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环保节能装备——模拟“龙卷风”技术及高效节能装备
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。
厦门大学 2021-04-11
航空铝合金大尺寸板、带材制备项目
我国的大飞机发展计划,为我国铝合金的发展提供了新的机遇。飞机的60-75%的构件是铝合金。航空铝合金是铝合金中高技术含量,高投资,高附加值产品。我国的C919客机已下线,但是该飞机所用的材料主要依赖进口,急需国产化。同时我国军用飞机的大型铝合金材料依然不能满足军机发展的需要。最近,国务院和中央军委大力倡导“民参军”,鼓励民营企业参加国防军工生产。所以该项目计划建设年产20万吨铝合金板带生产线,其中航空铝合金板带5万吨,其余为工业中厚板。 该项目采用了东北大学发明的两项关键技术-1)电磁-气刀连铸技术;以解决高质量锭坯制备,这一制约航空铝合金发展的关键技术,和2)铝合金电流场热处理技术,包括电流场均化和电流场固溶时效,在降低成本的同时,保证材料的性能,均有较高的效益。 一般客机自重为30吨左右,战斗机为10-20吨,大型运输机为60-80吨,其中60-70%为铝合金,则按一架飞机平均自重30吨估算,约需铝合金20吨左右,则需要的铝合金材料为200吨左右,80-90%被加工掉。如果我国飞机材料能达到500架/年,这需要10万吨铝合金。由于现在飞机大部分部件都采用板材机加工方法,所以板材要占80%,既8万吨。 同时我国的战车、炮车、军车等正在实现轻量化,也需要航空铝合金,预测每年要达到30-50万吨。 同时,该生产线还可以生产民用中厚板,包括罐车、动车车厢、铝合金煤车等,预测需要30-50万吨。 因此包括航空铝合金在内,我国每年铝合金中厚板的需求量可以达到80-100万吨,且随着我国飞机制造和高铁发展,需求量还会增加。 招商方向引导 金属结构材料,轻合金加工行业。可以新建,也可以在原铝合金加工厂改造升级。
东北大学 2021-04-11
可用于增材制造的高强铝镁合金
铝及其合金是工程应用最广泛的结构材料之一。传统的铝合金零件通过铸造、锻造和粉末冶金等方法制造,与这些传统制造过程相关的工具设备增加了制造成本和交付周期。3D打印技术由于为制造设计提供了丰富的自由度而广泛应用于工程零件的制造。现有3D打印技术中,选择性激光熔化(SLM)是发展最为广泛的方法之一。但是SLM工艺中的冶金缺陷如许多裂纹、球化和气孔导致只有有限数量的金属适合该种工艺,且具备满足要求的密度、微观结构和强度。中南大学粉末冶金研究院李瑞迪研究员和新西兰奥克兰大学、中车工业研究院有限公司等单位合作通过对合金元素进行调控和热处理工艺的探索,发展了一种适用于SLM制备工艺,具有良好抗裂性和高强度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。相关论文以题为“Developing a high-strength Al-Mg-Si-Sc-Zr alloy for selective laser melting: crack-inhibiting and multiple strengthening mechanisms”于4月13日在金属材料顶级期刊《Acta Materialia》在线发表。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.03.060在该项工作中,研究人员设计了一系列Al-Mg(-Si)-Sc-Zr合金,并用雾化合金粉末进行3D打印制备。在没有Si元素的情况下,Al-xMg-0.2Sc-0.1Zr(x=1.5,3.0,6.0wt.%)合金在制备过程中均易发生热裂纹,平均裂纹密度随Mg含量的增加而增大。发现在Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr合金中加入1.3wt%的Si能够有效地抑制SLM过程中的热裂纹,同时细化制备合金的微结构,从而提高打印试样的力学性能。图1:不同成分的打印样品晶粒尺寸和形貌EBSD分析结果:(a)1.5 wt%Mg,合金1;(b)3.0 wt%Mg,合金2;(c)6.0 wt%Mg,合金3;(d)6.0 wt%Mg+1.3 wt%Si,合金4。晶体学取向用倒极图(IPF)表示。图2:Mg和Si元素对试样断裂行为的影响。(a)不同合金成分(合金1,合金2,合金3,合金4)的拉应力应变曲线。(b-e)合金1(b)、合金2(c)、合金3(d)、合金4(e)的断口SEM图像。通过对合金成分的进一步微调,研究人员设计了一种新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。这种新合金具有明显的细化微观组织,由亚微米胞体和胞体中存在的共晶Al3(Sc,Zr)纳米粒子(2-15nm)和粒间Al-Mg2Si共晶(Mg2Si直径10-100nm)组成。打印试样中形成了高密度的层错和独特的9R相。试样的拉伸强度和延伸率分别达到497MPa和11%。经过时效处理后,试样的拉伸强度达到550MPa,塑性在8%~17%之间。除了固溶强化、晶界强化和纳米颗粒强化外,高密度层错也有助于强化。图3:不同组分(a1-4)合金#4;(b1-4)合金#5的SLM打印样品的细晶区TEM图像:(a1-2)合金4的胞状结构;(a3-4)合金的柱状结构;(b1-5)合金(b2)的胞状结构是(b1)的暗场图像;(b3-4)合金的柱状组织#5;图(a2),(a4),(b2)和(b4)显示了晶间共晶组织;(b5)是SLM-printed Alloy#5细胞的干HAADF图像和主要元素(Al、Mg、Si、Sc、Mn和Zr)的相应EDX图谱。图4:(a)SLM打印合金#5时效前后的拉伸应力应变曲线。曲线“#5”表示打印合金#5;曲线“#5-HT1”表示360℃时效8h的合金#5;曲线“#5-HT2”表示300℃时效8h的合金#5。(b)在合金#5-HT2断裂处拉伸试样的透射电镜显示具有高密度位错和SFs的变形组织。(c)沿[001]方向的变形亚晶中滑移带和滑移方向的HRTEM图像。(d)在(-100)面上用(c)图中标记区域的傅里叶逆变换图像显示出高密度位错。这项研究成果通过在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素,形成了精细打印微观组织,获得了无裂纹的打印合金成分。随后通过热处理时效工艺引入高密度层错并细化晶粒,开发出了一种具有低热裂敏感性和高强度的新型铝镁合金。这项工作提供了一种解决和消除SLM工艺中的冶金缺陷的铝镁合金成分设计方法和热处理工艺,推动了SLM制造技术的工程应用。
中南大学 2021-04-11
高强韧硬质合金工模具坯材
以自主开发的超细 / 纳米 WC 类复合粉末为原料,基于目前国内企业常用烧结设备,开发出特色烧结工艺,制备出不同粘结相含量和晶粒尺寸级别、性能达到国际先进水平的系列超细晶硬质合金块体材 料, 平均晶粒尺寸 200 - 500nm,硬度 HRA 90 - 93.5,断裂韧性 12.0 - 20.0MPa.m1/2,横向断裂强度4500 - 5200MPa,性能得到国际著名硬质合金企业和国内权威资质机构检测认定。利用真空烧结、热压烧结、热等静压烧结等技术,结合原料粒径匹配和烧结工艺优化,制备出平均晶粒尺寸>8µm  的组织均匀、性能稳定的超粗晶硬质合金块材,具有硬度 > HRA 90.0、断裂韧性 >15.0 MPa.m1/2 的优良力学性能。
北京工业大学 2021-04-13
高强韧硬质合金工模具坯材
北京工业大学 2021-04-14
新型节材三层复合双向电触点
新型三层复合双向电触点是公司自主研发创新产品并已经在全行业推广生产,头部直径范围 2.0 mm∽9.0mm,尾部直径范围 1.5 mm∽7.0mm;而国内外触点头部直径范围 3.0 mm∽6.8mm,尾部直径范围 1.5 mm∽3.0mm,且我公司研发的三层复合电触点铆钉头部直径与尾部直径比例不受限制, 而国内外触点铆钉头部直径与尾部直径比例限制为 2:1 左右 。
中国科学技术大学 2021-04-14
一种异质多材料增材制造系统
本发明属于增材制造领域,并公开了一种异质多材料增材制造 系统。该系统包括关节臂机器人、打印装置、减材装置和监测反馈装 置,通过采用旋转式多喷头切换打印装置,以多个送丝打印机构旋转 切换的方式进行多材料多工艺实时切换打印,实现了多材料多工艺的 高效 3D 打印成形;双目立体视觉在线实时监测反馈装置及时反馈加工 零部件的层层温度信息及三维轮廓信息并与原始模型对比标定,确定 减材加工时机及相应减材加工参数。通过本发明,高精
华中科技大学 2021-04-14
一种增减材复合加工设备及其应用
本发明公开了一种增减材复合加工设备,包括在线金属弧焊增 材制造装置和数控多轴联动加工装置,所述在线金属弧焊增材制造装 置包括焊接机器人和焊机系统,所述焊机系统安装在所述焊接机器人; 所述多轴联动加工系统包括三维测量装置和多轴联动精密加工系统, 所述三维测量装置用于测量零件的轮廓信息并发送给计算机,计算机 通过接收的轮廓信息获得零件的实际轮廓,再与理论三维模型进行比 较得到误差,所述多轴联动精密加工系统用于对零件实施减
华中科技大学 2021-04-14
高回弹/自润滑耐磨PTFE唇形密封片材
项目简介: 针对传统橡胶油封不能满足现代高端装备(如汽车、工程机械等)对旋转轴唇形油封的更高要求(即要求油封能承受高低温&n
西华大学 2021-04-14
厚板超窄间隙旋转电弧焊接技术及成套装备
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。
山东大学 2025-02-08
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