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。

一种用于单晶生长装置的结晶区温度梯度调节器,由保温隔热材料制作的座板和保温隔热材料制作的动板组成;座板上设置有一底部为平面的凹槽,凹槽的中心部位开设有大于坩埚套外径的通孔I,凹槽的环面上开设有调温孔I;动板的形状和径向尺寸与座板上设置的凹槽相匹配,动板中心部位开设有与通孔I尺寸相同的通孔II,动板环面上开设有调温孔II,调温孔II与调温孔I形状、尺寸、数量、间距相同;动板放置在座板所设置的凹槽中,其与凹槽为动配合,座板固定在坩埚下降法单晶生长装置炉体上。此种调节器结构简单,使用方便,调节单晶生长炉结晶区温度梯度时灵敏度高,使结晶区温度梯度可在大范围内调整,易于获得窄温区、大温梯的温场分布。

本发明设计了一种基于磁梯度自愈合防腐涂层的制备方法，属于金属防腐涂层领域。基于磁梯度自愈合防腐涂层的制备方法，其特征在于，向涂层中添加包封缓蚀剂的磁性纳米颗粒，在涂层制备过程中通过施加外部磁场，使磁性纳米颗粒在涂层中呈纵向梯度分布，近金属表面的纳米颗粒浓度高，该方法制备工艺简单，安全环保，降低了的智能纳米容器或功能性高分子微球的使用量，提高了常规自愈合涂层的防腐效果。

本发明公开了一种基于位移差分的 MEMS 重力梯度仪。包括第一振子单元和第二振子单元；前者包括第一外围框架和与第一外围框架通过第一组梁连接的第一检验质量，后者包括第二外围框架和与第二外围框架通过第二组梁连接的第二检验质量，第一组梁和第一检验质量构成第一机械振子，第二组梁和第二检验质量构成第二机械振子，第一振子单元和第二振子单元相向正对设置，第一机械振子和第二机械振子的敏感轴位于同一直线上，第一检验质量上的电容阵列与第二检验质量上的电容阵列构成位移检测电容，通过位移检测电容测得检验质量的位移差进而得到

本发明公开了一种 SIFT 特征向量梯度直方图多通道更新电路，使用 16 个八维四更新的直方图组来取代 1 个 128 维 16 更新的直方图，每一个八维四更新的直方图代表同一空间位置的 NBO 方向维度的子特征值向量。所述电路包括：第一三线性插值模块、第二三线性插值模块、方向地址仲裁模块、第一至第十六四通道更新仲裁模块、第一至第十六八维四通道更新直方图模块。本发明的电路硬件面积开销仅占传统128维16更新的直方图电

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本项目采用煤渣和废瓷粒等工业废渣为骨料，研制的环境友好型陶瓷透水砖是由底料和面料复合而成，并且以废瓷粒为面料、煤渣作底料，面料与底料的厚度比为1/5~1/7，废料综合利用率达65~85%。该技术具有以下创新点：1）独创了陶瓷透水砖成孔新技术，通过优化骨料的颗粒级配形成透水砖所需的孔隙，突破了现有采用造孔剂的常规成孔技术；2）通过颗粒级配形成的大孔和煤渣颗粒本身可燃物燃烧形成的微孔组成复合的孔结构提高砖体的透水性和保水性，有效解决了透水砖的强度和透水性相互制约的矛盾；3）采用废瓷粒面层和煤渣底层的复合结构，大大提高了砖体的耐磨性；4）开发了与透水砖骨料结合牢固的高温粘结剂配方技术。本项目制备的陶瓷透水砖具有成本低、强度高、透水性好等显著优点。该项目成果取得国家发明专利授权。

本项目发明了一种采用热压滤法制备纳米和纳米复合陶瓷涂层的方法。将由溶胶、凝胶、粘结剂、陶瓷粉、陶瓷纤维、金属粉、金属纤维等组成的料浆涂覆在样品表面；在料浆层表面包覆半透膜；埋入粗陶瓷粉中，对粗陶瓷粉施加一定的的压力，在半透膜和粗陶瓷粉的过滤下压缩料浆层并把料浆层中的溶剂挤出料浆层；在适当的温度保温，使料浆层干燥；然后升温至烧结温度，保温适当时间，使压缩的干燥料浆层发生热解、氧化、烧结等过程，从而在复杂形状的样品表面形成结构、成分和厚度可控，且结构致密的纳米陶瓷涂层，以及纳米陶瓷与微米的陶瓷粉、陶瓷纤维等复合的各种陶瓷涂层。该项目获得陶瓷纤维增强的ZrO2-Y2O3热障涂层，厚度120mm涂层热障温度达250℃。可以获得结构、成分和厚度可控，且结构致密的纳米陶瓷涂层，以及纳米陶瓷与微米的陶瓷粉、陶瓷纤维等复合的各种陶瓷涂层。

哈工大机电学院王黎钦教授团队承担了长征五号火箭芯级和上面级发动机低温重载涡轮泵用陶瓷轴承的预研和工程样机技术攻关任务，这是国内首次在液氢涡轮泵上采用高速重载低温自润滑陶瓷轴承。该团队充分发挥前期在陶瓷轴承应用基础方面的研究积累，攻克了陶瓷轴承超低温匹配性设计技术、陶瓷球低损伤高精度制造技术、自润滑保持架材料及其转移膜固体润滑技术、轴承摩擦副匹配性表面强化技术等核心技术和工艺，突破了高速、重载、冲击、超低温、固体润滑轴承的核心技术，大幅度提高了火箭发动机轴承的关键指标，建立了相应的技术规范，为新一代大推力氢氧火箭发动机提供了核心技术支撑，为长征五号火箭发动机的预研、方案改进、长程试车和技术定型做出了重要贡献，也为我国更大推力的火箭发动机研制提供了先进技术基础。

1.工艺过程及设备 （1）制备原理：在基体材料表面浸涂液体，经过低温干燥，形成多功能陶瓷保护，保护薄膜与基体材料为分子间结合，构成牢固结合的整体。 （2）工艺过程：对需要制膜的基体材料或部件进行清洗—涂覆陶瓷膜涂覆液—低温干燥。 （3）投资特点：生产模式决定设备投资，最小规模的非自动化生产模式，设备投资10-15万元（不包括厂房基础建设），大规模的自动化生产模式，设备投资约600万元。 （4）设备：基体材料、零部件清洗设备；喷涂、浸涂或刷涂设备；干燥设备；中间运输传送设备；车间要求无尘干燥。 2.膜的功能及特点 （1）高硬度及良好的耐磨性：多功能陶瓷保护膜具有比钢铁等金属材料更高的硬度，涂于非金属材料、金属材料及其零部件上能防止其表面被磨损。 （2）良好的耐腐蚀性：多功能陶瓷保护膜具有良好的耐盐雾腐蚀、耐酸碱腐蚀、和耐氧化腐蚀的能力，可以避免钢铁表面的腐蚀和锈蚀，可以避免铝、铜等有色金属表面因腐蚀而失去原有光泽。 （3）任意可调的表面颜色：多功能陶瓷保护膜为无色透明膜，涂于金属、非金属表面能显示其原有材料的品质，也可以加入颜色，使基材显示出比原表面更加亮丽的色彩。 （4）可用于任意的基材：多功能陶瓷保护膜与各种基材表面都具有良好的结合性能，可制备于各种金属和非金属表面。 （5）良好的耐高温特性：多功能陶瓷保护膜具有良好的耐高温性能，不会因为高温、辐照而老化、变性、脱落而失去原有的保护能力。 （6）良好的韧性：多功能陶瓷保护膜具有良好的韧性，制备于金属表面不会因为金属部件的弯曲而破裂，制备于玻璃等脆性非金属材料表面能提高其韧性，减少脆性损坏。 （7）美观特性：多功能陶瓷保护膜具有良好的平流特性，涂在基体材料表面能够形成平滑的表面，掩盖原表面的微观不平的形貌，使其美观亮丽。 （8）任意可调的膜厚：多功能陶瓷保护膜膜厚可在1-50微米范围内变动，对于需要保持紧密尺寸的零部件，可以涂薄层膜，其余情况可以根据需要涂覆多层膜，以达到需要功能目的厚度。 应用范围： （1）用于装饰性铝合金：装饰性铝合金表面受到大气的腐蚀会变色，一些装饰性铝合金部件在使用过程中还会经受不同酸碱度的洗涤液的清洗和人工的擦拭，在其表面留下小的腐蚀痕迹，慢慢改变其表面状态，失去它初始时的光泽和装饰效果。在装饰性铝合金表面制备多功能陶瓷保护膜，可以有效的保护装饰性铝合金表面，经长期使用和不同酸碱洗涤液清洗而不改变其初始光泽。 （2）用于装饰性铜合金：铜合金由于其金黄色的表面，经常被用作为装饰性的部件使用，但由于其在空气的氧化作用，随着使用时间的延长，颜色会逐步变暗，从而失去其装饰性的功能。在装饰性铜合金表面制备多功能陶瓷保护膜，可以有效地隔离铜合金表面与外界气氛的接触，从而能长久的保持其金黄色的初始的表面，同时，由于多功能陶瓷保护膜的制备过程的平流特性，能掩盖装饰性铜合金表面的微观不平，使装饰性铜合金看起来更加有光泽。 （3）用于钢铁材料表面：钢铁材料一个共同的特点，就是容易生锈，虽然不锈钢可以解决这一问题，但毕竟其价格和性能的关系，大部分的钢铁材料还都是以非不锈钢的状态使用，防止其生锈就成为必然的问题。在钢铁材料表面制备无色透明的多功能陶瓷保护膜可以有效地隔离钢铁表面与大气的接触，有效的解决氧化生锈的问题，还保留了钢铁的原始表面，同时，由于多功能陶瓷保护膜的膜厚可以在1-50微米内选择，即使精密的零部件也不会因为增加了膜而需要改变其装配关系。 （4）用于玻璃容器表面：多功能陶瓷保护膜既有硬度又有柔韧性和润滑性，制备于啤酒瓶等玻璃容器表面，会减少瓶罐间划伤以及外部的划伤，同时使瓶罐的耐内压强度、耐冲击强度都有大幅度的提高，耐内压强度提高25%以上。 （5）用于着色的目的：多功能陶瓷保护膜具有着色功能，制备于医用及化学用玻璃瓶上，可以达到避光的目的，同时因为膜的着色元素含量很少，这些玻璃瓶熔化再造时仍然是无色玻璃，从资源利用和减少能耗方面说是有利的。多功能陶瓷保护膜也可以用在其它只需要满足着色功能的表面，如窗玻璃等。 （6）用于工艺品：工艺品需要解决的一个问题是其初始外观经长时间摆设能不改变，另一个问题是看起来晶莹亮丽，在工艺品表面制备多功能陶瓷保护膜，由于其透明的特点和平流特性，可以使工艺品看起来比原件更加晶莹亮丽，同时，其良好的防腐保护特性，能免于工艺品受到大气的腐蚀，使它经长时间摆设而不改变初始外观。