项目团队遵循“道法自然”，通过原理、装备和应用创新，开发了模拟“龙卷风”技术及系列装备，开创了过程强化新模式。 。已在烟气超低排放，水体高效增氧、降尘抑烟、消防灭火、施肥喷药、替代机械搅拌等领域成功应用，性价比优势显著。该发明已通过权威部门检测和成果鉴定, 获得多项专利,是国际领先的原创技术，可助力“碧水蓝天”工程。本项目团独创了充分利用体系自生能和有效能模拟"龙卷风"的“刮风下雨”式的过程强化模式。通过“因势利导”旋转雾化喷头设计，将一直被忽视的传动动能高效地转化为转动能和充分雾化的表面能，有效避免了动能损失，实现了大范围、长距离充分雾化分散，显著提升了过程强化效果。新型旋转喷头可借助流体对外喷射时的反作用力和小阻力优势，产生高速旋转，在液体或空气中旋转速度每分钟可达数百次到数千次不等，高速旋转的气流或液流不但可以带动周边气体或液体旋转，而且可促进分散流体与介质的摩擦，强化雾化或分散效果。大流量射流旋转喷头可以克服现有喷头容易阻塞、雾化面积小、分布不均，雾化效果差等弊端，实现长距离、宽范围、大流量充分雾化和大面积覆盖，使水雾在径向和环向分布更为均匀。每立方米的液体可雾化成粒径60μm左右的液体颗粒，表面积达到105 /m2。借助气体自身的动能、多喷头旋转产生的动能和体积收缩产生的有效能共同形成合力，可促使流体更强、更快、作用范围更大的定向旋流运动，产生类似“龙卷风“的快速旋流效果，并沿塔体螺旋上升，从整体向上运动方向改变为螺旋上升运动，旋转喷头起到了形成负压、促进旋流“风眼”形成的作用，可以更好地使物系的自身能量转化为有效能量，强化过程混合，实现高效节能。在特定的装备和实际体系中诱发产生强烈旋流，能够很好破解各种实际体系传质传热效率难提高和实施成本高的问题。目前已经成功开发能耗极小的成套高效节能装备系统，开辟了低实施成本和高效率传热、传质、传递的过程强化新途径，应用领域广泛。

发明了一种新层状结构复合材料，由其制造锌液内加热器的外套管材料解决了耐腐蚀和机械性能一统的材料难题。因此，由此材料制造的新型锌液内加热器可以解决所有尺寸锌锅的内加热问题。配以陶瓷锌锅就可以彻底解决传统铁制锌锅的寿命短，锌渣多，镀锌质量不好的问题。资金需求： 配合生产线的关键设备，投资建厂，兴建年100万千瓦能力的装备，投资2亿元。产值10亿元，利润5亿元。可出让的股份比例：是

厚板焊接作为我国核电、船舶、石化等领域重大装备的关键制造技术，对低热输入、高效率、高质量的新型焊接方法升级需求极其迫切。窄间隙焊接技术因采用窄且深的坡口，在厚板焊接时具有效率高、填充量少、热输入小、变形小等优势，在提高焊接效率和焊接质量等方面具有重要应用前景。目前，该类技术在国外核电、船舶等行业广泛应用，技术较为成熟。而我国窄间隙焊接技术研究起步较晚，在大厚板核心焊接设备、工艺及材料均受制于人，尤其针对我国国防重点企业，存在“卡脖子”风险。高端焊接装备依赖于进口，价格高昂。国外主要生产厂家包括法国宝利苏迪、日本日立公司、美国电弧机器等，国内生产厂家华恒、唐山开元等依赖于国外企业的专利授权。 国际和国内现有技术一般采用钨极摆动、陶瓷片约束、横向交变磁场等控制电弧周期性地在两侧壁之间燃烧，存在装置复杂、母材被磁化或间隙较大等缺点。为解决窄间隙焊接侧壁熔合的难题，课题组另辟蹊径，创新性地提出了一种具有完全自主知识产权的“厚板超窄间隙旋转电弧焊接技术及成套装备”新技术。该技术突破了现有窄间隙钨极氩弧焊接（NG-GTAW，narrow-gap gas tungsten arc welding）工艺的局限性，已实现壁厚50 mm超窄间隙焊接，能够更为可靠、简便地解决侧壁未熔合缺陷问题。相对于国内外的现有技术，该技术形成的旋转电弧能够有效改善电弧热量及压力的均匀性，在保证熔敷金属质量均匀的同时避免熔深过大，具备高质量、高效率的突出优势，达到国际先进水平，已在国防、核电、QT等工业领域推广应用。同时，研究团队自主设计研发了面向核电、石化、船舶等装备的大厚板非轴对称旋转钨极超窄间隙GTAW成套装备（图1），可实现板厚超过150 mm、窄间隙5 mm——9 mm的厚壁材料高质量自动化焊接。 图1 大厚板非轴对称旋转钨极超窄间隙GTAW成套装备 该设备特别适用于厚壁不锈钢焊接、钛合金、980高强钢、9Ni钢等特种材料，在核电、军工、石化等领域具有广泛的应用前景。目前处于国际先进水平的宝利苏迪公司生产的单套设备售价高达380万元，国产设备售价也达到150——200万元水平。而自主设计研发的设备单套成本仅约30万元，能够产生巨大的经济效益。

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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。

本项目是以无机溶胶为基料，添加适当的纳米无机物，经低温固化得到的具有阻燃、隔热、耐磨性能的陶瓷涂层。在阻燃方面，可用于高层建筑、密封的空间以及地铁、动车内饰钢板和铝合金板的防火隔热。对于环境密闭，设备集中、人员密度大的场所，一旦发生火灾，救护很困难。一些重大火灾事故调查表明，在火灾丧生的人员中，大部分不是直接被烧死，而是被有机物燃烧放出的毒烟熏死或熏晕后烧死的。本项目研制的陶瓷涂层具有遇火不燃、无烟、不产生有毒气体，过火时间可达到3h以上，使得钢构件或铝合金不被软化，以便给消防人员充足的救护时间。可根据需要制作成各种颜色,平时起装饰作用,遇火时起阻燃作用。在耐热方面，可用于金属管路的耐高温热流的冲刷、钢和铝合金构件的隔热、热流输送管路的保温隔热等。

成果与项目的背景及主要用途：立方氮化硼（CBN）的硬度很高，仅次于金 刚石，具有一系列优越的物理、化学和机械性能，特别适合铁族金属材料的加工， 它和金刚石用于加工硬而脆的非金属材料互为补充，是一类用途很广的超硬材料， 其年增长速度远高于金刚石。CBN 磨具磨削是磨加工领域中的高新技术。其中陶 瓷结合剂 CBN 磨具具有磨削能力强、耐用度高、形状保持性好、使用寿命长、 磨削力小、磨削温度低、不烧伤工件、工件表面完整性好且寿命长、磨具修整及 更换频次少、辅助劳动时间短、有利于实现生产自动化和提高生产效率、磨削废 渣少对环境污染小等等一系列优点，被认为是一类高速、高效、高精度、低磨削 成本、低环境污染的高性能磨具，成为世界上竞相研究开发的热点和当代磨具产 品发展的一个重要方向，发展前景广阔。世界工业发达国家已将其应用于汽车关 键零部件磨削等工业生产，显著地提高了生产效率和产品质量，取得了明显的社 会经济效益。目前，这种高效高精磨削技术在世界汽车制造领域正快速扩展，在 机床、工具、模具、轴承等其它许多应用领域也在不断扩展。本课题组通过承担 一系列省部市级科研项目和重大科技攻关项目，实现了技术成果集成，技术水平 和产品性能达到国际先进水平。 技术原理与工艺流程简介：陶瓷结合剂 CBN 磨具属于具有磨削用途的多元 物相复合材料体系。本技术综合运用陶瓷。玻璃、复合材料、磨料磨具制备和磨 削加工等有关理论为指导，采用具有自主知识产权的陶瓷结合剂，通过磨具组成 与磨具结构的科学设计，以及磨具制备工艺优化控制，最终获得具有最佳性能的 磨具产品。 主要工艺流程如下： 结构设计→组成设计→配料→混料→成型→烧成→加工→性能检测→成品 技术水平及专利与获奖情况：技术水平处于国际先进水平。 本项目包含的成果，已获省级科技进步二等奖一项，厅局级科技进步二等奖 两项。 应用前景分析及效益预测：陶瓷结合剂 CBN 磨具高效磨削工艺技术的应用， 可直接提升机械加工业和机械装备业的加工技术与工艺水平，提高产品质量和加 工效率，增强企业竞争能力，增加经济效益。同时用 CBN 磨具替代普通磨具的 使用还可以减少生产中的磨削废渣，减少磨削液的用量，减少环境污染。其在汽 121天津大学科技成果选编 车、摩托车、拖拉机、工具、模具、轴承、机床、液压件、工程陶瓷、军工、航 空、航天等领域的高精高效磨削加工方面具有广泛的用途。据不完全统计，国内 有数亿元的市场潜力，其利润率在 50%以上。 应用领域：汽车、摩托车、拖拉机、工具、模具、轴承、机床、液压件、工 程陶瓷、航空、航天等领域的高精高效磨削加工。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 厂房面积：300m2。 设备投资：100 万元。 合作方式及条件：双方协商。

本工艺采用纳滤膜分离技术实现印染行业连续染色的工艺，包括：（1）将纺织品放置于染浴中，将60~100℃的染液排入纳滤膜分离系统进行浓缩过滤，脱除染液的色度和悬浮物；（2）含有无机盐、碱或酸的纳滤膜渗透液返回染浴进行重复利用；（3）纳滤膜的浓缩液直接进入蒸发器进行蒸发结晶，得到固体粉体，实现回收利用；蒸发产生的蒸汽和蒸馏水进入染浴回收利用。与常规浸染工艺相比，可实现染液的循环利用，减少化学品和水的消耗，实现纺织品的连续染色，也可有效利用废染液的热能，降低印染成本和废水排放量。本成果已申请中国发明专利，

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。