本技术涉及一种纳米陶瓷/微米金属复合粉体的机械制备方法。它是以已建立的微、纳米粉体为原料,首先采用理论模型建立微、纳米粉体的质量配比关系,并将纳米陶瓷粉制成均匀稳定的悬浮液,然后将按计算好的配比称量的纳米悬浮液和微米粉混合,再通过机械复合法制备纳米陶瓷/微米金属复合粉体。该方法具有工艺简单、处理时间极短、反应过程容易控制、能连续批量生产等特点,可供推广和工程应用。
(1)该方法具有工艺简单、处理时间极短、反应过程容易控制、能连续批量生产等特点,可切实、简便、高效地制备纳米/微米金属复合粉体,有效地提高了已市场化的纳米粉体和微米粉体的使用效果和附加值。
(2)该方法采用理论模型建立纳米陶瓷粉体和微米金属粉体较为精确的配比关系,避免了试验法的盲目性,缩短了试验寻优过程,具有很强的工程应用价值。
(3)该方法直接采用纳米悬浮液作为粉体机械复合介质,有效地解决了由于纳米粉体本身已存在的团聚而引起的纳米陶瓷/微米金属复合粉体实际使用性能较差的问题。
(4)该方法通过大量的试验,给出了纳米陶瓷粉体和微米金属粉体配比关系的理论模型。该方法所揭示的理论模型可适用于不同成分的纳米陶瓷粉体和微米金属粉体配比关系的确定;同时,该模型所需参数的意义简单明确、容易获得,可用于指导实际工程作业。
对于制备纳米/微米金属复合粉体,可用于指导实际工程作业,可供推广和工程应用。并可以有效地提高了已市场化的纳米粉体和微米粉体的使用效果和附加值。
该成果是一种用热丝化学气相沉积(HWCVD)方法进行低成本的耐高温二极管制备的技术,它采用高熔点的钨或钽丝作为催化分解热丝,对通入生长腔体中的气体进行快速分解,通过控制热丝温度、H2 稀释比、衬底温度和生长气压等参数,可以实现不同导电类型的纳米硅薄膜的沉积和相关二极管的制备,制备的纳米硅薄膜大面积均匀,载流子浓度和迁移率可控性好。
3. 纳米硅薄膜二极管的工作温度不低于 300oC,远高于传统的晶体硅二极管 150oC 的最高工作温度。
4.用热丝化学气相沉积(HWCVD)方法进行低成本的耐高温二极管制备的技术,制备的纳米硅薄膜大面积均匀,载流子浓度和迁移率可控性好。
该成果主要面向微电子器件制造行业,如集成电路、大功率器件、特种环境探测器和传感器、光伏产业、发光器件等相关领域。
钛及钛合金与常用外科植入材料(如不锈钢、CoCr 合金、纯钛和钛合金) 相比,具有优良的生物相容性、耐蚀性、力学性能和加工性能,是目前最具优势的生物医学金属材料。
(1)合金强度高(~1050MPa),并可在较大范围内调整以满足不同类型产品的需要;
(5)工艺成型性好,延伸率比 Ti6Al4V 合金高出20%,压缩率比 Ti6Al4V 合金高出 30%,热加工温度低(~150℃)。
本成果开发的是一种用于矫形外科的新型生物医用钛合金,与传统的生物医用钛合金材料相比,具有低的弹性模量、优秀的机械强度、耐腐蚀性和成型性,而且不含 V、A l 且生物相容性更好的、无潜在的毒性元素存在,主要用作人工膝关节、股关节、齿科植入体、牙根及义齿金属支架等领域。
尖晶石结构的镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)具有三维扩散通道,其理论放电比容量可达147 mAh g-1,电压平台高达 4.7 V,具有米乐 M6米乐高的能量密度与功率密度,是未来锂离子电池发展中最具前途与吸引力的正极材料之一。
高体积能量密度的球形 LiNi0.5Mn1.5O4 材料与高电位电解液的优化设计相结合,可满足迅速增长的电动汽车、智能手机、可穿戴智能电子产品以及储能电网等对高性能移动电源的要求,具有良好的市场前景。
我校开发的锂离子电池正极材料包括锂钴氧(LiCoO2)、锂锰氧(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)及其二元三元或导电聚合物复合电极材料等,具有电压高、比能量高、自放电率小、循环寿命长、无记忆效应等特性。项目获得 5 项国家自然基金资助和 5 项专利授权。
(2)先将醋酸锂与醋酸铝溶解后再与电解二氧化锰混合,克服了固相混合不均的缺点;
(3)选用低熔点醋酸锂为锂源,保证了低温保温过程中熔融态醋酸锂与电解二氧化锰接触更充分;
(4)少量非活性 Al3+取代了部分 Mn3+,抑制了晶格收缩和膨胀带来的结构破坏,增大了尖晶石
其应用前景非常广阔,一方面可以制成大型锂离子电池组以取代传统的矿物燃料作为电动汽车的动力源;另一方面可制成小型轻量、超薄、高能、高可靠性的二次电池满足微电子工业的发展。
本项目通过成分设计和工艺控制提高 WC(0001)面与柱形面 WC(1100)的生长速度的比值,在硬质合金中形成具有一定厚径比的板状 WC 晶粒。大量板状 WC 晶粒的存在使得裂纹在扩展过程中出现穿晶断裂、Co 相桥接和裂纹偏转等现象大大增加,从而韧性得到明显的提高;硬质相的板状化使其层错能降低,降低了硬质合金的高温蠕变速率,可提高其高温力学性能。同时大量板状 WC 晶粒的存在,也使材料的硬度明显增加,因而该材料综合力学性能明显提高。
本项目获得多项国家发明专利授权,主要创新技术包括:高耐磨高强韧性板状 WC 晶粒硬质合金的制备;新型粘结相板状 WC 晶粒硬质合金的制备;具有梯度结构的板状 WC 晶粒硬质合金的制备。已开发系列具有不同性能特点的材料。与目前国内市场上相近牌号的硬质合金相比,其硬度可以提高 1.0-1.5HRA,抗弯强度可以提高 10-15%,断裂韧性 KⅠC可以提高 25-40%。
该类材料用途广泛:①适用于制作各种可转位刀片,用于常规材料的高速切削加工,还可以对高硬度的淬火钢等较硬的材料实行干式切削,其切削效率和使用寿命明显提高;②适合制作冷作模具和热作模具,其抗冲击能力和耐磨性相对常用硬质合金而言,得到明显的提高;③适合制作各种苛刻环境下使用的强耐磨件。
近年来,国内外针对 LTCC 材料的开发主要集中在中、高介电常数。但是,在极高频的微波段(厘米波至毫米波)下,片式多层微波介质天线、平衡-不平衡转换器、耦合器等多层微波器件设计要求低介电常数(εr≤10)的 LTCC 微波介质陶瓷作为介质层。因为选择低介电常数、高品质因数与近零谐振频率温度系数的材料作为微波功能介质,可以提高器件的信息传输速度,增强选频性,降低能耗,以及保证谐振与传输信号时的工作稳定性。
本项目发明了 LiMgPO4基低介电微波介质陶瓷的制备技术,已获得多项国家发明专利授权,主要通过精确的成分设计和烧结工艺控制,使该陶瓷材料可以满足 LTCC 的要求,且综合微波介电性能优良。主要性能指标:εr = 9.0, Qf = 548000 GHz, τf = -5.8 ppm/℃,烧结温度为 850℃,热膨胀系数 TCE≤7 ppm/℃。
该类材料用途广泛:主要用于制备高性能新型片式多层微波介质天线、平衡-不平衡转换器、耦合器等多层微波器件等器件。