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碳纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料耐腐蝕、耐高溫、耐磨損、韌性高，能夠廣泛用于能源、交通、化工等領(lǐng)域的關(guān)鍵部件，比如摩擦制動(dòng)材料、耐化學(xué)腐蝕葉片等。

        研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)NASICON型結(jié)構(gòu)鈉離子電池正極材料面臨的瓶頸問(wèn)題，通過(guò)新穎的合成方法和材料晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，成功開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的長(zhǎng)壽命、高功率和低成本的鈉離子電池及其超穩(wěn)定的正極材料。材料合成方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，不需要特殊設(shè)備，目前已完成實(shí)驗(yàn)室中試，具備了公斤級(jí)的制備能力。成果具有高的振實(shí)密度，可實(shí)現(xiàn)高體積能量密度，具有非常優(yōu)秀的實(shí)用化潛力。         意向開(kāi)展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開(kāi)發(fā)資金支持

衛(wèi)星在軌運(yùn)行和返回過(guò)程中需經(jīng)歷極端高低溫環(huán)境，構(gòu)件尺寸的穩(wěn)定是保證衛(wèi)星在軌高精度、返回高安全、任務(wù)高可靠的關(guān)鍵。針對(duì)衛(wèi)星搭載的某寬帶微波載荷與衛(wèi)星本體材料之間熱膨脹系數(shù)不匹配極易導(dǎo)致的載荷在軌及返回過(guò)程中載荷接收精度不穩(wěn)定、信息傳輸不連續(xù)等問(wèn)題。我校陳駿教授團(tuán)隊(duì)以原創(chuàng)的負(fù)熱膨脹技術(shù)研發(fā)了具有輕質(zhì)、熱膨脹系數(shù)低、力學(xué)性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性好的高性能低膨脹鋁基復(fù)合材料，并研制了系列關(guān)鍵連接內(nèi)置件、環(huán)件等高性能低膨脹構(gòu)件，首次將負(fù)熱膨脹技術(shù)應(yīng)用到我國(guó)的衛(wèi)星上，填補(bǔ)了高性能低膨脹金屬構(gòu)件在工程應(yīng)用領(lǐng)域的空白。該技術(shù)使得某寬帶微波載荷與衛(wèi)星本體之間熱膨脹匹配性增強(qiáng)、界面應(yīng)力大幅度減小，保證了衛(wèi)星在軌與返回過(guò)程中信號(hào)高精度傳輸與接收，助力衛(wèi)星成功返回。 圖1 實(shí)踐十九號(hào)衛(wèi)星成功返回（圖片來(lái)源國(guó)家航天局） 圖2 高性能低膨脹鋁基復(fù)合材料及構(gòu)件應(yīng)用于全球首顆可重復(fù)使用返回式技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星（圖片來(lái)源央視新聞?lì)l道）

本技術(shù)充分利用材料中的可配位基團(tuán)，如腈基 (C≡N) 、酯基 (O=C-0) ，同金屬陽(yáng)離子進(jìn) 行配位交聯(lián)，創(chuàng)建了一個(gè)新的非共價(jià)鍵交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)體系。由于金屬配位的鍵能高于氫鍵鍵能， 而且變化范圍也比較大，因此通過(guò)配位交聯(lián)所獲得的材料的力學(xué)性能優(yōu)于通過(guò)氫鍵組裝的橡膠 材料；由于配位鍵的鍵能低于共價(jià)鍵，可以在一定情況下破壞配位交聯(lián)而不影響聚合物材料的 主鏈結(jié)構(gòu)；配位鍵具有電、磁特性及非線(xiàn)性光學(xué)特性，通過(guò)選擇不同配位數(shù)和配位方式的金屬 離子，調(diào)節(jié)金屬離子的濃度，改變加工溫度和時(shí)間等方法控制聚合物的交聯(lián)程度和交聯(lián)密度， 實(shí)現(xiàn)了聚合物微觀(guān)結(jié)構(gòu)和材料最終使用性能按需要進(jìn)行調(diào)控；金屬離子同橡膠材料的配位是直 接在材料加工過(guò)程中一步實(shí)現(xiàn)，工藝簡(jiǎn)單；這種配位交聯(lián)橡膠的添加劑和加工過(guò)程也無(wú)污染， 且?guī)缀醪恍枰渌鷦且环N環(huán)境友好的高性能、多功能材料，降低了對(duì)環(huán)境的污染和產(chǎn)品 的成本。無(wú)炭黑添加的配位交聯(lián)NBR的拉伸強(qiáng)度可超過(guò)60MPa，伸長(zhǎng)率達(dá)到1000﹪，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于 硫磺交聯(lián)、炭黑補(bǔ)強(qiáng)的NBR (拉伸強(qiáng)度通常為20Mpa，伸長(zhǎng)率<500%) 。而且由于金屬離子的引 入，橡膠材料也具有了一些特殊的性能，例如更加優(yōu)良的耐油性及同金屬材料很好的粘接性 等。這些結(jié)果表明金屬配位交聯(lián)的綠色橡膠具有很高的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

研制一種振動(dòng)式電脈沖沉積裝置，可以在空氣中直接在金屬及合金表面沉積厚度達(dá)100mm的鋁化物微晶涂層。涂層表面光滑，具有微晶結(jié)構(gòu)，涂層與基體具有冶金結(jié)合。涂層具有優(yōu)異的抗氧化、抗硫化性能和耐磨損性能。操作簡(jiǎn)便，既可以手工操作，也可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化涂覆。在Cr5Mo、Cr9Mo及不銹鋼表面沉積了厚度達(dá)100mm的鋁化物微晶涂層，具有優(yōu)異的抗氧化、抗硫化性能和耐磨損性能。可獲得厚度達(dá)100mm的鋁化物微晶涂層，具有優(yōu)異的抗氧化、抗硫化性能和耐磨損性能。可以在空氣中直接涂覆。

采用注射成形工藝實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀增壓渦輪的近終成形，并滿(mǎn)足高性能和低成本的要求。根據(jù)注射成形渦輪對(duì)零件壁厚的要求，選擇 ø52mm 渦輪作為研制對(duì)象，并完成了中空蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及可靠性校驗(yàn)，中空孔徑確定為 ø5mm，孔深 25mm，如圖 1 所示。對(duì)比分析實(shí)芯渦輪和中空渦輪的離心應(yīng)力分布可知，采用中空結(jié)構(gòu)的渦輪，其應(yīng)力分布較原始渦輪應(yīng)力分布一致，但渦輪離心應(yīng)力有所增大，中空結(jié)構(gòu)渦輪的最大離心應(yīng)力為 626MPa，較原始渦輪增加了 20.4%。渦輪采用中空設(shè)計(jì)后，自振頻率變化很小，頻率平均變小 0.167%，可近似認(rèn)為沒(méi)有變化。中空結(jié)構(gòu)增壓渦輪不僅達(dá)到了減輕重量的目的，而且大幅度減小了燒結(jié)變形。設(shè)計(jì)了側(cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)（如圖 2 所示），實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜形狀增壓渦輪的近終成形。采用數(shù)值模擬方法對(duì)注射成形充模過(guò)程進(jìn)行了模擬，得出了喂料的充模過(guò)程（如圖 3 所示），并闡明了渦輪在注射成形過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷與機(jī)理。優(yōu)化了注射成形工藝參數(shù)，得出最佳的注射成形工藝參數(shù)為：注射溫度為 160℃，注射壓力為 60MPa，模溫為 80℃，最終制備出了無(wú)缺陷的注射成形坯。以平均粒度 15μm 的惰性氣體霧化的 K418 鎳基高溫合金為原料，選用 67%裝載量，將粉末與粘結(jié)劑（60%石蠟+15%高密度聚乙烯+15%聚丙烯+10%硬脂酸）于 140℃在 開(kāi)放式混煉機(jī)中混煉 30min，制備出適合鎳基高溫合金粉末注射成形的高效粘結(jié)劑，制備出了流變性能良好的注射喂料。分析了脫脂方法、脫脂制度和脫脂溫度對(duì)致密度和最終高溫合金性能的影響，掌握了碳、氧含量的精確控制技術(shù)。通過(guò)燒結(jié)+熱等靜壓工藝獲得高致密度的粉末高溫合金，具有晶粒細(xì)小、顯微組織均勻、綜合力學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。MIM418 合金 1230℃真空燒結(jié)相對(duì)密度為 97%，熱等靜壓后的樣品接近全致密。

鎂合金的腐蝕與防護(hù)是鎂合金應(yīng)用中的全球性瓶頸問(wèn)題，如何解決鎂合金的腐蝕問(wèn)題是決定鎂合金應(yīng)用前景的關(guān)鍵問(wèn)題之一。上海交通大學(xué)輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心是我國(guó)鎂合金材料和鎂合金制品的研究開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范基地，在致力于鎂合金腐蝕與防護(hù)機(jī)理和方法近14年的系統(tǒng)、深入研究基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了一系列功能獨(dú)特、裝飾性好的鎂合金表面處理技術(shù)及其生產(chǎn)工藝。其中，技術(shù)成熟、性能優(yōu)異、應(yīng)用效果和反應(yīng)良好的“鎂合金耐磨、耐蝕高性能協(xié)合涂層技術(shù)”最為突出，已在我國(guó)的航空、航天、衛(wèi)星、雷達(dá)、通訊、汽車(chē)、紡織等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。 “協(xié)合涂層”不是傳統(tǒng)意義的涂層，而是采用特殊工藝將低摩擦系數(shù)的聚合物或者固體潤(rùn)滑劑引入微弧氧化膜或者硬質(zhì)鍍層之中，從而結(jié)合了原始膜層和引入物兩者的優(yōu)點(diǎn)。該種涂層與基體金屬的表層形成一個(gè)整體，而非僅一層表面覆蓋層，故其性能優(yōu)于原來(lái)的基體金屬和單一的涂層組分性能。本項(xiàng)目對(duì)鎂合金微弧氧化處理的“火花”大小和密度可進(jìn)行調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化層微孔直徑、分布密度和膜層厚度的調(diào)控。協(xié)合涂層具有硬度高、強(qiáng)韌性好、耐磨耐蝕的優(yōu)點(diǎn)。 該項(xiàng)目擁有鎂合金超聲濕噴丸方法、鎂合金陽(yáng)極氧化用離子交換膜電解槽及其氧化方法兩項(xiàng) 授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利，可廣泛應(yīng)用于航空、航天、衛(wèi)星、雷達(dá)、通訊、汽車(chē)、紡織等領(lǐng)域，具有很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益潛力。

成果描述：氫能做為一種新型能源，以其清潔、高效、來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)引起了人們的廣泛關(guān)注。貯氫合金是發(fā)展歷史最長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟的儲(chǔ)氫介質(zhì)，在體積儲(chǔ)氫密度、工作溫度、工作壓力、吸放氫動(dòng)力學(xué)性能和安全性等方面都具有優(yōu)勢(shì)。 常用的AB5、AB2及AB型儲(chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫量一般都不超過(guò)2wt%，限制了其工程應(yīng)用。釩鈦基儲(chǔ)氫合金具有超過(guò)3.8wt%的理論貯氫量，常溫附近放氫量可接近3.0wt%，熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)性能良好，有望在燃料電池驅(qū)動(dòng)的器件上得到廣泛應(yīng)用。 在863和各級(jí)省市政府支持下，已經(jīng)形成如下技術(shù)成果： 1.形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的V-Ti-Cr-Fe四元合金體系，其釩含量可在20-60wt%變化； 2.這類(lèi)合金多數(shù)可用價(jià)廉的FeV80中間合金制備，相對(duì)于用純金屬釩制備，合金材料成本下降到10%左右，解決了這類(lèi)合金應(yīng)用的成本制約因素； 3.這類(lèi)合金無(wú)需活化處理，可直接在室溫下吸放氫，298K下6分鐘內(nèi)合金吸氫量普遍超過(guò)3.6wt%； 4.截止壓為0.01MPa時(shí)，部分合金298K放氫量超過(guò)2.5wt%，278K吸氫后333K放氫量超過(guò)3.0wt%，是目前已見(jiàn)報(bào)道的含F(xiàn)e的低成本釩鈦基儲(chǔ)氫合金中0.01MPa截止壓下放氫量最高的。市場(chǎng)前景分析：近年來(lái)，用質(zhì)子交換膜燃料電池驅(qū)動(dòng)的便攜電源、不間斷電源、燃料電池自行車(chē)、三輪代步車(chē)等在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上悄然興起，氫燃料電池汽車(chē)、潛艇等技術(shù)也逐漸成熟并形成市場(chǎng)，釩鈦基貯氫合金可以作為氫源為質(zhì)子交換膜電池提供氫氣。與同類(lèi)成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：低成本釩鈦基貯氫合金項(xiàng)目已與加拿大和國(guó)內(nèi)2家企業(yè)等企業(yè)開(kāi)展合作，其中擬與加拿大開(kāi)展合作建立低成本釩鈦基貯氫合金生產(chǎn)線(xiàn)。國(guó)內(nèi)正共同開(kāi)發(fā)制氫-貯氫-燃料電池-燃料電池汽車(chē)示范工程，釩鈦基貯氫合金系統(tǒng)將作為其中重要的一環(huán)。

合金性能特點(diǎn)及應(yīng)用范圍新型系列民用高溫性能特點(diǎn)及用途 典型合金種類(lèi) 性能及用途等   抗氧化 能在高達(dá)1200~1310℃下長(zhǎng)期使用，最高使用溫度可達(dá)1360℃。可廣泛用于各種熱電偶保護(hù)管、石油化工的高溫燃?xì)夤艿馈⑷紵b置、各種高溫爐、高溫輻射管、電子組件、化工設(shè)備、蒸汽發(fā)生器管道及高溫部件等。  高溫高強(qiáng)度 具有極高的高溫強(qiáng)度和耐磨性能，能在高達(dá)900~1280℃高溫下長(zhǎng)期使用。如各種熱風(fēng)爐、發(fā)電廠(chǎng)硫化床、高溫模具、陶瓷燒結(jié)爐燃燒噴嘴等。  抗硫化 適合于一些高溫高硫氣氛中使用，如石油、煤培燒廠(chǎng)熱交換器、煤處理轉(zhuǎn)換處理設(shè)備、氣體燃燒爐、燃燒氣體交換器等。 抗碳化 適合于氣體滲碳爐構(gòu)件，碳再生及活化裝備、乙烯裂解裝置的熱解管、煤氣化及燃燒廠(chǎng)的熱交換器等。

本成果源自于教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目和江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目。鑄造Al-Si合金是兩大傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用在航空航天工業(yè)，軍事工業(yè)，汽車(chē)工業(yè)，電力工業(yè)，機(jī)械工業(yè)中。本項(xiàng)目的合金體系是Al-(11.0%-13.0%)Si-(0.3%-0.5%)Mg，屬近共晶類(lèi)合金。