四、标志性成果简介.doc

序号 1 成果名称 高性能炭/炭航空制动材料的制备技术 成果所属学科 材料学 成果所属项目 先进有色、稀有金属与粉末冶金材料 成 果 概 况 高性能炭/炭航空制动材料是以炭纤维为增强体、炭为基体的先进复合材料,密度低、性能好、寿命长，代表当今航空制动材料发展方向。为发展我国炭/炭航空制动材料制备技术，中南大学组织材料、化学、冶金、机械、电子、航空六大学科的工程技术人员进行联合攻关。这项技术的突破，不仅使我国成为世界上继美、英、法后第四个能生产高性能炭/炭航空制动材料的国家，而且建立了全新的、完整的高性能炭/炭复合材料制备技术体系，满足了我国在航空、航天及国防军事领域的急需。 该项目攻克了高性能炭/炭航空制动材料制备方法、工艺装备、性能测试与评价等一系列技术难题，创造了一系列重大发明：（1）在国内外首次设计采用全炭纤维预制体及炭纤维表层原子结构处理技术，解决了热解炭与炭纤维界面结合弱这一长期未能解决的高难度问题。（2）在国内外首创逆定向流-径向热梯度沉积热解炭技术。炭源气逆温度梯度而流动，大大改善了沉积状态，使沉积速度提高了一倍，并实现了热解炭碳原子团的可控排列增密，获得优质的热解炭结构。（3）发明了热解炭和树脂炭两相复合结构技术。（4）发明了系列的高温热处理工艺技术。通过高温热处理调整炭纤维和基体炭的微观结构，改善了材料的热物理性能和力学性能。（5）发明了自愈合抗氧化特种复合涂层技术。 在该发明研究进程中，研究人员从基础研究到工程应用取得了一系列创新成果：在理论上发现了化学气相沉积(CVI)微区气氛沉积机理，提出微气氛作用模型，实现了对热解炭结构和性能的调控；发现摩擦膜形成的微观机理，为材料结构的设计和制备工艺的控制奠定了理论基础；自主发明并设计制造了6大类30余台成套关键工艺装备；创立了材料性能测试和评价方法；建立了我国首个炭/炭航空制动材料地面试验装置及规范和试飞标准；建设了高性能炭/炭航空制动材料示范工业生产线；构建了我国自己的高性能炭/炭复合材料制备工业技术平台；形成了9项国家发明专利。 高性能炭/炭航空制动材料的成功研制，中国民航总局颁发的第一个大型飞机炭/炭刹车副零部件制造人批准书的获得，标志着我国实现了高性能航空制动材料国产化，具有显著的社会效益和经济效益，为国家航天和国防现代化建设做出了重要贡献。 获奖 情况 2004年国家技术发明一等奖 序号 2 成果名称 铝带坯电磁铸轧装备与技术 成果所属学科 机械设计及理论 成果所属项目 材料与器件超常制造装备设计理论与技术集成 成 果 概 况 该方向的研究属材料制备机械领域，涉及冶金机械、机电工程、材料加工等多个学科。针对常规铸轧板表面存在成分偏析、深拉性能差，可铸轧的合金品种少的局限性，研究了铸轧铝材组织形成的能量规律，寻找常规铸轧技术缺陷的本质原因，立足于发扬常规铸轧节能、投资少的突出优势，通过创造新的载能装备，向铸轧过程注入新的能量，改变铸轧区的能场结构，使铸轧过程出现新的材料微流变机制，以获得优良的组织结构和性能，为高性能的铝板带材提供高性价比的铝带坯。 项目首次在常规铸轧环境中输入变频组合磁场，发明了铝带坯电磁场铸轧装备与技术，获得了性能优良的铝热带卷。成果主要特点如下：①发现了铸轧过程在变频电磁力场作用下，铝熔体[铸—轧]流变行为中由此出现的新机制和规律，实现了晶核增殖，晶粒细化的新机理。②发明了铝带坯电磁场铸轧新工艺技术，形成铸轧过程新机理，建立起电磁场连续铸轧的材料制备新方法。 ③发明了一种产生瞬变复合磁场的电磁感应器，在铸轧前沿的辊缝中同时形成脉动磁场与行波磁场，主频率与行波频率分别进行随机切换，可以产生一个瞬态变化的复合磁场。④发明了一种将电磁能高密度聚集的定向导引机构，将磁力线高密度约束于[凝固—轧制]连续流变区。⑤发明了一种复杂电磁场多参数多形态控制系统，能对磁场形态、频率、幅值作多种调控，使感应电磁场具有瞬态变化的能量梯度，增加了工艺过程的稳定。⑥使铸轧板带坯的质量显著提高，成品板的深拉制耳率减小了100％，0.007铝箔成品率平均提高8.8个百分点，产品性价比获得明显提升。 该项发明创造了一个铝材超常制备的新方法，实现了传统铸轧工艺与技术的突破与跨越，铸轧板组织性能明显优于常规铸轧板，特别是深加工性能获得突破性进展，拓宽了铸轧板的应用范围。可生产常规铸轧难以生产的优质铝板，如PS板、制罐板、磁盘基板等，解决长期依赖进口问题，可产生重要的社会经济效益。对改造我国传统铝板带生产、促进整个铝加工行业上新的台阶具有重要的意义。目前该项发明已成功在兰州铝业公司等多家大中型企业获得应用，取得了良好的经济效益。同时受到了世界同行的高度重视，在国际上引起一定反响,世界著名的法国Pechiney公司和韩国Choil公司对此项技术进行了多年跟踪，几次来学