超分散剂的制备与应用

1、2.10 控制晶界结构提高材料耐腐蚀性工艺技术【成果概况】：绝大局部的金属工程材料都是多晶体，材料的性能与其显微 组织及晶界特性有着非常紧密的联系。 如像材料中发生的晶间断裂、 腐蚀、扩散、 偏聚等问题，都会受到晶界结构和晶界特性的影响。控制晶界的结构和特性， 并 增加这类特殊晶界所占的比例， 就可以使材料的这些性能得到改善。 这类晶界称 为“特殊晶界，也就是低工重位点阵晶界。如何提上下 工重位点阵晶界所占的 比例，以及研究它们与使用性能之间的关系，就构成了“晶界工程问题。我们 已掌握了采用特殊的加工和热处理工艺， 可以使低工重位点阵晶界所占的比例由 通常的 <20%提高到 6070%以

2、上，明显提高了金属材料的耐腐蚀性能。 这种工艺 不需要改变材料的化学成分也不需要增加特殊的工艺设备， 适用于不锈钢、 镍基 合金、铜及铜合金、铅合金等金属材料制成的板材和管材。【技术特点】：不需要改变金属材料的化学成分，不需要增加特殊的工艺设 备，只要改变材料的热加工工艺， 就可以增加材料中特殊晶界所占的比例， 提高 材料的耐腐蚀性能。 在极少投入或极少技改的情况下， 就可以提高传统产品的使 用性能。特殊晶界低 工重位点阵晶界的比例可以由通常的<2030%提高到>6070%，材料的耐腐蚀性能腐蚀速率主要指沿晶间的耐腐蚀性能可降 低 3060%。本工艺方法可应用于冷轧退火的板材和管材

3、尤其适合于不锈钢、 镍基合金、铜及铜合金、铅合金等面心立方结构的金属 ，可以明显提高这类材 料的抗晶间腐蚀和抗应力腐蚀的能力，对改良材料的力学性能也有好处。2.11 低镍或无镍高 Mn-N经济型高性能双相不锈钢【成果概况】：本成果包含系列低镍或无镍高 Mn-N 经济型高性能双相不锈 钢，具体是 Cr 为 18-30%， Mn 为 4-14%， Ni 为 0-3%， N 为 ，少量的 Mo、 Cu或W。根据不同的铬含量，调整 Mn和N的含量，保持奥氏体与铁素体两相 比例约为 1：1，所制备的经济型双相不锈钢具有较好的腐蚀和低温冲击性能， 固溶态的室温屈服强度一般在 450-650MPa,抗拉强度

4、在750-950MPa,断裂延伸 率在 30-60%，该系列经济型双相不锈钢可以局部取代奥氏体不锈钢 300 系列， 广泛应用于汽车、石油化工、机械工程等领域。【专利情况】 ：已经申请专利： ZL200610116357.1； ZL200610029230.6； ZL202110039746.3；ZL202110032403.9；ZL202110032407.7；ZL202110032406.2； ZL200710038735.3；ZL202110044818.2。2.12 高品质模具钢锻材关键技术【成果概况】：在国家“十一五 科技支撑方案工程和上海市科委的资助下, 上海大学开展了大型塑料模具

5、钢模块预硬化技术、热作模具钢高等向性控制技 术、新型高强高韧热作模具钢、 高韧性高耐磨冷作模具钢、 高性能汽车覆盖件模 具材料和基于 MC5 的高性能冷轧辊用钢等方向的研究,形成了一个完整的高品 质模具钢平台,在多个产品方向实现产业化, 替代了局部进口产品。 已申请专利 15 项。获上海市科技进步奖二等奖 2 项,其它省部级奖 2 项；目前,研究成果 可产业化率达 75%以上, 50%以上的工程已通过中试或工业化生产,局部实现了模具材料国产化, 有效地提高了国产模具使用寿命, 降低了国产模具的制造本钱。 其中到达国际先进水平的产品有：1. 超大截面预硬型塑料模具钢 SW718M 和高效节能型非

6、调质预硬型塑料模 具钢SWFT600。已完成小型1015吨塑料模具用模块的研制与生产，进入2007 年以来,在国家支撑方案工程“高品质模具钢锻材关键技术开发支持下, 2021 开始进行1532吨塑料模具用模块的研制,到目前为止,已成功开发出 15 32 吨的大模块,在国内处于领先水平 ,可为汽车模具厂解决大型塑料模具国产化 的材料问题。除开发调质型塑料模具钢外, 成功研制出大截面非调质塑料模具钢, 获得一种高效、节能、 低本钱的塑料模具钢, 目前已成功用于电视机和汽车门板 模具上。本工程正在推广进行中,预计全国市场产值达 12亿元。2. 大直径连轧管机芯棒。 本工程于 2021 年 7 月 1

7、5 日,通过中国钢铁工业 协会主持召开的“大口径连轧管机芯棒国产化研究工程的专家鉴定会。 评审专家认为课题组已卓有成效地完成了工程内容，成功试制了大直径(C358.1mm)芯棒。试制芯棒的组织、性能、寿命均到达了国际先进水平，填补了国内空白， 其制造本钱比进口芯棒降低了 28%左右。本工程形成了大口径连轧管机芯棒国产 化全流程工艺技术。本工程正在推广进行中，预计全国市场有34亿元利润空间，产值达1012亿元。3. 高性能热作模具钢。针对热作模具寿命低(热锻、热挤压、压铸)下的问题，开发出三种高性能的热作模具材料，其中SDDM钢使用温度 65(?C、SDH3 6?Qc、SDHA使用温度为7008

8、00C,SDHAN使用温度为620800C， 结合上海大学早期开发的SDH13钢，目前开发的热作模具钢能覆盖现有所有热 作模具所需要的高性能模具材料。4. 高强韧性冷作模具钢。为满足现代制造业对高强韧性冷作模具钢的需求， 如汽车制造、家电、IT业的高精度冲压模具，开发了 SDC90、SDC99、SDC55, 其中SDC90已投入工业性生产，SDC99已通过工业性试生产，这二种模具材料 应用证明优于传统的 Cr12MoV和进口的DC53、XW42等材料，使模具寿命显2.13 压铸模热裂机制及提高寿命技术【成果概况】：随着有色金属压铸件在汽车、机电、航空航天等领域日益广 泛的应用，对压铸模的性能和

9、寿命提出了更高要求。 本工程较为系统地研究了压 铸模用钢H13的材质与其热疲劳性能之间的内在关系，并对国产H13钢与进口优质H13钢模板在冶金质量、化学成分和均匀性的控制、组织形态和分布、力 学性能等比照研究，并提出了热疲劳损伤因子定量评价热疲劳裂纹的技术方法。 研究说明，国产H13钢材质上的差距主要表现在：明显存在共晶碳化物，二次 碳化物沿晶界析出，夹杂物较多，带状组织较严重。因此国产H13钢模块等向性较差。热疲劳性能研究说明，对于高纯洁度H13钢，当夹杂物含量降低很低程度后，粗大碳化物也常常是裂纹源，因此模具钢的超细化是进一步提高压铸模 寿命的有效途径。【技术特点】：通过比照研究不同材料H

10、13模具钢的组织和性能，揭示影响 压铸模热疲劳性能的材质因素，并指出了提高国产H13钢质量的技术手段；在Uddeholm热疲劳裂纹评级图谱的根底上，结合数码摄影和计算机图象分析技术， 提出了以热疲劳损伤因子定量评价热疲劳裂纹严重程度的新方法，开展了热作模具钢热疲劳性能评价方法。【技术特点】：热疲劳裂纹损伤因子 D表达式如下，其中Ds为外表损伤系 数，Dd为纵向禹伤系数：A WfnaxdmaxD=Ds Dd,Ds,Dd=P -Ld5a相关技术有助于开发高品质热作模具钢 H13;使模具热疲劳性能的评价由定 性比照开展到定量比照，改良和开展了热裂纹评价方法。2.14 提高汽车模具寿命产业化技术【成果

11、概况】：提高模具的质量、延长模具的使用寿命是现代工业的重要课 题。模具的使用寿命取决于材料冶金质量、热加工和最终热处理及外表处理等诸 多因素，其中模具材料和热处理是影响模具使用寿命最重要的内在因素。为此， 围绕提高汽车模具的使用寿命这一系统工程，进行了三个方面的研究：1汽车模具用钢的研究与开发；2模具真空热处理工艺术的研究；3汽车模具外表处 理工艺的研究。具体内容如下：1、研究了 4Cr5MoSiV1钢的组织与性能，指出模具钢中的碳化物、非金属 夹杂物纯洁度、组织的均匀性等是影响模具寿命关键因素。提出改良措施， 研究出改良型4Cr5MoSiV1钢H13，其各项性能均到达国际标准北美标准。2、模

12、具钢坯的预先热处理和模具的最终热处理显著地影响模具使用寿命， 合理的热处理工艺将能最大限度的提高模具寿命。3、 通过等离子外表化学热处理使大型汽车铸铁模具的外表获得0.4mm的有 效硬化层，外表硬度到达600-700HV，提高了模具外表硬度，降低了模具的磨损， 同时改善了冲压成形过程中的润滑状况，提高了工件的成型性能，减少了拉毛、 擦伤现象，提高了工件的外表质量。优质 H13 钢的生产；铝合金压铸模材料及 热处理；各种汽车冷作模具。为进一步提高模具的寿命， 在对材料进行全面、 系统研究的根底上开发了模 具的热处理新工艺研究、新型外表处理工艺的研究氧化处理、喷丸处理、低温 渗硼处理、等离子 S-

13、N-C 复合处理、模具外表感应淬火处理 ，实现模具材料和 处理技术的全面提升，使模具寿命成倍提高。【技术特点】：显著提高国产 H13 钢的各项性能指标，使其到达北美标准； 通过合理的最终热处理显著提高铝合金压铸模的使用寿命； 采用特殊地预处理工 艺和等离子外表处理工艺， 有效提高汽车模具的使用寿命 H13 模具的使用寿命 提高 1 倍以上，并且该工艺适合于新旧汽车模具；汽车大型模具经等离子外表 处理，根据材料不同，硬化层达 0.150.4mm，6001200HV。2.15 轿车用新型齿轮钢开发和应用【成果概况】：针对汽车发动机的动力扭距不断提高， 德系 MnCr 钢已不能 胜任齿轮的要求，为此

14、成功研制出成分、组织、性能符合要求的 Cr-Ni-Mo 齿轮 钢。新型齿轮钢 20CrNiZMo 是针对大功率发动机的使用而开发的轿车用汽车齿 轮钢，用于汽车变速箱中关键重载齿轮，本工程开发了新型 20CnNi2No 齿轮钢 及其热处理工艺等，应用于 2000型，长江车的变速箱齿轮， 替代进口 TL-VW4521 钢。这种新型齿轮钢可推广应用于中、 高档轿车齿轮及工程机械中的高应力重载 齿轮。该成果到达国际水平， 应用于中、 高档轿车齿轮及工程机械中的高应力重 载齿轮。通过预处理、加工、最终热处理、台架疲劳试验，平均寿命提高98%。该研究为上海市科委重大攻关工程。【技术特点】：渗透性：J10=

15、36-44HRC;力学性能：BG状态S b=550-650MPO; 纯洁度：JKA2B2C1B1E45M冷、热加工性能优良，渗碳、淬火性能优良。已充分 掌握了新型 20CrNi2Mo 齿轮钢的化学成份和冶金质量控制技术，及其热加工， 热处理工艺技术。2.16 螺栓用精密高强度冷镦材料【成果概况】：本工程采用 20MnTiB 钢制作高强度螺栓， 通过提高冶炼质量， 把0含量控制在10PPM以下，参加微量Si-Zr合金。对夹杂物变性处理，提高 B 的回收率和稳定性， 改善冷镦性能。加工过程中采用控制轧制和控制冷却工艺， 与传统 40Cr， 35CrMo 钢相比具有冷镦性能好，综合力学性能优良，本钱

16、低的特 点，适用于制作高强度螺栓，以替代传统的 40Cr、35CrMo 等钢种。已完成了批 量生产试验，材料冶炼、轧制和拉拨、冷镦工艺均已成熟，可进行大批量生产。 可广泛用于汽车、铁路、桥梁、工程机械等领域，市场前景十分广阔。【技术特点】：晶粒度达 79级。力学性能到达：S b=1445MPa, S2 s=1008MPa, W =53.5%, a k=99J/cm。2.17 气缸件铸造气孔缺陷消除技术【成果概况】：缸体是铸件上最复杂产品之一。原 495A 缸体具有严重气孔 缺陷，直至金加工后期才被发现。 通过对缸体气孔类型及造型材料正确成分确定， 浇注系统水力模拟试验以及用计算机数值模拟该缸体

17、充型过程的研究， 使缸体的 废品率从原来 15%，下降到 5%，居国内领先水平，因此而产生的直接经济效益 达 100多万，具有显著的技术经济效益和社会效益。【技术特点】：对铸件气孔缺陷消除有科学的途径与方法，可有效消除铸件 气孔缺陷或其它缺陷。可以确定气孔类型，产生原因，提出消除措施。2.18 新型抗磨材料【成果概况】：使用在中等冲击载荷条件下的抗磨合金目前还没有较适宜的 材料可选用。根据作者研究， 在兼顾技术效益和经济本钱的前提下， 研制了数种 适合于中等冲击，高应力下工作的 如颚式破碎机齿板 新抗磨材料，以新材质和 高锰钢制作的齿板在生产实际上使用结果说明，新材料的抗磨性能比高锰钢强， 本

18、钱有所降低。 适用于使用在中等冲击载荷上的抗磨材料。 可取代高锰钢或铬合金的铸铁【技术特点】：为一种新型的抗磨合金，硬度高，有一定韧性，可用于中等载荷条件下。HRC 为 30; Ak 为 5.0 kg-m/?15m ; c w 为 120kg/mm2。2.19 双金属复合铸造【成果概况】：铁路上使用高锰钢锻叉易发生裂纹， 外表掉块， 早期磨损大。 可焊性差等缺点。我们利用晶格对应理论，研制出能熔制在PP3普通钢轨外表的 两种新合金材料，新材料与钢轨的双金属熔铸完全成功，材料抗强度， 硬度等与 高锰钢相当，韧性仅比高锰钢低一点，将可以代替高锰钢锻叉使用。【技术特点】：双金属复合铸造是复合材料的一

19、种制取方法，可使用在不同 金属的复合上， 制取满足特殊要求的铸造新合金材料。 强度、硬度与高锰钢相当。 新型铸造合金材料基层材料性能与复合层材料性能差异很大， 可以满足各种性能 要求的材料。2.20 微合金化含铌灰铸铁【成果概况】：微合金化可以优化铸铁的物理性能，铌可以使普通灰铸铁抗 拉强度超过300MPa,使过冷灰铸铁的抗拉强度到达 400MPa。铌可使灰铸铁保持 较高的石墨含量， 保持了良好的减磨性能; 铌在灰铸铁中可以形成大量弥散分布 的碳化物质点， 可使灰铸铁具有良好的抗磨性能。 含铌灰铸铁可广泛用于制造具 有良好减磨性和抗磨性的关键铸件，如汽车、拖拉机、机床等零部件。2.21 热挤压

20、模具材料【成果概况】：热挤压模具材料是采用粉末冶金制备的金属陶瓷材料，具有高温抗冲击，抗腐蚀以及耐磨等特性，可用于 800E以上的铜和铜合金棒材和各种型材料挤压加工，其使用寿命高于热模具钢 20 倍左右，完全可以可取代合金 钢模。生产工艺设备包括原料处理设备、烧结炉、压机、模具和预烧炉。【技术特点】：具有800C以上的高温耐磨、耐腐蚀、耐冲击等特性。抗弯 强度T b> 1250Mpa,密度为 8.8g/cm3,硬度 HRA >84,高温硬度700C HV674<2.22 铝合金半固态成形技术及其应用【成果概况】：由于铝合金比重轻、比强度高,废旧铝合金零部件容易重熔 回收,因此

21、汽车铝合金零件的开发和应用成为汽车轻量化的必然趋势。 铝合金半 固态成形SSF是一种近终型成形，且成形件组织致密、性能优异，同时又由 于具有重量轻, 比强度高及可回收利用等优点, 被称为二十一世纪新兴的金属制 造关键技术之一,因此, 该研究成果在国防, 航空航天和汽车工业等领域都有广 泛的应用前景。本工程已完成如下工作：1、A356 非树枝晶铝合金材料的熔炼工艺和连铸工艺设计, 已能连续制备出 60mm-200mm多种规格的非树枝晶铝合金坯料。经过两年多的小批量实验， 证明制备坯料的工艺可靠、可控。2、半固态铝合金坯料加热工艺标准的设计，在感应加热设备上实现了铝合金固液相百分比的调节，实测数据

22、说明，控制温度的精度可稳定在土 6C范围内。3、半固态铝合金的成形工艺标准的设计，在国产的压铸设备上自主设计配 制了监控系统，并制备出诸如 B5轿车的后桥支承座等形状复杂、性能优异的实 物样件多种。【技术特点】：半固态金属成形应用范围广泛。成形件加工余量少；节约能 源，凝固时间短，极大的提高了生产率。该成形方法对成形装置，尤其是模具的 热冲击小，可大幅度提高模具寿命。成形件外表平整光滑，铸件内部组织致密， 内部气孔、偏析等缺陷少，晶粒细小，力学性能高。半固态成形 A356 铝合金零 件经T6热处理后，其力学性能可达：T b> 320Mpa, 5 > 12%。后桥支承座样件 全部通过

23、 45 万次疲劳台架试验，所有性能指标和测试数据均到达超过上海汇众 汽车公司的技术指标要求。2.23 汽车用铝合金材料及其应用技术【成果概况】：本工程采用计算机应用技术，设计出新型高强度变形铝合金 的化学成分及其成分控制范围， 制订了新型变形铝合金的热加工工艺标准。 该合 金成分设计合理、 工艺编制可行。 强度变形铝合金材料和试制的轿车零件其力学 性能和零件的台架疲劳寿命已到达并超过了上海群众汽车公司的技术指标要求。 该工艺可明显提高第二相的分布均匀性和材料的致密性， 用复合材料制备的汽车 制动盘有良好的耐磨性能。【技术特点】：材料成形件外表平整光滑，铸件内部组织致密，力学性能高。 新型高强度

24、变形铝合金性能到达和超过德国群众铝合金AS28力学性能标准。 Passat支承座样品实物到达德国群众 45万次台架疲劳试验标准。铝基复合材料 的耐磨性要明显高于铸件材料，且随着铝基中SiC含量的升高，耐磨性继续略有 提高。可以广泛应用于汽车制造、航空、航天、国防工业等领域。2.24 铝合金压铸模外表氧化处理工艺技术【成果概况】：蒸汽氧化处理作为一种外表处理工艺被运用于热作模具钢的 时候，可以在钢铁材料的外表生成一层具有保护作用的蓝色 Fe3O4 薄膜，它具有 耐高温、抗氧化、致密、耐磨损、耐蚀、与基体结合强度好、有利润滑等优点。 它能提高模具的抗冷热疲劳性能和抗熔融铝合金热熔损性能。 热作模具

25、在使用之 前进行轻微氧化，通常是在空气中加热到 500C保持1-2小时，可以在模具外表 产生1-10卩m的氧化层。而模具钢在不同氧化气氛、蒸汽压力、温度和保温时间 下氧化得到外表氧化膜其 Fe3O4 、 Fe3O3 成分比例是不同的，获得的整个氧化物 层的厚度、致密度、抗热疲劳、抗熔损和焊合性能也是不同的。对铝合金压铸模 采取适当的氧化工艺以获得最优的综合使用性能，具有很高的实际应用价值。【技术特点】：显著提高铝合金压铸模的抗热熔损性能和抗热疲劳性能，显 著提高铝合金压铸模的使用寿命。技术指标：氧化膜厚度"3卩m,氧化膜脆性小显微压痕法观察氧化膜破裂 情况 ，模具氧化处理后的抗熔损性

26、能模具在熔融铝液中的热熔损失重，比不 进行处理的减少约 1 倍。2.25 电磁连铸生产高致密度超级无氧铜【成果概况】：铜材在信息、电子、电力、制冷等行业中发挥着不可替代的 作用。致密度和氧含量是铜材最重要的两个内在质量指标， 直接影响材料的导电、 导热、通讯信号的保真度等性能， 也是影响材料的利用率等经济指标。 按照国际 现行标准，对用于导电、 制冷、普通电子行业的铜材， 其氧含量要求低于 10ppm； 对用于集成电路芯片和高保真通讯线路的铜材，其氧含量要求低于 5ppm。在铜 材加工的根本流程中，决定其内在质量致密度和氧含量 的关键阶段是熔铸过程。因此，高致密度和超级无氧铜材的生产往往是在真

27、空的环境下进行的， 本钱 高，成材率和生产效率低， 导致价格昂贵和供不应求。 我国由于缺乏相应的熔铸 生产手段，所生产铜材的氧含量多在 40-80ppm,少量在20-40ppm，因此每年需 大量进口国外铜材 20 万吨/年。本技术是用高频电磁场透过结晶器作用于铜坯， 使得其结晶过程大大改善，促进杂质和气体排除，增加铜坯纯洁度，细化内部组 织并降低缩孔、 缩松、偏析等缺陷， 使铜材的致密度大幅提高， 氧含量大幅降低， 明显提高铜材的导电、导热性能； 该技术还有望实现铜坯的无缺陷生产， 经济效 益巨大。【技术特点】：生产本钱低，对原料铜要求低，可使用普通铜料；材料利用 率高。铜坯电磁连铸试验结果显

28、示，所生产的© 155和© 180铜坯，致密度高达8.92-8.94g/cm3,接近铜的理论密度8.96g/cm3;氧含量降低到10ppm左右，最低 为7ppm，大大优于国家标准20-30ppm;其铸态组织的塑性指标与经过一次挤 压塑性加工 后的铜材的相当，具有优异的物理和力学性能。【市场情况】：随着通讯、计算机、电子和电力、制冷等行的开展，对氧含 量在 5-10ppm 以下的高致密度超级无氧铜材的需求量将大大增加，市场前景广 阔。上海地区需求量超过 5 万吨。电磁连铸 10ppm 无氧铜坯的加工收入为 1800-2400元/吨， 不含后续加工成材的利润 ，其生产本钱为 6

29、00-1000元/吨， 税后利润可达 800-1400元/吨，如以 5 万吨/年计，经济效益在 4000-7000万元/ 年，而其带来的后续加工成材的经济效益更高达 5-6 亿元/年。2.26 利用高效超导热管的太阳能综合利用技术【成果概况】：作为世界上人口最多的开展中国家，我国能源的开发利用正 面临着经济增长和环境保护的双重巨大压力。 长期以来， 人们就一直在努力研究 利用太阳能。生态区域的建设， 离不开太阳能等清洁能源的有效利用。 超低无氧 铜基超导热管能以声速将温度交换气体抵达管的另一端，并将热量传递到另一 端，从而实现热能从管的一端向另一端的高速传递。【技术特点】：传热速度可达8010

30、0厘米/秒，是银、铜、铝等良导体的 数千倍，几乎是轴向等温传热； 直径从数十微米到数百毫米， 长度从 10 毫米 -200 米；耐-50°C低温和250°C高温不爆裂；使用寿命高达数万小时；无噪音。超导热 管型太阳能热水系统可实现与建筑物的完美结合；承压，可采用泵送系统； 高层 建筑也能应用；换热效率高；室内水箱 72小时温降小于5C；实现热能的储存； 且免维护。2.27 焊丝化学镀铜生产线新技术【成果概况】：目前国内供给的各种气保焊接丝都大多存在着铜层附着不牢， 色泽不均匀及露钢等缺陷直接影响焊接效率的提高。本技术重点研究 CO2 气保 焊丝在化学镀铜过程中，钢丝拉拔附着

31、物状况， 镀前酸碱洗质量， 化学镀液成份 等情况对焊丝外表铜层附着力， 色泽质量方面的影响， 从而相应改良了气保焊丝 化学镀铜生产线工艺，使镀铜后的焊丝质量符合国家标准 (GBT/81100-95)中的 5.6.1 及 5.6.2 等要求。【技术特点】：改良化学镀铜液的成份，从而提高镀铜层的结合力及外表色 泽；改良化学镀铜前处理工艺，保证化学镀铜质量；精整抛光速度到达160 180m/min ;碱、酸洗液的有效寿命为清洗 30吨焊丝以上；镀铜层结合力到达不 起鳞、无铜层剥落，铜层厚度w 0.5卩m;精整抛光后的外表色泽均匀，具有较好 的抗腐蚀能力。2.28 新型低本钱高性能钛合金【成果概况】：

32、钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性 能很好。早期，钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹 和高速飞机的结构件。目前， 钛合金在一般工业中应用， 用于制作电解工业的电 极，发电站的冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等， 此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。钛无毒、质轻、 强度高且具有优良 的生物相容性，是非常理想的医用金属材料， 可用作植入人体的植入物， 在医学 领域中获得广泛使用。总之，钛合金在航天航空、化工、医药、能源、海洋、交 通运输、建筑、体育休闲、日常用品等领域有广泛的用途。上海大学的上海市钢 铁冶金重点实验室可进行钛合金材料

33、设计、 材料制备和钛合金材料性能评估。 采 用磁悬浮技术熔炼制备新型钛合金， 开展合金铸态组织结构和性能测试， 制定和 优化热加工工艺。上海大学根据低本钱的新的合金体系设计，改良了生产工艺， 降低了生产本钱。拥有钛合金熔炼、制备和精密铸造等方面专利 10 余项。【技术特点】：新型低本钱高性能钛合金(Ti-10V-2Fe-3AI): c s>1000MPa, (T b>1050MPa, S >6%, KIC>40MPa.m1/2。突破钛合金规模化集约化生产的瓶 颈技术，采用特殊的冶炼制备工艺、 热加工工艺、 热处理工艺、 外表处理的工艺， 生产本钱低。2.29 Mg 基新

34、型纳米复合储氢材料【成果概况】：上海大学通过 研究储氢合金Mg基-AB2复合材料表相与体 相中氢扩散及纳米尺寸效应， 阐释氢与复合材料的相互作用机理， 建立了相应的 储氢机制，探索出一种高效而经济的纳米储氢材料制备方法，研制出储氢量高， 工作温度低，吸放氢速度快的 Mg基AB2系列储氢材料，吸氢量可到达 6.8 7.3 wt. %H，放氢量可到达6.07.0 wt. % H ;利用其研制出轻型储氢罐，与燃料 电池配套使用， 为高密度储氢技术的工程化提供依据， 以满足氢氧燃料电池电动 车的需求。可用于制备轻型储氢罐、 供燃料电池氢源、 氢气的纯化以及电极材料。【技术性能】：1 PCT特性：553

35、K573K储氢合金粉PCT曲线平坦，平 台压力在0.070.2MPa之间，总吸氢量不小于6.0wH%，循环寿命不小于2000 次。且不需活化过程，在大于 553K 以上的温度，合金释放氢气很彻底，放氢率 大于 96.47%。2物相结构特性： Mg-8mol%LaNi0.5 中的纳米晶粒粒径为 2030nm。2.30 MH 合金及 MH-Ni 动力型电池【成果概况】： 动力型 MH-Ni 电池是从小型 MH-Ni 电池的根底上研究开发 出来的， 小型 MH-Ni 电池和 MH 合金是国家 85， 95 期间重点研究和开发的工程 和当前重点支持的工程， 它是新一代的绿色电池， 是 Cd-Ni 电池

36、的理想替代产品， 可广泛用于移动 、笔记本电脑、手提摄像机、电动玩具、应急灯、电热保健 器材等行业，目前已趋成熟并正在产业化。动力型 MH-Ni 电池是作为电动自行 车，电动摩托车， 电动汽车等绿色交通工具的最正确电源之一。 最近国家 863 高科 技方案中， 电动汽车已列为重大专项， 国家将投入巨大资金支持研究开发我国的 电动汽车，而动力型 MH-Ni 电池也作该工程的选用电池之一，并在近期内将首 先推行。 MH 合金是生产 MH-Ni 电池的根底材料，它的主要原料镍和稀土，我 国稀土资源丰富，占世界的 85%以上，开发 MH-Ni 电池和 MH 合金独具优势。 上海大学在以上二工程开发中，

37、 已经历了小试及中试， 获得了国家级新产品和发 明专利等成果。作为电动自行车、电动摩托车、电动汽车 HEV 及 EV 的驱动电 源，还可作为电开工具及通信电源; MH 合金可用于生产各种 MH-Ni 电池和贮 存氢气及净化氢气。【技术特点】： 动力型 MH-Ni 电池的比能量高，大电流放电性能优异，寿 命长且在生产和使用及废弃后都不会对环境造成污染是绿色环保电池，价廉物 美。 MH 合金的吸氢量大，电容量高，价格廉价资源丰富。动力型MH-Ni 电池 比能量65-80瓦时/公斤，寿命500次；MH合金电容量300mAh/g(±20mAh), 寿命500次。2.31 粘结钕铁硼磁体的制备

38、【成果概况】：粘结永磁材料是永磁材料重要的分支，其性能虽低于烧结磁 体，但它可以制备小型、异型的永磁体，广泛地应用于微型电机、办公设备、自 动控制等领域。目前粘结钕铁硼磁体的产量为 2000余吨，年增长率为 20-35%。 无论从技术研究开发和市场开展来看， 粘结钕铁硼产业都呈现出勃勃生机。 上海 大学材料研究所已建成年产10吨NdFeB磁粉及百万件粘结磁体和塑料磁体器件 的生产线，具备中试规模生产能力。 可满足客户对产品性能、 形状规格的特殊要 求。生产零部件已在仪表、纺织机械等行业广泛应用，局部替代进口，取得了良 好的社会和经济效益。 凭借多年的研究开发积累， 与众多国有大中型企业建立了

39、良好的合作关系。广泛用于办公室自动化设备、汽车制造业、计算机外围设备， 家用电器、各种自动化设备等使用微电机、仪表的领域。【技术特点】：在制备和生产粘结磁体和高分子复合磁体等方面形成了自己 鲜明的优势和特色。 掌握了粘结磁体制备技术、高分子复合磁体制备技术。可根 据用户需求生产各种形状的塑料、尼龙、 橡胶等复合磁体。 形成了一整套从材料 制备、零件成型到磁体充磁、 检测的完整技术。 材料性能指标处于国内领先和先 进水平，局部性能与国际水平相当。2.32 一段式热压法制备各向异性钕铁硼【成果概况】：由各向同性钕铁硼制备各向异性钕铁硼通常采用的方法之一 是称为热压变形法(Die-upsetting

40、)的两段式热压法，此法也是美国MAGQUENCH 公 司 用 于 制 备 各 向 异 性 MQIII 粉 所 采 用 的 方 法 ， 整 个 工 艺 由 热 等 静 压 (Hot-Pressing)和热压变形(Die-upsetting)两步构成，这样处理后的晶粒沿着 施压方向(C轴)生长，形成各向异性，磁能积可达 3245MG Oe,而且磁体 粉碎后磁性能也只有很少的降低， 此法可用于各向异性钕铁硼磁的粉的制备。 由 于这种方法需要两道热压工序， 以及需采用可耐高温高压的样品模、 且消耗较大， 而使磁粉的制备本钱过高而价格昂贵。 本工程根据热压变形法的原理对二段式热 压法进行了简化：以铜管代

41、替样品模， 并采用一次热压工艺， 成功地制备了高密 度Full Density 各向异性钕铁硼，磁能积到达 3038MG Oe,这种一段式热 压变形法简称为SSHD法。可广泛用于微型电机、办公室自动化设备、仪表、自 动控制领域。【技术特点】：发现了在一段式热压工艺下，可分别提高磁各向异性剩磁和 矫顽力的物质。可制备高性能各向异性钕铁硼磁体和磁粉。矫顽力 iHc=8-14kOe， 剩磁 Br=10-13kG，最大磁能积BH max=3038MG Oe。2.33 钕铁硼高分子复合磁体【成果概况】：在深入研究 NdFeB HDDR 过程相变的根底上， 开发出氢化法 制备 NdFeB 磁粉的新技术，优

42、化了磁粉制备工艺，并利用氢化 NdFeB 磁粉颗粒 圆整、流动性极小特点，经过对 NdFeB 磁粉的外表改性处理，与尼龙、塑料、 橡胶等高分子聚合物复合采用注射、模压等成型手段制备出用途广泛的复合磁 体，现已形成 NdFeB 氢化磁粉制备技术，磁粉外表改性处理技术、高分子复合 磁体注射和模压成形技术、 复杂形状磁体充磁技术等一系列成套工艺和技术。 该 工程获 1998 年度上海科技进步三等奖，在全国近十个省市几十家单位得到了推 广，在电子、电机、计算机、信息通讯、医疗等许多领域得到广泛应用，取得了 显著的社会和经济效益。高分子复合磁体用途广泛，主要能应用于各类仪表， 微 特电机，传感器，自动控

43、制系统、计算机、医疗及磁疗器件等等。【技术特点】：磁粉制备技术投资少，见效快，工艺简单、经济磁粉性能稳 定，一致性好， 特别适于制备高分子复合磁体和器件。 高分子复合磁体的制备技 术适于小规模大批量生产。磁粉性能：BHmax=7.09.0MGQe，高分子复合磁 体能根据不同需求设计、制作、充磁。该技术的利润率保守估计为1525%。2.34 纳米晶复合永磁材料【成果概况】：双相纳米晶 Nd-Fe-B 永磁材料稀土含量少，有较好的抗腐蚀 和 抗 氧 化 性 能 。 双 相 纳 米 晶 Nd-Fe-B 永 磁 材 料 的 理 论 磁 能 积 可 达 400KJ/m3(50.2MGOE)以上，具有极高

44、的潜在性能。添加合金元素后强烈地抑制 了晶化过程中晶粒的长大，在 640-700C较宽的温度范围内进行晶化处理，晶粒 尺寸只有10-30nm,解决了双相纳米晶生产工艺中的一个重要问题，即在生产过 程中晶粒尺寸很难控制在 30nm 以内。由于细化了晶粒，增强了双相纳米晶 Nd-Fe-B 永磁材料的交换耦合作用，从而提高了矫顽力。矫顽力过低是限止双相 纳米晶 Nd-Fe-B 永磁材料投入实际应用的主要障碍之一。 添加合金元素后可使双 相纳米晶Nd2FzB/ a -Fe的内禀矫顽力提高到 716.2KA/m(9.0Koe)，根本解决了 这一问题，高矫顽力双相纳米晶Nd2Fe14B/ a -Fe永磁材

45、料的研制成功，为双相纳 米晶 Nd-Fe-B 永磁材料的推广应用奠定了根底。 主要应用于计算机， 消费类电子， 办公自动化，汽车电器等领域。【技术特点】：高矫顽力的双相纳米晶NdzFeuB/ a -Fe永磁材料，与通常的 快淬 Nd-Fe-B 相比，具有较好的抗氧化和抗腐蚀性能。粘结磁体的磁性能： Br 为 0.6-0.68 T，JHc 为 636-716 KA/m，(BH) max为 64-72 KJ/m3。2.35 复原扩散法制备钐钴磁粉【成果概况】：稀土永磁材料是近几十年来开展起来的新型高性能永磁材料， 与传统永磁材料相比， 其综合磁性能要高出数倍至数十倍。 钐钴永磁材料的居里 温度高，

46、温度系数低，化学性质稳定，特别适用于电机、仪器、仪表等方面的应 用。本工程采用复原扩散法制备钐钴磁粉，即以氧化钐、钴粉和钙粒为原料，在 保护性气氛中高温一步完成复原扩散，形成所需永磁合金粉。该磁粉粒度细， 形 状好，即可制成烧结磁体，更适宜于制作粘结磁体。粘结磁体工艺简单，价格低 廉。所生产的工件外表光滑，尺寸精密，能制成各种复杂形状的零部件，成果达 到中试生产程度。特别适用于仪器、仪表中的应用。【技术性能】： 与其他工艺 如真空熔炼法，熔盐电解法 相比，本工艺特点 是可直接用氧化稀土作原料， 而不需制备金属稀土或氟化稀土。 故工艺简单设备 简单，本钱低廉。用该磁粉制成的粘结磁棒性能如下：剩磁

47、B 为 450-500mT，内禀矫顽力Hcj为780-860KA/m ,磁感应矫顽力Hcb为330-366KA/m ,最大磁能 积BHmax 为 3。2.36 大面积高纯氧化铝陶瓷微波基片【成果概况】：高纯氧化铝是一种重要的微波介质基片材料， 具有优异的电 绝缘性、 低介电损耗、适宜的介电常数，在微波通信器件方面具有十分广阔的应 用领域。 由于材料的制备方法不同导致氧化铝陶瓷的纯度、微观结构， 外表缺陷 等差异巨大， 而使材料综合介电性能指标相差悬殊。 目前较多采用流延法等工艺 生产 99%以下的氧化铝基片材料，其纯度低、致密性较差、气孔率较高，即使表 面采用涂层等先进技术进行改性提高外表光洁

48、度， 当使用频率较高时介电性能仍 然会明显恶化，影响器件稳定性。 本技术采用高纯超细氧化铝粉体为原料， 通过 合理添加改性剂，经等静压成型，高温烧结，精加工等方法获得晶粒细而均匀、 气孔率极低，外表光洁度高，高频下具优越介电性能并且稳定的大面积基片材料。 工艺成熟，可大规模生产。【技术性能】：材料的体积密度：不低于3.96g/cm3,无明显气孔；介电常数910;介质损耗：小于5X 10-4。1GHz;基片面积：50X 50mm。2.37 可切削稀土复合陶瓷【成果概况】：目前,许多重要的陶瓷部件制备的本钱主要是精加工本钱 约 占整个部件制备费用的 70%以上,一些复杂形状的陶瓷部件的机械加工问题

49、一 直限制和困扰着陶瓷材料的广泛应用。 从陶瓷材料的组成和微观结构入手, 通过 组分或微观结构设计等方法来改善陶瓷材料的可加工性, 是一条有效的途径。 利 用这些制备技术, 在尽可能少牺牲力学性能的前提下提高材料的可加工性能。 本 工程：“可加工 LaPO4/ZrO2 复合陶瓷就是基上述理论设计的一种新型复合材 料。 LaPO4/ZrO2 复合陶瓷既具有高熔点和良好的抗氧化性，又具有良好的生物 相容性； 这种复合陶瓷界面结合较弱， 便于加工时裂纹沿弱界面形成和连接， 可 以用传统的金属加工方法对其进行加工， 突破了陶瓷在加工性能上的限制。 这使 得材料在工程和生物医学领域具有更加广阔的应用前景

50、。 以 ZrO2，LaPO4，Y2O3 等为原料，通过球磨混合、 等静压成型、 采取特殊的烧结工艺可得到性能优越的 可切削 LaPO4/Y-ZrO2 复合陶瓷。已申请专利一项，可进行中试。【技术性能】：复合陶瓷维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性分别到达 8.16GPa、 337.98 MPa 和 7.2 MPa m1/2。2.38 高性能微波介质陶瓷材料【成果概况】：微波介质陶瓷是近 30 年来迅速开展起来的新型功能电子陶 瓷，它具有损耗低、频率温度系数小、介电常数高等特点。用微波陶瓷材料可以 制成介质谐振器Dielectric Res on ator,简称DR、介质滤波器、双工器、微波介 质天线、

51、介质稳频振荡器称DRO、介质波导传输线等。微波介质陶瓷在现代通 信、军事技术领域等倍受世人瞩目。目前微波器件向高集成化,小型化,高可靠 性及低本钱化方向开展, 作为微波介质材料, 它具有高介电常数, 低介电子损耗, 低温度系数。目前微波陶瓷材料和器件的生产水平以日Murata公司、德EPCOS公司、 美 Trans-Tech 公司、 Narda MICROWAVE-WEST 公司、 英 Morgan ElectroCeramics、Filtronic等公司为最高。其产品的应用范围已在300MHz40GHz 系列化,年产值均达十亿美元以上。国内微波介质陶瓷材料及器件的生 产,在技术水平、 产品品

52、种和生产规模上与国外相比有较大差距。 上海大学是国 内最早开展微波介质材料研究的单位之一, 先后获得过国家科技创造三等奖、 上 海科技进步二、三等奖等奖项。先后承当了国家“ 863 、国家自然科学基金, 并取得了一系列成果。可用作多层微波介质滤波器,谐振器等介质材料。 广泛应 用于移动通信、卫星电视播送通信、雷达、卫星定位导航系统等等众多领域。技术性能】：可与 Cu 电极共烧,形成多层独石结构,从而到达集成化,高性能，低本钱的要求。上海大学研发的微波介质陶瓷性能列表:产品类别烧结温度ST(oC)介电常数sr品质因素Qf (GHz)温度系数rf(ppm/0C)D7850-9006-830000-

53、40000-20D101250-130010-11>60000亠0D20155020>850001.2D25160025>1000002D34145034>60000-1.2D36125036>50000adjustableD45145045-4740000<2D80-90115080-90>5000<10D1201300120>1500<102.39 耐高压限流用PTC陶瓷【成果概况】：程控 交换机过电流保护用 PTC热敏陶瓷元件，其主要功 能：当 线路遇到故障，受到大电流冲击时，PTC元件将迅速升温，其电阻值 急剧增大，从而使线路

54、、电流在极短时间内降至平安值，保护交换机，不受损坏， 当线路故障排除，毋需更换 PTC元件，即可恢复正常工作，是当前通信产品升 级换代的一种急需元件。上海贝尔 设备公司生产的S-1240J型交换机，采用高耐压PTC元件制作过电流保护。新型电阻器耐高压，稳定可靠，便于印刷电 路板的外表贴装，属国内首创，在国外，这种产品还处于研制开发阶段，前景非 常看好。现已用于上海贝尔 公司 SMP-CPTCR型外表贴装高压PTC陶瓷热 敏电阻器。另外，包封后可用于华为、中兴、大唐等通信设备公司及企业。上海 贝尔 公司预计需求2000万只以上，此外，仅国内另三家通信业巨头 (华为、 中兴、大唐电信)的年需求量各

55、在2000万只以上。【技术性能】：这种耐高压限流用PTC陶瓷，具有耐高压，耐大电流冲击等 特点。尺寸：？7.4 X 2.1mm；电阻：50Q± 10%;电力线搭接：650V，1.1A; 冲中 击：1S 1min，10 次；电阻变化 v 5%; 380V，4A，72hr，电阻变化 v 5%。主要设备和材料：钟罩炉、喷雾造粒、球磨机、压片机、隧道窑、磨片机、镀银 机、测试设备、马弗炉、试验炉、净水、玛瑙球。2.40 系列PTC陶瓷材料及其应用【成果概况】：PTC陶瓷是正温度系数热敏陶瓷的简称，应用PTC陶瓷电阻温度的非线性，可开发应用于各个领域。如恒温加热器，线路的限流保护，电机 变压器

56、的过流保护和过热保护，各种电工、 电子产品应用的传感器等。 是一种用 途极广的新材料。可用于限流、过流保护、过热保护、传感器等。【技术性能】：作为加热类的PTC陶瓷元件，它是一种温度自控的发热体， 可省去一套温控线路；作为开关类的 PTC 陶瓷元件，具有开发功能。使电器设 备防止过流、过热损坏。 PTC 元件是一种节能、平安性高、使用寿命长的元件： 开发温度：20C300E系列化；电阻温度系数15%/C30%/C ;常温电阻率： 10Q cm5kQ cm;电阻特变量 103107;耐压：200v/mm-300v/mm。2.41 医用骨折内固定器生物陶瓷复合材料【成果概况】：金属生物医学材料应用

57、于医疗领域已有漫长的历史，随着科 学的开展和外科医疗水平的提高， 先后开发了不锈钢、 钴铬合金及钛合金等一系 列植入性金属生物医学材料。但金属生物医学材料植入人体后 , 会与体液、血液 中的蛋白质和氨基酸相互作用而发生腐蚀， 导致金属离子进入体内， 与生物活性 物质如蛋白质和酶相结合，从而造成机体发生全身过敏、中毒和局部炎症现 象。而陶瓷生物医学材料研究开发在近年中得到了飞速开展。羟基磷灰石HAP是一种有良好评价的生物陶瓷，属于钙的磷酸盐家族：人造HAP钙磷比率 是1.67。因为其结构与骨骼的无机矿物质结构类似，HPA已经作为骨替代物用于 骨移植，采用功能型梯度复合复合方法是在较低的温度下进行

58、。 内固定器材是骨 折愈合的桥梁， 目前临床医学中选用的制造内固定器材的材料多为金属。 制造一 种新型骨折内固定器材： 高强度、高韧性;外表生物活性好; 不降解，结合牢固; 免除二次手术的取出。将ZrO2与HAP制备成复合陶瓷，使ZrO2材料的力学性能 和HAP的生物活性有机地结合起来，制成一种新型骨折内固定器材。 ZrO2陶瓷 材料能促进体外培养的大鼠成骨细胞的增殖和分化， 具有较好的生物相容性。 可 应用于人工齿根、颌骨、耳小骨替换、脊椎骨替换、骨填充材料等方面。【技术性能】：粘结剂：1.5wt % PVA聚乙烯醇；单纯复合材料的外表粗糙 度：3.12卩m;梯度复合材料的外表粗糙度：1.95 ym;单纯复合材料的弯曲强 度:732.85 MPa;梯度复合材料的弯曲强度：689.04 MPa;梯度复合材料对P BMC的激活程度较轻，免疫相容性优于单纯复合材料。2.42 特种光电晶体材料【成果概况】：特种光电晶体材料包括透明陶瓷、激光陶瓷、光学功能陶瓷等，具有高密度、高热