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（2018年度高等學(xué)校科學(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)（自然科學(xué)獎(jiǎng)）一等獎(jiǎng)） 成果簡(jiǎn)介：巖石（體）是一種復(fù)雜的天然介質(zhì)，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)構(gòu)造作用過(guò)程中，內(nèi)部孕 育了各種規(guī)模和尺度的缺陷（如節(jié)理、裂隙和斷層等），這些缺陷的空間位置與 分布規(guī)律顯著影響其力學(xué)響應(yīng)，進(jìn)而對(duì)斷續(xù)裂隙巖體工程的穩(wěn)定與安全產(chǎn)生重要 影響。另一方面，在頁(yè)巖氣與煤層氣等開(kāi)采過(guò)程中，往往需要人為制造裂縫網(wǎng)絡(luò) 來(lái)實(shí)現(xiàn)壓裂增滲增產(chǎn)。因此，開(kāi)展巖石裂紋擴(kuò)展與連接機(jī)理的研究，對(duì)于預(yù)測(cè)巖 石（體）工程的失穩(wěn)破壞以及提高油氣產(chǎn)量與效率具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià) 值。主要取得的科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)如下： （1） 在試驗(yàn)研究方面，研發(fā)了適用于裂隙巖石的高精度數(shù)字量測(cè)技術(shù)，發(fā) 現(xiàn)了非連續(xù)巖石材料中的裂紋擴(kuò)展與連接規(guī)律，建立了非連續(xù)巖石材料應(yīng)力跌落 與裂紋演化規(guī)律之間的聯(lián)系，揭示了巖石材料中的裂紋演化規(guī)律，為理論和數(shù)值 研究裂紋演化規(guī)律提供了技術(shù)支撐。 （2） 在理論研究方面，利用內(nèi)變量熱力學(xué)理論和偽力法，揭示了裂隙巖體 的損傷局部化機(jī)理，建立了巖石（體）損傷局部化分叉模型；基于斷裂力學(xué)原理, 提出了巖石（體）的非線性強(qiáng)度準(zhǔn)則，為開(kāi)展復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下裂紋演化過(guò)程的數(shù) 值模擬奠定了理論基礎(chǔ)。 （3） 在數(shù)值方法方面，提出了連續(xù)-非連續(xù)數(shù)值模擬方法，編制了廣義粒子 動(dòng)力學(xué)多線程高效并行計(jì)算程序，成功實(shí)現(xiàn)了二維和三維裂紋演化過(guò)程的數(shù)值模 擬，揭示了復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下裂紋演化的細(xì)觀機(jī)理，為巖體工程穩(wěn)定性分析提供了 計(jì)算平臺(tái)。 (4)    在工程應(yīng)用方面，實(shí)現(xiàn)了錦屏I級(jí)水電站深埋地下洞室非連續(xù)圍巖損 傷破壞過(guò)程的數(shù)值模擬，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，闡釋了地下洞室非連續(xù)圍巖的破裂 發(fā)展規(guī)律，揭示了深埋地下洞室圍巖的損傷失穩(wěn)機(jī)制。

圍繞非接觸電能雙向推送系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，項(xiàng)目組在原理方面， 提出一種適用非接觸電能雙向推送模式的雙向電能變換拓?fù)洌?gòu)建了基于 能量注入與自由振蕩的雙工作模式，實(shí)現(xiàn)了電能的動(dòng)態(tài)雙向轉(zhuǎn)換。在此基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步提出一種基于調(diào)幅控制的高頻電能變換拓?fù)洌瑢?shí)現(xiàn)了面向負(fù)載電能形式需 求的電能直接變換，減少了中間能量變換環(huán)節(jié)，有效提升了系統(tǒng)效率及功率密度。 在實(shí)現(xiàn)方法上，提出一種基于磁共振陣列電磁耦合機(jī)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)磁共振耦合 模式下的調(diào)諧困難問(wèn)題，有效提高了能量傳輸穩(wěn)定性。在控制方法方面，提出基 于能量反反射阻抗的負(fù)載辨識(shí)方法反激磁電流控制方法，解決了負(fù)載動(dòng)態(tài)變化條 件下的系統(tǒng)參數(shù)及負(fù)載特性的動(dòng)態(tài)獲取問(wèn)題，并進(jìn)一步構(gòu)建了電能動(dòng)態(tài)推送機(jī)制。 提出針對(duì)頻率不確定性的系統(tǒng)魯棒控制及優(yōu)化方法，解決了存在頻率漂移及開(kāi) 關(guān)非線性情況下系統(tǒng)不確定性建模及控制問(wèn)題，保證了系統(tǒng)在負(fù)載擾動(dòng)條件下 能量傳輸?shù)姆€(wěn)定性與魯棒性。在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究方面，通過(guò)綜合利用本項(xiàng)目的研 究成果，開(kāi)發(fā)了 1KW量級(jí)非接觸電能雙向推送系統(tǒng)，在傳輸距離為50厘米條件 下，系統(tǒng)總體能量傳輸效率85%。

本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵基非晶合金磁性材料及其制備方法。該合金材料的化 學(xué)分子式為：(Fe100-aCoa)x-Dyy-Bz-Siw，式中的x，y，z，w為原子百分?jǐn)?shù)：60≤x ≤75，5≤y≤25，20≤z≤25，0≤w≤10，0≤a≤10，且x+y+z+w＝100。該合金 的制備過(guò)程如下：將工業(yè)純金屬原料以及FeB合金按合金配方配料，采用真空 感應(yīng)熔煉成母合金，然后用單輥甩帶法制得非晶薄帶。本發(fā)明具有較好的玻璃 形成能力，且軟磁性能優(yōu)良。所需的原材料大多為工業(yè)純度，從而降低了成本， 同時(shí)制備工藝簡(jiǎn)單，可廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)材料和磁性材料等方面。

研發(fā)了新型工程防護(hù)高聚物注漿修復(fù)材料，具有環(huán)保、早強(qiáng)、高韌、耐久、抗?jié)B性強(qiáng)等特點(diǎn)。構(gòu)建了 土質(zhì)堤壩柔性防滲體新方法，建立了非水反應(yīng)高聚物擴(kuò)散理論，發(fā)明了堤壩及地下工程防滲堵涌高聚物注 漿成套技術(shù)及裝備。建立了層狀結(jié)構(gòu)介電特性及力學(xué)特性反演理論，提出了基于無(wú)損檢測(cè)的高聚物精細(xì)注 漿方法，開(kāi)發(fā)了高速公路、高鐵無(wú)砟軌道及地下管道快速非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)。技術(shù)及產(chǎn)品特點(diǎn)：通過(guò)微孔注 射，材料柔韌性強(qiáng)，耐久性好(5～10年)；采用自動(dòng)控制精密注漿系統(tǒng)，施工速度快；無(wú)需養(yǎng)生；微創(chuàng)修 復(fù)，注漿孔16mm，避免了開(kāi)挖維修造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，對(duì)結(jié)構(gòu)擾動(dòng)小；造價(jià)低。

汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，能源需求巨大，機(jī)動(dòng)車尾氣的排放造成的環(huán)境污染日趨 嚴(yán)重。氫-氧質(zhì)子交換膜動(dòng)力燃料電池（PEMFC）以其高效、潔凈、兼容可再生能 源技術(shù)等特點(diǎn)，被認(rèn)為是后石油時(shí)代解決移動(dòng)高性能動(dòng)力電池的理想方案。然而, 當(dāng)前PEMFC所使用的催化劑為貴金屬Pt基催化劑，其對(duì)Pt資源的需求巨大，成 本高昂，難以成功商業(yè)化推廣。因此，開(kāi)發(fā)出符合動(dòng)力輸出性能的非鉗燃料電池 技術(shù)，契合我國(guó)對(duì)高效節(jié)能、環(huán)境友好的高性能動(dòng)力電池汽車的迫切需求。 以該項(xiàng)目為依托制備的非貴金屬燃料電池催化劑以可以使單電池的最大輸出 功率達(dá)到0. 6 W. cm-2,已經(jīng)完全達(dá)到貴金屬Pt基燃料電池的輸出性能，可以滿 足動(dòng)力輸入應(yīng)用要求。目前，該催化劑形成完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，屬于國(guó)際 一流國(guó)內(nèi)領(lǐng)軍的高科技技術(shù)。該催化劑的成功推廣勢(shì)必將從根本上解決機(jī)動(dòng)汽車 尾氣對(duì)我國(guó)環(huán)境的污染問(wèn)題，降低對(duì)石化能源的需求。市場(chǎng)及經(jīng)濟(jì)效益分析： 全球范圍內(nèi)，燃料電池行業(yè)發(fā)展迅猛，行業(yè)總體步入正軌。2010年，燃料 電池堆的全球出貨量有23萬(wàn)臺(tái)，而在2007年只有1. 1萬(wàn)臺(tái)出貨量，2011年至 2012年的全球燃料電池的出貨量有85%的年增長(zhǎng)速度。在2010年全球售出的燃 料電池中，便攜式燃料電池占到這一總數(shù)的95%,其中超過(guò)97%采用質(zhì)子交換 膜燃料電池技術(shù)。2007年至2010年間，燃料電池出貨量翻了 20倍。從應(yīng)用上 看便攜式小幅增長(zhǎng)，交通運(yùn)輸應(yīng)用在近幾年大幅增長(zhǎng)，而在電站的應(yīng)用則呈現(xiàn)平 穩(wěn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。2012年，燃料電池行業(yè)的收入超過(guò)10億美元的全世界市值，并且 亞太國(guó)家運(yùn)送超過(guò)3/4的燃料電池系統(tǒng)到世界各地。2014年起，按每年22. 6% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率計(jì)算，全球燃料電池產(chǎn)能在2020年預(yù)計(jì)將達(dá)到664.5兆瓦。在 未來(lái)六年時(shí)間里，各國(guó)政府對(duì)加氫站及相關(guān)氫基礎(chǔ)設(shè)施的投入將成為這一增長(zhǎng)的 推動(dòng)力量。隨著燃料電池技術(shù)在全世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，作為其關(guān)鍵材料的催 化劑必將具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景和豐厚的利潤(rùn)。 另外，制備該催化劑的原產(chǎn)料價(jià)格便宜、方法和工藝非常簡(jiǎn)單, 且生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，很容易開(kāi)展下一步工業(yè)生產(chǎn)。

本發(fā)明涉及一種鍛件的制造工藝，是一種高韌性微合金化非調(diào)質(zhì)鋼鍛件的制造工藝，包括下料→感應(yīng)加熱→預(yù)鍛→終鍛→切邊→第一控制冷卻→入爐保溫→第二控制冷卻→噴丸→磁力探傷→機(jī)加工；第一控制冷卻工序中，工件在切邊后分散置于以一定速度移動(dòng)的傳輸帶上，在強(qiáng)制吹風(fēng)冷卻的條件下，以2.0℃/s～6.0℃/s的冷卻速度冷至520℃～630℃之間的某一溫度入爐保溫；入爐保溫工序和第二控制冷卻工序中，工件在上述溫度下入爐保溫10～40分鐘后出爐自然冷卻到室溫，或以小于5℃/min的冷卻速度緩慢冷卻至室溫。本發(fā)明可以消除先共析鐵素體在原奧氏體晶界以網(wǎng)狀形式的析出，獲得更多的針棒狀晶內(nèi)鐵素體，改善零部件韌塑性。

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種非圓接觸點(diǎn)軌跡滾動(dòng)軸承。包括軸承外圈、軸承內(nèi)圈、柔性保持架、滾動(dòng)體和潤(rùn)滑劑，軸承外圈內(nèi)側(cè)曲線形狀是四階或者六階橢圓，對(duì)應(yīng)的軸承內(nèi)圈外側(cè)曲線形狀是三階或者四階橢圓，保持架為柔性保持架，滾動(dòng)體為圓柱滾動(dòng)體，數(shù)目為7個(gè)或者10個(gè)，圓柱滾動(dòng)體通過(guò)柔性保持架定在軸承外圈和軸承內(nèi)圈之間，均布布置安裝。本實(shí)用新型在軸承工作的大多數(shù)時(shí)間內(nèi)，滾子與內(nèi)外圈接觸的綜合曲率半徑較大，能實(shí)現(xiàn)減小接觸應(yīng)力，延長(zhǎng)接觸疲勞壽命。

非調(diào)質(zhì)鋼作為高效節(jié)能環(huán)保型鋼材在世界范圍內(nèi)發(fā)展迅速。它是指經(jīng)過(guò)精密鍛造或熱軋并控制冷卻后就可以達(dá)到調(diào)質(zhì)鋼才能得到綜合性能的一類鋼，由于在使用過(guò)程中可以省掉調(diào)質(zhì)工序而得名。由于其具有節(jié)省能源、材料、減少淬火變形開(kāi)裂、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，目前備受世界各國(guó)的關(guān)注，得到迅速發(fā)展和使用，使用量日益增大，廣泛用于諸如汽車連桿、曲軸、轉(zhuǎn)向節(jié)軸、驅(qū)動(dòng)軸、前橋等零件和結(jié)構(gòu)件，是汽車用鋼的典型代表。非調(diào)質(zhì)鋼屬于合金結(jié)構(gòu)鋼，為了保證合金結(jié)構(gòu)鋼所制零件的使用壽命，對(duì)其潔凈度有嚴(yán)格的要求，非調(diào)質(zhì)鋼可以采用各種方式進(jìn)行冶煉，但其對(duì)潔凈度的要求，只能比合金結(jié)構(gòu)鋼更高，而且非調(diào)質(zhì)鋼屬于微合金鋼，要發(fā)揮合金元素的作用，其鋼液必須是滿足一定的潔凈度的。因此，開(kāi)發(fā)非調(diào)質(zhì)鋼中非金屬夾雜物控制關(guān)鍵技術(shù)及其重要。（1）非調(diào)質(zhì)鋼中夾雜物成分控制技術(shù)。將不同工序夾雜物成分求平均值，觀察夾雜物在全流程的變化趨勢(shì)。從 Al 2 O 3 -SiO 2 -MnO 三元相圖可以看出，夾雜物中主要成分是 Al 2 O 3 和 MnO。隨著冶煉進(jìn)行，夾雜物中 MnO 含量變化不大；夾雜物中 SiO 2 含量比較穩(wěn)定，在 10%左右，VD 破真空后夾雜物中 SiO 2 含量有所升高，其余工序幾乎沒(méi)有變化。夾雜物平均成分在 Al 2 O 3 -MgO-CaO 2 三元相圖變化表明，鋼中夾雜物中 MgO 含量較低，約在 10%以下，冶煉過(guò)程中沒(méi)有明顯變化，VD 真空處理后，由于渣線對(duì)耐火材料的侵蝕，導(dǎo)致出現(xiàn)部分高 MgO 含量的夾雜物，而良好的渣吸附作用使夾雜物中 MgO 含量沒(méi)有明顯變化；夾雜物中 CaO 含量在冶煉過(guò)程中有先升高，后降低的趨勢(shì)。夾雜物平均成分在 Al 2 O 3 -SiO 2 -CaO 三元相圖變化表明，冶煉過(guò)程中 SiO 2 含量穩(wěn)定；夾雜物中 CaO 含量在 LF 進(jìn)站時(shí)較低，經(jīng)過(guò) LF精煉后，夾雜物從 Al 2 O 3 -MnO 為主要成分，轉(zhuǎn)變?yōu)?Al 2 O 3 -MnO–CaO；VD 真空精煉對(duì)夾雜物成分影響不大，但增 S 操作后，夾雜物中 CaO 含量明顯降低，可能是由于生產(chǎn) CaS 的緣故；連鑄過(guò)程由于二次氧化，使夾雜物中 Al 2 O 3 含量上升，夾雜物 CaO 含量有所下降。全流程夾雜物平均成分在 Al 2 O 3 -MnO-CaO 三元相圖變化表明，電爐出鋼后夾雜物中 Al 2 O 3 含量較高，LF 出站和 VD 真空后夾雜物中 Al 2 O 3 含量有所降低，CaO 含量有所升高，渣鋼平衡反應(yīng)是其主要原因；夾雜物中 Al 2 O 3和 MnO 含量在增硫之后有所升高，可能是由于連鑄過(guò)程中有二次氧化導(dǎo)致。（2）非調(diào)質(zhì)鋼中夾雜物數(shù)量和尺寸控制技術(shù)。根據(jù) Aspex 掃描結(jié)果做出的全流程鋼中硫化物、氧硫化物、氧化物分布圖，如圖 2。對(duì)全流程單位面積夾雜物數(shù)量結(jié)果分析表明，隨著冶煉的進(jìn)行，氧化物數(shù)量在 VD 破真空前持續(xù)降低，軟吹后數(shù)量有所升高，之后較為穩(wěn)定，數(shù)量約在 12 個(gè)/mm2 ，多數(shù)氧化物夾雜屬于氧硫化物，在 VD 破真空后明顯降低，較 LF 工序后期降低約 50%，體現(xiàn)了極佳的精煉效果。連鑄過(guò)程的氧化物夾雜數(shù)量穩(wěn)定，保護(hù)澆鑄較好。鑄坯和軋材橫截面中數(shù)量均較低，約 10 個(gè)/mm2 。硫化物是最終鋼中主要夾雜物。LF 精煉和 VD真空精煉使鋼中的硫化物數(shù)量降低。在 VD 破軟吹后加入 FeS 進(jìn)行增硫，硫化物數(shù)量明顯升高，鑄坯中由于凝固過(guò)程有充分的時(shí)間讓硫化物聚集長(zhǎng)大，因此數(shù)量較低，但面積較大。軋材橫縱斷面中硫化物數(shù)量較高，但相對(duì)鑄坯中尺寸較小，軋材縱截面硫化物的尺寸相對(duì)橫截面較大。

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種非均等配風(fēng)煤粉前后墻對(duì)沖燃燒器。本實(shí)用新型包括兩側(cè)燃燒器、中間燃燒器、次中間燃燒器。燃燒器結(jié)構(gòu)包括二次風(fēng)通道、二次風(fēng)風(fēng)門、一次風(fēng)通道。燃燒器的二次風(fēng)通道和二次風(fēng)風(fēng)門流通面積由兩側(cè)至中間依次減小。二次風(fēng)風(fēng)門在相同開(kāi)度下，二次風(fēng)流量由兩側(cè)至中間依次減小。在非均等流量控制下，所有燃燒器的相應(yīng)通道的出口風(fēng)速基本一致。二次風(fēng)通道、二次風(fēng)風(fēng)門的具體設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)不同鍋爐的燃燒器結(jié)構(gòu)與布置來(lái)確定。本實(shí)用新型在同層燃燒器二次風(fēng)風(fēng)門等開(kāi)度下，燃燒過(guò)程中風(fēng)煤合理匹配，燃燒后氧量分布均勻，有效降低CO排放濃度。同時(shí)，對(duì)于預(yù)防鍋爐兩側(cè)墻水冷壁高溫腐蝕和結(jié)渣也具有顯著效果。

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋁基非晶薄帶收卷裝置，包括固定底座，所述支撐操作臺(tái)頂部的兩側(cè)均固定連接有限位機(jī)構(gòu)，所述支撐操作臺(tái)頂部靠近左側(cè)的位置固定連接有表面除雜裝置，所述支撐操作臺(tái)頂部且位于表面除雜裝置的右側(cè)固定連接有表面吹干裝置，所述固定底座頂部且位于支撐柱的右側(cè)固定連接有收卷固定架，所述收卷固定架的頂部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有收卷滾輪，本實(shí)用新型涉及鋁基非晶技術(shù)領(lǐng)域。該鋁基非晶薄帶收卷裝置，達(dá)到了薄帶收卷開(kāi)始階段便于固定收卷，保證薄帶收卷傳輸過(guò)程中不出現(xiàn)偏移褶皺現(xiàn)象，保證薄帶表面的光滑度，不被劃傷，從而提高光潔度和磁