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1. 成果簡介預(yù)制缸套然后鑄造或裝配是采用鋁合金制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的一種主要成形工藝。傳統(tǒng)的缸套都是用鑄鐵制造，鑄鐵耐磨性好，但熱導(dǎo)率較低，鋁合金導(dǎo)熱率是鑄鐵的 4 倍，采用鋁合金制造缸套的優(yōu)勢是迅速將發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞出去，避免機(jī)油焦化，從而顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率（功率密度）。過共晶 Al-Si 合金具有熱膨脹系數(shù)小、耐磨性好、熱導(dǎo)率高、高溫性能好等特點(diǎn)，是制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸套的理想材料。圖 1 擠壓鑄造件              圖 2 機(jī)加工后零件                 圖 3 初生硅和共晶硅分布 采用常規(guī)鑄造方法成形過共晶鋁硅合金，疏松傾向大，強(qiáng)度和韌性低，而且顯微組織中初生硅的尺寸難以控制。擠壓鑄造是液態(tài)金屬在較高外加壓力（百兆帕）作用下凝固成形的一種先進(jìn)鑄造工藝，鑄件在低速下充型，高壓下凝固，內(nèi)部致密，組織細(xì)小，并能通過熱處理強(qiáng)化。 清華大學(xué)成功開發(fā)了過共晶鋁硅合金缸套擠壓鑄造成形技術(shù)，具有非常好的發(fā)展?jié)摿彤a(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。2 應(yīng)用說明采用鋁合金制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸套甚至全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是國外主要汽車企業(yè)開發(fā)高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的重要技術(shù)之一。采用噴射沉積加擠壓或鍛造工藝已有相關(guān)產(chǎn)品，但由于工序多、流程長造成生產(chǎn)率低、成本高。清華大學(xué)開發(fā)的過共晶鋁硅合金缸套擠壓鑄造成形技術(shù)具有短流程、近凈成形、優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，目前正在與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)合作，進(jìn)行技術(shù)評價(jià)與應(yīng)用。 申請國家發(fā)明專利 1 項(xiàng)。3 效益分析缸套作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)中的一個(gè)重要配件，其用量大，產(chǎn)品和技術(shù)相對獨(dú)立，原材料充足，設(shè)備投資小，適于中小企業(yè)給發(fā)動(dòng)機(jī)廠配套，特別是適合于已經(jīng)在給發(fā)動(dòng)機(jī)廠配套鋁合金活塞等部件的企業(yè)發(fā)展這一技術(shù)和產(chǎn)品，易于在現(xiàn)有客戶渠道基礎(chǔ)上豐富產(chǎn)品種類，同時(shí)較高的技術(shù)含量可以避免被簡單模仿和惡性競爭。

1. 成果簡介預(yù)制缸套然后鑄造或裝配是采用鋁合金制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的一種主要成形工藝。傳統(tǒng)的缸套都是用鑄鐵制造，鑄鐵耐磨性好，但熱導(dǎo)率較低，鋁合金導(dǎo)熱率是鑄鐵的 4 倍，采用鋁合金制造缸套的優(yōu)勢是迅速將發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞出去，避免機(jī)油焦化，從而顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率（功率密度）。過共晶 Al-Si 合金具有熱膨脹系數(shù)小、耐磨性好、熱導(dǎo)率高、高溫性能好等特點(diǎn)，是制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸套的理想材料。??2 應(yīng)用說明采用鋁合金制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸套甚至全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是國外主要汽車企業(yè)開發(fā)高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的重要技術(shù)之一。采用噴射沉積加擠壓或鍛造工藝已有相關(guān)產(chǎn)品，但由于工序多、流程長造成生產(chǎn)率低、成本高。清華大學(xué)開發(fā)的過共晶鋁硅合金缸套擠壓鑄造成形技術(shù)具有短流程、近凈成形、優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，目前正在與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)合作，進(jìn)行技術(shù)評價(jià)與應(yīng)用。 申請國家發(fā)明專利 1 項(xiàng)。3 效益分析缸套作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)中的一個(gè)重要配件，其用量大，產(chǎn)品和技術(shù)相對獨(dú)立，原材料充足，設(shè)備投資小，適于中小企業(yè)給發(fā)動(dòng)機(jī)廠配套，特別是適合于已經(jīng)在給發(fā)動(dòng)機(jī)廠配套鋁合金活塞等部件的企業(yè)發(fā)展這一技術(shù)和產(chǎn)品，易于在現(xiàn)有客戶渠道基礎(chǔ)上豐富產(chǎn)品種類，同時(shí)較高的技術(shù)含量可以避免被簡單模仿和惡性競爭。4 合作方式技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作開發(fā)。5 所屬行業(yè)領(lǐng)域先進(jìn)制造。

近日，天津大學(xué)趙廣久教授團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦材料的激發(fā)態(tài)化學(xué)機(jī)制研究方面取得突破性進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》（IF: 10.65）上。該團(tuán)隊(duì)首次合成了一種新型非鉛雙鈣鈦礦材料，并調(diào)控晶格畸變，調(diào)控了激發(fā)態(tài)載流子動(dòng)力學(xué)，從而顯著促進(jìn)了光致發(fā)光量子產(chǎn)率的提升，對進(jìn)一步的材料開發(fā)和應(yīng)用有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。 研究背景 在過去的十年中，關(guān)于鈣鈦礦材料的開發(fā)和應(yīng)用一直在光伏電池和發(fā)光領(lǐng)域得到了極大的發(fā)展。鈣鈦礦納米晶體的與其塊狀材料相比，具有許多優(yōu)勢，例如鈣鈦礦納米晶具有高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率，顏色可調(diào)，同時(shí)易于大規(guī)模制備柔性器件。因此，鹵化鈣鈦礦納米晶體已成為研究人員的重要研究對象。 不幸的是，鉛的毒性限制了鹵化鉛的進(jìn)一步應(yīng)用鈣鈦礦納米晶體。最近報(bào)道了一些無鉛鈣鈦礦納米晶體的合成，但是其很難構(gòu)造3D的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致性能不佳。鉛基鈣鈦礦的出色光學(xué)性能NC由獨(dú)特的3D鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和ns2電子軌道，使其具有優(yōu)異的電荷載流子行為。同時(shí)，幾種雙鈣鈦礦納米晶體 3D結(jié)構(gòu)取得了一些進(jìn)展。但是有兩個(gè)問題仍然存在。一種是開發(fā)更新穎的雙納米晶體來配合設(shè)備的應(yīng)用；另一種是使用高精度光譜探索更深層次的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)。因此，更有效的合成技術(shù)改造和更深刻的載流子動(dòng)力學(xué)研究是目前最有效的方法，這可提高無鉛鈣鈦礦納米晶體的應(yīng)用前景。 研究基礎(chǔ) 在前期的研究中，團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦光電材料設(shè)計(jì)與機(jī)理研究方面取得了一系列的原創(chuàng)性成果。前期我們團(tuán)隊(duì)通過離子摻雜誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)變，從非活性相轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚韵啵沟冒l(fā)光效率得到大幅度提高 (Angew. Chemie. Int. Ed. 2019, 58, 11642.) ; 在認(rèn)識到晶型對發(fā)光調(diào)控的重要影響后，我們進(jìn)一步地通過離子摻雜控制晶格變形程度進(jìn)而調(diào)控發(fā)光峰的寬度，可以在實(shí)現(xiàn)高發(fā)光效率的同時(shí)隨意控制發(fā)光峰寬度的窄化和拓寬(Chem. Eng. J. 2020, 125367; J. Lumin. 2020, 117045; 2D Mater. 2020, 7, 031008.)；最后我們?yōu)榱碎_發(fā)多手段實(shí)現(xiàn)構(gòu)象調(diào)控，我們通過引入不同的左右旋手性基團(tuán)，從而實(shí)現(xiàn)手性的傳遞和放大(J. Mater. Chem. C. 2020, 8, 5673. Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22, 17299.)。 研究進(jìn)展 在這項(xiàng)工作中，趙廣久團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地開發(fā)了高效光致發(fā)光鈉鉍雙鈣鈦礦Cs2NaBiX6（X = Cl，Br）納米晶體。該團(tuán)隊(duì)通過離子摻雜控制晶格畸變，促進(jìn)自陷態(tài)激子的捕獲，實(shí)現(xiàn)了超快的熱載流子弛豫；同時(shí)，DFT理論計(jì)算分析表明離子摻雜后的晶體的能帶結(jié)構(gòu)從間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋叮龠M(jìn)了電子空穴的輻射復(fù)合；此外離子摻雜也降低了晶體的體相缺陷，減少了缺陷產(chǎn)生的非輻射復(fù)合。以上三者的貢獻(xiàn)綜合作用從而大幅度促進(jìn)了光致發(fā)光產(chǎn)率的提升，結(jié)果離子摻雜后的雙鈣鈦礦Cs2NaBiCl6 NCs可顯示約16％的明亮寬帶光致發(fā)光PLQY，高于迄今為止報(bào)告的單組分鈣鈦礦發(fā)光材料（2-10％）。我們的研究為未來的新材料的開發(fā)和應(yīng)用提供了指導(dǎo)。

項(xiàng)目成果/簡介:近日，天津大學(xué)趙廣久教授團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦材料的激發(fā)態(tài)化學(xué)機(jī)制研究方面取得突破性進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》（IF: 10.65）上。該團(tuán)隊(duì)首次合成了一種新型非鉛雙鈣鈦礦材料，并調(diào)控晶格畸變，調(diào)控了激發(fā)態(tài)載流子動(dòng)力學(xué)，從而顯著促進(jìn)了光致發(fā)光量子產(chǎn)率的提升，對進(jìn)一步的材料開發(fā)和應(yīng)用有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。 研究背景 在過去的十年中，關(guān)于鈣鈦礦材料的開發(fā)和應(yīng)用一直在光伏電池和發(fā)光領(lǐng)域得到了極大的發(fā)展。鈣鈦礦納米晶體的與其塊狀材料相比，具有許多優(yōu)勢，例如鈣鈦礦納米晶具有高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率，顏色可調(diào)，同時(shí)易于大規(guī)模制備柔性器件。因此，鹵化鈣鈦礦納米晶體已成為研究人員的重要研究對象。 不幸的是，鉛的毒性限制了鹵化鉛的進(jìn)一步應(yīng)用鈣鈦礦納米晶體。最近報(bào)道了一些無鉛鈣鈦礦納米晶體的合成，但是其很難構(gòu)造3D的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致性能不佳。鉛基鈣鈦礦的出色光學(xué)性能NC由獨(dú)特的3D鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和ns2電子軌道，使其具有優(yōu)異的電荷載流子行為。同時(shí)，幾種雙鈣鈦礦納米晶體 3D結(jié)構(gòu)取得了一些進(jìn)展。但是有兩個(gè)問題仍然存在。一種是開發(fā)更新穎的雙納米晶體來配合設(shè)備的應(yīng)用；另一種是使用高精度光譜探索更深層次的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)。因此，更有效的合成技術(shù)改造和更深刻的載流子動(dòng)力學(xué)研究是目前最有效的方法，這可提高無鉛鈣鈦礦納米晶體的應(yīng)用前景。 研究基礎(chǔ) 在前期的研究中，團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦光電材料設(shè)計(jì)與機(jī)理研究方面取得了一系列的原創(chuàng)性成果。前期我們團(tuán)隊(duì)通過離子摻雜誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)變，從非活性相轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚韵啵沟冒l(fā)光效率得到大幅度提高 (Angew. Chemie. Int. Ed. 2019, 58, 11642.) ; 在認(rèn)識到晶型對發(fā)光調(diào)控的重要影響后，我們進(jìn)一步地通過離子摻雜控制晶格變形程度進(jìn)而調(diào)控發(fā)光峰的寬度，可以在實(shí)現(xiàn)高發(fā)光效率的同時(shí)隨意控制發(fā)光峰寬度的窄化和拓寬(Chem. Eng. J. 2020, 125367; J. Lumin. 2020, 117045; 2D Mater. 2020, 7, 031008.)；最后我們?yōu)榱碎_發(fā)多手段實(shí)現(xiàn)構(gòu)象調(diào)控，我們通過引入不同的左右旋手性基團(tuán)，從而實(shí)現(xiàn)手性的傳遞和放大(J. Mater. Chem. C. 2020, 8, 5673. Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22, 17299.)。 研究進(jìn)展 在這項(xiàng)工作中，趙廣久團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地開發(fā)了高效光致發(fā)光鈉鉍雙鈣鈦礦Cs2NaBiX6（X = Cl，Br）納米晶體。該團(tuán)隊(duì)通過離子摻雜控制晶格畸變，促進(jìn)自陷態(tài)激子的捕獲，實(shí)現(xiàn)了超快的熱載流子弛豫；同時(shí)，DFT理論計(jì)算分析表明離子摻雜后的晶體的能帶結(jié)構(gòu)從間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋叮龠M(jìn)了電子空穴的輻射復(fù)合；此外離子摻雜也降低了晶體的體相缺陷，減少了缺陷產(chǎn)生的非輻射復(fù)合。以上三者的貢獻(xiàn)綜合作用從而大幅度促進(jìn)了光致發(fā)光產(chǎn)率的提升，結(jié)果離子摻雜后的雙鈣鈦礦Cs2NaBiCl6 NCs可顯示約16％的明亮寬帶光致發(fā)光PLQY，高于迄今為止報(bào)告的單組分鈣鈦礦發(fā)光材料（2-10％）。我們的研究為未來的新材料的開發(fā)和應(yīng)用提供了指導(dǎo)。

1. 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)雜服役條件下強(qiáng)度與耐久性評價(jià)技術(shù)：載荷譜處理新技術(shù)——有機(jī)地結(jié)合強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)變化特征等的載荷譜處理新技術(shù)；強(qiáng)度與耐久性快速試驗(yàn)和評價(jià)技術(shù)——基于動(dòng)態(tài)強(qiáng)度特征零部件耐久性快速評價(jià)技術(shù)；復(fù)雜載荷下零部件疲勞壽命預(yù)測技術(shù)——有機(jī)的結(jié)合載荷強(qiáng)化和損傷特性、基于強(qiáng)度特征的疲勞累積損傷理論進(jìn)行復(fù)雜載荷下汽車零部件壽命預(yù)測和評價(jià)。   2.基于載荷與強(qiáng)度特性的輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)：具有自主產(chǎn)權(quán)的基于強(qiáng)度特征的輕量化設(shè)計(jì)方法——基于零部件載荷譜和強(qiáng)度特征進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，該方法能夠充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度潛能，疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命設(shè)計(jì)更加合理；在零部件的輕量化設(shè)計(jì)中把靜強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和壽命、熱處理要求、動(dòng)態(tài)特性和成本有機(jī)結(jié)合起來進(jìn)行，把產(chǎn)品的強(qiáng)度與耐久性延伸到成形工藝和熱處理強(qiáng)化工藝，把成形工藝-熱處理工藝-產(chǎn)品疲勞耐久性能關(guān)系有機(jī)的結(jié)合起來，成功的應(yīng)用于等速萬向傳動(dòng)中間軸自主開發(fā)設(shè)計(jì)中。

該項(xiàng)目是國家部委項(xiàng)目，現(xiàn)處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。 項(xiàng)目主要研究內(nèi)容如下： （1）關(guān)鍵構(gòu)件載荷譜編譜平臺 建立以轉(zhuǎn)向架構(gòu)架標(biāo)定試驗(yàn)臺為主要裝備的關(guān)鍵構(gòu)件載荷譜編譜平臺，該平臺以多通道、高精度轉(zhuǎn)向架測力構(gòu)架標(biāo)定加載系統(tǒng)為主要設(shè)備，配以多通道協(xié)同作用控制軟件和相應(yīng)的加載工裝，完成轉(zhuǎn)向架載荷譜測試中測力構(gòu)架的載荷標(biāo)定，這是確保載荷譜研究圓滿完成所必需的基本試驗(yàn)手段。 （2）載荷線路測試與評估平臺技術(shù) 建立以大容量、多通道、高信噪比（包括無線測量）的載荷線路測試與評估平臺技術(shù)，該平臺以高信噪比動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和無線遙測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為主要設(shè)備，能夠在高速動(dòng)車組運(yùn)行時(shí)，全程往返連續(xù)測試高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、輪軸等關(guān)鍵部件的載荷與動(dòng)應(yīng)力。    項(xiàng)目主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)如下：?  建立復(fù)雜載荷系下載荷標(biāo)定技術(shù)和方法；?  載荷譜的損傷一致性編譜準(zhǔn)則；?  高置信度編譜技術(shù)；?  各類測力裝置和大容量高抗干擾能力的測試系統(tǒng)；?  可靠性評估技術(shù)。 本項(xiàng)目將形成以轉(zhuǎn)向架構(gòu)架標(biāo)定試驗(yàn)臺、結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)和材料疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)為主要裝備的關(guān)鍵構(gòu)件載荷譜編譜平臺和多通道高信噪比測試設(shè)備為主體的載荷線路測試與評估平臺。    應(yīng)用范圍： 高速列車車輪、車軸、構(gòu)架、軸箱、齒輪箱、懸吊螺栓、懸吊支座等走行及懸掛系關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)評估。

產(chǎn)品詳細(xì)介紹

        技術(shù)成熟度：技術(shù)突破         研發(fā)團(tuán)隊(duì)以設(shè)計(jì)制備寬光譜超材料吸收器和像元級集成紅外探測器為研究主線，在超薄寬帶高吸收原理與策略、材料/器件設(shè)計(jì)與制備方面取得了突破性進(jìn)展。圍繞器件吸收率低、噪聲等效溫差（NETD）大、集成兼容性差的難題，提出了無損與損耗型介質(zhì)結(jié)合、多模諧振耦合光吸收的思路，獲得超薄寬帶高吸收率材料；提出將超薄寬帶高吸收率材料與非制冷紅外探測器像元級集成新思路，獲得了寬譜、NETD小、多色探測的非制冷紅外探測器，NETD降低3倍，研究成果已在中國兵器北方夜視廣微科技應(yīng)用轉(zhuǎn)化。         意向開展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開發(fā)資金支持

團(tuán)隊(duì)基于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料低密度，高強(qiáng)度,材料性能可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，抗腐蝕性和耐久性能好等特點(diǎn)，已開發(fā)出汽車的引擎蓋、車門、行李箱蓋、翼子板、后視鏡、方向盤、排擋頭、懸架彈簧、電池箱等汽車輕量化零部件，以及軌道車輛地板、內(nèi)壁板、座椅、衛(wèi)生間產(chǎn)品，相應(yīng)成果在科協(xié)年會(huì)上得到李源潮、萬鋼等國家領(lǐng)導(dǎo)人肯定，人民日報(bào)等媒體進(jìn)行報(bào)道。

項(xiàng)目成果/簡介:團(tuán)隊(duì)基于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料低密度，高強(qiáng)度,材料性能可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，抗腐蝕性和耐久性能好等特點(diǎn)，已開發(fā)出汽車的引擎蓋、車門、行李箱蓋、翼子板、后視鏡、方向盤、排擋頭、懸架彈簧、電池箱等汽車輕量化零部件，以及軌道車輛地板、內(nèi)壁板、座椅、衛(wèi)生間產(chǎn)品，相應(yīng)成果在科協(xié)年會(huì)上得到李源潮、萬鋼等國家領(lǐng)導(dǎo)人肯定，人民日報(bào)等媒體進(jìn)行報(bào)道。應(yīng)用范圍:材料的輕量化，就是在保證汽車、軌道交通等零部件的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車、軌道交通的整備質(zhì)量，從而提高汽車、軌道交通的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車、軌道交通的輕量化已經(jīng)成為世界汽車、軌道交通發(fā)展的潮流，本成果具有較廣闊的用途和市場應(yīng)用前景。