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[成果] 1800070005 天津
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:随着环境问题和资源短缺的日趋严重,利用“温室气体”二氧化碳(CO2)为原料合成高附加值化工产品是备受关注的课题,其研究对节能减排、环境保护以及可持续发展具有重要的意义。其中利用CO2与环氧化合物既可以生成重要的化工精细产品环状碳酸酯,也可以得到可生物降解的脂肪族聚碳酸酯,是一种利用CO2的“原子经济反应”。因该研究催化剂的结构对产物选择性的影响具有重要的科学研究价值,另外,催化剂的效率是实现CO2与环氧化合物反应生成环状碳酸酯或脂肪族聚碳酸酯规模化应用的关键。该项目在国家自然科基金和国家自然科学基金国家合作交流项目支持下设计合成了多种催化剂,深入研究了催化剂结构与催化性能(活性和选择性)之间的关系,有关研究并为新型催化剂的开发提供了有益的借鉴。该成果属于化学化工催化领域和绿色化学的基础研究领域,其主要研究内容和科学贡献如下: 1. 从分子设计出发,利用“分子内协同效应”的理念,将起助催化作用的组分作为取代基引入到席夫碱Salen配体上,合成了能够高效、高选择性的催化CO2与环氧化合物合成环状碳酸酯的金属中心为低毒的铝双功能Salen配合物。该类配合物对空气不敏感、可多次利用。利用Al NMR技术从分子水平阐明了这种功能金属配合物之所以具有高活性的原因在于含有六配位的Al金属中心。 2. 设计合成了含有羧基的功能离子液体并利用负载技术实现离子液体的非均相化。负载后的离子液体不仅保留了前体离子液体催化CO2与环氧化合物合成五元环状碳酸酯这种重要的化工产品的高活性和高选择性,也使这种催化剂通过简单的过滤就可回收循环利用,简化了工艺过程,降低了能耗,使整个反应更加绿色、清洁和节能,并使CO2这一化学转化反应具有连续化生产的应用前景。 3. 合成了金属中心为Co的多种双功能性Salen的配合物,详细研究了配体功能取代基和轴向阴离子对催化CO2与环氧丙烷合成可生物降解的聚丙撑碳酸酯的催化活性、聚合物结构和产物选择性的影响规律。发展了一种简单的制备功能取代基为季铵盐的SalenCoX的配合物路线,简化了合成步骤。采用红外技术阐明了催化剂金属中心与配体上Lewis碱取代基之间存在相互作用关系。 4. 设计合成一系列β-二酮单亚胺[N,O]锌配合物,并成功应用于二氧化碳与氧化环己烯的共聚制备聚碳酸酯。有关不仅研究丰富了CO2与环氧化合物共聚催化剂的种类,而且为新型催化剂的设计和制备提供了崭新的思路。 该项目8篇代表作有7篇是JCR Q1区文章,1篇是JCR Q2区文章。这8篇代表作被SCI索引377次,他引326次,其中单篇最高他引107次,他引论文期刊包括J Am Chem Soc, Angew Chem Int Edit, Chem Commun,Green Chem等催化和绿色化学化工领域国际著名期刊。
[成果] 1800070010 天津
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:该项目属化学工程领域。 在国家自然科学基金、河北省自然科学基金等的支持下,面向工业环境中生物催化与转化、高效生物催化剂的设计与制备、生物质资源高效利用及环境保护等方面的重大需求,以生物催化剂制备及催化过程高效强化为目标,创新载体结构调控方法和理论,构建高活性、强稳定性的生物催化系统;利用仿生矿化、界面组装、定向固定等技术,创建和发展固定化酶的高效制备途径,揭示固定化酶纳微环境与性能间的内在联系,阐明生物催化剂的环境适应机制;初步实现了典型高效生物催化系统的构建及其在生物质能源、高附加值精细化学品制备等领域的应用。主要科学发现点如下: 1)提出了依靠萌芽的油料作物种子构建生物催化系统的方法,并基于此实现原位自催化法合成生物质能源,揭示了种子萌芽过程中内部酶活性变化与油脂含量之间的关系,阐释了催化过程中物质传递与催化效率的适配规律及调控机制,实现了生物质能源的高效合成,为科学合理地选择生物系统制备生物质能源的反应路径、反应器类型及实现过程强化提供理论指导。 2)提出了构建三维有序大孔(3DOM)结构固定化酶生物催化系统的方法,通过调控固定化酶的微观结构及微环境有效提升了酶的活性及稳定性,阐释了固定化酶的“制备-结构-催化性能”间的关系,并实现了该催化系统中酶反应过程与底物、产物传递过程的高效协同,为3DOM固定化酶生物催化体系的理性构建、调控及催化反应过程的高效强化提供了理论基础和技术支持。 3)提出了构建新型纳米生物催化系统的方法,将仿生矿化、非水相吸附、定向固定化等技术用于新型纳米固定化酶的构建,并在此基础上,依靠界面自组装原理构建了微囊式生物催化系统,通过“界面活化”效应显著提高了酶的活性和稳定性,为该类型生物催化系统的设计、可控制备和工业应用提供了坚实的理论基础和技术支持。 在Energy & Environmental Science、Chemical Communications等期刊发表SCI论文25篇,其中单篇影响因子最高为25.427,8篇代表性论文SCI他引114次。研究成果得到了Chemical Society Reviews、Angewandte Chemie International Edition等国际知名期刊多次大篇幅引用和美国国家工程院院士K. Matyjaszewski、哈佛大学J. Aizenberg教授等知名学者的高度评价。相关研究工作获得授权中国发明专利5项。与江苏金茂源生物化工有限责任公司、陕西德融新能源股份有限公司等开展了生物酶催化剂的研发与催化合成生物柴油等方面的合作,实现了成果转化。第一完成人获河北省杰出青年科学基金支持,入选首批天津市创新人才推进计划、首批河北省青年拔尖人才、河北省“三三三人才工程”第三层次人选和河北省高校百名优秀创新人才。
[成果] 1800070059 天津
TG1 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:“高性能轻质闭孔泡沫铝镁合金生产关键技术与应用”项目主要由河北工业大学承担,项目的实施曾得到科技部国际科技合作项目的立项支持。项目属于材料科学技术领域,核心技术成果于2014年4月通过了科技部组织的专家验收,相关技术获得与会专家的高度认可。 泡沫铝镁合金作为21世纪最具发展潜力的十大新型多功能材料之一,广泛应用在汽车、军事、轨道交通和航空航天等领域。长期以来,作为新兴高新技术产业,中国在理论研究方面与世界先进国家差距不大,但在生产控制技术方面缺乏创新,导致国内高强度、小孔径闭孔泡沫铝镁合金产品的市场化发展缓慢,产品高度依赖进口。面对这种形势,以复合细化-变质新技术调控基体材料力学性能,以成型过程控制与性能评价新方法和高效益、低能耗工业化成套新装备来实现高强度、孔结构可控、低成本闭孔泡沫铝镁合金材料的连续化生产,是中国泡沫金属行业生存发展的必经之路。 项目研究历时7年,创建了基体材料复合细化-变质新技术、产品结构和性能调控新方法和产业化过程控制关键技术。主要成果:1)发明了基于快速凝固理论的复合细化-变质新技术,开发了适用于闭孔泡沫铝镁合金的高强度基体材料;建立了激冷态复合细化-变质剂扩散和作用机理模型,发现了孕育时间、孕育温度、加入量、浇注温度、凝固速度和热处理工艺与基体材料组织和性能之间的规律;2)发明了闭孔泡沫铝镁合金成型过程与性能调控新方法:提出了通过调控增粘剂初始形貌、含量和演变规律的方法来控制泡沫金属孔结构的控制理论;发明了复合增粘新技术,实现了微米孔径闭孔泡沫铝镁合金生产技术的突破;构建了闭孔泡沫金属表面几何模型和表面积计算公式,攻克了长期以来限制闭孔泡沫金属耐蚀性能评价与控制的技术难题;3)发明了高效益、低能耗闭孔泡沫金属工业化成套装备与工艺:基于云计算和大数据连续型制造业数据调度、优化及需求预测技术,集成了数据采集、数据处理、现场故障预测与分析等模块,实现了生产过程的高效节能、操作安全简单、工艺流程紧凑和连续化生产等原则,开发了立体化、连续化生产高性能轻质闭孔泡沫金属的成套装备与成型工艺;发明了闭孔泡沫铝镁合金专用切割设备,保证了割缝质量及产品的高质量连接。 该项目技术成果已在河北、江苏、山西、天津等多家单位进行了推广和应用。据2家企业财务统计,该项目近三年来实现新增销售额28887.1万元,新增利润1367.4万元,产生了重大的经济效益和社会效益。发表SCI与EI高水平科研论文20余篇,授权国家发明专利7项,实用新型专利2项,为学校和企业培养了大批科研、技术骨干。该项目的实施实现了用新材料技术提升泡沫金属产业技术水平的目的,提升了产品的稳定性和附加值,引导着泡沫金属行业向高品质方向发展,推动了泡沫金属产业的快速发展。
[成果] 1800070111 天津
TG5 应用技术 金属加工机械制造 公布年份:2017
成果简介:项目针对硬脆难加工材料的精密加工,在国家863计划、河北省自然科学基金等项目的资助下,河北工业大学和哈尔滨工业大学联合攻关,系统阐述了超声振动辅助微磨削、塑性微纳铣削和激光加热辅助切削机理,深入研究了关键技术和典型应用,为航天领域复合材料的精密高效切削、陶瓷等难加工材料的精密磨削、玻璃微器件的精密铣削等提供了新的技术支撑和经济增长点,取得了较好的经济效益和社会效益。 1、提出陶瓷材料的超声振动辅助精密磨削加工方法及研制相应加工系统,实现了相关产业应用。基于断裂力学、损伤力学、应变梯度塑性理论、有限元理论建立超声振动辅助微磨削加工的材料去除模型,明晰了材料去除率、加工精度与超声振动方式及工艺参数之间的关系;基于位错理论结合分子动力学从分子、原子尺度建立微磨削力模型,确定了工艺参数对微磨削力的影响关系;建立了微磨削的热量传递模型,获得磨削热及其分布规律;研究了超声振动效应对加工表面粗糙度和次表面损伤、砂轮磨损等的影响,实现了超声振动方式及其参数与微磨削加工的协调控制,研制了一种超声振动辅助微磨削加工系统,保证了超声振动辅助微磨削加工过程的稳定性,解决了陶瓷材料高效高质微磨削的技术难题,在相应企业实现了其应用。 2、提出玻璃等脆硬材料的球头铣刀微纳铣削方法,解决相关企业玻璃微器件加工技术难题。基于有限元、离散元仿真技术,进行了纳米尺度下玻璃干式铣削行为的动力学分析,基于晶格相变解析了纳米尺度下玻璃的塑性铣削过程,建立纳米尺度球头铣削力模型,提出纳米尺度下玻璃铣削过程模型及铣削方法;获得了工件材料性能、刀具几何参数和加工工艺参数等对铣削应力与应变分布、铣削温度和加工表面质量等的影响规律;分析铣削作用引起的材料物理性能转换,建立应力和温度联合作用下玻璃等硬脆材料相变本构关系模型,确定了玻璃等硬脆材料脆-塑转变和塑性铣削条件,奠定玻璃微器件干式塑性铣削加工技术基础。并应用于相关企业生产中,解决了企业玻璃微器件精密超精密加工技术难题。 3、提出颗粒增强金属基复合材料激光加热辅助高效切削技术及抑制激光加工热影响区的工艺方法。针对航天用硬脆复合材料的高效精密加工难题,提出颗粒增强金属基复合材料的激光加热辅助切削机理模型及激光诱导热裂切割技术,为激光加工技术的航天应用提供了新的理论及技术支撑;获得了激光参数、工艺参数、材料参数等对加工质量和加工效率的影响规律,优化了工艺参数,形成航天用特殊硬脆材料和颗粒增强复合材料的激光加热辅助切削及诱导热裂切割工艺规范;提出激光与高速微细水射流复合微纳加工机理以及抑制钛合金、陶瓷等硬脆材料激光加工热影响区的工艺方法,为硬脆材料的高效高质激光加工提供了新的工艺策略。研制了激光加热辅助切削系统和激光诱导热裂切割装备,实现了航天用特殊硬脆材料和颗粒增强金属基复合材料的高效加工,解决了航天企业相应产品加工技术难题,为高端航天器研制提供技术支撑。
[成果] 1700520086 天津
TG1 应用技术 金属表面处理及热处理加工 公布年份:2017
成果简介:该成果属于表面工程技术学科,热浸镀方向。该成果解决了热镀Galfan钢丝工艺的一系列关键技术、配套设备的问题,并在国内全行业获得全面推广应用并出口国外。对中国金属制品传统行业的产品升级和转型做出了巨大的贡献。该成果是一系列成果的集成,具体研究成果的主要技术内容如下:(1)开创性地研究出耐熔锌腐蚀材料,开发出可直接加热锌液的金属内加热器。最终开发出内加热陶瓷锌锅成套设备,取代了传统铁锅外加热技术。这是实现热镀Galfan合金钢丝的关键核心设备。小型内加热器外套管采用熔铸方法制备Fe-B-W-Mo合金材料/不锈钢覆层材料,该复层套管既有良好的耐液锌腐蚀性能,又有足够的机械强度。大型的加热器,外套管采用耐锌腐蚀的SiC/Si3N4复相陶瓷/Al基合金/不锈钢层状复合材料,中间Al基合金作用是连接陶瓷和金属,同时并吸收膨胀应力。为了提高加热器加热效率,对其结构设计,采用新型的绝缘材料、套管内加入导流介质、电热元件上加装阻流板等方法,研制出大功率的内加热器。耐熔锌腐蚀材料的研究成功,可以制造出全规格尺寸的内加热器和陶瓷锌锅,可在更广的热镀锌行业获得应用。(2)国际上成熟的工艺是双镀工艺,即先镀锌再镀Galfan合金。但这种工艺成本高。首次提出复合助镀的概念,实现了单镀合金工艺技术,降低了生产成本,适合中国国情。复合助镀采用电解助镀和化学活化技术解决了Galfan镀层合金与钢基表面的结合问题。对于单镀的薄镀层的平整度难于控制,开发出国内空白的电磁抹拭技术,对镀层表面质量进行控制。电磁抹拭技术利用电场、磁场、气体三种力的复合作用,对钢丝镀锌层进行无接触抹拭,通过调整电场强度、磁场强度、气体流量及温度,即可精确控制钢丝表面光洁度及上锌量。上锌量控制精确,可达5-7%。上锌量可控在150-300g/m2。(3)对于厚镀层镀锌,依旧采用双镀工艺。通过解决界面结合难题和厚镀层表面质量的控制问题,在国内率先研究出双镀Galfan钢丝的工艺技术,并在全国推广应用,生产出高性能的Galfan钢丝。为中国金属制品行业提供了填补空白的新产品。先镀锌后镀Galfan的界面结合是在热镀锌后采用了表面活化,该助镀采用弱有机酸活化液处理,解决了镀锌层附着力差的问题。对于厚镀层的表面质量的控制,设计了一种特殊结构的气刀抹拭装置,获得了均匀平整的高品质镀层表面。解决了设备,薄、厚镀层表面质量的控制和界面结合问题,最终获得了全规格、高品质Galfan钢丝产品,填补了中国的空白。该项目已获得授权专利15项,获省市级科技进步奖5项。该技术研发成功后,在宝钢集团南通线材制品有限公司、贵州钢绳股份有限公司、江阴华新钢缆有限公司、江西新华金属制品有限责任公司、天津华源时代金属制品有限公司等近30家企业推广和应用。2014-2016年三年期间共生产热镀Galfan钢丝50万吨,新增销售额20.2亿元,新增利润约1亿元。
[成果] 1800070158 河北
TK8 应用技术 锅炉及原动机制造 公布年份:2017
成果简介:该项目属于自动控制、空气动力学、机械设计等学科在风电领域的融合交叉应用。 为实现能源安全、减少环境污染,国家大力推动风电发展,在《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中明确指出中国将于2020年实现风电火电同价目标,风电整机制造行业面临严峻挑战,大力开展降载增效等创新技术研究并实现产业化应用是降低风力发电度电成本的必由之路。 课题组依托国家“973”及企业内部立项联合攻关风电机组降载增效关键技术,在高效低载专用翼型设计、叶片一体化设计及模具制造、高风速段降载控制和低风速段增效控制方面进行了自主创新,研发出完整的叶片一体化优化设计方法和先进的稳定变桨控制策略。 该项目技术创新成果丰硕,取得发明专利38项,实用新型专利85项、软件著作权14项,发表SCI/EI论文10篇,编写《双馈式变速恒频风力发电机组》《台风型风力发电机组》等国家标准8项,主要技术创新点如下: 1)自主创新研发了适合中国风资源特征且具有高度几何相容性的高效低载叶片专用翼型族。 采用优化算法耦合计算流体力学方法,以翼型的升阻比、失速特性、前缘粗糙敏感度等综合性能为目标,考虑翼型前缘半径、相对厚度、弯度等多重几何约束,自主创新研发了具有高升力系数、高升阻比、平缓失速特性、低粗糙度敏感性的叶片专用翼型族,实现增效3%,结构减重约5%,疲劳载荷降低约10%。 2)行业率先开发了基于整机最优度电成本的叶片“气动-结构-载荷”一体化优化设计平台。 融合了叶片气动设计-结构设计-载荷评估等技术成果,以风电机组度电成本最优为目标,综合应用智能优化算法,在行业内率先建立了叶片“气动-结构-载荷”综合优化设计平台。提出了一种可生产系列化叶片的分段模具技术,模具成本降低30%,叶片投产效率提高50%。 3)引领采用基于推力削减和智能停机的变桨控制技术攻克机组降载难题。 为了解决机组高风速段运行时载荷突变的技术难题,自主研发了基于桨距角预先补偿的推力削减控制技术,特别是针对单叶片卡桨等典型故障工况,研发了基于阶段性变桨的智能停机技术,攻克了因快速变桨而带来极限载荷突升的行业降载难题,降低疲劳载荷约2%、极限载荷约10%。 4)自主研发了基于最优桨距角跟踪和冰载优化运行的最大风能捕获控制技术突破风机增效瓶颈。 为了实现机组发电能效的有效提升,自主研发了基于桨距角自动微调的最优桨距角跟踪技术,解决了低风速段固定桨距角效率下降的问题;尤其在冰载运行工况下,自主研发了基于桨距角约束的冰载优化运行技术,机组能效提升1.5-3%。 上述技术创新成果已全面应用于1.5MW、2MW、3MW、6MW系列风电机组,引领了风电整机制造业的发展,累计推广应用190个风场4766台机组,总装机容量8581.6兆瓦,在南非完成了245MW中国海外最大的单体风电项目,在西藏创造了世界海拔最高4700米的工程项目,整机销售产值250.7亿元。
[成果] 1700610089 浙江
TM5 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:低压保护电器是维护电网稳定可靠运行、确保人身和财产安全的重要设备,全国年产量超50亿台。在生产过程中的检测环节,传统方法需大量人工,一致性差,效率和精度低下,成为低压保护电器向高端产品发展和智能化制造的主要技术瓶颈,严重制约产品转型升级。研究高效、精准的在线检测方法是改变现有生产模式的关键技术,需解决一系列难题,包括热疲劳多模式失效分析、精准瞬时大电流控制、非线性热等效快速校验和多指标可靠性测试等。上述难题国外ABB、西门子等公司已有较完善的解决方案,然而引进价格昂贵,包括恒流控制、等效测试在内的核心技术不提供转让,无法引进技术进行定制化设计。此外,由于电网环境不同,整机引进的测试设备无法完全适应国内电器制造企业的应用需求。为攻克上述技术难题,课题组历时7年,取得以下技术成果: 1、提出了电子元件热疲劳预测及热失效分析技术,采用随机过程理论和稳健设计方法,结合精密微电流驱动,实现了电子组件的热疲劳带电测试,解决了剩余电流(漏电)保护电器热可靠性低的问题。 2、提出了多磁路光纤同步控制和动态电阻跟踪算法的瞬时大电流发生技术,采用同步时序控制、波形畸变抑制和混合式谐波补偿方法,实现了最大电流达到40kA瞬时大电流稳定输出,解决了短路保护特性检测的瞬时大电流供给难题。 3、提出了热等效预测和精准电流在线驱动相结合的过载保护快速在线检测技术,建立了考虑非线性热积累效应的等效模型,提出了基于负载阻抗动态识别和高频同步整流控制的检测方法,解决了效率与精度/可靠性之间的矛盾。 4、提出了基于操作失效率、过载保护成功率、瞬时保护成功率为评价指标的可靠性测试方法,研制了属原始创新的断路器操作可靠性试验装置,为中国广泛开展断路器可靠性试验提供了重要依据与方法。 以汪顺亭院士为组长的专家组鉴定认为:“成果在低压保护电器检测理论与实践、可靠性理论与数字化检测技术等方面有重要创新,为中国低压电器智能检测提供了关键技术与装备支撑。成果达到国际先进水平。”成果获授权专利和软著26项,其中发明专利10项,论文19篇,其中SCI 3篇、EI 5篇,主持起草国家标准3项,行业标准1项。成果在天正电气、德力西电器等5家合作承担单位得到应用,近三年实现产值45615.9万元,利税9565.41万元;相关技术在二一三电器(上海)等6家企业得到应用推广,近三年实现产值117501万元,税收10198万元。 社会效益和间接经济效益: 项目面向劳动密集型产业,以提高制造过程中低压保护电器检测技术的数字化和自动化水平为目标,围绕保护电器的可靠性、一致性、生产效率等问题展开研究,全面突破了低压保护电器制造过程数字化检测关键技术和重大难题,打破国际技术垄断,相关成果已经在中国低压电器制造龙头企业进行了广泛的应用,推广成果已覆盖全国低压电器制造企业的80%以上,有力推动了传统低压电器制造向自动化、工业化的转型升级。通过高效精准的专业化设备取代人工,很好解决了原来制造过程检测效率低、一致性差的问题,同时节省了大量的人力和资源,社会效益显著。此外,通过该项目技术的推广,产品保护性能和技术含量得到提升,残次品率下降,企业利润空间得到极大提升。 项目采用产学研联合研发的形式,通过与企业进行技术合作、联合开发的形式解决技术创新过程中的难点问题,取得了显著成果,同时培养了大批企业技术骨干人才。项目完成过程中,温州大学依托学校智力资源,举办企业技术培训班30余场,开设技术交流会40余场,共计培养企业人才1000余人次,有力推动了企业人才培养和企业科技实力的提升,取得明显社会效益。
[成果] 1700441296 浙江
TM5 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:低压保护电器是维护电网稳定运行、确保人身和财产安全的重要电气设备,应用面广量大,全国每年产量超过50亿台/只。长期以来中国低压保护电器制造过程检测效率低下、方法和手段单一,高效精准的专业核心检测装置十分缺乏,严重制约产品大规模自动化制造,在保护特性快速校验、大电流控制、热疲劳测试等方面亟待技术突破。项目组历时近十年的研发攻关,以提高制造过程中检测技术的数字化和自动化水平为目标,围绕其可靠性、一致性、生产效率等问题展开研究,全面突破了相关数字化检测关键技术和重大难题,取得了以下创新性成果:提出了保护电器电子线路板失效概率计算新方法,发明了剩余电流保护电器线路板的高温老化与带电检测同步化、一体化新技术,研制了数字化高温带电老化检测装备,解决了热疲劳带电测试的难题,大幅提升了检测效率。相比IEC标准,电流误差由1.5%降至1%,谐波失真度由5%降至3%。产品使用五年失效率从0.1%降低至0.05%。提出了基于阻抗识别电流控制技术,突破了高精度瞬时恒流控制难题,研制了最大电流40kA的短路保护特性系列自动化检测装备。该装备首个周期瞬时电流误差从7%降至3%以内,并取消了预期波。相比传统检测方式,检测效率提高5倍以上,企业每年节省人工成本20万/套。提出了基于双金属热效应模型的过载保护特性等效检测新方法,研制了数字化、自动化校验装备,解决了传统校验效率低、人工依赖大、一致性差的难题。最大输出电流达到10kA,相比模拟类电源,能量转化效率高出40%,相比IEC标准,电流误差由2.5%降至1%,谐波失真由5%降至3%,单台极断路校验时间由20秒减少至8秒。提出了智能保护电器关键部件数字化检测校验新方法,首次实现了智能控制器实时在线监测、故障直接诊断和自适应参数校准;研制了智能塑壳断路器全功能数字化校验装备,以及最大电流2kA的全数字式保护电器用互感器检测筛选装备。相比传统方法,校准效率提升4倍以上,设备误判率低于0.05%。项目获得知识产权18项(授权发明专利6项)。主持起草国家标准2项,行业标准1项。发表论文19篇(SCI、EI收录7篇)。研制了面向制造过程的系列检测装备并实现产业化。新增产值17.01亿元,新增利税2.99亿元。专家组鉴定认为:“成果在低压保护电器的检测理论与实践、可靠性理论与实践,数字化检测技术等方面有重要创新,为中国低压保护电器制造过程中的智能检测提供了关键技术与装备支撑。成果达到国际先进水平。”
[成果] 1700310363 天津
TP3 应用技术 公共软件服务 公布年份:2016
成果简介:该项目以河北省自然科学基金项目“CAD模型直接驱动的桌面立体打印设备驱动原理及实现方法研究”和国家自然科学基金项目“复杂非均质功能构件的个性化定制理论方法及软件实现”为背景,选取桌面个性化立体打印设备作为研究对象,成功实现了三维CAD模型数据的直接传输和打印。属于增材制造技术。主要内容和特点如下: 提出了一种基于网格划分的参数曲面与平面求交的简捷算法,并已成功地应用于基于CAD模型直接分层的RP数据处理软件中;提出了法线与面积综合判定法来确定分层厚度的CAD模型直接自适应分层算法;提出并构造了成形方向选择算法,实现了自动定向功能。 通过对直接分层轮廓进行处理,实现了层片轮廓数据的提取、层片轮廓的重建、激光光斑的补偿、以及层片轮廓的填充和扫描路径的优化;从激光选择性烧结机理出发,建立了激光扫描功率与扫描速度之间的匹配规则,以实现在不同扫描速度和不同层厚条件下激光功率的自动匹配。 考虑SLS工艺特点,根据PMAC指令规则,实现了从标准CLI格式文件到PMAC运动程序的自动转化,并可通过串行口实现向快速原型设备的数据传送。 开发了现代集成快速原型系统软件(CIRPS V1.0和V2.0),丰富了快速原型制造理论体系和工程实施策略;开发了一套虚拟快速原型系统软件(VRPS-I),该系统既可单独使用,也可与CIRPS系统集成使用。 开发了基于微流挤压成型工艺的选择性浆料挤压(Selective Slurry Extrusion)快速成形系统SSE-I和基于微滴喷射的非均质快速成形系统。系统可通过USB接口与计算机直接连接,并在CIRPS软件系统的支持下,实现三维CAD模型数据的直接传输和打印。 该项目已在河北、天津等省市成功应用。据不完全统计,因项目的应用2013-2015年新增销售额19898.35万元,新增利润4720.48万元,取得了显著的经济和社会效益,发表SCI与EI高水平文章15篇,获得国家发明专利4项,登记软件著作权9项,为学校和企业培养了大批科研、技术骨干,对该省的经济增长、环境保护、工业水平提高、传统产业改造等多方面起到了显著促进与示范作用,对中国增材制造业的发展与科技进步起到了积极的促进作用。
[成果] 1700310021 天津
TP3 应用技术 计算机系统服务 公布年份:2016
成果简介:该项目属于仪器科学与技术领域。物体表面三维形貌的快速、高精度测量研究是高端科学仪器领域的研究焦点和热点。该项目针对基于相位计算的条纹投影三维测量术开展了广泛深入的研究,提出并行多颜色通道条纹投影理论和方法,利用表面带有标识的平板现场标定绝对相位图和三维数据间的精确对应关系,已成功应用于三维生物特征数据的获取,同时为三维测量技术在智能制造领域中的实时在线三维检测提供了科学依据。项目具有十分重要的科学意义和实际应用价值。主要科学发现点和科学价值如下:1.并行多颜色通道的数字条纹投影与成像。创新性提出了并行红、绿、蓝和红外通道的全场条纹投影与成像,实现了多个正弦条纹的同时快速获取。提出了利用相位信息测定与补偿颜色通道间的色差,利用彩色条纹测量彩色复杂面形物体的三维形貌和表面纹理信息,解决了非连续复杂表面物体三维形貌快速测量的难题,为实时三维成像技术提供了崭新的思路。相关技术已成功应用于三维掌纹和三维指纹等生物特征数据的精确获取。2.成像系统的现场三维快速标定。在理论分析相位图和深度图像间关系的基础上,提出基于表面带标识的平板简易、快速、自动标定三维成像系统的方法。该方法脱离了原有方法依赖高精度水平移动台的缺陷,解决了在实际工作现场完成三维成像系统快速高精度标定的难题。3.非均匀条纹投影理论和技术。提出产生非均匀数字条纹模式的理论和技术,并给出相应简易标定三维成像系统的方法。软件产生空间周期非均匀的正弦条纹模式,使投影出的条纹具有相同的空间周期。该方法简化了系统的标定过程、减小了测量的不确定性、提高了测量精度。4.非连续表面的实时测量。提出结合最佳条纹选择方法和傅立叶变换技术,从单次采集的条纹图像中计算非连续物体表面三维形貌和彩色纹理。解决了利用单幅图像实时测量非连续物体三维形貌和彩色纹理数据的难题,使利用全场三维成像技术在线检测MEMS零部件的复杂三维形状成为可能。在Optics Letters、Optics Express、Optics and Lasers in Engineering(OLE)等国际重要期刊上发表SCI论文10篇,论文被SCI引用131多次,其中SCI他引96次。在国内外会议上做大会和邀请报告10多次。授权中国发明专利4项。相关工作被Advances in Optics and Photonics、Optics Letters、Optics Express等国际重要期刊引用,受到了国际期刊OLE主编、美国光学学会和SPIE会士、瑞士的Pramod Rastogi教授,美国SPIE会士、三维快速成像专家Song Zhang教授,澳大利亚的光学检测专家Jiangtao Xi教授,新加坡的光学检测专家Chenggen Quan教授,墨西哥的干涉和条纹投影测量专家Manuel Servin博士等的广泛关注和高度评价。
[成果] 1700200188 天津
TQ0 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目的创新点体现在:制备了一系列磺酸基功能化离子液体和固载型磺酸基功能化离子液体,用于催化苯胺、尿素、甲醇和甲醛"一锅法"合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)的第一步反应-苯胺与甲醛合成二苯甲烷二胺(MDA)。磺酸基功能化离子液体的催化活性与其酸强度正相关,[HSO3-bmim]CF3SO3的酸强度最高,催化效果也最好:苯胺转化率为36.3%,MDA的收率和选择性分别为79.4%和87.9%。回收的离子液体,经酸化处理后重复使用五次,其催化活性基本不变。针对"一锅法"合成MDC的第二步反应-MDA、尿素和甲醇合成MDC反应,采用γ-Al<,2>O<,3>为催化剂,MDA转化率为94.2%,MDC收率为41.2%。设计制备B-L双酸性固体催化剂H4SiW12O40/γ-Al<,2>O<,3>,实现了苯胺、尿素、甲醇和甲醛"一锅法"合成MDC的新工艺,并初步建立了该集成反应的反应机理。具有很好的应用前景。
[成果] 1700210098 天津
TU8 应用技术 建筑安装业 公布年份:2016
成果简介:该项目针对基于通断时间面积法热计量系统的供热节能关键技术进行了研究开发且形成了系列产品,研制开发了针对城市大型热网的信息化、自动化、智能化、高效化的智慧热网关键技术和系列核心产品,提供了一个以智慧热网节能监控平台,包括换热站自动控制系统、公共建筑供热自动控制系统、供热末端用户通断时间面积法热计量系统的供热节能解决优化方案,能够实现城市供热管网系统运行中一次管网、二次管网运行均衡输送、末端热用户按需供热、计量收费的节能应用系统。该系统结合具有国内领先水平的通断时间面积法热计量方法,全面监测热能消耗情况,监管二次网楼栋供热数据和所有在网热用户的供暖质量。并通过对网内供热末端的用户室温测点,及时掌握供热管网末端用户室温和供、回水情况,为供热节能运行提供了充分依据,大大提高了市民采暖质量和满意度。城镇采暖供热,占据了国家整个能源消耗的30%,该系统的研发和成功运行,对国家的节能环保具有重要意义。
[成果] 1700210114 天津
U41 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目通过查阅大量相关文献,分析国内外研究进展,对高速公路波形梁护栏进行实地调研,并进行拔桩试验对原有立柱的锈蚀情况及力学性能进行调查,分析其循环利用的可行性性;此外,通过构建接桩工艺模型,对其进行计算机仿真计算及力学性能分析,优化比较从而确定加高立柱嵌入构件的外廓尺寸;另外,通过静力加载试验和计算机模拟碰撞试验分析波形梁加高护栏的抗变形能力;提出了波形护栏接桩工艺,依据Newmark理论建立货车碰撞波形护栏的位移-时间关系模型,最后对其施工工艺及效益进行分析,为高速公路波形护栏养护工程的研究提供理论依据。该课题的研究成果在京秦高速和绥满高速部分路段的应用中取得了良好的经济效益,并且减少了废气的排放,具有节能、生态环保等良好的社会效益,而且有着较好的实际应用价值,具有良好的推广应用前景。
[成果] 1600270170 天津
U41 应用技术 道路运输辅助活动 公布年份:2016
成果简介:该系统分析了车辆动态荷载产生的原因、作用机理,得出了车辆动态荷载系数的计算公式及动态荷载系数的主要影响因素与规律。系统分析了移动荷载对水泥混凝土路面在受力与变形特性的响应规律,明确了水泥混凝土路面的实际受力状态;分析了重载动态荷载下对水泥混凝土路面受力特性的影响。系统分析了板间高差对车辆动态荷载系数的影响规律,研究表明:平整度对重载、动态荷载作用下水泥混凝土路面的受力特性影响巨大。提出了考虑动态荷载效应的水泥混凝土路面轴载换算公式,弥补了现行规范的不足之处。基于水泥混凝土路面在重载动态荷载下的力学特性、结构响应规律,以及混凝土材料的动态技术特性,研究了水泥混凝土路面的破损机理,给出了水泥混凝土路面典型病害的预防技术措施。该项目的研究具有创新性,经济社会效益显著,推广应用前景广阔。
[成果] 1700310033 天津
TB3 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属于材料学中金属基复合材料基础研究成果。针对原位金属基复合材料合成与制备中原位生成相尺寸大小、在合金基体内部或表面的分布不可控及界面微结构不易调控等问题,通过建立增强体原位反应的材料热力学和动力学模型,利用微弧放电诱发原位反应形核生成增强相、非晶纳米晶复合材料孕育剂变质细化金属基体晶粒,利用原位自生纳米陶瓷颗粒及碳纳米管的高表面能效应来调控复合材料中增强体及钉扎相的尺寸、分布及复合材料界面微结构、实现了结构复合材料与功能复合材料的界面重构与优化,形成了高性能原位金属基复合材料的反应生成机制和界面重构机理的基础研究成果。主要研究内容如下:通过建立增强体原位反应的材料热力学和动力学模型,完成了拟原位生成增强相的热力学和动力学计算与成分设计,阐明了不同工艺条件下自生增强相的原位反应形核机制、受基体原子扩散控制和伴有增强相/基体相界面重构的增强相生长机理,从而揭示了高性能原位金属基复合材料的反应生成机制。用原位自生和界面重构理论解决了复合材料整体及表面的力学性能和功能特性难以控制的问题,阐明了金属表面原位自生功能陶瓷层的生成机制、界面重构与可控生物降解与抑菌功能特性之间关系与规律。首次使用高速甩带快凝技术制备出了非晶纳米晶复合材料孕育剂,并成功用于细化Al、Ti、Cu等基体合金晶粒,揭示了非晶纳米晶复合材料孕育剂条带中的纳米颗粒的高表面能效应对增强体的尺寸与分布的调控机制,阐明了非晶纳米晶复合材料孕育剂对Al、Ti、Cu等基体合金的变质细化机理和界面重构与优化机制。利用高分辨透射电镜分析结果,阐明了双相纳米磁性复合材料中碳纳米管等纳米增强相与基体合金相界面相互作用、界面重构机理和界面微结构优化调控机制,为双相纳米永磁复合材料的界面微结构优化和磁功能特性的提高提供了可靠的理论支撑。 该项目依托国家自然科学基金、国家教育部博士点基金项目、天津市科技支撑重点项目和河北省自然科学基金的资助。8篇代表性论文发表在2005至2013年之间,SCI影响因子之和为26.305,这8篇论文均为汤森路透JCR分区一区论文,有1篇发表在JCR分区复合材料小类排名第一期刊Comp. Sci. Technol.上,有5篇发表在工程类“Top”期刊Acta Mater.、Mat. lett.和J. Alloy Comp.上。8篇代表作被SCI他引172次,单篇SCI他引最高为66次,总被他引次数271次,单篇总被他引数最高为86次。项目的20篇论文被SCI他引240次,总被他引次数367次。基于项目成果,课题组提出了力学性能优异且与基体合金熔体密度近似原位增强相的热力学和动力学计算方法,进而揭示了高性能原位金属基复合材料的反应生成机制;提出了用纳米颗粒的高表面能效应调控增强体的尺寸与分布、实现了复合材料的界面重构与优化,并同时在结构复合材料和功能复合材料两个领域阐明了原位金属基复合材料的反应生成机制和界面重构机理。项目成果受到国内外同行的好评。这些工作的深入和拓展,将对具有结构功能一体化的高性能原位金属基复合材料的基础研究产生重要影响。
[成果] 1700310017 天津
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2016
成果简介:项目涉及科学技术领域和立项背景: 该项目涉及科学技术领域为化学工程,提出泡沫分离微量组分机理和工艺研究。该项目是根据泡沫分离的基本理论和技术,以典型的生物表面活性剂和非生物表面活性剂组分及工业生产实际过程中需要解决的物系水溶液为研究体系,研究泡沫分离过程中吸附和排液机理,探索强化吸附和排液新方法,开发强化吸附和排液技术,从而有效改善泡沫分离性能。主要内容: 泡沫分离脱除实际印染废水中染料的机理和工艺,温度强化排液的两级泡沫分离茶皂素机理和工艺,斜臂塔强化排液的两级泡沫分离大豆蛋白机理和工艺,立式筛板强化排液的泡沫分离发酵液中乳链菌肽机理和工艺,螺旋构件强化排液的泡沫分离十二烷基硫酸钠机理和工艺,生物表面活性物质协助泡沫分离生物非表面活性物质机理和工艺,泡沫浮选萃取法分离赖氨酸机理和工艺,泡沫分离发酵耦合生产乳链菌肽的机理和工艺。科学发现: 提出了泡沫分离微量表面活性组分的机理和工艺研究,确定了表面活性组分及其浓度对泡沫分离过程的泡沫性能和分离效率影响,开发了相应的工艺;提出了泡沫分离非表面活性组分的机理和工艺研究,确定了分离不同非表面活性组分的捕获剂及其浓度对泡沫分离过程的泡沫性能和分离效率影响,开发了相应的工艺;提出了温度强化排液的两级泡沫分离微量组分机理研究,开发了相应的工艺;研究了新的强化排液新方法和机理,解决了泡沫分离的重要基础研究和关键技术问题;提出了泡沫分离和其它化工单元有机结合或耦合的机理和工艺研究,开拓性地开发了泡沫分离和其它化工单元最佳集成技术。科学价值: 在吸附方面,所提出的泡沫分离微量表面活性组分和非表面活性组分的机理和工艺研究,从物性上为探索化学工程和其它学科的交叉学科在泡沫分离过程中的研究和应用展示了很好前景;在排液方面,所提出的温度强化排液和新的强化排液方法机理和工艺研究,从操作条件和设备结构上为探索化学工程在泡沫分离过程中的研究和应用展示了很好前景;根据泡沫分离和其它化工单元特点,所提出的泡沫分离和其它化工单元有机结合或耦合的机理和工艺研究,进一步从工程上为探索化学工程在泡沫分离过程中的研究和应用展示了很好前景。主要成果: 发表学术论文49篇,其中被SCI检索27篇和被EI检索17篇;培养硕士研究生32名,其中六位硕士研究生的学位论文被评为河北省的优秀硕士学位论文;将泡沫分离技术成功应用于微生物发酵生产乳链菌肽工业化生产过程中。 8篇代表性他引论文作者都是从事与该项目相关工作研究的化工或生物工程专家。他们分别在化工分离及相关重要学术期刊上发表论文,对该项目的四个发现点的泡沫分离微量组分机理和工艺研究进行了正面肯定。
[成果] 1600270909 天津
TU5 应用技术 砖瓦、石材及其他建筑材料制造 公布年份:2016
成果简介:珍珠岩吸音板作为一种优质的吸音、装饰建筑板材得到了广泛的应用,而现有技术中,珍珠岩吸音板成型技术及自动化生产线技术主要分布在美国等发达国家。国内仍然依靠人工生产,且板材无加强金属网,不能制造出大规格、高强度的珍珠岩吸音板。该项目提出一种大规格珍珠岩吸音板全自动生产工艺方法,研究一种全自动智能化珍珠岩吸音板生产线关键技术与核心设备,研发了国内首条全自动珍珠岩吸音板生产线,可实现一种大规格(如600×600mm等)、双铁丝网加强结构的珍珠岩吸音板的全自动生产。经科技查新和应用情况,表明该项目技术较为先进且应用较为成功,具体性能和技术指标为:该全自动生产线可压制的规格:300×300-600×600mm;生产节拍6-10块/分钟;成型合格率大于97%。新的生产工艺包含13道工序,物料的供给分为2次上网4次上料,新工艺能实现全自动化生产,并能提高大规格珍珠岩吸音板结构强度,提升珍珠岩吸音板成型质量提高吸音效果。该研究填补中国珍珠岩吸音板自动化生产线设备的空缺,提高中国珍珠岩吸音板生产领域的科技水平。对以后中国珍珠岩吸音板制造行业的发展具有一定的现实意义。
[成果] 1700310026 天津
TE9 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2016
成果简介:项目的主要技术内容:天然气的国家战略储备、宏观远距离传输、相关企业的周转库存和商业储备,都要求人们解决天然气的安全存储问题。由于盐岩具有流变性强、少裂隙、低孔隙率、低渗透率的工程性质,在地下盐穴中存储天然气具有技术和经济方面的优越性。在“西气东输”等工程及国家天然气战略储备库的建设中,已经在江苏金坛建造了盐穴地下储气库并投入使用,其中包括利用老腔改造及新建的盐穴,云应、平顶山、淮安盐穴储气库已开工或即将开工建设。国外已发生多起盐穴天然气等储库发生失效、渗漏、塌陷、爆炸、火灾等事故,很多事故是由盐岩流变损伤过度造成的。因此,采用理论、实验和数值分析的科学方法,对中国的层状盐岩体流变损伤耦合与储气洞库的长期稳定性进行研究,建立有自主知识产权的理论和技术系统(的一部分),为天然气储库合理、可靠设计、施工与运营提供科学依据,保证“西气东输”工程的安全,保证国家能源战略储备的安全,具有巨大的社会和经济效益。因此,该项目具有重大的科学价值和现实意义。该项目通过试验获得了层状盐岩的常规力学特性和流变-损伤-破坏特性,建立并完善了盐岩流变-损伤本构模型,揭示了过渡蠕变、稳态流变和加速流变各阶段的层状盐岩流变与损伤发展规律;通过数值分析发现了含夹层盐岩体中泥岩夹层与相邻盐岩的差异变形、扩容特性与储库的密闭性;通过有限差分法含夹层盐岩储库的流变-损伤耦合数值分析研究得到了盐岩与夹层间的流变-损伤特性;通过对层状盐岩天然气储库的弹性应力和位移解析得到了应力和位移分布规律;通过热-流变耦合分析发现了高放核废料处置盐岩洞库的自封闭性。该项目形成了较完整的层状盐岩油气储库及核废料处置库分析的理论基础体系。项目的主要发现点:以研究层状盐岩的全程蠕变、全程损伤特性为切入点,以研究盐岩的第三阶段加速蠕变、损伤为突破口,重点解决盐岩从稳态流变-损伤向加速流变-损伤转变的界限和过程问题,提出“损伤增速界限”的概念,这是以往研究盐岩的流变特性没有涉及的内容。研究层状盐岩体中的成层作用对存储洞库围岩长期变形与稳定性的影响,发现了盐岩与夹层间的差异变形特性。通过流变-损伤耦合数值分析研究,得到了含夹层盐岩储库的流变-损伤特性。通过理论解析研究,获得了层状盐岩体油气储库的应力、应变和位移的分布与变化规律。项目成果的同行引用及评价:项目成果中论文被引14次。
[成果] 1700310007 天津
TM2 应用技术 陶瓷制品制造 公布年份:2016
成果简介:过渡金属具有丰富的d轨道电子结构,从而导致其不同结构及元素组成的氧化物具有丰富的物理化学性质。此类化合物存在晶格结构、电荷有序、电子及轨道自旋等多种可变因素,并且个因素之间存在相互作用,导致材料在不同环境(电场,磁场等)中出现各种不同的物理性质,如高温超导电性,巨磁电阻效应,铁电性,以及对光谱的响应特性等。该项目以过渡金属氧化物为研究对象,采用不同制备方法合成了多种形貌的过渡金属氧化物材料,研究了材料中电学、磁学以及材料光谱吸收的性质。通过多种检测手段,阐明了材料中光电磁性质的产生机理。主要创新点如下:在钙钛矿结构锰氧化物的研究中,发现随着Pr在La0.67-xPrxCa0.33MnO3中含量的增加,化合物的铁磁-顺磁(FM-PM)转变区域变窄,并在210 K附近出现电荷有序转变,通过红外光谱观察到材料中Mn-O八面体的拉伸模式吸收峰跟材料的电磁性质密切相关,而且会随内部电荷有序现象发生劈裂,Mn-O键型随者阳离子的掺入而发生变化。采用溶胶-凝胶法合成了钙钛矿结构的Pr0.75Na0.25MnO3和Nd0.75Na0.25MnO3磁性材料。发现随着温度降低,材料磁化曲线在分别230 K和170 K附近出现一个小峰,且电阻率在这两个温度附近急剧增加。通过常温和低温透射电镜技术,详细分析了这一异常情况下的电子衍射花样规律,首次证实了一价钠掺杂锰氧化物中的电荷有序现象及其对磁性和电性的影响机理;采用磁控共溅射法首次制备出Znx(ZnO)1-x颗粒膜和Zn/ZnO核壳纳米结构,观察到材料具有明显的室温和高温铁磁性,证明了ZnO的铁磁性起源于本征点缺陷,并且界面缺陷对铁磁性有较大贡献,对理解非磁性离子掺杂的ZnO体系的铁磁性起源具有重要意义。首次从实验上证明Cr/ZnO体系的铁磁性起源于Zn填隙和Cr掺杂的共同作用,满足束缚极化子模型,为深入理解磁性元素掺杂的ZnO体系的铁磁性起源奠定了基础。从理论上首次预测Cr掺杂的ZnO出现紫外光吸收增强,并且会出现明显的可见光吸收;一步法实现通过氯化亚铜溶解-析出-水解过程,制备催化性能良好的氧化亚铜空心立方体,并发现在490 nm附近有强烈的荧光现象;为过渡金属氧化物在可见光催化和光电化学领域的应用提供了理论指导, 该项目的科学价值在于解释过渡金属氧化物的光电磁性质产生机理及元素掺杂/替代对材料光电磁性质的影响,从而为此类材料的功能开发和应用提供理论及实验指导意义。 该项目共发表SCI收录论文20篇,其中包括J. Phys. Chem. C, Phys. Rev. B, J. Mater. Chem. A, Appl. Phys. Lett.等国际知名学术期刊上。论文迄今被SCI数据库引用354次,其中他引318次。单篇论文最高引用107次。他引论文期刊包括Phys. Rev. Lett., Angewante Chemie-International Edition, Chemical Communication等物理和化学领域国际著名的学术期刊。所做工作受到国际同行的广泛关注。
[成果] 1700310122 天津
TG2 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2016
成果简介:该项目属于新材料领域。针对常用耐磨材料存在的技术问题,基于国家科技部项目(2009GJA20032)、省指导计划项目(07215136)和企业自选项目(200901)等,开发了高性能奥铁体基体球墨铸铁耐磨材料,并获得工业化应用推广。技术思路: 该项目提出了提高耐磨零件抗磨性能的关键是得到强韧性的基体,并在其上面均匀分布着硬质相,也即凝固过程获得原位高硬度碳化物和部分石墨球,基于等温淬火相变改性处理获得强韧性的奥铁体(Ausferrite)基体,成功开发了含有碳化物的奥铁体球墨铸铁(简称CADI)新型耐磨材料及其应用关键技术与工艺。技术内容: 技术内容包括:对CADI进行化学成分优化设计,获得了CADI新型耐磨材料的化学成分范围;对CADI热处理工艺进行优化,获得了热处理工艺参数控制范围;为提高效率,降低生产成本,同时开发了连续的等温淬火热处理装备;研究CADI干磨损、在腐蚀条件下的腐蚀与磨损规律、腐蚀磨损交互作用以及强化机制,为这种新型耐磨材料的应用提供了理论基础;针对中国在冶金、选矿、水泥等行业消耗量比较大的耐磨件,开发CADI优质耐磨产品,并实现产业化。创新点:在国内首先提出并系统研究了CADI耐磨材料化学成分、冶炼工艺技术、孕育和球化处理技术及等温淬火热处理技术;建立了合金成分、金相组织、力学性能和耐磨性之间的关系。研究发现,CADI材料具有非常好的应力与塑性应变诱发的强化能力,材料磨损表面产生较大压应力,显著提高耐磨性,且不产生剥落和断裂。揭示了富碳奥氏体对酸性、中性和碱性腐蚀环境下CADI的腐蚀磨损规律。自主开发了CADI耐磨铸件间歇式和连续等温淬火热处理生产线,为批量生产提供了先进装备,效率高,运行成本低,且设备售价仅为进口的35%。基于CADI材料特性,成功开发了适用于球磨机和半自磨机选矿用的CADI磨球、衬板、耐磨弯管、冲头等优质产品。技术经济指标:CADI冲击韧性高,比低铬和高铬铸铁提高了3-5倍。在湿磨工况条件下,CADI耐磨性是低铬铸铁的2-3倍,是高铬铸铁的1.3-1.5倍,并降低磨机能耗8-15%左右、提高产量10%-15%、降低噪声等。CADI弯管耐磨性比高锰钢弯管提高了3倍,CADI冲头寿命比球墨铸铁冲头提高3倍。CADI磨球工作表面硬度可达到HRC64-68,耐磨性好,心部韧性高,不碎球。应用与效益: 成功开发了CADI球磨机磨球、衬板、齿板、渣浆泵过流部件、耐磨弯管、冲头、滑片等长寿命的耐磨铸件,实现了产业化,技术经济效益显著,且具有节能减排的效果。据统计,近3年,累计新增产值8.07898亿,新增利润1.07727亿。获得授权发明专利6项,三项国际先进水平技术鉴定成果,制定行业标准1项;发表论文27篇,其中被SCI、EI收录6篇。
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