本成果属于材料制备技术领域，涉及一种金属/陶瓷梯度复合管（FGM）的制备方法，该方法制备的梯度复合管可应用于许多需要耐高温、耐磨损、耐腐蚀以及耐热冲击结构材料的领域中。由于传统的金属/陶瓷复合材料在两相材料的界面上存在物理性能的失配问题，在极高温度载荷作用下层间易产生应力集中而出现脱层现象，或者在界面上萌生裂纹而削弱材料的性能，并且由于复合材料中陶瓷和金属间热膨胀系数的差异，会有残余应力产生，而FGM通过逐渐地改变材料成分的体积百分比含量而不使其在界面上产生突变。由于FGM的这种特殊的微观组织特征

铁路作为一种现代化交通运输工具，在世界范围内具有广阔的发展前景。目前铁路发展的整体趋势是高速和重载化，对重轨钢质量提出了更高的要求，不仅要求高洁净度，高强度、高韧性，而且必须具有良好的抗疲劳性能。重轨钢生产过程及使用过程中，非金属夹杂物是影响其质量最重要的原因之一，常引起探伤不合、易产生疲劳裂纹等，主要是由于其钢中非金属夹杂物控制存在以下三个难题：（1）夹杂物尺寸大且化学成分复杂；（2）冶炼工艺复杂，尤其在于脱氧及精炼等重要环节；（3）尖晶石类夹杂物突出，严重恶化钢轨性能。因此，合理控制重轨钢中的非金属夹杂物，对重轨钢产品质量的提生及铁路事业的进步具有重要意义。 （1）重轨钢冶炼脱氧及原辅料成分设计技术。重轨钢采用无铝脱氧工艺，但是在脱氧剂的使用方式及用量上缺乏理论指导，因此，重轨钢脱氧过程中必须对脱氧剂的使用方式及用量进行合理优化控制，本项目提出仅在转炉出钢时加入少量硅钙钡脱氧剂控氧，同时配合精炼扩散脱氧，能将钢中 T.O. 含量控制在 10 ppm以下，不仅有效节约了生产成本，而且促进了夹杂物的去除、有效降低了夹杂物的尺寸。在重轨钢冶炼原材料的控制方面，国内企业生产时更倾向于买价格低廉的铁合金等原材料，从而降低生产成本，但是对于铁合金及铁合金对重轨冶炼的影响研究几乎为空白。本项目提出了使用低铝铁合金，降低钢中的酸溶铝含量，抑制钢中高 Al 2 O 3 夹杂物的形成，从而提升夹杂物变形能力，有效防止因脆性夹杂物造成的疲劳缺陷。 （2）重轨钢中硫化物夹杂控制技术. 由于 MnS 有良好的变形能力，而且重轨钢轧制过程中变形量大，MnS 夹杂物可能延伸很长，可能成为夹杂物超标和引起超声波探伤不合的重要原因之一。此外，大尺寸长条状 MnS 可能成为裂纹的起点，在应力作用下首先在和钢基体的交界处形成裂纹源。本项目首先通过优化精炼造渣制度进一步去除钢中 S 含量，提出将钢中得 S 降低到 40ppm 以下。其次，通过对重轨钢连铸坯及钢轨硫化物的分布进行研究分析，从而对冷却制度进行优化，提出先若冷后强冷的原则，使激冷层优先析出的大量细小的 MnS，减小其他凝固区的 S 的压力，从而来控制重轨钢中硫化物。此外，还提出了使用 CSC（Comparison-Segmentation-Combination）方法，计算了 MnS 在不同温度下在不同温度范围内的准确的热力学生成曲线，并研究了热处理工艺升温速率、保温温度和保温时间等对 MnS 夹杂物的影响，促进已生成的长条状 MnS 向弥散的纺锤形转变，从而达到控制 MnS 形态的目的。 （3）重轨钢中尖晶石类夹杂控制技术 重轨钢采用无铝脱氧工艺，但是钢中发现MgO-Al 2 O 3 夹杂物，且部分尺寸较大，严重影响产品质量。本项目首先对重轨钢中尖晶石夹杂物的形成机理进行研究，得出重轨钢中危害较大的尖晶石类夹杂物来源于钢中复杂氧化物夹杂在降温冷却过程中的析出，从而提出使用低铝低镁合金，VD 前扒渣降低耐材侵蚀等减少夹杂物中 Al 2 O 3 和 MgO 含量，抑制尖晶石夹杂物的析出。此外，VD 前扒渣也有利于控制复杂氧化物夹杂中 CaO 含量的成分，对控制夹杂物的尺寸及提高产品质量有重要作用。

石油和天然气是重要的能源矿产和战略资源，与国民经济、社会发展和国家安全息息相关。在石油天然气的运输过程中，管道输送具有经济性、安全性和连续性等优点。管线钢主要用于加工制造油气管线，性能上要求高强度、高韧性、良好的焊接性能和良好的抗腐蚀性能。而非金属夹杂物是影响管线钢性能的主要因素之一，主要危害有：（1）会造成水口结瘤，影响生产顺行；（2）能够能够导致管线钢产生疲劳裂纹；（3）会影响管线钢的冲击韧性；（4）会降低管线钢的抗腐蚀性能，尤其是 A 类和 B 类夹杂物，会造成氢致裂纹的产生；（5）会恶化管线钢的焊接性能。因此，开发了管线钢中非金属夹杂物控制关键技术，为我国管线钢产品质量的提升做出了贡献。 （1）管线钢精准钙处理模型以及在线指导软件。钙处理是管线钢夹杂物的最主要方式，通过钙处理能够将 MnS 夹杂物改性为 CaS，将 Al 2 O 3 为主的夹杂物改性为钙铝酸盐，从而降低夹杂物对管线钢性能的危害。然而在大部分企业生产过程中，钙处理过程的钙线喂入量都缺乏一个标准，主要是依靠经验进行操作。由于各炉次的钢渣成分和温度等的差异，导致不同炉次间的钙处理效果波动很大，有些炉次钙处理后产品性能还发生恶化。本项目建立了管线钢精准钙处理模型，通过对管线钢不同钢液成分和温度条件下钙处理窗口进行的计算，确定了管线钢的不同成分条件下最优的喂钙线量。与国外同类型模型相比，考虑的工艺条件更完全，考虑的反应物和产物也更全面，因此也更接近生产实际，准确率更高。同时，以管线钢精准钙处理模型为基础开发出了钙处理在线指导软件，可实现管线钢生产过程中针对每一炉次的工况条件进行精准喂钙量的在线指导，并已实现了在管线钢生产中的在线应用，计算结果更直观。 （2）低钙含量处理控制管线钢 B 类夹杂物技术。传统的管线钢钙处理一般都是采用高钙处理路线来使夹杂物改性为高 CaO 含量的较高熔点钙铝酸盐，如图 2中窗口 B 所示。但是在高钙含量处理时容易在钙处理后生成大尺寸钙铝酸盐夹杂物，而且在钙处理后的过程中由于钢中 Ca 的挥发或者钢液二次氧化的消耗，钢中钙含量会有所降低，导致高熔点钙铝酸盐往液态钙铝酸盐转变，当尺寸较大时会在轧板中形成 B 类夹杂物，危害产品性能。因此，本项目从另一角度考虑，开发了低钙含量处理控制管线钢 B 类夹杂物技术，如图 2 中窗口 C 所示，即高 Al 2 O 3一侧的 50%液相点至 100%液相开始点所对应的 T.Ca 含量范围。在此情况下，夹杂物由部分液相和部分固相组成，这样既不会在浇铸过程发生水口结瘤，又不至于在轧制过程中形成 B 类夹杂，同时由于喂入的钙含量较低，整体上夹杂物尺寸要更小。此技术应用到企业的管线钢生产实践中，能够有效减小夹杂物尺寸和降低 B 类夹杂物评级。 （3）含 Ca 硅铁钙处理技术。在管线钢生产过程中会添加大量的合金，合金的纯净度会对钢液成分甚至钢中夹杂物产生重要影响，一般来说这种影响是有害的或者是无用的。本项目针对硅铁合金中含有一定量的 Ca，通过研究变废为宝，开发了含 Ca 硅铁钙处理技术，并应用于管线钢的生成，实现了用硅铁合金代替钙线来进行管线钢夹杂物的钙处理改性，降低生产成本。首先通过钙处理模型计算得到夹杂物改性所需的钙含量，然后在总的硅铁加入量不变的情况下根据硅铁合金中的 Ca 含量计算得到在出钢工序和钙处理工序的硅铁合金分配量，进而实现夹杂物的精准钙处理改性，如图 3 所示。此技术的优点包括：（1）总的硅铁合金加入量不变，不会增加额外成本；（2）减少甚至取消了钙线的喂入，降低了生产成本；（3）硅铁合金钙处理过程钙的收得率高，而且不会造成钢液的喷溅，因此不会恶化钢液的洁净度。

由于环境、耕地污染等原因，稻谷、小麦等粮食及茶叶等农产品纷纷面临重金属 Cd、Pb 等含量过高甚至超标的问题，重金属在人体内经过常年积累，会对居民健康造成严重的伤害。在食品加工过程中，采用绿色安全的方法脱除重金属，是解决此类问题的重要途径之一。 创新要点 ①开发了符合食品法律法规的高效、安全的复合重金属脱除剂； ②针对不同原料特性（颗粒、粉体、流体），研发了不同的脱除工艺与装备； ③开发了无二次污染的重金属固化回收技术；197 ④整体技术通过了中国粮油协会组织的鉴定（中粮油学评字[2015]第 29号），处于国际领先水平。

液流电池储能系统是一种安全、高效的电化学储能技术。在光伏、风能等新能源并网、智能电网、微电网、分布式能源系统、无电地区供电工程以及未来能源安全方面都将发挥巨大作用。具有能量和功率独立（设计灵活）、深度放电、大电流放电不损坏电池、使用寿命长等优点。 本项目组在全钒液流电池方面经过十余年的研究和产学研合作，积累了丰富的理论研究成果和实践经验，取得了多项独创性成果。在电池关键材料（双极板、电解液）和电堆结构设计等方面具有多项专利技术，拥有设计、制造25kW 单堆电池和液流电池储能系统的集成技术。 在电堆设计和系统集成方面，项目组针对大型液流电池电堆和系统进行了系统的研究：采用模拟仿真技术，优化流场设计，使电堆结构更加高效、可靠；优化的管路设计方案可减小管路系统中的旁路电流损失，提高能量转化效率；电池系统循环运行过程中的先进热量管理技术为电池体系长期稳定运行提供了保障。 双极板是液流电池关键零部件，对电池性能、寿命和成本有重要影响。高性能、长寿命、低成本的双极板是液流电池领域高度期待的关键材料。目前已成功开发了新型液流电池双极板并申请国家发明专利。研制的双极板具有电导率高、稳定性好、强度高、耐腐蚀、成本低的突出优点，各项指标达到国际领先。高性能双极板的成功研制，将大幅提高液流电池能量效率和使用寿命，同时可显著降低储能成本，将有力推动液流电池在储能领域的大规模应用。目前已与新能源企业签订了合作协议，将为我国百兆瓦级的全钒液流电池大规模储能项目提供高性能双极板，将实现双极板经济效益3亿元。  具有自主知识产权的液流电池双极板大规模制造技术 液流电池储能系统优化设计 液流电池电堆设计和制造技术 液流电池储能系统集成技术

针对深海（深水）油气和浅层水合物开发面临易漏产层、疏松表层安全钻进、地层漏失压力低和安全密度窗口窄的难题，突破双梯度钻井关键工艺和装备瓶颈，形成了1套适用水深1000m的双层连续管双梯度钻井系统工程样机，填补了我深水双层管双梯度钻井系统关键方法、关键技术、关键设备上的空白，提升双梯度钻井关键装备的自主配套能力，为后续深水钻井、水合物开发提供足够的配套理论、基础硬件支撑，提升相关系统的设计、研发、制造的攻关能力。通过陆地井试验的研究及试验，为未来双梯度系统的海试提供有力的支持并为双梯度技术开发的各个阶段提供有效的检验手段。研究成果的实施，有望突破国外在深海双梯度钻井领域每口井服务费8000万元人民币的垄断和技术封锁，形成一套具有完全自主知识产权的深海双梯度钻井技术（ZL202010896553.5，ZL201910038302.0，ZL201911309541.1，ZL 201910949457.X），并可尝试与挪威ReelWell公司进行专利交换，共同推动双层管双梯度钻井技术的实施，降低深水钻井成本，为我国深水油气的勘探开发提供技术和装备支撑。项目研制的双层管双梯度钻井举升系统具有更简单的井身结构，减少了非生产时间，并降低作业工期和费用。另外，由双层管替代常规隔水管钻井，可降低设备载荷对平台的要求，使老平台应用到更深的水域，降低钻完井费用。预期简化井深结构可节约套管等材料费和日费约2千万/口井，节省由于国外技术垄断造成的服务费约2千万/口井。

项目成果/简介:液流电池储能系统是一种安全、高效的电化学储能技术。在光伏、风能等新能源并网、智能电网、微电网、分布式能源系统、无电地区供电工程以及未来能源安全方面都将发挥巨大作用。具有能量和功率独立（设计灵活）、深度放电、大电流放电不损坏电池、使用寿命长等优点。本项目组在全钒液流电池方面经过十余年的研究和产学研合作，积累了丰富的理论研究成果和实践经验，取得了多项独创性成果。在电池关键材料（双极板、电解液）和电堆结构设计等方面具有多项专利技术，拥有设计、制造25kW 单堆电池和液流电池储能系统的集成技术。在电堆设计和系统集成方面，项目组针对大型液流电池电堆和系统进行了系统的研究：采用模拟仿真技术，优化流场设计，使电堆结构更加高效、可靠；优化的管路设计方案可减小管路系统中的旁路电流损失，提高能量转化效率；电池系统循环运行过程中的先进热量管理技术为电池体系长期稳定运行提供了保障。双极板是液流电池关键零部件，对电池性能、寿命和成本有重要影响。高性能、长寿命、低成本的双极板是液流电池领域高度期待的关键材料。目前已成功开发了新型液流电池双极板并申请国家发明专利。研制的双极板具有电导率高、稳定性好、强度高、耐腐蚀、成本低的突出优点，各项指标达到国际领先。高性能双极板的成功研制，将大幅提高液流电池能量效率和使用寿命，同时可显著降低储能成本，将有力推动液流电池在储能领域的大规模应用。目前已与新能源企业签订了合作协议，将为我国百兆瓦级的全钒液流电池大规模储能项目提供高性能双极板，将实现双极板经济效益3亿元。 具有自主知识产权的液流电池双极板大规模制造技术液流电池储能系统优化设计液流电池电堆设计和制造技术液流电池储能系统集成技术知识产权类型:发明专利 、 软件著作权技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:科技部重大专项计划

作为TFT液晶材料的“领军者”，偕二氟双环己烷的市场前景可想而知。目前，该材料技术由日本垄断，本项目新技术的出现将有望打破该格局，为本土TFT液晶材料研究和产业化作出贡献。

项目简介 双甘膦是农药草甘膦的中间体，草甘膦是一种高效、低毒、光谱、安全的除草剂， 具有良好的内吸、传导性能，是目前除草剂产量最大的品种。双甘膦产生的废水不仅量 大且污染负荷高，很难处理。根据本项目利用铁炭微电解方法处理双甘膦生产产生废水， 不仅成本低、以废治废，已开发成套处理装备，处理效果显著，相类似的化工废水处理 可采取类似工艺和装备。 产品性能、指标 采用铁炭微电解为主要工艺处理双甘膦