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汽车高性能热作模具材料及表面复合强化技术
可以量产/n本成果借助大型热力学和动力学计算软件Thermo-calc&Dictra，在H13钢基础通过优化合金成分并添加微量的铌，在保持H13钢原有优异性能的前提下，改善H13钢的热疲劳性能，从而开发出一种新型优质的汽车用热作模具钢HG1钢。同时结合表面处理新工艺，将新材料应用在汽车发动机气门成型模具和汽车方向机凸轮轴成型模具，显著提高其使用寿命。该钢种主要应用在有色金属压铸模、热挤压模和小型热锻模，用于取代H13钢和3Cr2W8V钢。主要技术指标：（1）HG1钢在相同实验条件下具有比H1
湖北工业大学
2021-01-12
无磁钻铤激光熔覆强化制造的系统技术
北京工业大学
2021-04-14
秸秆沼气化过程强化及沼渣综合利用技术
应用领域：生物质资源化利用领域。 功能介绍：1）通过添加廉价矿物调整沼气池内的微生物群 落结构，从根本上提高功能微生物密度，增强沼气产生速率及 产量；2）将沼气化之后的沼渣通过化学处理和生物发酵相结合， 使之转化为生物基产品，为秸秆沼气化过程提供额外效益。有 利于帮助解决目前沼气化工程中产气速率低、气体产量低以及 沼渣的处理难等严重制约
合肥工业大学
2021-04-14
高性能Al2O3弥散强化铜合金
根据强化手段的不同，高强化铜合金可分为两类: 沉淀强化铜合金和弥散强化铜合金。沉淀强化铜合金是利用过饱和固溶体的脱溶沉淀，通过时效热处理，达到强化效果。但沉淀析出相在高温下会聚集长大或重新固溶于基体中，随着强化相的消失，沉淀强化作用也随之消失，从而限制了这类铜合金的使用温度和应用范围。目前被大量使用的铬锆铜合金就属于这一类，其表现为导电、导热性损失较大，软化温度低(仅为500℃) 等。因此，铬锆铜合金在做点焊电极材料使用时经常出现变形、粘附、使用寿命不长及熔敷现象，频繁的整修和更换电极严重影响了工作效率的提高。弥散强化铜合金则是通过在金属基体中引入高度分散的热稳定性强的第二相质点，阻碍位错运动，以达到提高强度的目的。而Al2O3粒子硬度高，热力学和化学稳定性高，熔点高，在接近铜基体熔点的温度下也不会明显粗化，可以有效提高合金的高温强度和硬度。因此，Al2O3弥散强化铜合金可以用在电阻焊电极、集成电路引线框架、微波管结构导电材料、高速列车架空导线、热核实验反应堆、连铸结晶器等方面。本研究开发的Al2O3弥散强化铜合金在保证传统工艺内氧化、还原彻底性和烧结致密性的前提下简化了工艺过程降低了生产成本。
上海理工大学
2021-04-13
特种表面冲击强化抗应力腐蚀与疲劳技术及应用
应力腐蚀和疲劳是石化、化工、电力等行业核心装备最危险的失效形式，每年造成经济损失仅石化和化工等行业就高达数百亿元。因此，开发低成本、高效、可靠的抗应力腐蚀和疲劳失效的表面处理技术成为保障石化、化工、电力等行业长周期安全运行的重大需求。项目以历经十余年攻关和实践，突破了特种表面冲击强化抗应力腐蚀和疲劳失效的关键核心技术。该项目获授权发明专利 15 件，发表学术论文 67 篇。
主要创新点包括：1.创新提出了表面冲击强化结构的残余应力场和微观组织变化的预测方法。突破了焊接与表面冲击两个强非线性过程的残余应力场直接耦合模拟技术；首次发现了冲击中心区域存在“残余应力坑”特征；实现了材料动态响应及微观组织演化过程的仿真，揭示了表面冲击压应力层晶粒纳米化机制，为表面冲击强化工艺制定以及应力腐蚀和疲劳寿命评价提供关键参数。2.建立了材料表层应力腐蚀及疲劳裂纹扩展速率的预测模型，实现了表面冲击强化后构件应力腐蚀和疲劳寿命的科学预测。揭示了表面冲击强化技术提高材料抗应力腐蚀、抗疲劳的理论机制。突破了精确制定局部发生应力腐蚀和疲劳损伤装备维修策略的瓶颈，奠定了表面冲击强化抗应力腐蚀和疲劳定量寿命评价的理论基础。3.发明了基于玻璃、超声、激光的三种表面冲击强化抗应力腐蚀和疲劳技术。研制了超声、玻璃、激光表面冲击强化装置，提出了表面冲击处理后微试样性能评价方法，构建了冲击工艺—微观结构—强化效果协同评价体系，解决了石化、化工、电力等领域关键装备的抗应力腐蚀和疲劳失效防治的难题。
南京工业大学
2021-01-12
多场耦合能质传递强化及调控理论与方法
能源、环境及化工等领域广泛存在具有相变和反应的能质传递和转化问题， 具有多区域、多场、传递与转化等相互耦合的特点，是影响装备性能的关键热物 理问题，对提升性能至关重要。本项目针对上述领域中共性的多场耦合能质传递 机理反其强化和调控方法的前沿科学问题开展研究工作，取得了系列原创性研究 成果。主要发现点有：
一、 分区耦合多相传递可视化实验方法及其机理与特性：创新了滞止流和通 流槽道内逸出速率及位点可控的液滴和气泡动力学行为、变孔隙率网络流道及其 与外部流场耦合的两相流动、毛细阻力可调的多孔层内相变传热及含反应边界的 两相流及传递等可视化实验方法。获得了逸出液滴聚合衰减震荡机理及规律；发 现了微孔逸出气泡脱离后涌入和界面震荡现象；揭示了具有壁面逸出气泡的槽道 内两相流规律；阐明了具有微孔层和结构缺陷的气体扩散层内两相分布特征；厘 清了反向式毛细蒸发器多孔层内相分布规律反其对相变传热的影响机理；揭示了 燃料电池内两相流动和传输以及电化学反应的相互作用规律，获得了流道水淹与 压降之间的定量关系及膜电极表面温度分布特性。
二、 多元多相分区耦合能质传递及转化理论模型：建立了多场耦合固体基质 表面细胞吸附成膜理论模型，揭示了生物膜结构与能质传递及产氢/产电性能的 相互关系；建立了含生化反应的多孔填料床内多相能质传递的毛细管模型和多相 混合模型，阐明了流动和传输与生化反应的耦合特性，为固定化细胞生物反应器 性能预测提供了方法；建立了毛细结构材料内分区耦合相变传热理论模型，为反 向式毛细蒸发器和微槽膜状凝结换热提供了理论计算方法；提出燃料电池两相传 输三维孔隙网络模型和气体有效扩散系数的分形模型，首次利用V0F方法模拟 了边壁具有逸出液滴的燃料电池流道内细观两相流行为，揭示了多孔扩散层与流场板流道内两相流的耦合关系以及流道结构和工况参数对两相流特性的影响规律。
三、多场耦合能质传递强化及调控方法：基于分区耦合强化传热思想，提出 了三维肋表面和螺旋扭带组合强化传热新方法；通过分区流动和传递强化与调控, 发展了三维柱状阵列结构阳极微流体燃料电池，显著提升了电池性能；利用石墨 烯表面修饰，实现了多孔电极内微生物产电菌电子转移速率和活性生物量调控和 强化；创新性利用流场/浓度场/温度场/光场的强化和调控，结合表面修饰和弥 散光导体技术，实现微生物生化转化全过程强化；提出了通过外接电阻控制阳极 电势诱导和调控生物膜结构，强化了质子传输，大幅提升了微生物燃料电池性能。
重庆大学
2021-04-11
城市污水处理厂细微泥沙强化去除技术
成果涵盖如下3个主要关键技术，分别是旋流沉砂池细砂强化沉降技术、砂 水分离器细砂强化分离技术和污泥淤沙分离集成技术。
（1） 旋流沉砂池细砂强化沉降技术：结合污水厂现场中试模型实验与数值 模拟结果，确定了城镇污水处理厂旋流沉砂池细微砂去除技术的构型参数（表 1,其中n为几何相似比例），由于进水渠流速、有效水深（宜<0. 90m）等直接 影响颗粒入流沉砂区的流动特征与沉砂效能，从流态保障角度建议设计时选择 多个小型号池型并联。中试结果表明，优化条件下旋流沉砂池对粒径d>200 um 的颗粒物去除率为96. 98%,粒径在100unT200um范围的颗粒物去除率为84. 26%。
（2） 砂水分离器细砂强化分离技术：砂水分离器溢流水回流线路增设一 个旁路平流沉砂池，利强化溢流水中细微砂的去除。研究结果表明，嵌入旁 路平流沉砂池后溢流水碳源截留效果好，SS和ISS分别降低了 52%和78%,除砂 量较原系统增加1.3倍。从粒径分布来看，嵌入旁路平流沉砂池溢流水200卩m 的颗粒甚微，分离颗粒物的中位径为117. 5卩m,细砂去除效果显著。
基于重力沉降和旋流分离的理论基础，研发一体化砂水强化分离器。设置 旋流水力分离器，通过离心作用和消能作用强化有机物剥离、细微颗粒物分 离，沉降水箱中设置斜板交错布置和溢流三角堰强化细沙分离效能。运行结果 表明，一体化砂水强化分离器对粒径^200um的颗粒的分离效率可达96%~98%, 100卩mW粒径W200 um的分离效率70%~75%,有机物截留率大于85%。
（3） 污泥淤沙分离集成技术：针对旋流沉砂池系统难以实现小于100 Pm极 细沙去除的实际，研发了污泥淤沙分离集成技术，该集成技术的主要部件包括 粗筛、储泥箱、液位控制器、污泥提升泵、污泥淤沙分离器（简称“分离器"）、 细筛、溢流污泥箱、振筛机等。其核心设备为污泥淤沙分离器，中试装置的分 离器筒体直径为150mm,单台处理能力为20m/h,该分离器分离示范污水厂活性污 泥细微砂时，ISS去除率为24. 9%,分离度为1.91。中试结果表明，集成设备对示 范污水厂活性污泥中ISS的总去除率为24. 3%、活性污泥MLVSS/ MLSS比值提高 22%。
重庆大学
2021-04-11
车削加工物理仿真技术及试验研究
本书对车削加工物理仿真关键技术及其试验研究进行了较为系统的阐述, 特别针对柔性工件车削加工进行了深入分析, 内容包括: 加工过程振动的仿真研究, 加工过程稳定性分析及其试验, 尺寸误差建模及其试验等。
江苏海洋大学
2021-05-06
关于在超强超快物理领域的研究
随着激光技术的不断发展，超快超强激光可以在飞秒的时间尺度（1飞秒=10-15 秒）内作用于电子使电子产生约0.1纳米（1纳米=10-9米）量级的空间位移。利用超短超强激光脉冲，人们将可以实现分子尺度下的电子位置的超快及超高精度的位置控制。然而现有的探测技术，却无法实现对电子如此微小位移的精确测量。隧道扫描显微镜（STM）利用的电子量子隧穿信号能以0.1纳米的横向和0.01纳米的纵向分辨率对静止的原子进行成像，却无法对运动中的电子进行成像。光电子显微镜（PEEM）成像系统虽然可以测量运动电子的位置，但是其最好的分辨率仅能达到约3纳米，无法在0.1纳米的尺度进行位移测量。日前，该团队利用强场电离中的时间双缝干涉图样，提出对电子在激光脉冲下的微小位移进行了测量的新方案，该方案的分辨率可达0.01纳米。为了测量电子在超短脉冲作用下的位移，他们把导致电子位移的超短脉冲置于两束较长反向旋转的圆偏振光之间。两束反旋向的圆偏振光先后分别电离电子，构成时间上的电子波包双缝干涉，这在电子动量谱中产生涡旋结构。在没有中间的超短脉冲时，该涡旋结构角向是均匀分布的。当中间加入了一束任意的被测超短脉冲，它将作用于前一圆偏光电离的电子使之产生微小位移，这个微小位移使得电子波包获得一个额外相位，从而导致先后两个电子波包的干涉结构在角方向产生了非均匀性。他们提出通过测量这个非均匀的角向分布，可以准确地提取出电子在超短脉冲作用下产生的亚纳米量级的微小位移。他们的方案对激光的焦斑效应以及两束圆偏振光的相位抖动具有很好的抗干扰能力。左图：新方案示意图；右图：测量方案给出的理论预测结果。 理论提出并在实验上实现了对椭圆偏振强激光椭偏率的原位测量新方案。他们利用两束其它参数相同而旋向相反的椭偏光来电离惰性气体氙（Xe）原子，强场电离得到的电子阈上电离谱和单电离离子总产率谱敏感地依赖于两束光脉冲之间的延时。这些能谱和产率随延时的周期性调制，能够准确反映一个光学周期之中椭圆偏振光的电场强度的最小和最大值间的比值，因此可以用来准确提取每一束椭偏光的椭偏率。研究表明，这一椭偏率测量方案在很大的激光参数范围内普遍适用，这一工作在准确表征超快强激光场的性质方面迈出了重要一步，将对强场物理研究中精细操控原子分子内的超快过程起到重要推动作用。
北京大学
2021-04-11
封闭海湾典型生境物理修复和生物修复
针对我国沿岸封闭海湾自净能力弱和滩涂、水体等典型生境退化严重的实际，建立基于“驱动力-压力-状态-影响-响应( DPSIR)”框架模型的封闭海湾生境退化综合诊断技术，确定其生境退化的主导因素；开发基于有限元技术的浅海水动力模型（SHYFEM）、充分利用潮、余流的稀释、输运能力降低湾内污染物积累的物理修复关键技术和综合利用盐土植物、大型藻类、贝类和多毛类改善水质和滩涂底质的生物修复关键技术，建立“海岸-滩涂-浅海”一体化的生境修复示范区，编制相关技术标准；以 DPSIR 框架模型为指导，提出封闭海湾典型退化生境的修复策略和对目标海湾（三沙湾）生境有针对性的、切实可行的修复技术方案，重点解决封闭海湾因积累性污染引起的生境退化问题。为提高我国封闭海湾生态环境保护与修复能力，保障沿海经济社会又好又快发展，提供技术支撑和决策咨询。
厦门大学
2021-04-10