科创中国
高陶瓷含量铝基复合材料可控制备技术
发布时间: 2025-08-22
基本信息
合作方式：
技术咨询
成果类型：
新技术
行业领域：
新材料技术
成果介绍
针对空间遥感系统对“光、机、热”一体化设计需求，现有高陶瓷含量SiC/Al性能低、无法制备大尺寸构件的瓶颈问题，开发出热压+半固态锻造的新型粉末冶金工艺，实现投影面积1m2以上高陶瓷含量复合材料制备，打破了粉末冶金法无法制备高体积分数复合材料的传统行业认知。与浸渗等传统方法制备的材料相比，关键应用指标明显提升，其中热导率提高15%、强度提高25%、厚度提升10倍。开发出大尺寸高体分SiC/Al残余应力控制技术，保证最终加工的零件长时间放置不变形。由此，推动形成了以高体分、高稳定性SiC/Al整体构件为核心的空间精密光学结构制造技术，相关产品在风云4（我国最先进的静止轨道气象卫星）、高分7（我国首颗立体测绘卫星）、高分11等二十余个重大工程型号的核心部件获得应用。用户评价：“金属所研制的55%SiCp/Al厚板性能优异…为空间光学精密结构件提供了全新的解决方案”，“为…角秒级精确定位和亚米级绝对高程获得…提供了重要保障，为我国“高分”天基系统的建设作出积极贡献”。高体分SiC/Al制备技术的突破，打破欧美发达国家长期以来在空间遥感系统中以铍材为主的设计理念以及对我国长期的材料封锁。
成果亮点
（1）提出了热压+半固态锻造的新型粉末冶金工艺，利用真空热压将粉末在高温条件下进行一定程度的塑性变形，实现坯锭的致密化。解决粉末冶金法制备大尺寸高体份碳化硅增强铝基复合材料坯锭时，材料开裂、内部疏松等问题，突破吨级高体份陶瓷颗粒增强铝基复合材料坯锭制备技术，打破粉末冶金法无法制备高体份SiCp/Al的传统观点。
（2）提出了高温退火和液氮处理相结合的新处理工艺，消除和控制残余应力，可保证最终加工的零件长时间放置不变形，解决空间光机主结构长时间服役稳定性问题。形成了高体份SiCp/Al标准的稳定化处理工艺。
团队介绍
中国科学院金属研究所（以下简称“金属所”）金属基复合材料团队是国内最早开展金属基复合材料研究的研发团队之一，金属所在国家首批863项目支持下，建立了自主知识产权的颗粒增强铝基复合材料粉末冶金制备与加工成形技术。“七五”和“八五”结题时，在众多课题评比中名列第一，得到国家科委工业科技司与863专家委员会表彰。“九五”、“十五”期间，多项成果获得中国科学院的成果鉴定。
十一五以来，金属所先后完成863、973和国家自然科学基金等相关项目数十项，突破了制约铝基复合材料应用的关键技术瓶颈，如规模化粉末冶金制备、可控塑性加工成形、搅拌摩擦焊接等技术。率先在国内形成覆盖典型应用产品的企业标准4项，入选成为航天、电子和核电等集团多个主机厂/所的合格供方，是国内少数几个重要的铝基复合材料研发与产业化基地之一。近五年为祝融、嫦娥、空间站等几十个关键型号提供铝基复合材料零件万余件、数十吨，并针对核电领域中子吸收材料国产化需求，率先实现实际工程应用，取得多个“首台”、“首套”突破。相关成果获得中国新闻网、科学网、人民网、新华网和中国科学院网站等主流媒体报道。
成果资料
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