本研究针对复杂铸件整体制造难、制模周期长、资源消耗大等难题，构建无模铸造复合成形原理及机制，发明复杂砂型/芯数字化柔性挤压近成形、切削净成形方法，研发出砂型挤压/切削复合成形工艺，省去木模、金属模制造过程。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 铸造是我国装备制造的基础工艺，无论是农业机械、机床、汽车、船舶，还是航空航天以及国防军工等领域的发展都离不开铸件。我国现已成为世界铸件生产大国，2020年我国各类铸件总产量达到5195万吨，较2019年同比增长6.6%，约占世界总产量45%，位居世界第一位。 铸造主要有砂型铸造、金属型铸造和特种铸造等，砂型铸造由于其原材料来源广泛、成本低、铸型制造简便以及应用合金种类多等优点，世界上80%的铸件都是采用砂型铸造。对于砂型铸造工艺来说，模样、芯盒等模具的设计制造是非常复杂并且耗时的过程，该过程首先需要根据铸造方案进行模具的设计，然后通过翻模制作砂型和砂芯，之后再将制作好的砂型和砂芯经过组芯、合箱以及浇铸从而完成金属毛坯的制造。而高性能复杂整体金属结构件又是航空航天、国防军工、轨道交通等领域高端装备的核心组成部分。因此构件的短流程、高精密、高性能制造是实现我国高端装备自主研发及制造的关键环节。 传统的金属成形如模具铸造、模压锻造等需要木模、金属模的成形工艺，存在工序多、流程长、形性精确控制难等世界性难题，无法满足多品种、小批量、短流程、高精度的迫切要求，亟需研发新型精密成形基础前沿机制与方法。本项目将构建数字化精密成形理论体系，涵盖数字化无模铸造复合成形和数字化多材质复合铸型等两方面，突破了复杂整体构件高效率、高性能、高精度无模成形技术，变革了采用模具造型的传统砂型铸造和模压锻造生产模式，推动传统金属成形模式的创新发展。 复杂砂型/芯曲面柔性挤压近成形、切削净成形的数字化无模铸造复合成形技术与装备 本研究针对复杂铸件整体制造难、制模周期长、资源消耗大等难题，构建无模铸造复合成形原理及机制，发明复杂砂型/芯数字化柔性挤压近成形、切削净成形方法，研发出砂型挤压/切削复合成形工艺，省去木模、金属模制造过程。揭示了挤压工艺对砂型透气性、砂型强度等性能的影响规律，发明了梯度紧实的柔性挤压成形方法，实现了砂型/芯梯度紧实柔性挤压近成形。 复杂铸件形性精确调控的数字化多材质复合成形技术与装备 本研究针对传统单一铸型对结构复杂、壁厚差异大、铸件形性调控难、尺寸精度差等难题，提出了多材质复合铸型技术及与铸件相匹配的多材质复合铸型及其坎合组装方法，通过建立多材质复合铸型与高性能铸件一体化精确铸造成形的计算分析模型，构建了多材质复合铸型的调控原理与方法。揭示了多材质复合铸型对铸件温度场、微观组织及力学性能的影响规律，研制出石英砂、宝珠砂、铬铁矿砂等构成的形性可控铸型材料配方，实现了铸型透气性、固化强度、切削性能的协同调控。研究了传统铸型与复合铸型的凝固温度曲线，对比了不同工艺所制铸件的强度，掌握了各铸型单元的热力学参数及型砂种类对铸件性能的影响规律，揭示了金属液与不同铸型间的热力耦合作用机理。 三、创新点及主要技术指标 1.复杂砂型/芯曲面柔性挤压近成形、切削净成形的数字化无模铸造复合成形技术与装备 本研究揭示了砂粒移位、桥连断裂、空穴弥合的砂型/芯切削机理，建立了非均质离散体砂型切削模型，发明了一种切削排砂一体化的无模铸型数字化快速制造方法，实现了高精高效制造，铸件制造周期缩短50%以上，成本降低30%以上。 2.复杂铸件形性精确调控的数字化多材质复合成形技术与装备 本研究实现了对铸件充型凝固过程的精确调控，提高了复杂铸件内在质量与外在精度，实现了铸件性能主动精确调控，使铸件废品率从5%～10%降至2%～4%，减重10%～20%。 四、知识产权及获奖（成果基础） 知识产权情况： 成果获授权发明专利46件，其中美日等国际发明专利18件；软件著作权12件；起草制定国家、行业等标准规范14项；出版专著《无模铸造》（机械工业出版社，2017）。成果入选并被列为国家工信部《机械基础件、基础制造工艺、基础材料产业“十二五”规划》（工信部规[2011]509号）中“50项推广应用的先进绿色制造工艺”的首项技术。 获奖情况： 2020年国家科学技术进步奖二等奖； 2018年中国机械工业科学技术奖特等奖； 2017年国家技术发明二等奖； 2016年中国机械工业科学技术奖特等奖； 2016年中国专利金奖； 2014年国家科学技术进步奖一等奖； 2012年北京市科学技术奖一等奖； 2011年国家科学技术进步奖二等奖。 五、成果图片

包括：工业用大型微波、红外干燥设备；中、小型微波、红外干燥器；微波超声组合反应器。主要用于医药杀菌干燥、木材干燥、矿物干燥、化工材料干燥、粉体材料干燥、食品杀菌干燥等。与传统电加热、煤燃烧加热相比，微波、红外干燥设备的效率更高、效果好、清洁、节能环保、成本大大降低。 高效且节能环保的微波、超声波技术近年来备受关注。基于能量物理协同的设计理念，微波超声波协同技术具有其它传统技术无法比拟的众多优势。然而，这两种不同形式的能量波集成过程中会出现低压气体放电、微波吸收功率低、能量波场强分布不

作为国家热管技术研究开发推广中心、江苏省高效工业节能装备工程技术研究中心致力于高效工业节能装备的研究与开发，承担江苏省科技成果转化专项资金项目——热棒及其高效工业节能装备的规模产业化等项目，在实验研究基础上，开展产业化研究，使传统的装备制造业升级。

立窑水泥产量占全国水泥产量的80％以上，立窑能耗问题是水泥行业急需解决的问题之一。由于立窑壁边壁效应的影响，通常窑边部通风较中部为好，使中部燃料燃烧处于缺氧状态。立窑内的燃料燃烧是在料球内部中心缺氧、窑上部缺氧和窑中部缺氧的条件下进行的，因此，如不采取各种有效措施，立窑的化学不完全燃烧成为立窑热耗高的主要原因之一。 减少燃料的不完全燃烧损失，加快熟料的煅烧速度，使用含有助燃功能的复合矿化剂，实行暗火操作（或深暗火），是提高立窑产量、质量，降低消耗，长期安全运转的重要途径。 应用原理： 立窑在煅烧过程中，首先必须使生料在高温带的煅烧速度与燃料的燃烧速度（上火速度）相适应，同时与加料速度与卸料速度平衡。在提高生料煅烧速度的基础上，加快燃料的燃烧速度，增加卸料速度和加料速度，保证生料在高温带有足够的停留时间（一定的温度下），是保证熟料产量、质量，降低能耗的重要途径。 黑生料煅烧法，在低温、缺氧条件下，易发生燃烧不完全，增加了化学不完全燃烧的热损失。改进化学不完全燃烧的途径就是在矿化剂中加入煤粉的燃烧促进剂，提高化学燃烧的完全度，提高产品质量、产量，降低能耗。 硅酸盐水泥熟料中C3S在1450℃时通过液相形成： 这个反应过程的速率取决于三个主要因素： （1）液相开始出现时的温度──最低共溶温度； （2）液相量； （3）液相的粘度和表面张力。 生料中引入复合外加物还起到助熔剂和矿化剂的双重复合矿化——助溶作用，它们降低了物料的最低共熔温度，增加了液相量，降低了液相的粘度和表面张力，并改变其反应历程，因而该熟料能够在较低温度（1350℃以下）形成，并加快了C3S的形成速率。 采用本技术煅烧的熟料C3S含量高，促使熟料强度大大提高。复合矿化剂的加入还改善了物料对立窑不均匀场的适应性，提高了可烧性。 助燃复合矿化剂的主要作用之一是通过生成中间相，降低液相出现温度，降低烧成和液相粘度，增加C3S的形成范围和形成速度，从而达到提高熟料质量，降低熟料热耗的目的。 物料出现液相以后，加快溶解与扩散，造成中间相，加快C2S对CaO的吸收等。从而提高C2S吸收CaO的速度和吸收程度。 在机立窑上采用助燃复合矿化剂，熟料中的粉尘含量大大减少，熟料煤耗降低8-15％，窑产量提高12％，熟料中C3S含量提高，熟料强度比实施前提高10-30％。每吨水泥综合成本下降10％左右。 应用助燃复合矿化剂工艺流程： （1）生料的配比控制。 1）石灰矿、粘土的成分分析及配料比例。 2）煤的工业分析、煤灰分析、煤的全硫分析。煤的掺量比例。 3）助燃复合矿化剂加量。将助燃复合矿化剂由配料线通过电子称控制加入，加入量：生料的0.1％。 （2）熟料的三率值和f CaO的检测控制。 使用复合矿化剂三率推荐值： KH：0.94-0.95 SM：1.81-2.09 IM：1.3  差别主要在SM和IM上，使之接近复合矿化剂的使用条件。 （3）加强操作，采用浅暗火煅烧，加强通风。 1）采用助燃复合矿化剂，高KH配料方案，必须适当降低生料细度，加强生料均化，提高生料均匀性，须加强生料均化，提高复合矿化剂在生料中掺加的均匀性和含煤量的均匀性，为熟料煅烧创造条件。 2）采用浅暗火煅烧，使其具有一定深度的湿料层，燃烧中必须加强操作，稳定窑的热工制度，紧紧抓住底火这个关键，达到三平衡，使之形成良性循环。 3）加强立窑通风，防止还原气煅烧。加强熟料煅烧操作，采用浅暗煅烧，稳定底火，稳定窑的热工制度，保证熟料的烧成温度和足够的烧成时间，以使熟料有较高的C3S矿物含量，从而达到提高熟料的强度。

本技术基于通用工业 PC 的标准以太网接口，无需实时操作系统可实现高 性能实时同步控制。基于此平台可构建高性能实时同步工业控制系统，控制轴 数可柔性扩展，各控制节点之间可进行分布式布局，且方便与设计、管理网络 的信息集成。特别适合于需要高速、高精、同步控制的伺服运动控制系统和过 程控制系统。目前已初步形成复杂控制器开发平台和基于 CoDeSys 软 PLC 的控 制平台。具备完全自主知识产权，性价比高。已在机床数控系统、机器人控制 系统、生产线控制系统、纺织机械（高速多轴无纺布交叉铺网机等）控制系统 155 成功应用。

本成果专注于工业声学大数据在智能制造领域应用，开发工业智能听诊系统，其利用声学传感器在线采集机械设备及产品信号，依据专业声学分析方法，结合机器学习技术，可替代人工完成产品异音异响下线检测及关键设备的预测性维护。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 机械设备及产品发出的声音信号能够有效表征其运行状态，若出现异音异响，则表明其机械设备及产品存在故障或质量缺陷。目前机械设备及产品的质量检测和故障诊断大多采用人工听诊的方法，存在误判率高、效率低下以及生产成本日益增加的问题。 本成果专注于工业声学大数据在智能制造领域应用，开发工业智能听诊系统，其利用声学传感器在线采集机械设备及产品信号，依据专业声学分析方法，结合机器学习技术，可替代人工完成产品异音异响下线检测及关键设备的预测性维护。

（专利号：ZL 201410008509.0） 简介：本发明公开了一种用于镀锌板、铝及铜合金表面处理的无铬钝化液，属于金属材料表面处理技术领域。该无铬钝化液的质量百分比组成如下：双（三乙醇胺）钛酸二异丙酯0.5-15%、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯0.5-15%、三乙醇胺0.1-2%、醋酸铵0.1-5%、纳米氧化硅0.01-2%、氟钛酸0.1-5%、偏钒酸铵0.01-5%、余量水。本发明无铬钝化液的组分简单、产品环保及使用前无需预处

本发明涉及航天技术领域，旨在提供轻型无冲击可重复利用的热刀式锁紧释放装置及控制方法。该轻型无冲击可重复利用的热刀式锁紧释放装置包括热刀、热刀支座、限位装置、碳纤维薄壁杆件和组合捆绳；该控制方法包括步骤：对展开机构进行初始捆绑；利用预应力施加装置将组合捆绳套在展开机构的外表面上，剪断初始捆绑的绳子；调节组合捆绳的长度，取下预紧好的展开机构，并将热刀的两根导线，都连接到小卫星的电源上；解锁展开机构时，向热刀供电实现解锁。本发明的热刀体积小、质量轻，能在很小的电压和电流下，很短时间内熔断3mm迪尼玛绳，从而实现展开机构的解锁，整个过程无冲击、无污染、可靠性高、可重复利用。

成果描述：无铬多金属配合鞣剂是采用低毒/无毒的锆、铝、钛等金属盐经配伍、复合、喷雾干燥、高能球磨精制而成，是一种具有环境友好、反应能力强、结构与性能稳定、分子尺寸可调控的高性能、环保型新型鞣剂，主要用于皮革、毛皮鞣制，用以替代目前在制革工业中占据统治地位的、对人体和环境有害的铬鞣剂。无铬多金属配合鞣剂的全面推广应用，将会彻底消除重金属铬对环境的污染，彻底改变制革工业的落后面貌，引发制革工业的新的技术革命。 本项目产品可以广泛地应用于制革、毛皮工业的预鞣、主鞣和复鞣等重要工序。目前，制革工业因普遍采用铬鞣剂鞣革，造成了严重的重金属污染，对环境和人体产生危害。由于治理铬污染的难度很大，成本很高，使制革工业难以摆脱铬污染的困扰。本项目产品可以全面替代铬鞣剂，从而彻底消除铬污染。本产品现有市场需求总量30-35万吨，潜在市场需求50-55万吨。市场前景非常广阔。市场前景分析：1.应用领域：制革、毛皮工业的预鞣、主鞣和复鞣等重要工序。 2.市场需求分析：从目前铬鞣剂的使用量来看，世界铬鞣剂的总用量为260万吨/年，我国铬鞣剂用量约占世界总用量的23%，我国的用量为60万吨/年。本产品市场占有率按若2%计，则年需要量为1.2万吨。以每吨1.1万元计，则年销售总额约1.32亿元。此外，从目前我国的发展现状来看，鞣剂市场每年将以10%的速度增长，当市场容量达到100万吨/年，方达到饱和。由于本产品是唯一能够全面替代铬鞣剂的理想鞣剂，因此其市场前景十分诱人。与同类成果相比的优势分析：外观：白色粉末状固体； 粒径：50-100nm； 氧化物含量（以金属氧化物计）：≥20%； 水不溶物（%）：≤0.5； pH值：2.0-3.0。 国际领先。