鉆瓜科技成果推薦第4期:高耐磨性表面復(fù)合材料 /MEMS 耐高溫壓力傳感器及技術(shù)/緊湊式換熱技術(shù)/生物質(zhì)氣化燃燒技術(shù) /一種高性能散熱降溫涂料 前沿科技
1、高耐磨性表面復(fù)合材料
該項目針對冶金、礦山、建材、電力、化工等部門有著廣泛存在的各種嚴(yán)酷的磨損工況特點,采用鑄造復(fù)合工藝,在部件的嚴(yán)重磨損部位制備一層(3-10mm)具有高硬度陶瓷顆粒(WC、TiC、Al2O3、SiC 等)與各種鑄鐵、鋼復(fù)合的局部復(fù)合材料部件,可大幅度提高這類易損件的使用壽命,降低由于備件更換造成的設(shè)備停機時間。
1、選擇性局部增強:滿足部件各部位性能要求不一的條件根據(jù)不同部件使用特點,在部件承受磨損或磨損最嚴(yán)重的部位復(fù)合一層具有
高硬度陶瓷顆粒,可與各種鋼和鑄鐵組成復(fù)合材料。這樣不僅提高了承受磨損部位的抗磨性,而且部件的本體可在充分考慮機械性能的條件下選取,避免了為提高部件耐磨性而影響其它性能(如:韌性、強度、耐蝕性、抗氧化性等)的問題。
2、友好的資源再生性
由于在部件磨損最嚴(yán)重的部位且可根據(jù)部件失效的磨損程度來設(shè)計和制備復(fù)合材料的厚度,因此部件失效后該部件表面的復(fù)合材料已基本完全磨損,更換下來的部件已不再含有復(fù)合材料,僅剩金屬母體。因此,完全可用通常磨損部件重熔回用的方法進行再生,克服了通常復(fù)合材料回用困難的缺點。
3、制備方法簡單:不需復(fù)雜的專用設(shè)備
克服了通常復(fù)合材料制備過程復(fù)雜,不便于工程化的缺點,利用一般鑄造工廠的設(shè)備即可生產(chǎn)。使用耐熱鋼基的陶瓷顆粒復(fù)合材料在實驗室 900℃高溫磨損結(jié)果表明:與耐熱鋼相比,復(fù)合材料的耐磨性是耐熱鋼的2.5—3.3 倍。而用WC顆粒與與高鉻鑄鐵復(fù)合的復(fù)合材料在實驗室磨損實驗機上的耐磨性是高鉻鑄鐵的 3-5 倍,顯示出極優(yōu)良的抗磨損性能。而制造成本視復(fù)合層的厚度和面積而定,一般比原制造成本提高不多。
該項技術(shù)具有可持續(xù)發(fā)展性。由于此表面復(fù)合材料可以靈活更換基體金屬材料,根據(jù)不同工況進行基體材料設(shè)計,不僅可以制備導(dǎo)位板、導(dǎo)輪、熱軋輥這樣的耐高溫磨損零件,而且可以進一步開發(fā)用于礦山、電力、化工、建材等行業(yè)的具有復(fù)雜磨損工況的零件,其產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。
使用耐熱鋼基的陶瓷顆粒復(fù)合材料在實驗室 900℃高溫磨損結(jié)果表明:與耐熱鋼相比,復(fù)合材料的耐磨性是耐熱鋼的 2.5—3.3 倍。而用 WC 顆粒與與高鉻鑄鐵復(fù)合的復(fù)合材料在實驗室磨損實驗機上的耐磨性是高鉻鑄鐵的3-5倍,顯示出極優(yōu)良的抗磨損性能。而制造成本視復(fù)合層的厚度和面積而定,一般比原制造成本提高不多。
2、MEMS 耐高溫壓力傳感器及技術(shù)
該項目應(yīng)用先進的 MEMS 技術(shù),研制完成了耐高溫壓力傳感器設(shè)計、制造關(guān)鍵技術(shù)及系列產(chǎn)品開發(fā)。解決了一直困擾航空航天、石油化工、軍工、能源電力等領(lǐng)域因高溫、高頻響、高過載、微型化、瞬時高溫沖擊等惡劣環(huán)境下的壓力、力、加速度測量難題。研制的壓力傳感器主要技術(shù)指標(biāo):工作溫度:-40-200℃;壓力量程:0~1000MPa 任意量程;固有頻率:≤1MHz:綜合精度:0.5 %FS。高 G 值加速度計指標(biāo):1×1015g(g為重力加速度)。相關(guān)技術(shù)已獲得國家授權(quán)發(fā)明專利 20 余項。
3、緊湊式換熱技術(shù)
隨著中國工業(yè)化的持續(xù)推進和經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,工業(yè)用水消耗巨大,據(jù)統(tǒng)計,冷凝冷卻設(shè)備的耗能占工業(yè)耗能的 13%~15%,耗水量占工業(yè)用水的70%~80%。西安交通大學(xué)能動學(xué)院屈治國教授團隊開發(fā)的緊湊式蒸發(fā)冷換熱技術(shù)由于不采用 CFCs 和 HCFCs,最大限度利用自然界冷量,其耗水量僅為水冷式換熱技術(shù)的 5%~10%。研究成果包括緊湊式蒸發(fā)冷換熱技術(shù)的理論機理、蒸發(fā)冷換熱器樣機以及緊湊式蒸發(fā)冷換熱器的選型設(shè)計校核軟件。對翅片管束排列方式、管徑、翅片間距、翅片結(jié)構(gòu)、翅片材質(zhì)以及填料進行了系統(tǒng)優(yōu)化,實現(xiàn)管內(nèi)走冷卻工質(zhì),管外走空氣和水的冷卻模式。成果可對換熱器內(nèi)部進行傳熱傳質(zhì)建模,針對不同壓力下管內(nèi)水、水蒸氣、氨、R134a等冷卻工質(zhì)的換熱器進行快速選型設(shè)計。
4、生物質(zhì)氣化燃燒技術(shù)
生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電或供汽,煙氣污染物凈化成本高?;谠谙冗M燃燒與污染物控制方面的積累,西安交通大學(xué)譚厚章教授團隊研究了生物質(zhì)氣化-燃燒技術(shù)。生物質(zhì)在氣化爐進行熱解,產(chǎn)生的氣化氣送入鍋爐,利用研發(fā)的燃燒器實現(xiàn)生物質(zhì)氣化氣的低氮燃燒,污染物排放達(dá)到環(huán)保要求,可替代燃煤鍋爐供汽/供熱。相關(guān)技術(shù)已應(yīng)用于工業(yè)園,實現(xiàn)清潔供蒸汽20 噸/小時。
對于新建工業(yè)園,需求蒸汽量大,但常常難以通天然氣,而因環(huán)保等問題,燃煤鍋爐難以被立項建設(shè);對于現(xiàn)存工業(yè)園,多采用中小型工業(yè)燃煤鍋爐,普遍存在熱效率低、污染嚴(yán)重等問題。而生物質(zhì)氣化-燃燒技術(shù)可有效替代燃煤鍋爐,實現(xiàn)分布式清潔供汽/供熱。
合作條件要求:合作開發(fā)。
5、一種高性能散熱降溫涂料
該項目研發(fā)了一種涂敷于電器設(shè)備發(fā)熱部件表面的涂料,該涂料可提高發(fā)熱部件的熱輻射性能,致使電器設(shè)備的整體運行溫度降低。散熱涂料通過提高物體表面輻射效率,增強物體散熱性能,涂層內(nèi)部的導(dǎo)熱填料使熱能從發(fā)熱部件迅速傳導(dǎo)至散熱涂層。散熱涂料在 3C 電子產(chǎn)品、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、家用電器、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域,具有廣泛的應(yīng)用前景和市場。
作為一種表面散熱技術(shù),散熱涂料具有易于應(yīng)用,施工簡單,效果明顯,價格低廉等優(yōu)點,是解決設(shè)備散熱的可靠、有效的技術(shù)。課題組研制的散熱涂料在變壓器、開關(guān)柜、斷路器等電力設(shè)備上進行了應(yīng)用研究,具有10%降溫效果。課題組目前掌握了散熱涂料的中試工藝,可進行小批量的生產(chǎn),可以達(dá)到日產(chǎn)500kg,可實現(xiàn)技術(shù)成果向工業(yè)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。5G時代的到來,在電子產(chǎn)品和通訊基站領(lǐng)域需求將進一步增大。電力和傳統(tǒng)機械設(shè)備的小型化、智能化勢必對散熱降溫技術(shù)提出更高的要求。電動汽車的迅速發(fā)展,也將進一步擴大散熱涂料的市場需求。在國內(nèi),散熱涂料技術(shù)目前尚處于初步應(yīng)用階段,在未來五年內(nèi)對散熱涂料技術(shù)的需求將直線上漲,市場規(guī)模將持續(xù)增長,經(jīng)濟效益可觀。西安交通大學(xué)丁書江教授課題組在散熱、導(dǎo)熱材料領(lǐng)域具有多年的研發(fā)經(jīng)驗和成果積累,歡迎工業(yè)界的朋友交流合作。
以上成果為經(jīng)過個人篩選,認(rèn)為有一定應(yīng)用前景的成果或技術(shù),僅供大家參考。如果有哪方面領(lǐng)域的技術(shù)信息需求,可以聯(lián)系我,我定向征詢并發(fā)送,并推動與技術(shù)負(fù)責(zé)人的對接,促進成果的實施應(yīng)用。相關(guān)企事業(yè)單位在經(jīng)營過程中有任何需求都可以聯(lián)系,我利用各種渠道謀求解決或聯(lián)系相關(guān)單位,合作共贏。
趙暉(18622028255,微信號:zhao07180608)
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