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成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：統(tǒng)計(jì)資料表明，80-90%焊接結(jié)構(gòu)斷裂事故是由疲勞失效引起的，由于焊接接頭的焊趾處的應(yīng)力集中和殘余拉伸應(yīng)力作用，焊接接頭疲勞強(qiáng)度大幅度地低于基本金屬的疲勞強(qiáng)度。雖然結(jié)構(gòu)按疲勞規(guī)范設(shè)計(jì)，仍然發(fā)生一些整體結(jié)構(gòu)的過(guò)早疲勞失效，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至是人身傷亡事故。由于焊接接頭焊趾是疲勞裂紋引發(fā)部位，如果對(duì)該部位實(shí)施適當(dāng)?shù)奶幚恚箽堄嗬鞈?yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s應(yīng)力和減少應(yīng)力集中，這將有利于延緩疲勞裂紋的產(chǎn)生，具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目是在國(guó)家自然科學(xué)基金的支持下完成的，從超聲波沖擊、相變應(yīng)力應(yīng)用、等離子噴涂等三方面提出了三種改善焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能的新技術(shù)，研制發(fā)明了相應(yīng)的裝置、焊接材料和噴涂技術(shù)。這些方法可以方便地應(yīng)用到橋梁、采油平臺(tái)、船舶、飛機(jī)、機(jī)車(chē)車(chē)輛、壓力容器及管道等工況、野外施工和高空現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的場(chǎng)合，其應(yīng)用前景是十分樂(lè)觀(guān)。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介： 1）超聲沖擊方法改善焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能的基本工作原理為：通過(guò)超聲波發(fā)生器將電網(wǎng)上的工頻交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻的交流電，用以激勵(lì)聲學(xué)系統(tǒng)的換能器。換能器將電能轉(zhuǎn)換成同樣頻率的機(jī)械振動(dòng)，在機(jī)架所提供的一定壓力作用下，將該超聲頻的機(jī)械振動(dòng)傳遞給工件上的焊縫，使以焊趾為中心的一定區(qū)域內(nèi)焊接接頭表面產(chǎn)生足夠厚度的塑性變形層，從而達(dá)到改善接頭幾何外形，降低應(yīng)力集中程度、調(diào)節(jié)其應(yīng)力場(chǎng)沿厚度方向的分布狀況，最終達(dá)到改善焊接接頭疲勞強(qiáng)度的目的。 2）相變應(yīng)力應(yīng)用改善焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能的基本工作原理：利用開(kāi)發(fā)的相變應(yīng)力焊接材料使焊縫金屬冷卻中產(chǎn)生的相變應(yīng)力，抵消焊接殘余拉伸應(yīng)力并獲得壓縮應(yīng)力，最終達(dá)到改善焊接接頭疲勞強(qiáng)度的目的。 3）等離子噴涂改善焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能的基本工作原理：利用等離子在焊趾部位噴上結(jié)合性能良好的涂層材料來(lái)改善接頭的應(yīng)力集中狀態(tài)，最終達(dá)到改善焊接接頭疲勞強(qiáng)度的目的。技術(shù)水平及專(zhuān)利與獲獎(jiǎng)情況：整體研究達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平；已獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利3 項(xiàng)，在申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利 5 項(xiàng)；2004 年度天津市自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，2002 年獲教育部發(fā)明二等獎(jiǎng)。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：接頭焊趾及焊跟部位是焊接結(jié)構(gòu)承受疲勞載荷的薄弱環(huán)節(jié)，改善焊趾和焊根部位的疲勞性能將提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的疲勞性能。使用超聲波沖擊、相變應(yīng)力及等離子噴涂等這些新技術(shù)可以大幅度地改善焊接結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，顯著降低焊接結(jié)構(gòu)破壞事故的發(fā)生幾率, 進(jìn)而節(jié)約焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量和資金，增加焊接結(jié)構(gòu)的安全裕度，防止因焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生意外疲勞破壞事故給國(guó)家和人民財(cái)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)損失，因此具有廣闊的應(yīng)用前景及產(chǎn)生巨大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的可能。 應(yīng)用領(lǐng)域：可以應(yīng)用到橋梁、采油平臺(tái)、船舶、飛機(jī)、機(jī)車(chē)車(chē)輛、壓力容器及管道、水輪機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)制造等諸多領(lǐng)域。 

Al2O3/Cu復(fù)合材料是在銅基體中引入了細(xì)小彌散分布的增強(qiáng)相Al2O3粒子的一種銅基復(fù)合材料。由于化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好的Al2O3顆粒的存在，使該復(fù)合材料在保持銅基體優(yōu)越的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能的同時(shí)具有高的室溫和高溫強(qiáng)度和硬度。在電阻焊電極、集成電路引線(xiàn)框架、微波管結(jié)構(gòu)和導(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、連鑄機(jī)結(jié)晶器等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。所開(kāi)發(fā)出的Al2O3/Cu復(fù)合材料新型合成工藝在保證傳統(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。將Al2O3/Cu復(fù)合材料點(diǎn)焊電極在汽車(chē)焊裝線(xiàn)上進(jìn)行了裝機(jī)試驗(yàn)，其使用壽命為傳統(tǒng)Cr-Zr-Cu電極的3倍以上。

含壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)、剪切、彎曲各一件。

擁有人工微結(jié)構(gòu)科學(xué)與技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、固體微結(jié)構(gòu)物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、半導(dǎo)體節(jié)能器件及材料國(guó)家地方聯(lián)合工程中心以及江蘇省光電信息功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái)，在硅基納米結(jié)構(gòu)材料與性能調(diào)控，硅基光子學(xué)器件和新型能源器件等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域具有很強(qiáng)的影響力。近年來(lái)，在硅基太陽(yáng)能電池片研發(fā)及其新型結(jié)構(gòu)材料在電池片上應(yīng)用等方面開(kāi)展了全方位的研究，承擔(dān)完成了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃課題和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等相關(guān)課題的研究。提出了漸變帶隙的納米硅量子點(diǎn)電池結(jié)構(gòu)，利用漸變帶隙進(jìn)一步拓寬電池的響應(yīng)光譜范圍，發(fā)展了包

航空有機(jī)玻璃主要用作飛機(jī)座艙蓋或整體圓弧風(fēng)擋玻璃，可防止空中突然爆破。鍍膜航空有機(jī)玻璃是指在航空有機(jī)玻璃上涂覆一層ITO或Au薄膜，以增加航空有機(jī)玻璃獨(dú)特的使用性能，如：ITO膜具備高電導(dǎo)率和高的可見(jiàn)光透射率，能反射雷達(dá)波，從而實(shí)現(xiàn)隱身功能。但有機(jī)玻璃或鍍膜航空有機(jī)玻璃在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工和組裝等的過(guò)程當(dāng)中，很容易發(fā)生擦傷、污染、磨損等問(wèn)題，傳統(tǒng)的保護(hù)方法無(wú)法完全起到保護(hù)作用，也比較容易受到來(lái)自鹽霧、酸雨、潮氣或者微生物等侵蝕，從而導(dǎo)致化學(xué)腐蝕或者電化學(xué)腐蝕的問(wèn)題，影響了有機(jī)玻璃的外觀(guān)，甚至?xí)?dǎo)致其光學(xué)性能的大幅下降，尤其是發(fā)生擦傷、整機(jī)噴漆污染等問(wèn)題會(huì)使ITO鍍膜破損從而導(dǎo)致飛機(jī)座艙玻璃的報(bào)廢，會(huì)給企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以鍍膜航空有機(jī)玻璃在裝配過(guò)程中需要一定的防護(hù)措施。 課題組以水性聚氨酯為基料，研制了一種配方簡(jiǎn)單，施工方便，涂料儲(chǔ)存期長(zhǎng)；涂膜附著力適中，既能有效保護(hù)底材，又可以整體剝離的涂料。該涂料成本低，施工方便，不污染環(huán)境，不會(huì)影響所保護(hù)基材的物理（尤其是光學(xué)、導(dǎo)電）力學(xué)性能等性能。 主要用于成都飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)公司的有機(jī)玻璃艙蓋或鍍膜有機(jī)玻璃艙蓋。 因涂料對(duì)施工環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可用于外場(chǎng)維修時(shí)鋁合金蒙皮等的臨時(shí)保護(hù)，維修后可整體剝離，且不會(huì)影響飛機(jī)鋁合金蒙皮的性能。

果包括自適應(yīng)高性能回波對(duì)消系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)、固件（FPGA）實(shí)現(xiàn)，算法與FPGA實(shí)現(xiàn)已全面優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)單通道或多通道的高性能回波對(duì)消功能。課題組在自適應(yīng)信號(hào)處理領(lǐng)域的研究已取得較顯著的進(jìn)展，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)（已公開(kāi)），實(shí)用新型專(zhuān)利2項(xiàng)（已公開(kāi)）。 應(yīng)用本成果，可有助于實(shí)現(xiàn)小型化的數(shù)字電視直放站、數(shù)字無(wú)線(xiàn)通信直放站、雷達(dá)干擾機(jī)等設(shè)備，顯著提高系統(tǒng)性能。 圖1 樣機(jī)正面照片 圖2 樣機(jī)背面照片 圖3 內(nèi)部電路調(diào)試照片 圖4 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)照片

混凝土結(jié)構(gòu)因其脆性大的弱點(diǎn)，在工程應(yīng)用中往往不可避免產(chǎn)生開(kāi)裂。混凝土結(jié)構(gòu) 因開(kāi)裂導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)水密性下降、滲漏，影響工程的使用壽命，甚至無(wú)法正常使用。 這是建筑界普遍存在的問(wèn)題。水工、道路、橋梁等工程中混凝土結(jié)構(gòu)受損后，需要進(jìn)行 快速修補(bǔ)。從混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生開(kāi)裂的原因與環(huán)境條件分析，開(kāi)發(fā)新型高性能修補(bǔ)材料具 有重要意義。 本發(fā)明技術(shù)根據(jù)不同現(xiàn)代混凝土工程的修補(bǔ)需求，開(kāi)發(fā)出系列高性能快速修補(bǔ)材料， 包括超快硬修補(bǔ)材料、快硬早強(qiáng)修補(bǔ)材料、高性能快速修補(bǔ)材料。 高性能水泥基系列快速修補(bǔ)材料的主要特點(diǎn)是早期強(qiáng)度高、無(wú)收縮、與基面粘接強(qiáng) 度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、耐久性?xún)?yōu)越等特點(diǎn)。還具有耐磨性好、抗沖擊性能優(yōu)越、高抗凍 性等特殊功能。更重要的是通車(chē)時(shí)間可從 3 小時(shí)到 24 小時(shí)內(nèi)調(diào)節(jié)。 高性能水泥基系列快速修補(bǔ)材料可廣泛適用于道路、機(jī)場(chǎng)跑道、鋼筋混凝土、輕集 料混凝土、橋梁、建筑、水工和路面等混凝土結(jié)構(gòu)物（構(gòu)筑物）等裂縫或缺陷的修補(bǔ)， 也適合于路面的大面積修補(bǔ)，尤其適合于北方嚴(yán)寒、鹽凍地區(qū)的工程應(yīng)用。