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本成果針對液化天然氣漁船的特殊使用條件，基于經(jīng)濟角度考慮，智能、高效的利用液化天然氣冷能，通過內(nèi)置的LNG壓力/溫度控制模塊、發(fā)動機燃料供應監(jiān)測模塊、發(fā)動機檢測與安全保護模塊和漁船導航模塊之間相互電信息通信連接并共同組成檢測控制導航系統(tǒng)，LNG儲罐、-100℃冰鮮庫、-60℃冰鮮庫、-18℃冰鮮庫和冷海水制備庫之間相互電信息通信連接并共同組成LNG冷能利用系統(tǒng)，計算機、打印機、控制導航系統(tǒng)、LNG-柴油雙燃料發(fā)動機、柴油油箱、LNG冷能利用系統(tǒng)之間相互電氣信息相連接并共同組成LNG漁船智能化控制裝置，實現(xiàn)利用能量的自動化控制。本成果實現(xiàn)液化天然氣冷能智能梯次利用的有效控制，保證液化天然氣漁船的經(jīng)濟和社會效益，其結(jié)構(gòu)簡單，操作界面友好，性能安全穩(wěn)定，易于推廣應用。隨著海洋、江河湖泊環(huán)境問題的日益凸顯，我國漁船使用液化天然氣清潔能源已經(jīng)大勢所趨.本成果通過檢測控制導航系統(tǒng)、LNG冷能利用系統(tǒng)、LNG漁船智能化控制裝置等實現(xiàn)了液化天然氣冷能智能梯次利用的有效控制，不但有效提高了液化天然氣漁船的經(jīng)濟收益，而且大大降低了液化天然氣漁船的運營成本，其結(jié)構(gòu)簡單，操作界面友好，性能安全穩(wěn)定，易于推廣應用。

本技術(shù)采用電化學技術(shù)實時監(jiān)測鋼管樁涂層老化度和陰極保護效率；同時采用膜電阻探針技術(shù)監(jiān)測電子電氣系統(tǒng)的大氣腐蝕速率，以及風電艙室內(nèi)的鹽霧沉積量，結(jié)合遠程網(wǎng)絡(luò)和云服務技術(shù)，實現(xiàn)電氣裝備腐蝕速率、犧牲陽極保護效率和涂層老化狀態(tài)的長期在線監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)腐蝕隱患并預警，通過預防性維修和養(yǎng)護，將海上風電腐蝕災難降低到最低值，提高海上風電基礎(chǔ)和電氣裝備的防腐蝕管理的自動化和信息化水平。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 隨著我國海上風電的快速發(fā)展和投運，部分海上風電基礎(chǔ)生命期已經(jīng)步入服役中期，海洋環(huán)境腐蝕帶來的檢測、評估、修復問題日益顯著，并且隨著海上風電場址選擇的深遠化、技術(shù)經(jīng)濟的精益化，對海上風電基礎(chǔ)和高、低壓電氣裝備的腐蝕與防護智能化水平提出了更高的要求。 本技術(shù)采用電化學技術(shù)實時監(jiān)測鋼管樁涂層老化度和陰極保護效率；同時采用膜電阻探針技術(shù)監(jiān)測電子電氣系統(tǒng)的大氣腐蝕速率，以及風電艙室內(nèi)的鹽霧沉積量，結(jié)合遠程網(wǎng)絡(luò)和云服務技術(shù)，實現(xiàn)電氣裝備腐蝕速率、犧牲陽極保護效率和涂層老化狀態(tài)的長期在線監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)腐蝕隱患并預警，通過預防性維修和養(yǎng)護，將海上風電腐蝕災難降低到最低值，提高海上風電基礎(chǔ)和電氣裝備的防腐蝕管理的自動化和信息化水平。

合金化阻燃鎂合金的產(chǎn)業(yè)化一、 項目簡介鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其密度大約在1.75～1.85g/cm3之間，僅相當于鋁的2/3，鋼的1/4。同時鎂合金還具有比強度和比剛度高、導熱導電性好、阻尼減震、電磁屏蔽、易于加工成形和容易回收等優(yōu)點，在汽車、電子通信、航空航天和國防軍事等領(lǐng)域具有極其重要的應用價值和廣闊的應用前景，被譽為“21世紀綠色工程材料”。但是鎂合金由于自身化學活性很強，而且氧化后不能形成致密的氧化膜。鎂合金在高溫熔煉和加工成形過程中容易氧化燃燒，從而限制了鎂合金的發(fā)展前景。因而有必要尋找一種經(jīng)濟、實用、無污染的鎂和金熔煉保護方法以防止鎂合金生產(chǎn)過程中的氧化燃燒問題。目前較為成熟的鎂合金阻燃方法有熔劑保護法和氣體保護法。然而，對于熔劑保護法而言，在熔劑的使用過程中會產(chǎn)生大量有刺激性氣味的氣體（如HCl、Cl2），給環(huán)境造成危害；且容易產(chǎn)生熔劑夾雜，損害合金的機械性能和耐腐蝕性能。氣體保護法通常是通入一定量的SF6和CO2的混合氣體，使用過程中產(chǎn)生SO2、SF4等有毒氣體，甚至會產(chǎn)生劇毒氣體S2F10，造成環(huán)境污染，且SF6和CO2能長期滯留在大氣中，產(chǎn)生巨大的溫室效應。另外氣體保護法還需要有復雜的混氣裝置和密封裝置，而且從熔煉到澆鑄也需要復雜的輸送設(shè)備，因而加大了一定的成本。針對熔劑保護法和氣體保護法帶來的問題，20世紀50年代人們提出了合金化阻燃的想法，其主要原理在于向鎂合金中添加適量的低氧位合金元素（即其與氧的親和力大于鎂與氧的親和力），使其在熔煉、澆注過程中自動生成致密的復合氧化膜，從而阻止鎂合金的進一步氧化燃燒。本課題正是基于此思想，希望通過向鎂合金中添加某些合金元素，使得鎂合金獲得優(yōu)良的阻燃性能，同時不降低其力學性能。然而合金熔體表面氧化膜結(jié)構(gòu)的改變必然同時改變了熔體表面張力的大小，因而可以通過研究表面張力大小對氧化膜結(jié)構(gòu)改變的影響，進而找到合金元素含量、阻燃性能和表面張力之間的定量關(guān)系，從而使本課題所得結(jié)果能夠指導實際生產(chǎn)。合金化阻燃法將大大降低設(shè)備及工藝的復雜程度，同時也不會對環(huán)境造成嚴重污染，具有較強的實用價值及巨大的發(fā)展?jié)摿Α６?項目技術(shù)成熟程度本課題組長期從事合金化阻燃鎂合金材料及其相關(guān)加工工藝方面的研究，目前已經(jīng)建了一系列鎂合金相關(guān)的研究方法和性能檢測方法。研究的基體不僅包括工業(yè)純鎂，也包括商業(yè)應用最為廣泛的AZ91D，添加阻燃元素包括Ca和不同含量的Re元素。現(xiàn)已經(jīng)取得以下研究成果：2.1 鎂合金起燃溫度測試系統(tǒng)的建立2.1.1 概述鎂合金起燃溫度的準確測試是研究阻燃鎂合金過程中的關(guān)鍵一步，也是本課題的一個難點。傳統(tǒng)的測試方法有觀察法和溫度記錄儀法。觀察法就是在敞開的爐中加熱試樣，當觀察到試驗燃燒時讀取電爐溫度控制器的溫度并記錄，作為試樣的燃點溫度。此方法簡單易行，但是測試的結(jié)果受人為因素影響較大，誤差較大。溫度記錄儀法就是利用熱電偶作為溫度傳感器，使用溫度記錄儀記錄溫度時間曲線。鎂及其合金燃燒時放出的熱量會使溫度升高的速率發(fā)生急劇變化，從而使溫度-時間曲線發(fā)生拐點，此拐點處溫度即為燃點溫度。近年來隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)采集技術(shù)的燃點測試方法。這類方法也是利用了鎂及其合金燃燒時釋放的熱量使爐內(nèi)溫度上升速率加快的現(xiàn)象。基于數(shù)據(jù)采集技術(shù)的燃點測試方法可把所采集的溫度時間曲線保存起來待日后分析，燃點溫度的確定可通過軟件編程自動識別。本課題自行開發(fā)了基于數(shù)據(jù)采集技術(shù)的鎂及鎂合金燃點測試分析系統(tǒng)。鎂合金起燃溫度測試系統(tǒng)從功能上可分為硬件部分和軟件部分，硬件部分主要完成溫度的傳感、信號的調(diào)理及數(shù)據(jù)采集；軟件部分主要完成溫度的實時顯示、實驗數(shù)據(jù)的存儲、實驗數(shù)據(jù)的回放分析等功能。2.1.2 硬件構(gòu)成及功能本課題所建立的鎂合金起燃溫度測試系統(tǒng)的硬件組成主要由坩堝式電阻爐、TCW-32B型溫度控制器、數(shù)據(jù)采集卡以及電腦組成，其組成結(jié)構(gòu)見圖1所示。該電阻爐與溫度控制器具有節(jié)能、可編程控制以及加熱速度可調(diào)等優(yōu)點。溫度傳感器采用K型熱電偶。由于溫度采集的采樣率不需要很高，因此數(shù)據(jù)采集卡采用了研華USB-4718型，該數(shù)據(jù)采集卡為8路熱電偶輸入，支持USB2.0，無需外部電源，與筆記本電腦可構(gòu)成便攜式測試系統(tǒng)；該卡還具有3000VDC隔離保護，支持4~20mA，能夠?qū)犭娕夹盘栠M行內(nèi)部調(diào)理，無需外加調(diào)理電路，降低系統(tǒng)的成本及開發(fā)時間。其中一支熱電偶接入溫度控制器對電阻爐進行控溫，然后再接入數(shù)據(jù)采集卡；另一支熱電偶用來測試試驗樣品的溫度，因而直接接入數(shù)據(jù)采集卡。數(shù)據(jù)采集卡將這兩路溫度信號通過USB接口傳送到電腦進行記錄并顯示。坩堝式電阻爐的結(jié)構(gòu)如圖1所示，在電爐底部開有通風孔，盛放試樣的物品應采用帶孔的結(jié)構(gòu)或者石棉網(wǎng)，以保證良好的供氧條件。1.坩堝式電阻爐；2.耐火磚墊；3.坩堝；4.試樣；5．熱電偶；6.溫度控制器；7.數(shù)據(jù)采集卡；8.電腦圖1 鎂合金燃點測試裝置示意圖2.1.3 軟件功能及關(guān)鍵技術(shù)鎂合金起燃溫度測試系統(tǒng)軟件部分是利用LabVIEW8.5開發(fā)的，其界面見圖2。該軟件界面從功能上可大致分為三個區(qū)域：實驗參數(shù)設(shè)置區(qū)、實驗參數(shù)動態(tài)顯示區(qū)和軟件功能控制區(qū)。實驗參數(shù)設(shè)置區(qū)可對實驗采用的熱電偶類型、數(shù)據(jù)采集卡的通道、實驗名稱、實驗數(shù)據(jù)保存路徑以及采樣率等參數(shù)進行設(shè)置。實驗參數(shù)動態(tài)顯示區(qū)可實現(xiàn)對所采集的兩路溫度的直觀動態(tài)顯示以及溫度—時間曲線的動態(tài)顯示。軟件功能控制區(qū)可完成對實驗進度的控制，如數(shù)據(jù)采集的開始與結(jié)束、界面的刷新、溫度曲線的回放顯示以及系統(tǒng)的退出等功能。圖2 鎂合金起燃溫度測試系統(tǒng)軟件界面軟件與硬件的通訊是通過調(diào)用研華提供的底層驅(qū)動函數(shù)實現(xiàn)的，一個通道的數(shù)據(jù)傳輸程序框圖見圖3。由于該數(shù)據(jù)采集卡不支持8路信號的并行通信，也就是說數(shù)據(jù)采集卡的8路輸入信號的讀取要按順序循環(huán)讀取，所以要想實現(xiàn)多路溫度信號的傳輸，必須在軟件上來完成。本文是通過調(diào)用順序結(jié)構(gòu)的方法來實現(xiàn)對兩通道數(shù)據(jù)的順序讀取的。圖3 數(shù)據(jù)傳輸程序框圖為了能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行事后分析，軟件要提供對所采集的數(shù)據(jù)的存儲功能，存儲的數(shù)據(jù)一定要和相應的實驗名稱結(jié)合起來，以防止實驗數(shù)據(jù)混淆。本軟件是通過對實驗數(shù)據(jù)進行命名與計算機自動生成名稱相結(jié)合的方法來避免數(shù)據(jù)的混淆。也就是說，對每個實驗進行命名后，由于每個實驗不一定只做一個實驗數(shù)據(jù)，因此系統(tǒng)會自動生成一個以精確到秒的時間字符串做為實驗名的后一部分，如“mg1.2ca-1熔體溫度20100531204001.bin”。實驗數(shù)據(jù)在存儲時同時被存儲為二進制格式和文本格式，路徑及文件名生成以及數(shù)據(jù)存儲的的程序框圖如圖4所示。圖4 數(shù)據(jù)存儲程序示意圖由于軟件在數(shù)據(jù)采集過程中顯示區(qū)域顯示的是動態(tài)過程，所以無法看到所采集的數(shù)據(jù)全貌，因此軟件提供了對所采集的實驗數(shù)據(jù)的回放顯示功能，既可顯示一條曲線，也可同時顯示多條曲線進行對比分析，此功能是通過調(diào)用子VI（Virtual Instruments的簡寫，即虛擬儀器）的方式實現(xiàn)的。通過按下主界面的“單曲線顯示”或“多曲線顯示”即可調(diào)出一個新的顯示窗口。多曲線顯示的曲線條數(shù)可以輸入。多曲線顯示的界面及程序框圖見圖5。為了軟件使用過程中的方便，提供了界面刷新功能，按下“界面刷新”后軟件界面可恢復到默認狀態(tài)。考慮到每次測燃點溫度時實驗名稱或者數(shù)據(jù)存儲的路徑可能會相同，所以建立了“實驗名稱”和“存儲路徑”兩個全局變量，同時建立了一個配置文檔。每次軟件更改實驗名稱或存儲路徑時，都要修改全局變量的值，軟件退出時，要把最后的實驗名稱和存儲路徑存到配置文檔中，當再一次打開運行軟件時，要打開配置文檔讀取實驗名稱和存儲路徑的信息作為軟件界面的默認值。 (a) 程序框圖                 (b) 程序界面圖5 多曲線顯示為了使軟件運行的更流暢、使用更方便，軟件中還應用了很多容錯技術(shù)。容錯技術(shù)包括軟件的自檢和硬件自檢兩部分。軟件自檢包括檢查輸入的存儲路徑是否正確、實驗名稱是否為空等，以保證數(shù)據(jù)存儲的可靠性。硬件自檢主要是在點擊“開始采集”按鈕后，檢測數(shù)據(jù)采集卡工作是否正常，如果數(shù)據(jù)采集卡異常，軟件會報警并返回到初始狀態(tài)，避免了由于數(shù)據(jù)采集卡異常導致的死機。2.1.4 系統(tǒng)測試及起燃溫度的確定將電阻爐加熱至500℃左右，再將塊狀鎂合金放入帶孔的坩堝，然后將其置入電阻爐中，并使測量鎂合金溫度的熱電偶與塊狀鎂合金接觸，使電路按固定加熱速率進行加熱，并開始數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集過程的界面見圖2，經(jīng)測試，軟硬件各項功能正常。所采集的溫度-時間曲線如圖6所示。鎂合金在開始燃燒瞬間，放出大量的熱量使溫度急劇上升，會在溫度-時間曲線上出現(xiàn)一個拐點。本課題中，將溫度-時間上的第一個拐點所對應的溫度值定義為燃點。圖6 典型溫度-時間采集曲線2.1.5 小結(jié)（1）本章建立了鎂合金起燃溫度測試硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)由坩堝式電阻爐、溫度控制器、熱電偶、研華USB-4718型數(shù)據(jù)采集卡及電腦組成，所建立的硬件系統(tǒng)成本低、結(jié)構(gòu)簡單、測試系統(tǒng)便攜。（2）本章開發(fā)了鎂合金起燃溫度測試軟件系統(tǒng)，該軟件采用LabVIEW8.5開發(fā)，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)動態(tài)顯示、實驗數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)回放分析等功能。軟件界面友好，操作簡單，容錯性強。（3）本章對所建立的鎂合金起燃溫度測試系統(tǒng)軟硬件進行了測試，測試結(jié)果表明，所建立的測試系統(tǒng)各項功能正常，能夠很好的完成對鎂合金起燃溫度的測試，并給出了確定起燃溫度的方法。2.2 鎂合金熔體表面張力裝置的建立2.2.1 概述我們通常將物體表面單位長度上作用的力稱作表面張力，單位為N/m，而且通常我們所說的表面張力指的是液相與氣相接觸面上的表面張力。在液態(tài)金屬或者合金與氣體組成的體系中，與氣體接觸的液體表面層原子處于不平衡力場中，即與表面層原子接觸的液體中的原子與表面層原子距離較小，且數(shù)目量多，因此作用力較大；而與表面層原子接觸的氣體中的原子與表面層原子距離較大，且數(shù)量少，因此作用力較小。這樣就產(chǎn)生了方向垂直于液體表面，指向液體內(nèi)部的力，如圖7所示。該力使液體表面有如一彈性膜所包圍，傾向減少其表面，因此產(chǎn)生了表面張力。表面張力的大小不但與液體本身的性質(zhì)有關(guān)，而且與它相接觸的相的性質(zhì)有關(guān)。圖7 熔體表面原子模型表面張力是液態(tài)合金重要的物性參數(shù)，它不僅是研究界面反應動力學的基礎(chǔ)，而且在金屬凝固過程和鑄造合金參數(shù)的預測中起著重要作用，因此，研究液態(tài)合金熔體表面張力具有重要理論價值和實際意義。在阻燃鎂合金的研究領(lǐng)域，特別是在阻燃鎂合金的熔煉與制備過程中，合金液在高溫下的急劇擴散與在凝固過程中晶粒的形成，尤其是晶體在長大時，稀土元素會富集在相界上，在液態(tài)下有表面聚集的趨勢,元素的擴散必然會對熔體的表面張力和氧化膜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，因而我們可以通過研究稀土阻燃鎂合金熔體特性特別是在不同狀態(tài)下熔體表面張力的變化對氧化膜結(jié)構(gòu)改變的影響規(guī)律，進而找到表面張力與阻燃性能之間的對應關(guān)系。2.2.2 表面張力的測量方法表面張力的測量方法有很多，總體上可分為動態(tài)法和靜態(tài)法兩類。動態(tài)法是以測量決定某一過程特征的數(shù)值來計算表面張力，主要有毛細管波法和振蕩射流法。通常在溶液表面張力隨時間變化變化較快時需要用動態(tài)法測量，如用振蕩射流法測定的時間變化可以小到1ms左右。在現(xiàn)階段，動態(tài)法測量表面張力還不完善，測量誤差較大，因而，實際應用很少。主要的方法有毛細管上升法、懸滴法、滴重法、最大氣泡法、拉筒法、液滴外形法和電磁懸浮法等。常溫或低于200℃下的液體表面張力測量方法較多。但是，多于液態(tài)金屬、爐渣、熔鹽等高溫熔體，增加了測量的難度和復雜程度，應用于高溫熔體表面張力的測量方法主要有最大氣泡法、電磁懸浮法、拉筒法和靜滴法。考慮到試驗的測量精度和設(shè)備的復雜程度，本課題采用最大氣泡法測量鎂合金熔體表面張力。最大氣泡法Simon于1851年提出，后由Canter、Jaeger分別從理論和實用角度加以發(fā)展。實驗步驟是，將一毛細管插入待測液體內(nèi)部，再向管中緩慢通入惰性氣體，隨著吹入氣體壓力的增大，氣泡逐漸長大，當氣泡恰好是半球時，氣泡內(nèi)的壓力達到最大值，此時通過測量氣泡壓力，計算得到液體的表面張力值。2.2.3 表面張力的測量裝置本課題采用“最大氣泡壓力法”測定鎂合金熔體表面張力，實驗裝置如圖8所示：圖2.4 最大氣泡壓力法測試表面張力裝置簡圖Fig. 2.6 BMP Surface tension testing schematic圖8 最大氣泡法測量熔體表面張力裝置1.氬氣瓶2.壓力表 3.大量程浮子流量計 4.穩(wěn)壓計 5.針型閥 6.微調(diào)針型閥 7.干燥瓶 8.小量程浮子流量計 9.U形壓力計 10.溫度控制儀 11.毛細石英管 12.熱電偶 13.石墨坩堝 14.鎂合金熔 15.坩堝電阻爐16.升降機構(gòu) 17.大量程百分表 氬氣經(jīng)過減壓計，穩(wěn)壓計，通入裝有氯化鈣的干燥瓶中進行干燥，再由三通器分成兩路，一路連接到U形壓力計（U形管所盛液體為水），另一路經(jīng)細的石英管通入鎂合金熔體。由小到大緩慢調(diào)節(jié)氬氣氣壓，并通過針型閥控制氣體流量大小（將氣體流量控制在18-20毫升/分以內(nèi)），觀察U形管內(nèi)兩邊液注高度差H。試驗采用的毛細石英管內(nèi)半徑r=2.86mm，符合精度要求。毛細管端口經(jīng)過拋光、清洗處理，以排除雜質(zhì)和端口缺陷對測量結(jié)果的影響。實驗中，通過升降機構(gòu)可控制毛細管的上升和下降，當毛細管插入合金液后，隨著氬氣的緩緩通入，管內(nèi)液體被排出管外，會在管口處形成氣泡并不斷長大（圖9）。氣泡在成長過程中，其內(nèi)部壓力P與液體靜壓力及液體表面張力的合力保持動態(tài)平衡，直至這種平衡被破壞，氣泡會脫離管口而浮出液面。此過程，H值也將呈現(xiàn)出由小到大的變化趨勢，設(shè)氣泡內(nèi)的壓力為P，則：P+PM=PH              （1）其中，PM為鎂合金熔體在深度為h處形成的壓強，PH為U形管內(nèi)兩邊液注差所形成的壓強。圖9 氣泡形成過程根據(jù)表面張力的物理意義，在液體中若有一半徑為r的球形氣泡，液體表面張力的作用造成了指向氣泡內(nèi)部的壓力P（圖10）。              圖10球形氣泡氣泡的表面積為：S =4πr2球形氣泡的體積為：V =4πr3/3若將球的體積增大dV，則必須克服阻力P對它做功：ΔW =PdV，而這一所做的功將轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻娣e增大后的表面自由能增量：ΔE =σdS（σ為表面張力）。由于ΔW =ΔE，即PdV =σdS而dV =4πr2dr，dS =8πrdr，因而可推導出：P =2σ/r               （2）PM為鎂合金熔體在深度為h處形成的壓強，即PM =ρMgh，ρM為鎂合金熔體的密度，為便于計算我們以Mg-Al合金的液態(tài)密度代替；PH為U形管內(nèi)兩邊液注差所形成的壓強，即PH =ρwgH,ρw為水的密度。所以，由式（1）、（2）可以得到，當H達到最大值Hmax時，          2σ/r +ρMgh =ρwgH          （3）所以，表面張力σ為：σ=(ρwgHmax-ρMgh)?r/2          （4）用最大氣泡法測量鎂合金熔體表面張力的具體步驟為：1．采用電阻爐、坩堝在一定溫度下對合金進行熔煉，待完全熔煉后攪拌一段時間，除去表面雜質(zhì)，再保溫10分鐘；2．通過調(diào)整升降機構(gòu)，使毛細管下降到恰好接觸合金熔體表面，此時調(diào)整百分表托架，使百分表的芯端部與升降機構(gòu)水平臂平面接觸，將刻度盤對零，下降升降機構(gòu)，使毛細管插入合金液表面之下，記錄毛細管下降的精確深度h；3．固定好這一高度打開爐蓋與氬氣瓶壓閥，并通過針型閥控制氣體流量大小（將氣體流量控制在18-20毫升/分以內(nèi)），此時U形管兩側(cè)開始出現(xiàn)壓差，當熔體內(nèi)部能夠穩(wěn)定、緩慢的產(chǎn)生氣泡時，觀察U形兩側(cè)壓差值將由小到大變化，到達一最大值后（即氣泡成為半球形，此時半徑最小等于石英管內(nèi)半徑r時），U形管兩端壓差突然減小（因為氣泡破裂），記錄下U形管左右兩端的最大液面差值H；4．帶入公式中進行計算便可得到熔體的表面張力。2.2.4 小結(jié)（1）本章建立了鎂合金熔體表面張力測量裝置，該裝置主要由氬氣瓶、壓力表 、浮子流量計 、穩(wěn)壓計、針型閥 、干燥瓶、U形壓力計 、毛細石英管 、升降機構(gòu)和百分表組成。（2）本課題對所建立的鎂合金熔體表面張力測量裝置進行了測試，測試結(jié)果表明，所建立的測量裝置各項功能正常，能夠很好的完成對鎂合金熔體表面張力的測量，并給出了熔體表面張力的測量方法。三、 技術(shù)指標通過本次研究必須到達以下要求：①研制成一種或多種阻燃鎂合金可以在大氣下不加任何保護措施條件下，熔煉而不發(fā)生燃燒現(xiàn)象；②研制成的阻燃鎂合金成分通過壓鑄、熱處理工藝過后所制成的成品，其結(jié)構(gòu)的力學性能必須達到相應的要求；③通過本次研究結(jié)果，發(fā)表1項發(fā)明專利和1項實用新型專利。四、 市場前景鎂及鎂合金既可以鑄造成各種鑄件或壓鑄件，也可以采用各種塑形加工方法加工成不同品種、規(guī)格、性能和用途的管、棒、型、線、帶、箔材以及鍛件等，然后經(jīng)切削加工、冷沖壓、接合成形和表面處理等深加工成各種零件和結(jié)構(gòu)件。與其他結(jié)構(gòu)材料相比，鎂及其合金具有一系列的優(yōu)點，如密度低、比強度和比剛度高、阻尼減振降噪能力強、電磁屏蔽性能優(yōu)異、抗輻射、液態(tài)成型性能優(yōu)越、切削加工和熱成型性能好、易于回收等，符合“21世紀綠色結(jié)構(gòu)材料”的要求，越來越受到人們的青瞇。今年來，鎂材在汽車、摩托車等交通工具、計算機、通信、家電、電子電器、冶金、航空航天、國防軍工等 部門獲得了廣泛的應用。隨著鎂合金提煉及加工技術(shù)的發(fā)展，以及成本的下降，鎂材已成為工業(yè)應用的重要金屬材料，在全球范圍內(nèi)得到快速發(fā)展。1. 鎂合金材料在汽車工業(yè)上的開發(fā)與應用自1970年中東石油危機以來，為減輕汽車質(zhì)量，以降低油耗和污染，提高安全性能，鎂合金材料在汽車工業(yè)中的應用與日俱增。目前，汽車工業(yè)中鎂合金用量較多的地區(qū)和國家主要是北美、歐洲、日本和韓國。綜合部分廠家的使用情況，目前鎂合金材料主要用來制造以下汽車零部件：①車內(nèi)構(gòu)件：儀表盤、座椅架、座位升降器、操縱臺架、氣囊外罩、轉(zhuǎn)向柱支架、收音機外殼、小工具箱門、車窗馬達罩、剎車與離合器踏板托架、氣動托架踏板等；②車體構(gòu)件：門框、尾板、車頂框、車頂板、IP橫梁；③發(fā)動機及傳動系統(tǒng)：閥蓋、凸輪蓋、四輪驅(qū)動變速箱體、手動換擋變速器、離合器外殼活塞、進氣管、機油盤、交流電機支架、變速器殼體、齒輪箱殼體、油過濾器接頭、馬達罩、氣缸頭罩、分配盤支架、油泵殼、油箱、濾油器支架、左側(cè)半曲軸箱、空機罩、左抽氣管等。④底盤：輪轂、引擎托架、前后吊桿、尾盤支架。美國福特、通用、克萊斯勒三家公司在每輛汽車上使用的鎂合金鑄件分別達到30個、45個和20個；瑞典推出的沃爾沃CP20C0車型全重700kg，使用50kg鎂合金，包括輪轂、合器箱、轉(zhuǎn)向齒箱、后懸臂、發(fā)動機架、進氣歧管、氣缸體等部件；本田轎車一部分零件采用鎂合金材料后，重量大大減輕。最近，Magers分析了汽車市場的鎂合金需求趨勢，預測鎂合金材料在汽車工業(yè)的應用將會不斷增加。2. 鎂材在軌道交通工具上的應用前景在列車和其他軌道交通工具上使用鎂材，目的是減輕重量，減小噪音和震動，規(guī)整零部件和防止塑料老化，提高使用壽命等。主要應用實例：儀表盤支撐梁、發(fā)動機閥蓋、密封結(jié)構(gòu)件、高速器、濾器器、發(fā)動機承受臺、消音器等。3. 鎂材在自行車上的開發(fā)與應用自行車是人力驅(qū)動工具，因而質(zhì)量的減輕帶來的效果非常顯著，具有更好的加速性能、爬坡性能、轉(zhuǎn)彎性能，并且容易操縱，因而在國外自行車行業(yè)流傳著“產(chǎn)品輕1g多賣1美元”的說法。與鋁質(zhì)自行車相比，用鎂材制造自行車可減重33%；用鎂材制造的折疊自行車車架重量僅1.4kg，總重量僅為4kg。目前自行車使用鎂合金部件包括輪轂、車把夾、腳踏板、制動器、手把、前叉、框架等近十幾個部件。4. 鎂材在航空航天上的開發(fā)與應用航空航天材料減重帶來的經(jīng)濟效益和性能改善十分顯著。在質(zhì)量減輕相同的情況下，商用飛機節(jié)省的燃油費是汽車的近100倍，而戰(zhàn)斗機的燃油費用節(jié)省又是商用飛機的近10倍，更重要的是其機動性能的改善可以極大地提高戰(zhàn)斗力和生存能力。正因為如此，早在20世紀20年代就開發(fā)出了許多鎂合金部件，如發(fā)動機曲柄箱、發(fā)動機零件、氣球吊籃、客機座椅、起落輪。隨著鎂合金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，材料的性能不斷提高，其應用范圍也不斷擴大。目前的應用領(lǐng)域包括各種民用和軍用飛機的發(fā)動機零部件、螺旋槳、齒輪箱、支架結(jié)構(gòu)，以及火箭、導彈、衛(wèi)星的一些零部件。5. 現(xiàn)代兵器零部件的鎂合金化及發(fā)展趨勢槍械武器、裝甲車輛、導彈、火炮、彈藥、光電儀器、武器用計算機及軍用器材中有較大數(shù)量的鋁合金零件和工程塑料件，根據(jù)鎂合金材料的性能和使用特點，將這些零件改用鎂合金制造在技術(shù)上是可行的。采用鎂合金材料代替武器裝備的中、低強度鋁合金零件和部分黑色金屬零件，實現(xiàn)武器裝備輕量化：槍械武器：機匣、彈匣、槍托體、提把、前護手、彈托板、瞄具座等；裝甲車輛：坦克座椅骨架、機長鏡、變速箱殼體、發(fā)動機濾座、進出水管、空氣分配器座、機油泵殼體、水泵殼體、機油熱交換器、機油濾清器殼體、氣門室罩、呼吸器等；光電產(chǎn)品：鏡頭殼體、紅外成像儀殼體、底座。6. 鎂合金材料在電子工業(yè)（家用電器和3C產(chǎn)品）上的開發(fā)與應用近10年來，電子工業(yè)發(fā)達的國家，特別是日本和歐美一些國家，在鎂合金產(chǎn)品的開發(fā)方面開展了大量工作并取得了重要進展，一大批重要電子產(chǎn)品使用了鎂合金，取得了理想的效果。3C工業(yè)（計算機、通訊設(shè)備、消費類電子產(chǎn)品）是當今全球發(fā)展速度最快的產(chǎn)業(yè)，數(shù)字化技術(shù)導致各種數(shù)字化產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。鎂合金3C產(chǎn)品最早出現(xiàn)于日本，1998年日本廠商開始采用鎂合金制造各種可攜式商品（如PDA、手機等），如今最為普遍的鎂合金3C產(chǎn)品是筆記本電腦，是由日本SONY公司率先推出的。在3C產(chǎn)品朝著輕、薄、短、小方向發(fā)展趨勢的推動下，今年來鎂合金的應用得到了持續(xù)增長。我國雖然是世界產(chǎn)鎂大國，但與日、美、歐相比，在鎂合金材料研究、生產(chǎn)技術(shù)及應用領(lǐng)域等方面還有相當大的差距，仍處于起步階段。五、 規(guī)模與投資需求投資規(guī)模 萬元，廠房及設(shè)備設(shè)施需求等。六、 生產(chǎn)設(shè)備根據(jù)研發(fā)和生產(chǎn)需求，鎂合金在加工和性能檢測方面需要用到以下裝置：真空式高頻感應熔煉爐；鑄件的金屬型模具；坩堝為石墨型坩堝；大型真空熱處理爐；一整套機加工設(shè)備：加工中心、數(shù)控車床、手動工具；試樣拉伸試驗在Zwick/Roell Z100拉伸試驗機上完成；硬度測試采用XC-ST50顯微硬度測試儀，金相組織觀察在VMS-2000金相圖像分析系統(tǒng)上完成；氧化膜形貌觀測等在日立S-4800掃描電鏡上進行；大氣條件下的氧化動力學實驗在SDT-Q600差熱分析儀上進行。七、 效益分析按每年生產(chǎn)X噸計算，可獲利約XXXX萬，八、 合作方式合作方式采用技術(shù)入股或者技術(shù)轉(zhuǎn)讓的形式，價格面談。九、 項目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式項目負責人：丁儉，電話：15122335148，email：djian@126.com。十、 附件：成果圖片    圖11 鎂合金零件產(chǎn)品

針對大型復雜曲面工件的噴砂/噴涂工藝算法研發(fā)和軟件開發(fā)，采用去示教+在線編程方式，通過前端智能傳感裝置（主要是低成本激光或立體視覺系統(tǒng)）獲取工件數(shù)模，然后后端采用自動編程方式優(yōu)化生成最優(yōu)的噴涂工作路徑，以適合目前噴砂/噴涂工藝所面對的小批量、多品種、非標準產(chǎn)品的生產(chǎn)需要，提高機器人噴涂/噴砂系統(tǒng)的自動化、智能化編程水平。具體技術(shù)指標： (1) 研發(fā)實現(xiàn)了一種基于激光或立體視覺掃描的噴涂/噴砂工件快速建模方法，實現(xiàn)了對復雜噴涂/噴砂工件表面的在線感知和高精度建模（表面建模精度0.1mm以內(nèi)），以引導自動編程； (2) 針對大面積、大曲率、多孔洞等復雜工件曲面，研究實現(xiàn)了一種表面分割分層處理的自動化噴涂/噴砂軌跡生成方法，無需進行人工示教，可根據(jù)噴槍模型和曲面數(shù)模自動生成表面優(yōu)化作業(yè)軌跡，且涂層加工精度在正負10%以內(nèi)，表面覆蓋率在90%以上； (3) 研發(fā)了一套面向復雜噴涂/噴砂作業(yè)的多機器人在線智能編程系統(tǒng)軟件，并進行了初步應用驗證，且可對覆蓋率、作業(yè)時間等噴涂性能進行實時評估，從而為產(chǎn)業(yè)化提供了工程基礎(chǔ)。

針對特定的故障現(xiàn)象（尤其是隨機故障、間歇性故障等），通過綜合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、FMEA、FTA等多種故障分析方法、融合多元故障相關(guān)信息（故障現(xiàn)象、故障案例、專家經(jīng)驗、故障模型等），進行系統(tǒng)深入的故障分析、找出可能的故障原因；利用智能化的方法（如遺傳算法、群智能算法等），結(jié)合強度和異常等測試理念，自動生成滿足多目標（如各種覆蓋率、故障現(xiàn)象的匹配度等）的測試用例，借助自主構(gòu)建的通用嵌入式軟件仿真測試環(huán)境，實現(xiàn)故障的快速再現(xiàn)和基于貝葉斯的動態(tài)故障定位。 通過智能化的嵌入式軟件隨機故障分析再現(xiàn)與診斷，可以在故障分析、故障再現(xiàn)、故障定位等方面，利用智能化方法進行系統(tǒng)性、啟發(fā)式的故障診斷研究，形成一系列的智能故障診斷分析工具包、進而形成嵌入式軟件故障診斷分析專家系統(tǒng)，可有效提高故障診斷與定位分析的效率。

項目簡介 面向水環(huán)境保護領(lǐng)域，產(chǎn)品主要用于湖泊、水庫、城市景觀水面富營養(yǎng)化治理。利 用水體動力學原理，給與水體微弱擾動，可打破氣膜和液膜間的阻隔，將溶氧輸送到水 體深處，促進微生物對水體中氮磷等富營養(yǎng)物質(zhì)和有機物質(zhì)的消耗，實現(xiàn)微生物、浮游 生物、魚蝦等動物的自然平衡，達到水質(zhì)穩(wěn)定或改善的目的。本項目產(chǎn)品的最大特點是124 能耗低，約為 3w/畝，可以使用太陽能、風能等新型能源，很方便的安裝到電力無法供 應的水面中。通過基于 FCS 的嵌入式控制系統(tǒng)技術(shù)，對包括水體溶氧、pH、溫度、氣壓

本公司設(shè)計制造的與凝膠泡沫相匹配的智能滅火機器人，秉承模塊化的研發(fā)理念，通過火氣感知模塊、聯(lián)動監(jiān)測控制系統(tǒng)、套筒發(fā)泡傳輸模塊、自動捕捉滅火裝置四大模塊，實現(xiàn)了火災監(jiān)測、智能捕捉火源、凝膠泡沫混合、自動化滅火功能，輔助、替代消防員滅火工作，減少人員傷亡。 一、項目進展 創(chuàng)意計劃階段 二、企業(yè)信息 企業(yè)名稱 安徽擎邁消防工程有限公司 企業(yè)法人 陳尹明 注冊時間 2022.4.26 注冊所在省市 安徽淮南 組織機構(gòu)代碼 MA8NYU106 經(jīng)營范圍 一般項目：消防技術(shù)服務；工程和技術(shù)研究和試驗發(fā)展；技術(shù)服務、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢、技術(shù)交流、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)推廣；安防設(shè)備制造；專用設(shè)備制造（不含許可類專業(yè)設(shè)備制造）；防火封堵材料生產(chǎn)；防火封堵材料銷售；合成材料銷售；機械設(shè)備銷售；電氣設(shè)備銷售；專用設(shè)備修理；特種設(shè)備銷售；環(huán)境保護專用設(shè)備銷售；機械設(shè)備研發(fā)；新材料技術(shù)研發(fā)；軟件開發(fā)；人工智能基礎(chǔ)軟件開發(fā)；人工智能應用軟件開發(fā)；人工智能理論與算法軟件開發(fā)；電子、機械設(shè)備維護（不含特種設(shè)備）（除許可業(yè)務外，可自主依法經(jīng)營法律法規(guī)非禁止或限制的項目） 企業(yè)地址 安徽省淮南市山南新區(qū)泰豐大街168號厚德館眾創(chuàng)空間 獲投資情況 暫無 三、負責人及成員 姓名 學院/所學專業(yè) 入學/畢業(yè)時間 陳尹明 安全科學與工程學院 消防工程 2019.09/2023.06 楊晉豐 安全科學與工程學院 消防工程 2019.09/2023.06 高翌喬 安全科學與工程學院 消防工程 2020.09/2024.06 楊潤宇 安全科學與工程學院 安全工程 2019.09/2023.06 四、指導教師 姓名 學院/所學專業(yè) 職務/職稱 研究方向 聶士斌 安全科學與工程學院 安全工程 教授 安全科學與工程 五、項目簡介 安徽擎邁消防工程有限公司是一家從事研發(fā)、生產(chǎn)、銷售滅火材料、智能滅火機器人及相關(guān)產(chǎn)品的公司。公司針對當前火災中水滅火效率低且四處流淌水漬嚴重、傳統(tǒng)滅火泡沫易破碎、穩(wěn)定性差，消防裝備智能化程度低、消防員人身安全難以保障的痛點，自主研發(fā)高效環(huán)保凝膠泡沫并設(shè)計了與之相匹配的智能滅火機器人。公司核心產(chǎn)品已申請5項發(fā)明專利，3項實用新型專利，1項軟件著作權(quán)，且在安徽金湯消防工程有限公司中成功試用，與光冉高分子材料科技有限公司等簽訂合作協(xié)議。 核心產(chǎn)品： 高效環(huán)保凝膠泡沫滅火材料：采用生物質(zhì)環(huán)保材料海藻酸鈉和殼聚糖為基體，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計將膠體和泡沫有機結(jié)合，自主研發(fā)高效環(huán)保凝膠泡沫，克服泡沫易破碎、水滅火效率低的缺點，具有優(yōu)異的擴散性、防復燃性，適合大面積火災撲救。 智能滅火機器人：本公司設(shè)計制造的與凝膠泡沫相匹配的智能滅火機器人，秉承模塊化的研發(fā)理念，通過火氣感知模塊、聯(lián)動監(jiān)測控制系統(tǒng)、套筒發(fā)泡傳輸模塊、自動捕捉滅火裝置四大模塊，實現(xiàn)了火災監(jiān)測、智能捕捉火源、凝膠泡沫混合、自動化滅火功能，輔助、替代消防員滅火工作，減少人員傷亡。核心技術(shù)經(jīng)安徽科學技術(shù)情報研究所查新未見相關(guān)報道，為自主創(chuàng)新項目。

智能化可燃性氣體傳感器具有本質(zhì)安全、自動調(diào)校等優(yōu)點，在多個技術(shù)指標上有明顯優(yōu)勢，成本低于同類產(chǎn)品。試生產(chǎn)產(chǎn)品在龍煤集團下屬煤礦試用，其穩(wěn)定性、可靠性、本質(zhì)安全等優(yōu)點得到使用人員、領(lǐng)導的高度認可。產(chǎn)品在重慶梅安森、中國礦業(yè)大學等生產(chǎn)或研究單位使用、實驗，其性能、優(yōu)點得到有關(guān)人員認可。智能化傳感器等產(chǎn)品與WIFI及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的智能家居安防系列產(chǎn)品已完成，將作為智能家居重要成員進入千家萬戶。

項目背景：在智能制造新形勢下，鋼廠逐漸將注意力轉(zhuǎn)向智能工廠的建立，而磨輥間作為一個集物流、設(shè)備、數(shù)據(jù)于一體的車間，為智能工廠的建立提供了良好的現(xiàn)實基礎(chǔ)。應各大鋼廠的應用需求，磨輥間智能管控一體化系統(tǒng)應運而生。關(guān)鍵工藝技術(shù)：運用格雷母線編碼技術(shù)以及激光定位技術(shù)，實時跟蹤行車和軋輥裝載機的位置，從而可以自動定位軋輥位置。運用 RFID 射頻卡以及無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過手持終端，可以實時實地讀取軋輥和軸承座、軸承等設(shè)備的完整信息，方便操作人員維護軋輥信息。為方便操作人員對磨床進行統(tǒng)一管理，并改善操作人員工作環(huán)境，通過運用設(shè)備通訊技術(shù)，將磨床操作面板和按鈕引入集中控制室，可以實現(xiàn)本地和遠程的切換。磨床軋輥數(shù)據(jù)與產(chǎn)品質(zhì)量息息相關(guān)，因此軋輥數(shù)據(jù)的采集顯得至關(guān)重要，通過共享文件技術(shù)和采集軟件，實時采集磨床數(shù)據(jù)，提高了軋輥數(shù)據(jù)的準確度，并可以輔助軋線生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省軋輥輥耗。