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师昌绪
师昌绪_参加评选项目_中国工程院院士馆
参加评选项目
序号1:
适合中国风资源状况的系列化风轮叶片研究开发
成果上报年份: 2012.05.01 成果类型: 应用技术
评价日期: 2012.02.20 成果第一完成单位: 中国科学院工程热物理研究所
成果简介:
在国内率先建立了集基础理论、气动结构设计、载荷分析、材料、工艺、检测研究为一体的先进的风电叶片研发平台,形成了具有完全自主知识产权的系列化叶片研发体系,已完成1.5MW38.0m/40.3m/42.8m系列风轮叶片设计、制造和检测,并由合作企业实现了批量生产。同时,该技术已应用于52.3m/54.0m叶片设计,以用于更大功率风电机组。 针对中国低风速资源状况,首次提出以极限载荷为主要约束的多目标优化方法,开发了相应的算法,并在叶片设计中加以应用。 通过降载机理分析和方法研究,解决了扫风面积增大后载荷增大的问题。首次实现低风速条件下高尖速比10的设计,在增加风能捕获的同时控制载荷。 开发了具有自主知识产权的低风速风力机专用翼型族的设计和仿真技术,建立了先进翼型数据库。 该成果建立了具有自主知识产权的风电叶片研发体系,首次实现了我国自己研发的叶片设计和工艺技术的对外输出。研究成果已处于国际先进水平。
序号2:
机动车尾气净化关键材料及集成技术
成果上报年份: 2008.05.01 成果类型: 应用技术
评价日期: 2008.08.04 成果第一完成单位: 清华大学
成果简介:
本项目成果属于材料与环境交叉的学科领域,针对机动车尾气排放特点,开发出满足或超过国Ⅳ(汽油车、柴油车)及国Ⅲ(摩托车)的国家排放标准要求的机动车尾气净化关键材料及系统集成匹配技术。主要技术性能指标及创新点如下:   (1)高性能催化材料及关键涂覆工艺:采用共沉淀+浸渍两步法,制备出含Pr、Nd、Sr等改性元素的铈锆基储氧材料,在实际应用中,所制备的催化材料经1050C水热老化6小时后,500C下的实测储氧能力达713.8μmol/g,动态(0.1Hz)储放氧速率最大可达110.8μmol/g/s。所制备的高热稳定性的活性氧化铝材料,初始比表面积达219m^2/g,经1050C水热老化10小时后比表面积仍可保持151m^2/g。在材料成份、老化条件、测试条件和方法相近的条件下,国内外文献报道的铈锆基储氧材料的储氧能力最高值为605.0μmol/g, 、储放氧最大速率低于100μmol/g/s,经1000C水热老化6小时后氧化铝的比表面积最高107m^2/g。可见,本课题所开发关键材料的相关性能指标均已达到或超过目前国内外专利和文献报道的最高水平。在使机动车尾气净化器整体性能达到或超过当前国家排放标准的基础上,这些材料的应用能够有效提高催化剂的抗老化性能,延长净化器使用寿命,并降低贵金属用量。另外,通过开发等离子喷涂和电泳共沉积等表面处理工艺,解决了无机催化涂层材料与金属载体热膨胀系数差异过大造成的界面结合力不强的问题。利用等离子工艺处理在FeCrAl金属载体表面喷涂氧化铝涂层,用热冲击+超声波方法进行结合性能评价,脱落率仅为0.35wt%,保证了机动车尾气净化器在使用过程中的寿命里程。查新证明,上述关键材料及涂层工艺创新在国内外均具前沿水平。 (2)机动车尾气净化系统集成与匹配技术:针对汽油车排气催化净化特点,开发了基于耐高温氧化铝、高性能储氧材料的低贵金属含量的先进催化剂配方,结合催化剂在蜂窝载体上的原位制备/涂敷技术,集成出高性能汽车尾气催化净化器,使汽油车尾气排放水平达到国Ⅳ(相当于欧Ⅳ)以上标准,净化器寿命达到10万公里;针对轻型柴油车排气的净化特点,在完成实现国Ⅲ标准的关键技术的基础上,进一步通过系统设计集成壁流式金属网板过滤体、铂基氧化催化剂和铜铈再生催化剂,开发出具有微粒捕集、催化净化和连续再生一体化功能的净化系统,使柴油车尾气排放水平达到国Ⅳ(相当于欧Ⅳ)以上标准,净化器综合寿命达到10万公里;针对摩托车排气净化特点,开发了新型波纹状金属丝网载体和稀土-过渡金属-贵金属复合型高性能催化剂,并通过等离子喷涂等表面处理工艺实现金属载体表面催化剂涂层的牢固上载,由此集成出的摩托车尾气净化器产品技术可使摩托车尾气排放水平达到国Ⅲ(相当于欧Ⅲ)以上标准,催化净化器寿命达到1.5万公里。 本项目所研究开发的机动车尾气净化关键材料及集成技术已在无锡威孚力达催化净化器有限责任公司年产300万升的催化剂生产线上顺利实施,所生产的催化剂年销售量从2003年的16.2万升增加到2007年的92.7万升,约占国产汽车尾气催化剂市场的80%以上,2007年实现产值2.4亿元,利税5767万元;自2004年到2008年6月30日,本项目创造的直接经济效益已逾8.3亿元,目前已成功在20多个国内主要汽车生产厂家的40余个车型中配套使用,国家发改委国IV阶段配套车型公告中90%的车型所使用的催化净化器来源于威孚力达催化净化器有限责任公司。该公司已成为目前国IV车型国产汽车尾气催化净化器的供货龙头企业,并已将部分产品打入国际市场,打破了国外汽车尾气净化器公司在汽车尾气净化催化剂整车匹配市场上的垄断。项目成果的应用有效地解决了机动车尾气排放所带来的环境污染问题,建立和完善了我国机动车排放污染控制技术的创新体系,形成了具有自主知识产权、达到国际领先水平的机动车尾气后处理关键材料和集成技术储备,使我国在机动车尾气净化材料与集成技术方面基本与世界接轨,经济和社会效益显著。 2007年我国汽车产量已达888万辆,预计今年将超过1000万辆,摩托车产量也已超过2000万辆。随着我国机动车排放标准的日趋严格,新车都必须安装满足相应排放法规要求的尾气净化器,表明本课题成果及产品具有很大的市场潜力和广阔的推广应用前景。随着本课题成果所开发尾气净化关键技术的逐步推广,按照目前国产尾气净化器市场的发展趋势估计,预计在未来3~5年内直接应用本课题所开发技术的机动车尾气净化器产量国内市场占有率将继续保持国内第一,并实现出口100万套以上,产生直接经济效益达10亿元以上。另外在柴油车尾气净化方面,由于柴油机具有传统汽油发动机所不具备的经济性、动力性及低污染排放等特性,我国的柴油车总量一直保持稳定增长速度,2004年柴油车总产量猛增到140万辆,占机动车总产量的27.6%。据了解,目前国外有以氧化型催化剂和壁流式陶瓷过滤器组成的重型车柴油车排气净化装置,每台价格相当于人民币5万元以上,且无法适应我国的柴油品质和发动机。我们自主研发的技术产品将成本控制在5000元人民币左右,其成本大大低于国外同类产品,且具有独特设计结构和对我国油品的适应性。待到柴油车新车市场成熟后,预计每年有约60万套的市场,即30亿元的潜力产值,且其市场总额会逐年增长。从这个意义上说,本课题成果具有广阔的应用前景和可观的潜在经济社会效益。
序号3:
6.5wt%Si高硅钢冷轧薄板制备工艺、结构和性能
成果上报年份: 2006.05.01 成果类型: 应用技术
评价日期: 2006.07.14 成果第一完成单位: 北京科技大学
成果简介:
项目任务来源于(1)Fe3Si基合金的脆性机制与韧化方法 国家自然科学基金,59571002 负责人,陈国良,1996年~1998年;(2)难加工材料高效成形技术研究,“973”国家重点基础研究发展规划项目子课题,项目编号:G2000067206-2,负责人,林均品,2000年~2005年。共发表论文13篇,获得发明专利1项“一种含硼、钛、锆、钒的Fe3Si基合金薄板制备的新技术,200310115098.7”。 硅钢亦称电工钢,是电力和电讯工业用以制造发电机、电动机、变压器、互感器、继电器以及其它电器仪表的重要磁性材料。硅钢是使用量最大的一种软磁合金,在软磁材料中占很重要的地位,是发展电力和电讯工业的基础材料,低的铁损及强磁场下的高的磁感应强度是硅钢非常重要的技术指标。由于Fe-Si软磁合金在能量转换和信息处理领域具有举足轻重的地位,国际上对该合金的研究和开发工作一直都十分活跃,但是,高硅钢的室温脆性和低的热加工性能严重影响其在工业领域的应用。近20年来,为进一步降低铁损,尤其在高频信息领域,含Si约6.5wt%的Fe-Si合金被重新考虑为普通硅钢片的替代材料。由于高硅钢具有严重的脆性,各发达国家相继采用CVD法、快速凝固法、特殊轧制法来制备这种高硅薄板或薄带,以避开其脆性。用传统轧制法获得高硅钢薄板,一直是硅钢发展的重要方向,在国民经济的发展中也占据非常重要的地位。因为脆性问题一直没有得到解决,很长一段时期,冷轧高硅钢工艺没有取得突破性的进展。如果能用传统轧制法获得Fe3Si基合金薄板将会给国民经济的发展带来非常大的益处。 我们主要研究了合金化,变形热处理,和环境脆性对Fe-6.5Si-B合金的作用,开发出新型含硼、钛、锆、钒的Fe3Si基合金薄板,并获得发明专利:2003101150987。在研究基础上创新性地提出了形变热处理相结合逐步提高塑性的轧制工艺,通过锻造、热轧、温轧、冷轧,结合热处理使Fe3Si基合金厚度降低的同时,塑性逐渐提高。最后成功实现6.5wt%Si高硅钢薄板的冷轧。可以得到厚度均匀,表面质量良好的0.03mm薄板。 得到的冷轧6.5wt%si高硅钢具有优良的综合力学性能,拉伸强度达到1090MPa,断裂延伸率超过5.6%。远远优于国外CVD法生产的6.5wt%si高硅钢的指标。 得到的冷轧6.5wt%si高硅钢具有优良的软磁性能,0.05mm板的40kHz高频铁损(P0.07/40k=26.1 W/kg)低于取向硅钢(37.0),接近国外CVD法6.5wt%si高硅钢的指标(20.5)。 该项目创新性地提出了形变热处理相结合逐步提高塑性的轧制工艺,冷轧高硅钢的高频磁损等磁性能基本达到了国外同类产品的水平,并具有更加优异的力学性能,为下一步实现冷轧高硅钢的工业化生产,进而替代进口产品,填补国内高硅钢产品空白打下良好的基础。 本项目开发出逐步增塑法这一先进的制备工艺,生产工艺简单可靠,而且得到的冷轧Fe-6.5Si-B薄板的力学性能和磁性能指标已经基本达到国外同类产品的水平。我们计划将逐步增塑法的热机械变形结合热处理的工艺放大,与工厂合作实现冷轧Fe-6.5Si-B高硅钢薄板的中试生产,获得厚度为0.03-0.05mm的成卷带材,这样可以生产出样品铁心,应用在国产设备,如高速电机和高频充电机上,以检验其实际使用效果。 高频充电机由于使用低铁损的高硅钢变压器,电机体积是工频充电机体积的1/10,为流动作业创造了条件。对单台坦克充电的充电机输出功率2.5kW,而重量仅为6公斤,重量轻可随身携带。高频充电机的工作效率为92%,即每次充电有92%的电量充入蓄电池。工频充电机的工作效率为55%,在每次充电过程中有45%的电量损耗。对于自备发电机供电,工作效率低将电量白白耗费。每次充电能节约30%左右的电量。 高硅钢还主要用于高频电机上,由于高频铁损低,所以比普通取向硅钢具有更佳的节能特性,我们的冷轧Fe-6.5Si-B高硅钢的技术成果为下一步实现冷轧高硅钢的工业化生产,进而替代进口产品,填补国内高硅钢产品空白打下良好的基础。
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