南京师范大学课程资源研究所 小学科技创新活动室建设方案 编号 名称 技 术 要 求 单位 数量 01 梵天之塔 规格：￠600X800 探究问题：一个有趣的古代数学问题2N2－1。 套 1 02 哥尼斯堡七桥 从起始的红色按钮出发，试着沿着路走并且不走回头路，看看能否按亮所有的按钮到达终点。按下面板右下角的绿色按钮，可重新开始。 套 1 03 蜂巢藏词 规格：530×530×150 通过游戏训练玩者的形象与逻辑思维能力，同时增强游戏者对古诗词的了解。 套 1 04 老橡树有多少岁 展品设计为仿真的老树桩模型，树桩横截面上设有3个可左右摆动的放大镜装置。小朋友可趴在树桩上通过观察年轮判断老橡树的年龄，也可通过放大镜观察年轮的疏密。观察结束后通过阅读图文板得到正确的答案。 套 1 05 声波花纹  规格:500x500x1600 用琴弦摩擦金属板的侧端面时，一种声音从金属板中传出，随着金属板的振动，洒在板上的细砂却向着了魔似地排成了奇妙的图案，这就是1787年德国物理学家克拉尼所作的声音平板振动试验，克拉尼在实验中得到的这种有规律的奇妙图形后来被称为克拉尼图形。 材料：1mm以下铜皮 套 1 06 背道而驰 通电以后，两个金属棒向两边滑动 套 1 07 磁浪 磁场与磁力的作用。 这个展品的滚筒里有条很强的磁铁，由于滚筒的旋转，磁铁中的磁场也在改变，吸附在上面的铁沙，受磁力线的影响也会发生美妙的变化。 套 1 08 忽明忽暗 偏振片是种神奇的光学材料，在一定条件下，它可以允许也可以阻止光的通过，当你扭动转轮时，时隐时现的奇妙现象就出现了 套 1 09 人体漫游 通过三维滚环的形式来模拟在人体内部漫游的感觉。在运动的过程中，伴有三维视频解说，让观众在刺激的游戏中学习相关的人体知识。 套 1 10 基因柱 按照在电子显微镜下观察到的DNA分子结构，采用金属等材料制作的放大立体模型，结合多媒体演示向观众介绍DNA的化学成分---氧核糖核酸、双螺旋结构以及人类遗传的奥秘。 套 1 11 激光琴 本展品利用光控电路控制声音信号，产生出不同的声音。观众用手遮住台面上受光孔，激光琴就会发出声音。如果有节奏的遮挡受光孔，即可“演奏”出美妙的音乐。 套 1 12 人体综合测试 通过本展品，观众亲自测试包括身高、体重、握力、腕力、心跳测试、耐力、反应时间、弹跳摸高等项目，了解自身的体能状况。 套 1 13 中国珍惜动物   套 1 14 地球结构探秘 地球可看作一种特殊的球体，按照当今科学研究结论：地球由多层同心圈组成，这些同心圈从内到外依次称作地核、地幔、地壳；地球内部复杂的构造和高温、高压下的剧烈地幔运动是地震产生的主要成因。 套 1 15 音量比赛 展项利用的是噪声检测的原理。 展品操作说明： 打开电源后展品进入工作状态，这时两名参观者可分别进入透明隔音室，对着声音检测口喊叫10秒，这时检测口上方的LED指示器会自动显示参观者的的分贝值。 套 1 16 磁力转盘 规格:700×700×1000 磁力是一种非接触力，磁力的基本性质就是同性相斥、异性相吸 套 1 17 无规则摆锤 规格:700×700×1000 同极性磁力相斥，异极性磁力相吸。 套 1 18 拍出音阶 规格:700×700×1000 用特制的拍子拍打“拍出音阶”设备的管口，就能听到由上面不同长度的管子演奏出的音乐   套 1 19 铁花 规格:700×700×1000 形状记忆效应 套 1 20 飞轮蓄能 规格:700×700×1000 通过巨大的飞轮积蓄动能，再将所蓄能量转换成电能，了解惯性蓄能和能量转换。 套 1 21 光的反射   套 1 22 磁椅 规格:700×700×1000 磁力是一种非接触力，同性相斥、异性相吸；利用强磁铁同性相斥的特性制作成一张凳子，可以形象而又直观地体会、观察磁铁同性相斥的现象。   套 1 23 爸爸的鼻子 规格:700×700×1000 中间的镜子是由透明玻璃和平面镜交错排列在一起组成的，所以从你的脸上反射的光线有一部分经透明玻璃投射过去，有一部分经平面镜反射回来。对面的情况同样如此。所以你看到的新面孔是你原来的面孔和对面朋友的面孔的合成。 套 1 24 菲涅尔透镜 规格:700×700×1000 菲涅尔透镜又称螺纹透镜或阶梯透镜。它是菲涅尔于1919 年提出的，用于灯塔照明系统中。菲涅尔透镜利用螺纹槽形使镜片具有类似球面镜片的聚焦作用和发散特性。其工作原理实质上与球面镜相一致。起聚焦作用仅是镜片中的锯齿部分。 套 1 25 环环相扣 规格:700×700×1000 由于平面镜成的像和原物体成轴对称图形，而人体也以竖直轴对称，因此镜前一只手的动作，看起来就像是一双手同时动作。 套 1 26 难以钩抓的柱子 规格:700×700×1000 全反射棱镜是一类特殊的光学镜，作用类似平面镜，可以起到反光的作用。 套 1 27 光学转盘 规格:700×700×1000 1、视觉暂留现象。 2、人眼的视生理特点。 套 1 28 握力 规格:700×700×1000 压力传感器可以把握力变成电信号，通过控制电路、用发光二极管显示出来。 套 1 29 声音的三要素 规格:700×700×1000 声音是指在具有弹性的媒质中传播的一种机械波。它来源于发声体的振动，属于纵波。当声音传入人耳时，引起鼓膜振动并刺激听神经使人产生了声的感觉。人类能听到的声音范围是20赫兹—20000赫兹，通常物理上用声强、音调、音色三个基本要素描述声音 套 1 30 光纤星空图 规格:700×700×1000 1、全反射：当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射. 2、全反射的条件：光线由光密物质射入光疏物质，入射角大于临界角。 套 1 31 有声有色    规格:700×700×1000 展品介绍：自然界各种声音都不一样，具体表现在响度、音调、音色等特征和掩蔽效应、高频定位等特征性方面，计算机对麦克风所捕捉到的声音进行分析，制作出符合其特征声音的图像。 套 1 32 立体视觉测定    规格:700×700×1000  展品介绍：立体视觉是人类的重要视觉之一，本展品采用计算机做检查设备，以观众识别随机立体图中凸起图形的能力，来判断立体视觉的正常与否。 套 1 33 不可思议的三角形 规格:700×700×1000 本展品展示的是透视原理所产生的视错觉，当人从某一特定观察点观察事物时，会把有些空间层次不一样的事物看成一个平面的图形，因此由于视错觉就会将相互垂直的三段构件联想成一个完整的三角形。  套 1 34 会飞的碗    规格:700×700×1000 展品介绍：“碗”之所以会悬浮于空中，是由于伯努利原理造成的，因为在质量均匀的气流中，其流动的速度越大，压力就越小；而其流动的速度越小，则其压力就越大，因而“碗”可以稳定的悬浮于空中。 套 1 35 太阳能发电 规格:700×700×1000 太阳能电池是利用太阳能的有效方式之一，太阳能电池在受到光线照射时，就会由于光电效应而产生电流，通过遮挡太阳能电池板表面，或者打开（关闭）射灯，参与者就可以看到光源与发电量之间的这种联系。 套 1 36 看谁跑得快    规格:700×700×1000 展品介绍：依照角动量守恒定律的规定：角动量相同的旋转物体，边缘重的轮子角惯量大，因而转动起来角速度比较小；中心重的轮子则相反。 套 1 37 像素点    规格:700×700×1000  展品介绍：“像素”是由 Picture(图像) 和 Element(元素)这两个单词所组成，它代表了一幅图像的最小构成单元。一幅图像的单位面积里像素点越多，图像的清晰度越高，更接近原始的图像。 套 1 38 花朵绽放    规格:700×700×1000 本展品用新颖的花朵开放的现象表现旋转物体的离心现象，旋转物体如果向心力不足（比如绳子断了），物体就会越转越离开旋转中心甚至直接被直线甩出去，也就是离心了。 套 1 39 一窗两景 规格:700×700×1000 箱体里有一面半透半反射镜将箱体隔成两部分。只能看到灯亮的那部分景物，而暗的那部分的景物则完全看不见。这样就可以在一个视窗里看到两幅画面。  套 1 40 平衡测试    规格:700×700×1000  展品介绍：由计数器、译码器及数码电路组成，用来测试人体平衡机能。人的平衡能力决定于内耳的平衡感受器及小脑神经的调节作用，经过训练，平衡能力可以大大提高。 套 1 41 悬浮环 规格:700×700×1000 同性相斥，异性相吸。磁环受磁力的排斥作用而悬浮起来 套 1 42 奇妙的乐器 规格:700×700×1000 双手靠近手形电极板，就会改变电路的参数，使音频电路开始工作。同时也会改变振荡频率，扬声器就会发出不同的声音。   套 1 43 光导灯 规格:700×700×1000 光在同种介质中是沿直线传播的。但在光纤中，光却可以沿曲线传播。这是由于光在光纤的芯线和包皮之间的界面上形成了一次次的全反射。经过无数次的全反射，光就会从弯曲的光纤中通过。全反射的条件是：光从光密物质射向光疏物质；入射角大于临界角。这里，有机玻璃是光密物质；空气是光疏物质。 套 1 44 透视墙 规格:700×700×1000 平面镜反射成像的一种用途。光线经过四面与水平面成45°角放臵的平面镜的四次反射，所成镜像不变。利用这一点可制成潜望镜用在坦克和潜艇上。但每反射一次，光线都会有所损耗，所以反射所成的像比较暗淡。 套 1 45 柱面镜成像 规格:700×700×1000 柱面镜几何投影学原理。 套 1 46 倒镜 规格:700×700×1000 三面互为垂直的平面镜组成的角反射镜又叫倒镜。它能对物体形成倒立的虚像，并且当它绕一特定的轴线摆动时，像并不跟着移动。它能作为测距、测向、光测大气污染、测光波波长的辅助器件，以及一切需要光沿原方向返回的光学装臵（如指示障碍物的反光器）。   套 1 47 滚筒游戏 规格:700×700×1000 圆筒的内部有着不同的结构，装着不同的物质。当圆筒滚动时，其内部的结构极大地影响着运动状态。内部装沙子的圆筒最先停下来。因为沙粒之间的相互运动消耗了大量的能量。   套 1 48 永动机神话 规格:700×700×1000 自然界一切物质都具有能量，且形式不同，但能量只能从一种形式转换为另一种形式，在转换和传递的过程中，各种形式能量的总量保持不变。这台经典永动机本以为在两边重球的作用下会使轮子失去平衡而转动不息，但试验的结果却是否定和显而易见的，钢球获得的势能不可能把自己抬到更高的势能位臵。 套 1 49 木琴 规格:700×700×1000 木琴的发声原理以及共振腔在乐器中的应用。 套 1 50 齿轮传动比较 规格:700×700×1000 齿轮传动不仅仅可以改变转速，还可以改变力矩。 套 1 51 平衡球 规格:700×700×1000 小球作圆周运动所需的向心力由重力和有机玻璃方框对小球的支撑力提供。当转速加快，小球受到的向心力小于作圆周运动所需的向心力时，就会远离圆心，沿抛物线上升，从而稳稳地保持在平台上。 套 1 52 缓慢的气泡 规格:700×700×1000 在装有高密度、高粘滞性的有机硅油的圆筒中，气泡上升时受到很大阻力。随着气泡的上升，气泡承受的压力递减，气泡的体积逐渐增大，上升速度也会越来越快。在装水的圆筒中，气泡上升速度快，运动不规则。 套 1 53 画五星 规格:700×700×1000 人们早已熟悉了对着镜子梳头、洗脸，但看着镜子中的图画对实物进行描画却不容易。因为眼睛所接受的信息与实物是左右颠倒的。人大约需要两、三个星期才能适应这种变化。 套 1 54 错觉画 规格:700×700×1000 展示错觉画的种类以及错觉产生的原因 套 1 55 大象穿鼠洞 规格:700×700×1000 箱子中安装了两块平面镜，平面镜的反射作用扩大了可视空间，使人产生了通道特别狭窄的错觉。 套 1 56 盲点测试 规格:700×700×1000 眼睛内部视神经丛与视网膜相连接处，没有光敏细胞，因而人眼存在着生理盲点。 套 1 57 梯形窗 规格:700×700×1000 近大远小的透视基本原理和人的习惯性思维及单眼立体视觉较差造成的错觉。 套 1 58 普氏摆 规格:700×700×1000 视觉错觉。展示斜棱镜的成像特点。由于斜棱镜改变了光路，因此物体的像产生偏移。 套 1 59 忽多忽少的小人 规格:700×700×1000 采用特殊的排列、切割的方法，将某一特定小人的脚、腿、腰、胸、颈、头等部分移位添加到其他小人身上，从而产生这种奇异的幻觉。这种方法已经产生了150年 套 1 60 装箱游戏 规格:700×700×1000 动手动脑，提高空间感。当你要把很多东西装箱时，你需要很好的空间感。不然，你就得多垒好几层。 套 1 61 疯狂的立方体 规格:700×700×1000 用这七块积木组成3×3×3立方体的方法大约有240种。这是一种动脑动手的智趣游戏，可以培养和开发儿童的智力。 套 1 62 搭建金字塔   规格:700×700×1000 这是一种动脑动手的智趣游戏，可以培养和开发儿童的智力。 套 1

1.研发理念： 实验学科教室是依托新科核心实验室装备技术打造的集理化生实验教学、考试、评价为一体的创新型实验室，是新科在移动互联网时代对教育装备再组合、再定义基础之上构建的新型产品，同时也是教育改革的大背景之下推动教学和装备技术深度融合的方案之一。 实验学科教室由前端及后端设备组成，前端设备包含视频采集系统及实验基础设施，后端设备包含数据处理系统及服务器硬件设备。 2.核心功能 近年来，众多院校都面临着教学空间不足的问题，个性化与跨学科学习成为很多中小学的新诉求，单一的实验环境逐渐被多元化、综合性的教学空间所替代，学习也已经超越了学科教室的边界，“完美”的学校要具有灵活性，以便顺应由此形成的多种教学模式、学习方式，学习环境及相匹配的功能需要具有前瞻性，极大限度地发挥学习空间的潜力。 实验学科教室满足新时代背景下学校对教学空间的要求。 首先，实验学科教室可应用于初高中物理、化学、生物三科； 其次，实验学科教室具备三种使用模式——普通授课模式、电子授课模式、实验考试模式，可适应不同场景的教学和考试，能满足用户多元化需求，提高实验室利用率。 3.三大模式 说到这三种使用模式，就不得不提起HUI实验学科教室的重要成员之一——实验系列考试桌。 考试桌整体设计时考虑到了功能性与美观性，选用了新型的ABS材料桌体、陶瓷台面以及铸铝型材框架，绿色环保、经久耐用。 考试桌设有安全规范的电源管理模块与高清成像的视频采集模块，以及高清IPS屏幕的显示系统、统一电动升降控制的升降系统、多核CPU超大内存的计算机系统，以实现其功能的多元化，支撑师生的普通授课、电子授课和实验考试活动。 3.1普通授课模式 考试桌的所有数据、视频采集设备收起，便于学生操作实验，此时的教室就是一间常规的理科实验室，师生可进行日常实验教学，避免非实验考试时段闲置实验室，可以解决大部分学校面临的教学空间不足的问题。 3.2电子授课模式 考试桌仅有电脑升起，可实现多媒体教学，图文并茂，既生动又有趣，极富吸引力、感染力，能让学生形象、具体、直观、多角度的观察学习对象，有助于学生理解接受新概念，提高课堂教学的效率。 3.3实验考试模式 考试桌挡板、电脑及摄像头升起，可采集视频及录入数据，一位两机，全局角度可以看到操作结果，细节角度可以看清操作过程，360°无死角监控考场，解决了监考师资不足、“看不过来”的问题；同时视频记录实验全过程，不漏掉实验操作细节，供老师进行考后阅卷打分，以及后期追溯，提高了阅卷公平度。 4.优势特点 实验学科教室可以在学校内营造良好的实验教学环境，真正做到让实验教学更科学、更高效； 可以让学生在多媒体技术的辅助下，充分锻炼自主学习能力、创新能力、实践能力等核心素养，为提高学生的综合素养奠定基础； 也可以帮助教师进行实验教学以及监考，解放教师时间，也能确保实验考核的公平性，助力传统实验教学模式向新时代背景下的实验教学模式“华丽转身”。 科技的进步为社会带来了便利，也为教育提供了极大助益。 在建设教育信息化的道路上，新科将继续秉承“让学生上好每一堂实验课”的价值主张，发挥自己在技术和产品上的优势，提供更多诸如实验学科教室的行业领先实验室解决方案，努力助推教育装备行业的发展。

产品特点： 模糊PID控制器，控温准确波动小，带定时功能，时间设定值为99小时59分。 强制对流的风道系统能提高温度响应速度，改进温度均匀性和减少温度波动。 箱门内层有一层玻璃门，观察方便明了，玻璃门打开时，微风循环和加热自动停止，无温度过冲之弊。 镜面不锈钢内胆，电热管加热方式，加热速度快，使箱内均匀加热。 独立限温报警系统，超过限制温度即自动中断，保证实验安全运行不发生意外。(选配) 可配打印机或RS485接口，用于连接打印机或计算机，能记录温度参数的变化状况。(选配) ◆循环风扇可调 循环风扇三档可调，避免了试验过程中由于风量过大而导致样品的挥发； ◆智能触摸屏控制 采用4.3寸智能触摸屏，温度、时间等参数实时显示和设定，操作简单方便； 多段温度、时间等参数能同时设置与编程，可以进行温度升高的梯度控制，从箱内初始温度缓慢升温等功能，也可预设自动开机、待机与关机等功能； 具有程序设定功能，可预设8组每组8步运行程序，每组设置时间为0~5999分钟； ◆安全功能 独立限温报警系统，并声光报警提示操作者，保证安全运行不发生意外。（选配） 温度偏高或偏低及超温报警。 ◆ 紫外杀菌系统（选配） 可定期对箱体内部进行消毒，可有效杀灭箱体内循环空气中的浮菌，从而有效防止细胞培养期间的污染。

海洋平台、海底管道等海洋装备长期在恶劣的海洋环境中服役，较易出现腐蚀、疲劳以及开裂等结构缺陷，直接影响水下结构可靠性。针对以上问题，本项目（海洋装备交流电磁场智能安全检测及可视化评价技术与应用）围绕海洋装备在役安全检测及评估的技术难题展开系统攻关，基于交流电磁场检测原理，引入海洋电磁学，探究海洋环境中多类型激励下电磁场畸变特征，揭示水下结构缺陷三维形貌-畸变电磁场-可视化成像的正反演化规律，提出水下提离扰动条件下干扰信号识别及补偿方法，建立海洋装备智能检测与可视化评价算法，改变传统操作人员主观评估为智能可视化评价，显著提高海洋结构缺陷检测的智能化和可视化水平，最终构建新一代海洋装备交流电磁场智能安全检测和可视化评价技术体系及其工业应用系统，有效添补水下结构缺陷交流电磁场检测及可视化技术空白，突破国外技术壁垒，率先研发的具有自主知识产权的水下交流电磁场智能可视化检测仪器，可实现500米水深结构物缺陷检测。 团队（赛弗智检）依托于中国石油大学（华东）智能传感与无损检测实验室，目前有教授一名，副教授两名、博士后一名、博士三名，硕士生二十余名，具有良好的科研攻关和产品研发、升级能力。 团队研发的海洋装备交流电磁场智能可视化检测仪器能够实现水下结构萌生级裂纹（3.0 mm 长、0.5 mm 深）的智能识别和可视化评价，突破水下涂层和附着物扰动影响技术瓶颈，减少表面清理作业工序60%以上，可视化反演精度超过90%，达到国际领先水平。 本项目成果改变传统无损检测主观经验判断为智能检测与可视化评价，显著提高海洋装备结构缺陷检测效率和准确率，可广泛用于海洋油气开发、港工码头、跨海大桥以及船舶等多领域海洋装备的在役安全检测，提供高精度缺陷三维形貌信息，为合理决定维修或改装方案提供数据支撑，有效延长海洋装备的使用寿命，保障海洋装备安全运行，具有良好的社会及经济效益。 目前研发的智能可视化检测仪器已在中海油检测技术公司、广东运通仪器科技有限公司等企业销售和推广应用，用于水下导管架焊缝、深水隔水管、海洋平台等关键海洋装备安全检测和评价，有效代替传统磁粉等表面无损检测方法，产品销售及检测服务已为企业新增效益9000余万元。 获奖： （1）第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛   银奖 （2）中国博士后创新创业成果大赛   团队组金奖 （3）首届“能源 智慧 未来”全国大学生创新创业大赛   一等奖 （4）第五届山东省“互联网+”大学生创新创业大赛   金奖 （5）第十二届“挑战杯”山东省大学生创业计划竞赛   银奖 （6）东营市首届油地校创新创业大赛   二等奖 （7）第七届中国研究生能源装备创新设计大赛   一等奖 （8）第六届山东省大学生科技创新大赛   二等奖

1、铝冶炼或自动化专业人才，从事铝电解智能制造装备的研发。2、化工专业人才，从事赤泥或铝电解废槽衬处理技术的研究。3、材料科学与工程专业人才，从事汽车外覆盖件用6系合金、汽车底盘结构件用高性能6系合金与铸造铝合金制备技术的研究，或从事铝制易拉罐与CTP版基用铝板带材生产工艺的研究。

久爱致和为解决运输过程不透明、关键节点管控难、数据反馈滞后等问题，需构建一套灵活适配多业务场景的TMS运输管理系统。鼎软天下为久爱致和赋能物流数字化升级，通过系统落地，达成订单全流程履约全程可视、关键节点信息精准推送、运输数据差异高效处理、全链路监控追溯可查，最终实现物流业务的全方位统筹与智能管控，夯实数字化运营基础。

东南大学医学院实验室纯水/超纯水一体化系统采购招标项目的潜在投标人应在东南大学采购中心网（https://dnzb.seu.edu.cn/）获取招标文件，并于2022年06月14日09点30分（北京时间）前递交投标文件。

成果简介：本系统包括温室栽培优化模型动态仿真、专家系统集成与智能控 制算法设计等三部分内容。系统采用了基于知识的智能解决方案，系统的三 个部分紧紧围绕专家知识与智能，不仅构成统一的整体又能分别独立运行。 系统以大量的实验数据和专家经验为基础，采用智能控制方法、智能推理方 法和多媒体技术，能提供病虫害在线预报，为温室环境控制提供最佳环境条件，并能对温室环境和作物生长过程进行仿真和预测。 项目来源：科技部“十五”重点攻关项目“温室环境智能控制关键技

XM-YE8新生儿黄疸模拟人（婴儿黄疸护理模型）   功能特点： ■ XM-YE8新生儿黄疸模拟人(婴儿黄疸护理模型)采用高分子材料制成，质感逼真。 ■ 模型具有皮肤和巩膜黄染等特征，可辨别轻重黄疸程度。 ■ 可进行婴儿基础护理操作训练： · 练习婴儿常规体格检查法，可测量体重、胸围、腹围、头围。 · 婴儿抱持、包裹、换尿布。 · 擦浴、清洁五官、皮肤护理等。 ■ 可反复进行练习。

合金化阻燃镁合金的产业化一、 项目简介镁合金是目前最轻的金属结构材料，其密度大约在1.75～1.85g/cm3之间，仅相当于铝的2/3，钢的1/4。同时镁合金还具有比强度和比刚度高、导热导电性好、阻尼减震、电磁屏蔽、易于加工成形和容易回收等优点，在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，被誉为“21世纪绿色工程材料”。但是镁合金由于自身化学活性很强，而且氧化后不能形成致密的氧化膜。镁合金在高温熔炼和加工成形过程中容易氧化燃烧，从而限制了镁合金的发展前景。因而有必要寻找一种经济、实用、无污染的镁和金熔炼保护方法以防止镁合金生产过程中的氧化燃烧问题。目前较为成熟的镁合金阻燃方法有熔剂保护法和气体保护法。然而，对于熔剂保护法而言，在熔剂的使用过程中会产生大量有刺激性气味的气体（如HCl、Cl2），给环境造成危害；且容易产生熔剂夹杂，损害合金的机械性能和耐腐蚀性能。气体保护法通常是通入一定量的SF6和CO2的混合气体，使用过程中产生SO2、SF4等有毒气体，甚至会产生剧毒气体S2F10，造成环境污染，且SF6和CO2能长期滞留在大气中，产生巨大的温室效应。另外气体保护法还需要有复杂的混气装置和密封装置，而且从熔炼到浇铸也需要复杂的输送设备，因而加大了一定的成本。针对熔剂保护法和气体保护法带来的问题，20世纪50年代人们提出了合金化阻燃的想法，其主要原理在于向镁合金中添加适量的低氧位合金元素（即其与氧的亲和力大于镁与氧的亲和力），使其在熔炼、浇注过程中自动生成致密的复合氧化膜，从而阻止镁合金的进一步氧化燃烧。本课题正是基于此思想，希望通过向镁合金中添加某些合金元素，使得镁合金获得优良的阻燃性能，同时不降低其力学性能。然而合金熔体表面氧化膜结构的改变必然同时改变了熔体表面张力的大小，因而可以通过研究表面张力大小对氧化膜结构改变的影响，进而找到合金元素含量、阻燃性能和表面张力之间的定量关系，从而使本课题所得结果能够指导实际生产。合金化阻燃法将大大降低设备及工艺的复杂程度，同时也不会对环境造成严重污染，具有较强的实用价值及巨大的发展潜力。二、 项目技术成熟程度本课题组长期从事合金化阻燃镁合金材料及其相关加工工艺方面的研究，目前已经建了一系列镁合金相关的研究方法和性能检测方法。研究的基体不仅包括工业纯镁，也包括商业应用最为广泛的AZ91D，添加阻燃元素包括Ca和不同含量的Re元素。现已经取得以下研究成果：2.1 镁合金起燃温度测试系统的建立2.1.1 概述镁合金起燃温度的准确测试是研究阻燃镁合金过程中的关键一步，也是本课题的一个难点。传统的测试方法有观察法和温度记录仪法。观察法就是在敞开的炉中加热试样，当观察到试验燃烧时读取电炉温度控制器的温度并记录，作为试样的燃点温度。此方法简单易行，但是测试的结果受人为因素影响较大，误差较大。温度记录仪法就是利用热电偶作为温度传感器，使用温度记录仪记录温度时间曲线。镁及其合金燃烧时放出的热量会使温度升高的速率发生急剧变化，从而使温度-时间曲线发生拐点，此拐点处温度即为燃点温度。近年来随着计算机技术的飞速发展，出现了基于数据采集技术的燃点测试方法。这类方法也是利用了镁及其合金燃烧时释放的热量使炉内温度上升速率加快的现象。基于数据采集技术的燃点测试方法可把所采集的温度时间曲线保存起来待日后分析，燃点温度的确定可通过软件编程自动识别。本课题自行开发了基于数据采集技术的镁及镁合金燃点测试分析系统。镁合金起燃温度测试系统从功能上可分为硬件部分和软件部分，硬件部分主要完成温度的传感、信号的调理及数据采集；软件部分主要完成温度的实时显示、实验数据的存储、实验数据的回放分析等功能。2.1.2 硬件构成及功能本课题所建立的镁合金起燃温度测试系统的硬件组成主要由坩埚式电阻炉、TCW-32B型温度控制器、数据采集卡以及电脑组成，其组成结构见图1所示。该电阻炉与温度控制器具有节能、可编程控制以及加热速度可调等优点。温度传感器采用K型热电偶。由于温度采集的采样率不需要很高，因此数据采集卡采用了研华USB-4718型，该数据采集卡为8路热电偶输入，支持USB2.0，无需外部电源，与笔记本电脑可构成便携式测试系统；该卡还具有3000VDC隔离保护，支持4~20mA，能够对热电偶信号进行内部调理，无需外加调理电路，降低系统的成本及开发时间。其中一支热电偶接入温度控制器对电阻炉进行控温，然后再接入数据采集卡；另一支热电偶用来测试试验样品的温度，因而直接接入数据采集卡。数据采集卡将这两路温度信号通过USB接口传送到电脑进行记录并显示。坩埚式电阻炉的结构如图1所示，在电炉底部开有通风孔，盛放试样的物品应采用带孔的结构或者石棉网，以保证良好的供氧条件。1.坩埚式电阻炉；2.耐火砖垫；3.坩埚；4.试样；5．热电偶；6.温度控制器；7.数据采集卡；8.电脑图1 镁合金燃点测试装置示意图2.1.3 软件功能及关键技术镁合金起燃温度测试系统软件部分是利用LabVIEW8.5开发的，其界面见图2。该软件界面从功能上可大致分为三个区域：实验参数设置区、实验参数动态显示区和软件功能控制区。实验参数设置区可对实验采用的热电偶类型、数据采集卡的通道、实验名称、实验数据保存路径以及采样率等参数进行设置。实验参数动态显示区可实现对所采集的两路温度的直观动态显示以及温度—时间曲线的动态显示。软件功能控制区可完成对实验进度的控制，如数据采集的开始与结束、界面的刷新、温度曲线的回放显示以及系统的退出等功能。图2 镁合金起燃温度测试系统软件界面软件与硬件的通讯是通过调用研华提供的底层驱动函数实现的，一个通道的数据传输程序框图见图3。由于该数据采集卡不支持8路信号的并行通信，也就是说数据采集卡的8路输入信号的读取要按顺序循环读取，所以要想实现多路温度信号的传输，必须在软件上来完成。本文是通过调用顺序结构的方法来实现对两通道数据的顺序读取的。图3 数据传输程序框图为了能够对实验数据进行事后分析，软件要提供对所采集的数据的存储功能，存储的数据一定要和相应的实验名称结合起来，以防止实验数据混淆。本软件是通过对实验数据进行命名与计算机自动生成名称相结合的方法来避免数据的混淆。也就是说，对每个实验进行命名后，由于每个实验不一定只做一个实验数据，因此系统会自动生成一个以精确到秒的时间字符串做为实验名的后一部分，如“mg1.2ca-1熔体温度20100531204001.bin”。实验数据在存储时同时被存储为二进制格式和文本格式，路径及文件名生成以及数据存储的的程序框图如图4所示。图4 数据存储程序示意图由于软件在数据采集过程中显示区域显示的是动态过程，所以无法看到所采集的数据全貌，因此软件提供了对所采集的实验数据的回放显示功能，既可显示一条曲线，也可同时显示多条曲线进行对比分析，此功能是通过调用子VI（Virtual Instruments的简写，即虚拟仪器）的方式实现的。通过按下主界面的“单曲线显示”或“多曲线显示”即可调出一个新的显示窗口。多曲线显示的曲线条数可以输入。多曲线显示的界面及程序框图见图5。为了软件使用过程中的方便，提供了界面刷新功能，按下“界面刷新”后软件界面可恢复到默认状态。考虑到每次测燃点温度时实验名称或者数据存储的路径可能会相同，所以建立了“实验名称”和“存储路径”两个全局变量，同时建立了一个配置文档。每次软件更改实验名称或存储路径时，都要修改全局变量的值，软件退出时，要把最后的实验名称和存储路径存到配置文档中，当再一次打开运行软件时，要打开配置文档读取实验名称和存储路径的信息作为软件界面的默认值。 (a) 程序框图                 (b) 程序界面图5 多曲线显示为了使软件运行的更流畅、使用更方便，软件中还应用了很多容错技术。容错技术包括软件的自检和硬件自检两部分。软件自检包括检查输入的存储路径是否正确、实验名称是否为空等，以保证数据存储的可靠性。硬件自检主要是在点击“开始采集”按钮后，检测数据采集卡工作是否正常，如果数据采集卡异常，软件会报警并返回到初始状态，避免了由于数据采集卡异常导致的死机。2.1.4 系统测试及起燃温度的确定将电阻炉加热至500℃左右，再将块状镁合金放入带孔的坩埚，然后将其置入电阻炉中，并使测量镁合金温度的热电偶与块状镁合金接触，使电路按固定加热速率进行加热，并开始数据采集。数据采集过程的界面见图2，经测试，软硬件各项功能正常。所采集的温度-时间曲线如图6所示。镁合金在开始燃烧瞬间，放出大量的热量使温度急剧上升，会在温度-时间曲线上出现一个拐点。本课题中，将温度-时间上的第一个拐点所对应的温度值定义为燃点。图6 典型温度-时间采集曲线2.1.5 小结（1）本章建立了镁合金起燃温度测试硬件系统，该系统由坩埚式电阻炉、温度控制器、热电偶、研华USB-4718型数据采集卡及电脑组成，所建立的硬件系统成本低、结构简单、测试系统便携。（2）本章开发了镁合金起燃温度测试软件系统，该软件采用LabVIEW8.5开发，具有数据采集、数据动态显示、实验数据存储、数据回放分析等功能。软件界面友好，操作简单，容错性强。（3）本章对所建立的镁合金起燃温度测试系统软硬件进行了测试，测试结果表明，所建立的测试系统各项功能正常，能够很好的完成对镁合金起燃温度的测试，并给出了确定起燃温度的方法。2.2 镁合金熔体表面张力装置的建立2.2.1 概述我们通常将物体表面单位长度上作用的力称作表面张力，单位为N/m，而且通常我们所说的表面张力指的是液相与气相接触面上的表面张力。在液态金属或者合金与气体组成的体系中，与气体接触的液体表面层原子处于不平衡力场中，即与表面层原子接触的液体中的原子与表面层原子距离较小，且数目量多，因此作用力较大；而与表面层原子接触的气体中的原子与表面层原子距离较大，且数量少，因此作用力较小。这样就产生了方向垂直于液体表面，指向液体内部的力，如图7所示。该力使液体表面有如一弹性膜所包围，倾向减少其表面，因此产生了表面张力。表面张力的大小不但与液体本身的性质有关，而且与它相接触的相的性质有关。图7 熔体表面原子模型表面张力是液态合金重要的物性参数，它不仅是研究界面反应动力学的基础，而且在金属凝固过程和铸造合金参数的预测中起着重要作用，因此，研究液态合金熔体表面张力具有重要理论价值和实际意义。在阻燃镁合金的研究领域，特别是在阻燃镁合金的熔炼与制备过程中，合金液在高温下的急剧扩散与在凝固过程中晶粒的形成，尤其是晶体在长大时，稀土元素会富集在相界上，在液态下有表面聚集的趋势,元素的扩散必然会对熔体的表面张力和氧化膜结构产生影响，因而我们可以通过研究稀土阻燃镁合金熔体特性特别是在不同状态下熔体表面张力的变化对氧化膜结构改变的影响规律，进而找到表面张力与阻燃性能之间的对应关系。2.2.2 表面张力的测量方法表面张力的测量方法有很多，总体上可分为动态法和静态法两类。动态法是以测量决定某一过程特征的数值来计算表面张力，主要有毛细管波法和振荡射流法。通常在溶液表面张力随时间变化变化较快时需要用动态法测量，如用振荡射流法测定的时间变化可以小到1ms左右。在现阶段，动态法测量表面张力还不完善，测量误差较大，因而，实际应用很少。主要的方法有毛细管上升法、悬滴法、滴重法、最大气泡法、拉筒法、液滴外形法和电磁悬浮法等。常温或低于200℃下的液体表面张力测量方法较多。但是，多于液态金属、炉渣、熔盐等高温熔体，增加了测量的难度和复杂程度，应用于高温熔体表面张力的测量方法主要有最大气泡法、电磁悬浮法、拉筒法和静滴法。考虑到试验的测量精度和设备的复杂程度，本课题采用最大气泡法测量镁合金熔体表面张力。最大气泡法Simon于1851年提出，后由Canter、Jaeger分别从理论和实用角度加以发展。实验步骤是，将一毛细管插入待测液体内部，再向管中缓慢通入惰性气体，随着吹入气体压力的增大，气泡逐渐长大，当气泡恰好是半球时，气泡内的压力达到最大值，此时通过测量气泡压力，计算得到液体的表面张力值。2.2.3 表面张力的测量装置本课题采用“最大气泡压力法”测定镁合金熔体表面张力，实验装置如图8所示：图2.4 最大气泡压力法测试表面张力装置简图Fig. 2.6 BMP Surface tension testing schematic图8 最大气泡法测量熔体表面张力装置1.氩气瓶2.压力表 3.大量程浮子流量计 4.稳压计 5.针型阀 6.微调针型阀 7.干燥瓶 8.小量程浮子流量计 9.U形压力计 10.温度控制仪 11.毛细石英管 12.热电偶 13.石墨坩埚 14.镁合金熔 15.坩埚电阻炉16.升降机构 17.大量程百分表 氩气经过减压计，稳压计，通入装有氯化钙的干燥瓶中进行干燥，再由三通器分成两路，一路连接到U形压力计（U形管所盛液体为水），另一路经细的石英管通入镁合金熔体。由小到大缓慢调节氩气气压，并通过针型阀控制气体流量大小（将气体流量控制在18-20毫升/分以内），观察U形管内两边液注高度差H。试验采用的毛细石英管内半径r=2.86mm，符合精度要求。毛细管端口经过抛光、清洗处理，以排除杂质和端口缺陷对测量结果的影响。实验中，通过升降机构可控制毛细管的上升和下降，当毛细管插入合金液后，随着氩气的缓缓通入，管内液体被排出管外，会在管口处形成气泡并不断长大（图9）。气泡在成长过程中，其内部压力P与液体静压力及液体表面张力的合力保持动态平衡，直至这种平衡被破坏，气泡会脱离管口而浮出液面。此过程，H值也将呈现出由小到大的变化趋势，设气泡内的压力为P，则：P+PM=PH              （1）其中，PM为镁合金熔体在深度为h处形成的压强，PH为U形管内两边液注差所形成的压强。图9 气泡形成过程根据表面张力的物理意义，在液体中若有一半径为r的球形气泡，液体表面张力的作用造成了指向气泡内部的压力P（图10）。              图10球形气泡气泡的表面积为：S =4πr2球形气泡的体积为：V =4πr3/3若将球的体积增大dV，则必须克服阻力P对它做功：ΔW =PdV，而这一所做的功将转变为表面积增大后的表面自由能增量：ΔE =σdS（σ为表面张力）。由于ΔW =ΔE，即PdV =σdS而dV =4πr2dr，dS =8πrdr，因而可推导出：P =2σ/r               （2）PM为镁合金熔体在深度为h处形成的压强，即PM =ρMgh，ρM为镁合金熔体的密度，为便于计算我们以Mg-Al合金的液态密度代替；PH为U形管内两边液注差所形成的压强，即PH =ρwgH,ρw为水的密度。所以，由式（1）、（2）可以得到，当H达到最大值Hmax时，          2σ/r +ρMgh =ρwgH          （3）所以，表面张力σ为：σ=(ρwgHmax-ρMgh)•r/2          （4）用最大气泡法测量镁合金熔体表面张力的具体步骤为：1．采用电阻炉、坩埚在一定温度下对合金进行熔炼，待完全熔炼后搅拌一段时间，除去表面杂质，再保温10分钟；2．通过调整升降机构，使毛细管下降到恰好接触合金熔体表面，此时调整百分表托架，使百分表的芯端部与升降机构水平臂平面接触，将刻度盘对零，下降升降机构，使毛细管插入合金液表面之下，记录毛细管下降的精确深度h；3．固定好这一高度打开炉盖与氩气瓶压阀，并通过针型阀控制气体流量大小（将气体流量控制在18-20毫升/分以内），此时U形管两侧开始出现压差，当熔体内部能够稳定、缓慢的产生气泡时，观察U形两侧压差值将由小到大变化，到达一最大值后（即气泡成为半球形，此时半径最小等于石英管内半径r时），U形管两端压差突然减小（因为气泡破裂），记录下U形管左右两端的最大液面差值H；4．带入公式中进行计算便可得到熔体的表面张力。2.2.4 小结（1）本章建立了镁合金熔体表面张力测量装置，该装置主要由氩气瓶、压力表 、浮子流量计 、稳压计、针型阀 、干燥瓶、U形压力计 、毛细石英管 、升降机构和百分表组成。（2）本课题对所建立的镁合金熔体表面张力测量装置进行了测试，测试结果表明，所建立的测量装置各项功能正常，能够很好的完成对镁合金熔体表面张力的测量，并给出了熔体表面张力的测量方法。三、 技术指标通过本次研究必须到达以下要求：①研制成一种或多种阻燃镁合金可以在大气下不加任何保护措施条件下，熔炼而不发生燃烧现象；②研制成的阻燃镁合金成分通过压铸、热处理工艺过后所制成的成品，其结构的力学性能必须达到相应的要求；③通过本次研究结果，发表1项发明专利和1项实用新型专利。四、 市场前景镁及镁合金既可以铸造成各种铸件或压铸件，也可以采用各种塑形加工方法加工成不同品种、规格、性能和用途的管、棒、型、线、带、箔材以及锻件等，然后经切削加工、冷冲压、接合成形和表面处理等深加工成各种零件和结构件。与其他结构材料相比，镁及其合金具有一系列的优点，如密度低、比强度和比刚度高、阻尼减振降噪能力强、电磁屏蔽性能优异、抗辐射、液态成型性能优越、切削加工和热成型性能好、易于回收等，符合“21世纪绿色结构材料”的要求，越来越受到人们的青眯。今年来，镁材在汽车、摩托车等交通工具、计算机、通信、家电、电子电器、冶金、航空航天、国防军工等 部门获得了广泛的应用。随着镁合金提炼及加工技术的发展，以及成本的下降，镁材已成为工业应用的重要金属材料，在全球范围内得到快速发展。1. 镁合金材料在汽车工业上的开发与应用自1970年中东石油危机以来，为减轻汽车质量，以降低油耗和污染，提高安全性能，镁合金材料在汽车工业中的应用与日俱增。目前，汽车工业中镁合金用量较多的地区和国家主要是北美、欧洲、日本和韩国。综合部分厂家的使用情况，目前镁合金材料主要用来制造以下汽车零部件：①车内构件：仪表盘、座椅架、座位升降器、操纵台架、气囊外罩、转向柱支架、收音机外壳、小工具箱门、车窗马达罩、刹车与离合器踏板托架、气动托架踏板等；②车体构件：门框、尾板、车顶框、车顶板、IP横梁；③发动机及传动系统：阀盖、凸轮盖、四轮驱动变速箱体、手动换挡变速器、离合器外壳活塞、进气管、机油盘、交流电机支架、变速器壳体、齿轮箱壳体、油过滤器接头、马达罩、气缸头罩、分配盘支架、油泵壳、油箱、滤油器支架、左侧半曲轴箱、空机罩、左抽气管等。④底盘：轮毂、引擎托架、前后吊杆、尾盘支架。美国福特、通用、克莱斯勒三家公司在每辆汽车上使用的镁合金铸件分别达到30个、45个和20个；瑞典推出的沃尔沃CP20C0车型全重700kg，使用50kg镁合金，包括轮毂、合器箱、转向齿箱、后悬臂、发动机架、进气歧管、气缸体等部件；本田轿车一部分零件采用镁合金材料后，重量大大减轻。最近，Magers分析了汽车市场的镁合金需求趋势，预测镁合金材料在汽车工业的应用将会不断增加。2. 镁材在轨道交通工具上的应用前景在列车和其他轨道交通工具上使用镁材，目的是减轻重量，减小噪音和震动，规整零部件和防止塑料老化，提高使用寿命等。主要应用实例：仪表盘支撑梁、发动机阀盖、密封结构件、高速器、滤器器、发动机承受台、消音器等。3. 镁材在自行车上的开发与应用自行车是人力驱动工具，因而质量的减轻带来的效果非常显著，具有更好的加速性能、爬坡性能、转弯性能，并且容易操纵，因而在国外自行车行业流传着“产品轻1g多卖1美元”的说法。与铝质自行车相比，用镁材制造自行车可减重33%；用镁材制造的折叠自行车车架重量仅1.4kg，总重量仅为4kg。目前自行车使用镁合金部件包括轮毂、车把夹、脚踏板、制动器、手把、前叉、框架等近十几个部件。4. 镁材在航空航天上的开发与应用航空航天材料减重带来的经济效益和性能改善十分显著。在质量减轻相同的情况下，商用飞机节省的燃油费是汽车的近100倍，而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近10倍，更重要的是其机动性能的改善可以极大地提高战斗力和生存能力。正因为如此，早在20世纪20年代就开发出了许多镁合金部件，如发动机曲柄箱、发动机零件、气球吊篮、客机座椅、起落轮。随着镁合金生产技术的发展，材料的性能不断提高，其应用范围也不断扩大。目前的应用领域包括各种民用和军用飞机的发动机零部件、螺旋桨、齿轮箱、支架结构，以及火箭、导弹、卫星的一些零部件。5. 现代兵器零部件的镁合金化及发展趋势枪械武器、装甲车辆、导弹、火炮、弹药、光电仪器、武器用计算机及军用器材中有较大数量的铝合金零件和工程塑料件，根据镁合金材料的性能和使用特点，将这些零件改用镁合金制造在技术上是可行的。采用镁合金材料代替武器装备的中、低强度铝合金零件和部分黑色金属零件，实现武器装备轻量化：枪械武器：机匣、弹匣、枪托体、提把、前护手、弹托板、瞄具座等；装甲车辆：坦克座椅骨架、机长镜、变速箱壳体、发动机滤座、进出水管、空气分配器座、机油泵壳体、水泵壳体、机油热交换器、机油滤清器壳体、气门室罩、呼吸器等；光电产品：镜头壳体、红外成像仪壳体、底座。6. 镁合金材料在电子工业（家用电器和3C产品）上的开发与应用近10年来，电子工业发达的国家，特别是日本和欧美一些国家，在镁合金产品的开发方面开展了大量工作并取得了重要进展，一大批重要电子产品使用了镁合金，取得了理想的效果。3C工业（计算机、通讯设备、消费类电子产品）是当今全球发展速度最快的产业，数字化技术导致各种数字化产品不断涌现。镁合金3C产品最早出现于日本，1998年日本厂商开始采用镁合金制造各种可携式商品（如PDA、手机等），如今最为普遍的镁合金3C产品是笔记本电脑，是由日本SONY公司率先推出的。在3C产品朝着轻、薄、短、小方向发展趋势的推动下，今年来镁合金的应用得到了持续增长。我国虽然是世界产镁大国，但与日、美、欧相比，在镁合金材料研究、生产技术及应用领域等方面还有相当大的差距，仍处于起步阶段。五、 规模与投资需求投资规模 万元，厂房及设备设施需求等。六、 生产设备根据研发和生产需求，镁合金在加工和性能检测方面需要用到以下装置：真空式高频感应熔炼炉；铸件的金属型模具；坩埚为石墨型坩埚；大型真空热处理炉；一整套机加工设备：加工中心、数控车床、手动工具；试样拉伸试验在Zwick/Roell Z100拉伸试验机上完成；硬度测试采用XC-ST50显微硬度测试仪，金相组织观察在VMS-2000金相图像分析系统上完成；氧化膜形貌观测等在日立S-4800扫描电镜上进行；大气条件下的氧化动力学实验在SDT-Q600差热分析仪上进行。七、 效益分析按每年生产X吨计算，可获利约XXXX万，八、 合作方式合作方式采用技术入股或者技术转让的形式，价格面谈。九、 项目具体联系人及联系方式项目负责人：丁俭，电话：15122335148，email：djian@126.com。十、 附件：成果图片    图11 镁合金零件产品