本课题组自主开发了纳米氧化物制备工艺，结合共沸蒸馏和膜处理技术，获得晶粒度在10~20 nm的氧化物陶瓷粉末，最高耐热温度1400℃以上。该项制备技术于2004年获得国家发明专利（专利号ZL01128448.X）。2001年10月，“纳米氧化锆粉体制备”项目通过了湖北省科学技术厅主持的科技成果鉴定（证书编号：鄂科鉴字[2001]第2172380号），鉴定委员会认为：纳米氧化锆粉体制备工艺属于国内外首创，由该工艺生产的纳米氧化锆粉体的质量达到国际领先水平。2002年9月，“纳米氧化锆粉体制备技术”项目列入“十五”湖北省科技攻关计划重大项目：“纳米材料的应用研究与开发”项目。2003年4月，“纳米氧化锆粉体”项目列入国家重点新产品。截止目前，共授权相关领域发明专利26项，系列成果3次获得湖北省技术发明奖。该系列技术专利权在中国地质大学（武汉），已经完成耐高温隔热粉体和涂层的中试验证，技术成熟度高。 在进行纳米氧化锆粉体研发工作的同时，还自主研发了二次造粒方法制备纳米氧化锆球形团聚体，试制出适用于热喷涂工艺要求的、具有纳米结构的氧化锆微米级氧化锆喷涂粉末，该粉末可以用于等离子喷涂等相关工艺。 课题组研发的纳米氧化锆材料开始在我国航空发动机和燃气轮机热震涂层等领域进行初步试验。目前，纳米氧化锆材料已经经过了**发动机FWS**、舰船动力GT**、地面发电燃气轮机QD70A、QD128 燃气轮机、XX14、XX20 等型号的实际考核、验证，并在空军第三代X10、X11 等型号飞机上成功应用。 与北京钢铁研究总院合作，将纳米氧化锆团聚体材料，应用于烟燃气轮机纳米涂层技术及应用，开发出了烟、燃气轮机热端部件纳米ZrO2热障涂层，该涂层具有优良的结合强度、隔热、抗热震性能，已成功应用于PG6541燃气轮机和YL14000A烟气轮机热端部件的实际应用，使用寿命较传统ZrO2涂层提高3倍以上。 与贵州***公司合作，将纳米氧化锆材料粉末作为涡轮叶片热障涂层陶瓷面层，经入厂复验检查符合技术标准要求，经生产试验与后期使用考核。在 2011年通过中航工业相关单位组织的评审，并被制定为**系列发动机和**发动机热障涂层陶瓷面层粉末原料提供单位。 F***系列发动机是我国自主研发空军第三代系列飞机的重要动力，目前已定形、并批量装备部队使用。解放军第***工厂承担F***系列发动机维修任务。中国人民解放军***工厂在进行已使用300小时寿命F***发动机的维修任务过程中。 我们还开发了氧化锆靶材、高熵氧化锆、高熵稀土锆酸盐等，相关技术已经完成了中试。

由于人工合成的制冷剂本来并不存在于自然界中，必然会对环境造成某些已知或者未知的影响，因此，自然工质以及类自然工质成为目前制冷剂的首选，CO2就是其中很有潜力的一种。CO2较传统制冷剂的优势在于 ODP=0、GWP=1、单位制冷量大、换热性能优良以及在低环境温度下优越的使用效果。本项目是基于自然工质-二氧化碳，突破了高压二氧化碳蒸发器、气冷器的设计，确定其换热能力和经济性的最优匹配，制定膨胀功回收方法及其控制策略。最终研制出高温高效二氧化碳热泵系统。该系统可用于产生热水，出水温度可高达 90℃，也可应用于干燥温度较高的物料干燥场合，还可用于产生蒸汽，在消毒、熨烫等领域应用。该系统在零下 25 摄氏度的环境温度下可以正常启动并具有一定的制热能力。中国目前正处于节能减排、制冷剂替代的大趋势下，加之某些条件下传统制冷剂热泵无法达到要求，因此二氧化碳热泵具有广阔的应用前景。

本产品是采用自主专利技术，先进的增强材料，特殊的表面处理技术，提高了其使用寿命和极限使用温度压力（160 ℃→185 ℃、20 MPa→32 MPa），解决了天然气、空气、氢气、氮气等高温高压下无油润滑压缩机设计和应用中的关键问题；使用寿命是国内外产品4-12倍，性价比是国外先进产品的4.7-20倍。

新型换热器根据流体温度及流量由数目众多的波纹板叠放构成，组成多个通道，每 一通道内流过的介质都与其紧邻的通道内流过的介质不同，如图 1。两种流体分别在相 邻通道内逆流流动并进行换热，而在流道的两端需要进行两种流体的分流。 新型换热器可以采用的波纹通道为椭圆、正弦曲线和抛物线。 新型换热器材料的选取要考虑的因素就是材料的耐温度和强度，一般温度在 500℃ 以上的流体采用不锈钢即可。

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。

钢板在热轧工序中易出现表层氧化损耗导致钢板最终产生轧制裂纹、晶界缺陷，使产品报废或降等的问题，针对该问题，国际上先进的钢铁企业采用的解决方法有两种，一是采用无氧炉，该设备需要用到氢气，投资费用及使用成本较高，且存在安全隐患；二是在钢坯加热之前涂敷抗氧化涂料，钢坯加热过程中形成与钢材紧密结合的致密均匀的无机涂层，防止钢材的表面及深层次氧化。目前国内对抗氧化涂料技术进行了诸多的研究，但均没有突破性进展，所需涂料均需进口，价格达几十万元一吨。本项目成功开发出具有完全自主知识产权的高温抗氧化涂料，并通过特殊的工艺配方、工艺手段大大降低了涂料的生产成本。本项目产品已在宝钢集团特种钢公司的镍基合金钢和低磁钢热轧中进行了应用实验，结果表面钢板的表面氧化层由30～40丝下降到2～3丝，氧化损耗降低90%以上，钢板表面质量大幅提高。本项目的研发成功打破了国际垄断，填补了国内的空白。

高温 TiAl 金属间化合物多孔材料，解决了普通金属多孔材料高温抗氧化、抗酸碱腐蚀性能差，陶瓷多孔材料难以焊接组件化和强度较差等难点，提高了多孔材料的使用性能、扩展了服役环境。本成果涉及反应烧结法制备高性能高温TiAl 合金多孔材料的新技术和多孔材料孔隙形成机理。制备的 TiAl 多孔材料可应用于环保、化工、石油、冶金、矿山、食品、医药及生物等领域作为过滤、分离、隔热、生物骨架及催化剂载体等，对于废气废液净化回收、节能环保等具有重大意义。

项目简介 目前，高温泵设计方法逐步向更多的泵生产企业辐射，截至 2010 年底，为高温泵生 产企业产生的新增产值已超过 2.3 亿元，新增利税超过 8000 万元。系列熔盐泵的批量生 产将带动全国电机行业、轴承行业及密封件、标准件生产企业的发展，使这些企业同步 产生较大经济效益，同时也为国内泵类产品生产企业创造了劳动就业机会，3 年间，仅 4 家采用高温泵技术的企业就新增 200 余个就业岗位。本项目实施填补了国内空白，并形 成了具有自主知识产权的产品。本项目成果的纵深推广可以大面积

迫于环保要求和成本因素，各国都在寻求开发多功能复合型阻燃剂和环保阻燃剂。无卤素的膨胀型阻燃剂是当前应用最为广泛的环保阻燃剂,具有耐高温、可回收等多种优点。国内外有很多研究者试图将碳源（成碳剂）、酸源和气源三组分结合在一个分子中制备成所谓的单体膨胀型阻燃剂，以期从根本上解决材料阻燃过程中阻燃剂各部分相互反应、分布不均匀等问题，有利于发挥氮磷协效作用。已商品化的产品，例如孟山都公司开发了环状磷酸酯阻燃剂XPM-1000，美国Borg-Warner化学品公司推出的商品名为Melabis的三源合一阻燃

本发明公开了一种隧道高温岩面陶粒双掺喷射混凝土，混凝土按每立方米计胶凝材料总量为485～500kg，胶凝材料分别含水泥65～75%、粉煤灰15～20%、矿渣粉10～15%；陶粒450～465kg；聚丙烯纤维0.9kg；混凝土配制时速凝剂按胶凝材料重量的3～5%加入；水胶比不大于0.5。本发明喷射混凝土在一定配量比物料协同作用下，具有比普通喷射混凝土低65～70%的导热系数，比相近抗压强度普通喷射混凝土低32~40%的弹性模量。另外，陶粒混凝土中掺加一定数量的聚丙烯纤维后形成三维网络结构，在增强增韧的同时，有效防止轻骨料上浮，增加陶粒混凝土的粘度，减小混凝土的分层离析，使混凝土材料分布更加均匀，进一步改善了陶粒混凝土的稳定性，尤其适合用于热害隧道施工使用。