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轻量化高模量、高强韧烯碳铝合金

成果类型:: 发明专利,实用新型专利,新技术

发布时间: 2023-09-13 10:14:35

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 李小丽 | 2023-09-13 10:14:35

烯碳铝合金是由铝合金与碳纳米管、石墨烯等高性能纳米碳复合而成的新 型 铝合金, 比现有高强铝合金具有更高的刚度、强度、硬度、耐热、阻尼与尺 寸稳 定性等,并保持了相同的加工性能,是未来航天、航空、 国防、交通等高 速装备 结构轻量化的理想选材。本产品已入选《上海市新材料产业重点支持目 录 (2020 年) 》,公司拥有工业化设备及自主研发设备二十余套,并已建成国 内外首条自 动化烯碳铝合金粉末冶金中试产线,工艺装备齐全,可按照客户要 求定制开发各 种烯碳铝合金型材、板材、棒材、管材、锻件等各类高端应用产 品。

采用自主创新的“叠片粉末冶金”仿生复合专利技术,通过纳米金属片的 堆砌 制备具有类贝壳“砖砌式”叠层结构的铝基仿生复合材料, 由于烯碳在层 间均匀取 向排布,所制备的烯碳铝合金复合材料强韧性匹配良好,综合力学性 能达到国际 领先水平。

已用于新型运载火箭桁条构件,替代铝合金减重 13%,正在 开发 端框、中间框等非密封结构以及液体燃料贮箱等密封结构。

航空领域:研制的翼龙无人机尾翼、油箱连接接头,已通过全机验证考核,构件减重分别达18%和32%。

国防领域:烯碳铝合金板材防护能力显著优于装甲铝合金,可用于轻型防护装甲。

特种装备:用于单人背负式高功率激光器封装散热底板,比现用铜底板减重 60%,产品已交付给下游用户试用,满足用户需求。

新能源汽车:用于新能源电池托盘、轮毂等,减重效应效益明显,正在相关 技术研发。

上海交通大学张荻教授。金属基复合材料国家重点实验室主任, 教育部“长江学者”,国家973、重点研发计划首席科学家。1982年毕业于西安交通大学机械系,1985、1988年分别获日本大阪大学材料学硕士、博士学位,1988年迄今在上海交通大学任教。一直从事金属基及构型化复合材料应用基础研究。系统解决了复合设计制备、形变加工、构效关系及构型化调控等关键科学与技术问题;理论指导实践 ,主要研究成果成功应用于我国载人航天、探月等重大工程。

高强度铝合金具有许多经济和社会效益,主要包括以下几个方面: 轻量化和节能效果:高强度铝合金相比传统材料(如钢铁)具有更轻的重量和更高的强度,其密度只有钢的三分之一左右。在汽车、航空航天、船舶等行业中广泛应用高强度铝合金能够大幅度减轻整车、飞机和船只的重量,从而提高燃油效率和能源利用率,减少二氧化碳排放,降低环境负荷。 提升产品性能:高强度铝合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,能够在各种恶劣环境下保持较好的表现。在汽车领域,高强度铝合金可用于车身和结构件制造,提升车辆的安全性和抗碰撞能力。在建筑领域,高强度铝合金可以用于制造高层建筑的外墙、窗户、门等部件,提升建筑的结构强度和耐久性。 促进产业发展:高强度铝合金的广泛应用推动了相关产业的发展,包括铝冶炼、铝合金加工、合金设计和技术研发等。这些产业的发展将带动相关企业的增长,提供更多的就业机会,促进区域经济和社会发展。 循环利用和可持续发展:铝是可再生材料,高强度铝合金产品可以回收再利用。与其他材料相比,高强度铝合金的回收率较高,资源利用效率高。通过循环利用,可以减少对原材料的需求,减少能源消耗和环境污染,推动可持续发展。 总的来说,高强度铝合金的广泛应用在经济和社会层面都具有积极的效益,促进了节能减排、产品性能提升、产业发展和可持续发展。在未来,随着科技的不断进步和材料研发的创新,高强度铝合金有望在更多领域发挥其优势,为社会带来更多的福利和效益。

资金需求:6000万元人民币

目标: 进一步承接航八院火箭上天项目,提升产能,为后面商业化产品做准备

产能建设:

n 建设先进复合材料异形件智能制造实验室

n 建设航空航天用高性能复合材料中试线

主要设备采购:

n 智能制造关键节点设备

n 智能复合材料构件性能测试验证设备

n 高性能仿真计算设备

产品研发量产:

l 适应量产工艺的自动化模具设备研发

用于新能源电池托盘、轮毂等,减重效应效益明显,正在相关技术研发。