[00771098]复杂梯度结构的模块化构筑及其材料制备新技术与工程应用

该项目属于材料科学领域，涉及功能梯度材料的制备新技术与工程应用。 禁核试后，如何通过非核手段实现核武器内爆复杂动力学过程和千万大气压超高压状态，进而获得关键材料精密物性数据，成为战略核武器精密建模与设计、持续发展面临的一项重大挑战。多级炮加载技术具有加载压力高、路径可控、数据精度高的优势，是核大国创建非核加载平台的首选技术，其核心与关键-梯度弹丸，要求弹丸材料的密度值沿加载方向在超宽范围内按设计、复杂梯度变化。针对多级炮梯度弹丸的苛刻要求以及国际上的技术封锁，该项目立足于自主创新和集成创新，历经十余年科技攻关与应用验证，获得如下技术发明： 1、发明了物理约束条件下的超临界微发泡技术以及一体化梯度发泡技术，攻克了高孔隙率高强度不能兼具等难题，研制出孔径微小均匀、孔隙率与宏观尺寸精确可控的超低密度泡沫复合材料及其密度梯度材料。 2、发明了粉体表面包覆与低温致密化技术，解决了传统烧结区域组分不均匀等难题，实现了多物系复合材料及其梯度材料的低温烧结与整体致密化。 3、发明了梯度材料叠层共烧与热膨胀系数调控技术，解决了体系物性差异悬殊导致材料形变等难题，确保了梯度材料的整体平整性、层间平行性及其功能特性。 梯度弹丸是该项目技术应用的典型实例。通过集成上述技术发明，并结合分温区、分次序焊接工艺，实现多模块的组装与连接，研制出完全满足要求的梯度弹丸产品。在国家极端动高压与精细可控加载平台上成功实现工程应用，获得了核武器关键材料在极端高压、模拟内爆过程中的高置信度动态物性数据，显著提升了中国的超高压加载能力和加载测量精度，为确保核禁试后国家核武器的持续研发做出了重要贡献，具有重大的社会效益。不仅如此，该项目部分专利技术还辐射应用到泡沫隔音与防火墙板制备、超细粉体处理与料浆制备、陶瓷与金属低温烧结等领域，实现经济效益1.61亿元。获授权国家发明专利12项，发表SCI、EI收录论文30余篇。