前沿科学技术创新研究院

科学研究

先进材料研究院科研成果展示

先进材料研究院科研成果介绍

先进材料研究院目前拥有中国工程院院士2名,教育部长江学者特聘教授3名,杰出青年基金获得者3名,教授9名,副教授9名,讲师等其他骨干人员20余名。发展了涵盖高温合金、热障涂层技术、轻合金材料、新能源与器件、轻质高强结构材料、磁性材料、热结构复合材料、高性能纤维及复合材料检测评价等在内的多个研究方向,形成了大量突出的科研成果。

热障涂层技术团队主要从事航空发动机用高温/超高温热障涂层技术的研究。自成立以来团队在国家自然科学基金、国家“863”项目、总装预研、国防“973”等项目的支持下,一直从事热障涂层的研究工作,在热障涂层材料、结构设计、制备技术以及性能表征等方面取得了突破性的进展。研究成果发表有关热障涂层的学术论文200余篇,申请有关热障涂层的国家发明专利60余项,已经授权40余项,获得包括2016年度国家技术发明一等奖、2006年度国家技术发明二等奖在内的国家和省部级奖励7项(均为第一完成单位)。研制的热障涂层材料和技术在我国十余种型号航空发动机和地面燃机涡轮叶片上获得应用或试用。目前团队承担的国家自然科学基金重大项目、两机专项基础研究项目、军委基础加强项目等涂层有关重大项目5项,正在对我国新一代先进航空发动机涡轮叶片用热障涂层材料和技术进行攻关。

轻合金材料研究中心长期致力于轻合金材料及应用技术、金属凝固与特种成型装备的研究。面向汽车轻量化、节能减排的迫切需求,团队发明了实现大尺寸铝合金车轮本体细晶化、致密化的新方法,突破了快速顺序凝固技术、大结晶压力补缩技术、缺陷在线实时检测与控制技术,研发了适于大尺寸车轮生产的成型装备及大批量生产线,实现了大尺寸铝合金车轮规模化低成本生产,研究成果在10余家铝合金车轮制造企业推广应用,经济效益与节能减排效果显著。团队主持和参与了多项国家和企业科研项目,包括国家自然科学基金、国家“863”课题、国家科技支撑课题、国防“973”课题和国防重大专项项目,发表SCI论文100余篇,获批国家发明专利60余项。团队负责人张虎教授予2016年获国家技术发明一等奖(排名第五),2019年度获国家科技进步二等奖(第一完成人)。

新能源材料与器件团队在多个重大专项项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金、装备预研、民用航天等项目的支持下,主要从事热电功能薄膜与微器件集成、新型热管理材料与传感技术、人体健康监测用柔性电子材料与应用的研究。新能源材料与器件团队利用磁控溅射及微加工技术,控制金属/半导体的接触势垒与热流调控减少界面接触电阻和接触热阻,发展出高密度热电薄膜与器件的集成加工技术,解决服役环境下异质界面的结合与扩散难题,研制出高性能的热电薄膜器件并实现应用。热电器件及相关系统用于卫星热控及高超飞行器的能源利用,解决了关键大功率设备的高热流密度的温度控制问题,发明的基于热电微发电器件技术的无源无线温度传感器、人体自供电压力传感器、光热电一体化发电系统等获得了推广应用,在热电薄膜材料与器件应用上形成了国际的优势地位和研究特色。相关研究工作在Adv. Func. Mater., Nano Energy等国际知名期刊发表SCI论文140余篇,授权国家发明专利18项。

轻质高强结构材料团队主要从事高性能钛合金、铝合金、镁合金,以及超高温陶瓷基复合材料制备与加工技术的研究。团队近年来承担了国家自然科学基金、国家“863”项目、国家重点研发计划、科技部国际合作、国防基础加强、北京市科委重大项目等10余项。在高强韧钛合金、高强高弹钛合金、超高强铝合金及其复合材料、高强韧镁合金和耐热镁合金等方向取得了一系列创新性成果,发表学术论文150余篇,授权专利10项,成功研制多种新型轻合金材料,目前正与多家航空航天单位合作开展应用研究。

热结构复合材料团队主要从事航空航天用陶瓷基与炭基复合材料基础和应用研究工作,团队承担了高温复合材料领域的国家“两机”重大专项、国家民用飞机专项、国防基础重点、国防基础科研、国家自然科学基金、总装预研和北京市科技计划等国家和省部级科研项目。团队研究经费充足,研究方向新颖、前沿,国家和国防需求迫切,拥有多台套先进完善的制备与测试研究设备仪器。团队研究提出了多尺度协同增强增韧多元碳与陶瓷自密封基体,内部自密封基体、表面封孔涂层和最外表面环境障涂层联合防护制备航空发动机热结构复合材料的新构思,突破了构件几近净尺寸制造、复合材料结构组织控制和超高温长寿命防护等系列核心关键技术,研制出工程化成套新装备,成功制备出了发动机最重要的涡轮转子叶片、涡轮导向器叶片、大尺寸整体涡轮叶盘(外径大于730毫米)两片一盘以及燃烧室隔热板、密封片/调节片和整流锥等17种复合材料热端构件,使我国成为国际上第三个掌握航空发动机用热结构复合材料构件关键制备技术并实现成功应用的国家,获国防技术发明和科技进步二等奖两项,授权国家和国防发明专利70余项,出版专著1部,发表高水平论文190余篇。

高性能碳纤维检测评价中心是经国防科工局和北京航空航天大学书面授权的、具有相对独立地位的第三方检测评价机构。中心实验室拥有先进、完备的材料测试表征仪器及工艺设备42台(套),具备对纤维及复合材料物理、化学、力学、工艺、功能特性检测评价的能力,主要从事碳纤维、有机纤维、陶瓷纤维等高性能纤维及复合材料的检测评价。中心建立了科学完整的实验室质量管理体系,拥有检验检测机构国家资质认定计量认证资质(CMA)、国防科技工业实验室认可委员会(DILAC)和中国合格评定国家认可委员会(CNAS)的检测实验室认可资质。中心承接了航空、航天、兵器、核工业等领域碳纤维应用单位及纤维研制、生产单位的大量检测评价工作和国防检测任务,完成了近百个牌号的国产及进口碳纤维的检测评价工作,共计500余个批次、积累超过15万多碳纤维测试样品,其检测结果准确度、公信力以及能力水平受到了科工局、科技部、纤维用户单位、纤维厂家等各方的肯定。中心自主建立了20余项有关碳纤维及其他高性能纤维微宏观特性测试方法,编制了测试标准和测试规范,授权10余项国家发明专利,相关成果获得了国防科技进步二等奖2项。

(更新于2020年7月)