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2018 年我國混凝土使用方量超過 100 億方，是海洋工程建設(shè)最大宗的建筑材料。但看似無比堅硬的混凝土材料并不像人們想象的那樣堅固、耐久。濱海重大基礎(chǔ)設(shè)施往往過早失效，服役壽命較短，經(jīng)濟損失巨大，嚴(yán)重制約環(huán)境保護與經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施。因而，確保并延長海洋環(huán)境重大基礎(chǔ)設(shè)施服役壽命是急需解決的重大戰(zhàn)略問題。團隊針對現(xiàn)代海洋工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)面臨的易開裂、難防護、鋼筋銹蝕嚴(yán)重、長期性能難以準(zhǔn)確評估等問題，聚焦“海洋環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)耐久性基礎(chǔ)理論與設(shè)計方法”、“綠色長壽命混凝土開發(fā)與應(yīng)用”和“海洋工程耐久性監(jiān)測與評估”，形成核心技術(shù)，研究成果推廣應(yīng)用于青島膠州灣海底隧道、青島地鐵、青連鐵路、青榮城際鐵路、臺山核電等重大工程。 

本成果獲2005年中國鐵道學(xué)會鐵道科技三等獎（參加）。

鋁銅合金廣泛應(yīng)用于航空航天、艦船、車輛等工業(yè)領(lǐng)域，目前國內(nèi)外針對鋁銅合金焊接及增材專用材料主要為ER2319，鋁銅合金熔焊時焊縫金屬不僅易產(chǎn)生熱裂紋，而且焊縫的強度低、塑性差，影響了鋁銅合金作為焊接結(jié)構(gòu)件的推廣應(yīng)用；鋁銅合金沉積態(tài)組織不均勻性，晶粒組織較粗大，增材試樣性能較低。針對鋁銅合金焊接接頭及增材件性能較低，缺乏高性能的專用材料這一問題開展研究，開發(fā)一種高性能的鋁銅合金焊接和增材用焊絲，通過對鑄錠、焊絲及其增材試樣組織進行觀察分析，系統(tǒng)研究Ti和Zr的含量對鋁銅合金微觀組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能影響，探索增材制造過程中的組織演變機制；深入研究非均質(zhì)形核核心的形貌、大小、分布以及其晶體結(jié)構(gòu)和晶格常數(shù)，揭示Ti、Zr元素復(fù)合作用細(xì)化鋁銅合金組織機理，豐富和發(fā)展鋁合金細(xì)化理論，為高性能鋁銅合金焊接增材專用材料的研發(fā)提供一條新的思路，推動鋁銅合金在工業(yè)領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用。

基金屬間化合物原料成本較低，具有低比重、優(yōu)異的抗氧化、抗硫蝕等特點，可以應(yīng)用于對強度要求不太高的中高溫氧化或硫蝕環(huán)境中，如有色冶煉廠和高濃度煙氣收塵設(shè)備及制酸系統(tǒng)中的煙氣凈化設(shè)備、轉(zhuǎn)化器、熱交換設(shè)備極板和殼體；汽車尾氣管、電廠排氣的煙氣管道等。從1991年起，孫祖慶教授及其研究小組在國家科技部863專家委員會、國家自然科學(xué)基金委及中國-福特基金的支持下，開展了系統(tǒng)工作。 主要創(chuàng)新性研究成果有以下幾點： 首次提出Fe3Al基合金的B2熱機械處理工藝，使合金在空氣中的室溫拉伸延伸率提高到15％以上。 通過自行開發(fā)的提高合金中高溫抗蠕變性能的處理工藝，研制成功Fe-28Al-XCr系金屬間化合物材料。申請兩項發(fā)明專利并已獲得批準(zhǔn)（專利號：ZL 93 1 14921.5）(專利號：ZL 93 1 21242.X)。 通過Cr, Ti, Mn, Ni, Mo等代位合金元素原子在Fe3Al基金屬間化合物合金亞點陣占位的中子衍射研究及交互作用能計算探討上述各元素對室溫塑性的影響。Fe3Al基合金熱加工過程中的變形織構(gòu)研究。 在解決了該系列合金采用傳統(tǒng)工藝制備大體積材料、并獲得薄板的基礎(chǔ)上，開展了超塑性行為、可焊性研究，并提出優(yōu)化的熱彎成型及焊接工藝。申請焊接發(fā)明專利一項，已公開（公開號：CN1251329A）。 Fe3Al基合金薄板在有色冶煉后處理含氧環(huán)境中的現(xiàn)場試驗結(jié)果顯示了它比不銹鋼優(yōu)異的抗蝕性能。通過鑒定一項。 B2結(jié)構(gòu)Fe3Al單晶力學(xué)行為各向異性機理研究。不同取向單晶宏觀拉伸切應(yīng)力—切應(yīng)變曲線形式、各階段加工硬化行為與各滑移系的激活方式、晶體轉(zhuǎn)動及位錯組態(tài)的演變直接相關(guān)。 目前，有關(guān)Fe3Al基合金冶煉、熱加工、焊接及組織性能控制的技術(shù)已經(jīng)成熟，在普通鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有的冶煉及軋制設(shè)備條件下，可以通過真空熔煉或非真空熔煉加電渣重熔工藝精煉來制備Fe3Al基合金鑄錠，通過鍛造及軋制設(shè)備生產(chǎn)各種規(guī)格的Fe3Al基合金板材；通過熱彎工藝及焊接工藝可獲得Fe3Al基合金焊管。

一、 項目簡介     將鋁合金作為陽極置于電解液中，施加電壓對其進行微弧氧化，通電后合金表面通過微等離子體放電，在非法拉第區(qū)進行復(fù)雜的熱化學(xué)、等離子化學(xué)和電化學(xué)過程，原位生成一層很薄的均勻絕緣氧化陶瓷層。該技術(shù)工藝簡單、處理效率高、成本低、無污染，獲得的陶瓷膜層具有很高的耐腐蝕、耐磨損、耐高溫的特點。對微弧氧化的工藝參數(shù)進行調(diào)整，可以獲得性能優(yōu)良的耐海水腐蝕陶瓷膜，其耐海水腐蝕性能是純鋁的4倍。微弧氧化陶瓷膜耐海水腐蝕性能大大提高，對其在海水中的腐蝕機理進行分析，主要影響因素為陶瓷膜的厚度和陶瓷膜在生產(chǎn)過程中生的裂紋和孔洞，因此需要對其進行電沉積封孔，彌補這些缺陷。電沉積封孔后，陶瓷膜孔隙率大大降低，膜厚增加，復(fù)合涂層的耐腐蝕性能進一步提高，是微弧氧化陶瓷膜的2倍，是純鋁的8倍。     當(dāng)前我國正在積極的發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)，耐海水腐蝕結(jié)構(gòu)材料將會獲得越來越多的應(yīng)用，因此耐海水腐蝕復(fù)合涂層可以大大的提高材料的壽命，從節(jié)能和環(huán)保兩個方面，可以獲得很好的經(jīng)濟效益和社會效益。二、 項目技術(shù)成熟程度     微弧氧化復(fù)合涂層技術(shù)在實驗室條件下，生產(chǎn)的可重復(fù)性和穩(wěn)定性非常好，在實驗室條件下，可以獲得100cm2的復(fù)合涂層，其耐腐蝕性能穩(wěn)定，是純鋁材料的8倍。三、 技術(shù)指標(biāo)     微弧氧化陶瓷膜厚度20-40μm，電沉積膜層厚度15μm，耐海水腐蝕性能是海水的8倍；四、 市場前景     船舶、海上石油平臺、海水養(yǎng)殖、海水制鹽等產(chǎn)業(yè)中需要大量的結(jié)構(gòu)材料，通過微弧氧化和電沉積復(fù)合技術(shù)，在金屬表面生成一種復(fù)合涂層，其耐腐蝕性能是鋁金屬的8倍，從節(jié)能和環(huán)保兩個方面，都具有很重要的意義。五、 規(guī)模與投資需求     投資規(guī)模1000 萬元，其中廠房3000平米，電力2500千瓦。     主要設(shè)備有大功率微弧氧化電源，清洗池、氧化池、恒溫冷卻設(shè)備、天車，機加工等設(shè)備。六、 生產(chǎn)設(shè)備微弧氧化生產(chǎn)線。七、 效益分析按每年生產(chǎn)30萬平米計算，產(chǎn)值3000萬元，可獲利約1000萬。八、 合作方式面談。九、 項目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式項目負(fù)責(zé)人：曹曉明，電話：13902060727，聯(lián)系人：李世杰，電話：60208474  郵箱：caoxiaoming@hebut.edu.cn 。十、 附件：成果圖片圖1 封孔前后試樣浸泡海水45天后的腐蝕對比圖a. 微弧氧化試樣浸泡海水前；    b. 微弧氧化試樣海水腐蝕后；c. 微弧氧化+封閉處理試樣浸泡海水前；　d. 微弧氧化+封閉處理試樣海水腐蝕后圖2 不同試樣在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%NaCl溶液中的動電位極化曲線

利用超疏水性能，可以實現(xiàn)表面自清潔等功能。若在金屬材料表面上制備超 疏水結(jié)構(gòu)，開可以提高材料的耐腐蝕性能。為此，本項目分別在鋁合金、鎂合金 上制備了微納結(jié)構(gòu)、并制備了 ZnO、Ti02及石墨烯陣列的超疏水結(jié)構(gòu)，可望應(yīng)用 于金屬防腐、焊料的潤濕、太陽能電池表面的自清潔等方面。實施條件:需要有對零件進行清洗、腐蝕和涂覆的場地和相應(yīng)設(shè)備。 預(yù)算:投入5-50萬，隨處理的零件的大小和數(shù)量而變。

針對車用空調(diào)鋁合金葉片需要的硬度和耐磨型的要求，開發(fā)了基于 Ni-Co-P三元合金與硬質(zhì)顆粒（Si N涂\A1203\Si02等的復(fù)合電鍍或復(fù)合化學(xué) 鍍層技術(shù)，產(chǎn)品性能與日本的表面處理技術(shù)相近，打破了日本對我國的技術(shù)封 鎖，目前該技術(shù)已在重慶某廠使用。市場及經(jīng)濟效益分析：

本發(fā)明提供了一種長循環(huán)壽命的釩基固溶體貯氫合金，該合金解決了釩基固溶體貯氫合金在吸放氫循環(huán)過程中貯氫量衰減較快的問題。該貯氫合金屬釩基BCC型，化學(xué)式為VaTibCr(100-b-c-d-e)FecAldSie，式中，50≤a≤60，15≤b≤25，1≤c≤15，0＜d≤2，0＜e≤1(a，b，c，d，e均為原子百分含量)。該合金生產(chǎn)方法簡單，在氫的貯存、運輸以及燃料電池等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

金剛石薄膜涂層硬質(zhì)合金工具由于性能優(yōu)異、成本相對較低(與PCD和金剛石厚膜釬焊工具相比、可以適應(yīng)于復(fù)雜形狀工具襯底沉積、以及可能大批量沉積等優(yōu)點, 具有非常好的市場前景。 金剛石薄膜涂層硬質(zhì)合金工具開發(fā)的關(guān)鍵是解決金剛石薄膜在硬質(zhì)合金襯底上的生長(沉積)和良好附著的技術(shù)。本項目成果采用獨特的襯底預(yù)處理和優(yōu)化的金剛石膜沉積工藝已經(jīng)解決了Co對金剛石膜生長和附著的有害影響問題。在YG類硬質(zhì)合金工具襯底所沉積的金剛石膜涂層厚度最大可達20～30?m。用洛氏硬度壓痕法評定的金剛石膜附著力時的無裂紋臨界載荷達1500N以上。在銑削Al-12wt%Si合金時, 金剛石薄膜涂層的YG6銑刀比未涂層硬質(zhì)合金刀片使用壽命可提高20倍以上。 本成果基于我們已經(jīng)取得的兩項關(guān)于金剛石膜低溫沉積技術(shù)和硬質(zhì)合金襯底激光預(yù)處理技術(shù)的發(fā)明專利(ZL 91 1 02584.7, ZL 93 1 19434.2 ), 以及最近完成的另外二項關(guān)于使用特殊鈷化物過渡層提高金剛石薄膜附著力的技術(shù)(已申請發(fā)明專利, 申請?zhí)? 99107912.4, 01130903.2)。此外, 本項目組正在進行工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)的研究開發(fā), 原型設(shè)備研制已接近完成, 其特點是摒棄通常CVD設(shè)備的平面沉積方式, 采用立體(空間)沉積方式, 因此可以一次沉積大量工件。最終工業(yè)化設(shè)備的目標(biāo)是一次涂覆可轉(zhuǎn)位刀片(或鉆頭)300只以上。 本項目成果可用于開發(fā)各種金剛石薄膜涂層硬質(zhì)合金工具和模具, 以及其它需要解決極度耐磨或降低摩擦的應(yīng)用。

西安交大科研團隊研制的新型鎂鋰合金是目前世界上最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。材料成功地應(yīng)用于“浦江一號”和“高分微納”兩顆衛(wèi)星。其中，高分辨率微納衛(wèi)星幾乎整顆都用了該型鎂鋰合金材料替代鋁合金結(jié)構(gòu)材料，大大減輕了自身的結(jié)構(gòu)重量，有效載荷得到顯著提高，是鎂鋰合金在航空航天應(yīng)用史上的一次重大突破。   由高性能鎂鋰合金衍生出高性能鎂合金（汽車用）、高性能鋁鎂合金（特種行業(yè)）等一系列民用產(chǎn)品。西安交大具備開發(fā)系列新型高性能鋁、鎂合金的能力。