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本成果針對鎂合金生產與應用過程中的關鍵問題，成功開發了鎂合金目標 產品的集成應用技術和循環利用技術，打通了目標產品的合金開發、產品設計、 材料加工、產品生產、產品應用和合金廢料返回利用的整個技術鏈條和循環過程。 主要創新成果為：1）發明了一批高品質鎂合金。2）開發和發明了高質量鑄造產 品高效環保加工技術和成套的型材擠壓技術，成功制備了世界上最大規格的中 空型材；大幅度提高了鑄件的成品率。3）首次創新開發了 “重質夾雜逆向自凈 化”的“反向"過濾技術和成套裝備，攻克了過濾精煉能力快速衰減的國際難題。 4）建立了鎂合金材料及產品服役性能數據庫，開發了專家預測系統及先進的鎂 產品開發技術系統，建成了國內外第一個綜合性的“鎂合金材料替換設計及產品 應用技術開發平臺"，解決了鎂產品推廣應用中新材料和新產品脫節的瓶頸問題。 成功開發了 200余款（種）鎂合金及鑄造產品、300多種規格高品質鎂合金 管型材和兩大系列鎂合金氣體保護熔鑄和廢鎂回收再生裝備，已在1000多萬輛 汽車得到成功應用，并已成功裝備軌道交通工具及軍工關鍵裝備上。節能效益非 常明顯，創造了顯著的經濟效益和社會效益。

本項目針對實際生產中存在的鋁合金機匣變色、耐磨性不夠高等困擾企業多 年的技術難題，經過工藝改進和優化，開發出了納米尺度陽極氧化新技術，解決 了鋁合金機匣變色的技術難題。近5年來，采用納米陽極氧化新技術處理的鋁合 金機匣40余萬件，產生直接經濟效益1200萬元，每年節約成本200萬元。同時, 在節能排放方面產生了巨大的社會效益。

本項目利用我們在高效節能設備研制和產業化方面的成功經驗，自主研制的新型扭曲管中冷器，并實現扭曲管中冷器的制造產業化。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%，充分體現了扭曲管中冷器的節能潛力，實現節能20%-35%。扭曲管中冷器的研發提升了我國新型高效節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，用以取代傳統的銅管光管中冷器，大大減少了壓縮機中間冷卻系統的制造成本。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，省去了傳統換熱器的折流板（支撐板），殼程流道變為傳逆流，殼程壓降降低20%-60%，進而減少泵工的消耗30%-50%，達到節能的效果，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”等現象的發生。由于本項目中冷器流速均勻、無流動死區，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的工業應用前景。

本發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，通過機械振動作用于增材制造過程中形成的微小液態熔池，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同增材制造、激光穩定電弧、高速攝像監測、構件成形尺寸三維測量、工藝數字化監控等功能的多電弧協同增材制造裝備。 1、 形成復雜空間曲面構件分區原則、切片方法與路徑規劃策略，建立五電弧協同增材制造高性能大型金屬構件工藝方法、模型與窗口； 2、 研制出多電弧協同增材制造工藝規劃與系統總控軟件； 3、 開發了專用于高性能大型金屬構件多電弧協同增材制造的專用金屬絲材。 實現大型艦船艉軸架、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 多電弧協同增材制造設備圖 圖2 多電弧協同增材制造典型產品 【技術優勢】 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】 五束電弧協同增材制造裝備： 1）裝備包括 CMT電源5臺、六軸機器人系統3臺、激光系統、工藝數字化系統、三維測量系統、高速攝像系統與缺陷除去系統； 2）三維測量系統的測量范圍在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，連續工作時間不低于360小時； 五束電弧協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、分區切片與9軸工藝路徑規劃、曲面切片、G代碼及機器人離線編程代碼生成、多電弧協同增材制造系統控制功能與工藝數據庫； 2）可實現金屬構件組織、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劃，成形尺寸≥4000mm； 6）支持 6軸機器人+3軸龍門式床身協同控制的9軸工藝路徑規劃，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）工藝數據庫覆蓋控制系統參數及工藝及材料參數，并建立典型工藝參數，加工誤差范圍≤0.5%；

本發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。所述增材制造組件用于對待加工零件實施激光選區熔化；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域提供保護氣體和清除激光輻照區域產生的金屬煙塵；控制系統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、企業信息 企業名稱 上海埃曼機器人有限公司 企業法人 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、銷售 企業地址 上海市寶山區上大路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 入學/畢業時間 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 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所開發一套原型機，產品于2021年7月交付，目前在開發第二代產品。今年1月與浙江大學機械工程學院簽訂三年合作開發協議，開發一款用于軍工的機械狗腿部關節等項目。

為了解決高精度模具表面強化處理變形和高溫技術在工業大規模推廣應用中的瓶頸問題，本項目提出利用低溫流動層法進行碳氮化物涂層制備的方法，應用于高精密模具表面強化處理。通過氣流與粉末在600℃左右形成左右的流動層的熱輻射特性，在高精密模具表面制備高耐磨高耐蝕的碳氮化物涂層，是由碳化物和氮化物復合而成，兼具碳化物和氮化物的優點，具有高熔點、高硬度、耐磨、耐氧化、耐腐蝕等特性，并具有良好的導熱性、導電性和化學穩定性，適用于要求較低的摩擦系數和較高硬度高精密模

鋁銅合金廣泛應用于航空航天、艦船、車輛等工業領域，目前國內外針對鋁銅合金焊接及增材專用材料主要為ER2319，鋁銅合金熔焊時焊縫金屬不僅易產生熱裂紋，而且焊縫的強度低、塑性差，影響了鋁銅合金作為焊接結構件的推廣應用；鋁銅合金沉積態組織不均勻性，晶粒組織較粗大，增材試樣性能較低。針對鋁銅合金焊接接頭及增材件性能較低，缺乏高性能的專用材料這一問題開展研究，開發一種高性能的鋁銅合金焊接和增材用焊絲，通過對鑄錠、焊絲及其增材試樣組織進行觀察分析，系統研究Ti和Zr的含量對鋁銅合金微觀組織結構、力學性能影響，探索增材制造過程中的組織演變機制；深入研究非均質形核核心的形貌、大小、分布以及其晶體結構和晶格常數，揭示Ti、Zr元素復合作用細化鋁銅合金組織機理，豐富和發展鋁合金細化理論，為高性能鋁銅合金焊接增材專用材料的研發提供一條新的思路，推動鋁銅合金在工業領域更廣泛的應用。