348期
新材料技术领域
精选科技成果推荐
本期精选6项新材料技术领域科技成果进行推荐，感兴趣的企业朋友可以长按识别文末二维码，进行咨询对接。
项目1：高效水泥助磨剂
项目2：超硬材料
项目3：塞隆陶瓷复合材料
项目4：强韧氮化硅陶瓷
项目5：自润滑抗氧化硬质合金
项目6：高性能硼化物陶瓷复合陶瓷的制备及应用
水泥制造是国民经济的支柱产业，同时也是高能耗产业。国际上生产吨水泥综合电耗约为65kWh左右，而国内一些企业吨水泥电耗为120kWh以上。有资料预测，水泥行业通过技术进步至少可以实现节电30%左右。而在生产水泥的工序中，粉磨工序的能耗最高，占水泥生产总电耗的60%～70%。为降低能耗、节能减排，国际上通常采用添加助磨剂来实现提高粉磨效率，同时可提高水泥细度和比表面积，进而提高水泥的强度和质量。
该项目是一种新型水泥助磨剂，先后进行了小试研究及放大试验，现已经建成了一套中试生产线。研发的水泥助磨剂在多个水泥厂开展了工业应用，明显提高了产品细度，平均粒度从4微米降低为2微米，助磨效果明显，平均节能达20%。该系列高效水泥助磨剂形状为液体，比重1.1-1.15g/cm3，pH值为8-11，能明显改善水泥质量，提高水泥强度，无毒、无刺激、无腐蚀，对水泥的各种性能无不良影响。科研人员还可依据不同厂家的生产工艺、原料组成等实际情况进行优化，使磨机效率和产品质量达到最佳。
项目二：超硬材料
碳化钨（WC）材料以其优异的高硬度、高耐磨、等综合性能成为目前应用领域最广、应用量最大的机械加工工具材料，被广泛地应用于车、刨、铣、铰、镗、钻、磨削工具和各种模具，被誉为“工业牙齿”，超过一半的钨产量制造成碳化钨（WC）在切削工具、钻头，模具等广泛应用。此外，它在航空航天和军工领域中也有重要应用，例如WC可用于飞行器的发动机及机身组成元件的涂层材料、喷嘴材料和子母弹体材料等等。另一方面，碳化钨也存在着密度大，脆性大的缺点，且钨元素是地球储量极少的稀有元素，价格高。因此在保持WC高硬度特性的前提下，提高其韧性，降低其成本及降低密度以提高比刚度、比强度是多年来的追求目标。通过在钨的格位部分固溶其它金属元素来提高碳化钨性能的研究已取得了一些颇有成效的结果，但是目前仅限于钼、钛、钽等高熔点高密度的贵金属元素。制备轻质、廉价，同时又具有高硬度、高强度、良好高温稳定性的新材料不仅具有十分重要的科学价值，而且具有十分重要的应用价值。
本项目碳化物新型硬质复合材料，该复合硬质材料的宏观硬度在22GPa左右（HV10），微观硬度在30GPa左右（HV0.2），HRC在95以上，已接近超硬材料。
新型硬质复合材料的性能如下：宏观硬度HV10（21GPa-23GPa），微观硬度HV0.2(30GPa)；断裂韧性6-8MPam1/2 ）。
应用领域：切削工具、钻头材料、耐磨涂层、防护材料。
技术成熟度：完全成熟，可大规模生产
项目三：塞隆陶瓷复合材料
Sialon材料是由硅（Si）、铝(Al)、氧(O)、氮(N)组成的化合物，它是Si3N4中的Si和N被Al和O置换所形成的一大类固溶体的总称。Sialon材料是一种物理性能接近氮化硅，而化学性质与氧化铝相似的高性能陶瓷，其保留了Si3N4的优良性能，如强度、硬度、耐热性等，并且韧性、化学稳定性、抗氧化性均优于 Si3N4。此后，研究人员对该新材料的性能做了一系列的研究，发现Sialon陶瓷具备优异的机械性能、高温性能及化学稳定性，在航空航天、发动机部件、刀具、冶金、化工机械、医学等方面均具有十分诱人的应用前景。随着航空航天技术的飞速发展，飞行器及飞机的飞行速度越来越快，发动机及相关高温部件所承受的温度势必越来越高，这对发动机叶片和相应的摩擦部件的高温性能提出了越来越高的要求。Sialon陶瓷以其优异的机械性能和高温性能被视为下一代飞行器发动机叶片及相关高温摩擦部件的重要备选材料之一。本项目通过对材料结构的优化调控，实现宽温域范围内的强韧-润滑一体化Sialon陶瓷材料的可控制备与性能优化，使塞隆材料的强度、韧性、耐磨性都有了极大的提高，超出目前市售同种类产品。
室温韧性7.5MPam1/2，800℃韧性4.2MPam1/2；温度高于600°C时，摩擦系数低至0.5，磨损率10-5-10-6。
项目四：强韧氮化硅陶瓷
氮化硅在现代工业中的应用越来越广泛，是一种具有高硬度、良好耐腐蚀性、高抗冲击性的结构陶瓷。这些性质结合起来，使氮化硅被广泛应用于汽车、飞机等行业的滚珠轴承、切削刀具和发动机部件。目前，氮化硅及其复合材料是应用最广泛的陶瓷轴承及陶瓷密封材料，随着核工业、磁悬浮工业及航空航天的发展，对高韧氮化硅陶瓷的需求也越来越旺盛，对其性能也提出越来越高的要求。陶瓷脆性仍是制约其应用的最主要因素之一，因此，发展强韧氮化硅陶瓷有十分明确的市场需求和应用。本项目利用一种自主研发的工艺，获得了断裂韧性可达12MPam1/2的强韧氮化硅陶瓷，在氮化硅陶瓷硬度基本不变的前提下，材料的强度，韧性、耐磨性都得到了大幅度的提高。该材料在滚珠轴承、密封材料，切削刀具、医用陶瓷等领域具有十分重要的应用价值
室温韧性11.8MPam1/2，800℃，韧性7.5MPam1/2；强度750MPa，硬度Hv1014.5GPa，室温磨损率（陶瓷摩擦副）10-7，800℃ 10-6。
项目五：自润滑抗氧化硬质合金
项目六：高性能硼化物陶瓷复合陶瓷的制备及应用
声明：综合整理自各高校成果汇编
