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該項目屬于粉末冶金學科。高性能特種材料具有其他材料不具備的特殊性能，在高技術領域中具有不可取代的關鍵作用。然而，這類材料往往硬度高、脆性大，難以采用傳統技術加工制備，成為許多國防和民用高技術裝備發展的瓶頸。為此，項目基于粉體流變成形原理，研發了難加工材料的近終形制造新技術，廣泛應用于國防和民用高技術領域。

該項目屬于粉末冶金學科。高性能特種材料具有其他材料不具備的特殊性能，在高技術領域中具有不可取代的關鍵作用。然而，這類材料往往硬度高、脆性大，難以采用傳統技術加工制備，成為許多國防和民用高技術裝備發展的瓶頸。為此，項目基于粉體流變成形原理，研發了難加工材料的近終形制造新技術，廣泛應用于國防和民用高技術領域。主要發明點如下：1. 發明了高性能特種材料的粉末注射成形新工藝，實現了金屬鎢、氮化鋁、含氮不銹鋼等難加工材料制品的近終形制造；發明了專用注射成形機、側抽芯新結構模具等關鍵工藝裝備；創立了基于機器視覺的粉末注射成形產品尺寸和外觀質量在線自動檢測、工業機器人動態抓取和分揀軟硬件系統，首次實現了全自動化生產和高質量穩定性控制，生產效率提高 6 倍以上。2. 首創了適合注射成形的近球形微細特種粉體制備和改性新技術。提出基于酸根離子的化學推進劑理論，創立了可控溶液燃燒合成難熔金屬和氮化物反應體系和工藝，制備出粒徑小于 50nm 的高分散近球形氮化鋁和鎢基粉體。創立了“氣流分級分散-等離子球化”粉體改性技術，制備出滿足精密多孔陰極需要的細粒徑窄分布（5±2μm）球形鎢粉。3. 發明了適合不同材料的粘結劑體系及成形和高效脫脂工藝。提出基于聚合物功能基團的多組元粘結劑設計原理，創立了兩相流協調運動模型，闡明了兩相分離和缺陷產生的不確定性機制，發明了殘碳型、低殘留型和高粘性粘結劑體系，有效解決了坯體兩相分離、變形、增氧、缺陷等控制難題，產品尺寸精度達到±0.2%。4. 發明了多孔脫脂坯強化燒結致密化和組織性能精確調控技術。提出金屬鎢的低溫無壓活化燒結致密化理論和鈍化處理孔隙結構精確調控技術，突破了高致密度鎢的細晶化和多孔鎢的孔隙均勻化技術瓶頸，燒結金屬鎢電極的晶粒尺寸僅 570nm，抗電子轟擊性能提高 2 個數量級，多孔鎢的活性物質填充量提高 20%；綜合利用液相燒結和殘碳“脫氧”原理，解決了氮化鋁高致密化、晶界相控制和晶格凈化等難題，熱導率高達 248W·m-1·K-1。項目授權中國發明專利 60 項、實用新型專利 65 項，申請 PCT 專利 2 項，軟件著作權 6 項，合作出版著作 5 部，發表 SCI 論文 104 篇。項目引領了粉末注射成形行業發展，建成了世界規模最大的粉末注射成形生產線。科技成果評價專家組認為：“創新性強，屬于重要的軍民兩用技術”；“為我國國防先進武器和民用工業領域研制和生產了多種關鍵零件”；“應用成效明顯，整體技術達到國際領先水平”。獲教育部技術發明一等獎 2 項、中國有色金屬工業技術發明一等獎 1項。成果推廣應用于 20 余家企業，建成生產線 47 條。近三年，新增銷售 54.09億元，新增利潤 7.05 億元，多種產品解決了國防裝備建設和研發的“卡脖子”問題，社會經濟效益顯著。

本研究針對復雜鑄件整體制造難、制模周期長、資源消耗大等難題，構建無模鑄造復合成形原理及機制，發明復雜砂型/芯數字化柔性擠壓近成形、切削凈成形方法，研發出砂型擠壓/切削復合成形工藝，省去木模、金屬模制造過程。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 鑄造是我國裝備制造的基礎工藝，無論是農業機械、機床、汽車、船舶，還是航空航天以及國防軍工等領域的發展都離不開鑄件。我國現已成為世界鑄件生產大國，2020年我國各類鑄件總產量達到5195萬噸，較2019年同比增長6.6%，約占世界總產量45%，位居世界第一位。 鑄造主要有砂型鑄造、金屬型鑄造和特種鑄造等，砂型鑄造由于其原材料來源廣泛、成本低、鑄型制造簡便以及應用合金種類多等優點，世界上80%的鑄件都是采用砂型鑄造。對于砂型鑄造工藝來說，模樣、芯盒等模具的設計制造是非常復雜并且耗時的過程，該過程首先需要根據鑄造方案進行模具的設計，然后通過翻模制作砂型和砂芯，之后再將制作好的砂型和砂芯經過組芯、合箱以及澆鑄從而完成金屬毛坯的制造。而高性能復雜整體金屬結構件又是航空航天、國防軍工、軌道交通等領域高端裝備的核心組成部分。因此構件的短流程、高精密、高性能制造是實現我國高端裝備自主研發及制造的關鍵環節。 傳統的金屬成形如模具鑄造、模壓鍛造等需要木模、金屬模的成形工藝，存在工序多、流程長、形性精確控制難等世界性難題，無法滿足多品種、小批量、短流程、高精度的迫切要求，亟需研發新型精密成形基礎前沿機制與方法。本項目將構建數字化精密成形理論體系，涵蓋數字化無模鑄造復合成形和數字化多材質復合鑄型等兩方面，突破了復雜整體構件高效率、高性能、高精度無模成形技術，變革了采用模具造型的傳統砂型鑄造和模壓鍛造生產模式，推動傳統金屬成形模式的創新發展。 復雜砂型/芯曲面柔性擠壓近成形、切削凈成形的數字化無模鑄造復合成形技術與裝備 本研究針對復雜鑄件整體制造難、制模周期長、資源消耗大等難題，構建無模鑄造復合成形原理及機制，發明復雜砂型/芯數字化柔性擠壓近成形、切削凈成形方法，研發出砂型擠壓/切削復合成形工藝，省去木模、金屬模制造過程。揭示了擠壓工藝對砂型透氣性、砂型強度等性能的影響規律，發明了梯度緊實的柔性擠壓成形方法，實現了砂型/芯梯度緊實柔性擠壓近成形。 復雜鑄件形性精確調控的數字化多材質復合成形技術與裝備 本研究針對傳統單一鑄型對結構復雜、壁厚差異大、鑄件形性調控難、尺寸精度差等難題，提出了多材質復合鑄型技術及與鑄件相匹配的多材質復合鑄型及其坎合組裝方法，通過建立多材質復合鑄型與高性能鑄件一體化精確鑄造成形的計算分析模型，構建了多材質復合鑄型的調控原理與方法。揭示了多材質復合鑄型對鑄件溫度場、微觀組織及力學性能的影響規律，研制出石英砂、寶珠砂、鉻鐵礦砂等構成的形性可控鑄型材料配方，實現了鑄型透氣性、固化強度、切削性能的協同調控。研究了傳統鑄型與復合鑄型的凝固溫度曲線，對比了不同工藝所制鑄件的強度，掌握了各鑄型單元的熱力學參數及型砂種類對鑄件性能的影響規律，揭示了金屬液與不同鑄型間的熱力耦合作用機理。 三、創新點及主要技術指標 1.復雜砂型/芯曲面柔性擠壓近成形、切削凈成形的數字化無模鑄造復合成形技術與裝備 本研究揭示了砂粒移位、橋連斷裂、空穴彌合的砂型/芯切削機理，建立了非均質離散體砂型切削模型，發明了一種切削排砂一體化的無模鑄型數字化快速制造方法，實現了高精高效制造，鑄件制造周期縮短50%以上，成本降低30%以上。 2.復雜鑄件形性精確調控的數字化多材質復合成形技術與裝備 本研究實現了對鑄件充型凝固過程的精確調控，提高了復雜鑄件內在質量與外在精度，實現了鑄件性能主動精確調控，使鑄件廢品率從5%～10%降至2%～4%，減重10%～20%。 四、知識產權及獲獎（成果基礎） 知識產權情況： 成果獲授權發明專利46件，其中美日等國際發明專利18件；軟件著作權12件；起草制定國家、行業等標準規范14項；出版專著《無模鑄造》（機械工業出版社，2017）。成果入選并被列為國家工信部《機械基礎件、基礎制造工藝、基礎材料產業“十二五”規劃》（工信部規[2011]509號）中“50項推廣應用的先進綠色制造工藝”的首項技術。 獲獎情況： 2020年國家科學技術進步獎二等獎； 2018年中國機械工業科學技術獎特等獎； 2017年國家技術發明二等獎； 2016年中國機械工業科學技術獎特等獎； 2016年中國專利金獎； 2014年國家科學技術進步獎一等獎； 2012年北京市科學技術獎一等獎； 2011年國家科學技術進步獎二等獎。 五、成果圖片

項目簡介：    面對微細零件，   傳統的微細加工技術工藝過程復雜、成本高、生產能力有限， 巳經不能滿足微型構件的制造要求。微塑性成形技術具有大批顯

本發明公開了一種板材包拉成形裝置，包括凸模、凹模及用于 與凹模的頂端面配合壓住板材的壓邊圈，壓邊圈位于凹模的上方，所 述凹模上設置有便于板材進行拉深成形的圓角，所述凹模在對應于圓 角的位置安裝有反脹線圈，所述反脹線圈為同心線圈，反脹線圈用于 通電后使滑動到凹模圓角處的板材區域向遠離圓角的方向折彎脹起從 而形成折彎脹起部。本發明通過在凹模的圓角處設置電磁放電線圈， 使凹模的圓角正對的板材區域發生折彎脹起，能有效改善板材的法蘭 部的材料流動性，最終提高零件的拉深成形質量。

項目概況 軍事工業中的彈藥部件、微波通訊器材中的殼體、汽車中的安全氣囊、壓縮機中的渦旋殼體等都屬于鋁合金殼體類零件。這些鋁合金殼體都是具有異型型腔的盲孔類零件，其尺寸精度要求高、內孔型腔復雜和光潔度要求相當高，而且內孔側壁與底面相交部分的圓角半徑極小，內孔側壁相交部分的圓角較小。 對于形狀復雜、型腔深度較淺的盤狀類鋁合金殼體以及型腔深度較深的筒形類鋁合金殼體，采用精密鍛造成形工藝及模具等成套加工技術在硬鋁合金如2A12、鍛鋁合金如6063和6061、超硬鋁合金如7A04等鋁合金殼體的大批量工業生產上獲得了應用，達到了高效、經濟、精密制造加工的目的。主要特點 采用精密鍛造成形加工技術為軍事工業、通信器材和汽車等裝備上使用的量大、面廣的鋁合金殼體類零件的精密制造提供坯件，是提高生產效率、降低制造成本的關鍵技術。它解決了我國國內在汽車、通用機械、微波通信、軍事工業等生產企業中普遍采用的數控加工方法加工這類鋁合金殼體中存在的材料消耗大、生產效率低、能源消耗大、生產周期長和制造成本高等一系列問題，為鋁合金殼體零件的生產提供一種實用、可靠、高效、經濟的制造工藝。技術指標 對于鋁合金殼體類零件，目前國內普遍采用數控車床、數控加工中心來加工這類殼體，這種加工方法可以得到合格的鋁合金殼體；但該加工方法的材料利用率極低、生產效率低（只能采用小直徑的銑刀，因此每次機加工量較小，需要很長的加工時間）、能源消耗大、生產周期長以及制造成本很高，因此國內企業的生產規模不大、產量不高，難于同國際相關行業竟爭。 國內有些企業曾采用精密壓鑄技術來生產這類鋁合金殼體，但由于壓鑄的鋁合金殼體的內孔型腔光潔度差、殼體內始終存在著氣孔和夾雜等鑄造缺陷，使鋁合金殼體的機械性能大大降低；難以達到鋁合金殼體類零件的使用性能要求。 采用精密鍛造成形工藝進行鋁合金殼體類零件的生產，具有如下技術優勢：（1） 殼體組織致密、表面光潔；（2） 材料利用率高，可達到70%～90%；（3） 生產效率高，可班產1000件～1500件。（4） 尺寸一致性好；（5） 設備投資少。市場前景 該項目的推廣應用，既可節約貴重的鋁合金材料，又能大大提高生產效率、減少加工工序，能顯著降低制造成本；因此，具有顯著的社會效益和經濟效益。

本發明公開了一種提高鋁合金熱成形效率及成形性的方法，包 括如下步驟：(1)在鋁合金坯料表面涂覆具有高吸收率且具有潤滑作用 的涂料；(2)將所述鋁合金坯料置于設定特定加熱溫度的第一加熱爐中 加熱并保溫；(3)將所述鋁合金坯料從第一加熱爐中取出后轉移至成形 模具上；(4)所述成形模具在壓力機的帶動下閉合使所述鋁合金坯料成 形并保壓冷卻；(5)將成形冷卻后的零件置于設定特定加熱溫度的第二 加熱爐中加熱并保溫，進行人工時效后

本發明公開了一種聲學鑷子壓力聚焦球面的成形裝置，包括下 座，下座向上安裝有多根導柱，有上座活動穿裝在該多根導柱上，每 根導柱上均螺紋連接有旋鈕，下座向上安裝有導向座，所述導向座內 設置有用于套裝超聲換能器的外殼的定位圓通孔，所述定位圓通孔內 套裝有限位片，限位片上設置有限位圓通孔，限位圓通孔處放置有壓 力球，上座的底端向下安裝有壓力座，壓力座的底端設置有球形槽。 本成形裝置結構簡單，容易在超聲換能器的壓電片上形成聚焦

本發明公開了一種聲學鑷子壓力聚焦球面的成形工裝，包括下 座，下座向上安裝有多根導柱，有上座活動穿裝在該多根導柱上，導 柱上螺紋連接有用于向下推動上座移動的旋鈕，所述下座向上安裝有 圓柱臺和導向座，圓柱臺的頂端設置有球形槽，球形槽處放置有壓力 球，所述導向座上設置有通孔，所述通孔包括相互連通的柱臺導向圓 孔和換能器導向圓孔，導向座在柱臺導向圓孔處的內壁與圓柱臺的外 側接觸，所述換能器導向圓孔用于使超聲換能器的壓電片的整

在國家“863”計劃的支持下，合作研制開發的鋁合金半固態成形技術及設備已經成熟，研制的電磁攪拌制備鋁合金半固態坯料連鑄設備可以制造直徑為50~100mm的鋁合金非枝晶半固態連鑄棒料，研制的感應加熱技術可以將鋁合金非枝晶坯料快速加熱到固液兩相區，半固態坯料溫度差可控制在1~2℃之內，研制的鋁合金半固態成形技術可成形各種鋁合金零件毛坯。目前，該項目已經通過國家“863”計劃組織的專家委員會的驗收。 目前制備鋁合金半固態連鑄坯料的最佳工藝是電磁攪拌方法，該工藝制備的半固態連鑄坯料純凈, 不易卷入氣體, 控制方便, 產量大。鋁合金半固態連鑄坯料的最佳重熔加熱工藝是電磁感應加熱，該工藝加熱速度快、效率高，組織均勻，坯料不易變形。非枝晶鋁合金在半固態成形中不會噴濺，凝固收縮小，毛坯致密，能夠熱處理強化；毛坯不存在宏觀偏析, 性能更均勻；可以實現近終成形，大為減少機加工量，降低生產成本；易于實現機械化或自動化操作，生產效率高；減輕了模具的熱沖擊, 提高了模具的壽命。 目前，鋁合金半固態成形應用主要集中在汽車零件和耐壓閥體零件毛坯，如汽車制動總泵殼、油道、輪轂等，也可以應用于其他要求較高的零件毛坯，如航空、摩托車用鋁合金零件等。