01. 成果简介 本项成果应用于电厂，在电厂凝汽器改造过程中采用该仿生优化管束布置形式，可以实现换热性能增强20%以上。该仿生优化管束布置的凝汽器，其换热管在管板上的布置呈仿生双连树形布置，由仿生双连树疏松树枝管束区管束、仿生双连树密集管束区管束、渐缩空冷区管束等组成；仿生双连树疏松树枝管束区由上部倾斜向上的仿生树枝形管束、下部水平的仿生树枝形管束和底部向下的仿生树枝形管束等组成。本项成果具有管束汽流流场均匀无涡流、壳侧汽阻小、热负荷分布均匀、凝结水过冷度小、凝汽器的传热系数和运行真空度都较高的优点，其换热系数可按HEI计算值高10%-20%，可大幅节能。 图1 仿生优化布置管束凝汽器数值模拟流场  图2 某600MW机组凝汽器施工现场 在国家发改委示范工程项目的支撑下，分别在莱城电厂2台机组、蒲城电厂1台机组（330MW），华电邹县电厂2台机组（600MW）等进行了工程示范，改造后的凝汽器压力降低0.8-1.5kPa，节约标煤约2-4g/kWh，节能效果明显。02. 应用前景 电厂凝汽器改造。03. 知识产权 相关成果已授权中国发明专利2项。04. 团队介绍 团队主要研究领域为传热强化与节能理论技术及工程应用研究, 负责人为副研究员。承担国家十二五重大专项子课题、973课题、重点基金、国家发改委示范工程项目课题、科技支撑计划子课题、国际合作等项目，曾获国家科技进步二等奖、教育部科技进步一等奖。科研成果发表论文80余篇，申请专利70余项。05. 合作方式 商务合作。06. 联系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn

塑性精密成形是坯料在外力作用下，使金属在模具中发生塑性变形而成为所需形状、尺寸和性能的产品加工过程。该工艺能够解决材料切屑加工困难、加工量大、材料利用率低等问题，既减少了人力物力的浪费，又提高了产品的尺寸精度和使用性能。 1、铝合金、钛合金等温精密模锻工艺应用 某型号飞机铝合金法兰盘无斜度、无余量等温精锻件，图1所示，该锻件通过一次性成形达到零件外形设计尺寸，内孔和外形无须机械加工。 图1 铝合金法兰盘精密成型件 某型号飞机Ti-1023钛合金护板接头等温精锻件，图2所示，该等温精锻件外形无余量，为简单毛坯一次成形。   图2 钢板焊接件及钛合金精锻件 某型号Ti-1023钛合金摇臂等温精锻件，图3所示，已通过装机试飞测试，属于无斜度无余量精锻件。                                                                          图3(a) 钢摇臂机加件     图3(b) 钛合金摇臂等温精锻件 图4所示为某型号发动机TC6钛合金等温精锻件摇臂和指针。研制的钛合金等温精锻件的复杂程度处于国内领先水平。 图4 钛合金等温精锻件 2、液态模锻（挤压铸造）工艺应用 该工艺可解决铝合金小型复杂结构件的精密、高效的成型问题。针对气泵上盖零件，图5所示，实现了一模成形（多）两件、带侧孔抽芯、钢镶嵌件等工艺特点，简化了原加工工艺，降低了制造成本。 图5 气泵上盖液态模锻件 与某军工厂合作完成了多功能炮弹壳体液态模锻工艺研究，图6所示，炮弹毛坯内孔不加工，材料利用率大幅提高，加工工时大幅度下降，炮弹试验件经靶场试验测试满足设计要求。 图6 气泵上盖液态模锻件 某航空仪表电器厂传感器法兰盘，图7所示，材料为Ly12，采用液态模锻技术制取通用毛坯，替代原工艺采用的挤压棒料直接加工，可加工出8种尺寸规格的零件，降低了材料消耗，缩短了加工周期，节省了加工费用，已实现批量生产。 图7 气泵上盖液态模锻件 电器安装基板，如图8所示，材料为6063铝合金，采用液态模锻技术，实现了一模成形两件，将原数控加工的槽沟一次成形，尺寸达到设计要求，简化了该零件的加工工艺，缩短了加工周期，提高了生产效率。 图8 电器安装基板液态模锻件 3、铝合金精密冷挤压工艺应用 变形铝合金薄壁深筒“液压锁缸体”零件，图9所示，原工艺采用棒料直接加工而成，加工难度大、材料利用率低；利用冷挤压技术直接成形，挤压件要求外形及内孔不加工，表面质量要求高，通过工艺及模具设计优化，零件尺寸精度均达到设计要求，内外表面均不需要加工。 图9 液压锁缸体挤压件 手机电池用铝壳毛坯，图10所示，一次冷挤压成形工艺，铝壳壁厚0.3mm，外形尺寸可按要求设计，同时解决了挤压件的表面质量问题，所开发的工艺可用于成型矩形的各种尺寸规格手机电池铝壳。 图10 手机电池壳挤压件 铝合金电器屏蔽罩，图11所示，截面尺寸29×43mm，长度160mm，壁厚1.2mm，采用简单毛坯一次性挤压成形，表面质量好，尺寸精度高。 图11 铝合金电器屏蔽罩挤压件

极端环境制造技术是指在外场辅助作用下的材料制造技术。利用外场提供的极强能量与物质的超常交互作用，实现强能场与被加工材料之间的能量传递与转化，从而获得常规条件下难以实现的高性能材料。中科院理化所采用超重力燃烧合成极端制造技术，为高性能难熔金属材料提供制造技术和工艺。

项目针对机械产品关键零部件的主要加工工艺特点，展开加工过程能耗与 碳排放影响因素和影响规律分析，提供典型加工工艺（车削、铣削、镗削、磨 削等）的能耗与碳排放计算、建模方法与数据报告。从工艺规划的角度，研究 产品设计数据、工艺设计数据、企业资源数据、环境影响数据的关联关系，构 建机械产品绿色工艺基础数据体系及相关数据库，实现环境影响数据与 CAD/ CAM/CAPP 系统数据的无缝连接，为产品加工工艺环境性能改善及集成管理提 供支持。具有网络化、开放式数据库接口和绿色工艺相关基础数据积累平台， 可以开展机械产品绿色工艺评价、反馈、优化，为企业开展绿色工艺评估提供 支撑数据平台和工具。

高酸值松香是用于微电子集成电路焊接的必需优秀助焊剂关键材料，可以十分有效的去除微电子线路板表面的金属氧化薄层材料，而又极少腐蚀机体材料，微电子原件焊接无虚焊的优秀松香材料。我国无生产，只有依靠进口。本项目依据我国马尾松松香分子结构的特点，采用Diels-Alder合成反应，进行松香分子的结构改性、精制等工艺方法，获得酸值在300mgKOH/g的高品质的高酸价松香。这种松香分子内有三个羧基，比普通松香多出两个，酸值、软化点及化学活性较普通松香都有了显著的提高。可应用于制备：要求极高的微电子工业级专用助焊剂、高级油墨树脂、高级施胶剂、表面活性剂等精细化工产品。

钢板热处理的是解决钢板高强度、高韧性、耐磨性能、高温持久性，以及全尺寸性能均匀性的重要手段。不同用途钢板所需的热处理方法不同，除常规的正火、淬火、回火外，新型热处理工艺包括淬火-碳分配、等温淬火、回火快冷工艺可以让钢材获得更高的组织与性能。在众多的钢板热处理工艺中，加热后可控的相变过程是保证性能的关键，这也是常规热处理工艺所不具备的。钢板热处理的另外一个质量控制难题是板形保证。北京科技大学为解决不同用途钢板热处理工艺相变过程可控，配套不同热处理工艺的关键新型冷却装备填补了国内空白，可根据钢板的厚度范围、钢种成分以及组织性能要求，提供冷却速度和冷却终止温度可控的相变控制工艺与装备，以及板面温度均匀性、厚度方向高对称性冷却的钢板板型控制工艺和配套装备。冷却介质为工业浊循环水，供水压力范围在 0.10-0.80MPa，热处理钢板的厚度范围在 3mm～150mm。该工艺与装备的主要技术特点在于：与热处理炉配合，可实现淬火、等温淬火、淬火-碳分配、可控正火、高韧性回火、固溶处理等可用于奥氏体不锈钢板的固溶处理。热处理后钢板的拉伸性能及全板面硬度波动≤5%，热处理钢板的性能（如强度、伸长率、韧性或高温持久性）较常规工艺提高，热处理钢板不平度≤4mm/2000mm。钢板热处理工艺及关键设备包括：自主开发全套工艺、机械装备及自动化控制系统，装备的自动化程度高，日常维护量小，可靠性高，运行成本低。该项目具有显著的经济效益与社会效益，已成功开发了高强度、超高强度工程机械用结构钢、高强度容器板、低温/超低温容器板，不锈钢板，桥梁板，高层建筑用钢，高强度船板。

高洁净航空航天油品（航空燃料、航空液压油、航空润滑油）是国防装备技术的需要。一般油品军标技术指标都高于民用标准。国外发达国家军控标准高于我国标准。 本项目研发的航空航天油品精制装置系统，能够将航空燃料、航空液压油、航空润滑油精制提高到美国空军一号专机的技术指标要求，达到极高洁净的航空航天油品质量。油品特殊精制工艺装备技术。也可以将民用油品（液体燃料、液压油、润滑油、植物油等）的提纯与精制，达到极高洁净的油品质量。主要技术如下。1. 航空航天油品改性纤维液膜脱酸、脱硫醇工艺装置技术；2. 航空航天油品高频油水快速分离工艺与装置技术（2005年获发明专利）；航空航天油品介电泳精制工艺装置技术（2005年获发明专利）。

内容介绍： 根据产品要求进行真空扩散焊工艺开发和设备设计制造，形成多项自主 知识产权技术。适用于难焊材料的焊接、异质材料组配、双层或多层网/板 的分层实体制造、封闭复杂型腔结构制造。该技术获发明专利3项。性能指标：1 .最高焊接温度1450°C

热浸锌是防止钢铁被大气腐蚀的常用方法。本团队将表面纳米技术引入传统热浸锌行业，研发了锌镍合金镀层技术、高耐蚀锌铝 及锌铝镁镀层技术、绿色热镀锌生产线技术、连续热浸锌合金钢筋生产线技术、无铬钝化技术、助镀液除铁再生技术、储锌罐技术等。 

“火电厂厂级运行性能在线诊断及优化控制系统”从火电厂全厂整体综合优化运行的角度出发，通过对其所属多台机组的运行状态进行连续监视、经济分析、在线诊断以及优化控制，达到稳定、节能的目的。本项目由西安热工研究院和华北电力大学共同协作完成并获2005中国电力科学技术一等奖。 本项目创建了一套完整的技术体系，包括从全厂整体综合优化运行系统的概念、定位、理论方法、关键技术到应用软件开发、系统集成、示范和推广应用。研制成功具有自主知识产权的"火电厂厂级运行性能在线诊断及优化控制系统"（SIS）。