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本項目利用我們在高效節(jié)能設備研制和產業(yè)化方面的成功經驗，自主研制的新型扭曲管中冷器，并實現(xiàn)扭曲管中冷器的制造產業(yè)化。通過采用扭曲管可以使空氣冷卻器傳熱能力增加10%-20%，殼程阻力下降50%-70%，充分體現(xiàn)了扭曲管中冷器的節(jié)能潛力，實現(xiàn)節(jié)能20%-35%。扭曲管中冷器的研發(fā)提升了我國新型高效節(jié)能設備在氣體壓縮機領域的整體技術水平和市場競爭力。本項目中冷器的碳鋼管束芯體和管板在與殼體、封頭、管箱裝配前整體熱浸鋅處理，顯著提高殼程、管程的抗腐蝕能力，用以取代傳統(tǒng)的銅管光管中冷器，大大減少了壓縮機中間冷卻系統(tǒng)的制造成本。可降低制造成本20%-40%，增加生產利潤20%-30%。本項目中冷器，由于扭曲管具有多點自支撐結構，省去了傳統(tǒng)換熱器的折流板（支撐板），殼程流道變?yōu)閭髂媪鳎瑲こ虊航到档?0%-60%，進而減少泵工的消耗30%-50%，達到節(jié)能的效果，提高了換熱器的抗誘導振動以及強化傳熱的性能，有效防止了壓縮機由于排氣溫度過高而引起的內壁溫升大、潤滑油變質、氣缸磨損、“積碳”等現(xiàn)象的發(fā)生。由于本項目中冷器流速均勻、無流動死區(qū)，而且管壁溫度比較均勻，大大降低了結垢的可能性。為振動、少結垢，從而延長了維修周期，降低了壓縮機中間冷卻系統(tǒng)的的維修費用。本項目中冷器不改變換熱器的外形結構，保留管殼式換熱器的特點，結構簡單，采用橫截面為橢圓形或扁圓形的螺旋扭曲管，其余均采用傳統(tǒng)的管殼式換熱器的基本結構形式，易于推廣，成本較低，具備較好的壓縮機中間冷卻系統(tǒng)的工業(yè)應用前景。

本發(fā)明提出一種接觸式機械振動條件下增材制造方法，通過在電弧送絲增材制造或者激光送粉熔化增材制造的過程中，同步引入一定頻率的機械振動，使零件處于一種微振動狀態(tài)，通過機械振動作用于增材制造過程中形成的微小液態(tài)熔池，起到細化晶粒，使組織變得更加均勻和減少甚至消除氣孔、夾雜及未熔合現(xiàn)象。同時振動作用于剛凝固的金屬，使振動產生的應力和增材制造過程中產生的殘余應力疊加產生局部塑形變形，達到減小增材制造零件的殘余應力和變形的

本項目采用五電弧協(xié)同增材制造，提高成形構件的堆積效率；利用激光約束電弧，提高成形金屬構件的表面精度，減小加工余量；構筑出融合五電弧協(xié)同增材制造、激光穩(wěn)定電弧、高速攝像監(jiān)測、構件成形尺寸三維測量、工藝數(shù)字化監(jiān)控等功能的多電弧協(xié)同增材制造裝備。 1、 形成復雜空間曲面構件分區(qū)原則、切片方法與路徑規(guī)劃策略，建立五電弧協(xié)同增材制造高性能大型金屬構件工藝方法、模型與窗口； 2、 研制出多電弧協(xié)同增材制造工藝規(guī)劃與系統(tǒng)總控軟件； 3、 開發(fā)了專用于高性能大型金屬構件多電弧協(xié)同增材制造的專用金屬絲材。 實現(xiàn)大型艦船艉軸架、運載火箭過渡端框架與高層建筑多向鋼節(jié)點的高質量、高效率、低成本增材制造，并進行組織與性能預測。 圖1 多電弧協(xié)同增材制造設備圖 圖2 多電弧協(xié)同增材制造典型產品 【技術優(yōu)勢】 項目成果有效解決了高性能大型金屬構件采用電弧增材整體制造時，面臨的堆積效率較低，制造大型金屬構件周期長；成形金屬構件表面精度低，加工量較大；成形金屬構件的晶粒粗大，各相異性明顯的難題，將目前大型金屬構件電弧增材制造的效率提高到了新高度。 【技術指標】 五束電弧協(xié)同增材制造裝備： 1）裝備包括 CMT電源5臺、六軸機器人系統(tǒng)3臺、激光系統(tǒng)、工藝數(shù)字化系統(tǒng)、三維測量系統(tǒng)、高速攝像系統(tǒng)與缺陷除去系統(tǒng)； 2）三維測量系統(tǒng)的測量范圍在300mm以內，可測量金屬構件壁厚最大尺寸不低于250mm，測量誤差在±1.0mm以內； 3）可成形高度大于2m、長度大于5m、寬度大于3.5m的金屬構件，變形控制在0.2mm/100mm以內； 4）堆積效率≥1800cm3/h，連續(xù)工作時間不低于360小時； 五束電弧協(xié)同增材制造工藝總體軟件： 1）具有模型解析重構、子模型選擇、分區(qū)切片與9軸工藝路徑規(guī)劃、曲面切片、G代碼及機器人離線編程代碼生成、多電弧協(xié)同增材制造系統(tǒng)控制功能與工藝數(shù)據(jù)庫； 2）可實現(xiàn)金屬構件組織、性能預測及成形質量主動控制，并顯示構件材料 CCT圖； 3）模型解析、拓撲重構時間低于10分鐘，切片輪廓精度優(yōu)于±0.1mm，單層切片時間＜2s。 4）支持2000萬以上三角形面片、尺寸4m以上STL模型； 5）支持任意空間曲面模型的路徑規(guī)劃，成形尺寸≥4000mm； 6）支持 6軸機器人+3軸龍門式床身協(xié)同控制的9軸工藝路徑規(guī)劃，成形效率達 1800cm3/h，全程誤差≤0.5%，路徑輸出方式為G代碼、機器人離線編程代碼； 7）工藝數(shù)據(jù)庫覆蓋控制系統(tǒng)參數(shù)及工藝及材料參數(shù)，并建立典型工藝參數(shù)，加工誤差范圍≤0.5%；

本發(fā)明公開了一種金屬零件的增減材復合制造裝備及方法。該裝備包含增材制造組件、減材制造組件、氣氛調控組件和控制系統(tǒng)。所述增材制造組件用于對待加工零件實施激光選區(qū)熔化；減材制造組·826·件用于對已熔化成形的金屬零件切片層實施機械加工；氣氛調控組件用于在零件制造過程中為激光輻照區(qū)域提供保護氣體和清除激光輻照區(qū)域產生的金屬煙塵；控制系統(tǒng)用于處理待成形金屬零件 CAD 模型，生成增材制造組件與減材制造組件的加工

本發(fā)明公開了一種基于輪廓特征的金屬零件增材制造方法，包括以下步驟：①建立金屬零件 CAD 幾何模型，并提取 STL 模型；②根據(jù)零件輪廓特征及復雜程度確定其制造方向，并進行零件增材制造的路徑規(guī)劃；③利用分層切片軟件對 STL 模型進行合理切片，由計算機根據(jù)這些輪廓信息生成控制指令；④板料送料機構在控制指令的控制下送出設定寬度及厚度的板料并剪斷；⑤在電阻焊或摩擦攪拌焊產生的熱量及輥壓作用下完成層與層之間的焊合，同時復合同工位銑削完成輪廓毛刺的去除；重復上述④至⑤過程，直至完成整個零件的成形加工，如未達

本項目主要解決此市場痛點，將3D打印技術和液壓系統(tǒng)相結合，設計一套輕量化的液壓機械臂，特別適用于航空航天、軍工、勘探、安防、排爆、物流搬運等特種機器人領域。對比同體積和質量的電驅動馬達，扭矩可增加4倍以上。 一、項目進展 已注冊公司運營 二、企業(yè)信息 企業(yè)名稱 上海埃曼機器人有限公司 企業(yè)法人 唐鋒 注冊時間 2021.8.19 注冊所在省市 上海 組織機構代碼 91310113MA7B0CQ912 經營范圍 機器人及其配件的研發(fā)、銷售 企業(yè)地址 上海市寶山區(qū)上大路668號 獲投資情況 EFG天使基金 三、負責人及成員 姓名 學院/所學專業(yè) 入學/畢業(yè)時間 唐鋒 材料科學與工程/冶金工程 2020.09 黃夢婷 材料科學與工程/冶金工程 2020.09 劉翔 材料科學與工程/冶金工程 2020.09 四、指導教師 姓名 學院/所學專業(yè) 職務/職稱 研究方向 王江 材料科學與工程 教授 陳超越 材料科學與工程 講師 五、項目簡介 目前市面上使用的機械臂、機器人95%以上為電機驅動，存在負載小，抗干擾能力差，續(xù)航短的問題，難以滿足人們對負載日益增長的需求。而液壓驅動的機械臂、機器人在相同功率下可以提供更大負載，對外界干擾不敏感，但同樣存在一些問題，比如液壓執(zhí)行機構和液壓元器件體積大，質量大，漏油，散熱差等，因而很少被采用。在大負載、移動式機器人領域二者難以兼顧。 本項目主要解決此市場痛點，將3D打印技術和液壓系統(tǒng)相結合，設計一套輕量化的液壓機械臂，特別適用于航空航天、軍工、勘探、安防、排爆、物流搬運等特種機器人領域。對比同體積和質量的電驅動馬達，扭矩可增加4倍以上。 從最初的結構設計就采用增材制造思維，打破傳統(tǒng)加工工藝的限制，因而設計更加多樣化。然后將關鍵液壓元器件也采用輕量化設計，金屬3D打印工藝加工，部分液壓元件外殼可進一步與機械結構件集成，使整體更加輕量化，簡潔化。 團隊目前已為中電X所開發(fā)一套原型機，產品于2021年7月交付，目前在開發(fā)第二代產品。今年1月與浙江大學機械工程學院簽訂三年合作開發(fā)協(xié)議，開發(fā)一款用于軍工的機械狗腿部關節(jié)等項目。

本發(fā)明公開了一種激光 3D 打印用耐熱模具鋼材料及其制備方 法，材料是以所需耐熱模具的材料成分為基礎成分，添加 C 元素、脫 氧元素和抗裂紋元素的量，三者的添加量分別為 0.1-0.15wt％、 0.1-0.5wt％和 0.05-0.5wt％，用以彌補 3D 打印過程 C 元素的流失，減 少3D打印過程中的氧化，并提高組織的抗裂紋性能；材料為15μm-100 μm 的規(guī)則球形。方法首先采用元素補償?shù)撵F化方法制備出球形金屬 粉末，然后通過分級篩分和定比例混合方法獲得所需的粉末材料。制 備的粉末純度高，粉末粒度細，球形度高，流動性好，有利于提高零 件的致密度，非常適合激光 3D 打印快速成形；解決了奧氏體耐熱鋼難 加工、難以制造復雜零件的難題，擴大了這種難以加工的材料在熱能、 動力、高端耐熱液壓模具等諸多領域的應用。

一種多點接觸模式下的大面積納米壓印硅模具加工方法，它將硅(100)單晶片置于多微球的多點接觸板垂直下方位置，再使硅片與多點接觸板兩者垂直相對運動至發(fā)生接觸，并達到一定接觸載荷F；使多點接觸板和硅片按照既定軌跡相對運動，進行刻劃；刻劃后，將硅片放入質量分數(shù)為15～25％的KOH溶液中腐蝕一段分鐘，即可得到具有預先設定結構的納米壓印硅模具。該方法在多點接觸模式下進行，可以方便地控制所加工納米壓印硅模具的圖案、排列方式等；刻劃過程中硅片與多點接觸板始終保持平行狀態(tài)。該方法的設備和原材料成本低，操作簡便、步驟簡單，能一次性完成大面積的硅(100)單晶片納米壓印模具加工，具有明顯的低成本、高效率的特點。

航空發(fā)動機機匣是一種復雜薄壁零件，其加工變形問題是我國航空發(fā)動機制造的關鍵技術瓶頸。機匣毛坯組織結構的均勻性是影響機匣加工變形的主要原因之一。鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，是航空發(fā)動機機匣的主要原料。鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結構的無損檢測與定量評價是實現(xiàn)組織結構均勻性檢測與評價的基礎，有助于準確判斷毛坯制造質量，表征制造工藝改進的有效性，降低機匣加工變形概率。 超聲檢測具有穿透能力強，靈敏度和分辨率高、可定位和定量檢測等優(yōu)點，在航空發(fā)動機大規(guī)格高溫合金構件制造質量檢測領域得到了廣泛應用。超聲檢測信號特征值與材料組織結構變化、二次相或沉淀物的形成相關，具備有效評價鎳基高溫合金的組織結構的能力。現(xiàn)有鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結構的超聲檢測以噪聲波高為主要判據(jù)，指標簡單、閾值設置嚴格、誤判率高，無法適應不斷改進的制造工藝。 組織結構超聲定量評價技術的核心是確定微觀組織特征參數(shù)與超聲檢測特征參數(shù)之間的定量關系模型，其本質是以模型待定系數(shù)為決策變量，以評價準確性為目標函數(shù)的優(yōu)化問題。超聲波在鎳基高溫合金中傳播時，受到晶界、相界、孿晶等復雜組織結構的綜合作用，若采用聲速、衰減系數(shù)、非線性系數(shù)等單一超聲檢測參數(shù)對組織結構進行建模與評價，會因信息量的缺失而導致評價誤差大；若增加檢測參數(shù)規(guī)模，則會導致所對應優(yōu)化問題的困難性大幅增加。 本研究以鎳基高溫合金組織結構定量評價為主要研究對象，圍繞如何利用協(xié)同進化算法求解定量評價的大規(guī)模優(yōu)化問題、以及如何同時利用多種微觀組織特征參數(shù)對鎳基高溫合金進行綜合表征展開研究。科研成果為航空發(fā)動機機匣鎳基高溫合金毛坯制造質量檢測、評價、性能預測提供技術支持，為制造工藝改進提供數(shù)據(jù)支持，也可進一步推廣至其它高溫合金、鈦合金等材料中。

化學鍍Ni-P具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，在工業(yè)生產中獲得了廣泛應用。但是，隨著應用的增多也出現(xiàn)了一些問題。由于化學鍍層是陰極性的，如在施鍍過程中形成針孔、麻點以及使用過程中外力對鍍層的損壞等，往往造成鍍層在腐蝕介質中形成電偶腐蝕，使得鍍層不僅對基體起不到保護作用，反而加速了基體的腐蝕。三元合金Ni-W-P鍍層的出現(xiàn)在一定程度上解決了Ni-P鍍層中所存在的問題。W元素的加入可以提高鍍層的致密性，減小了腐蝕介質穿透鍍層在鍍層與基體之間形成電偶腐蝕的幾率。此外，W是一種自鈍化元素，在腐蝕介質中有利于鍍層表面鈍化膜的形成，提高了鍍層的耐蝕性能，因此，P的含量相近時Ni-W-P鍍層的耐蝕性能優(yōu)于Ni-P鍍層。但是Ni-W-P鍍層與Ni-P鍍層相比在與基體的結合力上并沒有提高，在后續(xù)加工過程中如受到一定外力作用時，鍍層很容易脫落，這就使得鍍層的應用范圍受到了一定的限制。該技術針對現(xiàn)有化學鍍層在使用過程中所存在的問題，提出將含有一定量W元素的Ni-W-P鍍層在高溫下進行熱處理，提高鍍層的結合力和硬度，大幅度提高鍍層的耐蝕耐磨性能，延長鍍層的使用壽命。