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鐵路軌道寬頻性能測試系統(tǒng)擬解決軌道結(jié)構(gòu)中各部件振動疲勞損傷的模擬研究，針對各個部件服役狀態(tài)下所處的高頻共振頻段與低頻頻段共同作用，真實地模擬各部件現(xiàn)場工作狀態(tài)。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 鐵路軌道寬頻性能測試系統(tǒng)擬解決軌道結(jié)構(gòu)中各部件振動疲勞損傷的模擬研究，針對各個部件服役狀態(tài)下所處的高頻共振頻段與低頻頻段共同作用，真實地模擬各部件現(xiàn)場工作狀態(tài)。研制的新型軌道部件高低頻疲勞試驗機(jī)的組成包括驅(qū)動系統(tǒng)、預(yù)加載部分、潤滑系統(tǒng)、計算機(jī)電氣控制部分以及軟件組成。試驗機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)屬于交流伺服系統(tǒng)，在主軸上設(shè)置有可調(diào)節(jié)壓頭行程的偏心輪，偏心輪的功能是將主軸的旋轉(zhuǎn)運動形式轉(zhuǎn)換成壓頭上下直線的運動形式，從而達(dá)到對部件的動負(fù)荷加載的功能。本設(shè)備可模擬各部件在各自共振頻率和其他低頻載荷疊加后的組合疲勞試驗，試驗對象包括但不限于鋼軌、彈條、墊板、螺栓、軌枕以及軌道板等等。預(yù)計可系統(tǒng)性的回答上述各部件高低頻組合疲勞傷損演化規(guī)律，填補(bǔ)國內(nèi)外有關(guān)軌道部件高頻疲勞壽命試驗研究的空白。

為了進(jìn)一步突破結(jié)構(gòu)色領(lǐng)域的瓶頸，研究團(tuán)隊設(shè)計了一種由Si超表面產(chǎn)生的新型結(jié)構(gòu)色。色域面積達(dá)到了97.2%的Rec.2020。同時將空間分辨率提高到至衍射極限，不影響色彩的均勻性和展示。Si超表面首次實現(xiàn)了優(yōu)異結(jié)構(gòu)色的所有關(guān)鍵參數(shù)。這一進(jìn)展有望為結(jié)構(gòu)色在動態(tài)顯示、光學(xué)安全和信息存儲等領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用帶來新途徑。

陶瓷基板由于具有熱導(dǎo)率高、耐熱性好、高絕緣、耐腐蝕、抗輻射等技術(shù)優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于功率半導(dǎo)體和高溫電子器件封裝。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 電子封裝是將構(gòu)成半導(dǎo)體器件的各個部件（芯片、基板和導(dǎo)線等）按規(guī)定要求合理布置，通過貼片、打線與焊接等工藝，達(dá)到保護(hù)芯片，實現(xiàn)器件功能的目的。隨著芯片功率的不斷增加和封裝集成度的不斷提高，散熱成為影響器件性能與可靠性的關(guān)鍵。對于半導(dǎo)體器件而言，通常溫度每升高10℃，器件有效壽命降低30-50%。由于芯片一般貼裝在封裝基板（又稱電路板、線路板）上，因此，基板除具備基本的機(jī)械支撐與布線（電互連）功能外，還要求具有較高的導(dǎo)熱、耐熱、絕緣、耐壓能力與熱匹配性能。目前常用封裝基板主要分為樹脂基板（印刷線路板、PCB）、金屬基板（MCPCB）和陶瓷基板。其中，陶瓷基板由于具有熱導(dǎo)率高、耐熱性好、高絕緣、耐腐蝕、抗輻射等技術(shù)優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于功率半導(dǎo)體和高溫電子器件封裝。

針對目前國內(nèi)成形磨齒機(jī)床在加工工藝軟件設(shè)計方面的缺陷進(jìn)行改善。自主開發(fā)了包括截形計算、齒輪常用數(shù)據(jù)庫、隨機(jī)測量、軸交角優(yōu)化等系列功能的程序包，開發(fā)出高端齒輪成形磨齒機(jī)，掌握齒輪成套磨削的核心技術(shù)。

開發(fā)了多種結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合催化材料，用于高性能的電解水制氫電極材料。

依照美國AMCA207標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計適合于不同類型規(guī)格風(fēng)機(jī)的性能測試臺，配用高精度傳感器，采用計算機(jī)自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對測量參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控與測量，最后形成標(biāo)準(zhǔn)試驗報告。

成果與項目的背景及主要用途：統(tǒng)計資料表明，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，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，具有巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。本項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： 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，在申請國家發(fā)明專利 5 項；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。 

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、集成電路引線框架、微波管結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電材料、高速列車架空導(dǎo)線、熱核實驗反應(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)致密性的前提下簡化了工藝過程降低了生產(chǎn)成本。將Al2O3/Cu復(fù)合材料點焊電極在汽車焊裝線上進(jìn)行了裝機(jī)試驗，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。