科技成果

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成果名称: 无机功能复合材料的低温合成及改性关键技术

成果登记号: 9612014Y0242

第一完成单位: 陕西科技大学

联 系 人: 朱建锋

成果类型: 应用技术

技术领域: 新材料

应用行业: 制造业

成果简介:

   所属科学技术领域:本项目属于材料科学与工程学科,属于无机非金属材料的功能化改性领域。   主要技术内容:无机非金属材料是一种应用广泛的传统材料,随着科学技术的发展,不仅对其性能的要求越来越高,而且还提出了功能结构一体化的要求,其制备与合成也朝着绿色环保的方向发展。本项目围绕无机非金属材料的低温合成与功能化改性等基础科学问题,经过8年的艰苦攻关,发明了多种无机非金属的低温制造及其功能化改性技术(包括钛铝碳基复合材料的低温制备及其功能化改性技术、系列复合材料水热表面改性与涂层技术、复合材料低温合成改性、纳米改性技术等),取得了多项理论创新和突破。  (1)钛铝碳基复合材料的低温制备及其功能化改性技术。以Ti、Al粉、碳化钛及少量能够产生铝热反应的廉价氧化物(Nb2O5、V2O5、Cr2O3)为起始原料,通过组成设计与工艺控制,发明了通过原位反应生成Al2O3陶瓷增强及第三元素固溶改性的钛铝碳(Ti2AlC、Ti3AlC2)基及钛铝基(TiAl)复合材料,实现了多机制协调改性钛铝碳可加工材料及钛铝金属间化合物材料的途经;利用高能球磨热处理方法可实现纳米复合粉体及微细结构块体结构,大幅度提高了基体相与增强相界面的结合性以及破坏抗力;通过内生铝热反应放热、氧化还原反应及置换反应放热结合外加热压,实现了在较低温度下合成高强、轻质、韧性适中、氧化抗力良好的钛铝碳基及钛铝基复合材料,既能作为某些合金的细化剂,也可用于高温部件,耐磨部件及其它模具材料、发动机部件、汽车发动机气门等。  (2)无机复合材料表面改性及低温功能陶瓷涂层制备技术。以低温水热合成技术为基础,发明了微波水热合成、水热电解沉积、水热电泳沉积、微波水热电泳沉积、超声水热电泳沉积、水热电弧放电沉积等多种复合材料表面改性的水热新工艺和水热合成功能涂层的新方法。突破了传统水热方法瓶颈,拓展了复合材料改性涂层的制备方法和水热合成的应用领域,实现了低温温和制备高性能抗氧化涂层,并发明了相关的关键设备和关键技术,开发了系列新颖的复合材料改性涂层体系和制备方法,大幅度的提高了涂层的性能,有效拓展了复合材料的应用领域。  (3)碳基复合材料基体的低温功能化改性技术。超临界水热体系内进行液相反应,物质的传输速率快,渗透能力强,可以有效促进改性材料向基体材料内部扩散,通过原位合成并渗入第三相,实现碳基复合材料的基体改性。基于此,发明了微波水热改性技术、溶胶-凝胶溶剂热改性技术、溶剂热改性技术、水热结合高温固相改性技术等系列的碳材料低温改性技术,拓展了水热技术的应用领域,大幅度提高了碳基复合材料在不同温域的抗氧化性能,改性后的碳基复合材料的800℃抗氧化可达到500小时失重小于1.5%。  (4)碳基摩擦材料的基体纳米功能化改性技术。结合湿法成型工艺和真空抽滤成型的优点,发明了碳纳米管改性摩擦材料、晶须改性摩擦材料、碳纤维粉改性摩擦材料以及纳米碳化硅、纳米二硫化钼改性摩擦材料等多种新型湿式摩擦材料及其产品,并且已经应用于汽车自动变速器、同步器齿环以及湿式离合制动器等多种油润滑工况中,取代了传统的铜基摩擦材料,达到了国外同类产品的技术指标。   技术经济指标及应用推广情况:该项目申报发明专利28项,授权23项,发表SCI收录论文36篇,论文被SCI正面他引100余次,10篇代表作被SCI他引56次,研究成果得到了国内外同行专家的高度评价。项目的相关专利技术已在10余个企业进行了推广应用,新增经济效益总计15000万元以上。