科技部近日發布關于國家重點研發計劃，包括“先進結構與復合材料專項”在內的21個重點專項2022年度項目申報指南征求意見，小編從中整理出先進陶瓷與硬質合金的部分，供相關從業人員參考。

1、大尺寸透明陶瓷部件制備關鍵技術與應用示范（典型應用示范）

研究內容：針對重大裝備領域對大尺寸、高透過率透明陶瓷部件的緊迫需求，突破高純度、高燒結活性、高批次穩定性透明陶瓷專用粉體制備技術；開發大尺寸、高密度均勻性透明陶瓷素坯成型、透明陶瓷燒結過程同步致密化及其變形量控制、米級以上大尺寸透明陶瓷部件拼接連接等技術；建立透明陶瓷部件模塊層合材料匹配性設計與結構優化規范；形成工程化研制能力并實現在光電窗口、透明防彈等典型場景的應用示范。

考核指標：透明陶瓷專用粉體中位粒徑的批次穩定性優于15%（三個連續批）；單體式透明陶瓷部件模塊尺寸≥450毫米×750毫米，拼接式透明陶瓷部件模塊尺寸≥1200毫米×800毫米；透明陶瓷材料透光率≥83.5%@600納米（厚度10毫米）；透明陶瓷部件模塊透光率≥75%，霧度≤5%；發展不少于2種透明陶瓷防彈部件模塊產品，80公斤/平方米面密度裝甲通過透明陶瓷動態壓縮強度≥2.5吉帕（2000/s應變率）考核；建立標準或技術規范2項；實現典型示范應用。

2、高安全性耐中子輻照陶瓷基復合材料構件研制（共性關鍵技術）

研究內容：針對新一代加速器驅動先進能源系統對新型高安全包殼材料的明確需求，開展耐中子輻照陶瓷基復合材料的組成與結構調控研究，建立耐中子輻照陶瓷基復合材料包殼構件的結構設計與仿真方法，開發超長薄壁耐中子輻照包殼構件的凈尺寸成型、高致密化、精密加工、可靠連接技術，開展耐中子輻照陶瓷基復合材料和部件在加速器驅動先進能源系統中的應用評價考核。

考核指標：耐中子輻照陶瓷基復合材料軸向拉伸強度≥230兆帕，環向拉伸強度≥200兆帕，基體開裂應力≥80兆帕；耐中子輻照陶瓷基復合材料包殼構件長度≥2米，壁厚≤1毫米，He氣泄漏率優于1×10-7標準大氣壓?毫升/秒。高溫力學性能（1200攝氏度）保持率≥70%；300攝氏度、10兆帕條件下水腐蝕后包殼的近水側涂層侵蝕深度≤10微米；可承受的輻照損傷劑量≥30原子平均離位。建立標準或技術規范118項，獲得2米量級耐中子輻照陶瓷基復合材料包殼構件。

3、超高尺寸穩定性蜂窩結構C/C復合材料構件設計與制備關鍵技術（共性關鍵技術）

研究內容：針對新一代重大工程與測繪裝備中承載平臺對超高尺寸穩定性輕量化結構件的應用需求，突破C/C蜂窩夾層結構等低膨脹高強輕量化結構多目標協同設計優化與制備技術；建立大尺寸C/C蜂窩夾層結構等低膨脹高強輕量化結構芯板形性精確控制及損傷破壞抑制方法；開發C/C蜂窩夾層結構等低膨脹高強輕量化結構高效集成與工藝穩定性控制技術；實現C/C蜂窩夾層結構在新一代超高精度空間測繪與觀測系統等典型應用環境(0-40攝氏度、高真空≤10-3帕)下的評價考核。

考核指標：C/C復合材料構件尺寸不小于1000毫米×1000毫米×70毫米（長×寬×高），且蜂窩節點破壞率≤0.01%，面板翹曲變形量≤0.2毫米/1000毫米；密度≤200公斤/立方米；壓縮強度≥10兆帕，模量≥1吉帕，剪切強度≥4兆帕；熱膨脹系數（0-40攝氏度）≤0.2×10-6/攝氏度，濕膨脹系數（地面20±5攝氏度，50%~70%相對濕度）≤5×10-5；力學和熱學性能的離散系數≤15%；典型結構件通過振動、靜力等環境模擬試驗考核，基線長度穩定性≤1納米/赫茲1/2(0.005~0.1赫茲)。

4、高耐壓陶瓷部件制備關鍵技術與應用（共性關鍵技術）

研究內容：針對海工領域關鍵裝備對輕質艙體和密封部19件的急迫需求，開展高耐壓、高可靠陶瓷艙體材料優化設計與性能穩定性控制技術研究，突破大尺寸輕型深海探測器艙體成型與近零變形致密化技術；開發耐磨耐蝕高耐壓大尺寸陶瓷密封部件性能優化與均勻致密化技術、強結合高耐磨表面改性涂層設計與沉積技術，建立大尺寸耐壓艙體、密封環等典型海工裝備部件的水密封接、微納加工技術；實現高耐壓陶瓷部件在無人深潛器、深海油氣平臺等海工裝備上的評價考核和應用示范。

考核指標：高耐壓陶瓷材料壓縮強度≥3000兆帕，比剛度≥120吉帕/(克/立方厘米)，比強度≥900兆帕/(克/立方厘米)；機械密封陶瓷材料彎曲強度≥600兆帕，斷裂韌性≥6.5兆帕×米1/2；耐磨涂層改性機械密封環干摩擦系數≤0.1，PV值≥40兆帕×米/秒；陶瓷艙體直徑≥500毫米，自重排水比≤0.5克/立方厘米；陶瓷殼體在最大工作壓力（125兆帕）條件下的循環打壓次數≥300次不破壞，通過11000米海水深度應用考核；陶瓷機械密封環直徑≥600毫米，泄漏量≤40升/小時，7.5兆帕下工作壽命≥1000小時，通過應用工況考核。

5、基于3D打印技術的精密陶瓷部件研制（典型應用示范）

研究內容：針對半導體、清潔能源、精細化工與先進制造等重點行業對精密陶瓷部件復雜結構和結構精密的更高需求，發展基于3D打印增材制造技術的復雜結構、高精密陶瓷部件制備技術，突破3D打印成型用陶瓷粉體、漿料的設計與可控制備技術；開發基于3D打印成型技術的復雜形20狀氧化鋁陶瓷劈刀、高溫金屬熔體傳輸用陶瓷泵葉輪、氮化硅渦輪葉片、碳化硅微通道反應器、高端裝備復雜鑄件陶瓷型殼等典型精密陶瓷部件的成型與致密化燒結技術，形成典型精密陶瓷部件示范生產能力，建立精密陶瓷部件性能評價方法。

考核指標：3D打印用陶瓷漿料體積固含量≥50%，3D打印用陶瓷粉體休止角≤36度；氧化鋁陶瓷劈刀尖端直徑等關鍵尺寸精度優于50微米，彎曲強度≥430兆帕，韋伯模數≥8；氮化硅陶瓷泵葉輪尺寸≥75毫米×40毫米×140毫米，成型精度優于50微米；氮化硅陶瓷渦輪葉片尺寸≥直徑15毫米×長70毫米，彎曲強度≥500兆帕，斷裂韌性≥7兆帕·米1/2；碳化硅陶瓷微通道反應器尺寸≥100毫米×100毫米×10毫米，通道直徑≤2-5毫米，熱導率≥120瓦/(米·開氏度)；陶瓷型殼輪廓尺寸≥500毫米，表面粗糙度Ra≤3.2微米，1500攝氏度下彎曲強度≥20兆帕。建成打印速率700件/天、年產20萬件3D打印高精密氧化鋁陶瓷劈刀和年產2000件氮化硅陶瓷泵葉輪示范生產線2條，陶瓷型殼實現國家重大工程任務中2種以上復雜鑄件應用示范。

6、陶瓷基復合材料的界面相高通量研究及示范應用（典型應用示范）

研究內容：針對空間領域用陶瓷基復合材料研發成本高、周期長和原材料消耗大等難點問題，采用材料基因工程理念，探索陶瓷基復合材料纖維/基體界面相組分連續可控的高通量制備新方法，構建典型界面相組分-工藝-顯微結構映射關系，優選綜合性能佳的界面相，開發出新型陶瓷基復合材料。開展基于多尺度模型設計的陶瓷基復合材料和發動機典型熱結構件的制備-結構-性能演化規律研究。開發出陶瓷基復合材料的新產品并應用于驗證考核。

考核指標：研發陶瓷基復合材料組分連續可控的界面相高通量制備技術，基于分離組合方法的樣品制備能力≥200樣品/批次；建立典型界面相組分-工藝-顯微結構-材料性能之間的映射關系；900攝氏度/90%H2O-10%O2/24小時水氧條件下，

界面相失重率≤20%；1200攝氏度/90%H2O-10%O2/500小時水氧條件下，陶瓷基復合材料拉伸強度保留率≥60%；研制出航空發動機高壓渦輪外環等典型熱結構件2-3種，通過模擬臺架試驗考核，技術成熟度達到5級；申請專利10項以上，建立標準或技術規范2項。

7、新一代先進能源系統用碳化硅堆芯構件

研究內容：面向新一代加速器驅動先進能源系統對堆芯抗輻照陶瓷部件的發展需求，研究優異抗輻照特性的新型碳化硅陶瓷材料體系高通量篩選方法，發展高性能核用碳化硅陶瓷材料制備技術；開發大尺寸、復雜形狀碳化硅陶瓷六棱柱堆芯構件的精密成型與常壓燒結致密化技術，實現碳化硅陶瓷六棱柱堆芯構件研制；研究核用碳化硅陶瓷抗輻照性能評價方法。

考核指標：篩選出1~2種先進核能系統用新型碳化硅陶瓷材料體系，彎曲強度≥500兆帕，可承受輻照損傷劑量≥30原子平均離位。建立離子束輻照評價技術規范1項，研制高度不小于600毫米SiC陶瓷堆芯構件1件。

8、空間應用領域新型高熵陶瓷涂層材料與部件

研究內容：面向空間應用領域苛刻環境的服役要求，研究新型高熵陶瓷涂層材料的高通量設計與性能控制方法；開發高溫相穩定、低熱膨脹系數的高熵陶瓷材料體系；開發高熵陶瓷涂層粉體原料制備、噴涂與熱處理等技術；研究高熵陶瓷涂層與基體匹配性，開展高熵陶瓷涂層部件的環境模擬試驗考核。

關鍵指標：設計并研發出 2-3 種高熵陶瓷涂層材料，高熵陶瓷涂層材料相穩定性≥1500 攝氏度，線熱膨脹系數（室溫~1500 攝氏度）≤5.0×10-6開氏度-1，孔隙率≤3%，與基體結合強度≥20 兆帕；高熵陶瓷涂層部件 1300 攝氏度燃氣熱循環壽命≥300 次。

9、細徑硬質合金棒材形性精確控制近終形制備技術

研究內容：針對難加工關鍵部件對精密加工工具的需求，聚焦精密工具用細徑硬質合金棒材成形精度低及形性協同難等問題，開展細徑硬質合金棒材增塑擠壓流變-形變特性、燒結致密化和服役行為研究，闡明快速無缺陷脫脂、晶粒長大抑制等機制，揭示復雜工況下合金的失效機理，建立細徑硬質合金棒材形性精確控制方法。

考核指標：建立細徑硬質合金棒材增塑擠壓流變-形變模型；硬質合金棒材直徑 2-5 毫米，長徑比≥20，外徑極差≤0.1毫米，抗彎強度≥5000 兆帕，硬度≥92.5 HRA，相對密度≥99%；平均晶粒尺寸 0.35-0.5 微米，晶粒尺寸離散度<0.4；使用壽命較現有同類材料提升 30%以上。

粉體圈 整理

本文為粉體圈原創作品，未經許可，不得轉載，也不得歪曲、篡改或復制本文內容，否則本公司將依法追究法律責任。