一、科学目标 　　阐明电磁场影响金属材料凝固温度点变化本质和内在机制及其对金属材料形核影响规律；在深入认识和掌握热电磁力和热电磁对流生成机制及其对凝固组织和偏析影响机理的基础上，建立热、电、磁、力协同作用下凝固组织和偏析演变模型；提出电磁场与温度场等协同控制凝固组织和偏析，以及电磁场控制应力作用下固态相变制备织构材料等技术原理；为提高我国高品质金属材料的生产水平提供理论和技术基础。 　　二、研究内容 　　（一）电磁场下相变形核机理。 　　研究电磁场下合金材料的凝固过冷行为和电磁场对材料过冷度的影响规律；研究电磁场对界面能的影响规律和电磁场下微结构演化规律，建立合金界面能与电磁场强度间的关系；研究电磁场下液-固、固-固、气-固转变形核机制，建立电磁场下凝固结晶分子动力学模型。 　　（二）电磁场下冶金相变动力学。 　　研究电磁场作用下原子扩散规律，并揭示其微观机制和建立基本模型；研究电磁场作用下相变过程位错和晶界生成和运动行为，建立电磁场与位错运动等的关系；研究电磁场下冶金相变速率变化规律、晶体长大行为及形貌演变、溶质分布规律，建立电磁场下晶体生长基本模型。提出电磁场下凝固组织和偏析控制方法和原理。 　　（三）热、电、磁、应力协同作用下相变界面行为与组织形态演变规律。 　　研究热、电、磁协同作用下凝固多尺度流动与溶质传输规律，及其对凝固枝晶形态等的影响规律并建立相应模型；研究热、电、磁协同作用下两相区及凝固组织演化规律；建立凝固两相区、晶粒组织和偏析变化模型；研究电磁场和应力共同作用时固-固转变界面行为及组织演化规律并建立相应模型。提出电磁场控制金属材料组织的新技术原理。 　　三、申请注意事项 　　（一）申请书的附注说明选择“电磁场作用下的冶金相变机理” ，申请代码1选择E0418（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。 　　（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1500万元/项（含1500万元/项）。 　　（三）本项目由工程与材料科学部负责受理。

以压水堆核电站关键结构材料和焊接部件的主要失效形式为重点，研究现役和在建核电站国产材料在模拟核电高温高压水环境中微纳米尺度缺陷的损伤演化规律，并与国外材料对比。重点研究环境/力学/材料成分与微观结构对高温电化学的热力学、动力学的影响规律；研究材料微纳米尺度缺陷的腐蚀到应力腐蚀裂纹萌生的演化规律；研究裂尖纳米尺度的化学/结构/力学特征及其扩展机制；通过第一原理计算研究合金元素和残余应力对辐照导致元素团簇形成的影响，用辐照结合小试样试验研究析出原子团簇的交互作用及其与脆性转变温度的关系；研究材料/温度/水化学/载荷/位移/频率等多因素交互作用下的微动磨损行为；研究依据电化学方法的监检测系统，实现电化学探头长期可靠性和微纳级上的早期/无损/在线腐蚀损伤监检测；研究依据损伤机理的寿命预测模型和安全评估方法。在环境因素与材料交互作用的非线性耦合理论、材料在环境中损伤演化的微细观理论、材料环境行为的模型与寿命预测理论三个关键科学问题上有所突破。形成与基础理论紧密联系的若干关键技术基础和两项示范性技术—监检测与寿命评估，为材料国产化和科学使用、建立材料安全使用的评价准则和寿命预测提供基础数据和判据。

焦炉荒煤气显热回收利用技术通过上升管内壁纳米导热层、外部纳米隔热保温层、耐高温耐腐蚀合金材料、上升管整体结构、水汽循环自动控制系统的研发与应用，开发出适合于焦炉上升管余热回收利用装置及配套系统，并且安全、稳定、高效、长周期的运行，继而将上升管逸出的荒煤气进行热交换，将荒煤气的余热得到充分应用，实现上升管余热回收，从而提高焦化企业的技术、经济、环保三重效益。 本技术的关键技术为上升管换热器，其克服了设备腐蚀、上升管套筒可能发生漏水、内壁结挂大量焦油、使用寿命及换热效果差等问题。

中温中压系统升级改造是指采用陕鼓专利技术和专有设备，将现有在役的中温中压拖动/发电系统升级改造为高温超高压拖动/发电系统。该技术是基于成熟的高温超高压技术的机组小型化成功应用而发展起来的。 基本原理是锅炉改造为高温超高压一次再热锅炉，增加一套陕鼓专用EKOL高效背压汽轮机，背压排汽经锅炉再热后进原汽轮拖动/发电机组继续做功，形成蒸汽循环。在不拆除原有拖动/发电系统的情况下，以较小的投资，较短的工期实现高温超高压的提升改造，可以提升发电量30%以上，节约资金，为企业产生很好的经济效益，节省资源，可实现资源最大化利。 该方案特别适用于在役中温中压拖动/发电系统的能效提升改造，投资少，见效快。

低温余热回收ORC工艺技术，采用有机工质循环，回收温度小于250℃条件下的工业余热资源，或不适合蒸汽透平发电的较小蒸汽流量条件的余能回收、温度在110~150的热水余热回收。 如：50t以下的转炉饱和蒸汽；热轧加热炉蒸汽；热风炉烟气余热回收；平烧的废气余热、热风炉烟气余热回收、以及生产工艺过程中的热水等。

本项目开发了在焦炉烟道气脱硫中消纳处理利用焦炉煤气脱硫废液+剩余氨水的技术，已经成功投入运行，每小时可以处理焦化脱硫废液+剩余氨水10-12t/h，为钢铁和独立煤焦化企业提供了一个焦化废水低投入、低成本消纳利用新的可比较选择的解决方案。 山西长治某焦化公司现有1座4.3米焦炉工业规模试验于2016年5月5日开工、2016年6月30日开始投入调试运行，至今已经成功运行120天。系统安装了在线监测，并且已经接入当地环保部门的实时监控系统。监测结果：焦炉烟道气脱硫后粉尘含量＜10mg/m3、二氧化硫＜5mg/m3、氮氧化物＜150mg/m3，系统进口烟道气和净化后排烟温度分别为260ºC、50ºC。现有焦化废水蒸氨和生化的负荷大幅降低，仅用于处理化产系统的生产废水。

铸铁冷却壁作为重要的高炉冷却设备得到广泛使用。铸铁冷却壁的生产方法分为砂型铸造和消失模铸造两种方式。传统的铸铁冷却壁生产方法——砂型铸造存在铸造缺陷较多，工人劳动强度大，工作环境差等缺点。为了适应高炉冷却设备的发展需要，河北天宇高科冶金铸造有限公司与北京科技大学联合研制开发消失模工艺生产铸铁冷却壁项目。河北天宇高科冶金铸造有限公司为冶金冷却设备专业生产厂家，有雄厚的技术研发力量和很强的冶金冷却设备制造能力，北京科技大学科研实力雄厚，注重理论与实践的结合，在钢铁冶金等方面已经走在了国际前沿。根据行业发展要求及冶金冷却设备工作可靠、长寿、环保的要求，上述两个单位合作研发了采用消失模工艺生产铸铁冷却壁的相关设备和工艺。

焦炉煤气强化烧结是一项绿色环保的技术，主要利用钢铁焦化厂副产物——焦炉煤气对烧结进行喷吹从而强化烧结过程。2014年，焦炉煤气强化烧结系统开始在梅钢180㎡烧结机投用，鉴于良好的效果，2016年在梅钢450㎡烧结机进行推广使用。该技术的应用，可以减少烧结固体燃料消耗，改善烧结矿转鼓强度和成品率。 该技术可以使烧结过程更加平稳，可以更好地调整烧结料层上下部的热量分配，防止上部热量不足和下部过烧，从而改善烧结矿强度和还原性，有利于大高炉的冶炼和降低高炉焦比和生铁成本；该技术还具有降低炼铁工序温室气体CO2排放量的特点，是一项节能降耗、降低烧结矿和生铁成本并兼具环保特征的绿色先进技术。

本专项的总体目标是：到2020 年，实现我国NQI 总体水平达到并跑，在部分领域达到领跑水平：为国际单位制重新定义做出实质性贡献，研制计量基标准和测量装置100～120 台/套，研制国家标准物质500～600 项，计量科技整体水平跻身世界前列；研制国际标准200 项以上，实现超过100 项中国标准走出去，研制基础通用、社会公益和产业共性国家标准1000 余项，适应经济社会发展和科技创新需求的技术标准体系基本完善，重点领域标准水平领跑国际；填补社会公益和重要产业领域检验检测新方法和核心技术300 项，新装置51 台/套，诊断产品70 种，实现重点领域检验检测核心技术突破；建立6 套国际或区域领先的认证认可技术方案，重点领域认证认可技术创新能 力达到国际先进水平；形成5 套以上全链条的“计量—标准—检验检测—认证认可”整体技术解决方案。 本专项执行期为2016 年至2020 年。各任务落实以项目为主，2016 年已部署49 个任务方向，国拨经费6.76 亿元。重点研究基本物理常数精密测定、新计量和导出量以及战略性新兴产业、国防等领域关键计量技术，基础性、公益性和重点产业急需的国际标准、国家标准、检验检测和认证认技术，以及石墨烯等碳基纳米材料、碳排放交易和家具产品中挥发性有机物等领域NQI 技术集成示范。2017 年项目支持任务为总任务的三分之一，指南任务方向共79 个，总概算约7.4 亿元。重点研究新领域关键计量技术和高准确度标准物质研制，基础性、公益性和重点产业急需的国际标准、国家标准和检验检测技术，新兴领域认证认可技术，以及空间导航与定位领域NQI 技术集成示范。每个任务方向可支持1～2 个项目（评审结果相近并且技术路线明显不同时先期可支持2 个项目，经中期评估后，根据评估结果后续择优支持），项目应整体申报，须覆盖相应指南方向的全部考核指标。项目执行期为3～4 年，如无特殊说明，每个项目下设的任务（课题）数不超过6 个，项目所含单位数不超过20 个。

本重点专项总体目标是：围绕新材料“研发周期缩短一半、研发成本降低一半”的战略目标，融合高通量计算（理论）/高通量实验（制备和表征）/专用数据库等关键技术，变革材料研发理念和模式，实现新材料研发由“经验指导实验”的传统模式向“理论预测、实验验证”的新模式转变，显著提高新材料的研发效率，增强我国在新材料领域的知识和技术储备，提升应对高性能新材料需求的快速反应和生产能力；培养一批具有材料研发新思想和新理念，掌握新模式和新方法，富有创新精神和协同创新能力的高素质人才队伍；促进高端制造业和高新技术的发展，为实现“中国制造2025”的目标做出贡献。 本重点专项的主要研究内容是：构建高通量计算、高通量制备与表征和专用数据库等三大示范平台；研发多尺度集成化高通量计算方法与计算软件、高通量材料制备技术、高通量表征与服役行为评价技术，以及面向材料基因工程的材料大数据技术等四大关键技术；在能源材料、生物医用材料、稀土功能材料、催化材料和特种合金等支撑高端制造业和高新技术发展的典型材料上开展验证性示范应用。共部署40个重点研究任务，专项实施周期为5年（2016-2020年）。 2016年，本重点专项在材料基因工程关键技术和验证性示范应用方向启动了13个研究任务。2017年，拟在材料基因工程关键技术和验证性示范应用方向启动16个研究任务（其中，由于金属基、陶瓷基和高分子基复合材料的设计方法和制备工艺差别较大，故将任务16分成3个子任务列出，即指南16.1、16.2和16.3），拟支持18-36个项目，拟安排国拨经费总概算为3.24亿元。凡企业牵头的项目须自筹配套经费，配套经费总额与国拨经费总额比例不低于1：1。