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成果介紹鐵磁（FM）/非磁（NM）結(jié)構(gòu)的雙層膜中發(fā)現(xiàn)的自旋泵浦（spin pumping）效應(yīng)是磁學(xué)和自旋電子學(xué)中的一個突破性發(fā)展，因此吸引了眾多的研究興趣。它和鐵磁層自旋極化電流相關(guān)，同時又和非磁層的自旋軌道耦合有直接聯(lián)系。本項(xiàng)目采用具有較高的自旋軌道耦合系數(shù)的稀土金屬調(diào)制非磁層，運(yùn)用鐵磁共振和輸運(yùn)兩種方法，并結(jié)合結(jié)構(gòu)、磁性和同步輻射分析等手段，研究不同稀土摻雜對鐵磁/非磁過渡-稀土合金（Py/NM-RE）復(fù)合納米雙層膜的結(jié)構(gòu)和界面的影響，得到自旋泵浦強(qiáng)度、界面混合電導(dǎo)以及非磁層的自旋軌道耦合強(qiáng)度和自旋擴(kuò)散長度的調(diào)控規(guī)律。從而探索該復(fù)合納米雙層膜中的界面自旋泵浦效應(yīng)和非磁層自旋軌道耦合對自旋動力阻尼的影響機(jī)制。這些研究結(jié)果將有利于開發(fā)新型復(fù)合磁性材料和新型強(qiáng)自旋-軌道耦合的非磁材料，有利于集成多功能自旋器件。

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，如果對該部位實(shí)施適當(dāng) 的處理，使殘余拉伸應(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，具有巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目是在國家自然科學(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、船舶、飛機(jī)、機(jī)車車 輛、壓力容器及管道等工況、野外施工和高空現(xiàn)場作業(yè)的場合，其應(yīng)用前景是 十分樂觀。 技術(shù)原理與工藝流程簡介：天津大學(xué)科技成果選編 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，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)水平及專利與獲獎情況：整體研究達(dá)國際先進(jìn)水平；已獲國家發(fā)明專利 3 項(xiàng)，在申請國家發(fā)明專利 5 項(xiàng)；2004 年度天津市自然科學(xué)一等獎，2002 年獲 教育部發(fā)明二等獎。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測：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家 和人民財產(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、船舶、飛機(jī)、機(jī)車車輛、壓力容器 及管道、水輪機(jī)、火箭發(fā)動機(jī)、汽車制造等諸多領(lǐng)域。 

本項(xiàng)目涉及的是一種與大線能量焊接用鋼相配套的專用藥芯焊絲。近年，隨著構(gòu)件的大型化和大跨度化，為提高焊接施工效率和降低生產(chǎn)成本，諸如自動氣電立焊、埋弧焊、電渣焊等大線能量焊接方法已相繼在造船、建筑、橋梁、石油化工、海洋結(jié)構(gòu)等制造領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。 例如，在船舶制造中，焊接工時約占總工時的40%，焊接成本約占船舶制造成本的17%，日本造船行業(yè)從90年代初開始應(yīng)用大線能量焊接技術(shù)后，焊接效率較傳統(tǒng)的多道次焊接提高近10倍，但是在大線能量焊接條件下，焊接接頭處的溫度升高、受熱時間增長，導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)(HAZ) 晶粒組織粗化，會使力學(xué)性能尤其是沖擊韌性變差，為解決此問題，日本在20年前就已采用氧化物冶金新技術(shù)研究開發(fā)成功能夠承受400kJ/cm以上熱輸入的大線能量焊接造船鋼板，40至100mm厚度的鋼板可實(shí)現(xiàn)一道次焊接成形，使造船成本顯著降低、船舶建造周期大幅度縮短，但日本各鋼鐵公司對這項(xiàng)技術(shù)嚴(yán)格保密從不披露其工藝細(xì)節(jié)。在此背景下，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)和科研院校相繼開展了大線能量焊接專用鋼的研究開發(fā)，其中，東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室同國內(nèi)鋼鐵企業(yè)合作已經(jīng)工業(yè)試制成功線能量大于400kJ/cm的 戰(zhàn)略石油儲罐用鋼（該項(xiàng)成果2013年獲冶金科學(xué)技術(shù)二等獎）和EH40、EH36級船板用鋼，但是與這些大線能量焊接用鋼相配套的國產(chǎn)焊接材料此前鮮有研究開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用業(yè)績報道，目前國內(nèi)市場所需的100-300kJ/cm 大線能量焊接專用藥芯焊絲幾乎全部從日本高價進(jìn)口，而能夠承受400kJ/cm以上線能量的高端藥芯焊絲日方處于某種戰(zhàn)略考量至今拒絕出口中國市場，為了改變這種長期受制于人的被動局面，東北大學(xué)RAL國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基于前期大線能量焊接用鋼研發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ)，近期已試制成功直徑1.0-1.6mm、焊接線能量100-500kJ/cm、適于氣電立焊的大線能量焊接專用藥芯焊絲，藥芯焊絲在線能量200～425kJ/cm的較大范圍內(nèi)，各項(xiàng)力學(xué)性能均能滿足目前國內(nèi)常用船板的大線能量焊接要求，同樣有望滿足儲油罐鋼板的大線能量焊接要求。該焊絲除有望替代進(jìn)口、滿足國內(nèi)造船企業(yè)和國家戰(zhàn)略石油儲備庫建設(shè)的大量需求外，還有望在海洋工程、石油化工、高層建筑和橋梁建造等眾多領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。

通過無損探傷、拉伸試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)和水壓爆破試驗(yàn)對采用該技術(shù)制備的接 頭進(jìn)行了完整性和力學(xué)性能檢測，測試結(jié)果合格。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施一種5自由度簡易焊接機(jī)器人。簡易焊接機(jī)器人可以靠底座的四個腳輪方便地在工件周圍移動。架體側(cè)面安裝有電磁吸盤，當(dāng)操作者指定一段焊縫時，機(jī)器人吸附在工件一側(cè)，機(jī)器人基座與工件保持相對固定。簡易焊接機(jī)器人具有5個自由度。三個移動軸沿x、y和z方向可將末端工具送到不同的空間位置，而機(jī)器人末端的兩轉(zhuǎn)動軸解決焊槍姿態(tài)調(diào)整的不同要求。x和y方向的移動靠同步帶傳動，z方向的移動由梯形絲杠傳動，在焊接一個平面特征時，z軸可自動或由手工調(diào)節(jié)完畢，可不做位置控制。兩個手腕正交布局，且電機(jī)前置，縮短傳動鏈，簡化設(shè)備。機(jī)器人的末端設(shè)計(jì)有焊槍連接法蘭。其關(guān)鍵技術(shù)包括：直線/圓弧焊接特征的軌跡規(guī)劃、焊槍擺動規(guī)劃、機(jī)器人控制技術(shù)。 簡易焊接機(jī)器人體積小、重量輕，移動和安裝都很方便，可以連續(xù)工作并能提供穩(wěn)定的焊接質(zhì)量。簡易焊接機(jī)器人的焊接軌跡為比較規(guī)則的直線或者圓弧，主要用來滿足手工焊接和機(jī)器人自動焊接中間的空白焊接需求。

本項(xiàng)目己列入江蘇省2017年科技廳重點(diǎn)研發(fā)資助項(xiàng)目，項(xiàng)目瞄準(zhǔn) 國際領(lǐng)先的美國SMC國際鐐合金集團(tuán)公司及Techalloy公司、瑞典伊薩 (ESAB)公司鐐基特種焊條產(chǎn)品，立足本土資源研發(fā)出可替代進(jìn)口產(chǎn)品 的國產(chǎn)化鐐基焊條。在研發(fā)過程中，通過對NiCrMo、NiCrFe兩大系列 鐐基焊條采用獨(dú)創(chuàng)熔渣設(shè)計(jì)思路,攻克了高鐐液態(tài)金屬熔點(diǎn)高、粘度大、 流動性差、與熔渣相互粘合從而難于焊接成型及脫渣困難的技術(shù)難題。 研發(fā)出的產(chǎn)品焊縫成型良好、脫渣性好

本實(shí)用新型提供一種鋁母線焊接模具，包括固定在待焊鋁母線(1)四周的四塊石墨板(4)和通過 引流導(dǎo)管(3)與石墨板(4)連接的坩堝(2)，其特征在于:所述的四塊石墨板(4)其中一塊上開設(shè) 有通孔(7)，所述的通孔(7)與引流導(dǎo)管(3)一端連通，引流導(dǎo)管(3)另一端連通開設(shè)在坩堝(2) 

拉線棒自動焊接專機(jī)是集折彎、焊接、彈料于一體的專用設(shè)備，所有的動作由PLC控制，工件放到設(shè)定位置，一件啟動折彎、雙面焊接、彈料一次性完成。焊接質(zhì)量穩(wěn)定，操作方便、安全、高效、且節(jié)省人力。是理想的電力鐵附件自動化焊接專用設(shè)備。 本機(jī)是由：機(jī)架、推料油缸、液壓系統(tǒng)、減速系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、折彎機(jī)焊接工裝組成。電力非標(biāo)拉線棒折彎后直接雙面焊接，一次成型，減少兩次搬運(yùn)，省工省時，焊接質(zhì)量穩(wěn)定，工作效率高。

在過去的二十年里，磁電材料因其在磁傳感器、能量回收器、微機(jī)電系統(tǒng)、可調(diào)微波器件等工程領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，一直以來得到了研究者的廣泛關(guān)注。為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)的磁電耦合，北京大學(xué)工學(xué)院的研究者們利用不同的壓電和壓磁材料制備了諸如0-3型、3-1型、2-2型和2-1型的磁電復(fù)合材料。 北京大學(xué)工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室通過激光處理壓磁材料FeBSi合金(Metglas)，提出了1-1型的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)測試得出：1-1型磁電材料具有超高的磁電系數(shù)（超過7000 V/cm Oe），相比于現(xiàn)有結(jié)果提高了接近7倍。當(dāng)被測磁場頻率為復(fù)合材料的諧振頻率時，在室溫條件下測到了1.35×〖10〗^(-13)Tesla的微弱磁場，這是塊體磁電復(fù)合材料領(lǐng)域的重要突破。該研究還發(fā)現(xiàn)，激光快速退火處理可以顯著降低壓磁材料在諧振頻率點(diǎn)的交流損耗，從而提高1-1型磁電結(jié)構(gòu)的機(jī)械品質(zhì)因子。此外，1維（1D）的結(jié)構(gòu)也有利于降低退磁因子，并增強(qiáng)磁通聚集效應(yīng)。

項(xiàng)目簡介 在過去的二十年里，磁電材料因其在磁傳感器、能量回收器、微機(jī)電系統(tǒng)、可調(diào)微波器件等工程領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，一直以來得到了研究者的廣泛關(guān)注。為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)的磁電耦合，北京大學(xué)工學(xué)院的研究者們利用不同的壓電和壓磁材料制備了諸如0-3 型、3-1 型、2-2 型和2-1型的磁電復(fù)合材料。北京大學(xué)工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室通過激光處理壓磁材料FeBSi 合金 (Metglas)，提出了1-1 型的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)測試得出：1-1 型磁電材料具有超高的磁電系數(shù)（超過7000 V/cm Oe），相比于現(xiàn)有結(jié)果提高了接近7 倍。當(dāng)被測磁場頻率為復(fù)合材料的諧振頻率時，在室溫條件下測到了1.35×〖10〗^(-13)Tesla 的微弱磁場，這是塊體磁電復(fù)合材料領(lǐng)域的重要突破。該研究還發(fā)現(xiàn)，激光快速退火處理可以顯著降低壓磁材料在諧振頻率點(diǎn)的交流損耗，從而提高1-1 型磁電結(jié)構(gòu)的機(jī)械品質(zhì)因子。此外，1 維（1D）的結(jié)構(gòu)也有利于降低退磁因子，并增強(qiáng)磁通聚集效應(yīng)。應(yīng)用范圍基于磁電耦合效應(yīng)，該項(xiàng)研究課題組首次提出了磁電磁通門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，旨在對微弱直流磁場進(jìn)行探測。這個磁電磁通門具有梭形結(jié)構(gòu)，對于1nT 的直流磁場輸入，磁電磁通門輸出信號的相對變化相比現(xiàn)有的結(jié)果提高了4-5 倍，為磁異常探測在導(dǎo)航、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了可能。項(xiàng)目階段本課題組同內(nèi)窺鏡團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)展了基于磁電耦合原理的磁電傳感器陣列和磁成像系統(tǒng)，研制了國內(nèi)首臺磁電磁成像樣機(jī)。該樣機(jī)核心組成部分由56 路磁電傳感器、驅(qū)動電路、信號采集與處理、磁成像顯示等構(gòu)成。該磁成像系統(tǒng)不僅能夠檢測磁性金屬物的存在，而且還能準(zhǔn)確判斷其位置、姿態(tài)，定位偏差縱向在1.2cm 以內(nèi)，橫向偏差在0.5cm 以內(nèi)。另外，通過對金屬棒掃描和采集信號的微分處理，還可以判斷金屬棒的長、徑比值。該項(xiàng)研究提出的磁成像系統(tǒng)在安檢、醫(yī)學(xué)上人體內(nèi)磁性藥囊實(shí)時監(jiān)測方面具有較大應(yīng)用價值。知識產(chǎn)權(quán)已申請相關(guān)專利。合作方式 技術(shù)轉(zhuǎn)讓、合作開發(fā)。