本团队基于电磁冶金领域二十余年的积累，掌握了铜合金领域最具挑战性的铜铬锆合金的非真空熔炼-长尺寸大卷重电磁连铸技术，开发出易偏析铜合金合金超细化与均质化连铸技术、高性能铜合金多模式定制磁场净化技术等一系列具有自主知识产权的核心技术。 一、项目分类 关键核心技术突破、显著效益成果转化 二、成果简介 本团队基于电磁冶金领域二十余年的积累，掌握了铜合金领域最具挑战性的铜铬锆合金的非真空熔炼-长尺寸大卷重电磁连铸技术，开发出易偏析铜合金合金超细化与均质化连铸技术、高性能铜合金多模式定制磁场净化技术等一系列具有自主知识产权的核心技术。相关技术应用于高强高导高弹铜合金领域如铜铬锆合金、铜镍锡合金、铜钛合金、铜碲合金及超高纯无氧铜的规模化制备等都取得较好的效果。 1）铜铬锆非真空熔炼-电磁连铸技术 由于铬、锆元素和氧的亲和力较大，所以合金元素的烧损是铜铬锆合金的熔炼必须解决的问题。本项目团队在铜合金熔炼，特别是铜铬锆合金的非真空熔炼方面，开展了近20年的研究，开发了一系列具有自主知识产权的非真空熔炼连铸技术、成分稳定控制技术、合金熔体洁净化技术等，获授权发明专利和实用新型专利近20项。本团队已在完成中试级表面光滑、内部致密无裂纹、成分均匀的全等轴晶铜铬锆棒线材，铸态宏观晶粒度经上海材料研究所测定为M-9.0级。此外，本团队从前期研究中，从塑形变形工艺和热处理工艺角度，提出采用多道次连续挤压及热处理工艺优化铜铬锆合金想性能的方法，并成功将铜铬锆棒材性能的抗拉强度提高到654MPa，断后延伸率为13.5%，且电导率还能保持在79.3%IACS；这远远高于2017年电车线用铜铬锆合金线材国家标准的性能要求：抗拉强度＞570MPa，塑性＞3%，电导率＞75%IACS。相关技术已与世界五百强新兴际华集团下属新兴发展集团有限公司达成1800万元专利转让。 2）高均质超细晶电磁连铸技术 传统连铸制备过程中多元铜合金如铜铬锆合金等常存在组织粗大、成分偏析等问题，这将会严重影响后续的材料加工过程，导致在后续的轧制，挤压等工艺过程中很容易产生轧制裂纹等缺陷。本团队开发的电磁场连铸过程易偏析合金超细化与均质化调控技术，能在连铸过程中，充分搅拌熔体，均匀化凝固前沿温度，实现易偏析合金的超细化与均质化。该技术已被应用于铜镍锡合金的连铸中，实现了该合金连铸制备的超细化和均质化，所制备全等轴晶铜镍锡合金铸态组织宏观晶粒度达到M-10.0级。目前该技术已实现中试级百米长度的连续电磁铸造，且已与宁波博威、上海中船重工711研究所、铜陵金威、温州元鼎等开展合作。进一步将该技术推广于铜碲、铜铁、铜钛的连铸，均取得了极为优异的细晶、表面光洁、成分均匀的连铸效果。 3）超高纯无氧铜电磁连铸技术 金属材料纯净度是提高其力学和电学等综合性能的关键因素，是制备高品质金属材料的关键环节。高端金属材料中夹杂物和气泡对材料性能影响巨大，许多高端金属材料的开发都取决于这类缺陷的控制水平。本团队参与开发的金属连铸多模式定制磁场净化技术，已成功应用于高纯高导无氧铜材料的制备，可将铜中氧含量中降低3ppm以下，达到目前世界无氧铜的最高标准——美国ASTM≤3ppm。与此同时，该高纯无氧铜的电导率高达100.1%IACS，目前已全面取代进口并用于我国兰州重离子加速器、散裂中子源大科学装置、美国Michigan大学FRIB装置等重大科学装置建设。该项技术已获得2015年度上海市技术发明一等奖，2015年度教育部自然科学二等奖，2015年度教育部技术进步二等奖等奖项。目前该技术已与福建紫金铜业、上海上大众鑫科技发展有限公司、宁波兴业、宁波金田等开展深入合作。

供水管网是城市重要的基础设施，其稳定运行对于保障居民供水安全十分重要。供水管道的腐蚀与结垢对管网运行危害很大。首先，腐蚀使得管道变薄，降低使用年限，容易发生管网漏损；其次，管垢发育降低了过水截面积，增大了泵站能耗；此外，管垢钝化层的破坏导致内容物的大量释放，是导致北京市2008年“黄水”问题的主要原因。因此，深入研究管道腐蚀变化过程，揭示腐蚀与结垢产物组成及变化、探寻维持管道稳定的控制因素，对于保障供水管网安全运行十分重要。该论文基于课题组开发的供水管道管垢生长与破裂电化学模拟测试平台，对不同次氯酸钠浓度作用下的球墨铸铁材质供水管道的早期腐蚀和结垢特性开展了连续研究。利用极化曲线和交流阻抗技术对管道的电化学腐蚀过程进行了监测，分析了腐蚀动态变化过程；并对管道表面的腐蚀结垢产物进行形貌、成分分析，利用电容转化参数对管道表面的腐蚀与结垢产物的附着情况进行表征，提出了表征管垢状态的定量化指标，实现了电化学指标与管垢状态指标之间的关联分析。该研究结果表明，与传统的游离氯消毒不同，投加次氯酸钠消毒剂可影响碳酸钙在管壁的附着倾向和沉积量，进而影响球墨铸铁的腐蚀过程和腐蚀产物的转化过程，并在此基础上提出了投加次氯酸钠消毒剂对管网腐蚀和管垢发育的三阶段概念模型。该研究对于供水、排水、再生水管道研究和工程实践有很好的指导价值。投加次氯酸钠影响管道腐蚀和结垢过程的概念模型论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135420302797

本发明提供一种基于电阻法的拉索腐蚀传感器，能准确地监测拉索的腐蚀状态。该传感器包括密封的C形树脂外壳，两根电阻探头，电源装置，高灵敏度电阻测量装置，无线发射装置，无线接收装置构成。于拉索锚固端的索套中放置该腐蚀传感器，通过程序设置传感器中的高灵敏度电阻测量装置定期测量两根电阻探头的电阻，测量后电阻信息通过无线发射装置发出，传至放于锚固区索套外的无限接收装置处，通过采集无限接收装置处的电阻数据，再经计算机进行数据处理，通过电阻增量即可定量判断拉索的腐蚀状态，实现腐蚀监测。

腐蚀环境调查研究：腐蚀的水、大气、土壤等环境的成分、含量分析，腐蚀性评价等。金属材料的腐蚀与防护研究：金属材料的腐蚀调查、评估、解决，金属腐蚀问题机理研究，金属防腐蚀方案研究（阴极保护，缓蚀剂等）。例如：储罐的腐蚀防护、管道的腐蚀防护、道路的腐蚀性问题等。金属装置、设备的安全运行评估：金属装置、设备安全运行的评价方法、评价体系的建立，设备的安全性评价，设备的使用寿命评估等。主要的服务对象：石油：江苏油田、胜利油田、新疆油田石化：扬子石化、仪征化纤、梅山化工

FSY－3型腐蚀在线监测仪’应用现代腐蚀电化学理论，采用了高集成度的电子技术，性能可靠。并具有美观的小型外观、液晶屏显示、操作、安装和携带方便等特点的腐蚀速率测试仪器。它可测量液体对金属的腐蚀速率，尤其适合测试水对金属的腐蚀速率，用来评价缓蚀剂的功效和预测金属设备在水中的使用寿命是非常有用的。该仪器具有自动连续测量、记录数据、绘制腐蚀曲线和与计算机之间实现实时通信等功能，在计算机上可以完成打印报表和曲线等。因此可广泛运用于金属腐蚀控制研究和工业循环水系统现场腐蚀监测。

“NMT界乔布斯”许越先生推荐创新平台 中关村NMT产业联盟推介成员单位创新产品 “生物安全，人人有责” 推出背景：          腐蚀是一种发生在金属表面上的自然化学或电化学反应过程，对国民经济影响非常巨大。据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值的4%。单就钢铁腐蚀方面而言, 全世界每年由于腐蚀而造成报废的钢铁高达总产量的三分之一。从热力学角度讲, 完全杜绝腐蚀是不可能的。这是因为腐蚀过程本身是一个热力学自发反应(ΔG

在管道输送的流体中添加少量的表面活性剂，流动阻力可大大降低，最高可达80%以上，从而可以减少泵的功耗以达到节能的目的。表面活性剂具有良好的机械、化学、光、热等稳定性，与高分子聚合物相比没有机械退化，在受到破坏后容易自身修复而不会降低减阻性能，可应用到供暖水、冷却水和冷冻水的管道输送系统等领域内。 本项目利用在实验室测试的多种表面活性剂减阻性能的数据，结合开发的不同管径下表面活性剂减阻性能预测技术，可进行不同供暖及供冷系统的减阻节能设计和改造。系统改造简单方便，易于实施，只需添加加药口和加药泵即可。加入表面活性剂后系统节能达30%-50%。

本成果创新性发明了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构高精度测量技术及系统。 本项目依托华中科技大学仪器学科在表面形貌与结构精密测量领域的传统特色优势和长期积累的科研基础，在国家重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金仪器研制专项、国家863重点项目课题、国家自然科学基金面上项目等支持下，针对相关制造领域微米尺度、纳米尺度、跨尺度微纳表面结构精密测量问题开展了系列研究。本成果技术主要包括以下方面： 1）提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理和方法，共光路融合白光显微干涉与原子力探针传感，突破跨尺度微纳传感瓶颈，解决大动态范围微纳结构测量难题，实现nm-μm-mm跨尺度微纳表面结构高效测量； 2）提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度测量的可溯源标定和坐标统一方法，突破了白光干涉与原子力探针跨尺度微纳传感的坐标统一瓶颈和漂移难题，实现了微纳表面结构跨尺度测量的可溯源和稳定高精度； 3）提出了白光干涉质量评价模型和三维图像噪声区域辨识与重建方法，及二维扫描工作台平面度误差阿贝补偿与二维运动同步计量方法，解决噪声问题与宏微驱动二维工作台运动误差对测量精度的影响问题，为跨尺度微纳表面结构高精度测量提供支撑。 图1 微纳结构多模式跨尺度测量仪器实物图 图2 白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理示意图

本成果创新性发明了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构高精度测量技术及系统。 本项目依托华中科技大学仪器学科在表面形貌与结构精密测量领域的传统特色优势和长期积累的科研基础，在国家重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金仪器研制专项、国家863重点项目课题、国家自然科学基金面上项目等支持下，针对相关制造领域微米尺度、纳米尺度、跨尺度微纳表面结构精密测量问题开展了系列研究。本成果技术主要包括以下方面： 1）提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理和方法，共光路融合白光显微干涉与原子力探针传感，突破跨尺度微纳传感瓶颈，解决大动态范围微纳结构测量难题，实现nm-μm-mm跨尺度微纳表面结构高效测量； 2）提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度测量的可溯源标定和坐标统一方法，突破了白光干涉与原子力探针跨尺度微纳传感的坐标统一瓶颈和漂移难题，实现了微纳表面结构跨尺度测量的可溯源和稳定高精度； 3）提出了白光干涉质量评价模型和三维图像噪声区域辨识与重建方法，及二维扫描工作台平面度误差阿贝补偿与二维运动同步计量方法，解决噪声问题与宏微驱动二维工作台运动误差对测量精度的影响问题，为跨尺度微纳表面结构高精度测量提供支撑。 图1 微纳结构多模式跨尺度测量仪器实物图 图2 白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理示意图 【技术优势】 本成果项目研制了具有我国自主知识产权的白光干涉原子力探针扫描测量仪等系列微纳表面结构测量仪器，并通过了国家计量院组织的仪器性能和软件的检定测试，纳米尺度原子力垂直测量范围超出国际商用仪器10倍以上，水平动态范围达国际领先水平。 【技术指标】 本成果项目提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理和方法，建立跨尺度传感方法，实现nm-μm-mm跨尺度微纳表面结构高效测量。同时，发明的白光干涉原子力探针扫描测量方法与现有商用原子力显微镜相比，垂直测量范围提高10倍，分辨率优于0.01nm。