在阐述炼钢厂多尺度建模与协同制造技术架构的基础上，分别从单体工序尺度、车间区段尺度与炼钢厂运行尺度开展了炼钢厂协同制造的研究。从工序/装置过程控制系统（PCS）到炼钢厂制造执行系统（MES）进行了较为系统的建模研发，构建了包括转炉工序、精炼工序与连铸工序在内的工序工艺控制模型以及以生产计划与调度模型为核心的物质流运行优化模型，并通过工序工艺控制和生产计划与调度的动态协同，实现了炼钢厂多工序/装置的高效运行。研发了炼钢?连铸过程工序工艺控制模型、生产计划与调度模型同MES之间的数据接口，实现了MES与生产工艺控制、流程运行控制、生产计划与调度系统的有机融合，形成了以机理模型与数据模型协同驱动的工艺精准控制、多工序协同运行、基于“规则+算法”的生产计划与调度为支撑的炼钢?连铸过程集成制造技术，通过多层级的纵向协同与多工序的横向协同，实现了炼钢厂的协同运行与控制。研究成果是炼钢?连铸过程智能制造的有益探索与实践，对流程工业智能制造企业具有很强的参考价值，对冶金工业绿色化、智能化发展具有示范与借鉴作用。应用后，明显提升了炼钢厂的协同制造水平，取得了显著的经济与社会效益

搭建了双电弧集成冷丝复合焊接系统，研究了冷丝不同位置对焊接过程的影响机理，其中包括冷丝作用位置对其加热熔化作用及表面成形的影响。实验结果表明：冷丝从两引导焊丝正前方送入时，熔池前端对冷丝的加热熔化作用不充分，冷丝末端会顶触熔池底部，随着冷丝的持续送进和母材的向后移动，某一时刻冷丝回弹，焊丝末端的熔滴弹出落在母材表面形成大颗粒飞溅。当冷丝从侧面送入时，熔池一侧的温度较低，影响熔池金属的流动，导致最终的焊缝成形不对称分布。当冷丝从两引导焊丝正后方送入熔池时，冷丝始终插入熔池中，焊接过程稳定，是理想的冷丝作用位置。此外，随着冷丝送丝速度的增加，两种脉冲电流模式（同相和反相）下，熔敷率均随之增加，且相差不大。同相脉冲电流下电弧对冷丝的加热熔化作用最强烈，反相脉冲电流下次之，直流模式下最弱

通过水溶液还原法在80 ℃合成Cu纳米线，再利用液相还原法在低温水溶液中将Au负载于其表面，最后通过暴露的Cu纳米线与Pt前驱体盐发生Galvanic置换反应，将Pt负载在Au?Cu纳米线表面，构成Pt?Au?Cu三元核壳结构纳米线。根据对样品形貌、结构的表征和分析，探讨了Pt?Au?Cu纳米线的合成机理。结果表明：合成纳米线物相组成为单质Cu，平均直径约为83 nm；负载Au后的Au?Cu纳米线平均直径约为90 nm，表面附着的小颗粒为单质Au颗粒，构成了核壳结构；负载Pt后得到Pt?Au?Cu三元核壳结构纳米线，平均直径约为120 nm。Cu纳米线表面Au颗粒的形成依赖于异相形核与长大机制，并遵循先层状后岛状生长的混合生长模式。负载Pt过程中存在Pt、Cu互扩散，使得最终纳米线表面多为Pt颗粒而整体则形成CuPt 合金相

采用非等温热重的方法,在30% CO+70% N2(体积分数)气氛下,以10 K·min-1升温至1123 K的过程中,比较了铁酸钙与赤铁矿的逐级还原过程及其还原动力学.结果表明:铁酸钙和赤铁矿开始还原温度分别为873 K和623 K;由反应速率与反应度的关系及分阶段X射线衍射物相分析发现,铁酸钙还原过程为两段式反应(CaO·Fe2O3→2CaO·Fe2O3→Fe),而赤铁矿还原过程为传统的三段式反应(Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe).通过Freeman-Carroll法计算得知铁酸钙和赤铁矿的还原平均活化能分别为49.88和43.74 kJ·mol-1;铁酸钙还原过程符合随机成核随后生长模型,动力学模式函数为Avrami-Erofeev方程,其积分形式为[-ln (1-α)]n;而赤铁矿还原过程动力学机理分为两部分,在还原度α为0.1~0.5时,为三级化学反应模型,模式函数积分形式为1-(1-α)3;在α为0.5~0.9时,符合二维圆柱形扩散模型,动力学模式函数为Valensi方程,其积分形式为α+(1-α)ln (1-α)

利用纳米技术制备复相镁质耐火材料，不仅可以缓解高温工业对高性能镁质材料的需求，而且又能实现镁质耐火材料的轻质化和多功能化，进而达到提高产品附加值的目的。因此，利用纳米技术制备复相镁质耐火材料具有较高的研究意义。从镁质耐火材料损毁机制的角度，综述了近年来国内外纳米技术在低碳镁碳质、镁钙质、镁铝质耐火材料中的研究现状和进展，并且分析了纳米技术在镁质耐火材料中的作用机理，最后指出了纳米技术在镁质耐火材料中应用所面临的挑战和发展方向

为研究微晶刚玉砂轮成型磨削20CrMnTi齿轮的表面完整性,开展了20CrMnTi齿轮成型磨削试验,分析了砂轮线速度、轴向进给速度及径向进给量对齿面粗糙度、表层/次表层显微硬度、微观组织和残余应力的影响规律,探讨了由磨削引起的磨削烧伤、微观裂纹等损伤缺陷的形成机理,结果表明:径向进给量对表面粗糙度的影响最显著,砂轮线速度次之,轴向进给速度最不显著;磨削温度过高会导致磨削烧伤,淬火烧伤使得表面硬度提高5%~20%,回火烧伤则导致表面硬度不同程度地下降;表层组织从外至内分别为白层、暗层和基体组织,白层主要由致密的马氏体+碳化物+残余奥氏体组成;砂轮线速度和径向进给量的增大使得由磨削引起的残余拉应力增大,表面残余压应力下降并逐渐向拉应力转变,当表面最终残余拉应力大于材料的断裂强度时,表面产生微观裂纹

回顾了我国微生物浸出技术发展的历史进程,总结了我国开展生物浸铜技术的探索与应用进程,介绍了紫金山铜矿、德兴铜矿两个典型的生物浸铜案例;探讨了浸矿细菌分离、鉴定与富集,生物浸出机理与界面反应,浸出体系多级渗流行为,孔隙结构重构与定量化,浸出体系多场耦合与过程模拟,电子废弃物中的铜金属回收领域的主要进展.最后,结合生物浸铜技术的当前进展,阐述了生物浸铜技术面临的环保、安全等方面的挑战与未来发展趋势,为今后该领域的研究提供良好借鉴

利用循环伏安、交流阻抗谱和极化曲线研究了Acidithiobacillus ferrooxidans对软锰矿在模拟浸出溶液(9K基础培养基, A.ferrooxidans, Fe (Ⅲ), A.ferrooxidans+Fe (Ⅲ))中电化学腐蚀行为的影响; 利用模拟有菌/无菌浸出溶液中钝化膜的Mott-Schottky理论比较了有无细菌存在情况下形成的钝化膜的优劣性.结果表明, A.ferrooxidans促进MnO2/Mn2+氧化还原转化, 催化MnO2/Mn (OH)2电极反应; 加速软锰矿/溶液界面电子交换, 无铁存在时A.ferrooxidans使电荷转移内阻降低34%, 比含Fe (Ⅲ)无菌体系低11%;引起软锰矿电极极化, 增强其氧化活性; 加速MnO2向MnO·OH转化及其产物扩散.A.ferrooxidans与软锰矿作用更倾向于间接作用机理.在选取的各模拟电解液(pH值为2.0)中, 0.2~0.4 V区间内软锰矿形成耗尽层, 在模拟浸出溶液中形成的钝化膜都表现出p-n-p-n型半导体性能.在选取的0.2 V极化电位下, 无铁时引入A.ferrooxidans使膜中的施主/受主密度减少, 细菌含有多种基团参与半导体/溶液界面电子转移反应, 接受界面间自由电子或填充空穴, 促使软锰矿与溶液界面物质交换变频繁; 含铁溶液中加入A.ferrooxidans使得钝化膜受主/施主密度增大, A.ferrooxidans降低了膜的耐腐蚀性, 因而促进软锰矿浸出

《工程科学学报》：金属塑性成形中的韧性断裂微观机理及预测模型的研究进展

《工程科学学报》：浸矿微生物氟抑制机理及铁的竞争络合作用