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本次查询 744
  • 来源:
    国家自然科学基金;国家科技重大...
    成果完成单位:
    湖南科技大学 江麓机电集团有限公司
    在航空航天、兵器工业和汽车等高端制造领域存在大量难加工材料和零件。如钛合金、高温合金、高强度钢和淬硬钢等高强韧性难加工材料,由于具有高硬度、高强度、高塑性和高韧性等力学性能,其在切削加工中表现为切削力大、切削温度高、加工硬化严重、卷屑和断屑困难等特征,导致切削效率低、刀具损坏严重和已加工质量难以控制。而复合材料的代表,碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的各向异性、层间结合强度低、硬度高和导热系数低等特性使得切削过程极易产生分层、毛刺、撕裂等缺陷,严重影响了零件的质量和刀具的使用寿命。随着科技的发展,兵器装备日益趋向于精密化、轻型化,且向难加工材料、异型面方向发展,而难加零件的加工问题已成为高端装备制造的技术难题与重要研究热点。因此,为了应对和适应机械领域难加工材料不断增多的状况,必须深入研究难加工材料及其零件的高性能切削加工技术和工艺共性技术,这也是国家一系列重大科技计划需要重点突破的创新课题。 项目组在国家自然科学基金、科技重大专项、湖南省自然科学基金等的支持下,持续十余年,面向航空航天、兵器工业和汽车等领域的难加工材料/零件,开展高性能切削加工关鍵技术与应用技术方面的研究工作,取得突破性进展,为难加工材料/零件的高性能切削加工提供了基础理论与工艺共性技术支撑,取得了显著的经济效益和社会效益。主要科技创新如下: 1)难加工材料高速切削力学行为与基础理论。提出高速切削条件下材料力学性能试验方法,发明了一种用于高温霍普金森压杆实验的快速加热装置,开展了高速切削力学行为及刀具磨损规律研究,建立和发展了高速切削基础理论,以及有效控制高速切削刀具摩擦、磨损和破损的理论和方法。 2)CFRP低缺陷制孔技术。开展了CFRP切削机理、钻削缺陷的形成及其控制和刀具磨损等方面的系统研究,发明了一种适用于碳纤维复合材料的孔加工钻头及孔加工方法,构建了破纤维复合材料钻削参数优化数据库系统,开发了钻削CFRP的新型复合钻头。 3)大直径扭力轴高性能加工技术。针对大直径扭力轴加工效率较低和使役性能差等问题,提出了大直径扭力轴花鍵无切屑滚切加工方法。 4)异型深腔曲面零件高效硬铣削技术。研究以切代磨高效硬切削技术和工艺方法,解决了刀具使用的可靠性、切削过程稳定性和产品质量的一致性,提供了装甲车传动装置某零件的以切代磨批量生产成套工艺技术。 5)变速箱体类零件高效精密加工工艺优化数据库。构建了高强铝合金材料的本构模型,研究了加工变形控制策略和工艺优化,建立装甲车变速箱零件材料切削物理仿真与高效切削加工基础数据库。 该项目培养博士1名,硕士22名;授权国家发明专利4项、其他知识产权3项、发表学术论文60余篇。项目成果应用于江麓机电集团公司,提升了公司核心竞争力。公司近三年新增销售7.0亿元,新增利润1.66亿元,
  • 来源:
    国家科技重大专项;国家自然科学...
    成果完成单位:
    西安交通大学 武汉华中数控股份有限公司 ...
    我国制造业门类齐全、规模世界第一的同时,也存在着缺乏自主核心技术,难以抢占高端装备与产品的竞争制高点;由于在高精密机床生产制造上存在短板,进而难以生产出高精密核心部件,致使高端装备的关键核心部件长期依赖进口。高端装备及其关键核心部件是制造业科技竞争的制高点,核心基础部件体现了制造业的基础能力和发展后劲,是夯实制造业可持续发展的根基所在。因此,聚焦突破重点领域关键基础部件的核心技术是国产高端装备实现突破的必经之路。 精密光栅位移传感器,是高档数控机床、精密测量仪器和智能制造等高端制造领域不可或缺的核心关键部件。受制于光栅制造核心装备/工艺的西方垄断与关键技术封锁,我国现有精密光栅的制造技术和测量芯片/软件系统落后欧美2代以上;二维光栅、精度优于±1μm/m的线位移光栅和精度优于±1"的圆光栅产品完全依赖进口,又严格受到禁运,是高端装备精度提升的“卡脖子”问题。 高粘度高性能精密光栅的批量化规模制造主要存在四大技术难题:光栅结构的纳米精度溯源与母光栅制造,微纳米光栅结构的大面积一致性批量化制造,光栅位移传感系统的大间隙高精度读数方法,以及光栅产品与数控系统的机电匹配性。这已成为制约国产光栅系统性能提升乃至高端装备精度提升的技术瓶颈。 为攻克上述难题,该项自历经近十年基础理论研究与应用技术攻关,针对高端制造产业转型升级中的装备整体精度提升亟需,遵循“基础理论-关键技术-工程开发-推广应用”的总体研究思路,创造性地提出了时间基准映射长度的光栅结构模具制造方法,建立了结构场约束宏微纳跨尺度制造技术体系,实现了基于空间结构光调控的信息解耦技术均集成测量方法,开发了光栅信号质量检测与分析、数控机床装配质量诊断系统等数控系统嵌入式模块,实现了国产精密光栅与国产数控系统的深度融合,在光栅制造技术和工程化应用上取得4项创新成果。 1、提出了以时间基准映射长度的母光栅制造方法,实现了母光栅结构精度向时间的溯源,解决了纳米精度母光栅制造工艺难题,母光栅结构制造精度最高达到±0.2nm,为国际最高指标; 2、提出了结构场约束的宏微纳跨尺度制造方法,突破了国际同类产品采用多场光刻拼接复制的技术难题,实现了180米超长光栅、米级幅面二维光栅、米级幅面圆光栅的跨尺度、连续制造,光栅量程和幅面为国际最大; 3、提出了基于空间结构光调控的信息解耦技术与集成测量方法,建立了基于空间结构光场的衍射光光程调控模型,拓展了衍射光干涉成像的成像深度,解决了精密光栅的大间隙、高精度读数难题,读数间隙容差达到2.4±0.3mm;实现了线位移光栅测量精度优于±0.2μm/m、米级幅面二维光栅测量精度优于±0.4μm、圆光栅测量精度优于±0.1"等三大系列产品的规模化制造,系列产品的核心指标国际领先,在国内首次制定并颁布“敞开式光栅传感器”行业标准1部; 4、项目研发的系列精密光栅产品与国产数控系统深度融合,实现了与国产数控系统的机电系统和通信协议的完全匹配与集成技术工程化开发;在数控机床、精密测量仪器、高端印刷等领域进行了规模应用,解决了二维光栅、精度优于±1μm/m的线位移光栅和精度优于±1"的圆光栅产品等精密光栅对我国禁运的现实壁垒;项目成果批量装配到数控机床、高端检测仪器等国产高端装备“母机”中,系统精度提升1个数量级以上,实现了国内关键领域、重大装备的核心位置反馈部件的全国产化配套。 该项目在国家科技重大专项、国家自然科学基金等项目支持下,历经近十年的研究,发表论文65篇(SCI检索57篇,封面论文3篇,高被引论文1篇);获授权发明专利30件,登记软件著作权9项,形成了精密光栅制造与应用的专利池;制定国家标准、行业标准和企业标准各1项。陕西省机械工程学会组织的科技成果鉴定认为:“结构场约束宏微纳跨尺度制造方法,达到国际先进水平;大幅面二维光栅系统等光栅系列产品达到国际同类产品领先水平”。项目部分成果获得陕西省高等学校科学技术一等奖、陕西省专利二等奖。 该项目成果在宝鸡忠诚机床股份有限公司(国家重点高端装备制造基地)等获得规模应用,实现对国外同类产品的全面替代,打破了技术垄断和产品禁运;联合华中数控股份有限公司应用到山东滕州国家中、小数控机床产业集群,实现了中、小数控机床精度的整体提升,支撑了中、小机床行业向高档数控机床产业的提档升级。 截至2019年底,该项目成果,已在国家平面角度基准装置、国家大飞机跨尺度装配动静态现场校准、航天领域中大型部段高速分离地面测试等国家重大工程中取得应用,打破国外技术垄断和产品禁运,实现了国内关键领域、核心装备的国产化配套;在高档数控机床、精密测量仪器、高端印刷等领域多家企业进行规模应用,推动了高端装备精度提升,为国家制造业向髙质量发展、产业整体技术升级夯实了基础。自2014年推广应用以来,累计创造经济效益39.27亿元(近三年30.61亿元),新增利润5.25亿元(近三年4.29亿元),取得了显著的社会和经济效益。
  • 来源:
    国家科技重大专项(国家04科技...
    成果完成单位:
    宝鸡忠诚机床股份有限公司 西安理工大学
    1.项目概述: 该项目是宝鸡忠诚机床股份有限公司承担的2010年度“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(国家04专项)课题成果。西安理工大学作为参与单位联合研发该课题。课题名称:BM63150C精密数控车床及BM63150X车削中心,课题编号:2010ZX04001-051,课题起止时间:2010年03月至2013年12月。在完成精密数控车床及车削中心创新开发技术的基础上,完成了BM63150C精密数控车床及BM63150X车削中心机床及其系列产品的研发。该课题由工信部产业促进发展中心分别于2015年9月21日通过任务终验收和2016年6月21日通过财务终验收,课题技术的先进性和产品的高性能及可靠性受到了行业专家的一致好评。 2.主要技术内容: 2.1创新技术开发 1)精密动静压主轴与电主轴的配套设计制造技术 2)宏/微量进给技术 3)人造花岗岩整体式床身设计制造技术、中心冷却滚珠丝杠应用技术 2.2创新产品开发 1)BM63150C精密数控车床规格参数 床身上最大回转直径:φ800mm,最大车削直径/长度;φ630/1500mm,主轴转速:50-5000r/min,X/Z轴快进速度:36/36m/min 2)BM63150X车削中心规格参数(其余参数与BM63150C相同) 动力刀具转速:10000r/min 3)主要精度 主轴径向/轴向跳动:0.0005/0.001mm;X/Z轴重复定位精度:0.002/0.003mm 4)可靠性指标: BM63150X车削中心(进口数控系统)整机可靠性指标MTBF为1193.2小时,BM63150C数控车床(国产数控系统)整机可靠性指标MTBF为703.4小时。 5)创新点 a)精密动静压主轴与电主轴的配套设计制造技术 b)宏/微量进给技术 c)人造花岗岩整体式床身设计制造技术、中心冷却滚珠丝杠应用技术 6)关键技术 a)精密动静压技术与电主轴的配套应用技术 b)宏/微量进给技术 c)人造花岗岩整体式床身设计与制造、中心冷却滚珠丝杠应用技术 d)数控机床伺服参数优化应用技术 e)数控车床及车削中心减隔振技术 f)数控车床及车削中心热变形分析及控制技术 g)数控车床及车削中心综合误差补偿技术 3.授权专利情况 a)数控车床大规格精密直驱主轴结构(发明专利专利号:21201310314909. X b)新型数控车床人造花岗岩床身(实用新型〉,专利号:21^201220611020.9 c)精密机床主轴回转精度检测装置(实用新型专利号:21201520958997.1 d)大规格精密直驱主轴结构(实用新型专利号:21201120356009.8 4.技术经济指标: 项目技术先进、产品性能优越,处于国内领先水平,在国际属同类先进水平,与国外进口机床相比有很高的性价比。该机床主要用于汽车、航空等领域精密零件的高效率、高精度加工,在满足国内高端用户需求方面,有着广阔的市场前景。 至目前,应用该项目技术共生产52台精密数控车床/车削中心及其系列产品。近三年为公司新增销售收入2128万元,新增利税488.5万元。经过本项目的研发,公司已建成具备年产20台以上精密数控车床/车削中心生产能力的生产线,预期可为企业每年增加销售收入1120万元。 5.应用推广及效益情况: 项目产品典型用户,1台BM63150X车削中心已销售给山东博特精工股份有限公司(济宁),2台BM63150X车削中心已销售给昌河飞机工业(集团)有限责任公司,1台BM63150X车削中心已销售给中国航发商用航空发动机有限责任公司。至目前,机床使用情况正常,用户评价良好。
  • 来源:
    国家科技重大专项;国家自然科学...
    成果完成单位:
    中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司 重...
    页岩气作为新兴清洁能源为国家能源安全做出了重要贡献。但在页岩气商业化大规模勘探开发中,尤其是对于地质条件复杂、生态环境脆弱、人口密集的川渝地区,面临海相页岩气开发压裂能耗高、绿色开发及生态安全关键技术亟待突破、现行生态环保等相关配套标准规范针对性不足等诸多难题。 为解决上述重大难题,该项目在国家科技重大专项、国家自然科学基金等支持下,经过近8年攻关实践,在海相页岩气节能高效开发与生态安全保障领域实现了重大突破和技术进步。取得创新性成果如下: (1)集成创新研发了海相页岩气集约化节能高效压裂技术及装备。研发了全电动压裂脉冲致裂增渗技术及装备,研制了适用于长水平段分段压裂的抗高温耐高压可溶性桥塞,首次实现了海相页岩气全电气化压裂,解决了常规压裂能耗高、压裂缝网规模有限、施工噪声大、温室气体(CO2)排放量大等难题,为海相页岩气节能高效开发及区域大气和声环境保护提供了重要技术支撑。 (2)研发了适合川渝地区页岩气勘探开发全过程作业废水处理技术及装备。揭示了海相页岩气作业废水水质污染特征及环境效应,研发了废水高效重复利用与达标排放分区处理技术及装备,研制了国内首套模块化压裂返排液处理装置,建成了全国首个页岩气产出水处理工程,实现了产建开发区废水100%重复利用及其他区域废水稳定达标排放,为区域水生态环境安全提供了有力保障。 (3)研发了页岩气油基钻屑资源化利用及无害化协同处理技术及装备。揭示了油基钻屑污染特征,创新研发了国内页岩气油基钻屑热解无害化处理与循环利用关键技术,研制了热相分离、调质分离等集约化、模块化和智能化系列装备,攻克了热相分离装备效率低、易结焦、泄漏严重等难题,建成了首座页岩气油基钻屑热解处理站,实现了油基钻屑中高值组分的高效利用及废弃物无害化协同处理。 (4)明确了页岩气开发主要环境问题及其影响因素,建立了海相页岩气节能高效开发与生态安全保障关键技术配套标准体系,创建了“三维度”页岩气绿色环保管理模式,创立了海相页岩气绿色开发基地建设典范。 成果获授权国际发明1项、中国发明28项、实用新型31项、软件著作权2项;制定行标1项、企标21项,在编标准9项(其中,国标3项、行标2项);发表论文85篇,其中SCI24篇、EI15篇,出版专著3部;培养省部级人才4人。成果在重庆、四川、湖北、黑龙江等地得到了广泛应用,取得了显著的经济、社会和环境效益,直接经济效益约88亿元。
  • 来源:
    国家科技重大专项;国家自然科学...
    成果完成单位:
    西北大学 中国石油化工股份有限公司石油勘...
    该项目属于石油、天然气勘査技术推广。 中国沉积盆地多数为演化历史复杂的叠合盆地,构造热演化历史长,古地温场叠加改造强烈,构造热演化史恢复难度大、探索性强。详细恢复叠合盆地构造热演化史,是当代地球科学研究的前沿课题及油气等能源矿产勘探和评价的重要内容,不仅在盆地动力学研究方面具有十分重大的理论意义,而且对有效指导油气勘探有重要的应用价值。 研究团队通过近30年的持续攻关研究,在国家科技重大专项、国家自然科学基金、973课题和油田重大项目等50余项课题的支持下,采用多种古地温研究新方法及叠合盆地存在古地温场叠加改造的新思路,攻克了叠合盆地的热演化历史恢复的世界级难题,取得了一系列重大创新性成果。构建了复杂叠合盆地热演化史恢复的系统理论及方法体系,率先提出了叠合盆地古地温场信息存在改造及抹去的概念,为我国改造强烈的复杂叠合盆地热演化史恢复构建了新的系统理论和方法体系,先后恢复了我国10余个盆地的构造热演化历史,确定了10余个盆地油气生成及成藏历史,评价了油气成藏有利层位、区带及勘探目标,有效推动、指导了我国复杂叠合盆地构造热演化史恢复的理论创新与油气勘探的重大突破及新发现,成效显著,经济效益巨大。取得的重大创新性成果主要表现在以下5个方面: 1、针对我国盆地多为复杂叠合盆地及后期改造强烈的实际,率先发现地温场信息存在叠加改造及抹去的现象,根据复杂叠合盆地不同演化阶段地温场信息的记录、保存、改造及抹去等多种不同复杂情况,应用多种古地温研究方法及不同时期盆地原型与改造强度的差异,恢复不同地质历史时期盆地地温场特征,构建了复杂叠合盆地热演化史恢复的系统理论及方法体系,为我国叠合盆地热演化史恢复提供了新理论和新方法,对我国叠合地热演化史恢复有重要指导意义,创新性显著。 2、应用裂变径迹、流体包裹体测温、镜质体反射率、盆地模拟、火成岩测年及地球化学等多种研究技术及方法,恢复了我国鄂尔多斯、松辽、塔里木、海拉尔、银额、吐哈、二连、酒泉等10余个盆地的构造热演化历史,揭示古生代以来我国主要盆地构造及古地温场演化规律,首次发现了我国北方中生代晚期早白垩世区域规模的构造热事件的存在,为盆地油气成藏评价及盆地动力学演化提供了重要依据。 3、应用流体包裹体、伊利石测年、饱和压力等多种新方法,结合盆地热演化史与生烃史研究结果,构建了鄂尔多斯、松辽、塔里木、海拉尔、银额、吐哈、二连、酒泉等10余个盆地构造热演化史与生烃作用、成藏期次的关系模式,取得了一系列油气生成及成藏历史研究的定量性创新成果,有效地指导了相关盆地油气勘探的突破及新发现。 4、应用盆地叠加与改造分析技术,针对塔里木大型盆地多期叠加及断裂的性质和断距识别困难等技术难题,建立了叠合盆地复杂构造解析方法与技术,构建了环满西斜坡“近源贴盖、断裂疏导、斜坡聚集、优储控富”的油气成藏新模式,提出塔里木盆地环满西斜坡等是古生界巨型油气富集区,有效地指导了海相碳酸盐岩层系油气勘探重大突破及新发现。 5、叠合盆地构造热演化史恢复理论及方法体系有效地深化、推动了我国复杂叠合盆地构造热演化史研究工作及理论技术创新。盆地热演化史与成藏期次及油气评价系列创新成果,有效地指导了塔里木、鄂尔多斯、吐哈、海拉尔、松辽、酒泉、二连、银额等10余个盆地的油气评价选区及勘探的重大突破及新发现,在预测的有利勘探层系及勘探区发现多个大型油气田,获得油气探明储量超过10亿吨,取得了巨大的经济效益和社会效益。 该系列创新成果已授权国家发明专利3项,出版专著3部,发表重要论文168篇,引用总数3731次,其中SCI论文20篇,EI论文72篇,SCI、EI论文引用1208次,20篇代表作引用总数1333次,相关研究论文获得全国百篇优秀博士学位论文、中国石油学会百篇优秀论文、入选领跑者5000中国精品科技期刊顶尖学术论文等多种奖励。该团队先后在叠合盆地热演化史与油气勘探领域培养硕、博士研究生80余人,已形成研究特色鲜明、理论与实践紧密结合、富于创新精神的科研团队。研究成果被汪集暘、邹才能、赵文智院士及澳大利亚科学院院士Gleadow,A.J.W.等多位权威学者的正面引用,得到学术界高度的认可和积极的评价。 该研究成果不仅具有重大的理论意义,而且紧密结合油气勘探及国家对能源的重大需求,在油气、地质产业部门得到广泛的应用及推广,受到产业界认可及社会的好评,产生了重要的影响,取得了的经济效益。该系列创新成果紧密结合油气勘探开发应用,有效地指导了10余个盆地油气评价选区、有利区带划分及目标选择,实现了油气勘探的重大突破及多个大型油气田的发现,获得油气探明储量超过10亿吨,取得了巨大的经济效益和社会效益,有效推动了油气行业的科技进步和行业发展。为解决我国油气资源供需矛盾及保降我国能源安全做出了重要贡献。在主持完成的国家重大专项课题验收会议上,金之均、马永生和戴金星院士等18位专家一致认为该系列研究成果突出、创新性强。鉴定委员会一致认为该系列创新成果达到国际先进水平。该成果已获得中国地质学会2011年度十大地质科技进展和陕西省化工学会一等奖3项等多种奖励。
  • 来源:
    国家科技重大专项
    成果完成单位:
    重庆科技学院 中国石油集团川庆钻探工程有...
    川渝地区深层地质条件复杂,纵向上多产层多压力系统、主力产层裂缝发育,井筒压力极易失衡、失控,造成钻井液漏失量大、复杂处理时间长、部分井难以钻达地质目标,严重制约了天然气资源安全动用;且井筒压力控制不精细,甚至会引发如2003年罗家16H井的恶性井喷事故,造成重大人员伤亡和巨大社会影响。 为此,依托国家重大专项,历经12年攻关,形成了自主知识产权的全过程精细控压钻井成套技术,建成了国内最大集研发、制造、服务于一体的产业化基地,主要创新如下: 1.构建了复杂深井安全窗口压力剖面精确调控的理论与技术。创建了深部地层压力窗口及多参数裂缝孔洞预测方法,为安全压力窗口确定提供关键理论支撑;揭示了高温及井筒环空小间隙等对井筒压力的影响规律,发明了井筒压力精确计算方法和井筒压力动态预测控制模型,计算误差由10%以上降低到5%以内,解决了井筒压力难以精确控制的难题;发明了瞬时流量和立套压趋势的双因素耦合溢漏快速识别方法,溢漏发现提前5-10min,实现溢漏“早发现、早处理”。 2.创新形成精细控压钻井成套装备及工艺技术。首创了电控自动节流控制与回压补偿、云端多源数据融合监控为核心的精细控压钻井系统,同比国外产品,井口套压控制精度由±0.15MPa提高到±0.07MPa;首创了“微欠排气降压”和“微过微漏”井筒压力精细控制钻井技术,应用126口井,漏失量降低86%、复杂时间减少95.3%,复杂处理平均套压由19.97MPa降为安全作业范围7MPa以内,确保井筒压力控制安全。 3.首创精细控压“测-固-完”井成套装备及工艺技术。发明了一体式自循环控压固井装备,控压能力由10.5MPa提高到14MPa;首创了精细控压固井技术,气层平均固井质量合格率由39.6%提升至91.6%,采气井口带压率由39.24%降低至6.98%;形成了不压井起下钻、控压测井、控压完井技术,实现起下钻、测井、完井作业3000余趟管柱安全起下。 项目获发明专利18件(美国1件)、实用新型18件、软件著作权22件,行业及企业标准10项,论文60篇,部分成果获行业协会特等奖1项,2位院士鉴定成果整体达到国际先进水平,其中电动节流模式、控压固井等技术达到国际领先水平。推广229井次,近三年直接效益3.69亿元、间接效益5.95亿元,使中国跨入世界“三高”井井筒压力控制技术“领跑者”,保障了川渝深层万亿方级含硫天然气资源安全动用。
  • 来源:
    国家自然科学基金;国家科技重大...
    成果完成单位:
    西北工业大学
    水声探测是当前国家“海洋安全”重大战略需求。其通过声纳系统接收水下目标的声辐射噪声或者散射回波,在一定范围内实现对水下目标的探测。主要涉及信号处理层的数据获取;信息处理层的目标检测;以及接触层的融合跟踪与目标识别。水声探测历来是信号与信息处理、声纳技术等领域的重要研究方向,是构建海洋环境安全保障体系的核心技术。而海洋声学环境复杂、目标微弱且背景杂波率高、传感器测量高度非线性是长期困扰水声探测信号、信息与接触处理的三大国际挑战性难题,随着现代声隐身技术的快速发展和海洋背景噪声的日益复杂,使这三大挑战性难题愈发突显,严重制约了水声探测系统的实际效能。对此,美国海军水下作战中心、北约水下研究中心等机构都在积极研究部署相关技术与装备,并对中国实施严密的技术封锁和装备禁运。 机器学习是人工智能的核心技术,国家重点发展的新一代信息技术,其技术发展迅猛,应用广泛,为探索解决水声探测写大国际挑战性难题带来极大的希望。但是,目前国际上尚未有针对水声探测的机器学习理论、算法的系统性研究,其中至关重要的问题是:如何针对水声探测的三大国际挑战性难题构建新的机器学习模型?如何建立新模型的泛化性能分析理论?如何有效地训练求解上述新模型?对此,该项目历时十年,在国家自然科学基金、国家重大专项、重大创新等多个项目支持下,围绕机器学习理论与方法在水声探测中的应用展开系统深入的研究,突破国外技术封锁,取得了如下重大科学发现: 1.针对复杂海洋声学环境,提出了声学环境与声信号耦合处理的理论与方法;系统揭示了海面、海底以及海洋中尺度等多维、多源、多尺度海洋环境下的声传播与声目标散射特性;提出了基于矩阵正则化多核学习的水声环境数据分析方法,深刻揭示了不同环境要素对声传播的非线性作用关系;基于压缩感知理论与水声传播特性,构建了水声信号的稀疏表达,通过接收端的近似零伪范数约束获得高精度的重构水声信号,显著提升了水声信号的获取效能。 2.针对目标微弱、背景杂波率高,提出了对传统被动探测的低频分析与记录信号的高容量卷积神经网络表征与端到端学习机制,极其有效地提升了现有被动声纳的弱目标探测能力;建立了主动声纳探测的回波强度时空Dirichlet过程混合模型与入侵小目标探测机制,极大地改善了现有主动声纳的检测概率和虚警抑制能力;揭示了海洋中可靠声路径联合临界深度以下接收信噪比可提高10-25dB的特性,提出了传感器布放与目标的探测定位策略。 3.计对传感器测量的高度非线性,提出了特征协助的多源融合探测学习模型,系统分析了水声目标声辐射噪声和散射回波特征的特性;构建了多视图融合机器学习水声目标声辐射噪声和散射回波的特征选择模型,提高了回波特征与目标的相关性;构建了测量误差的概率分布表征,提出了结构化稀疏多源融合学习模型,合理融合了多传感器、多特征间的层次化互补信息,使传感器的测量质量得到显著改善。 该项目已完成国家自然科学基金、国家重大专项、重大创新等项目5项;共发表论文83篇,SCI收录58篇,出版学术专著三部,其中国际声学领域顶尖期刊JASA上有18篇,国际机器学习等IEEE顶级期刊论文8篇,国际水声领域顶级会议OCEANS论文15篇,授权国家发明专利5项。该项目研究内容系统,科学发现点具有原创性,整体处于国际领先水平,突破了多项国外技术封锁,相关科学发现已应用到海军研究院、中船重工七二六研究所、中船重工七六0研究所等单位的国家重大项目和型号中,通过了实际验证,显著提升了水声探测系统和装备的效能,有力地保障了国家海洋安全,科学价值突出,国防效益大。
  • 来源:
    国家科技重大专项;973计划;...
    成果完成单位:
    西安理工大学 西安奕斯伟材料技术有限公司
    该项目属于自动化与半导体材料的交叉技术领域。 硅是最重要的半导体材料,是集成电路产业发展的食粮,90%以上的集成电路芯片都是制作在硅或硅基材料上的。直拉法(Czochralski法)是生长大尺寸半导体硅单晶的主要方法,其核心工艺与技术装备是实现半导体硅单晶材料产业化生产的关键,在整个集成电路产业链中居重要的基础地位。大尺寸半导体硅单晶生长过程涉及半导体材料与工艺、自动控制、机械制造、检测技术等多个科学技术与生产领域,具有技术门槛高、投资规模大、行业垄断强的突出特点,是制约我国集成电路产业发展的主要瓶颈之一。因此,开展对大尺寸半导体硅单晶生长关键技术与核心工艺的攻关,对于满足我国集成电路产业发展的迫切需要、摆脱在此领域受制于人的局面意义重大。 该项目历时10年,先后得到了国家科技重大专项、国家“973”计划项目、国家自然科学基金重点项目以及省、市重大科技攻关项目的支持。项目组在完成了大尺寸电子级硅单晶炉设备研发任务的基础上,以解决硅单晶生长工艺中的关键科学技术问题、实现产业化应用为目标,计对极大规模集成电路硅单晶生长的核心工艺,持续开展了全面、深入的研究工作。在硅单晶生长机理与建模、关键变量检测、核心工艺实现与控制方法等方面,取得了一批重要成果并实现了重大产业化应用,其主要贡献以下: 1、提出了基于知识和数据的多场耦合条件下晶体生长生长机理过程与建模方法。 研究了硅单晶生长过程缺陷形成机理和杂质分布规律,发明了面向实际应用抑制与调控方法,提出了晶体直径与生长速度模型、弯月面质量与高度模型、固液形态与热传递模型;发明了可抑制缺陷和改善氧浓度分布的工艺方法;提出了多场、多相作用下的晶体生长过程三维模型和热系统设计与数值模拟方法;解决了基于格子Boltzmann方法的对流模型选取问题,发明了热场模型的辨识与设计方法,研制出国内首套32英寸晶体生长设备高效热系统。 2、建立了晶体生长过程关键变量检测、参数估计理论与方法。提出了混合不确定性条件下,硅单晶生长过程中多个关键变量的检测理论与方法,发明了在线检测晶体直径、熔硅液位等关键变量的方法并研制成功多个仪器设备,实现了在硅单晶生长过程中关键变量检测中的工程化应用;提出了多场耦合复杂分布系统温度传感器的最优布设方法,发明了基于自由液面温度测量值和特征函数插值的硅熔体温度场重构方法,为复杂环境下多点测量提供依据;建立了单晶炉硅熔体轴对称模型,揭示了硅熔体内的温度场分布及变化规律,保障了生长工艺对晶体缺陷与杂质的控制要求。 3、提出了超导磁场作用下的电子级硅单晶生长工艺。针对强磁场作用下硅单晶生长过程中的多尺度多物理场耦合机理模型,提出了不同对流参数作用下的熔体流动形态与传热传质关系,发明了构型非对称磁场结构以工程设计方法;阐明了强磁场作用下熔体温度分布与氧浓度分布规律,发明了通过外加磁场,提高晶体品质,改善工艺参数的方法;发明了磁场作用下,晶体生长全过程关键工艺参数优化方法,实现了磁控条件下对硅晶体中氧、碳含量及杂质分布的工艺要求。 4、提出并实现了符合晶体生长工艺要求的自动控制技术和控制方法。提出了晶 体生长过程的先进控制理论与技术方法,发明了恒拉速工艺条件下硅单晶直径控制方法,攻克了实现恒拉速硅单晶生长工艺的行业公认难题;发明了分布式多模式控制系统结构,设计制造了硅晶体生长智能控制系统;针对晶体生长过程的多场、多相耦合、模型高度非线性、模型参数不确定等特点,发明了提出了满足工艺要求的动态工艺参数优化控制方法;研制成功面向产业化应用的全自动晶体生长控制系统。 项目实施过程中取得一批重要的标志性成果。获得授权专利34件,其中授权中国发明专利28件、美国发明专利2件、授权实用新型专利4件;在IEEE Trans.on Control System Technology、IEEE Trans.on Semiconductor Manufacturing、物理学报、自动化学报等国内外权威期刊发表学术论文150余篇,出版此领域学术专著1部;制定颁布国家和行业标准3部。项目成果的学术水平得到了国内外的权威专家和知名企业的高度认可和正面评价。 项目成果实现了重大产业化应用。2013年以来,项目成果相继在北京有色院、台湾友达晶材等企业整体应用。2018年北京奕斯伟集团公司投资110亿元建设半导体大硅片产业化项目,在这一过程中,项目组积极推动促成该重大产业化项目落户陕西并全力使该项目成果实现转化和产业化应用。项目组将31项知识产权成果作价入股该项目,参与成立了以建设世界领先的半导体大硅片制造企业为目标的西安奕斯伟硅片技术有限公司。该项目获得了国家发改委的立项批复,目前已完成投资超过30亿元,进入批量试产阶段。这个项目的成功落地和顺利实施,为陕西省社会经济发展和电子信息产业布局发挥了重要作用。 该项目成果的实质性转化和产业化应用,为实现我国在集成电路硅材料关键技术与核心工艺产业化方面取得新突破、解决在半导体大硅片领域的“卡脖子”问题做出了重要贡献。
  • 来源:
    国家自然科学基金;国家科技重大...
    成果完成单位:
    西安石油大学
    该项目属于油气藏评价、开发、挖潜改造和提高采收率跨学科结合的技术领域。 2019年我国原油对外依存度达71%,天然气对外依存度达45%,随着国民经济不断发展,供需矛盾会更加突出。低渗透砂岩油气藏具有巨大的开发潜力,已经成为我国油气增储上产的主体。据统计,主体位于鄂尔多斯盆地的长庆油田2019年油气当量攀上5701万吨新高点,延长油田原油产量达到1120.14万吨。但鄂尔多斯盆地的油气资源以低渗透为主,由于颗粒细、成岩压实作用强、物性差、溶蚀孔和微裂缝发育、孔隙喉道细小(且小孔喉所占比例很大),微观非均质性强,这些特点显著增加了低渗透砂岩油气藏的评价和开发难度,尤其使得开发过程中的流体运动规律更加复杂、预测难度加大,制约着挖潜措施的合理选择,亟待高效经济的提高采收率方法。目前低渗透砂岩油气藏跨尺度定量表征与提高采收率方面存在如下突出问题:(1)对制约低渗透砂岩油气藏品质和开发效果的关键因素不清,宏观沉积成岩与微观孔隙结构、微米与纳米级孔隙结构之间的跨尺度定量表征方法还未建立,导致优质储层预测效果不理想;(2)低渗透砂岩油气藏开发过程中微观孔隙结构参数的变化规律认识不清,流体动态分布预测方法不成熟,赋存和有效动用的孔喉尺度范围不确定,导致流体分布的预测精度不高,开发方式优化、挖潜改造和提高采收率技术的目标靶点不清、针对性不强;(3)不同提高采收率方法的微观作用机理及其适应性还有待进一步研究;(4)挖潜改造未考虑开发过程中地应力、非均质性、孔隙压力和岩石力学采参数的动态变化,导致动用效果不理想。为此,该项目提出油气藏评价、开发、挖潜改造与提高采收率全过程的一体化思想,并通过微观孔隙结构将各个环节有机衔接,实现分类评价、高效开发和有效动用。 在国家自然科学基金、国家科技重大专项、教育部科学技术研究(重点项目)、陕西省自然科学基础研究计划和长庆油田科技攻关项目的持续资助下,通过理论、方法和技术创新,该项目揭示了制约致密砂岩油气藏品质和开发效果的关键因素,实现了跨宏观-微观、微米-纳米尺度的定量表征,确定了开发过程中孔隙结构的变化和流体的分布规律,得到了流体赋存的孔隙范围,提高了流体预测精度,在此基础上指导了气藏开发方式优化、优选了有效降低微观剩余油含量的气驱提高采收率技术,针对性提出了宏观剰余油气分类挖潜压裂甜点和工艺优选新方法,为致密砂岩油气藏高效、科学开发提供了理论支撑和技术保障。主要创新点包括: (1)建立了低渗透砂岩油气藏跨尺度多参数分类定量表征方法。创新了致密砂岩油气藏成岩相的定量划分方法,定量表征了不同沉积和成岩作用改造下的微观孔隙结构变化规律,揭示了制约油气藏品质和开发效果的关键因素,确定了关键制约参数,实现了从宏观到微观、从微米到纳米尺度的定量分类表征,提高了优质储层预测的准确率。 (2)创新了低渗透砂岩油气藏开发过程微观孔隙结构变化的评价方法和流体分布的定量预测技术。基于核磁共振在线驱替技术,改进了T2谱与孔喉半径的转换方法,定量评价了低渗透砂岩油气藏考虑应力敏感和流体冲刷影响的孔喉变化特征,确定了孔隙改变的尺度和程度,揭示了孔隙结构参数的变化规律;分类刻画了流体渗流通道类型、赋存形式和分布范围;充分考虑油气藏非均质性,基于分段多项式压力逼近的流线跟踪方法,实现了流体分布的实时预测,有效提高了预测精度,为开发方式调整提供了依据,为挖潜改造和提高采收率方法选择提供了目标靶点。 (3)形成了低渗透砂岩油藏有效降低水驱后微观剩余油含量的空气/CO2泡沫驱提高采收率技术。基于实验方法创新和现场反馈数据,确定了不同注入方式、注入参数条件下的对驱油机理的影响机制,确定了最佳注入参数组合方式,驱油效率显著提高;定量评价CO2驱过程中水岩反应对孔隙结构的影响程度,揭示了储层伤害-改善的关键影响因素,优选了现场注入参数,为矿场试验奠定了基础。 (4)形成了低渗透砂岩油气藏分类挖潜压裂甜点及工艺优选新方法。针对纵向剩余油气分布,考虑地应力、井周应力、层间孔隙压力、岩石力学性质及非均质性等的影响,精细刻画了纵向地应力剖面;基于测井数据体,综合考虑脆性指数、断裂韧性指数、微观孔隙结构特征及地质力学参数的动态变化,结合不同压裂工艺及参数条件下的效果差异,建立了压裂甜点及工艺优选新方法。 该项目核心技术授权发明专利10项,软件著作权3项:出版专著3部,在Water Resources Research、Fuel、Energy &Fuels、SPE Journal、Journal of Petroleum Science and Engineering、岩石力学与工程学报、石油与天然气地质等国内外知名期刊发表学术论文65篇,SCI收录20篇,EI收录14篇,中文核心一类(CSCD源期刊)24篇,中文核心二类7篇,被引合计1113次,SCI单篇最高被引73次(超过50次的2篇),中文论文单篇最高被引174次,受到了贾承造院士团队、长江学者(杰青)戴彩丽教授、加拿大卡尔加里大学陈胜男教授、里贾纳大学杨道永教授,美国奥本大学Jeffrey Steinwinder教授、密苏里科技大学白宝君教授、中国石油大学(华东)操应长教授、姚军教授、卢双舫教授、范宜仁教授以及中国石油大学(北京)岳湘安教授、柳广弟教授、王贵文教授等知名学者的引用和高度评价。项目成果在长庆油田广泛推广应用,近3年新增产值48391.24万元,新增利润28902.97万元,培养博士、硕士研究生27人。 该项目依托的主体成果获2016年陕西高等学校科学技术奖(二等奖),1部专著获中国石油和化学工业优秀出版物(图书奖)(二等奖)。
  • 来源:
    国家科技重大专项
    成果完成单位:
    陕西元丰纺织技术研究有限公司
    碳纤维复合材料具有比强度和比模量高,体积质量小,耐高温和腐蚀,传热和热膨胀系数小等一系列优异性能,既可作为结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用,是一性能优越的战略性新型材料。 我国碳纤维增强复合材料的研究和应用起步较晚,加之西方国家对我国实施严密技术封锁,尚处于跟踪研究阶段,难以广泛应用,有的还处于“不得不用”,距离“应用尽用”还有很大的差距。 新一代武器装备的快速发展和战术技术指标的不断提高,对高性能纤维增强复合材料应用的需求不断加大,特别是发动机高燃速、大比冲、轻质化、耐高压,再入飞行器耐高温、高强度、抗冲刷等方面的要求,迫切需要在高性能纤维增强复合材料生产工艺和制备技术方面加速攻关突破,国内外均将基于高性能纤维增强复合材料的碳纤维增强材料及其预制体制备工艺技术作为主攻方向。 近年以来,碳纤维复合材料的快速发展,带动了我国增强材料及其预制体的结构、工艺和装备较快发展。其结构从一维到二维、三维,制备工艺从缠绕、针刺、植绒、缝合到编织,设备从手工到半机械化、机械化,其结构和工艺门类的发展始终超前于装备发展。虽在航空航天等领域取得重大应用成果,但由于制备工艺的复杂性与多样性,制造装备、制备工艺等技术水平较低,无法满足应用需求的矛盾依然存在。 我国碳纤维等高性能纤维制造技术取得重大突破后,碳纤维增强材料及其预制体的制备技术,作为复合材料制备过程中的关键环节和碳纤维复合材料制造过程中使用的“产品”,其制备技术、质量、周期和成本,直接影响碳纤维复合材料的性能与应用。在理论研究、材料制备、加工工艺、产品应用等方面明显落后于发达国家,尚处于跟踪研究阶段,与我国碳纤维复合材料研究与应用大国的地位极不相称,也无法满足“军事斗争准备阶段”对型号预研、研制和批产的需求。 2010年以来,立足于碳纤维复合材料产业链,以航天航空等军工领域,对高性能、轻量化复合材料为需求,以碳纤维增强材料及其预制体为研究对象,我公司全面加快了碳纤维增强材料及其预制体制备技术和产品的研究与攻关。为碳纤维在复合材料中的“应用尽用”创造条件,积累了碳纤维增强材料及其预制体制备技术的相关成果,具备实施该项目的基础和条件。 该项目是典型的解决国防军工的核心技术和“卡脖子”的关键技术项目。以特细规格T300-1K碳纤维为原材料,以航天航空等领域复合材料应用的增强材料及其预制体为研究对象,研究碳纤维表明处理技术,提高碳纤维的可织造、编织性;突破特细T300-1K碳纤维增强材料的织造工艺技术,形成系列T300-1K碳纤维增强材料系列产品,并建立起T300-1K碳纤维增强材料技术质量标准;以火箭耐高温高压复杂热结构件碳纤维喷管预制体为研究对象,突破火箭发动机喷管热结构件碳纤维三维编织整体成型工艺技术,形成碳纤维喷管结构件预制体系列产品,并建立喷管结构件预制体技术规范。该项目拥有完全自主的知识产权,填补了我省空白,广泛用于国家科技重大专项、国家重大工程等项目、国防军工型号产品的研制、生产,取得了良好的效果。 该项目研制过程中,申请并授权《一种固定碳纤维经纱通道装置(专利号201820722175.7)》专利,解决了特细碳纤维纤维勾结强力低,织造过程中易发毛、脆断、强力离散系数大等技术难题。针对火箭喷管预制体的复杂结构,申请发明《三维高压喷管预制体的净形制备方法(专利受理号:201910180437.0)》专利,实现了喷管预制体一次性整体编织成型,将火箭喷管的耐压由6MPa提高到13MPa,在目前我国同类产品中耐压最高,解决了复杂结构件碳纤维三维编织喷管预制体的整体编织成型及其耐高压技术难题。 在项目实施之初,在充分调研市场的基础上,与用户建立起合作关系,针对用户对碳纤维増强材料及其预制体的要求,确立了工艺路线,设计碳纤维增强材料及其预制体规格与技术参数,并试制交付客户试验、应用,实现了产业化,用于国家科技重大专项、国家重大工程等项目的实施,对解决我国航空航天等军工复合材料热结构件制备过程中碳纤维增强材料及其预制体技术难题具有重要意义。 该项目挂接国家科技重大专项、国家重大工程等项目、国防军工重大型号研制任务,具有完全自主知识产权,项目成果达到国内同类产品领先水平,创造了较好的经济效益和社会效益。项目取得的技术成果,已应用于碳化硅、氮化硅纤维增强材料及其预制体的制备。随着该技术的应用,产品也可推广至需求迫切的民用航空航天、核工业、船舶、高铁等领域,对促进轻量化高性能新型复合预制体材料在航天航空等国防军工领域的应用,提升我国国防工业装备水平,并打通我国复合材料产业链的关键环节,提高了战略新材料的国产化率具有重要意义。预计将形成十亿元级别产能的新产业版块,助推我省经济发展。
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