成果创新点 主要技术创新路径：申请人依据经典爆炸复合理论， 利用水下爆炸手段研发了多金属管水下爆炸复合技术。利 用水作为传压介质和约束材料，将水下爆炸产生的冲击波 和气泡脉动能量渐变加载于覆管(内管)，使覆管发生塑性 变形同时基管产生弹性变形来实现管坯的复合相结合。 关键技术指标：基复管精确定位、爆炸参数的合理选 择以及金属爆炸索的制备。 核心解决问题、核心优势等： 1) 降

主要技术创新路径：申请人依据经典爆炸复合理论，利用水下爆炸手段研发了多金属管水下爆炸复合技术。利用水作为传压介质和约束材料，将水下爆炸产生的冲击波和气泡脉动能量渐变加载于覆管(内管)，使覆管发生塑性变形同时基管产生弹性变形来实现管坯的复合相结合。 关键技术指标：基复管精确定位、爆炸参数的合理选择以及金属爆炸索的制备。 核心解决问题、核心优势等： 1) 降压：能够降低炸药爆轰的初始压力，削弱其对管材的损伤； 2)延时：利用爆炸产生的冲击波和水体动能作用于覆管，延长爆炸能量作用时间； 3)降温降烟：水的比热容很高，该方法既能够有效降低爆轰产物作用于管材的温度，保护管材，又能够有效降低爆炸后的炮烟，有利于现场操作

卫星在轨运行和返回过程中需经历极端高低温环境，构件尺寸的稳定是保证卫星在轨高精度、返回高安全、任务高可靠的关键。针对卫星搭载的某宽带微波载荷与卫星本体材料之间热膨胀系数不匹配极易导致的载荷在轨及返回过程中载荷接收精度不稳定、信息传输不连续等问题。我校陈骏教授团队以原创的负热膨胀技术研发了具有轻质、热膨胀系数低、力学性能优异、尺寸稳定性好的高性能低膨胀铝基复合材料，并研制了系列关键连接内置件、环件等高性能低膨胀构件，首次将负热膨胀技术应用到我国的卫星上，填补了高性能低膨胀金属构件在工程应用领域的空白。该技术使得某宽带微波载荷与卫星本体之间热膨胀匹配性增强、界面应力大幅度减小，保证了卫星在轨与返回过程中信号高精度传输与接收，助力卫星成功返回。 图1 实践十九号卫星成功返回（图片来源国家航天局） 图2 高性能低膨胀铝基复合材料及构件应用于全球首颗可重复使用返回式技术试验卫星（图片来源央视新闻频道）

结构材料轻量化是目前国民经济、国家重大需求的重大挑战，材料结构功能一体是新材料的重要发展方向。 轻质高强泡沫铝合金复合夹芯板以超轻质的泡沫铝合金为芯层，与铝合金面板实现冶金结合，具有比重小，高刚度，高阻尼减振，高能量吸收的特点，同时实现与阻燃、电磁屏蔽功能兼容性，在先进交通、航空航天领域具有广泛的应用前景。通过可调控的芯层泡沫铝合金孔结构，复合夹芯板的实现了同等质量钢板6倍的高刚度，同时比重仅与水接近，该成果已经应用于我国重要装备制造。

复合垃圾衍生燃料制造技术是开发低成本、高固硫率和防潮抗水型，适用于工业锅炉燃用的复合垃圾衍生燃料，可以适量加入粘结剂或根据生物质具体性能对其进行生物化学预处理以适当提高其粘结力；可将复合垃圾衍生燃料的灰分、水分、挥发分、发热量、燃料比、粒径大小、焦渣特性、热变形特性等调整到有利于燃烧的最佳值，大幅度降低生产成本，使之发展成先进的高效清洁燃料。 该工艺的关键环节之一，是制备出适合我国现有锅炉燃烧的新型垃圾衍生燃料。RDF制备过程中掺入一定量的煤，不仅有利于提高热值，均匀分配物料，同时还可以起到助粘的作用；同时，压制成型块燃料，使其具有统一形状和规格，易实现成型时添加固硫、脱氯剂及催化剂等，再配套合适的燃烧设备，既有利于高效燃烧又能减少污染。该处理方式，可为国内垃圾提供一条新型资源化解决途径，这样既节省了处理垃圾的处理费和供热燃料费，又减少了固体废弃物。 本研究利用生物质型煤生产工艺来进行了 C-RDF 成型制备研究。复合垃圾衍生燃料炉前成型是指直接使用煤场的动力配煤，在不添加或添加少量粘结剂的条件下，由置于锅炉旁的成型机成型后直接下落到炉排上，供锅炉燃用。 垃圾衍生燃料成型工艺主要分为三个工序，即原料制备、搅拌成型和固结干燥。3个环节中重点在于原料制备环节。 垃圾衍生燃料之所以能在炉内燃烧过程中取得较散煤好的经济和环境效益，是由于燃料个体形状规格，使垃圾衍生燃料层具有均匀分布的空隙率，且其单个空隙容积较大，有利于可燃气体的反应。燃料层的空隙率大则通风阻力小，有助于降低风机电耗和结渣程度。

成果与项目的背景及主要用途：机械镀锌是一种在常温、常压下利用化学吸 附沉积和机械冲击作用，使金属锌粉在工件表面形成镀层的工艺，它是 50 年代 初由美国 Tainton 公司的 Erith Clayton 发明的一种金属构件表面防腐涂层技术。 一般机械镀锌产品可分为两类：当镀层厚度小于 25m 时称为 mechanical plating， 主要用于替代电镀锌产品；当镀层厚度大于 25m、小于 110m 时称为 mechanical galvanizing，主要用于替代热浸镀锌产品。这两类机械镀涂层除厚度及用途上有 所区别外，镀覆工艺基本相同。 机械镀锌工艺的突出特点是没有氢脆，镀层均匀，可处理复杂表面工件，并 且可以在铁素体金属、铜合金、不锈钢及粉末烧结材料表面形成镀层。机械镀锌 可以处理电镀或热浸镀锌很难处理的螺纹构件，是替代上述工艺进行紧固件处理 的有效防护技术。由于机械镀锌所具有的突出优势，这使得机械镀锌技术在北美 洲和欧洲表面涂饰工业中获得广泛应用。目前，在国内的五金构件(如紧固件、 钢钉及连接件等)防腐加工中也在不断推广应用机械镀技术。 技术原理与工艺流程简介：机械镀锌工艺原理是在室温下，将活化剂、金属 锌粉、冲击介质和一定量的水混合为浆料，与工件一起放入一个特制的滚桶中， 在滚桶转动产生的机械能、促进剂化学作用及冲击介质机械碰撞的共同作用下， 将经活化剂活化的金属粉末不断镀覆到工件表面上，从而在金属构件表面逐渐形 成光滑、均匀、致密的具有一定厚度的防腐涂层。机械镀工艺流程包括以下步骤： (1)前处理(包括对工件表面进行除油、除锈、清洗等)；(2)镀铜(包括闪铜、清洗 等)；(3)镀锡(包括闪锡、清洗等)；(4)镀锌过程(包括逐步添加锌粉、滚动冲击等)； 126天津大学科技成果选编 127 (5)分离(包括磨光、冲洗、分离、烘干等)；(6)钝化处理(包括钝化液浸泡、清洗、 烘干等)。 技术水平及专利与获奖情况：目前该技术处于国内先进水平。 应用前景分析及效益预测：机械镀锌工艺在金属构件防腐领域具有很强的市 场竞争力，该技术具有以下突出特点；1）对工件机械性能没有影响、没有氢脆； 2）非常适合于小型金属构件和具有凸凹表面的工件表面镀覆，镀层均匀质量高； 3）生产过程耗能少、成本低。试验表明：机械镀锌的电耗仅为电镀的 5％。而 锌耗仅为热镀锌的 30%-50%，成本远低于热镀和电镀；4）环境污染少、废水容 易处理，是绿色洁净生产技术；5）工艺范围宽、镀层性能较好。现代的机械镀 锌工艺，厚度可在 l0-100mm 之间任意调节，完成全过程的时间仅需 30-40min。 机械镀锌形成的镀层外观光滑，具有色调一致的银白色，但色泽不如电镀亮。 镀层的耐蚀性能优良，相同厚度的镀层，其耐蚀性处于电镀锌与热镀锌之间，耐 中性盐雾试验 240 小时以上。机械镀的另一个优点是可以形成合金镀层及复合镀 层。由于机械镀工艺具有上述突出特点，因而在小型金属连接件、零件及紧固件 等防腐加工领域具有广泛应用。 应用领域：机械镀锌工艺适用于各种五金零件的表面涂饰和防护，如高强度 螺栓、螺钉、管件、射钉、铁链等铁基工件等，尤其适用于垫圈及弹性工件、射 钉、环链、铰链、农用暖棚搭扣、水暖管件接头等的表面防腐处理，这些五金件 主要远销美洲、澳洲、欧洲等国家和地区。 合作方式及条件：技术合作、转让和技术服务，设备销售和产品加工。

防锈几乎是所有金属与生俱来的共性，因为只要有氧，就必然有金属的氧化，有水汽就会有金属的锈蚀。只要有界面就存在摩擦，相对应的就需要润滑，润滑是随摩擦产生的，这是在日常生活和科学技术领域的任何地方都存在的一种平凡现象；也是现代技术部门经常遇到的最普遍最重要的问题之一。因此防锈润滑脂是一种用途极其广泛的长线产品。 防锈主要是为了保障材料的使用性能，延长其使用寿命。润滑主要是为了使机械设备在苛刻的使用条件（如高温、高速、高负荷、特殊介质环境）下持续稳定工作，发挥最大功能，减少维修和停工损耗，节约能耗和材料消耗，提高综合经济效益。由于金属材质和使用环境的差异，摩擦形式的不同，对产品有不同的功能要求。为了适应用的需要，开发生产了各种不同用途的润滑脂、防锈剂。 新近开发的该复合防锈润滑脂是复合了多重防锈及润滑于一体的一种膏脂，在高温120℃和强紫外线照射下不流淌，不流失；在低温-40℃下不干固、不龟裂；经水冲刷不脱落不稀释；在丝扣缝隙有很好的油浸润性。可用于长期暴露在野外的螺栓（如铁路轨道螺栓）的防锈润滑，达到延长使用寿命，方便松紧螺栓进行保养和维修的目的。产品已在铁道轨道最恶劣环境路段的螺栓上做了应用试验，其防锈和浸润润滑效果极佳。 本产品也可用于各类传动（齿轮、链条、滚球）部位的润滑，也可用于其它长期暴露在野外露天的螺栓的防锈与润滑，是一种适应性较广的防锈润滑兼备的实用型膏脂。

该技术是利用一种截面如字母X形的钢模代替传统的沉管灌注桩圆形钢模，钢模在 X形活瓣桩靴的保护下沉入地基中形成X形空腔，灌注混凝土后边振动边拔管，X 形活瓣桩靴自动打开，使混凝土进入X形空腔内，形成一种X形状的现浇混凝土 桩。施工机具、桩模和桩尖分别如图1〜4所示，成桩后的X形混凝土桩如图5 所示。现浇X形混凝土桩的截面尺寸通过三个变量控制：外包圆直径a、开弧 间距力和孤度。（如图6所示）；一般情况下，其取值范围分别在250mm~1500mm、 100 mm ~130 mm和60。~120。之间。与传统灌注桩技术相比，现浇X形混凝土 桩具有较大的单位体积材料比表面积，因而可以在不增加工程量的前提下大大 提高单桩承载力，从而提高性能价格比。以桩径为426 mm普通混凝土桩为例， 在等面积的情况下，X形混凝土桩周长是普通圆形截面桩的165.8 %,说明在混 凝土用量相同的情况下，X形混凝土桩侧摩阻力大大提高；在等周长的情况下，X 形混凝土桩的截面积仅为普通圆形桩截面的36. 4 %,说明在保证侧摩阻力基本 不变的条件下，X形混凝土桩的混凝土用量大大减小。

针对我国高速公路和高速铁路等工程建设中的工后沉降控制难题，研发了 具有独立自主知识产权的大直径现浇混凝土管桩（以下简称PCC桩）及复合地基 施工方法。PCC桩桩机设备由机架、高频振动头、双层套管沉模结构，活瓣桩靴, 沉模造浆器，混凝土分流器等部分组成。在技术实施过程中，首先进行场地平 整和定位等准备工作，然后通过PCC桩桩机上部振动头将特制两个固定同心的 大直径钢管组成的环形沉模装置，在活瓣桩靴的保护下打入地基设计深度，通 过混凝土分流器向该沉模装置的环形域均匀注入混凝土，然后振动拨出该沉模 装置，在沉入和拨出过程中，成模造浆器向该沉模装置内、外侧壁注入润滑泥 浆，活瓣桩靴结构在该沉模装置进入地基时闭合，拨出时自动分开，使之形成 混凝土管桩。为了保证桩与土共同承担荷载，并调整桩与桩间土之间竖向荷载 及水平荷载的分担比例，在群桩顶部设置1-2层土工格栅与碎石混合的加筋褥 垫层形成复合地基。复合地基褥垫层厚度一＜300-500mm,群桩桩间距3-4m,梅 花形布置和方形布置。

中试阶段/n防锈主要是为了保障材料的使用性能，延长其使用寿命。润滑主要是为了使机械设备在苛刻的使用条件（如高温、高速、高负荷、特殊介质环境）下持续稳定工作，发挥最大功能，减少维修和停工损耗，节约能耗和材料消耗，提高综合经济效益。由于金属材质和使用环境的差异，摩擦形式的不同，对产品有不同的功能要求。为了适应用的需要，开发生产了各种不同用途的润滑脂、防锈剂。。新近开发的该复合防锈润滑脂是复合了多重防锈及润滑于一体的一种膏脂，在高温120℃和强紫外线照射下不流淌，不流失；在低温-40℃下不干固、不龟裂；经水冲刷不脱落不稀释；在丝扣缝隙有很好的油浸润性。可用于长期暴露在野外的螺栓（如铁路轨道螺栓）的防锈润滑，达到延长使用寿命，方便松紧螺栓进行保养和维修的目的。产品已在铁道轨道最恶劣环境路段的螺栓上做了应用试验，其防锈和浸润润滑效果极佳。。 本产品也可用于各类传动（齿轮、链条、滚球）部位的润滑，也可用于其它长期暴露在野外露天的螺栓的防锈与润滑，是一种适应性较广的防锈润滑兼备的实用型膏脂。