中國粉體網(wǎng)訊  松山湖材料實驗室多孔陶瓷及復合材料團隊（以下簡稱“多孔陶瓷團隊”）——由來自北京大學、中科院金屬研究所、哈爾濱工業(yè)大學、遼寧卓異新材料有限公司等單位的科學家團隊組成。包括院士1人、各類國家級人才2人，研究員4人、博士7人。已在多孔陶瓷及復合材料領域耕耘近30年，尤其是材料在各行業(yè)節(jié)能環(huán)保領域的應用研究，長期處于科學與技術研究的最前沿，創(chuàng)造了眾多全球領先的科技成果。

項目介紹

多孔陶瓷及復合材料團隊主要包括兩個研究項目：多孔介質(zhì)燃燒技術及熱工裝備項目，以及強韌化金屬基陶瓷復合材料及耐磨部件項目。以下分別對兩個項目進行簡單介紹。

方向一：多孔介質(zhì)燃燒技術及熱工裝備

1項目簡介

基于團隊擁有的碳化硅多孔陶瓷制備技術，開展多孔介質(zhì)燃燒技術研究，重點研究多孔介質(zhì)材料內(nèi)的溫度場及熱應力場的演變規(guī)律，明確多孔材料的破壞機制，開發(fā)一系列可在熱力、鋼鐵、有色、陶瓷、化工、紡織、汽車等眾多行業(yè)廣泛應用的燃燒器和熱工裝備。

本項目可為氣態(tài)燃料提供一種高效、節(jié)能、清潔的使用方法，解決燃氣使用過程中NOx高排放和高能耗的問題，以及由此帶來的霧霾、酸雨等環(huán)境污染和對人類健康的破壞。

2潛在市場

據(jù)不完全統(tǒng)計，全國在用的鍋爐超過100萬臺，復合增長率超過5%；工業(yè)窯爐超過20萬臺，復合增長率超過10%，整體市場規(guī)模超過1000億元。

3研究方向

（1）新型高溫功能材料研發(fā)

開展耐高溫碳化硅、氧化鋁、氧化鋯多孔陶瓷制備工藝研究，通過組分、成型工藝、燒結(jié)工藝等調(diào)整，提高材料的力學、熱學性能，尤其是材料熱導率和抗熱震能力。

（2）多孔介質(zhì)燃燒技術研發(fā)

開展多孔介質(zhì)燃燒過程材料內(nèi)部傳質(zhì)傳熱、燃燒性能和污染物排放的優(yōu)化組合模型研究；燃燒過程中多孔介質(zhì)內(nèi)溫度場及熱應力場變化、材料破壞機制研究；以及多孔介質(zhì)燃燒器的開發(fā)。目前燃燒器面功率密度突破4MW，壽命>3000小時，NOx排放全功率負荷均小于30mg/Nm3，啟停（抗熱震）次數(shù)>10000次。

（3）高效、節(jié)能、低氮熱工裝備研究

開展基于多孔介質(zhì)燃燒器的商業(yè)燃氣鍋爐、真空熱水鍋爐、蒸汽發(fā)生器等鍋爐，綠色壓鑄生產(chǎn)線，以及輥道窯、熱處理爐、加熱爐等工業(yè)爐窯設計和開發(fā)。

方向二：強韌化金屬基陶瓷復合材料及耐磨部件

1項目簡介

通過結(jié)構(gòu)設計、成分控制以及超高壓復合成型工藝，解決鑄滲工藝存在的潤濕性差、界面結(jié)合強度低及韌性不足等難題，開發(fā)高耐磨性與高強韌性有機結(jié)合的復合材料及大型工程裝備耐磨部件，在礦山、水泥、混凝土、發(fā)電等行業(yè)進行推廣應用，大幅提高材料耐磨性和強韌性，有效減少金屬材料因磨損所帶來的巨大經(jīng)濟損失和能源消耗以及由此產(chǎn)生的鉻離子污染，同時降低我國目前鉻礦石進口壓力。

2潛在市場

目前我國100MW以上火電廠3000多家，磨煤機磨輥市場規(guī)模超100億元；全國水泥產(chǎn)能15億噸/年，需生料50億噸/年以上，水泥立磨耐磨件市場規(guī)模超300億元；全國機制砂需求量超過200億噸/年，制砂機耐磨部件市場規(guī)模超過400億元。

3研究方向

（1）高鉻鑄鐵/ZTA復合材料研究

以陶瓷顆粒為增強體，金屬為基體，采用超高壓復合成型工藝，解決傳統(tǒng)鑄滲工藝潤濕性差，界面結(jié)合強度低和韌性不足等難題。材料的抗壓強度≥650MPa，沖擊韌性≥12J/cm2，磨損性能達到高鉻鑄鐵的15倍以上，是國際標桿企業(yè)比利時Magotteaux公司同類產(chǎn)品Xwin®的1.5倍。

（2）關鍵耐磨部件的研究

以高鉻鑄鐵/ZTA復合材料為耐磨體，開展磨煤機磨輥、制砂機襯板和葉片、立磨磨輥和磨盤等關鍵耐磨部件的設計和開發(fā)。目前，開發(fā)的磨煤機磨輥使用壽命超過36個月，較傳統(tǒng)高鉻鑄鐵磨輥提高3.5倍以上；制砂機襯板使用壽命超過30天，較主流高鉻鑄鐵襯板提高3倍以上。

團隊成果

1知識產(chǎn)權(quán)

已申請發(fā)明專利13項，實用新型專利8項。

2已開發(fā)產(chǎn)品

多孔介質(zhì)燃燒技術及熱工裝備項目已完成6大系列13款產(chǎn)品的設計開發(fā)，包括燃燒器/機、低氮燃氣鍋爐（商用燃氣鍋爐、真空熱水鍋爐）、綠色壓鑄生產(chǎn)線（熔煉爐、保溫爐、烤包器、模具預熱器、熱處理爐等）、各類工業(yè)爐窯（輥道窯、金屬熱處理線等）、磨煤機磨輥、制砂機襯板。

3項目支持

2020年3月25日，先進陶瓷與復合材料技術產(chǎn)業(yè)化團隊項目通過東莞市重大科技成果轉(zhuǎn)化團隊項目立項，總經(jīng)費1億元，這是東莞市首個重大科技成果轉(zhuǎn)化團隊項目。

4產(chǎn)業(yè)化

成立了東莞先進陶瓷與復合材料研究院有限公司，負責相關領域成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。成立了中科卓異環(huán)境科技（東莞）有限公司、中科卓異復合材料（東莞）有限公司，開展低氮熱工裝備、關鍵耐磨部件的產(chǎn)業(yè)化。

參考來源：松山湖實驗室官網(wǎng)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）

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