高熵合金材料研究进展与展望

摘要:随着世界科技水平的不断提升以及国民经济建设对高性能合金材料需求的不断增加,传统单一主元合金越来越不能满足人们与日俱增的使役需求。高熵合金因其独特的物理、化学以及力学性能,极大地拓展了金属材料成分设计范围,有望在国防、航空、航天、海洋、核能、医疗、新能源等重大工程领域发挥重要作用。本文结合各领域对先进高熵合金材料的具体需求,梳理了高熵合金材料的特征和内涵,分析了高熵合金材料发展的整体形势与前景,厘清了国内外高熵合金的发展现状。在此基础上,指出了我国高熵合金领域存在的差距和不足,高熵合金部分基础原材料依赖进口,严重威胁产业链安全;高熵合金“产学研用”体系尚未健全,工业化应用方面的研发投入有待提高。研究建议,加强高熵合金材料研发的顶层设计,完善产业政策;加强企业和科研机构的对接和沟通;完善高熵合金材料标准、测试、表征、评价体系;推进人才队伍建设;降低材料成本,打造高附加值产品,促进我国先进高熵合金材料产业朝着体系化、绿色化、高端化、智能化方向发展。

高温超导电缆研究与应用新进展

摘要:介绍了超导电缆的研究发展历程、近年来世界各国在超导电缆应用方面所开展的相关研究和进展情况,并展望超导电缆的未来发展前景。

氢能飞机研制进展及产业化前景分析

摘要:在航空碳减排引发各国广泛关注、航空运输业低碳化发展渐成趋势的背景下,突出氢能“高效、清洁、可持续”,可作为未来航空器最佳能源载体的特征,拓展氢能飞机研制与应用,具有重大的价值和广阔的前景。本文结合航空领域“双碳”目标研判了氢能飞机的发展背景,系统梳理了国外氢能飞机的前沿规划、我国氢能飞机总体研究及飞行试验的最新进展;详细分析了氢能飞机研制与应用关键技术体系,涵盖氢能飞机总体设计、液态储氢罐、氢燃料电池、氢燃料涡轮发动机、氢燃料航空内燃机、氢能飞机安全与适航技术、氢燃料加注基础设施。着眼未来氢能飞机的产业化发展需求,针对通勤 / 短氢能飞机构建了相应的总拥有成本(TCO)模型,测算结果表明2045 年前后通勤 / 短程氢能飞机将与纯电动飞机、燃油飞机的TCO基本持平。进一步提出了采取多技术路线同步发展、坚持动力先行、科学有序地开展研发、推进适航标准体系建设等发展建议,以期为航空科技革新、航空运输业高质量发展等研究提供参考。

当传统复材成型工艺遇到3D打印后的创新路径

摘要:复合材料的性能与金属材料相比具有高比强度、高比模量、设计自由度更高、易于整体成型以及轻量化等优良特性。然而传统的复合材料成型工艺(如缠绕、模压、拉挤、热压罐、树脂传递模塑等)均存在复杂结构难以成型,开发前期需要开模等工序,严重影响了产研前期研发进度。探索3D打印技术制造复合材料已经成为一种新的技术趋势,有望突破传统复合材料成型的限制,带来复合材料制件领域成本大幅度降低和时间大幅度缩短的变革。高性能复合材料3D打印通常涉及短/长纤维增强尼龙(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酰亚胺(PEI)等材料。FDM挤出3D打印工艺是复合材料产品开发的重要选择。

风光波动电源下质子交换膜电解水制氢技术发展与应用

摘要:发展具有波动性负荷跟随能力的质子交换膜(PEM)电解水技术,是实现可再生能源耦合电解水制氢、促进可再生能源消纳的有效途径。本文梳理了风电耦合制氢、光伏发电耦合制氢等可再生电力制氢场景,分析了可再生能源的波动特性;从风光波动电源对电解池影响显著、风光波动电源加速电解池部件衰减、风光波动电源模拟方式三方面,详细阐述了PEM电解水制氢的基本特性以及研究进展;进一步讨论了PEM电解槽技术研发、PEM电解槽制氢技术发展方向。在把握风光耦合制氢现状及经济性、明晰风光波动电源电解水制氢产业应用态势的基础上,提出了深化研究高效电解池的基础科学问题和核心部件、进一步降低制氢成本、开展风光耦合制氢优化布局和制度保障研究等发展建议,以期促进可再生能源制氢产业的高质量发展。

碳/碳热场材料崛起

摘要:碳/碳热场材料是光伏单晶炉生产中所必需的耗材,主要产品形式为单晶拉制炉的坩埚、导流筒、保温筒、加热器等,在不同的部件,以等静压石墨为主流的石墨热场材料,在2016年之前,能满足拉制的要求。但随后,碳/碳热场最近扮演着愈加重要的角色。

基于有限元仿真的热连轧精轧带钢楔形控制分析

摘要:楔形是热轧带钢板形的关键评价指标,高质量的热轧带钢对楔形指标提出较高的要求。精轧带钢楔形控制与跑偏及单侧浪形等板形问题相耦合,楔形调节难度高。一方面,带钢楔形会引起跑偏造成轧制过程的生产问题;另一方面,板带楔形本身即为精轧出口质量的重要指标之一,若楔形控制不达标,极易引起小厚度的带钢在轧制过程起浪,造成严重的板形问题。同时,对于楔形控制,实际生产中依赖操作工的人工调控,存在严重的主观性及科学性和准确性差、效率低等问题。通过有限元建模并依据轧机两侧辊缝倾斜压下量和出口楔形的关系式,建立F7出口楔形闭环反馈控制模型。基于带钢不同的入口厚度、带钢宽度、整体压下量分析热连轧精轧两侧辊缝倾斜压下量对出口楔形的影响规律,提出基于遗传系数的多机架调控策略和基于楔形调控极限的辊缝倾斜压下量分配策略,形成精轧机组楔形控制的各机架辊缝倾斜压下值计算模型。研究结果已用于工业生产,可保证楔形调节过程中的轧制稳定性,并能避免单机架倾斜压下量过大造成附加板形问题。

铁路无涂装耐候钢桥梁关键技术及应用示范

摘要: 研究目的:无涂装耐候钢桥梁已成为欧美和日本等发达国家钢桥的一种发展趋势,其应用较为广泛。而我国无涂装耐候钢桥梁起步较晚,缺乏成功应用的经验,更无可执行的设计和制造规范。本文依托拉林铁路藏木大桥开展铁路无涂装耐候钢桥梁建造关键技术研究,积累无涂装耐候钢桥梁在设计和制造中的经验,为铁路无涂装耐候钢桥梁技术规范的编制和在我国铁路桥梁上推广应用打下基础。研究结论:(1)根据钢材受力和耐久性要求,提出了无涂装耐候钢力学性能、焊接性能、耐候性能等要求,完成了耐候指数大于6.5的桥梁用无涂装耐候钢化学成分设计和试验;(2)基于易于形成和保护稳定锈层,提出了无涂装耐候钢桥梁结构构件和排水布置细节设计要求;(3)提出了针对耐候钢特点的制造要求;(4)本研究成果可为铁路无涂装耐候钢桥在我国的推广应用起到参考和示范作用。