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東北大學(xué)成功開發(fā)出以金屬氧化物為原料，鎂熱自蔓延冶金法規(guī)模化清潔生產(chǎn)超細(xì)粉體的原創(chuàng)技術(shù)，并突破了設(shè)備產(chǎn)能的局限，打破國(guó)外的技術(shù)壟斷與封鎖。從方法-產(chǎn)品-裝備的集成創(chuàng)新，先后獲得發(fā)明專利12項(xiàng)。實(shí)現(xiàn)了超細(xì)鈦粉等超細(xì)粉體的規(guī)模化清潔之輩，目前已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用階段。成功開發(fā)亞微米超細(xì)鈦粉、鎢粉、鉻粉以及納米無定形硼粉。所制備鈦粉粒度小于1微米，純度大于97.5%；鎢粉粒度小于0.5微米，純度大于99.0%，氧含量低于0.15%；鉻粉粒度小于1微米，純度大于99.0%，氧含量低于0.05%；無定形硼粉粒度小于100納米，純度95.0~97.0%。 項(xiàng)目涉及的產(chǎn)品包括鈦、鎢、鉻、無定形硼粉及硼化物陶瓷粉等超細(xì)粉體。鈦、鎢金屬作為一種戰(zhàn)略性金屬材料，是飛機(jī)制造、宇宙航天行業(yè)所必需的材料，是金屬3D打印的關(guān)鍵原材料，對(duì)國(guó)家安全、國(guó)防建設(shè)起著至關(guān)重要的作用。例如3D打印的適用材料―鈦合金球形粉末，一直是制約3D打印技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為美、德、英等發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷，進(jìn)口價(jià)格高達(dá)400萬元－600萬元/噸。超細(xì)高純金屬鉻粉是高純靶材的關(guān)鍵材料，也是軍工領(lǐng)域的戰(zhàn)略材料之一，售價(jià)高達(dá)200萬元/噸以上。高活性無定形硼粉廣泛用于火箭燃料助推劑、汽車安全氣囊的觸發(fā)劑，美國(guó)一直壟斷著其技術(shù)，進(jìn)口價(jià)高達(dá)千萬元/噸。為此，我國(guó)當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南中將金屬粉體等超細(xì)粉體及其材料列為優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。本項(xiàng)目涉及的鈦、鎢、鉻、無定形硼粉等超細(xì)粉體將瞄準(zhǔn)替代進(jìn)口產(chǎn)品，為國(guó)家安全建設(shè)提供急需的關(guān)鍵原材料。未來5年，3D打印、軍工、航空航天工業(yè)的發(fā)展，鈦粉、無定形硼粉等超細(xì)粉體的需求量將會(huì)急劇增加，年需求量在10萬噸以上。若投資建立一條兩百噸~五百噸規(guī)模的超細(xì)粉體的生產(chǎn)線，其總產(chǎn)值可達(dá)2~3億元左右，其利潤(rùn)可達(dá)5000~7000萬元以上。由于該技術(shù)及裝備完全是由東北大學(xué)所研究開發(fā)，在市場(chǎng)上處于領(lǐng)先地位，具有完全的市場(chǎng)主動(dòng)權(quán)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速地持續(xù)發(fā)展，具有廣闊的發(fā)展前景。

自蔓延高溫合成（Self-propagating High-temperature Synthesis， 縮寫SHS）是利用化學(xué)反應(yīng)自身放熱制備材料的新技術(shù)。目前已發(fā)展成為一個(gè)介于燃燒科學(xué)與材料科學(xué)之間的新學(xué)科，用自蔓延技術(shù)合成的材料達(dá)上千種，它的突出優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、工序少、合成速度快、成本低，尤其適用于高溫難熔材料的合成。 本項(xiàng)目涉及的SHS陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管、不銹鋼及耐蝕合金內(nèi)襯復(fù)合鋼管、耐腐蝕聚合物內(nèi)襯復(fù)合鋼管、小口徑陶瓷內(nèi)襯復(fù)合彎管均已達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的程度，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山領(lǐng)域；煤炭和電力工業(yè)領(lǐng)域；石油、化工工業(yè)、水處理工業(yè)領(lǐng)域； 建材工業(yè)、運(yùn)輸工業(yè)領(lǐng)域；糧食、食品工業(yè)、飼料加工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域。 SHS陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管：SHS-離心法與傳統(tǒng)工藝（熱噴涂法、等離子噴涂、熱裝法、爆炸法等）比較有明顯的優(yōu)點(diǎn)：成本低、內(nèi)襯陶瓷層與鋼管結(jié)合緊密、制備的復(fù)合鋼管長(zhǎng)度較長(zhǎng)（可達(dá)5.5米）。已廣泛應(yīng)用于礦山尾礦輸送，電廠煤粉和除灰管道等工業(yè)領(lǐng)域。 不銹鋼及耐蝕合金內(nèi)襯復(fù)合鋼管：SHS-離心法制備超低碳不銹鋼，避免鋼中析出碳化物，因此可防止由于碳化物析出造成的晶界附近貧鉻，從而提高不銹鋼內(nèi)襯層的抗晶間腐蝕性能，內(nèi)襯層可與外層鋼管實(shí)現(xiàn)牢固的冶金結(jié)合。可代替整體不銹鋼管，其成本是整體不銹鋼管的1/3，在冶金、石油、化工等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。 耐腐蝕聚合物內(nèi)襯復(fù)合鋼管：該復(fù)合鋼管由三層組成，最里層是聚合物，中間層是氧化鋁陶瓷，最外層是碳鋼。聚合物內(nèi)襯層厚度為0.5~1.0mm，最高使用溫度是120℃。由于聚合物內(nèi)襯層與氧化鋁陶瓷過渡層之間結(jié)合強(qiáng)度高以及內(nèi)襯層表面光滑，因此該產(chǎn)品具有內(nèi)襯層不易脫落和輸送介質(zhì)時(shí)阻力較小等優(yōu)點(diǎn)。該產(chǎn)品具有優(yōu)良的耐腐蝕和耐磨性能，與普通聚合物管相比，不易老化，可承受更高的壓力，輸送熱水時(shí)不易結(jié)垢，可廣泛用于石油、化工、食品、冶金和礦山等行業(yè)。例如，在化工行業(yè)用于高腐蝕性介質(zhì)的輸送，取代鋼管和鑄鐵管用于輸水管道，還可代替水泥管用于污水處理系統(tǒng)。小口徑陶瓷內(nèi)襯復(fù)合彎管：該工藝彌補(bǔ)了離心法只適合制備直的規(guī)則形狀管狀樣品的不足，即可制備等徑的彎管，又可制備變徑的直管和彎管。陶瓷內(nèi)襯彎管的內(nèi)襯層是Al2O3陶瓷、Al2O3-ZrO2、Al2O3-Cr2O3復(fù)合陶瓷，內(nèi)襯陶瓷層具有優(yōu)異的耐高溫氧化、耐磨和耐高溫腐蝕性能，在冶金、化工等工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。該種復(fù)合鋼管用作高爐噴煤槍已經(jīng)在國(guó)內(nèi)幾家大型鋼鐵企業(yè)獲得成功應(yīng)用。

自蔓延高溫合成（SHS）也稱為燃燒合成，是利用化學(xué)反應(yīng)自身放熱來制備材料的新技術(shù)，具有能耗低、工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單，產(chǎn)品純度高等特點(diǎn)。SHS廣泛應(yīng)用于制備陶瓷、金屬間化合物、金屬陶瓷、梯度材料和復(fù)合材料等材料。并且SHS技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)合形成SHS制粉、SHS燒結(jié)、SHS加壓致密化、SHS冶金、SHS焊接和SHS涂層等新方向。其應(yīng)用范圍涉及工業(yè)及軍用等諸多領(lǐng)域。本項(xiàng)目主要涉及以下四個(gè)方面：1.SHS制備陶瓷復(fù)合鋼管方面：利用高放熱的鋁熱反應(yīng)體系，在離心力或重力作用下使熔融反應(yīng)產(chǎn)物中比重不同的相分離，使比重小的陶瓷相凝固在鋼管表面形成陶瓷襯層。SHS陶瓷復(fù)合鋼管具有耐磨、耐蝕、抗熱沖擊和抗機(jī)械沖擊等綜合性能，可廣泛應(yīng)用于化工、電力、石油、煉鋁和冶金等行業(yè)，輸送電廠煤粉、灰渣、腐蝕介質(zhì)、鋁液、礦山礦粉、尾礦和回填料，以及高酸性、高堿性、高硬度或高溫物質(zhì)的輸送。2. SHS制粉方面：采用SHS技術(shù)制備硅化物和硼化物粉末，通過控制原料狀態(tài)、以及合成后的冷卻過程，獲得均一物相高純度的所需硅化物和硼化物粉。應(yīng)用于耐高溫的防氧化涂層，例如姿控發(fā)動(dòng)機(jī)防護(hù)涂層，可明顯提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。3.SHS制備鈦鎳多孔合金：多孔鈦鎳合金強(qiáng)度高、密度低、耐腐蝕性強(qiáng)，彈性模量與人骨彈性模量接近，生物相容性好，生物界面結(jié)合牢固，能被組織固定，是理想的生物醫(yī)學(xué)植入材料，在臨床各科和醫(yī)療器械等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。采用注射成形或注凝成形可以成形復(fù)雜的骨骼形狀，脫脂預(yù)燒后，再預(yù)熱點(diǎn)火燃燒合成多孔鈦鎳多孔合金，其孔隙度高、孔隙大小及分布均勻、連通性好。4.SHS處理放射性核廢料方面：放射性廢料制約核能的和平開發(fā)利用。采用SHS直接固化放射性廢物的固化效率高、工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單，且可有效避免核廢物二次污染，易實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，具有明顯優(yōu)勢(shì)。該成果已通過部級(jí)鑒定，整體技術(shù)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，并榮獲教育部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自蔓延鋁焊劑及其焊接方法。本發(fā)明的自蔓延鋁焊劑由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的粉末組成:鋁粉 28%-38%;氧化錫 24%-34%;AlSr100.5%-3%;氧化銅 18%-23%;硫酸鈣8%-13%;Si 粉 1%-6%;氟化鈣 2.5%-5.0%，所有粉末的粒徑為 100nm-600μm。鋁焊劑綜合使用三種自蔓延反應(yīng)體系，整個(gè)反應(yīng)過程平穩(wěn);加入了 Si

本發(fā)明涉及自蔓延反應(yīng)與電纜除冰技術(shù)，具體地說是涉及一種基于自蔓延反應(yīng)的電纜除冰設(shè)備。除 冰過程利用自蔓延化學(xué)反應(yīng)放熱，不需要機(jī)械能切割冰層，也不需要額外外熱源。可通過控制自蔓延反 應(yīng)粉末成分和用量調(diào)整除冰速率。通過升溫除冰減少了機(jī)械除冰對(duì)線纜的破壞。通過自蔓延反應(yīng)產(chǎn)生的 高溫?zé)犸L(fēng)和后續(xù)高溫模具的熱輻射除冰，效率高，效果好。設(shè)備操作簡(jiǎn)單、使用方便，安全可靠。自蔓 延設(shè)備重量輕，滿足線纜載重要求。反應(yīng)過程綠色環(huán)保，無污染物排放。利用自動(dòng)設(shè)備搭載自蔓

本發(fā)明涉及自蔓延反應(yīng)與電纜除冰技術(shù)，具體地說是涉及一種基于自蔓延反應(yīng)的電纜除冰方法。除 冰過程利用自蔓延化學(xué)反應(yīng)放熱，不需要機(jī)械能切割冰層，也不需要額外外熱源。可通過控制自蔓延反 應(yīng)粉末成分和用量調(diào)整除冰速率。通過升溫除冰減少了機(jī)械除冰對(duì)線纜的破壞。通過自蔓延反應(yīng)產(chǎn)生的 高溫?zé)犸L(fēng)和后續(xù)高溫模具的熱輻射除冰，效率高，效果好。設(shè)備操作簡(jiǎn)單、使用方便，安全可靠。自蔓 延設(shè)備重量輕，滿足線纜載重要求。反應(yīng)過程綠色環(huán)保，無污染物排放。利用自動(dòng)設(shè)備搭載自蔓

本發(fā)明涉及 3D 打印技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于自蔓延反應(yīng)的 3D 打印設(shè)備。整個(gè)打印設(shè)備供料部分 使用自蔓延粉末熔融金屬液。工作臺(tái)部分實(shí)現(xiàn) X，Y 軸向移動(dòng)，控制工件形狀，打印部分實(shí)現(xiàn) Z 軸移動(dòng)， 控制工件厚度。粉末倉托板可一次安裝數(shù)個(gè)自蔓延粉末倉，保證供料持續(xù)性。自蔓延粉末倉與熔液流液 口分離，保證自蔓延粉末倉多次重

本發(fā)明涉及自蔓延反應(yīng)與 3D 打印技術(shù)，具體地說是涉及一種基于自蔓延反應(yīng)的 3D 打印方法。整 個(gè)打印過程利用自蔓延化學(xué)反應(yīng)放熱，完全(或部分)不需要外熱源。打印過程中通過快速自動(dòng)波燃燒 的自維持反應(yīng)得到所需成份和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。打印可控性好，通過改變熱的釋放和傳輸速度來控制過程的 速度、溫度、轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的成份及結(jié)構(gòu)。將自蔓延反應(yīng)與傳統(tǒng) 3D&nbs

北京科技大學(xué)特種陶瓷研究室開發(fā)出一種自蔓延反應(yīng)燒結(jié)氮化硅/氮化硼復(fù)相可加工陶瓷材料，其應(yīng)用前景極其廣闊。 Si和N2合成Si3N4反應(yīng)的絕熱燃燒溫度高，體積有所增加，生成棒狀的b-Si3N4相相互交叉，提高了自蔓延反應(yīng)燒結(jié)氮化硅多孔陶瓷的強(qiáng)度，但氮化硅加工性能差。h-BN陶瓷可加工性能好，但燒結(jié)性能差。本項(xiàng)目利用h-BN相在氮化硅陶瓷中形成弱界面，當(dāng)加工時(shí)，弱界面上會(huì)形成微裂紋，并沿弱界面發(fā)生偏轉(zhuǎn)，耗散裂紋擴(kuò)展的能量使裂紋擴(kuò)展終止；當(dāng)載荷繼續(xù)上升時(shí)，在下層的弱結(jié)合界面處將產(chǎn)生新的臨界裂紋再擴(kuò)展；如此反復(fù)，使裂紋成為跳躍式階梯狀擴(kuò)展，斷裂漸次發(fā)生而非瞬間脆斷，使氮化硅/氮化硼多孔陶瓷材料具有了好的可加工性能。 本項(xiàng)目原料中采用了一定比例的Si粉，比完全以Si3N4粉為原料的普通燒結(jié)工藝節(jié)約了原料成本。產(chǎn)品的基本工藝為自蔓延高溫合成（燃燒合成）工藝，在氣體高壓反應(yīng)器中進(jìn)行，燒結(jié)所需要的能量完全由原料自身放熱提供，與其他制備方法（常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)）相比較，不需要高溫?zé)Y(jié)爐長(zhǎng)時(shí)間燒結(jié)，大大節(jié)省了能源。本項(xiàng)目工藝簡(jiǎn)單，燒結(jié)速度快，效率高。可制作復(fù)雜形狀一維，二維的大尺寸陶瓷材料。抗彎強(qiáng)度已做到188MPa，材料可加工性能優(yōu)良。 已獲中國(guó)發(fā)明專利《ZL 200610089013.6自蔓延反應(yīng)燒結(jié)Si3N4/BN復(fù)相可加工陶瓷的方法》。

結(jié)構(gòu)材料輕量化是目前國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)家重大需求的重大挑戰(zhàn)，材料結(jié)構(gòu)功能一體是新材料的重要發(fā)展方向。 輕質(zhì)高強(qiáng)泡沫鋁合金復(fù)合夾芯板以超輕質(zhì)的泡沫鋁合金為芯層，與鋁合金面板實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，具有比重小，高剛度，高阻尼減振，高能量吸收的特點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與阻燃、電磁屏蔽功能兼容性，在先進(jìn)交通、航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過可調(diào)控的芯層泡沫鋁合金孔結(jié)構(gòu)，復(fù)合夾芯板的實(shí)現(xiàn)了同等質(zhì)量鋼板6倍的高剛度，同時(shí)比重僅與水接近，該成果已經(jīng)應(yīng)用于我國(guó)重要裝備制造。