【研究室总体介绍】
先进粉体材料与工程研究室隶属于北京科技大学粉末冶金研究所，共有教师3人。研究方向主要有：粉末注射成形、氮化铝陶瓷、难熔金属及高温合金、新型纳米粉体材料、气体吸附材料、氢能及新能源电池材料等。研究室近年来承担了包括国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家973计划、国家863计划、教育部新世纪优秀人才支持计划等50余项国家与省部级科研项目。相关研究成果已在Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Funct. Mater.、Acta Mater.、Scripta Mater.、J. Am. Ceram. Soc.、J. Eur. Ceram. Soc.、Int. J. Refract. Met. H.、Powder Metall. 等国内外行业权威杂志发表论文200余篇，授权发明专利100余项；获国家技术发明二等奖1项、教育部高等院校优秀成果奖（技术发明奖）一等奖2项、二等奖1项，中国有色金属工业技术发明一等奖4项、二等奖1项，北京市科学技术二等奖1项，山东省科学技术二等奖1项。
【研究室成员介绍】
秦明礼 教授，博士生导师
贾宝瑞 研究员，硕士生导师
吴昊阳 研究员，硕士生导师
【研究室主要研究内容及科研成果】
1、粉末注射成形技术及应用
粉末注射成形是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门粉末近净成形技术，该技术将原料粉末与粘结剂通过混炼制粒混合均匀，以粘结剂为载体采用塑料注射的方法成形，成形坯中的粘结剂脱除后经过高温烧结得到最终的产品，不仅可以低成本大批量制备精密零部件，还可以解决一些高性能难加工材料复杂形状制品的制备难题，被称作为“零部件加工制造技术的一场革命”。围绕该技术的发展和应用所面临的关键问题开展了深入的基础理论与应用研究，在注射成形粉末制备原理与工艺、粘结剂设计、强化烧结与微观组织调控等方面取得了多项创新性成果，建立了氮化铝、金属软磁、难熔金属、高温合金、钛合金、高氮不锈钢等多种材料体系的粉末注射成形工艺，已在多个产品中获得成功应用，取得显著的社会和经济效益。相关研究获得国家技术发明二等奖1项、省部级科技成果一等奖3项、二等奖1项，发表论文100余篇，授权发明专利50余项。
开发的部分注射成形产品
2、氮化铝陶瓷研究与应用
氮化铝具有高导热、低膨胀、绝缘、高弹性模量等特点，常用作航空航天等领域装备的关键材料。建立了高品质氮化铝粉体制备及其精密成形技术，研制出高纯度、细粒度氮化铝粉体，金属杂质总含量低于50ppm，氧含量0.7~0.8wt%，平均粒径约1μm；开发出氮化铝的粉末注射成形技术，解决了由于硬度高、脆性大而造成复杂形状制品无法直接加工制备的难题，实现了氮化铝制品的精密制造，热导率达到了248 W·m-1·K-1，所开发多种氮化铝制品成功用于航天、舰船、电子等领域。相关研究在J. Am. Ceram. Soc.、J. Eur. Ceram. Soc.、Ceram. Intel.、CrystEngComm、ACS Appl. Mater. Inter.、Carbon等杂志发表论文20余篇，授权发明专利16项，获得“中国有色金属工业技术发明一等奖”（高导热氮化铝精密成形技术及应用）。
氮化铝粉末（左）、氮化铝制品的组织（右）
开发的部分氮化铝制品
3、难熔金属及合金
金属钨是熔点最高和蒸汽压最低的金属，密度高，热膨胀系数低，耐高温，耐烧蚀，耐电子轰击，在原子能、电真空以及一些特殊高温应用领域具有不可取代的作用。建立了溶液燃烧合成纳米钨基粉末及其近终成形技术，制备出致密度大于95%，晶粒尺寸约为500nm的复杂形状钨制品。将钨粉的分散分级与等离子球化相结合，开发出一种细粒度球形钨粉的制备新方法，以该粉体为原料，制备出孔隙均匀、连通度高的注射成形异型多孔钨制品。所开发多种钨制品成功用于电子、核能、航天等领域。相关成果在Int. J. Refract. Met. H.、Mater. Design、Mater. Lett. 等杂志发表论文SCI论文30余篇，申请国家发明专利20余项，授权18项，曾获得“教育部高等学校科学研究优秀成果奖（技术发明）一等奖”。
球形钨粉（左）、超细晶钨制品的组织（右）
开发的部分钨制品
4、粉末注射成形金属软磁与强化烧结
金属软磁材料（铁镍Fe-Ni、铁钴Fe-Co、铁Fe等）具有高的磁导率和低的矫顽力，是电子、电力、通讯、汽车、医疗等领域装备中不可缺少的基础材料。建立了金属软磁的“粉末注射成形－强化烧结”工艺，实现了复杂精密软磁零部件的高效低成本近终形制造，不仅克服了机加工工艺浪费资源、制造成本高的缺点，而且解决了传统粉末冶金软磁材料存在的密度和磁性能低的问题，性能“达到国际最好水平”（科技成果鉴定结论），开发出多种金属软磁制品，满足了相关产业发展的需要。相关成果在J. Magn. Magn. Mater.、Powder Technol.、J. Alloy Compd. 等杂志发表SCI论文12篇；申请国家发明专利16项，授权10项；获得 “中国有色金属工业技术发明一等奖”（高性能金属软磁制品近终形制造技术）。
动铁单元用Fe-Ni合金磁轭
5、新型纳米粉体材料的制备及应用
开展纳米粉体材料制备新技术及其应用研究。采用溶液燃烧、水热、等离子等物理、化学方法制备出新型纳米粉体，通过调控反应参数，合成出粒度、形貌、物相可控的纳米粉体材料，并在粉末冶金、环境、能源、催化等领域获得应用。在Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Energ. Environ. Sci.、J . Mater. Chem. A、Carbon、Chem. Comm .等杂志发表论文SCI论文50余篇，申请国家发明专利30余项，授权20余项。
制备的各种纳米粉体材料
【研究室承担科研项目】
研究室近年来承担了包括国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家973计划、国家863计划、教育部新世纪优秀人才支持计划等50余项国家与省部级科研项目，部分项目如下：
1、国家重点研发计划：大尺寸高纯稀有金属制品制备技术，2221万，2017-2021；大规格高性能钼及钼合金关键制备技术开发与示范应用，2580万，2017-2021；铜合金闸片制备与产业化技术，123.75万，2016-2020。
2、国家自然科学基金：空间场发射微纳钨极近净成形的相关基础问题，300万，2022-2026；无压两步烧结高密度超细晶弥散强化钨合金的研究，58万，2021-2024；碳热还原燃烧前驱物合成纳米碳化钨(WC)基粉末的研究，60万，2018-2021；低温燃烧合成稀土氧化物掺杂钨基粉末的研究，75.6万，2016-2019；乳液水热碳化法制备空心碳球的工艺及机理研究，20万，2016-2019；聚合物/储氢合金复合材料用于氢气回收的基础问题研究，40万，2015-2019；高导热氮化铝（AlN）陶瓷近净成形的相关基础问题，60万，2012-2015；低温燃烧合成非氧化物陶瓷粉末的研究，20万，2009-2011。
3、国家973计划：粉体近终形高效成形与组织精确控制，375万，2006-2010。
4、国家863计划：高性能粉末冶金材料及其构件先进制备技术，2857万，2013-2016；难熔金属金属基复合阴极材料研制与部件成型技术-高功率微波强场材料，295万，2012-2015；稀土新型储氢材料关键制备技术与应用开发，20万元，2011-2013；双连通结构SiCp/Al复合材料及其近终形成形技术，100万，2006-2010；特种工艺制备燃料电池用高容量纳米晶/非晶镁基复合储氢材料，50万元，2006-2009。
5、教育部新世纪优秀人才支持计划：金属钨阴极基底的近终成形及组织精确控制，50万，2010-2013。
6、新金属国家重点实验室项目： Si对高容量RE-Mg-Ni系A2B7型储氢电极合金循环稳定性作用机理研究，20万，2012-2013。
7、厂协项目：10余项，题目略，总经费约1000万元。
8、霍英东教育基金会高等院校青年教师基金：微型零件规模化生产用模具制造技术研究，2万（美元），2011-2012。
9、北京市自然科学基金：低温燃烧合成纳米碳化钒粉末的研究，10万，2018-2019；乳液水热碳化法合成空心碳球的工艺过程和形成机理，10万，2017-2018；溶液燃烧合成纳米钨基粉体材料， 18万；2016~2018；铁氧体催化剂对NaAlH4-MgH2储氢材料热力学及动力学性能的作用机理，18万，2015-2017；溶液燃烧合成氮化铝粉末的研究，11万，2011-2012。
10、北京市重点实验室建设项目：高性能铁基软磁合金近终形制备关键技术研究，50万，2016-2017。
【实验设备】
左：HVC高速压制成形机，右：3D打印成形机（德国SLM125）
左：SPS放电等离子烧结烧结炉，右：注射成形机
左：真空脱脂/烧结炉（日本），右：热等静压炉