闫永杰博士：大尺寸、复杂形状碳化硅陶瓷产业化及其化工换热应用

碳化硅陶瓷具有高强度、高导热、耐磨损以及全面的耐酸碱腐蚀性能，是公认的化工防腐领域 “梦想型”换热材料 。相比传统的石墨、氟塑料、贵金属、搪玻璃等换热材料，其换热效率和使用寿命等具有明显的竞争优势，特别是在一些复合强酸环境下，其超强的抗腐蚀能力更是具有不可替代性，在精细化工、制药、钢铁、轻工等领域具有广泛的应用前景，对于促进相关领域的装备和工艺提升发挥着越来越重要的作用。

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然而，碳化硅陶瓷要应用于换热领域，其大尺寸和复杂形状部件的制备尤为关键。 例如对于 管壳式换热器 来说，把碳化硅原材料制成热交换器中的圆形细管，听上去似乎并不复杂，但圆管每 “长高”、“长薄”一些，其制作难度就成几何级数增加。换热管的壁厚通常要小于2.0mm，长度要大于1500mm，才能表现出良好的换热能力。通常制备该种规格的管材，要采用挤出成型工艺。由于碳化硅原料粉体的特殊性，其挑战在于如何制备塑性高分散的泥料体系，同时如何在保障素胚强度的基础上，提高挤出管材素胚的显微结构均匀性和执行性，并尽可能降低素胚的缺陷。同样，在高温烧结中，长管、薄壁碳化硅管材的高密度和无变形烧结也至关重要。

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碳化硅热交换管

对于板式和块孔换热器来说，换热板的最小槽宽通常要小于 2.0mm，特别是其复杂换热通道的精细加工至关重要，要求板材素胚具有非常可靠的强度，在精细加工中不产生较大应力，保障高温烧结的应力变形。块孔中，垂直和侧面孔的最小间距通常也小于2.0mm，孔深通常要大于300mm，对于该类部件的精密加工来说，也面临非常大的挑战。

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碳化硅热交换板 及 碳化硅热交换块孔

报告人闫永杰博士简介

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闫永杰 博士

闫永杰，河南漯河人，博士，中科院上海硅酸盐研究所副研究员，上海中科易成新材料技术有限公司总经理。 2003年毕业于郑州大学，2003-08年上海硅酸盐研究所硕博连读，毕业后留所在高性能碳化物陶瓷材料课题组工作至今。目前主要从事高性能碳化物陶瓷材料在热学领域的应用研究。

作为项目负责人先后承担上海硅酸盐研究所所创新，国家自然科学基金青年基金，上海硅酸盐研究所国家重点实验室主任青年基金项目，所地合作等在内的多项科研项目。作为科研骨干参与组内包括 863、国家自然基金重点项目、中科院创新方向性项目等在内的多项重大科研项目。

在国际核心学术期刊第一作者共发表学术论文 8篇，累计他人引用64次，单篇最高他引43次。第二作者和会议论文共计6篇。第一作者发明专利4件，实用新型1件，参与国防JG专利4件。

主要研究方向：

1、超高温陶瓷的粉体处理、凝胶注模成型和常压烧结

2、碳化硅陶瓷热交换器核心部件的关键制造技术

3、高精度、长寿命碳化硅陶瓷模具关键制造技术

作者：闫永杰