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金屬基復(fù)合材料是近幾年來迅速發(fā)展起來的一種高技術(shù)的新型工程材料，它具有高的比剛度，比強(qiáng)度，優(yōu)良的高溫性能，低的熱膨脹系數(shù)以及良好的耐磨、減摩性。由于其優(yōu)良的加工、成型性能，明顯的性能價(jià)格比之優(yōu)勢(shì)，在世界許多國(guó)家，如美國(guó)、英國(guó)、日本以及印度、巴西等對(duì)它的研究和應(yīng)用開發(fā)正多層次大面積的展開。金屬基復(fù)合材料的成功應(yīng)用首先是在航空、航天領(lǐng)域，如美國(guó)宇航局（NASA

鈦及鈦合金在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。隨著表面改性技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)表面生物活化改性的多孔鈦材料不僅具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，還可具有骨誘導(dǎo)性。中心在國(guó)家“十一五”、“十二五”科技支撐計(jì)劃資助下，利用獨(dú)特的多孔金屬制備技術(shù)及表面電化學(xué)改性技術(shù)制備出骨誘導(dǎo)多孔鈦材料，其力學(xué)性能與人體自然骨匹配良好，在應(yīng)用于承力部位骨修復(fù)方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。

絕緣體-金屬相變材料領(lǐng)域。 利用簡(jiǎn)單易行的方法制備大尺寸高質(zhì)量二氧化釩單晶體，實(shí)現(xiàn)了二氧化釩單晶體電阻的快速溫度響應(yīng)。 

TiC顆粒增強(qiáng)鋼基及鐵基復(fù)合材料適用于在苛刻條件和環(huán)境（如：強(qiáng)負(fù)荷下的強(qiáng)磨損，高溫下的磨料磨損，強(qiáng)腐蝕氣氛中的沖蝕等）工作的設(shè)備零部件。這種新材料以合金鋼為基體，以TiC為增強(qiáng)體，具有常規(guī)的金屬材料難以比擬的一系列特征：1.耐磨損：在各種試驗(yàn)條件下，它的耐磨損性能遠(yuǎn)優(yōu)于與其成分相似但不含TiC的合金鋼；2.工藝性能好：尤其是它的熱加工（包括鍛、軋和熱擠壓等）性能，優(yōu)于一般的高合金鋼；3.性能的可調(diào)性：可以根據(jù)使用要求，調(diào)整成分，形成不同性能（強(qiáng)度、硬度、塑性及耐磨損性能）配合的材料； 4. 熱膨脹系數(shù)小：尺寸穩(wěn)定性好；5.強(qiáng)度高：特別是它的高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能高于與其成分相似，但不含TiC的合金鋼；6.成本低：新材料采用原位合成法應(yīng)工藝制備。這種工藝方法先進(jìn)，流程合理，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

水泥基壓電智能復(fù)合材料是近年來才剛剛發(fā)展起來的一種新型的功能復(fù)合材料，它能克服傳統(tǒng)的壓電材料（壓電陶瓷、壓電聚合物和聚合物基壓電復(fù)合材料）與土木工程領(lǐng)域中最主要的結(jié)構(gòu)材料——混凝土相容性差的問題，可有效對(duì)重大土木工程建筑（如大跨橋梁、高聳建筑和核建筑等）實(shí)施在線健康監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，避免一些災(zāi)難的發(fā)生。

在化工等行業(yè)存在既有強(qiáng)的酸堿腐蝕又有磨料磨損的工況，這些工況下常用的金屬材料很難同時(shí)具有抵抗腐蝕和磨損的能力，本成果將耐腐蝕性很好的樹脂與耐磨性很好的陶瓷顆粒復(fù)合，彌補(bǔ)了這一不足，這是本成果的特點(diǎn)之一。本成果的另一特點(diǎn)是用于局部磨損的大型工件的修復(fù)（如水輪機(jī)葉片），該工藝操作簡(jiǎn)單，實(shí)施容易，可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。因此具有很好的應(yīng)用前景。本成果技術(shù)創(chuàng)新在于陶瓷顆粒的

本項(xiàng)目是針對(duì)目前存在的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行的改進(jìn)研究的成果。當(dāng)前對(duì)于顆粒增強(qiáng)尤其是SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究較多，制備方法多種多樣，但都存在孔隙率和含鐵量高及強(qiáng)度低的缺點(diǎn)。北京交通大學(xué)機(jī)械電子與控制工程學(xué)院材料成型研究室采用自行研發(fā)的真空雙攪拌技術(shù)有效的改進(jìn)了材料的上述性能，制備出高質(zhì)量的SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，并在國(guó)家“863計(jì)劃”（高速客車用金屬基復(fù)合材料制動(dòng)件的研究及應(yīng)用）中得到應(yīng)用。本課題組制備的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的斷口照片和金相照片如下圖。   功能及用途: 本項(xiàng)目具有高的比強(qiáng)度、比剛度、低密度、優(yōu)異的抗蠕變性與耐磨損性，具有良好的熱穩(wěn)定性及可控制的熱膨脹系數(shù)等。本項(xiàng)目在航空、航天、軍工、鐵路、汽車、光學(xué)、電子、體育器械等領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。 主要技術(shù)指標(biāo): 鋁基復(fù)合材料的性能見下表。 鋁基復(fù)合材料力學(xué)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％含鐵量：≤0.2％ 投入產(chǎn)出分析: 本項(xiàng)目生產(chǎn)所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，材料的制備工藝便于控制，制備費(fèi)用低。以20vol.%SiC/A356材料為例加以說明。 主要材料的市場(chǎng)價(jià)格：A356 的市場(chǎng)價(jià)格按3萬元/噸，SiC顆粒的價(jià)格按2.5萬元/噸計(jì)算。 生產(chǎn)1噸20vol.%SiC/A356復(fù)合材料的成本約為（3×0.8+2.5×0.2）/0.7=4.2萬/噸，而1噸20vol.%SiC/A356復(fù)合材料的市場(chǎng)價(jià)格大約是15萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。 市場(chǎng)應(yīng)用前景： 環(huán)保和節(jié)能已經(jīng)成為當(dāng)今各行業(yè)發(fā)展的主流。本項(xiàng)目的SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是以工業(yè)上用的ZL101A為基體，以工業(yè)磨料SiC顆粒為增強(qiáng)體而制備的，制備成本較低，材料的價(jià)格大幅低于購(gòu)買國(guó)外同類產(chǎn)品的價(jià)格；本項(xiàng)目較好的制備質(zhì)量和力學(xué)性能使其能夠在航空、航天、軍工、鐵路、汽車、光學(xué)、電子、體育器械等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。因此，使用本項(xiàng)目能夠取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

在工業(yè)生產(chǎn)中，有大量固體廢物產(chǎn)生，如污泥、赤泥、鋼渣、化工廢渣等， 固體廢物的減量化、無害化和資源化是目前的潮流和發(fā)展的趨勢(shì)。 針對(duì)以上各種問題，本項(xiàng)目以工業(yè)固體廢物為主要原料，開發(fā)出了輕質(zhì)、 超輕污泥陶粒制備工藝；發(fā)明了用于處理高濃度難降解有機(jī)廢水的輕質(zhì)陰、陽(yáng) 極水處理濾料、抗板結(jié)系列粒狀鐵碳微電解填料；發(fā)明了用于工業(yè)廢水深度處 理的基于固廢陶粒的水處理技術(shù)；發(fā)明了基于污泥陶粒的綠色建材混凝土砌塊 和適用于民用建筑的室溫調(diào)節(jié)，具有顯著節(jié)能效果的污泥陶粒—多元脂肪酸相 變材料，取得了系列創(chuàng)新性的研究成果。環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。 本項(xiàng)目包括一套完整的固體廢物基環(huán)境友好材料成套技術(shù)，包括輕質(zhì)/超輕 污泥陶粒、污泥與工業(yè)固體廢物基微電解粒狀材料的研發(fā)、工業(yè)化生產(chǎn)及實(shí)際 應(yīng)用。