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采用局部加載增量成形大型復(fù)雜構(gòu)件可有效減少成形載荷、提高材料成形極限、拓展構(gòu)件成形尺寸范圍、提高設(shè)備成形能力，是采用難變形材料的大型復(fù)雜構(gòu)件近凈省力成形的有效途徑。揭示了大型復(fù)雜構(gòu)件局部加載成形過(guò)程的加載狀態(tài)并建立了下材料流動(dòng)解析模型；發(fā)展了適用于大型復(fù)雜構(gòu)件三維坯料設(shè)計(jì)的解 析-數(shù)值混合方法；構(gòu)件了能快速穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)局部加載的液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)，獲得相同裝機(jī)功率下遠(yuǎn)大于整體加載成形的成形能力。工藝?yán)碚撘研纬上到y(tǒng)，且技術(shù)成熟度高，撰寫綜述論文發(fā)表于國(guó)際 SCI 期刊，已在實(shí)現(xiàn)局部的液壓系統(tǒng)方面申請(qǐng)發(fā)明專利多項(xiàng)。

該項(xiàng)目屬于粉末冶金學(xué)科。高性能特種材料具有其他材料不具備的特殊性能，在高技術(shù)領(lǐng)域中具有不可取代的關(guān)鍵作用。然而，這類材料往往硬度高、脆性大，難以采用傳統(tǒng)技術(shù)加工制備，成為許多國(guó)防和民用高技術(shù)裝備發(fā)展的瓶頸。為此，項(xiàng)目基于粉體流變成形原理，研發(fā)了難加工材料的近終形制造新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國(guó)防和民用高技術(shù)領(lǐng)域。主要發(fā)明點(diǎn)如下：1. 發(fā)明了高性能特種材料的粉末注射成形新工藝，實(shí)現(xiàn)了金屬鎢、氮化鋁、含氮不銹鋼等難加工材料制品的近終形制造；發(fā)明了專用注射成形機(jī)、側(cè)抽芯新結(jié)構(gòu)模具等關(guān)鍵工藝裝備；創(chuàng)立了基于機(jī)器視覺的粉末注射成形產(chǎn)品尺寸和外觀質(zhì)量在線自動(dòng)檢測(cè)、工業(yè)機(jī)器人動(dòng)態(tài)抓取和分揀軟硬件系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化生產(chǎn)和高質(zhì)量穩(wěn)定性控制，生產(chǎn)效率提高 6 倍以上。2. 首創(chuàng)了適合注射成形的近球形微細(xì)特種粉體制備和改性新技術(shù)。提出基于酸根離子的化學(xué)推進(jìn)劑理論，創(chuàng)立了可控溶液燃燒合成難熔金屬和氮化物反應(yīng)體系和工藝，制備出粒徑小于 50nm 的高分散近球形氮化鋁和鎢基粉體。創(chuàng)立了“氣流分級(jí)分散-等離子球化”粉體改性技術(shù)，制備出滿足精密多孔陰極需要的細(xì)粒徑窄分布（5±2μm）球形鎢粉。3. 發(fā)明了適合不同材料的粘結(jié)劑體系及成形和高效脫脂工藝。提出基于聚合物功能基團(tuán)的多組元粘結(jié)劑設(shè)計(jì)原理，創(chuàng)立了兩相流協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)模型，闡明了兩相分離和缺陷產(chǎn)生的不確定性機(jī)制，發(fā)明了殘?zhí)夹汀⒌蜌埩粜秃透哒承哉辰Y(jié)劑體系，有效解決了坯體兩相分離、變形、增氧、缺陷等控制難題，產(chǎn)品尺寸精度達(dá)到±0.2%。4. 發(fā)明了多孔脫脂坯強(qiáng)化燒結(jié)致密化和組織性能精確調(diào)控技術(shù)。提出金屬鎢的低溫?zé)o壓活化燒結(jié)致密化理論和鈍化處理孔隙結(jié)構(gòu)精確調(diào)控技術(shù)，突破了高致密度鎢的細(xì)晶化和多孔鎢的孔隙均勻化技術(shù)瓶頸，燒結(jié)金屬鎢電極的晶粒尺寸僅 570nm，抗電子轟擊性能提高 2 個(gè)數(shù)量級(jí)，多孔鎢的活性物質(zhì)填充量提高 20%；綜合利用液相燒結(jié)和殘?zhí)肌懊撗酢痹恚鉀Q了氮化鋁高致密化、晶界相控制和晶格凈化等難題，熱導(dǎo)率高達(dá) 248W·m-1·K-1。項(xiàng)目授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利 60 項(xiàng)、實(shí)用新型專利 65 項(xiàng)，申請(qǐng) PCT 專利 2 項(xiàng)，軟件著作權(quán) 6 項(xiàng)，合作出版著作 5 部，發(fā)表 SCI 論文 104 篇。項(xiàng)目引領(lǐng)了粉末注射成形行業(yè)發(fā)展，建成了世界規(guī)模最大的粉末注射成形生產(chǎn)線。科技成果評(píng)價(jià)專家組認(rèn)為：“創(chuàng)新性強(qiáng)，屬于重要的軍民兩用技術(shù)”；“為我國(guó)國(guó)防先進(jìn)武器和民用工業(yè)領(lǐng)域研制和生產(chǎn)了多種關(guān)鍵零件”；“應(yīng)用成效明顯，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。獲教育部技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng) 2 項(xiàng)、中國(guó)有色金屬工業(yè)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng) 1項(xiàng)。成果推廣應(yīng)用于 20 余家企業(yè)，建成生產(chǎn)線 47 條。近三年，新增銷售 54.09億元，新增利潤(rùn) 7.05 億元，多種產(chǎn)品解決了國(guó)防裝備建設(shè)和研發(fā)的“卡脖子”問(wèn)題，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

作為機(jī)器基礎(chǔ)件的齒輪近幾年來(lái)在向高速、低噪聲、高可靠性發(fā)展。為適應(yīng)發(fā)展的要求，幾乎所有的高速齒輪都采用高精度，硬齒面，齒廓和齒向修形。成形磨齒機(jī)在齒廓修形和齒向修形具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足高階復(fù)雜修形要求，使得這種現(xiàn)代先進(jìn)方法成為磨齒機(jī)發(fā)展的主要方向。本項(xiàng)目在漸開線齒輪成形磨齒工藝軟件開發(fā)過(guò)程中考慮了軸齒輪，盲端齒輪等特殊齒輪情況，對(duì)于高階復(fù)雜修形齒面計(jì)算、砂輪截形優(yōu)化、三維磨削過(guò)程可視化、基于KBE技術(shù)的齒輪工藝參數(shù)智能化管理等技術(shù)難題，進(jìn)行了重點(diǎn)開發(fā)。并在齒輪動(dòng)態(tài)性能預(yù)測(cè)及噪聲控制軟件部分實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，軟件可實(shí)現(xiàn)齒輪噪音對(duì)比預(yù)測(cè)，并能優(yōu)化齒輪參數(shù)，以降低齒輪運(yùn)行時(shí)振動(dòng)噪聲目的。此功能的開發(fā)大大縮短了齒輪加工工藝調(diào)整周期，形成了一體化智能成形磨齒系統(tǒng)。L300G多功能數(shù)控成形磨齒機(jī)整體采用臥式布局，以適應(yīng)盤形齒輪和軸類齒輪加工。機(jī)床的特點(diǎn)是機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱可靠輕易；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、修整系統(tǒng)都有NC數(shù)控軸控制；人機(jī)操作方便、可視化強(qiáng)，結(jié)合KBE技術(shù)對(duì)齒輪工藝數(shù)據(jù)智能化管理，即可完成齒輪齒向任意修正；磨削時(shí)冷卻液都采用高壓供給并有真空過(guò)濾以及油霧分離裝置；具有較高的加工精度，本機(jī)床能達(dá)到GB10095-88 3級(jí)，表面粗糙度達(dá)Ra0.4μm，齒輪周節(jié)累計(jì)誤差達(dá)到2級(jí)。成形磨齒機(jī)適合于單件小批量生產(chǎn)，又適合大批量生產(chǎn)，加工效率較高，在加工相同精度和規(guī)格的齒輪性價(jià)比明顯高。另外，本機(jī)床在漸開線齒輪成形磨齒工藝軟件基礎(chǔ)上，相繼進(jìn)行了擺線齒輪、軸外圓、花鍵、蝸輪磨削工藝軟件的開發(fā)，真正實(shí)現(xiàn)了“一機(jī)多用”的多功能磨齒機(jī)開發(fā)，這也是綠色制造技術(shù)的集中體現(xiàn)。

本發(fā)明屬于零件成形制造相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，其公開了一種電磁漸 進(jìn)柔性復(fù)合成形方法，其包括以下步驟：提供包含有放電組件、型面 由多個(gè)離散的基本體組成的多點(diǎn)支撐模具及四個(gè)液壓缸的電磁成形裝 置；調(diào)整基本體以形成頂層型面，液壓缸通過(guò)移動(dòng)以壓緊板件；放電 線圈沿著頂層型面逐次移動(dòng)，放電組件隨著放電線圈的移動(dòng)逐次放電， 板件逐漸朝遠(yuǎn)離放電線圈的方向運(yùn)動(dòng)，直至板件與頂層型面相貼合； 重新調(diào)整基本體的高度以形成新的頂層型面后，并重新夾緊

本發(fā)明公開了一種電磁漸進(jìn)成形方法，該方法采用分層方式， 自下而上逐層成形，每次成形只成形局部位置，不斷擴(kuò)大貼模范圍， 直至完成整個(gè)工件的成形；然后再進(jìn)行整形，以提高板料的成形質(zhì)量， 最終得到厚度分布均勻，得到表面質(zhì)量好的殼體零件。整形可以采取 矯形線圈或矯形線圈加集磁器的方式進(jìn)行。本發(fā)明通過(guò)分層成形后使 板料流動(dòng)增加，抑制了局部的減薄現(xiàn)象；同時(shí)，本發(fā)明可以解決電磁 漸進(jìn)成形中由于失穩(wěn)起皺導(dǎo)致的板料波浪起伏的現(xiàn)象，有利

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近日，北京大學(xué)物理學(xué)院馬仁敏研究員課題組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)光場(chǎng)限制效應(yīng)，將拓?fù)鋺B(tài)的利用由拓?fù)溥吘墤B(tài)擴(kuò)展至拓?fù)潴w態(tài)，并基于此實(shí)現(xiàn)了一種高性能的拓?fù)潴w態(tài)激光器。這種新型激光器具有垂直出射、高方向性、小體積、低閾值、窄線寬、單橫模、單縱模和高邊模抑制比等優(yōu)異特性。相關(guān)工作被《Nature Nanotechnology》雜志以標(biāo)題 “A high-performance topological bulk laser based on band-inversion-induced reflection” 進(jìn)行長(zhǎng)文報(bào)道。 激光器的發(fā)明加深了人們對(duì)光與物質(zhì)相互作用的認(rèn)識(shí)，并對(duì)現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。至激光器發(fā)明以來(lái)，激光微型化始終是一個(gè)重要的研究方向。半導(dǎo)體激光器因?yàn)橐子陔姳闷趾鸵?guī)模生產(chǎn)與集成等優(yōu)點(diǎn)，是激光微型化的首要選擇。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器的微型化已經(jīng)取得了巨大的成就。尤其是具有垂直出射特性的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL），目前已有數(shù)以百億計(jì)的該型激光器被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通訊、激光雷達(dá)、人臉識(shí)別、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與醫(yī)療手術(shù)等領(lǐng)域。圖1：拓?fù)潴w態(tài)激光器原理和示意圖。(a) 用于構(gòu)造能帶反轉(zhuǎn)的拓?fù)鋺B(tài)和拓?fù)淦接箲B(tài)光子晶體示意圖。(b) 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)能帶反轉(zhuǎn)可用來(lái)實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)的反射和限制。(c) 垂直發(fā)射拓?fù)潴w態(tài)激光器示意圖。拓?fù)潴w態(tài)激光器出射方向垂直于光學(xué)腔反饋平面。 馬仁敏研究員與合作者提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型垂直發(fā)射激光器—拓?fù)潴w態(tài)激光器。這種新型激光器直徑只有數(shù)微米，具有良好的垂直發(fā)射方向性, 窄線寬，單橫模、單縱模，能夠在室溫下以千瓦每平方厘米閾值穩(wěn)定工作，單模輸出邊模抑制比超過(guò)36 dB。這些性能與商業(yè)化激光二極管相當(dāng)，根據(jù)IEEE以及相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，指標(biāo)滿足多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域需求。 該類激光器的實(shí)現(xiàn)有賴于實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的一種新型光反射和限制機(jī)制：能帶反轉(zhuǎn)光場(chǎng)限制效應(yīng)。圖1給出了能帶反轉(zhuǎn)光場(chǎng)限制效應(yīng)和基于其實(shí)現(xiàn)拓?fù)潴w態(tài)激光器的原理和示意圖：實(shí)驗(yàn)中首先通過(guò)對(duì)二維光子晶體進(jìn)行變形操作，分別獲得了具有拓?fù)鋺B(tài)和拓?fù)淦接箲B(tài)的能帶結(jié)構(gòu)；相較于拓?fù)淦接箲B(tài)，拓?fù)鋺B(tài)的光子晶體能帶結(jié)構(gòu)中發(fā)生偶極子和四極子能帶間的能量反轉(zhuǎn)；實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)頻率靠近能帶邊緣的光場(chǎng)雖然在拓?fù)鋺B(tài)和拓?fù)淦接箲B(tài)中都可以自由傳播，但是在兩者的界面處會(huì)發(fā)生能帶反轉(zhuǎn)引起的光場(chǎng)發(fā)射；該能帶反轉(zhuǎn)引起的光場(chǎng)反射和限制效應(yīng)僅發(fā)生在布里淵區(qū)中心附近，越靠近布里淵區(qū)中心，光場(chǎng)反射和限制越有效，使得利用該類型反射機(jī)制構(gòu)建的拓?fù)潴w態(tài)激光器具有單橫模、單縱模、面內(nèi)反饋、垂直出射等優(yōu)異特性。圖2：拓?fù)潴w態(tài)激光器件與性能。(a-b) 拓?fù)潴w態(tài)激光器諧振腔（a）和拓?fù)浣缑嫣帲╞）的電鏡圖。（c）隨功率變化的光譜。（d）激射光譜。（e）激射實(shí)空間近場(chǎng)分布。（f）激射角分辨遠(yuǎn)場(chǎng)分布。 能帶反轉(zhuǎn)光場(chǎng)反射和限制效應(yīng)為激光物理提供了一種新穎的激光模式選擇和出射光場(chǎng)調(diào)控機(jī)制。基于該原理構(gòu)建的新型拓?fù)浼す馄鞲黜?xiàng)性能均達(dá)到了可商業(yè)化應(yīng)用的水平（圖2）。新的光場(chǎng)反射和限制機(jī)制將拓?fù)鋺B(tài)的利用由拓?fù)溥吘墤B(tài)擴(kuò)展至拓?fù)潴w態(tài)，同時(shí)該原理可以拓展到電子學(xué)、聲學(xué)和聲子學(xué)等領(lǐng)域。 該工作發(fā)表于Nature Nanotechnology (DOI: 10.1038/s41565-019-0584-x)，馬仁敏研究員為論文通訊作者；北京大學(xué)博士后邵增凱、博士生陳華洲和王所為共同第一作者；其他作者包括北京大學(xué)博士生冒芯蕊、楊振乾、訪問(wèn)學(xué)生王少雷，以及日本國(guó)立材料研究所教授胡曉，學(xué)生王星翔。這項(xiàng)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、北京市自然科學(xué)基金、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等的支持。

激光發(fā)射的光打到被測(cè)工件的表面，散射回來(lái)的光被透鏡匯聚到光電接收器上。被測(cè)物體的位置發(fā)生變化時(shí)，光電接收器上光點(diǎn)的位置也會(huì)發(fā)生變化，由此檢測(cè)到物體位置的變化。現(xiàn)已開發(fā)兩種，分別成功應(yīng)用于靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量。 主要功能和技術(shù)指標(biāo)： 非接觸式測(cè)量，適用于任何非鏡面的粗糙表面物體的檢測(cè)；測(cè)量范圍可以根據(jù)用戶要求選擇，從10mm~200mm；測(cè)量誤差小于0.5%。 傳感器目前已成功應(yīng)用于輪對(duì)幾何參數(shù)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、非接觸式靜態(tài)軌道測(cè)量小車、軌檢車等。已制造100套以上。