本成果国际领先

本项目开发的超细晶高强多孔铁合金具有精细细小（均小于5微米），强度高、韧性好、质轻等特点。根据不同需要可制备出孔隙率从10-50%的多孔结构，孔径在1微米左右。当孔隙率为20%时，最高抗压强度超过了1000MPa。当孔隙率达到50%左右时，抗压强度超过了400MPa，压缩率超过50%而不断裂。该合金具有非常好的软磁性能，可用于轻质铁磁性材料的制备。

单车聚丙烯材料用量的多少，在一定程度上反映了一个国家汽车工业发展的水平。对于聚丙烯这种材料而言，其缺口冲击差的问题严重制约了它在汽车领域的应用。常用提高韧性的方法是通过在线聚合分散或后改性的方法在体系中引入橡胶类弹性体。加入橡胶类弹性虽然可显著提高基体的韧性并降低材料发生脆韧转变的温度，但这种韧性的提高是以牺牲宝贵的刚性和耐热性能为代价的。对于常温刚性和耐热性能仅属中等的聚丙烯而言，要在汽车工业获得更大应用，不仅需要大幅提高其韧性，而且需要同时进一步提高刚性及耐热等级。我们拟开发一种同时提高聚丙烯刚性、韧性和耐热性能的新技术，扩大在汽车上的应用。

已有样品/n本实用新型公开了一种车载含水乙醇低温重整制氢装置，其原理是利用汽车发动机余热将含水乙醇经过两级催化重整为富氢气体，再将富氢气体通入汽车发动机与燃油进行混合燃烧。本实用新型利用两级蜂窝钛网结构能够产生较大的催化剂接触表面积，有利于重整制氢装置的小型化，使车载在线产氢的目的成为可能；两级催化的结构实现了催化剂的相互协同作用，解决了使用单一催化剂乙醇转化效率和氢气选择性较低等问题；在低温环境下通过碱性催化剂的相互协同作用，解决了催化剂的烧结和积炭问题，提高了催化剂的使用寿命。本实用新型利用汽车尾气余热，实现了汽车在线掺氢的目的以及提高化石燃料的燃烧效率，降低了汽车发动机有害物质的排放量。

项目简介 本成果针对农村废弃生物质资源丰富，以及秸秆禁烧国家政策的实际情况，采用感 应加热原理开发生物质气化技术，采用该技术研发的生物质气化系统具有加热均匀，节 能环保，运行连续，结构简单等优点，可利用秸秆、稻壳、锯末等生物质原料制取富氢 燃气。 性能指标 系统能耗: <10kW; 覆盖面积:100m2 ; 富氢燃气热值:>9MJ/m3 适用范围、市场前景 适用范围：适用于新能源企业开发新型节能项目，解决农场、农村秸秆或其他生物 质废弃资源处理问

高品质钢的冶炼典型流程为“转炉→精炼→中间包→结晶器”，冶金反应器内存在着合金-钢、钢-渣、钢-夹杂物、钢-耐材、渣-耐材、钢-空气、钢液凝固和元素偏析等反应和过程，各个化学反应“耦合”发生、互相影响。因此，有必要建立智能模型有效地预测不同反应器内夹杂物成分的变化，准确地在线了解精炼和连铸过程的工作状况，使生产全流程始终处于最佳工作状态，从而确保夹杂物的精准控制，最终提高钢产品质量的稳定性和可靠性。同时，通过模型的优化计算，可以根据不同钢种的性能需求，对钢种的生产工艺进行定制化设计。 （1）高品质钢炉精炼过程夹杂物预测研究： − 精炼过程宏观流动数学模拟：计算精炼过程钢液和精炼渣的流场和温度场、夹杂物的运动，同时计算吹氩强度、钢包尺寸等因素对钢包流场、夹杂物运动和去除的影响。− 精炼过程夹杂物成分动力学：研究吹氩强度、钢包尺寸等因素对多元反应速率的影响；耦合计算 LF 炉内“渣-钢-夹杂物-合金-耐材-空气”多元反应过程夹杂物成分变化。 − LF 炉内夹杂物尺寸动力学：建立夹杂物生成、长大和去除的尺寸变化多尺度模型，确定不同条件下夹杂物的尺寸变化行为，预测钢中夹杂物的数量变化和尺寸分布规律。 − LF 炉内夹杂物预测模型：将夹杂物成分和尺寸动力学计算和宏观流动模拟相耦合，建立 LF 炉精炼过程夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。 （2）高品质钢中间包连铸过程夹杂物预测研究 − 中间包内宏观流动数学模拟研究：计算中间包内钢液和覆盖剂渣相的流场和温度场、夹杂物运动和去除。计算开浇和换包的非稳态浇注、中间包结构对中间包浇铸过程的影响。 − 中间包内夹杂物动力学研究：耦合计算中间包中“渣-钢-夹杂物-耐材-空气”多元反应中夹杂物成分变化，确定中间包内各位置的反应速率。 − 中间包内夹杂物预测模型的建立将渣-钢-夹杂物-耐材-空气反应和宏观流动模拟相耦合，建立中间包过程多元反应夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。 （2）高品质钢结晶器凝固过程夹杂物预测研究 − 结晶器内钢液凝固冷却过程中夹杂物行为研究：通过实验室实验研究钢液凝固和冷却过程中温度变化对原有夹杂物与钢基体的反应的影响，以及不同成分的钢液在冷却和凝固过程中夹杂物新相析出，确定温度变化对夹杂物影响机理。 − 结晶器内宏观凝固和流动数学模拟研究：研究结晶器过程钢液、渣相的运动，使用融化模型研究结晶器过程凝固坯壳的凝固和形成，计算夹杂物在钢-渣界面的去除行为。 − 结晶器内钢液凝固过程夹杂物动力学研究：计算铸坯凝固过程钢液成分偏析，与保护渣-钢-夹杂物反应进行耦合计算，预测铸坯中夹杂物的成分。计算夹杂物被凝固前沿捕捉行为，预测铸坯中夹杂物的数量和尺寸分布。 − 结晶器内钢液凝固夹杂物预测模型的建立：通过将元素偏析、保护渣-钢-夹杂物反应和宏观流动数学模拟相耦合，建立结晶器凝固过程多元反应预测模型，实现铸坯中夹杂物成分、数量和尺寸空间分布的精准预测。 （4）高品质钢制造过程夹杂物智能预测模型在工业生产中的应用 − 模型的验证和优化：高品质钢制造进行全流程取样调研，对建立 LF 炉、中间包和结晶器内夹杂物反应模型进行验证和优化。 − 模型应用：将建立的高品质 LF 炉、中间包

研究钢中中夹杂物的行为，对提升钢材产品的质量和实现一些特殊用途的钢材的自主开发具有重要意义。在整个冶炼生产环节中，已经开发了一系列对钢中氧化物夹杂进行控制的方法。然而，在后续的热轧和热处理过程中，氧化夹杂物可能会与不锈钢基体中的高合金元素发生化学反应，这一过程中夹杂物的变化会直接影响最终钢材产品的性能和质量。因此，研究固体钢加热变性钢中非金属夹杂物非常重要。 （1）夹杂物系统检测技术。通过夹杂物自动分析电子显微镜对试样横截面全断面上的夹杂物进行检测，分析夹杂物的成分、数量、尺寸和氧化物夹杂在试样全横截面上二维分布；通过非水溶液电解侵蚀的方法揭示不通时刻氧化物夹杂的三维形貌；通过投射电镜统计不同尺寸夹杂物的特征和与晶粒尺寸的关系。 （2）热处理过程固态中氧化物夹杂的成分变化热力学研究。热力学计算预测研究不同温度下钢中年非金属夹杂物与钢基体反应的可能性，确定在热处理过程中固态钢基体与氧化物夹杂的反应机理和影响因素，实现对热处理过程中钢中氧化物夹杂的有效控制。 （3）热处理过程钢中氧化物夹杂的转变速率动力学研究。建立了一个热处理过程氧化物转变动力学模型，模型考虑了不同尺寸和不同成分的氧化物夹杂与钢基体的传质和化学反应，可以有效预测不同温度下的热处理过程中夹杂物的转变率。

由于超高强度钢丝制备技术复杂、工艺稳定性要求极高，其关键生产控制技术一直被国外垄断。东南大学方峰教授研究团队从珠光体钢丝的形变、相变和强化机制着手，揭示了超大形变珠光体的形变机制、织构遗传现象及影响因素、超大形变渗碳体微结构的调控机制。在此基础上，与江苏宝钢精密钢丝有限公司、国内最大切割钢丝企业——盛利维尔、国内最大镀锌钢丝企业——华新钢缆合作，逐渐形成了三大核心技术：1）超大形变珠光体钢丝的织构遗传控制技术；2）超大形变珠光体钢丝精细回火处理技术；3）超高强度钢丝的低损伤拉拔控制技术；并设计形成整套生产装备和工艺技术，实现了超高强度钢丝的批量化生产，打破了国外垄断。

"耐热高性能铝合金是国防工业和高端制造业轻量化、绿色可持续发展的关键材料之一。传统铝合金强度随温度升高急剧降低，350℃抗拉强度仅为室温的25%左右，远不能满足现代汽车交通、海洋船舶动力装备、重型装甲武器、先进空天飞行器等越来越苛刻服役环境对铝合金耐热性能的迫切需求。合金体系不完善、耐热相与基体不匹配、耐热相构型不可控是制约铝合金耐热性提升的关键共性难题。 本项目获得2016年度山东省技术发明一等奖，从源头上着手，以熔体结构调控为突破口，发明纳米晶种材料及其应用技术，调控基体与耐热相空间构型，提出铝合金高温强化新思路。磷、碳、氮与铝热力学上可形成高熔点晶种型化合物，但这三种元素在铝熔体中溶解度极低，化合物在铝熔体中结构易演变，这加剧了高数量密度、热稳定纳米晶种原位合成的难度。在国家及省部级项目支持下，历时十八年系统研究，形成以下技术发明： ◆ 耐高温铝合金复合材料（SD-HRSAl-1）：该材料制造的搅拌器在800℃温度以下的铝熔体中长时间服役不发生蠕变。表明该材料不仅耐高温，而且可耐铝熔体侵蚀。 ◆ 耐热高强铝合金材料（SD-HRSAl-2）：该材料具有显著突出的高温强度，350℃抗