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根據(jù)強(qiáng)化手段的不同, 高強(qiáng)化銅合金可分為兩類(lèi): 沉淀強(qiáng)化銅合金和彌散強(qiáng)化銅合金。沉淀強(qiáng)化銅合金是利用過(guò)飽和固溶體的脫溶沉淀, 通過(guò)時(shí)效熱處理, 達(dá)到強(qiáng)化效果。但沉淀析出相在高溫下會(huì)聚集長(zhǎng)大或重新固溶于基體中, 隨著強(qiáng)化相的消失, 沉淀強(qiáng)化作用也隨之消失, 從而限制了這類(lèi)銅合金的使用溫度和應(yīng)用范圍。目前被大量使用的鉻鋯銅合金就屬于這一類(lèi), 其表現(xiàn)為導(dǎo)電、導(dǎo)熱性損失較大，軟化溫度低(僅為500℃) 等。因此,鉻鋯銅合金在做點(diǎn)焊電極材料使用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)變形、粘附、使用壽命不長(zhǎng)及熔敷現(xiàn)象, 頻繁的整修和更換電極嚴(yán)重影響了工作效率的提高。彌散強(qiáng)化銅合金則是通過(guò)在金屬基體中引入高度分散的熱穩(wěn)定性強(qiáng)的第二相質(zhì)點(diǎn)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到提高強(qiáng)度的目的。而Al2O3粒子硬度高, 熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性高，熔點(diǎn)高，在接近銅基體熔點(diǎn)的溫度下也不會(huì)明顯粗化，可以有效提高合金的高溫強(qiáng)度和硬度。因此，Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金可以用在電阻焊電極、集成電路引線(xiàn)框架、微波管結(jié)構(gòu)導(dǎo)電材料、高速列車(chē)架空導(dǎo)線(xiàn)、熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆、連鑄結(jié)晶器等方面。本研究開(kāi)發(fā)的Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金在保證傳統(tǒng)工藝內(nèi)氧化、還原徹底性和燒結(jié)致密性的前提下簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程降低了生產(chǎn)成本。 主要性能指標(biāo) 1.抗拉強(qiáng)度σb：420～560MPa； 2.延伸率：12～20%； 3.導(dǎo)電率：78～85%IACS； 4.軟化溫度：900℃； 5.導(dǎo)熱率：320～340W/ m·K； 6.電阻焊電極使用壽命為傳統(tǒng)Cr-Zr-Cu合金的3倍以上

根據(jù)強(qiáng)化手段的不同，高強(qiáng)化銅合金可分為兩類(lèi): 沉淀強(qiáng)化銅合金和彌散強(qiáng)化銅合金。沉淀強(qiáng)化銅合金是利用過(guò)飽和固溶體的脫溶沉淀，通過(guò)時(shí)效熱處理，達(dá)到強(qiáng)化效果。但沉淀析出相在高溫下會(huì)聚集長(zhǎng)大或重新固溶于基體中，隨著強(qiáng)化相的消失，沉淀強(qiáng)化作用也隨之消失，從而限制了這類(lèi)銅合金的使用溫度和應(yīng)用范圍。目前被大量使用的鉻鋯銅合金就屬于這一類(lèi)，其表現(xiàn)為導(dǎo)電、導(dǎo)熱性損失較大，軟化溫度低(僅為500℃) 等。因此，鉻鋯銅合金在做點(diǎn)焊電極材料使用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)變形、粘附、使用壽命不長(zhǎng)及熔敷現(xiàn)象，頻繁的整修和更換電極嚴(yán)重影響了工作效率的提高。彌散強(qiáng)化銅合金則是通過(guò)在金屬基體中引入高度分散的熱穩(wěn)定性強(qiáng)的第二相質(zhì)點(diǎn)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到提高強(qiáng)度的目的。而Al2O3粒子硬度高，熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性高，熔點(diǎn)高，在接近銅基體熔點(diǎn)的溫度下也不會(huì)明顯粗化，可以有效提高合金的高溫強(qiáng)度和硬度。因此，Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金可以用在電阻焊電極、集成電路引線(xiàn)框架、微波管結(jié)構(gòu)導(dǎo)電材料、高速列車(chē)架空導(dǎo)線(xiàn)、熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆、連鑄結(jié)晶器等方面。本研究開(kāi)發(fā)的Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金在保證傳統(tǒng)工藝內(nèi)氧化、還原徹底性和燒結(jié)致密性的前提下簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程降低了生產(chǎn)成本。

一、項(xiàng)目進(jìn)展 創(chuàng)意計(jì)劃階段 二、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專(zhuān)業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時(shí)間 盧弘毅 信息與安全工程學(xué)院環(huán)境工程 2020年九月 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專(zhuān)業(yè) 職務(wù)/職稱(chēng) 研究方向 周靖承 信息與安全工程學(xué)院 講師 工程技術(shù)管理 四、項(xiàng)目簡(jiǎn)介 Ⅰ度公益社是掛靠在信息與安全工程學(xué)院的校級(jí)環(huán)保公益社團(tuán)，是環(huán)境科學(xué)與工程系產(chǎn)學(xué)研師生一體化的社會(huì)服務(wù)平臺(tái)，由多位博士、教授組成的專(zhuān)家團(tuán)進(jìn)行一對(duì)一項(xiàng)目定向指導(dǎo)，依托信息與安全工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系和安環(huán)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開(kāi)展一系列活動(dòng)。

（專(zhuān)利號(hào)：ZL 201410317209.0） 簡(jiǎn)介：本發(fā)明公開(kāi)了一種以含鐵冶金塵泥為主要原料制備Fe2O3/Al2O3載氧體的方法，屬于固體廢棄物利用技術(shù)領(lǐng)域。該方法通過(guò)酸解和pH調(diào)節(jié)的溶膠凝膠方法在含鐵冶金塵泥中得到含有Fe-Al粒子的溶液，將該溶液氧化得到復(fù)合粒子溶液，以此為Fe-Al源進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，產(chǎn)生兩種元素的氫氧化物沉淀，最后在氧氣或者空氣氣氛下焙燒生成Fe2O3/Al2O3載氧體。與傳統(tǒng)方法相比，該方法制備Fe2O3/Al2

近日，中國(guó)科大俞書(shū)宏院士團(tuán)隊(duì)與工程科學(xué)學(xué)院丁航教授課題組和吳恒安教授課題組合作，在間歇式水熱合成的流體行為研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究人員首次利用氧化石墨烯（GO）的液晶行為和凝膠化能力，借助酚醛樹(shù)脂（PF）的固化定型作用，獲得具有環(huán)形極向結(jié)構(gòu)的凝膠（GO / PF 凝膠），根據(jù)凝膠的微觀(guān)結(jié)構(gòu)來(lái)揭示水熱合成中的流體行為。該成果發(fā)表于Cell Press材料學(xué)旗艦期刊Matter上。研究人員發(fā)現(xiàn)，在水熱條件下，GO納米片在流體剪切力的作用下可以沿著流場(chǎng)的方向進(jìn)行排列（圖1）。此外，GO納米片能夠通過(guò)與酚醛樹(shù)脂的原位交聯(lián)固定形成具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的軸對(duì)稱(chēng)（類(lèi)似于地球磁場(chǎng)分布結(jié)構(gòu)）凝膠。研究人員可以通過(guò)對(duì)凝膠形貌和結(jié)構(gòu)的直接觀(guān)察分析，進(jìn)而推測(cè)出水熱合成中的流體行為。據(jù)此，研究人員開(kāi)展了加熱溫度、溶液粘度和反應(yīng)釜尺寸/形貌等多個(gè)因素進(jìn)行了研究。

(1)溫度低，90 ℃左右(2)流量大，如2500 m3的高爐，沖渣水2400 T/h；(3)PH值8.5，Ca：84 mg/L，Mg：51 mg/L，Na：3216 mg/L，Cl：1091 mg/L。(4)大量含沙，直徑0.1 mm系統(tǒng)工作原理：? 采用的是雙循環(huán)流程設(shè)計(jì)? 沖渣水排出溫度約85～90 ℃，經(jīng)過(guò)沉淀除雜后進(jìn)入特殊設(shè)計(jì)的換熱器，將熱量傳遞給有機(jī)工質(zhì)，溫度降到50 ℃左右，再送到高爐供沖渣之用，從而回收了一定量的余熱。? 有機(jī)工質(zhì)在換熱器內(nèi)吸收熱量后變成80 ℃的過(guò)熱蒸氣，然后進(jìn)入氣輪機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)外輸出電能。 

基于復(fù)雜流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算理論，將電站鍋爐蒸發(fā)受熱面抽象為以節(jié)點(diǎn)、受熱回路和連接管等元件組成的流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，根據(jù)遵循的質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程及流動(dòng)傳熱試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，建立流量分配的非線(xiàn)性計(jì)算數(shù)學(xué)模型，采用Fortran和Visual Basic混合編程技術(shù)，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通用電站鍋爐水動(dòng)力計(jì)算軟件HYDROSYS。 軟件根據(jù)系統(tǒng)部件以及實(shí)際功能劃分為不同的設(shè)備和功能模塊，各個(gè)模塊間相互結(jié)合，可以對(duì)各種容量等級(jí)、各種蒸汽參數(shù)、各種爐型（П型、塔式、T型）、各種管圈型式（螺旋管圈水冷壁、垂直水冷壁）和燃燒技術(shù)（切向燃燒方式、墻式燃燒方式、W火焰方式、循環(huán)流化床燃燒方式）的亞臨界汽包鍋爐、超（超）臨界直流鍋爐水動(dòng)力和壁溫特性進(jìn)行計(jì)算分析。

一、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介石墨是典型的層狀結(jié)構(gòu)材料，具有良好的導(dǎo)電性，潤(rùn)滑性，化學(xué)穩(wěn)定性。被廣泛用于冶金、電氣、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。直接使用卻具有密度大，分散度差等缺點(diǎn)。 石墨烯是碳原子緊密堆積成的單層蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料，是一種二維晶體，是構(gòu)建其他維數(shù)碳質(zhì)材料（如零維富勒烯、一維碳納米管、三維石墨）的基本單元。其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石墨材料。石墨烯的理論研究已有 60 多年的歷史，但一直以來(lái)，人們普遍認(rèn)為這種嚴(yán)格的二維晶體結(jié)構(gòu)由于熱力學(xué)不穩(wěn)定性而難以獨(dú)立穩(wěn)定存在。直到 2004 年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的研究組利用膠帶剝離高定向石墨的方法獲得了獨(dú)立存在的二維石墨烯晶體，為二維體系的實(shí)驗(yàn)研究提供了廣闊的空間。目前石墨烯的制備方法有微機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法（CVD）、外延生長(zhǎng)法、電化學(xué)法、氧化石墨還原法等，其中機(jī)械剝離法得到的石墨烯片量少，隨機(jī)性大；CVD方法和外延生長(zhǎng)法大多以SiC作為基底，成本高，可控性差；電化學(xué)方法的得到的石墨烯量較少，不易控制。氧化石墨還原法是通過(guò)在石墨表面引入含氧官能團(tuán)，增大層間距，從而減小層之間的范德華力，然后通過(guò)超聲等方法改變其雜化狀態(tài)，再通過(guò)還原得到石墨烯。氧化石墨還原法以其低成本的優(yōu)點(diǎn)成為目前使用最廣泛的方法之一，本發(fā)明涉及一種采用溶劑熱法在低溫下制備氧化石墨烯的方法，屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。二、 項(xiàng)目技術(shù)成熟程度目前氧化石墨烯的制備方法主要是Hummers方法。該方法在敞開(kāi)體系中，需要在制備氧化石墨烯的過(guò)程中采用先降溫，再分兩步升溫的三步法, 以及冷凝回流等輔助設(shè)備，過(guò)程中需要精確控制反應(yīng)溫度且溫度高達(dá)98 °C，制備出來(lái)的氧化石墨烯還需要長(zhǎng)時(shí)間超聲，步驟繁瑣，產(chǎn)物的濃度較低，不適合大量生產(chǎn)。本項(xiàng)目采用溶劑熱法在低溫下制備氧化石墨烯，減少了氧化劑的用量和生產(chǎn)時(shí)間。氧化石墨可以通過(guò)處理得到具有不同分散特性的母液。也可以直接進(jìn)行還原,得到石墨烯。而且樣品在不干燥的條件下極易溶于水等溶劑，產(chǎn)量較大，大大減少了超聲的時(shí)間。三、 技術(shù)指標(biāo)（包括鑒定、知識(shí)產(chǎn)權(quán)專(zhuān)利、獲獎(jiǎng)等情況）該項(xiàng)目已經(jīng)申請(qǐng)中國(guó)專(zhuān)利并于2013年獲得授權(quán) （ZL201110414315.7），與該項(xiàng)目相關(guān)的工作也在國(guó)際期刊上進(jìn)行了發(fā)表，但是仍有很多問(wèn)題一直困擾商業(yè)化進(jìn)程。我們實(shí)驗(yàn)室也一直在圍繞各種問(wèn)題開(kāi)展工作。四、 市場(chǎng)前景（應(yīng)用領(lǐng)域、市場(chǎng)分析等）石墨烯的水熱前驅(qū)體為氧化石墨，具有完全拉伸的層間距和外層表面富氧官能團(tuán)，因此可以根據(jù)需求進(jìn)行各種定向修飾，從而實(shí)現(xiàn)其親水、親油、高分散度、高電導(dǎo)率等特性，作為添加劑可以有效改善化工、冶金、電氣工業(yè)材料的性能，從而實(shí)現(xiàn)高回報(bào)率。五、 規(guī)模與投資需求（資金需求、場(chǎng)地規(guī)模、人員等需求）以石墨為原料，首先需要制備石墨烯的前驅(qū)體氧化石墨，再經(jīng)后處理過(guò)程獲得各種性能石墨烯材料。由于后處理過(guò)程相對(duì)繁瑣， 耗時(shí)耗力，其資金投入完全取決于后處理工藝的優(yōu)化情況。前期投入100萬(wàn)元，其中包括設(shè)備費(fèi)40萬(wàn)， 原料費(fèi)10萬(wàn)， 占地100平米，人員5-10人，完全可以達(dá)到每天生產(chǎn)1公斤石墨烯產(chǎn)品。六、 生產(chǎn)設(shè)備玻璃器皿，反應(yīng)釜， 超純水裝置，烘箱，超聲波設(shè)備，電動(dòng)攪拌器，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，離心機(jī)等基本設(shè)施。七、 效益分析功能化石墨烯是高附加值產(chǎn)品，目前市場(chǎng)上以克為單價(jià)銷(xiāo)售，價(jià)格在500元左右。以每日1公斤生產(chǎn)量計(jì)算，每天銷(xiāo)售額會(huì)達(dá)到50萬(wàn)元。八、 合作方式多種方式可以選擇，主要是河北工業(yè)大學(xué)負(fù)責(zé)產(chǎn)品研發(fā)升級(jí)，企業(yè)一方負(fù)責(zé)生產(chǎn)與銷(xiāo)售。九、 項(xiàng)目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式（包括電子郵箱）項(xiàng)目聯(lián)系人： 任鐵真電話(huà)： 022 60204909郵箱： rtz@hebut.edu.cn

水浸超聲C掃描檢測(cè)設(shè)備主要由超聲激發(fā)/接收單元、三維機(jī)械掃描部件、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和C掃描軟件等組成。該設(shè)備可以用于復(fù)合材料、金屬材料內(nèi)部缺陷的檢測(cè)，在原理樣機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行再開(kāi)發(fā)可以實(shí)現(xiàn)大型復(fù)合材料部件檢測(cè)。 在此設(shè)備的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)具有高效率、高精度技術(shù)特點(diǎn)的無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，可以解決我國(guó)航空航天新材料、新工藝的檢測(cè)問(wèn)題，顯著提高基礎(chǔ)部件（如大型小曲率平板等）檢測(cè)效率和精度，大幅提升我國(guó)高端裝備制造質(zhì)量控制能力。 主要性能指標(biāo)：1. 檢測(cè)方式：脈沖反射法；2. 測(cè)量精度：<1mm；3. 可檢材料類(lèi)型：復(fù)合材料、金屬；4. 缺陷類(lèi)型：脫粘、腐蝕、裂紋、孔洞、分層、夾雜；5. 缺陷位置：表面、內(nèi)部。水浸超聲C掃描檢測(cè)設(shè)備是北航無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究中心自主研制的無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。