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军民结合推进司军用技术转民用项目推广(北方三山)

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民结合推进司军用技术转民用项目推广
 
详情见www.miit.gov.cn
 
【技术开发单位】中国兵器工业集团北方材料科学与工程研究院五二所
 
【技术简介】本项目以五二研究所承担的国防科工委军用新材料预研项目“抗弹陶瓷材料应用研究”、“耐烧蚀抗冲击陶瓷材料”等项目所取得的具有自主知识产权的重要研究成果“高性能氧化铝基结构陶瓷材料”、“高性能无压烧结碳化硅陶瓷材料”为基础,通过北方材料院金利公司、北方三山等特种陶瓷产业化平台,结合重大装备轻量化高刚性陶瓷移动平台核心部件、工业化装备耐高温、耐腐蚀结构件、民用防爆防护产品领域对高技术陶瓷的日趋广泛的需求,开展军用领域特种陶瓷高新技术成果向民用领域的产业化推广和转化。
  利用五二研究所在特种陶瓷、高性能有机防护材料领域的技术优势,通过优化调整批量化生产工艺流程,立足现有设备基础,通过适当补充完善加工型设备条件,可将现有的“抗冲击高韧性氧化铝基陶瓷”军工科研成果转化为:民用和警用人体防护产品、防爆特种车辆改装和工业领域耐烧蚀、耐腐蚀、耐磨损结构件产品。同时通过中组部千人计划的引领作用和创新团队平台,利用在实际生产工艺中掌握的复杂形状陶瓷部件的成型、加工、烧结和焊接组装的成套工艺技术,可将现有的高性能无压烧结碳化硅、碳化硼材料制造技术,通过转化为国家重大装备:大规模半导体集成电路制造设备——大型光刻机轻量化、高刚性、低膨胀、耐磨损移动平台核心部件产品。全球光刻机市场基本由ASML(荷兰)、尼康(日本)、佳能(日本) 3家所控制。其售价极其昂贵,平均售价达4000万欧元。几乎占半导体生产设备总投资的20%。目前,国家组织了科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”(简称02专项),开展22~14纳米前瞻性研究,形成65-45纳米装备、材料、工艺配套能力及集成电路制造产业链。结合五二研究所的军品陶瓷材料及加工的成果基础,面向02专项研制配套的部件开展相关材料及部件的研究开发,通过材料和部件制备工艺的突破,推广军品陶瓷材料技术在国民经济重大装备上的应用,带动高端结构陶瓷产品的产业发展。
 
 
【技术特点】
  氧化铝基陶瓷
  (1)通过增韧化处理,克服了陶瓷韧性不足的弱点,为工程应用提供了坚实的保障。
  (2)产品价格相对便宜,容易取得市场认同,产业化所需设备投资小,便于操作,易形成批量生产能力,通过配方和工艺流程调整,可形成不同价格和性能级别的民用产品,具有较为广泛的市场适应性。
  (3)由于创新和经济结构调整的需要,工业领域极端服役装备对耐高温、耐腐蚀和耐磨损部件的需求愈加迫切,同时高技术陶瓷的作用逐步获得了市场认可,因此特种陶瓷的推广和应用具有广阔的市场空间。
  无压碳化硅陶瓷
  (1)该项技术的特点是以陶瓷材料制备技术和成型加工技术相融合,根据材料的工艺特点确定成型,烧结,加工的工艺,适合开发大尺寸、复杂形状特种陶瓷构件。到目前为止国内的陶瓷厂家不了解该技术所生产的产品,也不了解应用的市场和制作的工艺路线,更没有开发这类产品的市场。
  (2)我国电子行业企业在开发和生产其他类似精密半导体设备时所需的精密陶瓷部件需要向国外的陶瓷厂家订购,该类设备研制和生产单位在陶瓷部件的设计和委托制造过程中,受制于国外产品单价极其昂贵(关键构件单价高达几百万),制造周期长。
  (3)我们在该领域已经在国内具有工艺和制作经验的优势,中组部千人计划国家特聘专家曹剑武博士在国外的专业研究机构和企业的研发工作中积累了丰富的材料技术和相关的部件成型加工技术,并在回国工作后组建创新团队结合52所的研究基础,进行国产化研究,取得了材料和制造工艺的突破,开始为设备研制单位提供陶瓷部件。
 
  【技术指标】
  材料技术指标

性能

单位

碳化硅陶瓷

低热膨胀陶瓷

Al2O3基陶瓷

密度

g/cm3

3.13.15

2.452.54

3.94.15

弹性模量

GPa

>400

>135

330380

抗弯强度

MPa

>400

>280

350

热膨胀系数

10-6/K

24

<0.05

8.5

热导率

W/m·K

>120

4

10.9

大型复杂形状部件的技术指标
     外形尺寸 > 500x500x150 mm
     复杂形状壁厚 < 3 mm
 
  【技术水平】国内领先
 
  【可应用领域和范围】民用级人体防护材料、警用防爆、防弹方舱主体材料;民用耐磨结构件;重大高新装备大型光刻机移动平台等高强度、高刚性、低热膨胀结构件。
 
  【专利状态】已获得专利2项
 
  【技术状态】试生产阶段
 
  【合作方式】技术服务、配套生产
 
  【投入需求】2000万元
 
  【转化周期】2年
 
  【预期效益】通过军转民项目实施,预计各类防护产品:包括各类陶瓷人体防护产品、防爆改装车辆防弹板年生产能力达到20000m2,年经营收入达到3000万元,年利润预计达到450万元。高性能陶瓷结构件:包括工业领域氧化铝基陶瓷耐高温、耐腐蚀、耐磨损部件及重大装备光刻机移动平台等复杂陶瓷部件产品实现年经营收入2000万元,年利润500万元。项目完成后可实现年产值5000万元,年利润总额950万元。
  同时项目的实施可及时配合我国重大专项的设备研制以及下一步的产业化,形成精密半导体重大装备的配套产业。填补我国在大尺寸复杂形状陶瓷部件制造的空白。通过国家重大专项的引领,将大尺寸复杂形状的陶瓷部件的产品推向国际市场,形成竞争能力。通过军转民的产品开发和拓展,可以促进材料及工艺的技术开发和应用开发,反过来为军事上的精密装备的部件研制服务。