团队发明了小料头/无料头的楔横轧成形工艺，将轴类成形的材料利用率提高至95%以上，实现楔横轧轴类零件无料头近净成形。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 轴类件为机械装备的关键零件之一，传统工艺多为锻造与切削方法加工制造。楔横轧是一种高效节能节材的轴类件先进成形技术，与传统的切削、锻造成形方法比较，成本平均下降约30%，是成形轴类件的最佳工艺。 团队发明了小料头/无料头的楔横轧成形工艺，将轴类成形的材料利用率提高至95%以上，实现楔横轧轴类零件无料头近净成形。发明了一种热辊剪成形机构，通过棒料剪切装置中上、下轧辊进行挤压剪切，得到所需的端面特定形状，解决了复杂坯料端部形状不易预成形难题。 团队研制了抑制楔横轧非对称轧制轴向窜动的新型模具，实现了非对称轴类件稳定轧制，扩大了楔横轧产品范围，同时扩展到大型长轴类的非对称件，发明了非对称铁路车轴可更换辊系自位型辊式楔横轧机，这是国内外首次设计完成的大型楔横轧机，解决了轧制时轧件受力与变形不均匀及模具快速更换难题，为高铁空心车轴等大型轴类件的国产化提供技术与设备保障。 在非对称轴类件轧制以及无料头楔横轧成形方面的技术发明，形成了具有自主知识产权的技术发明链，申请发明专利18项，已授权发明专利11项，转让发明专利5项，出版专著3部。

成果简介：利用高速旋转的转子产生的高离心力对在高承载环境下使用的器件进行加载试验，采用成熟试验技术方法和检测手段，实现对微小型机械结构件和电子器件、加速度传感器在高承载环境下的高载荷试验和标定。该设备最高加速度实验值：8万g，最高加速度标定值：1万g，实验对象最大回转半径：50mm，加速度实验精度：3%，标定精度：6%，实验对象尺寸：实验件最大尺寸长度≤18mm，实验件三维尺寸处于直径D=18，高度H=15的圆柱体范围里。适合钢、铝及铜质等各种材质加工的，在高承载环境下工作的机械结构件、电子元器件

中国发明专利ZL2023104389499：采用高内相乳液模板法制备20-100微米的聚丙烯酸酯实心或多孔微球，可应用于吸附剂、药物香精载体或粉末涂料；制备简便、绿色环保且产率较高，基本无排放。

北京科技大学材料科学与工程学院与巩义市中原耐火材料有限公司等单位合作采用最新科技自主研制开发的塑性相结合刚玉复合砖是一种最新型的高技术的高炉炉缸用陶瓷杯耐火材料，它是采用金属与非金属结合在一起的复合材料，优于广泛使用的Sialon-Al2O3制品。在原刚玉碳化硅复合砖中添加金属塑性相研制而成，砖中塑性相与陶瓷基质复合，提高了材料的韧性；活泼的金属相在高炉气氛中可以原位生成氮化物、氧氮化物及其复合物，大大提高了耐火材料的强度与抗渣、铁侵蚀性能。金属塑性相结合刚玉复合材料的具体特点如下：1)具有优良的物理及力学性能和很高的抗铁水渗透和冲刷的能力；2)材料具有良好的抗热应力的能力；3)制品具有很高的抗渣、铁及碱的能力，材料的抗铁水侵蚀指数为0%，抗炉渣侵蚀指数为8.44%，抗碱侵蚀评价达"优Ⅱ"；4)具有自修复、自生成抗渣铁侵蚀层的材料。具体指标为，体积密度：3.15g/cm3，常温耐压强度： 132MPa，高温抗折强度：17.8MPa（1400℃×30min），抗渣侵指数：8.44%，抗铁侵指数：0%，抗碱侵评价：优(U)。经权威机构查询，该项技术属国内外首创，生产的产品达到国外相似产品的领先水平。该产品荣获河南省科技进步二等奖。

强度和韧性的“倒置关系”是材料研究领域长期存在的难题。大量的实验表明，随着金属材料内部晶粒尺寸的降低，在强度获得提升的同时，韧性将大打折扣。目前，广泛采用的高强材料韧化策略有：（1）改变组分，通过引入和调整材料的多种主要元素，同时激活多种塑性变形机制，高熵合金材料就是采用这种思路；（2）改变微结构，在材料内部引入一种或多种梯度分布的微结构，避免由于特征长度突变带来的性能突变，有效克服金属材料强度和韧性的失配问题，这种材料被称为梯度纳米结构材料。 图1 梯度结构金属材料的类型（摘自：李毅，梯度结构金属材料研究进展，中国材料进展，2016, 35: 658-665）人工制备的梯度纳米金属结构主要包括以下几种：梯度晶粒，梯度位错，梯度孪晶，梯度固溶物，梯度相，以及包含两种以上的梯度混合结构。在已经发展成熟的金属材料内部引入梯度纳米结构，可以进一步提高其强韧性匹配能力。例如，通过表面研磨处理（SMAT）在孪晶诱发塑性（TWIP）钢表面引入大量的塑性变形，使其表面晶粒细化，随着深度的增加，晶粒细化的程度逐渐降低，同时塑性变形也会导致位错演化和孪晶的产生，因此在TWIP钢内部形成了包含梯度晶粒，梯度位错和梯度孪晶的梯度混合结构。这种梯度纳米结构TWIP钢的强度可以提升50%，断裂应变仅从60%下降到52%，具有更高的强韧性匹配能力。目前，关于梯度纳米结构TWIP钢的研究集中于实验，反映物理机制的本构模型研究还鲜见报道。西南交通大学力学与工程学院张旭教授与德国马普钢铁所、中国钢铁研究总院等机构开展合作，指导博士生陆晓翀发展出考虑位错滑移和变形孪晶等物理机制的微结构尺寸相关晶体塑性本构模型。依托DAMASK平台将该模型移植有限元，并对梯度纳米结构TWIP钢的单轴拉伸变形行为展开模拟，揭示了其微结构演化与宏观性能之间的关系，量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。相关研究工作已在金属材料与固体力学交叉领域顶级期刊《International Journal of Plasticity》上在线发表，论文题目为Crystal plasticity finite element analysis of gradient nanostructured TWIP steel。 论文链接： https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102703作者首先使用不同晶粒尺寸Fe-15Mn-2Al-2Si-0.7C (wt.%) TWIP钢的单拉实验数据验证该模型的合理性，结果表明该模型对不同尺寸下的应力应变响应和应变强化行为都可以较好地描述，特别是细晶TWIP钢硬化率曲线中的up-turn效应。通过对内变量演化的分析及对比性模拟，作者发现这种up-turn效应源自于细晶中显著的背应力。 图2 对比不同晶粒尺寸TWIP钢的单拉实验和模拟结果由于梯度纳米结构TWIP钢的微结构十分复杂，晶粒数目众多，通过采用三维均匀化方法，建立了宏观试样尺寸的有限元模型。通过对每层单元赋予不同的晶粒尺寸，初始位错密度和孪晶体积分数，离散地描述材料内部微结构的梯度分布，并通过梯度网格划分方法进一步减少单元数目。对于材料表层微结构变化剧烈的区域，采用密度较高的网格，以保证更加精确地描述微结构的梯度变化。 图3三维均匀化方法示意图作者利用发展的晶体塑性模型，对均匀和梯度纳米结构的Fe-10Mn-0.5C-3Ni (wt.%) TWIP钢的单拉变形行为进行模拟。结果表明，在合理描述均匀结构TWIP钢应力-应变响应的基础上，通过引入微结构的梯度分布，无需修改任何参数就可以较好地描述梯度纳米结构TWIP钢的单拉力学行为。通过对比变形云图，作者发现均匀和梯度纳米结构TWIP钢的表面都会变的粗糙不平，但梯度纳米结构的表面粗糙度更加明显，产生的应变局域化形成了两个凹陷区，且凹陷区在垂直于平面方向也会发生收缩。随着深度的增加，收缩程度逐渐降低。通过对比性模拟，作者发现表面凹陷区的出现就是梯度纳米结构TWIP钢韧性略微下降的原因。而应变局域化的产生与表面纳米层晶粒的应变强化能力有关，提高表面纳米晶的硬化能力，就可以抑制表面凹陷区的出现和韧性的下降。此外，作者通过分析不同层位错密度的演化，进一步证实了上述观点。作者还通过对比性模拟量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。结果表明：强度的提升源于梯度位错结构，梯度晶粒和梯度孪晶结构有助于保持材料的应变强化能力。 图4 均匀结构和梯度纳米结构TWIP钢的模拟结果对比分析。

热熔压敏胶是以热塑性聚合物为主的胶粘剂。它兼有热熔和压敏双重特性，在熔融状态下涂布，冷却硬化后对压力敏感，施加轻压便能快速粘接。与其他类型的胶粘剂相比，热熔压敏胶最大的优点是不含溶剂、低公害、涂布速度快、贮存时间长、自动化程度高、制备和使用简单、制品成本低（其价格为溶剂型压敏胶的50%～70%）。故热熔压敏胶广泛应用于包装、医疗卫生、书籍装订、无纺织物、标签、表面保护膜、材料加工、建筑装潢及制鞋等方面。 苯乙烯类三嵌段共聚物SIS、SEBS具有很好的使用性能和加工性能，广泛地应用于热熔压敏胶的制备。尤其是SEBS，因其整个分子骨架是饱和的，以其为主体材料制备的胶粘剂具有优异的耐候性能和良好的耐寒性，因而SEBS在热熔压敏胶中的地位日趋重要。 本项目通过研究SIS、SEBS与各类增粘剂，增塑剂等组分的协同效应对热熔压敏胶性能的影响，解决了压敏胶初粘性与持粘性之间的矛盾，所制备的热熔压敏胶粘剂具有“三高”，即高的粘附性、高的内聚强度和高的软化点。

本发明涉及一种水泥基抹面材料塑性收缩开裂测定方法。先制备 914³610³20mm 的无底木模框，并在其内侧涂覆机油；再将其置于 1000³700³20mm 的已硬化混凝土基 底上或 1000³700³50mm 已用砂浆粘接平铺好的粘土砖基底上；然后按水泥∶砂∶水∶ 防裂纤维＝1∶1∶0.5∶0～0.20 质量比量取，搅拌 1-3min 制成水泥基抹面材料后倒入 木模框内，并沿边缘螺旋式向中心进行浇注，注满后立即快速刮平表面，并打开风速为 5m/s 的电风扇和位于抹面材料上方 1.5m 处的 1000W 碘钨灯，光照 4h 和风吹 24h 后，在 20±2℃和相对湿度为 50±10％下测量和计算开裂权重值。本发明在 1~2 天内获得其塑 性失水干燥收缩开裂性能的表征结果。可广泛用于测定工程中水泥净浆、砂浆及其复合 材料的塑性收缩性能，指导防裂施工，具有明显经济和社会价值。

压电马达是利用压电材料的逆压电效应进行机电能量转换的电动机。压电马达由振动件和运动件两部分组成，依靠超声摩擦实现驱动，同时,由于采用功能陶瓷作为能量的转换器件,没有绕组、磁体及绝缘结构，使其在工作中自身不产生电磁辐射,也不受周围电磁场的影响，所以具有低速下大力矩输出、对电信号响应速度快和分辨率高的特点。在小尺寸时，功率密度比普通电动机高得多，但输出功率受限制，宜制成轻、薄、短小的形式。有旋转和直线两种驱动模式。微马达具有微型化、多样化和集成化的特点，一个小的操纵手可以更准确、更轻柔地抓住并移动小目标。在扫描定位系统中，小的驱动器具有更短的响应时间，更细致的定位功能。微型机器可自由地在很细的管道中移动，如在人体的静脉中移动和去除血垢，也可用来操作更加细微的电子元器件。

压电马达是利用压电材料的逆压电效应进行机电能量转换的电动机。压电马达由振动件和运动件两部分组成，依靠超声摩擦实现驱动，同时,由于采用功能陶瓷作为能量的转换器件,没有绕组、磁体及绝缘结构，使其在工作中自身不产生电磁辐射,也不受周围电磁场的影响，所以具有低速下大力矩输出、对电信号响应速度快和分辨率高的特点。在小尺寸时，功率密度比普通电动机高得多，但输出功率受限制，宜制成轻、薄、短小的形式。有旋转和直线两种驱动模式。微马达具有微型化、多样化和集成化的特点，一个小的操纵手可以更准确、更轻柔地抓住并移动小目标。在扫描定位系统中，小的驱动器具有更短的响应时间，更细致的定位功能。微型机器可自由地在很细的管道中移动，如在人体的静脉中移动和去除血垢，也可用来操作更加细微的电子元器件。

压电马达是利用压电材料的逆压电效应进行机电能量转换的电动机。压电马达由振动件和运动件两部分组成，依靠超声摩擦实现驱动，同时, 由于采用功能陶瓷作为能量的转换器件 , 没有绕组、磁体及绝缘结构，使其在工作中自身不产生电磁辐射 , 也不受周围电磁场的影响，所以具有低速下大力矩输出、对电信号响应速度快和分辨率高的特点。在小尺寸时，功率密度比普通电动机高得多，但输出功率受限制，宜制成轻、薄、短小的形式。有旋转和直线两种驱动模式。微马达具有微型化、多样化和集成化的特点，一个小的操纵手可以更准确、更轻柔地抓住并移动小目标。在扫描定位系统中，小的驱动器具有更短的响应时间，更细致的定位功能。微型机器可自由地在很细的管道中移动，如在人体的静脉中移动和去除血垢，也可用来操作更加细微的电子元器件。