2024年3月14日发(作者：鄞思洁)
高性能特种粉体材料近终形制造技术及应用
提名单位：中国有色金属工业协会
提名奖种：国家技术发明奖
提名单位意见：
高性能特种材料在高技术领域中具有不可取代的关键作用。但是，由于硬度高、脆性大等问题，
难以采用传统加工技术制备成复杂形状制品，极大限制了其性能的发挥和有效利用，因此亟需研发特
种材料复杂零件的近终形制造技术。项目突破了近球形微细粉末原料制备、精密成形、组织性能精确
调控、关键工艺装备和自动化生产质量监测等关键技术。首创了近球形微细特种粉体制备和改性新技
术，实现特种粉末原料的自主化；发明了多种粘结剂体系及成形和高效脱脂工艺，解决了坯体两相分
离、变形、增氧、缺陷等控制难题；发明了强化烧结致密化和组织性能精确调控技术，实现高性能近
终形制造；发明和开发了微注射成形模具、侧抽芯模具新结构、专用注射成形机、高效脱脂炉和节能
烧结炉等关键工艺装备，建立了基于机器视觉的产品尺寸、外观质量在线自动检测，工业机器人动态
抓取和分拣软硬件系统，实现自动化生产。授权中国发明专利59项、实用新型专利65项，申请PCT
专利2项，软件著作权6项，出版著作2部，发表SCI论文108篇，多种产品打破国外技术封锁，解
决了多项国防装备建设和研发的“卡脖子”问题，满足了国家重大需求。建成世界排名靠前的注射成
形企业，引领和推动了我国粉末注射成形产业的形成和发展，建成47条生产线，近三年新增销售
52.96亿元，新增利润6.32亿元。
获教育部技术发明一等奖2项，中国有色金属工业科学技术发明一等奖1项。
项目简介
该项目属于材料合成与加工工艺学科。高性能特种材料具有其他材料不具备的特殊性能，在
高技术领域中具有不可取代的关键作用。然而，这类材料往往硬度高、脆性大，难以采用传统加工技
术制备成复杂形状制品，极大限制了其性能的发挥和有效利用，因此亟需研发特种材料复杂零件的近
终形制造技术。
项目针对国防装备、汽车、智能电子产品等领域的需要，研究高性能金属钨、氮化铝等特种材
料粉末注射成形系统理论和方法，突破近球形微细粉末原料制备、精密成形、组织性能精确调控、关
键工艺装备和质量监测软硬件系统等关键技术，实现小型复杂形状制品的近终形制造，并推广应用于
其他材料体系。授权中国发明专利59项、实用新型专利65项，申请PCT专利2项，软件著作权6项，
出版著作2部，发表SCI论文108篇。
1、首创了适合注射成形的近球形微细特种粉体制备和改性新技术。提出了基于酸根离子的化
学推进剂理论，创立了可控溶液燃烧合成难熔金属和氮化物反应体系和工艺，制备出了高分散近球形
微细氮化铝和钨基粉体。创立了“气流分级分散-等离子球化”粉体改性技术，制备出了满足精密多孔
电极需要的细粒径窄分布球形钨粉。
2、发明了适合不同材料的粘结剂体系及成形和高效脱脂工艺。提出了基于聚合物功能基团的
多组元粘结剂设计原理，创立了两相流协调运动模型，阐明了两相分离和缺陷产生的不确定性机理，
1
发明了残碳型、低残留型和高粘性粘结剂体系，有效解决了坯体两相分离、变形、增氧、缺陷等控制
难题。
3、发明了多孔脱脂坯强化烧结致密化和组织性能精确调控技术。提出了金属钨的低温无压活
化烧结致密化理论和钝化处理孔隙结构精确调控技术，突破了高致密度钨的细晶化和多孔钨的孔隙均
匀化技术瓶颈，高致密钨的晶粒尺寸仅570nm，抗电子轰击性能提高2个数量级，多孔钨的活性物质
填充量提高20%；综合利用液相烧结和残碳“脱氧”原理，解决了氮化铝高致密化、晶界相控制和晶
格净化等难题，热导率高达248W·m·K。
4、发明和开发了微注射成形模具、侧抽芯模具新结构、专用注射成形机、高效脱脂炉和节能
烧结炉等关键工艺装备，建立了基于机器视觉的产品尺寸、外观质量在线自动检测，工业机器人动态
抓取和分拣软硬件系统，实现了全过程自动化生产和质量控制，效率提高6倍以上，产品尺寸精度达
到±0.2%。
依托该成果建成了世界规模排名靠前的粉末注射成形生产线，引领了行业发展，科技成果评
价专家组认为：“复杂形状氮化铝构件注射成形工艺技术”和“高性能金属钨制品精密制备技术”达
到“国际领先水平”，获得教育部技术发明一等奖2项，中国有色金属工业科学技术奖（发明）一等
奖1项。成果推广应用于20余家企业，建设生产线47条。近三年，新增销售54.09亿元，新增利润
7.05元(其中完成单位新增销售39.99元，新增利润亿4.31元)，多种产品解决了国防装备发展“卡
脖子”问题，经济和社会效益显著。
客观评价
（一）国内外相关技术比较
该项目形成了完整自主知识产权体系，提供了高性能特种粉体材料近终形制造技术整体解决方案，
具有先进性和创造性。注射成形金属钨、氮化铝等特种粉体材料制品性能以及近终形制造能力全面优
于国内外公开报道水平。
（二）科技查新报告结论
教育部科技查新工作站查新结果：在国内外已公开发表的文献和专利中，除本查新项目组成员及
其指导的学生发表的文献和发明的专利外，未见有与本查新项目相同的下述报道：开发出溶液燃烧合
成纳米钨基粉末新技术，并制备出致密度大于95-98%，晶粒尺寸约为570nm，硬度699HV
0.2
，抗弯强度
为568MPa的钨制品；开发出“气流分散+等离子球化”制备细粒度、窄分布球形钨粉的方法，并制备
出孔隙均匀且连通度好的复杂形状多孔钨制品；开发出一种含易残碳疏水性树脂类聚合物组元的粘结
剂和残碳“脱氧”技术，制备出热导率高达248W·m·K的氮化铝制品；开发出微注射成形模具和侧
抽芯模具新结构及其加工工艺、专用注射成形机、高效脱脂炉和节能烧结炉等装备；开发出基于机器
视觉的注射成形产品尺寸、外观质量在线自动检测，工业机器人动态抓取、装配和分拣软硬件系统，
实现全过程自动化生产和高质量稳定性控制，效率提高6倍以上，产品尺寸精度达到±0.2%，最小特
征尺寸0.16mm。
（三）项目验收和成果评价
2018年7月18日，中国有色金属工业协会“高性能金属钨制品精密制备技术及应用”成果评
价：“成果在国防重要型号武器和民品中获得成功应用，为实现武器系统的高性能化和相关产业的发
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2024年3月14日发(作者：鄞思洁)
高性能特种粉体材料近终形制造技术及应用
提名单位：中国有色金属工业协会
提名奖种：国家技术发明奖
提名单位意见：
高性能特种材料在高技术领域中具有不可取代的关键作用。但是，由于硬度高、脆性大等问题，
难以采用传统加工技术制备成复杂形状制品，极大限制了其性能的发挥和有效利用，因此亟需研发特
种材料复杂零件的近终形制造技术。项目突破了近球形微细粉末原料制备、精密成形、组织性能精确
调控、关键工艺装备和自动化生产质量监测等关键技术。首创了近球形微细特种粉体制备和改性新技
术，实现特种粉末原料的自主化；发明了多种粘结剂体系及成形和高效脱脂工艺，解决了坯体两相分
离、变形、增氧、缺陷等控制难题；发明了强化烧结致密化和组织性能精确调控技术，实现高性能近
终形制造；发明和开发了微注射成形模具、侧抽芯模具新结构、专用注射成形机、高效脱脂炉和节能
烧结炉等关键工艺装备，建立了基于机器视觉的产品尺寸、外观质量在线自动检测，工业机器人动态
抓取和分拣软硬件系统，实现自动化生产。授权中国发明专利59项、实用新型专利65项，申请PCT
专利2项，软件著作权6项，出版著作2部，发表SCI论文108篇，多种产品打破国外技术封锁，解
决了多项国防装备建设和研发的“卡脖子”问题，满足了国家重大需求。建成世界排名靠前的注射成
形企业，引领和推动了我国粉末注射成形产业的形成和发展，建成47条生产线，近三年新增销售
52.96亿元，新增利润6.32亿元。
获教育部技术发明一等奖2项，中国有色金属工业科学技术发明一等奖1项。
项目简介
该项目属于材料合成与加工工艺学科。高性能特种材料具有其他材料不具备的特殊性能，在
高技术领域中具有不可取代的关键作用。然而，这类材料往往硬度高、脆性大，难以采用传统加工技
术制备成复杂形状制品，极大限制了其性能的发挥和有效利用，因此亟需研发特种材料复杂零件的近
终形制造技术。
项目针对国防装备、汽车、智能电子产品等领域的需要，研究高性能金属钨、氮化铝等特种材
料粉末注射成形系统理论和方法，突破近球形微细粉末原料制备、精密成形、组织性能精确调控、关
键工艺装备和质量监测软硬件系统等关键技术，实现小型复杂形状制品的近终形制造，并推广应用于
其他材料体系。授权中国发明专利59项、实用新型专利65项，申请PCT专利2项，软件著作权6项，
出版著作2部，发表SCI论文108篇。
1、首创了适合注射成形的近球形微细特种粉体制备和改性新技术。提出了基于酸根离子的化
学推进剂理论，创立了可控溶液燃烧合成难熔金属和氮化物反应体系和工艺，制备出了高分散近球形
微细氮化铝和钨基粉体。创立了“气流分级分散-等离子球化”粉体改性技术，制备出了满足精密多孔
电极需要的细粒径窄分布球形钨粉。
2、发明了适合不同材料的粘结剂体系及成形和高效脱脂工艺。提出了基于聚合物功能基团的
多组元粘结剂设计原理，创立了两相流协调运动模型，阐明了两相分离和缺陷产生的不确定性机理，
1
发明了残碳型、低残留型和高粘性粘结剂体系，有效解决了坯体两相分离、变形、增氧、缺陷等控制
难题。
3、发明了多孔脱脂坯强化烧结致密化和组织性能精确调控技术。提出了金属钨的低温无压活
化烧结致密化理论和钝化处理孔隙结构精确调控技术，突破了高致密度钨的细晶化和多孔钨的孔隙均
匀化技术瓶颈，高致密钨的晶粒尺寸仅570nm，抗电子轰击性能提高2个数量级，多孔钨的活性物质
填充量提高20%；综合利用液相烧结和残碳“脱氧”原理，解决了氮化铝高致密化、晶界相控制和晶
格净化等难题，热导率高达248W·m·K。
4、发明和开发了微注射成形模具、侧抽芯模具新结构、专用注射成形机、高效脱脂炉和节能
烧结炉等关键工艺装备，建立了基于机器视觉的产品尺寸、外观质量在线自动检测，工业机器人动态
抓取和分拣软硬件系统，实现了全过程自动化生产和质量控制，效率提高6倍以上，产品尺寸精度达
到±0.2%。
依托该成果建成了世界规模排名靠前的粉末注射成形生产线，引领了行业发展，科技成果评
价专家组认为：“复杂形状氮化铝构件注射成形工艺技术”和“高性能金属钨制品精密制备技术”达
到“国际领先水平”，获得教育部技术发明一等奖2项，中国有色金属工业科学技术奖（发明）一等
奖1项。成果推广应用于20余家企业，建设生产线47条。近三年，新增销售54.09亿元，新增利润
7.05元(其中完成单位新增销售39.99元，新增利润亿4.31元)，多种产品解决了国防装备发展“卡
脖子”问题，经济和社会效益显著。
客观评价
（一）国内外相关技术比较
该项目形成了完整自主知识产权体系，提供了高性能特种粉体材料近终形制造技术整体解决方案，
具有先进性和创造性。注射成形金属钨、氮化铝等特种粉体材料制品性能以及近终形制造能力全面优
于国内外公开报道水平。
（二）科技查新报告结论
教育部科技查新工作站查新结果：在国内外已公开发表的文献和专利中，除本查新项目组成员及
其指导的学生发表的文献和发明的专利外，未见有与本查新项目相同的下述报道：开发出溶液燃烧合
成纳米钨基粉末新技术，并制备出致密度大于95-98%，晶粒尺寸约为570nm，硬度699HV
0.2
，抗弯强度
为568MPa的钨制品；开发出“气流分散+等离子球化”制备细粒度、窄分布球形钨粉的方法，并制备
出孔隙均匀且连通度好的复杂形状多孔钨制品；开发出一种含易残碳疏水性树脂类聚合物组元的粘结
剂和残碳“脱氧”技术，制备出热导率高达248W·m·K的氮化铝制品；开发出微注射成形模具和侧
抽芯模具新结构及其加工工艺、专用注射成形机、高效脱脂炉和节能烧结炉等装备；开发出基于机器
视觉的注射成形产品尺寸、外观质量在线自动检测，工业机器人动态抓取、装配和分拣软硬件系统，
实现全过程自动化生产和高质量稳定性控制，效率提高6倍以上，产品尺寸精度达到±0.2%，最小特
征尺寸0.16mm。
（三）项目验收和成果评价
2018年7月18日，中国有色金属工业协会“高性能金属钨制品精密制备技术及应用”成果评
价：“成果在国防重要型号武器和民品中获得成功应用，为实现武器系统的高性能化和相关产业的发
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