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輕量化和綠色制造是實現(xiàn)航空航天和交通運輸?shù)阮I域節(jié)能減排的重要手段，鋁合金是其輕量化首選，但傳統(tǒng)鋁合金服役性能不能滿足高端制造業(yè)發(fā)展的要求，制造過程也存在高污染、高能耗、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。以新思路、新原理、新材料、新工藝克服關鍵共性難題，突破鋁合金力學性能瓶頸、取代落后工藝是必然選擇。 本項目以多相熔體原子團簇演變調(diào)控為突破口，發(fā)明系列納米晶種材料，提出納米晶種技術，已成為大幅提升鋁合金的綜合性能和加工工藝性能的創(chuàng)新手段。 傳統(tǒng)鑄造鋁硅合金生產(chǎn)中通常添加磷鹽、赤磷或磷銅合金調(diào)控共晶及過共晶Al-Si合金中的初晶硅相的尺寸、形貌及分布，但存在磷量不可控、變質(zhì)效果及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、P2O5污染嚴重的問題。生產(chǎn)中通常采用傳統(tǒng)Al-Ti-B及Al-Ti-C細化劑鋁合金基體的α-Al枝晶，但是因Si“中毒”及Zr “中毒”，對含Si或含Zr鋁合金幾乎失去細晶強化作用。基于以上難題，山東大學發(fā)明了用于調(diào)控初晶硅相的Al-P系納米晶種材料及用于鋁合金晶粒細化的強效AlTiC-B系納米晶種材料。 Al-P系納米晶種：①節(jié)能減排：與傳統(tǒng)工藝相比，避免了P2O5有毒氣體排放，簡化工序，節(jié)能降耗。②產(chǎn)品質(zhì)量提升：實現(xiàn)了初晶硅尺度及構型高效調(diào)控，鋁活塞鑄件抗拉強度提升0%，體積穩(wěn)定性和可靠性顯著提高。③高純化：可將鋁熔體中Ca、Na、Sr含量分別由22 ppm、14ppm、14 ppm降低至1 ppm以下。 AlTiC-B系納米晶種：①解決了Si、Zr細化“中毒”等難題，有效調(diào)控基體相。②提升了Al-Cu系鋁熔體的流動性，解決了熱裂、澆不足等行業(yè)難題。③提升了鑄件性能：與傳統(tǒng)Al-Ti-B相比，使A356合金屈服強度提高15%，延伸率提高37%；使2024合金抗拉強度由398MPa提升至550MPa，延伸率由9.8%提升至15.5%。 獲獎情況:2016年度山東省技術發(fā)明一等獎，納米晶種合金系列產(chǎn)品與耐熱高強輕金屬材料的創(chuàng)制及應用2009年度山東省技術發(fā)明二等獎，硅-磷和鋁-磷合金研制與發(fā)動機活塞材料強化新技術2005年度山東省科技進步二等獎，富磷富碳中間合金的研究與應用2004年度教育部技術發(fā)明二等獎，高效Al-P中間合金及其變質(zhì)處理

一、 項目簡介鋁合金因重量輕、資源豐富、綜合性能好，所以在機械、交通運輸、航天與軍事工業(yè)等高新技術領域中的應用逐年增加。生產(chǎn)高質(zhì)量的鋁合金，控制鑄錠組織是十分必要的，而控制其組織和性能的關鍵之一是獲得細小均勻的等軸晶。晶粒細化是近期國際上對傳統(tǒng)材料升級和創(chuàng)造新型合金的三大工藝手段之一。因此，可以運用細化晶粒的方法來提高合金的性能，從而滿足不斷發(fā)展的技術對高性能材料的需要。晶粒細化方法可分為內(nèi)生形核質(zhì)點法和外來形核質(zhì)點法，內(nèi)生形核法主要包括電磁作用、超聲波振動、快速凝固等方法，而外來形核質(zhì)點法是通過向呂溶液中加入中間合金細化劑，產(chǎn)生異質(zhì)形核核心，提高晶體的形核率，從而細化晶粒。在實際生產(chǎn)中，內(nèi)生形核的幾種方法都有一定的局限性，如需要特殊的設備和工藝，成本較高等，因此，目前向鋁合金熔液中添加細化劑仍是細化晶粒最簡單有效的方法。目前，應用較為廣泛的鋁合金細化劑包括Al-Ti-B、Al-Ti-C等中間合金細化劑。Al-Ti-B的細化機理是Al-Ti-B加入到鋁合金熔液中，會與鋁熔體中的鋁反應生成Al3Ti、TiB2、AlB2等粒子，它們分散到整個合金熔液中并形核，從而起到晶粒細化作用。隨著鋁合金晶粒細化劑的多元化發(fā)展，人們通過向合金中加入稀土元素來提高細化效果和細化的長效性。稀土元素是表面活性物質(zhì)，易在鋁或鋁熔液的晶界和相面上吸附偏聚，稀土的加入不僅能夠改善Al3Ti形核相的形態(tài)和分布，還能細化熔液中微粒尺寸，同時稀土還具有除氫、凈化鋁液的作用。鈧是一種稀土元素，Sc元素是優(yōu)化鋁合金組織和性能的最有效的元素，Sc對Al有很強的彌散強化、晶粒細化作用，并可有效抑制Al的再結晶。Sc和Al相互作用的主要特征是共晶共格，Sc和Al生成的Al3Sc相與Al基體母相共格，對位錯及亞晶有極大的釘扎作用，阻止和抑制晶粒長大，促進晶粒細化，微量的鈧元素就能夠對鋁合金起到很好的晶粒細化效果。近年來，快速凝固技術在工業(yè)中得到了廣泛的應用，經(jīng)過快速凝固處理后，金屬在液態(tài)中的溶解度得到擴大，材料各部位的組織更加緊密，凝固結晶會更加細小，晶粒的分布更加均勻，這些結構上的改變使材料擁有了更高的綜合性能，對工業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。本項目中的新型細化劑是在已有應用成熟的細化劑的基礎上，向其中添加微量稀土鈧元素，并結合快速凝固技術制備而成。將該新型細化劑加入到A356.2鋁合金后，合金微觀組織由原來粗大的樹枝狀晶粒變?yōu)榧毿〉牡容S晶，與已有的細化劑相比，其細化效果更加明顯，對合金力學性能有更大的提高。二、 項目技術成熟程度已完成實驗工作。實驗中，對比了A356.2鋁合金分別加入傳統(tǒng)鑄態(tài)Al-Ti-B、快速凝固Al-Ti-B、鑄態(tài)Al-Ti-B-Sc和快速凝固Al-Ti-B-Sc，結果發(fā)現(xiàn)，快速凝固Al-Ti-B-Sc中間合金對A356.2鋁合金具有最好的細化效果，微量稀土元素Sc的加入和快速凝固技術的使用使細化劑具有了更好的細化效果，經(jīng)過該細化劑細化后鋁合金的力學性能會得到更大的提高。三、 技術指標本項目中，未細化前，A356.2 鋁合金的平均晶粒尺寸為120μm左右；加入傳統(tǒng)Al-Ti-B細化劑后，A356.2鋁合金的平均晶粒尺寸會細化至80μm左右；而加入該新型細化劑后鋁合金的細化劑會細化至30μm左右，可見，該新型細化劑對A356.2鋁合金細化效果非常明顯。經(jīng)過該細化劑細化后，A356.2鋁合金的性能也有一系列的提高，硬度值由細化前的80HV增加到接近100HV。細化并熱處理后，抗拉強度由原來的300MPa增加到接近370MPa，延伸率由原來的4.5%可增加到5%以上。該項目中的相關內(nèi)容已申報發(fā)明專利，申請?zhí)枮?0130644087.1，專利正在受理過程中。四、 市場前景鋁合金資源豐富，且具有良好的綜合性能，所以應用非常廣泛，向熔融鋁合金中加入中間合金來細化鋁合金的晶粒可以進一步提高合金的性能。隨著鋁合金應用的進一步廣泛，對鋁合金性能的要求也越來越高，該項目所涉及的內(nèi)容在細化鋁合金內(nèi)部組織，獲得性能更優(yōu)異鋁合金具有非常突出的效果。該項目中的新型細化劑，在低壓鑄造鋁合金車輪的生產(chǎn)過程中將會有很好的市場前景，其對鋁合金車輪性能的提高能夠滿足更高的使用要求，隨著技術的不斷成熟，該新型細化劑很可能取代現(xiàn)在已有的應用成熟的鋁合金細化劑。五、 規(guī)模與投資需求六、 生產(chǎn)設備TECNO 90工業(yè)熔煉爐、快速凝固設備等生產(chǎn)設備及萬能拉伸試驗機、金屬分析儀、金相顯微鏡等檢測觀察設備。七、 效益分析由于該項技術屬本領域的新技術，較已有的技術相比有突出的優(yōu)勢，按每年生產(chǎn)1000噸計算，可獲利約2000萬。八、 合作方式面談。九、 項目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式項目負責人：趙維民，電話：13370316780，  郵箱：wmzhao@hebut.edu.cn 。十、 附件：成果圖片 A356.2鋁合金細化前后的金相組織

高比能電池面向國家重大需求，僅鋰電池 2017 年市場規(guī)模已超過 1 億 kWh，并且隨著電動汽車、規(guī)模儲能市場的迅速發(fā)展，電池需求快速增加，市場規(guī)模很快將超過 3000 億元。 本項目為陳軍教授團隊十余年的研發(fā)成果，主要包含新型鋰電池、鈉電池、鋅電池等新能源電池，可用于電動汽車、可再生能源風光發(fā)電儲能等領域。 1. 開發(fā)了兩類新型鋰電池正極材料：取代型錳系尖晶石正極材料和摻雜型超高鎳含量三元層狀材料。這兩種材料原料便宜、制備工藝（連續(xù)共沉淀與梯度加熱）簡單，成本優(yōu)勢明顯，并且性能優(yōu)異，產(chǎn)品晶相純度高、形貌規(guī)整、振實密度大、長周期循環(huán)穩(wěn)定性好。 2. 針對傳統(tǒng)無機電極材料的不足，研發(fā)有機電極材料，它們由高豐度的 C、H、O、N 等元素組成，具有易合成、低成本、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點，并且由于可實現(xiàn)多電子反應，容量大、能量密度高，此外有機電極材料柔韌性強，在柔性可折疊等新穎結構電池體系中應用前景巨大。 部分有機電極材料在實驗室中已實現(xiàn)公斤級制備，并組裝 Ah 級軟包全電池，經(jīng) 18 所等權威機構檢測鑒定，能量密度超過 300Wh/kg，通過安全性測試。計劃 5 年內(nèi)完成 1-2 種有機電極材料的中試，并實現(xiàn)部分電池產(chǎn)品的應用示范，具有清潔環(huán)保優(yōu)勢。 可合作宏量制備及大容量電池裝配，推進中試和產(chǎn)業(yè)化，將產(chǎn)生顯著經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

高比能電池面向國家重大需求，僅鋰電池 2017 年市場規(guī)模已超 過 1 億 kWh，并且隨著電動汽車、規(guī)模儲能市場的迅速發(fā)展，電池需 求快速增加，市場規(guī)模很快將超過 3000 億元。 本項目為陳軍教授團隊十余年的研發(fā)成果。 1. 開發(fā)了兩類新型鋰電池正極材料：取代型錳系尖晶石正極材 料和摻雜型超高鎳含量三元層狀材料。相對于 LiCoO2，這兩種材料 原料便宜、制備工藝（連續(xù)共沉淀與梯度加熱）簡單，成本優(yōu)勢明顯， 并且性能優(yōu)異，產(chǎn)品晶相純度高、形貌規(guī)整、振實密度大、長周期循 環(huán)穩(wěn)定性好。 2. 針對傳統(tǒng)無機電極材料的不足，研發(fā)有機電極材料，它們由高 豐度的 C、H、O、N 等元素組成，具有易合成、低成本、綠色環(huán)保等 突出優(yōu)點，并且由于可實現(xiàn)多電子反應，容量大、能量密度高，此外 有機電極材料柔韌性強，在柔性可折疊等新穎結構電池體系中應用前 景巨大。部分有機電極材料在實驗室中已實現(xiàn)公斤級制備，并組裝 Ah 級 軟包全電池，經(jīng)18所等權威機構檢測鑒定，能量密度超過300Wh/kg， 通過安全性測試。計劃 5 年內(nèi)完成 1-2 種有機電極材料的中試，并實 現(xiàn)部分電池產(chǎn)品的應用示范。 所需條件支持：希望能獲得 60-80 萬/年經(jīng)費與 100-200m2實驗室 支持，用于購置大容量控溫控壓反應釜、連續(xù)式沉淀反應釜、箱式氣 氛爐、旋轉窯爐、電池封裝機等設備，進行材料制備的進一步工藝優(yōu) 化、宏量放大制備以及大容量電池裝配試驗，推進中試和產(chǎn)業(yè)化。 

酚醛泡沫被稱為“第三代保溫材料”，相對傳統(tǒng)的有機保溫材料，酚醛泡沫具有難燃、低煙、低毒性、耐腐蝕、耐老化、尺寸穩(wěn)定和優(yōu)異的耐熱性等，相比傳統(tǒng)的無機保溫材料，酚醛泡沫由于導熱系數(shù)低，其保溫效能明顯提高。酚醛泡沫與常用的聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等保溫材料相比，保溫性能更好，適用溫度范圍更寬，并具有不可比擬的防火性，因此是建筑外墻保溫的絕佳材料。目前，酚醛泡沫已在歐美日等國家的建筑領域成熟應用。近年來，我國重大火災事故不斷發(fā)生，著火的主要原因，與其使用易燃材料有很大關系。外墻保溫材料已成為引發(fā)建筑火災的一個重要原因，隨著建筑節(jié)能的全面推進，建筑節(jié)能的防火問題也越來越嚴峻。采用酚醛泡沫及其復合板材正好滿足了我國建筑領域發(fā)展的迫切需求。 本項目的酚醛泡沫及其復合板材是在引進、吸收國外酚醛樹脂配方的基礎上開發(fā)出的產(chǎn)品，具有優(yōu)異的阻燃性和保溫性；并且通過特殊的改性方法，明顯改進了酚醛泡沫較脆的缺點，具有很好的強度和韌性；其安裝方便、成本低，用于墻體保溫、屋頂保溫、地暖保溫、保溫裝飾一體板等建筑保溫領域，能夠在保證安全的前提下實現(xiàn)高效節(jié)能，增強居住舒適性和建筑美觀性；本產(chǎn)品還可用于空調(diào)通風管道、彩鋼復合板、熱水器、天花板、冷庫、貯罐、船舶等對保溫和阻燃有較高要求的領域。 主要性能指標：1. 密度：35～60 (kg/m3) ；2. 導熱系數(shù)：0.020～0.035 [W/(mk)]；3. 抗壓強度：0.1～0.4 (MPa)；4. 阻燃等級：B1/亞A1；溫度適用范圍：-200～200℃。

超疏水表面具有如自潔，疏水防污等特性，使其在眾多領域都有巨大的應用前景。透明性的引入擴展了其在擋風玻璃，玻璃幕墻等領域的應用面。目前，透明超疏水涂層普遍存在易磨損，制作工藝復雜，缺少大規(guī)模制備的操作性，成本昂貴等缺點。本涂層利用長鏈硅烷修飾兩種100nm粒徑以下二氧化硅溶膠直接涂覆于由膠黏劑處理過的基材表面并稍加摩擦獲得耐磨透明超疏水涂層。此涂層相較于氣相沉積，模版法，刻蝕等技術制作方法簡單，步驟與用時較少，并能大面積制備，重復涂覆。同時，制備價格較低，原料低毒環(huán)保，產(chǎn)品實用性強。

（專利號：ZL 201410820809.9） 簡介：本發(fā)明公開了一種添加稀土元素提高含硼高熵合金強韌性的方法，屬于合金材料技術領域。本發(fā)明所述的成分設計思路是在5種或5種以上元素組成的高熵合金中添加摩爾分數(shù)0.1～8％的硼元素，并同時聯(lián)合添加0.1～4％的Y或Ce等稀土元素。稀土元素可提高高熵合金中小原子硼元素間隙固溶強化效果，改善脆性硼化物硬質(zhì)相的析出含量、形態(tài)及分布，從而同步提高含硼高熵合金的強度和韌性。  

陶瓷材料具有耐磨耐蝕特點，但韌性差，不耐沖擊和強烈沖刷。本項目采用燃燒合成新工藝，在鋼管內(nèi)壁原位形成陶瓷內(nèi)襯，具有陶瓷層厚度可靈活調(diào)整，陶瓷層、中間過渡層與鋼管內(nèi)壁結合牢固等特點，可使鋼管高韌性與陶瓷層耐磨耐蝕性實現(xiàn)優(yōu)化組合。本研究陶瓷內(nèi)襯復合鋼管在輸送煤、石、渣、灰等管道領域具有巨大應用潛力，在提高各種大口徑火炮炮膛耐磨耐蝕性及使用壽命等方面具有廣泛應用

本發(fā)明公開了一種高強度導電銅 -稀土合金材料及其制備工藝， 合金各 成分的按質(zhì)量比為：銅：鉻：釹為 97.6-98.8：0.4-1.1：0.02-0.08.本發(fā)明制 備工藝包括合金的熔鑄工藝、合金熔鑄后的處理工藝，合金熔鑄后的處理 工藝中直接對合金鑄錠冷軋，再進行時效處理。本發(fā)明所述制備工藝在合 金熔鑄時，直接添加純金屬 Cr 顆粒，澆鑄溫度為 1100℃-1250℃。 本發(fā)明合金材料具有

目前國內(nèi)外用于制造破碎機錘頭的材質(zhì)主要有高錳鋼、低合金鋼和高鉻鑄鐵三種。高錳鋼具有加工硬化特點。然而，高錳鋼錘頭在實際使用過程中由于受到的沖擊力有限（中、低應力），所以錘頭表面不能被高度硬化，加工硬化后的表面硬度經(jīng)常在ＨＢ400以上，致使高錳鋼錘頭耐磨性較差。低合金貝氏體或馬氏體鋼錘頭由于具有硬度高、韌性好、耐磨性能優(yōu)良以及成本低廉等優(yōu)點，目前在市場中占有一定的份額。然而，低合金鋼錘頭像高錳鋼錘頭一樣耐磨性仍然不十分理想。高鉻鑄鐵是目前被公認的最耐磨的鐵基材料之一。用高鉻鑄鐵Cr20Mo2NiCu