正弦余弦算法是一种新型仿自然优化算法，利用正余弦数学模型来求解优化问题。为提高正弦余弦算法的优化精度和收敛速度，提出了一种基于差分进化的正弦余弦算法。该算法通过非线性方式调整参数提高算法的搜索能力、利用差分进化策略平衡算法的全局探索能力及局部开发能力并加快收敛速度、通过侦察蜂策略增加种群多样性以及利用全局最优个体变异策略增强算法的局部开发能力等优化策略来改进算法，最后通过仿真实验和结果分析证明了算法的优异性能

基于K均值聚类法对转炉出钢过程的合金损耗进行了研究，分析了影响合金损耗的关键因素，并将其分为3个聚类，得到转炉出钢合金损耗最低的工艺模式。在此基础上，开发了基于PCA-BP神经网络和混合整数线性规划的合金减量化智能控制系统，并以某炼钢厂为例进行了实际应用。通过对模型进行在线运行，验证了模型的准确性和实用性。使用该模型后，提高了合金化钢液成分准确度，减少由传统人工经验计算配料造成的成本浪费和成分超标等情况，优化了合金配料方案，降低了炼钢合金化成本，不同钢种铁合金加入总成本降低5.95%～14.74%，平均降幅11.72%

以硫化镍精矿为原料，采用共沉淀–煅烧法成功制备出Cu掺杂尖晶石铁氧体(Ni, Mg, Cu)Fe2O4异相类Fenton催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究了Cu掺杂量对所制备产物微观结构、形貌及催化性能的影响；确立了最优催化体系为光助类Fenton催化体系“(Ni, Mg, Cu)Fe2O4催化剂/H2O2/可见光”，揭示了Cu掺杂对(Mg, Ni)Fe2O4催化活性的增强机制。结果表明：在选定的实验条件下，制备得到的产物均为纯相立方尖晶石铁氧体。当Ni与Cu摩尔比为1∶1时，合成的(Ni, Mg, Cu)Fe2O4在可见光照180 min条件下对质量浓度为10 mg?L?1的罗丹明B(RhB)溶液的降解率可达94.5%。究其主要原因为：随着Cu掺杂量的增加，占据(Ni, Mg, Cu)Fe2O4八面体位的Fe3+和Cu2+的相对含量增加，即裸露于铁氧体表面的Fe3+和Cu2+数量增多，以及两者的协同作用，加速了羟基自由基(·OH)反应的发生，最终使得RhB溶液的降解效率从73.1%提高至94.5%

选择5种不同层理倾角的千枚岩进行单轴一次加卸载试验，探讨层理倾角对千枚岩变形破坏过程中能量演化及岩爆倾向性影响.试验结果如下：各岩样应变能演化相似，在应力峰值前表现为能量积聚，峰值后为能量释放和耗散.但随着层理倾角的增大，其储能极限、残余弹性能和最大耗散能均呈U型变化，通过拟合在60°均取得最小值；随层理倾角增大，在峰前岩样的弹性能比例值呈倒U型变化，其中在60°取得最大值，表明峰前在60°处用于层理压密做的功最少.而且在峰前最大弹性能比例随层理倾角增加变化幅值较小，体现出峰前层理倾角对储能效率影响较小.在峰后弹性能比例下降幅度大小为60° > 30° > 45° > 90° > 0°，说明含0°层理岩样的峰后裂隙发育最不充分表现出的脆性最大；结合弹性变形能指数(Wet)和冲击能量指数(Wcf)的优点建立新判据储能性能和峰后继续破坏耗散能的比例(W)，并计算各倾角岩样的W值，其从小到大为60°→45°→30°→90°→0°

作为磨矿过程的主要生产质量指标, 磨矿粒度是实现磨矿过程闭环优化控制的关键.将磨矿粒度控制在一定范围内能够提高选别作业的精矿品位和有用矿物的回收率, 并减少有用矿物的金属流失.由于经济和技术上的限制, 磨矿粒度的实时测量难以实现.因此, 磨矿粒度的在线估计显得尤为重要.然而, 目前我国所处理的铁矿石大多数为性质不稳定的赤铁矿, 其矿浆颗粒存在磁团聚现象, 所采集的数据存在大量异常值, 使得利用数据建立的磨矿粒度模型存在较大误差.同时, 传统前馈神经网络在磨矿粒度数据建模过程中存在收敛速度慢、易于陷入局部最小值等缺点, 且单一模型泛化性能较差, 现有的集成学习在异常值干扰下性能严重下降.因此, 本文在改进的随机向量函数链接网络(random vector functional link networks, RVFLN)的基础上, 将Bagging算法与自适应加权数据融合技术相结合, 提出一种基于鲁棒随机向量函数链接网络的集成建模方法, 用于磨矿粒度集成建模.所提方法首先通过基准回归问题进行了实验研究, 然后采用磨矿工业实际数据进行验证, 表明其有效性

针对分类数据, 通过数据对象在属性值上的集中程度定义了新的基于属性值集中度的类内相似度(similarity based on concentration of attribute values, CONC), 用于衡量聚类结果中类内各数据对象之间的相似度; 通过不同类的特征属性值的差异程度定义了基于强度向量差异的类间差异度(dissimilarity based on discrepancy of SVs, DCRP), 用于衡量两个类之间的差异度.基于CONC和DCRP提出了新的分类数据聚类有效性内部评价指标(clustering validation based on concentration of attribute values, CVC), 它具有以下3个特点: (1)在评价每个类内相似度时, 不仅依靠类内各数据对象的特征, 还考虑了整个数据集的信息; (2)采用几个特征属性值的差异评价两个类的差异度, 确保评价过程不丢失有效的聚类信息, 同时可以消除噪音的影响; (3)在评价类内相似度及类间差异度时, 消除了数据对象个数对评价过程的影响.采用加州大学欧文分校提出的用于机器学习的数据库(UCI)进行实验, 将CVC与类别效用(category utility, CU)指标、基于主观因素的分类数据指标(categorical data clustering with subjective factors, CDCS)指标和基于信息熵的内部评价指标(information entropy, IE)等内部评价指标进行对比, 通过外部评价指标标准交互信息(normalized mutual information, NMI)验证内部评价效果.实验表明相对其他内部评价指标, CVC指标可以更有效地评价聚类结果.此外, CVC指标相对于NMI指标, 不需要数据集以外的信息, 更具实用性

超重力显著增大两相间的重力差，可用于加速固?液、液?液、液?气高温黏稠混和体的相分离速度；超重力具有定向性，避免搅拌等技术产生的熔体湍流返混，可用于深度脱除金属液中细小夹杂物；超重力条件下固?液界面张力微不足道，可容易实现微孔渗流；超重力条件下进行结晶凝固，按结晶顺序实现固?液分离，可用于制备梯度材料；超重力加速固?液分离，可细化凝固组织晶粒，但对非共晶熔体也易产生宏观偏析。将超重力技术应用于冶金及材料生产过程中，有望解决高温冶金和材料制备的一些难题，如复杂矿冶金渣有价组分的分离提取、冶炼渣中金属液的分离回收、多金属的熔析结晶分离、复杂矿直接还原铁的渣?金分离；在高端金属材料方面，应用超重力技术，有望解决近零夹物金属材料的精炼除杂难题，提高梯度功能材料、金属?陶瓷复合材料、多孔金属材料、器件材料表面电沉积修饰的制造水平。此外，在材料科学研究方面，超重力凝固可作为一种材料基因组高通量制备方法

研究利用倾斜板法制备的9Cr18半固态坯料在二次重熔过程中微观组织演变，以期对后续触变成形提供必要的理论基础。研究结果表明，采用倾斜板浇注法可以得到优质的9Cr18半固态坯料，其典型组织为初生固相奥氏体（γ1）球状晶粒和晶界网状组织构成，网状组织为二次奥氏体（γ2）和M7C3碳化物液相共晶组织。球状晶粒的平均直径为93.5 μm，形状因子0.69，半固态坯料球状晶粒边界光滑，大小相对均匀。固液两相中Fe、C、Cr存在着明显的元素差异。液相组织中Cr、C元素富集，固相中Fe含量较高。采用波浪形倾斜板法制备的9Cr18合金半固态坯料重熔组织形貌优于传统铸锭重熔组织。半固态坯料重熔后的组织化学成分更为均匀，晶粒也更圆整，固液界面平滑，且加热温度越高，晶粒越圆整，液相率越高。二次重熔后碳化物尺寸明显减小，平均宽度仅为0.5 μm，长度大大减小使得其形态接近粒状

以相变材料为核心的潜热储存技术，对加快新能源开发和提高能源利用率起着关键性作用。以油酸钙为前驱体，通过水热法合成了具有自支撑网络结构的羟基磷灰石（HAP）气凝胶，并采用浸渍法制备出自支撑羟基磷灰石复合相变材料。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射、热重法、差示扫描量热法等手段对所制备复合相变材料的形貌、稳定性、热性能等进行了表征及测试。实验结果表明，负载石蜡或十八醇的羟基磷灰石气凝胶复合相变材料均具有良好的热性能，质量分数60%石蜡@HAP气凝胶复合相变材料的熔融焓和凝固焓测量值分别为85.10和85.30 J·g?1，结晶度为81.50%；质量分数60%十八醇@HAP气凝胶复合相变材料的熔融焓和凝固焓测量值为113.78和112.25 J·g?1，结晶度为86.20%，且具有很好的热稳定性和化学稳定性。此外，羟基磷灰石气凝胶载体材料阻燃性好，无腐蚀且安全环保，有效拓展了相变材料在智能保温纺织物和建筑材料等领域的实际应用

针对膏体充填技术中添加絮凝剂对尾砂浓密后浓度提高有限，且屈服应力增大，流动性降低等问题，研究了絮凝剂?浓密增效剂共同作用，进一步提高全尾砂膏体充填料浆浓度，降低料浆屈服应力，并从微观角度进行机理分析. 结果表明：通过沉降与流变试验发现，最佳添加工艺为加入絮凝剂沉降完毕后再加入浓密增效剂，固相质量分数可提高8.57%～10.13%，同时屈服应力降低6.68～12.85 Pa；多组分浓密增效剂不仅能降低单耗与成本，还可以提高膏体充填材料的抗压强度；灰砂质量比1∶12并添加浓密增效剂的膏体充填材料28 d抗压强度为2.5 MPa，与灰砂质量比1∶6未添加浓密增效剂的膏体充填材料强度相差小于20%；通过总有机碳（TOC）吸附试验与Zeta电位试验发现，浓密增效剂具有吸附与分散的作用，会打开絮凝结构，释放絮团间水，从而提高尾砂浓度，并改善尾砂颗粒的流动性