东北大学科技成果推广项目 16 超轻、高韧性、高吸音率泡沫铝材料制备技术的开发
以纯铝及变形铝合金为原料，制备高孔隙率（>90%）的泡沫铝材料，密度降低到0.2～0.3g/cm3,延伸率大于40%，吸音率40%～90%。
满足制作潜艇、驱逐舰、公路隔音屏、游泳馆、公路隧道、铁路隧道、地铁隧道等降噪的需求。
陶瓷颗粒增强泡沫铝材料制备技术的开发
以陶瓷颗粒增强的铝基复合材料为原料制备泡沫铝材料，在相同孔隙率的条件下，比普通泡沫铝体的强度提高3倍以上，吸能性能提高2倍以上,达到30J/cm3以上。满足制作轿车保险杠、航天飞船返回舱、高速列车缓冲件、桥梁缓冲件等对高吸能性材料的需求。
碳纤维增强泡沫铝材料制备技术的开发
将短碳纤维与铝熔体复合，然后发泡制成泡沫铝材料，这种材料具有较高的比强度、较高的韧性、较高的吸能性能，较低的密度，吸能性达到40J/cm3以上。满足制作复合装甲、防弹背心、防暴车辆、反恐装备的需求。
目前已经建成一条年产5000吨泡沫铝材料的工业示范线，可提供800×1800×Xmm3规格的商品化泡沫铝板材。经专家鉴定，该项生产技术及其产品填补了国内空白，达到世界先进水平。课题组至今已获得有关泡沫铝材料的发明和实用新型专利5项，并得到过国家“863”计划等各级科技管理部门的项目支持。目前发表有关泡沫铝材料方面的文章50余篇，出版相关著作一部。上述三个项目都在“铝熔体直接发泡制造闭孔泡沫铝材料的方法”专利保护范围之内。
碳纤维增强飞机蒙皮铝合金复合材料
由于碳纤维增强铝基复合材料具有很高的抗拉强度，制作飞机蒙皮及部件，将会大大提高飞机安全性。因此，国内外都很关注这种材料的研究。但是，由于铝熔体与碳纤维界面润湿不良，界面结合强度低，很难生产实用的材料。
采用碳纤维表面镀涂金属铜等特殊的强化湿润措施，用搅拌铸造法制备短碳纤维增强铝基复合材料，可以轧制成板材。试验结果表明，添加3%碳纤维，抗拉强度提高50%以上。采用这种生产方法制造的碳纤维增强铝基复合材料生产成本较低，可以大量生产与应用。
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应用碳纤维增强铝基复合材料可以制作军用飞机的蒙皮、飞机零部件；可以制作兵器的结构件，达到轻质、高强。本项目已经申报国家发明专利。
碳纤维增强A356轿车铝轮毂复合材料
采用碳纤维表面镀涂金属铜等特殊的强化湿润措施，用搅拌铸造法制备短碳纤维增强A356铝合金复合材料，铸造成轿车铝轮毂，抗拉强度可以提高50%以上，断裂韧性提高50%以上，厚度可以减薄，重量可以减轻。本项目申报了国家发明专利。
碳纤维增强镁合金轿车轮毂复合材料
采用碳纤维表面镀涂金属铜等特殊的强化与镁合金熔体湿润措施，用搅拌铸造法制备短碳纤维增强镁合金复合材料，铸造成轿车轮毂，抗拉强度可以提高50%以上，断裂韧性提高50%以上。这种轿车轮毂的密度为1.7～2.0g/cm3,而强度也可以满足轿车的要求。本项目申报了国家发明专利。
石墨颗粒/铝基自润滑材料
石墨颗粒增强铝基复合材料具有较高的固相润滑性能，国内外机械行业都青睐这种材料。然而，由于石墨颗粒与铝液的性质差别很大，界面间湿润状态不良，石墨颗粒很难均匀地分散在铝熔体中，制造这种材料较困难。采用石墨颗粒表面镀铜和增强镀铜表面钝化等措施，强化铝熔体与石墨颗粒界面湿润，使石墨颗粒均匀地分散在铝熔体中，在常压下可用搅拌方法制造出含10%石墨颗粒的复合材料。石墨颗粒增强铝基复合材料既具有很好的强度，又具有较高的润滑性能，滚 动摩擦系数为0.01～0.1，抗拉强度为250Mpa左右。
这种材料是制造军车、轿车轴瓦的好材料，也可以制作导弹发射架等兵器高温滑动场合部件，在较高温度场合代替滚珠轴承材料。本项目申报了国家发明专利。
变形镁锂合金超轻材料
国内外目前使用的镁合金多数为铸造镁合金，在室温下不能进行变形加工。铸造镁合金的密度在1.7g/cm3以上。而镁锂合金材料的密度为1.3～1.5g/cm3，在室温下可以进行轧制等变形加工，具有十分诱人的开发前景,国内外都很关注这种材料。课题组研究了在空气中采用LiCl、LiF混合物做覆盖剂，制备镁锂合金技术，合金的主要成分为Mg-9%Li-2%Zn。主要性能为：
密度：1.35～1.49 g/cm3； 铸态抗拉强度(σЬ )： 130～150Mpa；
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屈服强度（σ0.2）： 100～120 Mpa； 延伸率： 50%～70%； 这种合金材料的延伸率和延展性较好，可以进行室温加工轧制。
镁锂系合金超轻金属材料，是目前最轻的合金，在航空、航天和兵器方面具有广泛的用途。 “Apollo”宇宙飞船的起动火箭“萨图尔恩V”中，电气仪的框架和外壳、防护照、防宇宙尘壁板都是用镁锂合金制造的。镁锂合金材料可以制作手执兵器的结构件，飞弹的外壳体结构等，超轻且强度好。
高性能高速列车受电弓滑板材料
现有的滑板材料不能满足高速列车要求。现有的滑板材料主要存在以下问题：粉末冶金滑板自润滑效果差，对铜导线磨损严重；碳化办导电性能差，力学强度太低，已发生滑板折断事故；浸渍金属碳板抗冲击性能差，而且对铜导线磨损严重。为适应高速列车发展的需要，国外先进国家研究开发了一种由铜、碳纤维、石墨制成的复合材料滑板。
本课题研究了这种先进的滑板材料，为了提高碳纤维、石墨粉与金属铜的湿润性，从而提高结合强度，现将碳纤维和石墨粉表面镀铜，然后再利用粉末冶金法进行烧结复合，制成性能优良的复合材料滑板。这种滑板与德国浸铜碳滑板Rh82Mb相比：导电性提高65倍，冲击韧性增强2.7倍，摩擦系数减小20%；与日本的碳滑板MC相比，导电性提高44倍，冲击韧性增强3倍，摩擦系数减小60%。本项目获得了国家发明专利。
铝电解用惰性阳极制备技术
铝电解发展趋势是用金属陶瓷基的惰性阳极代替现行的炭素阳极，使铝电解槽不再放出温室效应气体（CO2）和CF4、沥青烟气等有害气体，同时也会降低铝电解能耗、降低生产成本。一些国际研究资料表明，在铝电解上使用可能性较大的是添加金属铜和银的NiO-Fe2O3尖晶石基惰性阳极。阻碍这项技术发展的原因是目前制作的惰性阳极材料抗热冲击性能与断裂韧性较差，从室温放入到铝电解槽中，阳极发上碎裂，碎裂块沉于槽底。
针对这些问题，本课题研究了两步烧结制造惰性阳极方法，第一步先合成NiO-Fe2O3尖晶石，然后破碎成各种粒度、再按粒度组成配方配料成型，第二次烧结成惰性阳极。这样，成型的内应力降低，热稳定性提高，有利于提高抗热冲击性能与断裂韧性。为了进一步提高惰性阳极的抗热冲击性能，研究了添加碳化硅纤维制备惰性阳极方法，抗热冲击性能可以提高80%以上。该项目的应用市场非常大，可能形成
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的产业巨大。
原位合成TiN／O，-Sialon复相材料的制备工艺
原位合成TiN／O，-Sialon复相材料的制备工艺，采用原位合成技术，使用来源广泛、价格便宜的TiO2作为增强相原料，使之与其它原料在烧成过程中反应，原位自生TiN，一步合成TiN／O，-Sialon复相材料。工艺流程：(1)过筛；(2)预烧；(3)配料；(4)研磨(湿磨)；(5)超声波振荡；(6)干燥；(7)摸压成型；(8)等静压成型：(9)高温烧成。本发明的产品增强相TiN颗粒微小、分布均匀、与基相相容性好，而且降低了合成TiN的成本，简化了工序，复相材料综合性能优良且稳定。这种材料可广泛用于冶金和窑具方面，如耐火砖、棚板、隔焰板等。
自蔓延冶金法制备超细硼化物粉体新技术
一、项目简介、特点与技术指标
基于自蔓延高温合成制粉技术的优点，结合冶金浸出工艺提出了自蔓延冶金法制备超细硼化物粉体的新工艺，该工艺以氧化物为原料，以Mg（或Al）粉为还原剂，采用自蔓延高温合成技术含有MgO副产物的初级产品，然后采用冶金浸出工艺除去MgO副产物，过滤、洗涤、干燥得到纯净的超细硼化物粉体。该工艺具有生产工艺简单、流程短、能耗低、产物纯度高、粒度小等优点。目前采用该工艺已成功制备出无定形硼粉、TiB2、LaB6、CaB6、B4C、ZrB2等超细微粉。
目前，已获得的研究成果如下：
1、张廷安，自蔓延冶金法制备TiB2、LaB6陶瓷微粉，东北大学出版社，1999； 2、豆志河、张廷安，自蔓延高温合成CaB6的基础研究，2006年辽宁省自然科学学术成果奖一等奖；
3、张廷安、豆志河，自蔓延高温合成LaB6的制备与表征，2005年辽宁省自然科学学术成果奖二等奖；
4、专利名称：自蔓延冶金法制备CaB6粉末，专利号：Zl200510047297.8，发明设计人： 张廷安、豆志河、赫冀成、潘蓉；
5、专利名称：自蔓延冶金法制备LaB6粉末，专利号：ZL200510047308.2，发明设计人：张廷安、豆志河、赫冀成。
该工艺所制备无定形硼粉、TiB2、LaB6、CaB6等产品的主要技术指标如表1所示。
二、项目的完成程度
目前，TiB2、无定形硼粉的制备技术已在锦州、丹东等地实现工业化生产，CaB6、
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LaB6已完成中试试验，目前CaB6等正在大石桥等厂家推广应用，ZrB2、B4C正在进行中试试验研究。
表1 主要产品的技术指标 产品名称 TiB2 LaB6 CaB6 无定形硼粉 ZrB2 B4C
纯度/% >98 >99 >92-95 >92 >90 >90
平均粒径/μm 0.41 1.92 1.98 0.5-0.7 0.50-2.2 0.92-2.5
回收率/% 80-90 70-85 85-95 >90 >85 >80
三、应用范围 CaB6、LaB6、TiB2、ZrB2等都是目前耐火材料中最常用的优良的抗氧化添加剂，无定形B则主要应用在固体火箭燃料推进剂、核工业以及电子信息产业中。另外，B4C、CaB6等在装甲车以及核反应堆也有广泛的应用。同时这些硼化物都是很好的复合材料颗粒增强剂，它们在磨料、刀具材料中也有广泛的应用。CaB6还是优良的金属熔体脱氧剂，TiB2在电解槽惰性阳极上也有广泛的应用。因此，该技术及产品市场应用空间巨大，市场效益十分显著。以CaB6在耐火材料添加剂中的应用，仅辽宁地区每年就有50t左右的需求，市场价值在1500万元左右，全部依赖进口。
目前，国内该类产品几乎都依赖进口，我国缺乏独立的知识产权。本技术的推广应用，将彻底改变我国该类产品依靠进口的局面，同时可以出口国外，对提升我国硼工业产业技术水平将会起到极大的推动作用。
四、投产条件与经济效益预期
形成10-50吨/a产能的硼化物生产线，项目总投资100-350万元；建设年产能为5-10吨的自蔓延反应炉（包括循环水冷装置，液压工作站）3-5台，辅助设备包括高温烧结炉，去离子水生产系统，酸浸湿法反应装置等；建设周期6-12个月。销售收入500~3000万元/a，利润200~1000万元/a，税金200~500万/a，投资回收期0.5~1年。
五、合作方式
该技术具有很好的研究基础和现场生产经验，对于TiB2、LaB6、CaB6以及无定形硼粉的工业化生产已不存在技术困难，因此对于以上产品可以采用技术转让或技术入股的性形式进行合作开发。
对于B4C、ZrB2中试试验已基本完成，该类产品可以采用技术转让或共同合作研