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本項(xiàng)目采用煤渣和廢瓷粒等工業(yè)廢渣為骨料，研制的環(huán)境友好型陶瓷透水磚是由底料和面料復(fù)合而成，并且以廢瓷粒為面料、煤渣作底料，面料與底料的厚度比為1/5~1/7，廢料綜合利用率達(dá)65~85%。該技術(shù)具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：1）獨(dú)創(chuàng)了陶瓷透水磚成孔新技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化骨料的顆粒級(jí)配形成透水磚所需的孔隙，突破了現(xiàn)有采用造孔劑的常規(guī)成孔技術(shù)；2）通過(guò)顆粒級(jí)配形成的大孔和煤渣顆粒本身可燃物燃燒形成的微孔組成復(fù)合的孔結(jié)構(gòu)提高磚體的透水性和保水性，有效解決了透水磚的強(qiáng)度和透水性相互制約的矛盾；3）采用廢瓷粒面層和煤渣底層的復(fù)合結(jié)構(gòu)，大大提高了磚體的耐磨性；4）開(kāi)發(fā)了與透水磚骨料結(jié)合牢固的高溫粘結(jié)劑配方技術(shù)。本項(xiàng)目制備的陶瓷透水磚具有成本低、強(qiáng)度高、透水性好等顯著優(yōu)點(diǎn)。該項(xiàng)目成果取得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)。

本項(xiàng)目發(fā)明了一種采用熱壓濾法制備納米和納米復(fù)合陶瓷涂層的方法。將由溶膠、凝膠、粘結(jié)劑、陶瓷粉、陶瓷纖維、金屬粉、金屬纖維等組成的料漿涂覆在樣品表面；在料漿層表面包覆半透膜；埋入粗陶瓷粉中，對(duì)粗陶瓷粉施加一定的的壓力，在半透膜和粗陶瓷粉的過(guò)濾下壓縮料漿層并把料漿層中的溶劑擠出料漿層；在適當(dāng)?shù)臏囟缺兀沽蠞{層干燥；然后升溫至燒結(jié)溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間，使壓縮的干燥料漿層發(fā)生熱解、氧化、燒結(jié)等過(guò)程，從而在復(fù)雜形狀的樣品表面形成結(jié)構(gòu)、成分和厚度可控，且結(jié)構(gòu)致密的納米陶瓷涂層，以及納米陶瓷與微米的陶瓷粉、陶瓷纖維等復(fù)合的各種陶瓷涂層。該項(xiàng)目獲得陶瓷纖維增強(qiáng)的ZrO2-Y2O3熱障涂層，厚度120mm涂層熱障溫度達(dá)250℃。可以獲得結(jié)構(gòu)、成分和厚度可控，且結(jié)構(gòu)致密的納米陶瓷涂層，以及納米陶瓷與微米的陶瓷粉、陶瓷纖維等復(fù)合的各種陶瓷涂層。

本項(xiàng)目是以無(wú)機(jī)溶膠為基料，添加適當(dāng)?shù)募{米無(wú)機(jī)物，經(jīng)低溫固化得到的具有阻燃、隔熱、耐磨性能的陶瓷涂層。在阻燃方面，可用于高層建筑、密封的空間以及地鐵、動(dòng)車內(nèi)飾鋼板和鋁合金板的防火隔熱。對(duì)于環(huán)境密閉，設(shè)備集中、人員密度大的場(chǎng)所，一旦發(fā)生火災(zāi)，救護(hù)很困難。一些重大火災(zāi)事故調(diào)查表明，在火災(zāi)喪生的人員中，大部分不是直接被燒死，而是被有機(jī)物燃燒放出的毒煙熏死或熏暈后燒死的。本項(xiàng)目研制的陶瓷涂層具有遇火不燃、無(wú)煙、不產(chǎn)生有毒氣體，過(guò)火時(shí)間可達(dá)到3h以上，使得鋼構(gòu)件或鋁合金不被軟化，以便給消防人員充足的救護(hù)時(shí)間。可根據(jù)需要制作成各種顏色,平時(shí)起裝飾作用,遇火時(shí)起阻燃作用。在耐熱方面，可用于金屬管路的耐高溫?zé)崃鞯臎_刷、鋼和鋁合金構(gòu)件的隔熱、熱流輸送管路的保溫隔熱等。

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：立方氮化硼（CBN）的硬度很高，僅次于金 剛石，具有一系列優(yōu)越的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，特別適合鐵族金屬材料的加工， 它和金剛石用于加工硬而脆的非金屬材料互為補(bǔ)充，是一類用途很廣的超硬材料， 其年增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)高于金剛石。CBN 磨具磨削是磨加工領(lǐng)域中的高新技術(shù)。其中陶 瓷結(jié)合劑 CBN 磨具具有磨削能力強(qiáng)、耐用度高、形狀保持性好、使用壽命長(zhǎng)、 磨削力小、磨削溫度低、不燒傷工件、工件表面完整性好且壽命長(zhǎng)、磨具修整及 更換頻次少、輔助勞動(dòng)時(shí)間短、有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化和提高生產(chǎn)效率、磨削廢 渣少對(duì)環(huán)境污染小等等一系列優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一類高速、高效、高精度、低磨削 成本、低環(huán)境污染的高性能磨具，成為世界上競(jìng)相研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)和當(dāng)代磨具產(chǎn) 品發(fā)展的一個(gè)重要方向，發(fā)展前景廣闊。世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已將其應(yīng)用于汽車關(guān) 鍵零部件磨削等工業(yè)生產(chǎn)，顯著地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，取得了明顯的社 會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。目前，這種高效高精磨削技術(shù)在世界汽車制造領(lǐng)域正快速擴(kuò)展，在 機(jī)床、工具、模具、軸承等其它許多應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展。本課題組通過(guò)承擔(dān) 一系列省部市級(jí)科研項(xiàng)目和重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)成果集成，技術(shù)水平 和產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介：陶瓷結(jié)合劑 CBN 磨具屬于具有磨削用途的多元 物相復(fù)合材料體系。本技術(shù)綜合運(yùn)用陶瓷。玻璃、復(fù)合材料、磨料磨具制備和磨 削加工等有關(guān)理論為指導(dǎo)，采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的陶瓷結(jié)合劑，通過(guò)磨具組成 與磨具結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)，以及磨具制備工藝優(yōu)化控制，最終獲得具有最佳性能的 磨具產(chǎn)品。 主要工藝流程如下： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→組成設(shè)計(jì)→配料→混料→成型→燒成→加工→性能檢測(cè)→成品 技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況：技術(shù)水平處于國(guó)際先進(jìn)水平。 本項(xiàng)目包含的成果，已獲省級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，廳局級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 兩項(xiàng)。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：陶瓷結(jié)合劑 CBN 磨具高效磨削工藝技術(shù)的應(yīng)用， 可直接提升機(jī)械加工業(yè)和機(jī)械裝備業(yè)的加工技術(shù)與工藝水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量和加 工效率，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力，增加經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)用 CBN 磨具替代普通磨具的 使用還可以減少生產(chǎn)中的磨削廢渣，減少磨削液的用量，減少環(huán)境污染。其在汽 121天津大學(xué)科技成果選編 車、摩托車、拖拉機(jī)、工具、模具、軸承、機(jī)床、液壓件、工程陶瓷、軍工、航 空、航天等領(lǐng)域的高精高效磨削加工方面具有廣泛的用途。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi) 有數(shù)億元的市場(chǎng)潛力，其利潤(rùn)率在 50%以上。 應(yīng)用領(lǐng)域：汽車、摩托車、拖拉機(jī)、工具、模具、軸承、機(jī)床、液壓件、工 程陶瓷、航空、航天等領(lǐng)域的高精高效磨削加工。 技術(shù)轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）： 廠房面積：300m2。 設(shè)備投資：100 萬(wàn)元。 合作方式及條件：雙方協(xié)商。

本工藝采用納濾膜分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)印染行業(yè)連續(xù)染色的工藝，包括：（1）將紡織品放置于染浴中，將60~100℃的染液排入納濾膜分離系統(tǒng)進(jìn)行濃縮過(guò)濾，脫除染液的色度和懸浮物；（2）含有無(wú)機(jī)鹽、堿或酸的納濾膜滲透液返回染浴進(jìn)行重復(fù)利用；（3）納濾膜的濃縮液直接進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到固體粉體，實(shí)現(xiàn)回收利用；蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽和蒸餾水進(jìn)入染浴回收利用。與常規(guī)浸染工藝相比，可實(shí)現(xiàn)染液的循環(huán)利用，減少化學(xué)品和水的消耗，實(shí)現(xiàn)紡織品的連續(xù)染色，也可有效利用廢染液的熱能，降低印染成本和廢水排放量。本成果已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利，

哈工大機(jī)電學(xué)院王黎欽教授團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了長(zhǎng)征五號(hào)火箭芯級(jí)和上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)低溫重載渦輪泵用陶瓷軸承的預(yù)研和工程樣機(jī)技術(shù)攻關(guān)任務(wù)，這是國(guó)內(nèi)首次在液氫渦輪泵上采用高速重載低溫自潤(rùn)滑陶瓷軸承。該團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮前期在陶瓷軸承應(yīng)用基礎(chǔ)方面的研究積累，攻克了陶瓷軸承超低溫匹配性設(shè)計(jì)技術(shù)、陶瓷球低損傷高精度制造技術(shù)、自潤(rùn)滑保持架材料及其轉(zhuǎn)移膜固體潤(rùn)滑技術(shù)、軸承摩擦副匹配性表面強(qiáng)化技術(shù)等核心技術(shù)和工藝，突破了高速、重載、沖擊、超低溫、固體潤(rùn)滑軸承的核心技術(shù)，大幅度提高了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的關(guān)鍵指標(biāo)，建立了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，為新一代大推力氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供了核心技術(shù)支撐，為長(zhǎng)征五號(hào)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)研、方案改進(jìn)、長(zhǎng)程試車和技術(shù)定型做出了重要貢獻(xiàn)，也為我國(guó)更大推力的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制提供了先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)。

1.工藝過(guò)程及設(shè)備 （1）制備原理：在基體材料表面浸涂液體，經(jīng)過(guò)低溫干燥，形成多功能陶瓷保護(hù)，保護(hù)薄膜與基體材料為分子間結(jié)合，構(gòu)成牢固結(jié)合的整體。 （2）工藝過(guò)程：對(duì)需要制膜的基體材料或部件進(jìn)行清洗—涂覆陶瓷膜涂覆液—低溫干燥。 （3）投資特點(diǎn)：生產(chǎn)模式?jīng)Q定設(shè)備投資，最小規(guī)模的非自動(dòng)化生產(chǎn)模式，設(shè)備投資10-15萬(wàn)元（不包括廠房基礎(chǔ)建設(shè)），大規(guī)模的自動(dòng)化生產(chǎn)模式，設(shè)備投資約600萬(wàn)元。 （4）設(shè)備：基體材料、零部件清洗設(shè)備；噴涂、浸涂或刷涂設(shè)備；干燥設(shè)備；中間運(yùn)輸傳送設(shè)備；車間要求無(wú)塵干燥。 2.膜的功能及特點(diǎn) （1）高硬度及良好的耐磨性：多功能陶瓷保護(hù)膜具有比鋼鐵等金屬材料更高的硬度，涂于非金屬材料、金屬材料及其零部件上能防止其表面被磨損。 （2）良好的耐腐蝕性：多功能陶瓷保護(hù)膜具有良好的耐鹽霧腐蝕、耐酸堿腐蝕、和耐氧化腐蝕的能力，可以避免鋼鐵表面的腐蝕和銹蝕，可以避免鋁、銅等有色金屬表面因腐蝕而失去原有光澤。 （3）任意可調(diào)的表面顏色：多功能陶瓷保護(hù)膜為無(wú)色透明膜，涂于金屬、非金屬表面能顯示其原有材料的品質(zhì)，也可以加入顏色，使基材顯示出比原表面更加亮麗的色彩。 （4）可用于任意的基材：多功能陶瓷保護(hù)膜與各種基材表面都具有良好的結(jié)合性能，可制備于各種金屬和非金屬表面。 （5）良好的耐高溫特性：多功能陶瓷保護(hù)膜具有良好的耐高溫性能，不會(huì)因?yàn)楦邷亍⑤椪斩匣⒆冃浴⒚撀涠ピ械谋Ｗo(hù)能力。 （6）良好的韌性：多功能陶瓷保護(hù)膜具有良好的韌性，制備于金屬表面不會(huì)因?yàn)榻饘俨考膹澢屏眩苽溆诓ＡУ却嘈苑墙饘俨牧媳砻婺芴岣咂漤g性，減少脆性損壞。 （7）美觀特性：多功能陶瓷保護(hù)膜具有良好的平流特性，涂在基體材料表面能夠形成平滑的表面，掩蓋原表面的微觀不平的形貌，使其美觀亮麗。 （8）任意可調(diào)的膜厚：多功能陶瓷保護(hù)膜膜厚可在1-50微米范圍內(nèi)變動(dòng)，對(duì)于需要保持緊密尺寸的零部件，可以涂薄層膜，其余情況可以根據(jù)需要涂覆多層膜，以達(dá)到需要功能目的厚度。 應(yīng)用范圍： （1）用于裝飾性鋁合金：裝飾性鋁合金表面受到大氣的腐蝕會(huì)變色，一些裝飾性鋁合金部件在使用過(guò)程中還會(huì)經(jīng)受不同酸堿度的洗滌液的清洗和人工的擦拭，在其表面留下小的腐蝕痕跡，慢慢改變其表面狀態(tài)，失去它初始時(shí)的光澤和裝飾效果。在裝飾性鋁合金表面制備多功能陶瓷保護(hù)膜，可以有效的保護(hù)裝飾性鋁合金表面，經(jīng)長(zhǎng)期使用和不同酸堿洗滌液清洗而不改變其初始光澤。 （2）用于裝飾性銅合金：銅合金由于其金黃色的表面，經(jīng)常被用作為裝飾性的部件使用，但由于其在空氣的氧化作用，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，顏色會(huì)逐步變暗，從而失去其裝飾性的功能。在裝飾性銅合金表面制備多功能陶瓷保護(hù)膜，可以有效地隔離銅合金表面與外界氣氛的接觸，從而能長(zhǎng)久的保持其金黃色的初始的表面，同時(shí)，由于多功能陶瓷保護(hù)膜的制備過(guò)程的平流特性，能掩蓋裝飾性銅合金表面的微觀不平，使裝飾性銅合金看起來(lái)更加有光澤。 （3）用于鋼鐵材料表面：鋼鐵材料一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是容易生銹，雖然不銹鋼可以解決這一問(wèn)題，但畢竟其價(jià)格和性能的關(guān)系，大部分的鋼鐵材料還都是以非不銹鋼的狀態(tài)使用，防止其生銹就成為必然的問(wèn)題。在鋼鐵材料表面制備無(wú)色透明的多功能陶瓷保護(hù)膜可以有效地隔離鋼鐵表面與大氣的接觸，有效的解決氧化生銹的問(wèn)題，還保留了鋼鐵的原始表面，同時(shí)，由于多功能陶瓷保護(hù)膜的膜厚可以在1-50微米內(nèi)選擇，即使精密的零部件也不會(huì)因?yàn)樵黾恿四ざ枰淖兤溲b配關(guān)系。 （4）用于玻璃容器表面：多功能陶瓷保護(hù)膜既有硬度又有柔韌性和潤(rùn)滑性，制備于啤酒瓶等玻璃容器表面，會(huì)減少瓶罐間劃傷以及外部的劃傷，同時(shí)使瓶罐的耐內(nèi)壓強(qiáng)度、耐沖擊強(qiáng)度都有大幅度的提高，耐內(nèi)壓強(qiáng)度提高25%以上。 （5）用于著色的目的：多功能陶瓷保護(hù)膜具有著色功能，制備于醫(yī)用及化學(xué)用玻璃瓶上，可以達(dá)到避光的目的，同時(shí)因?yàn)槟さ闹睾亢苌伲@些玻璃瓶熔化再造時(shí)仍然是無(wú)色玻璃，從資源利用和減少能耗方面說(shuō)是有利的。多功能陶瓷保護(hù)膜也可以用在其它只需要滿足著色功能的表面，如窗玻璃等。 （6）用于工藝品：工藝品需要解決的一個(gè)問(wèn)題是其初始外觀經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間擺設(shè)能不改變，另一個(gè)問(wèn)題是看起來(lái)晶瑩亮麗，在工藝品表面制備多功能陶瓷保護(hù)膜，由于其透明的特點(diǎn)和平流特性，可以使工藝品看起來(lái)比原件更加晶瑩亮麗，同時(shí)，其良好的防腐保護(hù)特性，能免于工藝品受到大氣的腐蝕，使它經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間擺設(shè)而不改變初始外觀。

本工藝采用納濾膜分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)印染行業(yè)連續(xù)染色的工藝如圖所示，包括：（1）將紡織品放置于染浴中，將60~100℃的染液排入納濾膜分離系統(tǒng)進(jìn)行濃縮過(guò)濾，脫除染液的色度和懸浮物；（2）含有無(wú)機(jī)鹽、堿或酸的納濾膜滲透液返回染浴進(jìn)行重復(fù)利用；（3）納濾膜的濃縮液直接進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到固體粉體，實(shí)現(xiàn)回收利用；蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽和蒸餾水進(jìn)入染浴回收利用。與常規(guī)浸染工藝相比，可實(shí)現(xiàn)染液的循環(huán)利用，減少化學(xué)品和水的消耗，實(shí)現(xiàn)紡織品的連續(xù)染色，也可有效利用廢染液的熱能，降低印染成本和廢水排放量。本成果已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利，可提供現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)裝置。

在化工等行業(yè)存在既有強(qiáng)的酸堿腐蝕又有磨料磨損的工況，這些工況下常用的金屬材料很難同時(shí)具有抵抗腐蝕和磨損的能力，本成果將耐腐蝕性很好的樹(shù)脂與耐磨性很好的陶瓷顆粒復(fù)合，彌補(bǔ)了這一不足，這是本成果的特點(diǎn)之一。本成果的另一特點(diǎn)是用于局部磨損的大型工件的修復(fù)（如水輪機(jī)葉片），該工藝操作簡(jiǎn)單，實(shí)施容易，可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。因此具有很好的應(yīng)用前景。本成果技術(shù)創(chuàng)新在于陶瓷顆粒的