2万/吨，而1吨20vol.%SiC/A356复合材料的市场价格大约是15万元，经济效益明显。 市场应用前景： 环保和节能已经成为当今各行业发展的主流。本项目的SiC颗粒增强铝基复合材料是以工业上用的ZL101A为基体，以工业磨料SiC颗粒为增强体而制备的，制备成本较低，材料的价格大幅低于购买国外同类产品的价格；本项目较好的制备质量和力学性能使其能够在航空、航天、军工、铁路、汽车、光学、电子、体育器械等领域中得到广泛的应用。因此，使用本项目能够取得良好的社会和经济效益。
北京交通大学
2021-04-13
轻质高强铝基纳米复合材料
本成果国际领先
西南交通大学
2016-06-24
SiC颗粒增强铝基复合材料
将高性能陶瓷增强体加入到金属的铝基体中，制成铝基复合材料，得到单一材料所不具有的强度、模量、塑性等各种优异性能，且性能可以通过人工设计和复合而进行控制。材料性能达到国际领先水平，建立了国内第一个航天铝基复合材料技术标准，形成了高性能铝基复合材料的批量、多品种研制和生产能力，并成功推广应用。
上海交通大学
2023-05-09
电子封装用铝基复合材料
电子封装用铝基复合材料主要包括SiCp/Al、AlNp/Al和Sip/Al等复合材料。它们采用专利挤压铸造方法制备，该工艺生产成本低、设备投资少、制成的材料致密度高，且对增强体和基体合金几乎没有选择，便于进行材料设计。“金属基复合材料工程技术研究所”在这一工艺上拥有多项发明专利，技术成熟，并具有独立开发新型材料的能力。 本电子封装材料具有低膨胀、高导热、机械强度高等优点，可以与Si、GaAs或陶瓷基片等材料保持热匹配。与目前常用的W/Cu、Mo/Cu复合材料相比，导热性、热膨胀性能相
哈尔滨工业大学
2021-04-14
颗粒增强铝基复合材料制备技术
本项目由北京交通大学机电学院材料成型研究室研制成功，用于制备SiC颗粒增强铝基复合材料，制备设备如图所示。设备主要由7部分组成：坩锅、双搅拌装置、电阻炉、真空双搅拌系统和计算机控制系统。该设备可以在大气、氩气或氮气以及真空不同状态下制备复合材料，不同保护气氛下所制备的材料质量各不相同。采用双重搅拌结构，内搅拌和外搅拌，即主搅拌和副搅拌。主搅拌杆上安装螺旋桨叶，螺旋桨叶片上装有搅拌翅，这种双重搅拌机构在原理上可使涡流作用降到最低程度，可减少熔体吸入气体量，刮除挂在坩锅壁上的SiC颗粒，能将颗粒带入熔体并使其弥散分布，有利于提高复合质量。 40kg复合材料制备设备应用范围： 本项目主要用于颗粒增强复合材料的生产，也可对其它发气量大的材料进行脱气，除杂，制备高质量的材料。
北京交通大学
2021-04-13
亚微米陶瓷颗粒增强铝基复合材料
本项目采用元素粉末法制备高性能的亚微米陶瓷颗粒增强铝基复合材料，突破了亚微米颗粒在基体中的分散和铝基复合材料的二次加工困难瓶颈难题，制备的亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有高的比强度、比刚度、热稳定性，较低的热膨胀系数，优良的导热、耐磨、耐腐蚀性等特点，机加工表面光洁度高。亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料的成功制备，在金属基复合材料实际应用方面取得了突破性的进展。 亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一种极具潜力的工程材料，其在航空航天领域、汽车装甲、电子封装、高轻化自行车等方面取得了大量应用。其中以碳化硼为增强体的B4C/Al复合材料耐磨性很高，在制造喷砂嘴、电触点、摩擦和耐摩擦材料时得到了广泛的应用，并且在机器和设备端部密封件上，碳化硼为基体的B4C/Al复合材料也有出色表现。此外，碳化硼具有良好的耐酸碱腐蚀性能，在有气体腐蚀条件下工作时，效果极佳，用亚微米B4C制备的B4C/Al复合材料制备的喷砂嘴和喷丸机喷嘴在标准条件下显示出的高强度，为钨硬质合金强度的5～11倍。先后设计和开发了高尺寸稳定性高导热易加工电子封装复合材料制品，如印刷电路板板芯、军用功率混合电路、微波管的载体、多芯片组件等。亚微米SiC颗粒增强铝基复合材料具有高耐磨性、良好的耐高温性和抗咬合性能等特点，在高速列车刹车盘，制动盘、发动机活塞和齿轮箱等以及现已用于越野自行车上的车链齿轮具有广阔的应用前景。从前瞻性、战略性、经济性和基础性这几个角度来考虑，亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料制备技术的发展符合具有高性能价格比，有待迅速实现产业化的要求趋势。本项目围绕航空航天用大尺寸关键承力结构件、光机结构件与精密仪表零件、电子封装器件、核能领域屏蔽材料等应用背景，部分研究成果已达到了国际先进水平。先后设计和开发了高尺寸稳定性高导热易加工电子封装复合材料制品；制备的亚微米碳化硼增强铝基复合材料被应用于制造核废料处理容器；应用于高速列车刹车盘，制动盘、发动机活塞和齿轮箱等。
东北大学
2021-04-11
高性能块体铝基原位纳米复合材料
铝基原位（In-situ）纳米复合材料是以铝合金为基体、反应合成纳米陶瓷颗粒为增强体的新兴高性能纳米复合材料，独特的原位纳米增强体、复杂的陶瓷颗粒/金属铝合金界面结构、复合构型特征等结构特点，赋予其高的比强度、出色的抗疲劳能力、良好的耐热性、耐磨性以及高阻尼等结构-功能一体化特性，在航空航天、国防军事、交通运输、电子信息和精密仪器等高技术领域具有广阔的应用前景，成为纳米材料与金属材料交叉领域中新兴的高性能复合材料之一。 然而，该材料涉及到原子物理、凝聚态物理、化学、界面科学、纳米材料
江苏大学
2021-04-14