本届工博会新材料展新品发布会指导单位是上海市经济和信息化委员会，主承办单位是上海市稀土协会和上海工业商务展览有限公司，依托中国国际工业博览会平台，汇聚参展展商和专业观众的资源，搭建新材料产业链对接服务平台。发布会集中展示一批创新引领产业发展的前沿材料、打破国际技术封锁和垄断的关键材料、以及提升上海制造水平能级的核心材料，凸显了上海新材料产业的新成就、新风向、新突破的成果，激发创新驱动发展提供动力引擎，为人工智能高地建设提供强有力支撑，全面助力“上海制造”品牌建设。
9、上海制造“小蜂窝”成飞机“减重专家”
单 位：特一（上海）新材料有限公司
发布人：卫平业务总监
“一代飞机，一代材料”，复合材料应用比例体现了飞机的先进水平。我们乘坐飞机时，飞机内部可以看到、触摸到的部分，正逐步由轻质合金材料被更优秀的复合材料替代。复合材料相对传统的包括铝、钢和钛等金属材料，有非常明显的优势。其一，因为比强度和比模量比铝合金高，减重效果比铝合金提高30%左右，更大幅度降低飞机重量；其二，具有很好的可设计性，金属材料铸造、锻造实现结构需求，性能具有明显的方向性，在一个方向好，但另一个方向弱，复合材料可在设计生产过程中去方向性，进而达到更好的减重效果和提高飞机舒适性；其三，具有更好的耐腐蚀性，降低维护周期和成本，金属材料因为其焊接连接方式和金属本身特性，会形成电位差而产生腐蚀，尤其在飞机运行的那种湿热环境下，需要大量的防护涂料。复合材料的应用，不但因结构强度高和可设计性能够降低飞机重量，提高燃油经济性，同时因耐腐蚀和抗疲劳等特性，能够延长飞机维护周期，降低维护成本。
复合材料成为飞机设计制造的趋势，芳纶蜂窝作为一种重要的复合材料，被广泛应用于国外各类飞机上。芳纶蜂窝是仿照自然界蜜蜂蜂巢的结构形态,以芳纶纤维纸为主要原料,经过一系列复杂特殊工艺制成的复合材料。由芳纶蜂窝制成的飞机内饰件，与同重量金属板相比，其弯曲刚度和强度可提高7倍。芳纶蜂窝还具有耐高温、耐腐蚀、高韧性、抗疲劳特点，具有阻燃、低毒、低烟特性，易加工和二次成型。飞机内饰的接近100%和外部面积的30%是以芳纶蜂窝为主要材料制作而成，有效减轻飞机重量，提高飞机燃油效率，降低飞机运行费用，延长飞机维护周期，降低维护成本。
特一（上海）新材料有限公司于2012年初在上海松江成立，专业生产芳纶蜂窝及以芳纶蜂窝为芯材的各类制件，为航空航天、轨道交通等行业提供高性能、轻质夹芯材料产品、制件和应用解决方案，实现国内民用航空芳纶蜂窝的进口替代。公司2013年通过AS9100航空质量管理体系认证，2016年初通过中国商飞认证，2016年建立起了航空制件的制造能力。
团队方面：公司总工程师来自美国，之前在美国赫氏（Hexcel）负责芳纶蜂窝生产与新品研发工作20多年，主导建立了特一芳纶蜂窝生产线和质量管控体系。经过五年多的不断积累，公司团队对以芳纶蜂窝为基础的航空件制造技术和航空管理体系有深刻理解和认知，能够快速响应客户需求。公司控股股东具有丰富的产业投资经验，曾供职于美国花旗集团。
产品方面：公司产品目前主要有两类：芳纶蜂窝芯材和航空和轨交内饰件。
芳纶蜂窝芯材：公司目前能生产满足市场需求的全系列芳纶蜂窝芯材。从成立之初，公司就与中国商飞紧密配合，按照中国商飞“民用飞机装机产品合格鉴定要求”编制了产品生产过程控制文件（PCD），完成多个批次产品的生产和适航当局目击试验工作，在2016年1月1日完成认证，成为中国商飞首家非金属材料国内合格供应商。列入中国商飞QPL 目录至今，公司已经向西飞、昌飞、沈飞、哈飞、上飞、637所等C919飞机承制商供应多批次芳纶蜂窝产品，产品质量、交付周期和服务支持得到高度认可。公司现在继续与中国商飞进行航空地板用芳纶蜂窝的认证审定工作。
航空和轨交内饰件：航空方面，公司正积极与国际主要厂商合作，为其提供OEM服务，满足客户降低成本及新增需求。公司已经与美国及欧洲的航空内饰制造公司开展合作，所提供产品也得到他们初步认可。目标通过打通从材料到最终制件的整个航空内饰系统产品链，实现向最终用户提供高性价比的航空内饰产品和整体解决方案。轨交方面，公司开发出适合标准动车组的内饰产品，已经通过中车四方庞巴迪的合格供应商审查，为其提供整套内饰车顶板。
10、新一代高温合金零部件制造
单 位：上海图德航空科技有限责任公司
发布人：朱景川研究室主任
2014年4月，法国SNECMA(斯奈克玛)和Mecachrome公司就CFM国际公司最新的LEAP-X发动机钛铝（TiAl）合金低压涡轮转子叶片签订了采购合同，这是全球范围内钛铝合金首次取代镍基高温合金用于低压涡轮转子叶片生产，减重增效效果明显。而LEAP-X1C发动机则是中国产C919客机目前唯一使用的外方发动机。C919匹配的国产发动机CJ1000A尚无相关技术应用。
航空发动机是工业明珠，代表了国家制造业的顶尖水平。高温合金是现代航发最为核心的结构材料，其性能是航发性能的决定性因素之一，也是主要的成本来源，航空工业素有“一代材料，一代装备”的说法。先进航发的发展推动高温合金向轻量化、低成本规模化生产与快速定制化生产模式并存的方向发展。而传统应用主流的镍基合金已不能满足要求，因此先进国家都在积极研发替代材料与制造技术。钛铝合金便是替代材料之一，但是钛铝合金存在室温脆性大、加工成型困难、使用温度低与成本高昂的关键问题，难以低成本规模化生产，限制了其发展与应用。
2014年4月，法国SNECMA(斯奈克玛)和Mecachrome公司就CFM国际公司最新的LEAP-X发动机钛铝（TiAl）合金低压涡轮转子叶片签订了采购合同，这是全球范围内钛铝合金首次取代镍基高温合金用于低压涡轮转子叶片生产，减重增效效果明显。而LEAP-X1C发动机则是中国产C919客机目前唯一使用的外方发动机。C919匹配的国产发动机CJ1000A尚无相关技术应用。
航空发动机是工业明珠，代表了国家制造业的顶尖水平。高温合金是现代航发最为核心的结构材料，其性能是航发性能的决定性因素之一，也是主要的成本来源，航空工业素有“一代材料，一代装备”的说法。先进航发的发展推动高温合金向轻量化、低成本规模化生产与快速定制化生产模式并存的方向发展。而传统应用主流的镍基合金已不能满足要求，因此先进国家都在积极研发替代材料与制造技术。钛铝合金便是替代材料之一，但是钛铝合金存在室温脆性大、加工成型困难、使用温度低与成本高昂的关键问题，难以低成本规模化生产，限制了其发展与应用。
本项目针对高温合金的发展趋势及当前几类合金的缺点，开发的新一代高温合金密度可降至6.5g/cm3，实现了轻量化的突破。合金高温强化手段为固溶体强化，热稳定性提高明显。合金性能优异，铸态下室温强度达到1350MPa，900℃时强度仍可达550MPa，同时合金线膨胀系数、抗氧化性等性能与镍基高温合金相当。合金铸态下可用，制造工艺难度降低，适用于多种先进近净成形技术手段进行零部件制造。新一代高温合金母合金熔炼采用真空感应熔炼与真空自耗熔炼组成的双联真空熔炼方案，也可采用磁悬浮熔炼进行小块体熔炼。母合金进一步加工为粉末或丝材后，作为成型制造原材料。采用金属粉末注射成型等手段进行低成本、规模化生产；也可采用3D打印进行快速定制化生产。
新一代高温合金相比于主要竞争产品镍基高温合金以及快速发展的钛铝合金，领先优势十分明显。相比镍基高温合金，新一代高温合金核心性能指标密度下降20%，强度与镍基高温合金相当，比强度高于镍基高温合金，其他性能与镍基高温合金相当。相比钛铝合金，新一代高温合金在使用温度、制造难度、制造成本方面拥有显著领先的优势。新一代高温合金未来将广泛应用在高压压气机叶片、涡轮盘、紧固件等各类航空发动机核心结构件制造上，市场容量可达每年270亿元以上。
本项目的技术水平国内领先，新一代高温合金有望取代镍基高温合金成为600℃~1000℃温度范围应用的主流合金，使我国在此领域内达到国际先进水平。高温合金材料与制造技术作为推动航空发动机发展的核心技术，本项目将通过原创创新引领航空发动机先进材料的轻量化发展和核心基础零部件制造水平的持续提升，以期在新材料领域、航空航天装备领域助推中国制造2025战略。
11、等离子渗镀一体化技术与智能设备制造
单 位：上海图德航空科技有限责任公司
发布人：闫牧夫首席科学家
2014年，有学者在国内航空会议上表示，2005年~2013年，我国曾累计发生数十起因主轴承损伤导致的发动机严重故障并报废，造成直接经济损失数十亿元。航空发动机的可靠性与寿命始终是飞机安全的核心所在。公开资料显示，美国F-100、F-110军用航空发动机工作寿命和首翻期寿命一般都可达4000小时和1000小时。有媒体还曾报道，美国新一代军用航空发动机的工作寿命甚至超过了10000小时。而我国最新服役的太行发动机与美国现役发动机技术水平差距甚远。
航空发动机的可靠性与寿命取决于各类关键齿轮、轴、轴承、叶片等核心基础零部件的可靠性与寿命。发动机核心基础零部件性能低、寿命短一直以来是制约我国航空发动机寿命与性能的关键因素之一。问题产生的根源在于我国现有热处理技术低下、设备落后。本项目通过独创的等离子渗镀一体化技术及相应开发的设备，应用在航空发动机关键结构件表面处理上，实现表面的大幅强化，相比国内常用的渗碳+表面喷丸、离子注入等手段，性能与寿命提升十分显著；同时真空热处理技术和设备的应用可实现零污染生产，大幅优于当前技术手段。
本项目的核心技术为深层扩渗处理、低温扩渗处理与低温渗镀处理组成的三步等离子渗镀一体化。通过该技术处理后，结构件表面可形成从过渡层到表面的三级梯度结构。以某型号齿轮为例，其过渡层为细化的板条马氏体上弥散分布碳化物；次表面形成晶粒尺寸30nm左右的纳米层，表面形成类金刚石/石墨结构。三级梯度结构一方面使表面硬度与强度大幅提升，摩擦系数显著降低，同时加强了表面与基体的结合力。
目前国内齿轮、轴、轴承、叶片的表面强化手段主要包括渗碳、渗氮、离子注入、喷丸等不同工艺组成的复合处理技术。以现有产品为例，国内当前的技术水平可达的齿轮寿命不超过1200h，轴、轴承寿命不超过500h。国外目前已经发展处氮碳共渗+后氧化的处理技术，使齿轮和轴承寿命提高到2000h以上。该技术大幅领先于国内技术水平，技术及设备对华保持封锁。而本技术处理后齿轮与轴承寿命均可达2000h，接近国外采用氮碳共渗+后氧化处理技术的领先产品性能水平，大幅领先于国内技术水平。
本项目已开发制造了相应的周期式等离子热处理设备。未来将在上海完成智能云控制连续式等离子渗镀一体化装备，成为全国热处理行业此领域首台套设备。通过集成装备自动化控制系统、智能云控制系统与数据加密技术及信息化数据分析平台，实现装备生产智能化、实时数据分析优化升级技术等多项功能，保证生产柔性、连续性及技术保密性。随着中国航空工业对核心零部件的制造要求越来越高，对本技术和装备的需求持续高涨，目前市场容量达到每年240亿元。
国内热处理技术低下、设备落后、污染严重，整体落后于国外先进水平20~30年。高端技术和装备被外资控制，核心技术与装备，如氮碳共渗+后氧化技术对华封锁。热处理已经是制约航空工业，特别是航空发动机向上发展突破的瓶颈。本项目开发的独创技术与装备突破制造业瓶颈所在，打破外资垄断，达到国内领先、国际先进的技术水平，对航空制造业具有标杆性的意义，将成为上海制造的一张名片。
