64 高强铝合金锻件制备

成果简介Introduction toAchievements

本成果是一系列高强铝合金锻件，主要用于动车组及高速磁浮车辆。针对高铁不同部位的零部件服役性能要求，优化了非承力结构件的尺寸规格设计，在满足其腐蚀、振动等服役环境的要求基础上，选取密度较低的铝合金，最大程度实现非承力件的轻量化需求。同时研究铝合金大规格承力结构件的受力特点，制造过程中的薄弱区对铝合金构件服役性能的影响规律与作用机理，开发出了高综合性能铝合金承力件的构型与性能一体化设计技术。

本成果制备的铝合金锻件的轴箱体力学性能中抗拉强度o达到550MPa，延伸率8为 12.5% 磁浮列车用牵引连接件的抗拉强度o达到350MPa，延伸率6为 16.0% ，锻件疲劳强度大于190MPa（107次）。

应用前景 Application Prospect

为了满足轨道交通运行速度提升至600公里/小时的需求，新一代高速列车用承力结构材料的轻量化已成为必然选择，本成果在锻造铝合金方向已开发多款广泛应用于复兴号、地铁车辆以及未来磁浮试运行车辆的承力件产品，正在趋于往民用方向大力发展，技术成本较低，产品质量达到严苛的高铁行业标准，对于未来汽车锻件产品轻量化有广泛的应用前景。

高强铝合金锻件密度约为 2.8{\bf g}/{\mathsf{cm}}^{3} ，仅为常规轨道车辆用铸铁铸钢等材料的三分之一，能极大的实现车辆强量化，提高轨道车辆的承载能力，具有广阔的应用前景。目前成果已具备从原材料熔铸一锻造成型一精密机加工一阳极氧化表面处理全流程工艺的自主知识产权，实现年产5000件产品。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

高强铝合金锻件

知识产权 Intellectual Property Right

65轻合金特种热处理炉

成果简介Introduction toAchievements

轻质合金厚板及大规格锻件等产品热处理过程中温度场不均匀，在升温加热、快速水冷淬火以及时效热处理过程后大规格轻合金产品组织性能差异性较大，严重影响产品的稳定性与可靠性。成果通过系统研究轻合金表面热散射效应与合金内部温度场均匀性的关联性规律，基于大量工程化实验结果，优化设计炉体结构并基于数学模型形成相应的控温软件，成功研制出用于轻质合金的振动时效热处理炉和中厚板材连续淬火炉，该成套装备已用于国家基础研究计划和国家重点研发计划中开发新一代大规格高性能轻合金产品。

热处理炉的时效炉温度范围为零下 50°{\mathsf{C}}{-}300°{\mathsf{C}} ，时效炉振动频率范围0.01-30Hz，时效炉尺寸是 5 0 0 0 {*} 2 2 0 0 {*} 2 0 0 0 \mathsf{m} \mathsf{m} ，连续淬火炉冷却速率大于 3 0 °C / s ，连续淬火炉尺寸是5000^{*}2500^{*}3000\mm ，其工作性能优异，能在特种工况下进行操作。

应用前景 Application Prospect

在国外技术封锁和产品断供的情况下，国家大力发展航空工业用轻质合金的国产化研制，高性能7xxx系铝合金厚板及其大规格锻件将成为批量化制备的关键产品，但由于高性能轻质合金的高淬火敏感性，国内传统装备不能满足大规格轻质合金的制备工艺，开发新型装备并能快速用于大规格轻质合金的制备必然成为产业化的热点问题。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

特种热处理炉

知识产权 Intellectual Property Right

66轻合金的电磁脉冲成形技术及装备

成果简介Introduction toAchievements

低残余应力成形技术和装备会极大提升航空航天电子产品的制造效率和性能水平。成果提出了轻合金的电磁脉冲成形理论及技术，包括电磁渐进/分区成形理论，冲击液压成形及高频振荡降低回弹关键技术，可实现轻合金低应力-高效率制造。针对航空航天领域大型零件及汽车电子领域小、微型成形零件的生产问题，与相关企业合作开发了适用于大型及微小型零件的精确成形理论和方法，研制出多台大能量电磁成形设备及工装平台。

电磁脉冲成形是一种利用脉冲磁场力对金属工件进行高速加工方法，能有效提高难变形材料的成形极限、抑制起皱、降低回弹和翘曲，解决传统塑性加工行业的“痛点”问题。

应用前景 Application Prospect

成果在航空、航天、汽车、电子等领域内有巨大应用前景，特别是高性能轻质合金（如铝、镁、钛）的大型整体薄壁构件、小微型成形零件的制造和残余应力消除。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

图1200kJ电磁成形设备<br>图3单曲率蒙皮

图2飞机前缘蒙皮<br>图4薄壁椭球零件

知识产权 Intellectual Property Right

图5钛合金微成形零件及电子产品

67大型构件蠕变时效形性一体化制造关键技术及应用

成果简介Introduction toAchievements

针对我国航空、航天及武器装备等对轻质高强大型构件高品质制造的重大需求，团队攻克了大型构件蠕变时效形性一体化制造多项关键技术，涉及制造过程本构建模、坏料预处理、复合能场形性调控到工程应用等多个方面。

提出了基于大型构件蠕变时效形性演变机理的宏微观耦合统一本构建模方法，构建了系列高强铝合金蠕变时效基础数据库和模型库；发明了坏料预处理和复合能场调控蠕变时效协同制造新方法，创新了高强铝合金大型构件形性协同高品质制造技术；提出了蠕变时效成形过程热压罐一模具一构件系统多场多尺度联合建模仿真技术，开发了回弹补偿精确化-结构轻量化-温度均匀化的模具集成优化设计方法及其软件系统，发明了多点式、可调筋板式蠕变时效成形模具与装置，显著提高了构件形性演变预测精度与成形质量，缩短了制造周期。

应用前景 Application Prospect

我国载人登月、火星探测等重大任务需研制大飞机、重型运载火箭，以满足空天运载能力大幅提升的需求，其关键承载构件逐渐向大型整体化方向发展，成果可应用于空天领域大型复杂构件的极端制造。同时，该技术在轨道交通、船舶、风/水力发电等领域具有广阔的应用前景。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

大型构件蠕变时效形性一体化制造关键技术的应用

68 AI-Mg合金焊丝的制备

成果简介Introduction toAchievements

本成果为一种AI-Mg合金焊丝的制备工艺，项目团队在传统AI-Mg合金焊丝中添加低熔点的金属元素TI，有效降低合金的熔点，提高焊料与母材的润湿性。TI在AI中显示出的偏析行为和凝固过程中控制晶界活动对合金性能的提高具有显著作用，由于TI在一定温度下以TI(ht)单质存在，在焊接加热过程中将发生优先的熔融，AI晶界处的液态TI将促进AI基体的熔融，焊丝的熔点降低。存在于a-Al晶界处的低熔点T在焊接过程中最后凝固，其在焊丝a-Al基体晶粒与母材表面之间提高了液体和固体之间的分子相互作用产生的粘接力，减小了液态焊料与固体母材之间的接触角，增大了焊料的铺展面积和铺展率，焊料的润湿角减小，提高了焊接接头的界面剪切强度。同时，高温时TI可与S、P反应，但不与氢、氮、氨或干燥的二氧化碳起反应，因此降低了焊接熔池中的S，P含量，净化熔池合金减少夹渣，且对焊接熔池有保护作用。

AI-Mg合金焊丝，焊丝熔点低，介于 633~645°C 之间；与母材润湿性好，根据GB/T11364-2008《钎料润湿性试验方法》测得的润湿角介于64～76°；强度可达423Mpa，延伸率可达1 3.3% ，力学性能优异，同时还具有优异的耐腐蚀性能。

应用前景 Application Prospect

制备的AI-Mg合金焊丝性能优异，在海洋工业、汽车、高速列车、航空航天等领域有广泛的应用。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

Al-Mg合金SEM图

知识产权 Intellectual Property Right

69 高性能镁-稀土合金铸件

成果简介Introduction toAchievements

本成果为系列镁-稀土合金铸件，研究发现在常规镁合金中添加稀土元素，可以大幅度提高镁合金的耐热和耐腐蚀性能，并且兼具镁合金比强度高、韧性好的优点。本成果开发了一种复合添加稀土制备大规格镁-稀土合金铸件的工艺方法，实现了多种复杂规格的稀土镁合金铸件一次成型，制备的合金兼具低密度、高强度、耐腐蚀、耐高温的综合性能。

制备的镁-稀土合金锻件在 300°C 常规拉伸下，抗拉强度o=237MPa，延伸率 δ=13.5% ；在300°C 瞬态加载条件下，抗拉强度o,=275MPa，延伸率 δ=13.0% ，腐蚀速率 <=3.0\ \mm/a (毫米/年)，各项性能指标优异。

应用前景 Application Prospect

近年来，随着汽车、轨道交通等行业的快速发展，车辆车身用结构材料的轻量化已成为应用热点。镁合金是重要的轻量化材料，但其燃点较低、腐蚀性能较差，极大地限制了其在承力件的大规模应用。本成果制备的镁-稀土合金已广泛应用于国防的轻质高强耐蚀耐热材料装备，同样可用于民用方向。本成果制作成本较低，成品质量稳定可靠，性能优异，有广泛的应用前景。

稀土镁合金锻件密度仅为 1.8{\bf g}/{\mathsf{cm}}^{3} 左右，具有超高的比强度，目前已在航空航天、武器工业关键部件的轻量化上广泛应用。民用轨道交通等行业能极大的实现车辆轻量化，大幅度提升轨道车辆的承载能力和运行速度，应用前景广阔。目前已具备从真空熔铸一锻造成型一精密机加工一阳极氧化表面处理全流程工艺自主知识产权，实现年产2000件产品。

成熟度Maturity产业化

知识产权 Intellectual Property Right

70高性能变形镁合金制备技术

成果简介Introduction toAchievements

本成果为系列新型高强耐热变形镁合金的制备技术，解决了现有镁合金材料绝对强度低、耐热性能差、高品质大规格锭坏制备难、大构件塑性加工性能差及各向异性严重等一系列技术难题，研发出3种新型耐热变形镁合金AQ80M、VW64M和VW93M，现已制备出国内最大（直径650mm ）高品质高稀土镁合金半连铸锭坏，研发的变形镁合金环形件、模锻件、锥形件及挤压材等大规格结构件已在航空航天多个重大型号上得以应用。获得国家发明专利30余项，制定国军标1项，获得2017年有色金属协会科技发明一等奖。

本成果制备的变形镁合金产品力学性能高，内部质量稳定，性能一致性好，适合于批量生产。

应用前景 Application Prospect

镁合金具有比强度和比刚度高的优点，是航空航天、轨道交通和新能源汽车等领域实现轻量化发展目标的关键材料。本成果制备的镁合金易成型，适合制备新一代大型装备承载构件。

高性能变形镁合金产品替代同规格的铝合金结构件后，可减重约 30% ，助力我国新一代大型装备的轻量化升级，减低能耗，减少使用和运营成本。同时，镁合金优良的阻尼性能所产生的减振效果，可有效防止装备内仪器震动失效，大幅提高运行安全可靠性。随着我国航空航天型号、新能源汽车、高铁的快速发展，镁合金产品将有广阔的应用前景。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

某航空型号用AQ80M镁合金模锻件及挤压

知识产权 Intellectual Property Right

71高速重载制动系统用摩擦材料制备技术

成果简介Introduction toAchievements

本成果为一种用于高速重载制动系统的摩擦材料制备技术。由粉末冶金国家重点实验室经过40多年的摩擦材料研究，研制的高性能摩擦材料已成功应用于海、陆、空、天各个领域，为我国C919大飞机、神舟飞船、各类军机、高速重载装甲车等制动系统提供了关键摩擦材料。

开展高性能制动材料的成分和工艺研究，解决高速、重载条件下制动系统用摩擦副材料的高可靠和长寿命等瓶颈问题。制备的350km/h高速列车用制动闸片，顺利通过台架考核和CRCC认证，应用于和谐号、复兴号高速列车。制造的高速列车碳陶制动盘已通过时速420km/h的1:1台架试验考核，在国内率先成功将碳陶摩擦副应用于轨道车辆制动系统，主要包括上海和长沙的高低速磁悬浮列车、时速160km下一代碳纤维地铁车辆“CETROVO”、时速350km双层“复兴号”高速列车试验样车和时速600km高速磁悬浮试验样车等。本成果获得2014年湖南省技术发明一等奖和2016年湖南省科技进步一等奖。

应用前景 Application Prospect

本成果突破了高耐磨高能制动摩擦材料成分设计以及摩擦副系统匹配技术，应用于CRH型号动车组、军用重载车辆等，带动了高速重载运输产业。高速重载制动系统用摩擦材料均已装车运用，可批量化生产，技术成熟。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

摩擦材料知识产权IntellectualProperty Right

72高气密耐热弥散强化无氧铜制备技术

成果简介Introduction toAchievements

本成果主要是一种高气密性耐高温的弥散强化无氧铜制备技术，通过对铜氧化机理研究，探索出能有效抵抗退火软化，同时保持高导电和高强度弥散强化铜合金的理想微观组织结构模式，突破了零烧氢膨胀技术，独创了低铝含量高导Cu-Al2O高气密耐热弥散强化无氧铜。

在合金化无氧铜制备过程中，通过Yb、Zr、Ca、La和Ag以特定比例添加产生的协同作用，有效解决了现有技术中无氧铜条在进行生产功率模块的热处理工艺时，晶粒急剧增大，导致和其他零部件进行接合时发生各种故障的问题，进而实现了温度增加到 850°C 时，也可以抑制晶体颗粒增大。经 900°C/ 1h退火后， \sigma_{0.2} 为110-300MPa，导电率达95-100%IACS，成功实现了高耐热弥散强化铜合金产业化制造。本成果获国家科技进步奖1项，省部级一等奖1项。

应用前景 Application Prospect

高气密耐热无氧铜合金是电子通讯、航空航天、先进武器等领域的关键基础材料。使用本成果提出的合金化无氧铜制备方法，工艺流程短，所需设备不复杂，可以根据需要设计最终产品形式，棒、管、线、板、带、箔等都可以，产品能够满足新能源汽车和电真空器件等对高耐热无氧铜产品的需求。

本成果已成功应用于“神舟”系列，导航控制系统，实现了我国空天导航系统和雷达电真空用高气密弥散强化无氧铜从无到有的突破。如能规模生产弥散铜电极材料，价格优势明显（20万元/吨），电极材料等市场年需求量可达到8000-12000吨。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

弥散强化铜合金

73铝合金节能输电导线及多场景应用

成果简介Introduction toAchievements

本成果主要为系列铝合金导线，利用多性能协同提升的特征微结构设计及调控理论以及弥散含Er核壳结构复合粒子形成机制及作用机理，设计出三种特征微结构，满足不同场景应用要求的三类高导电率的导体材料，即高导电率的硬铝导线、中强全铝合金导线和耐热铝合金导线。材料的导电率、强度、耐热性协同提高，大规模生产中组织、性能精准调控，可在大容量、低损耗、多场景中可靠使用。

1.突破了多性能协同提升的特征微结构设计及调控理论，揭示了弥散含Er核壳结构复合粒子形成机制及作用机理，设计了满足不同场景应用要求的三类高导电率的导体材料。

2.开发了Fe、Si元素有效化的低成本制备技术，发明了促进脱溶、增强弥散析出的热处理技术，通过相对电导率表征和监测导体材料的脱溶行为，实现了全加工流程的组织调控，解决了产品批次性能不稳定的难题。

3.建立了大容量低损耗导线结构的数学模型，确定了多场景应用导线的选型边界条件，对不同导线结构的通流能力和电能损耗进行数值计算，设计了匹配多场景应用的导线截面结构，发明了系列节能导线连接关键技术。

本成果制备的高导电率兼顾强度、耐热性的高性能铝合金导线、发明的系列节能导线连接关键技术，达到了国际先进水平，产品主要技术指标达到国际领先水平。本成果获得2019年国家科学技术进步奖二等奖。

应用前景 Application Prospect

本成果在全球能源互联网研究院有限公司、国网辽宁省电力有限公司、国网湖南省电力有限公司、上海电缆研究所有限公司进行了产学研合作，使用本成果制备的导线近三年销售22.31万吨，新增产值36.26亿元。成果累计架线2.15万公里，实现了多场景的大容量、低损耗电力传输，每年可减少线路损耗约4.3亿kWh，为国家构建安全高效、清洁低碳的能源体系提供了重要支撑。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

图1200kJ电磁成形设备

图2飞机前缘蒙皮

图1200kJ电磁成形设备

74高性能铜合金精密部件制备

成果简介Introduction toAchievements

本项目团队经多年攻关，先后开发出一系列高性能铜合金精密部件，包括Cu/Mo/Cu、W/Cu、Mo/Cu等低膨胀高导热铜基复合材料，是大功率电子元器件首选的电子封装材料，获认国家重点新产品；高速轨道交通电动机用高强、高韧、高导热铜合金材料，获认国家重点新产品，为国产1700KW以上超大功率异步牵引电机提供了关键部件；零烧氢膨胀、抗退火软化Cu- *{\sf A l}_{2}0_{3} 和易微纳加工的Cu-TiB2纳米弥散强化铜合金，成功用于“神舟”系列陀螺仪上，同时，也成功应用于XXX相控阵雷达上。为我国航天事业和高铁事业的发展做出了重大贡献。开发的超高强铜镍锡合金水平连铸短流程制备技术，较传统熔铸工艺节能 30% 以上；自主开发的高弹导电铜镍锡合金的组合形变热处理技术，耐蚀性能提升15-25%；本项目制备的铜镍锡产品对比Materion公司产品性能指标，其屈服强度、延伸率和硬度均优于进口产品。

应用前景 Application Prospect

为电子、电器、电真空，电池和新能源汽车等行业的自动化焊接生产线提供了组装点焊电极及电真空器件和高压直流继电器提供函需的原材料，适于工业生产。项目产品面对国防军工、航空航天、高端装备制造、海洋工程、电子通讯、新能源汽车、轨道交通、人工智能等多个高技术领域的特殊铜合金需求。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

制备的铜箔铜片

75高性能钨基复合材料及其应用

成果简介Introduction toAchievements

本成果主要是一种高性能钨基复合材料，是国防和国民经济的关键材料。现有钨基材料因为组织粗大、性能差和尺寸受限等问题，很难实现大规模工业化运用，本成果提出“纳米原位复合”设计，发明了具有高强塑性匹配、高强韧、高均质的细晶钨基合金，建立了“微米-纳米复合”模型，研发出超粗W粉和超大尺寸钨材制备技术。使用本技术，现已制造出大制品旋转烧结炉，为超大尺寸钨材提供保障，研制的系列高性能钨基复合材料，应用于多项重点工程。本成果“高性能钨基复合材料制备技术与应用”获2010年度中国有色金属工业科学技术奖一等奖。

应用前景 Application Prospect

本成果已在株硬集团、江钨华茂等企业进行应用，形成了年产600万吨粉末、50吨高强韧钨合金、300吨大尺寸钨材生产线，材料产品已广泛应用于航空航天、原子能、核能、LED新能源、大数据超算和集成电路微电子信息工程、医疗、钢铁、高端装备制造等领域，为航空航天、国防领域、原子能、核能等领域提供1200吨以上专用粉末和2吨、2700套细晶钨基复合材料，近三年新增销售收入8亿元以上，社会经济效益显著，同时在国内外多家企业推广应用，达到国际领先。

成熟度Maturity产业化

76高性能低成本碳基材料产业链

成果简介Introduction toAchievements

本成果为一系列碳基复合材料的制备工艺和方法。一是碳/碳复合材料、碳/陶复合材料的快速制备技术，通过炉型结构及材料优化设计以及多元物理场的优化设计及调控技术，提高了碳/碳复合材料、碳/陶复合材料的生产制备速率；二是通过粗糙层微观结构沉积及调控技术，制备出高性能碳/碳大尺寸圆形或方形地埚；三是采用先驱体浸渍-裂解技术制备出低成本高收得率碳/陶复合材料；四是碳/陶复合材料坩埚过渡内涂层的制备及界面优化匹配，快速制备出抗氧化陶瓷涂层坩埚。

应用前景 Application Prospect

本成果制备的系列碳基材料有望应用在光伏、氢能、锂电、航天、航空、电子信息、轨道交通、新能源汽车等国民经济重要行业，可解决我国新型碳基材料制造周期长、制造成本高、使用寿命短等问题，具有广阔的市场空间，并可产生重要的社会经济效益。

成熟度Maturity产业化

知识产权 Intellectual Property Right

77碳纤维复合材料的制备技术及其应用

成果简介Introduction toAchievements

本成果主要是碳纤维复合材料，包括碳/碳复合材料、碳/陶复合材料的高效制备技术及其应用开发。针对航空航天、轨道交通、工程应用等领域对碳纤维复合材料高性能、低成本综合需求，建立了碳纤维复合材料结构性能匹配设计、碳/碳复合材料快速制备、碳纤维增强陶瓷基复合材料的快速陶瓷化、相关目标产品的制造技术。

碳/碳复合材料是通过在碳纤维编织体内部引入碳基体得到的碳纤维增强复合材料，具有较强的结构和性能可设计性，主要应用于航空航天耐烧蚀、结构承载关键部件，轨道交通制动部件及工程应用耐高温、防腐部件。碳纤维增强陶瓷基复合材料主要是通过特殊方法将陶瓷相基体引入碳/碳复合材料内部得到的一种耐高温、耐磨、高强度复合材料，主要应用于航空航天领域热端结构部件，轨道交通、特种车辆高能制动部件等领域。

应用前景 Application Prospect

本成果涉及的碳/碳复合材料、碳/陶复合材料具有制备方法简单，制造周期短，生产成本低，承载/防热性能优异，摩擦性能优良，热稳定性高及环境适用性强等特点，可广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车制造、工程机械等领域，具有广阔的应用前景。

本项目成果的产业化开发在JG和民用领域均具有良好的市场前景，可产生较大规模的市场经济效益。

成熟度Maturity产业化

知识产权 Intellectual Property Right

78高比能富锂锰基正极材料制备技术

成果简介Introduction toAchievements

本成果是一种高比能富锂锰基正极材料制备技术。项目团队针对富锂锰基层状正极材料的库仑效率低、电压衰减快、循环寿命短、倍率性能差和加工性能不佳等主要瓶颈问题，通过基础成分设计、前驱体结构优化、表面梯度反应熔渗处理和界面层原位构筑等，在富锂锰基层状正极材料的平均工作电压、电压/容量保持率、加工性能、循环寿命等关键技术指标实现突破，所制备的富锂锰基层状正极材料具有较规则的球形度，多元组分可控、钴含量低（可无钴）、表面成分梯度可调等特征，能量密度比高镍三元811正极提升 15{-}20% ，而成本降低 30% 以上。本成果不但解决了富锂锰正极材料的技术问题，同时，所设计的高电压适配电解液可实现锰基电池在4.8V电压下长效稳定、高锂离子电导率和高安全性，使本成果的无钻富锂锰正极材料技术能够产业化。

应用前景 Application Prospect

无钻富锂锰基正极材料锂含量更高、比容量和截止电压都更高，同时其材料中可减少镍和钴金属元素的用量，大量用锰元素，与LiCoO2和三元材料相比，不仅价格低，而且安全性好、对环境友好，是未来锂电池正极材料的发展方向，从而被视为是下一代锂离子电池正极材料的理想之选。可广泛用于各型动力、储能市场。通过向相关行业、产业、领域的发挥辐射、带动作用可对新能源产业的上游（电解质原材料供应商）、下游（所有对类固态电解质有需求的地方）产生促进作用。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

锰基正极材料

高比能富锂锰基正极材料

（有望取代高镍三元正极材料）

●成本更低
不改变现有三元正极生产工艺，设备工艺成本更低
相比较主流NCM三元材料成本降低40%

能量更高

高电压平台（>4.65V)全电克容量（>230mAh/g)质量能量密度提升超过15%

知识产权 Intellectual Property Right

79钠离子电池类固态电解质制备

成果简介Introduction toAchievements

本成果是一种钠离子电池类固态电解质制备技术，项目团队针对（类）固态聚合物电解质存在室温离子电导率低、与高电压正极材料/锂金属负极的界面匹配性差等瓶颈问题发明了“高交联结构类固态电解质”、“聚碳酸酯基电解质的功能化接枝”、“有机-无机复合固态聚合物电解质”和“高电压长寿命正极材料表界面改性技术”等技术，解决了（类）固态电解质离子电导率和界面稳定性难以协同、循环稳定性和安全性无法兼顾的技术难题，申请发明专利10项。本成果开发的制备技术，成本低，在不改变现有电池制程工艺条件下，可实现快速产业化。

应用前景 Application Prospect

钠离子电池的目标市场（储能与低速电动车）已经十分清晰，替代铅酸，补充锂电的市场定位成为行业共识。目前国内外无同类产品可做比较。本成果相比较于液体钠离子电池仅增加少量自己合成的廉价的添加剂，增加电池材料成本千分之五以内，具有更安全、能量密度更高、循环寿命更长、温域更宽且不增加成本等优势。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

类固态钠离子电池

80土压平衡盾构废弃渣土资源化利用技术

成果简介Introduction toAchievements

本团队针对土压平衡盾构废弃渣土资源化利用进行多年研究，取得一系列成果，主要包括：

1.提出了土压平衡盾构废弃渣土，资源化利用处理新方法，该方法可根据不同类型的地层、不同含砂量的废弃渣土，应用不同配比的固化剂，对废弃渣土进行资源化利用，获得了不同用途的建材产品，大幅度减少了废弃渣土运输费用、存储所占用的农田面积以及对地下水的污染。

2.提出土压平衡盾构废弃渣土稠度洞内自动调节方法，发明废弃渣土稠度自动调节装置，使得土压平衡盾构能够安全通过含水地层。对于不同的含水地层，能够根据刀盘切削下来的渣土的含水量，自动调节渣土的稠度，保持渣土稠度的稳定，从而减少了渣土在洞内的漏失量与地面渣土存储设备的容积。

3.提出了一种土体饱和度控制的方法及设备，以便控制废弃渣土含水量稳定在一个固定值，使得废渣固结体的强度能够基本保持稳定，解决了由于废弃渣土含水量的不一致，导致废渣固结体强度不稳定的难题。

4.提出了盾构刀具磨损的试验方法与设备，盾构刀具的磨损直接关系到盾构掘进的速度与效率，本技术能够针对不同的地层条件，在地表用模拟试验，准确确定刀具的磨损速度与程度，为刀盘刀具的更换提供了理论依据，提高了刀具更换的效率与盾构掘进的速度与效率。

应用前景 Application Prospect

本成果可将盾构废弃渣土进行资源化二次利用，不仅节约了大量废弃渣土运输、存储费用，而且也减少常规建材烧制所导致的大气环境污染，具有非常可观的社会效益和环境保护效益。

成熟度Maturity产业化

知识产权 Intellectual Property Right

81全装配式混凝土复合墙板住宅建筑

成果简介Introduction toAchievements

全装配混凝土复合墙板建筑采用工厂一次成型的结构-保温隔热-建筑装修一体化混凝土复合墙板（体）和混凝土复合楼板组合，通过键槽接缝或孔洞集中配筋，在现场快速拼装成型。

全装配式混凝土结构相比等代现浇装配式混凝土结构，其墙板、楼板等预制构件在工厂一次成型，通过坐浆、灌浆接缝、灌浆套筒、预留孔洞集中配筋等非现浇混凝土方式进行连接。全装配式混凝土结构不同于等代现浇装配混凝土结构，其墙板、楼板等预制构件在工厂一次成型，通过键槽接缝辅以灌浆套筒、预留孔洞集中配筋等方式进行连接。由于该体系没有现浇混凝土节点接缝和现浇叠合部分混凝土施工，因此节省了模板与支架系统；全部采用大构件拼装，可大幅提升施工速度（住宅建筑每楼层施工工期仅为2-4天）；节约劳动力 70% 以上；施工现场简便整洁，几乎不产生建筑垃圾，节能环保；总体比目前的“等代现浇节点装配式混凝土剪力墙高层建筑”可节省施工成本 10% 以上。

应用前景 Application Prospect

近年来我国装配式建筑快速发展。据统计，2019年全国新开工装配式建筑4.2亿 {\mathsf{m}}^{2} ，较2018年增长 45% ，占新建建筑面积的比例约为 13.4% ，近4年年均增长率为 55% 。适用于全装配混凝土复合墙板住宅建筑的7度以下地区约占60%以上，约为 1.242m^{2} 。全装配式混凝土复合墙板住宅建筑是我国房屋建设发展的必然趋势，应用前景广泛。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition 知识产权 Intellectual Property Right

图1模块化施工基本流程

82气凝晶保温材料与相关建材及其制备技术

成果简介Introduction toAchievements

针对当前建筑保温材料无法兼具“耐火、轻质保温、高强和耐水”各种性能的难题，以及使用过程中存在重大安全隐患的现状，本成果从原理独创、矿物发明和技术首创等三个方面进行原始创新，首创了气凝晶材料及其制备方法。与国际先进保温材料相比，气凝晶保温材料具有如下显著特征：

1.组成：完全由相互搭接的纳米尺度无机矿物晶体构成。
2.超轻：体密度 :50~80\mathsf{kg}/\mathsf{m}^{3} ，体积孔隙率高达96%。
3.高热阻：导热系数小于0.035W/m·K。
4.耐高温：耐 800°C 以上，A级耐火。
5.比强度高：抗压强度0.2MPa\~0.6MPa。
6.自憎水：有“荷叶效应”，不吸水。
7.高耐久：与建筑物同寿命。
8.绿色环保：生产全过程碳排放量接近零，无副产物产生、可回收利用、无环境污染。

应用前景 Application Prospect

碳排放量主要包括“交通、建筑和制造业”三大领域，其中建筑全过程碳排放量约占全社会碳排放总量的 47~49% 。建筑全过程包括建筑材料生产、建筑施工和建筑运营三部分；其中建筑运营主要是指建筑物的制冷、制热产生的能耗，我国建筑运营碳排放量约占建筑全过程碳排放量的50% 。因此，采用高质量的建筑保温产品来提高建筑物的保温能力，降低制冷、制热产生的能耗是保证“双碳”目标如期实现的关键。据国家相关统计数据，未来3年我国新建房屋外墙保温材料市场规模高达1400\~1500亿；2020-2030年我国老旧小区改造共计40亿平方米，预计总投资额达到5万亿，其中节能改造是重点，气凝晶保温材料具有十分广阔的应用前景。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition 知识产权 Intellectual Property Right

83 高稳定强粘结自密实混凝土及粘度改性材料

成果简介Introduction toAchievements

高稳定强粘结自密实混凝土，为我国高铁轨道结构充填层建造提供了核心材料保障。高稳定强粘结自密实混凝土及其粘度改性材料，已在我国高速铁路CRTS川型板式无轨道结构充填层建造中实现了规模化工程应用，应用里程已超 10000k m ，并已推广应用至地铁新型轨道结构工程中。同时，高稳定强粘结自密实混凝土也为解决难以振捣、无法振捣以及不允许振捣密实的现代复杂工程结构建造施工，提供了新的解决方案。

本成果特点如下：

1.制备工艺简单，性能优异，尤其能与相邻结构保持协同工作，具有显著的技术经济优势。
2.保障了建造施工的高精度、高可靠性。
3.减少材料损耗率 60% 以上，提高施工效率 50% 以上，提升了施工质量。
4.无需外加机械力振捣密实施工，大幅消除施工噪声污染。

应用前景 Application Prospect

高稳定强粘结自密实混凝土材料可广泛用于高速铁路CRTS川型板式无轨道结构充填层建造、现代地铁高平顺减振型新型轨道结构建造、密集配筋的难以振捣、无法振捣以及不允许振捣密实的，大型复杂工程结构的充填以及水利等工程建设，具有十分广阔的应用前景。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

图1粘度改性材料

图2物理化学增粘及空间网络桥接

图3CRTSIII型板式轨道结构各部件构成示意图

84喷射沉积高硅铝合金电子封装材料研制与应用

成果简介Introduction toAchievements

针对传统冶金方法难以获得高硅铝合金的问题，开发了喷射沉积制造高硅铝合金电子封装材料的技术，结合多级热处理与微合金化技术，研制出硅含量 50% 、 27% 等高性能高硅铝合金材料；通过应用验证研究，解决了材料精密加工、表面镀覆及激光封焊等技术难题。

开发喷射沉积制造高硅铝合金的技术，解决了材料致密度低、均匀性差、初晶硅相粗大等难题，实现了稳定化低成本生产，产品价格低于进口材料的 50% ：研究高硅铝合金加热过程中的组织性能演变规律，提出了抑制材料焊接开裂的多级热处理技术，提高了电子电路和器件系统的可靠性；探明微量元素在高硅铝合金中的作用机理，发明了提高材料力学性能的微合金化技术，抗拉强度达到285MPa，比进口材料提高 47% ，达到微波组件进一步减重的目的；发明了高硅铝合金壳体的精密加工与表面处理技术，实现薄壁（ 0.8{-}7.0mm) ）、微通孔 \phi0.9\mathsf{mm}) 多腔体结构壳体的精密成型与镀覆，成品率达到 95% ；根据结构力学模型优化设计了焊接接头结构，发明了高硅铝合金壳体与盖板的高气密性激光封焊技术，成品率达到 96%

应用前景 Application Prospect

成果突破了高硅铝合金制备与应用的技术瓶颈，2015年建成试生产线，所制造的高硅铝合金材料已广泛应用于四代机机载火控有源相控阵雷达、X波段固态有源相控阵雷达、舰载一体化综合信息系统、星载高分辨率合成孔径雷达、地基多功能导弹防御相控阵雷达等一大批新一代电子信息装备，为重点型号电子装备的小型化、轻量化和高可靠性奠定坚实基础。同时，材料逐步推广至光学系统、5G网络低轨通讯卫星等。

成熟度Maturity产业化

成果展示AchievementExhibition图3显微组织知识产权IntellectualProperty Right

图1粘度改性材料<br>图4对接式接头结构

图2沉积锭坏<br>图5良好的对接焊缝

85高速信息传输器件封装的关键技术与装备

成果简介Introduction toAchievements

针对100G以上高速信息传输器件的制造封装难题，发明了高保形引线互连方法和装备、阵列波导器件自动化对准耦合工艺和封装装备，实现了高速信息传输器件的高保真高可靠的互连与封装。

1.针对超声键合机理不明难以实现高速射频信号的高保真传输难题，揭示了键合强度生成过程是键合介质微米尺度的运动、纳米尺度的位错和原子尺度的扩散，创立了快速原子位错扩散超声键合机理理论；基于新理论发明了时变参数加载、柔性键合、界面性能监控等高效高品质的键合新工艺，解决了微焊点可靠性提升的瓶颈难题。

2.针对高速信息传输器件制造中大跨度、高刚度弧线成形难题，发现了折点分布和变形程度决定引线形状、影响引线刚度的规律，发明了基于圆心映射的通用引线弧线快速设计新方法，提出了可变长连杆-弹簧（VLLS）设计模型、开发了可视化引线弧线设计仿真软件平台，实现了低弧大跨度复杂弧线（折点≥5个、跨度 >8000{\upmum} 、弧高 <120\upmu m) 的快速、准确设计，形成了[方法-模型-软件]一体化的自主知识产权的弧线设计技术。

3.针对100G及以上高速大容量光芯片与阵列光纤的低损耗、高保真耦合互连难题，提出了一种基于耦合模型的光芯片与光纤快速精确自动对准算法，发明了阵列波导器件自动化对准耦合工艺和封装装备，实现了阵列波导器件对准耦合时间少于1.5分钟，单通道器件附加损耗低于0.12dB，封装效率提高 80% ，成本下降超过 70%

4.针对微电子、光电子器件封装中纳升级、高粘度、高速度喷射点胶难题，提出了多种驱动方式的纳升级微量点胶方法，解决了极短行程内喷针高速度运动生成和大粘度流体通过毛细管喷射形成液滴的难题，实现了大粘度范围流体（0.05Pa.s-5Pa.s)纳升级（2.5nl)喷射，研制了超磁致伸缩驱动、压电陶瓷驱动和电磁驱动的微量流体喷射阀。

应用前景 Application Prospect

成果可广泛应用于通讯、信息、国防、金融等行业的光电子与微电子产品的封装与制造，应用前景十分广阔。成果中的“所见即所得的引线设计与优化仿真软件平台”在微电子封装装备领域内的企业应用，“FPGA超声发生器”在电子领域中应用，“压电驱动高频喷射阀”已被相关科技公司应用。

成熟度Maturity产业化

86一体化高温SOI压力传感器

成果简介Introduction toAchievements

针对高温压力原位测试的迫切需求，提出高温SOI（绝缘物上硅）全介质绝缘隔离原理压敏芯片和耐高温背压无引线集成封装新构想和新技术，全面突破硅压力传感器的工作温度极限问题，实现了传感器压敏芯片设计制造与封装集成。

成果采用芯片背面感压无引线集成新构思与新技术，解决传感器封装工作温度极限、高可靠性等难题；运用超声能调控烧结和纳米化改性等新工艺和新技术，提高无引线封装体连接界面的高温稳定性和机械可靠性；开展高温高精度SOI全介质绝缘隔离芯片设计与制造，解决信号的高温漂移、自补偿等难题；解决高温下p-n结电学隔离漏电失效引起的压力输出信号严重漂移和畸变问题；研制新型 300°C 高温高精度SOI压力传感器件，突破高温压力的降温间接测量模式，解决高温压力的原位直接测量与高精度控制难题。

应用前景 Application Prospect

成果可应用于航空航天发动机、火箭发动机、导弹等军事领域装备的高温压力测试。在民用工业领域可应用于油井测压、化工冶炼、生产自控等各种工业自控测试。压敏芯片可扩展应用到常规压力传感器，提高常规压力传感器的性能。无引线封装技术可扩展应用于温度、生物等各类传感器的封装，改变现有封装模式。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition 知识产权 Intellectual Property Right

87天车防摆智能控制系统

成果简介Introduction toAchievements

成果为一套可用于工业现场的防摆控制器，主要包括：基于速度控制的开环防摆控制，研究了非零速连续转向控制方法，实现了起重机开环防摆控制中多路径运行时非零速连续转向；基于摆角和位置反馈的闭环防摆控制，实现天车精确高效的主动防摆控制；基于主动标志物标定和机器视觉检测，建立了吊钩/吊物摆角检测、旋角检测以及误差消除、吊钩/吊物绳长自动检测方法，设计了一套摆角旋角检测仪。

成果在天车实验台进行了实验验证，并在工业现场得到应用，天车运行的平稳性和防摆的效果好，提升了工作效率。

应用前景 Application Prospect

成果可以形成开环防摆控制器、开闭环防摆控制器、摆角旋角检测仪、绳长检测仪等系列产品，价格低于国外同类产品，在工厂车间、港口码头、仓库等不同环境的天车防摆控制具有广泛的适用性；可以作为智能工厂的子系统，具有较好的应用前景。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

图1天车实验台（ 3mx2mx2m! ）实验

图3炼钢厂工业现场开环防摆及非零速连续转向控制测试<br>图2吊钩/吊物摆角旋角检测仪示意图

88智能公交车自主导航控制技术

成果简介Introduction toAchievements

成果提出了面向实际运营需求的智能驾驶导航控制方法，突破了车辆跟踪控制强依赖于模型的技术瓶颈，提升了大惯性车辆系统的跟踪控制品质，为智能驾驶导航控制技术应用提供理论依据。

提出了一种大惯性电动客车的智能驾驶横纵向解耦控制方法，提升了大惯性客车无人驾驶环境下跟踪期望轨迹的控制精度，优化了控制结构，有效克服了其大惯性和滞后性，改善了大惯性无人驾驶客车控制的响应速度和跟踪效果；提出了一种基于前后轴融合参考的自主招车导航及控制方法，增加了对长轴距车辆的精准控制，提高了车辆导航控制的精度。

应用前景 Application Prospect

成果可在智能车导航控制方面广泛应用，特别是大惯性车辆的导航控制，如公交车的自主泊车、精准停车方面。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

智能公交车精准导航控制技术

知识产权 Intellectual Property Right

89视频编码优化技术

成果简介Introduction toAchievements

视频编解码技术的主要作用，是在可用的计算资源内，追求尽可能高的视频重建质量和尽可能高的压缩比，以达到带宽和存储容量的要求。目前互联网上视频占的带宽比例越来越高，视频编码算法也越来越复杂。从之前的H.263、H.264，到目前的H.265、H.266、AVS3、AV1视频编码标准越来越复杂，计算复杂度越来越高。成果针对不同编码标准设计了不同的优化算法，目标是在同等质量下大幅度降低编码复杂度，或者在同等编码复杂度前提下大幅度提升视频质量。成果还针对视频编码相关的前后处理、各种主观质量问题进行了大量研究。目前成果已经帮助部分知名企业解决了大量图像视频编码中的技术难题，相关成果已经广泛应用在互联网和知名ICT企业的产品中。

应用前景 Application Prospect

随着移动互联网技术的蓬勃发展，视频已无处不在。视频直播、视频点播、短视频、视频聊天，已经完全融入了每个人的生活。但与此同时，因为视频数据量非常巨大，视频的传输、存储也面临着巨大的挑战。从20世纪90年代以来，数字视频编解码技术迅速发展，一直是国内外研究的热点领域。视频编解码，是保证用户高品质视频体验的重要技术。为了满足人们对交互体验提出更高清、更沉浸、更低延时的更高要求。为了满足人们对视频的需求，视频编解码技术不断迭代，各大厂家对H.266、AV1等标准的编码器进行不断的研发与优化落地；除此之外，由于不同的视频内容以及不同的带宽特点，视频编码技术工作者们在针对特殊场景的编码优化中也在不断深耕。人、视频、编码标准，在这个需求闭环中，视频编解码技术无疑是串联整个闭环中的重要角色。

成果可广泛应用于视频点播、视频会议、视频聊天、视频监控、视频云等大量需要应用视频的场景。

成熟度Maturity产业化

成果展示 Achievement Exhibition

视频编码优化方案