本项目利用我们在高效节能设备研制和产业化方面的成功经验，自主研制的新型扭曲管中冷器，并实现扭曲管中冷器的制造产业化。通过采用扭曲管可以使空气冷却器传热能力增加10%-20%，壳程阻力下降50%-70%，充分体现了扭曲管中冷器的节能潜力，实现节能20%-35%。扭曲管中冷器的研发提升了我国新型高效节能设备在气体压缩机领域的整体技术水平和市场竞争力。本项目中冷器的碳钢管束芯体和管板在与壳体、封头、管箱装配前整体热浸锌处理，显著提高壳程、管程的抗腐蚀能力，用以取代传统的铜管光管中冷器，大大减少了压缩机中间冷却系统的制造成本。可降低制造成本20%-40%，增加生产利润20%-30%。本项目中冷器，由于扭曲管具有多点自支撑结构，省去了传统换热器的折流板（支撑板），壳程流道变为传逆流，壳程压降降低20%-60%，进而减少泵工的消耗30%-50%，达到节能的效果，提高了换热器的抗诱导振动以及强化传热的性能，有效防止了压缩机由于排气温度过高而引起的内壁温升大、润滑油变质、气缸磨损、“积碳”等现象的发生。由于本项目中冷器流速均匀、无流动死区，而且管壁温度比较均匀，大大降低了结垢的可能性。为振动、少结垢，从而延长了维修周期，降低了压缩机中间冷却系统的的维修费用。本项目中冷器不改变换热器的外形结构，保留管壳式换热器的特点，结构简单，采用横截面为椭圆形或扁圆形的螺旋扭曲管，其余均采用传统的管壳式换热器的基本结构形式，易于推广，成本较低，具备较好的压缩机中间冷却系统的工业应用前景。

本发明提出一种接触式机械振动条件下增材制造方法，通过在电弧送丝增材制造或者激光送粉熔化增材制造的过程中，同步引入一定频率的机械振动，使零件处于一种微振动状态，通过机械振动作用于增材制造过程中形成的微小液态熔池，起到细化晶粒，使组织变得更加均匀和减少甚至消除气孔、夹杂及未熔合现象。同时振动作用于刚凝固的金属，使振动产生的应力和增材制造过程中产生的残余应力叠加产生局部塑形变形，达到减小增材制造零件的残余应力和变形的

本项目采用五电弧协同增材制造，提高成形构件的堆积效率；利用激光约束电弧，提高成形金属构件的表面精度，减小加工余量；构筑出融合五电弧协同增材制造、激光稳定电弧、高速摄像监测、构件成形尺寸三维测量、工艺数字化监控等功能的多电弧协同增材制造装备。 1、 形成复杂空间曲面构件分区原则、切片方法与路径规划策略，建立五电弧协同增材制造高性能大型金属构件工艺方法、模型与窗口； 2、 研制出多电弧协同增材制造工艺规划与系统总控软件； 3、 开发了专用于高性能大型金属构件多电弧协同增材制造的专用金属丝材。 实现大型舰船艉轴架、运载火箭过渡端框架与高层建筑多向钢节点的高质量、高效率、低成本增材制造，并进行组织与性能预测。 图1 多电弧协同增材制造设备图 图2 多电弧协同增材制造典型产品 【技术优势】 项目成果有效解决了高性能大型金属构件采用电弧增材整体制造时，面临的堆积效率较低，制造大型金属构件周期长；成形金属构件表面精度低，加工量较大；成形金属构件的晶粒粗大，各相异性明显的难题，将目前大型金属构件电弧增材制造的效率提高到了新高度。 【技术指标】 五束电弧协同增材制造装备： 1）装备包括 CMT电源5台、六轴机器人系统3台、激光系统、工艺数字化系统、三维测量系统、高速摄像系统与缺陷除去系统； 2）三维测量系统的测量范围在300mm以内，可测量金属构件壁厚最大尺寸不低于250mm，测量误差在±1.0mm以内； 3）可成形高度大于2m、长度大于5m、宽度大于3.5m的金属构件，变形控制在0.2mm/100mm以内； 4）堆积效率≥1800cm3/h，连续工作时间不低于360小时； 五束电弧协同增材制造工艺总体软件： 1）具有模型解析重构、子模型选择、分区切片与9轴工艺路径规划、曲面切片、G代码及机器人离线编程代码生成、多电弧协同增材制造系统控制功能与工艺数据库； 2）可实现金属构件组织、性能预测及成形质量主动控制，并显示构件材料 CCT图； 3）模型解析、拓扑重构时间低于10分钟，切片轮廓精度优于±0.1mm，单层切片时间＜2s。 4）支持2000万以上三角形面片、尺寸4m以上STL模型； 5）支持任意空间曲面模型的路径规划，成形尺寸≥4000mm； 6）支持 6轴机器人+3轴龙门式床身协同控制的9轴工艺路径规划，成形效率达 1800cm3/h，全程误差≤0.5%，路径输出方式为G代码、机器人离线编程代码； 7）工艺数据库覆盖控制系统参数及工艺及材料参数，并建立典型工艺参数，加工误差范围≤0.5%；

本发明公开了一种金属零件的增减材复合制造装备及方法。该装备包含增材制造组件、减材制造组件、气氛调控组件和控制系统。所述增材制造组件用于对待加工零件实施激光选区熔化；减材制造组·826·件用于对已熔化成形的金属零件切片层实施机械加工；气氛调控组件用于在零件制造过程中为激光辐照区域提供保护气体和清除激光辐照区域产生的金属烟尘；控制系统用于处理待成形金属零件 CAD 模型，生成增材制造组件与减材制造组件的加工

本发明公开了一种基于轮廓特征的金属零件增材制造方法，包括以下步骤：①建立金属零件 CAD 几何模型，并提取 STL 模型；②根据零件轮廓特征及复杂程度确定其制造方向，并进行零件增材制造的路径规划；③利用分层切片软件对 STL 模型进行合理切片，由计算机根据这些轮廓信息生成控制指令；④板料送料机构在控制指令的控制下送出设定宽度及厚度的板料并剪断；⑤在电阻焊或摩擦搅拌焊产生的热量及辊压作用下完成层与层之间的焊合，同时复合同工位铣削完成轮廓毛刺的去除；重复上述④至⑤过程，直至完成整个零件的成形加工，如未达

本项目主要解决此市场痛点，将3D打印技术和液压系统相结合，设计一套轻量化的液压机械臂，特别适用于航空航天、军工、勘探、安防、排爆、物流搬运等特种机器人领域。对比同体积和质量的电驱动马达，扭矩可增加4倍以上。 一、项目进展 已注册公司运营 二、企业信息 企业名称 上海埃曼机器人有限公司 企业法人 唐锋 注册时间 2021.8.19 注册所在省市 上海 组织机构代码 91310113MA7B0CQ912 经营范围 机器人及其配件的研发、销售 企业地址 上海市宝山区上大路668号 获投资情况 EFG天使基金 三、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 唐锋 材料科学与工程/冶金工程 2020.09 黄梦婷 材料科学与工程/冶金工程 2020.09 刘翔 材料科学与工程/冶金工程 2020.09 四、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 王江 材料科学与工程 教授 陈超越 材料科学与工程 讲师 五、项目简介 目前市面上使用的机械臂、机器人95%以上为电机驱动，存在负载小，抗干扰能力差，续航短的问题，难以满足人们对负载日益增长的需求。而液压驱动的机械臂、机器人在相同功率下可以提供更大负载，对外界干扰不敏感，但同样存在一些问题，比如液压执行机构和液压元器件体积大，质量大，漏油，散热差等，因而很少被采用。在大负载、移动式机器人领域二者难以兼顾。 本项目主要解决此市场痛点，将3D打印技术和液压系统相结合，设计一套轻量化的液压机械臂，特别适用于航空航天、军工、勘探、安防、排爆、物流搬运等特种机器人领域。对比同体积和质量的电驱动马达，扭矩可增加4倍以上。 从最初的结构设计就采用增材制造思维，打破传统加工工艺的限制，因而设计更加多样化。然后将关键液压元器件也采用轻量化设计，金属3D打印工艺加工，部分液压元件外壳可进一步与机械结构件集成，使整体更加轻量化，简洁化。 团队目前已为中电X所开发一套原型机，产品于2021年7月交付，目前在开发第二代产品。今年1月与浙江大学机械工程学院签订三年合作开发协议，开发一款用于军工的机械狗腿部关节等项目。

航空发动机机匣是一种复杂薄壁零件，其加工变形问题是我国航空发动机制造的关键技术瓶颈。机匣毛坯组织结构的均匀性是影响机匣加工变形的主要原因之一。镍基高温合金具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，是航空发动机机匣的主要原料。镍基高温合金铸、锻件组织结构的无损检测与定量评价是实现组织结构均匀性检测与评价的基础，有助于准确判断毛坯制造质量，表征制造工艺改进的有效性，降低机匣加工变形概率。 超声检测具有穿透能力强，灵敏度和分辨率高、可定位和定量检测等优点，在航空发动机大规格高温合金构件制造质量检测领域得到了广泛应用。超声检测信号特征值与材料组织结构变化、二次相或沉淀物的形成相关，具备有效评价镍基高温合金的组织结构的能力。现有镍基高温合金铸、锻件组织结构的超声检测以噪声波高为主要判据，指标简单、阈值设置严格、误判率高，无法适应不断改进的制造工艺。 组织结构超声定量评价技术的核心是确定微观组织特征参数与超声检测特征参数之间的定量关系模型，其本质是以模型待定系数为决策变量，以评价准确性为目标函数的优化问题。超声波在镍基高温合金中传播时，受到晶界、相界、孪晶等复杂组织结构的综合作用，若采用声速、衰减系数、非线性系数等单一超声检测参数对组织结构进行建模与评价，会因信息量的缺失而导致评价误差大；若增加检测参数规模，则会导致所对应优化问题的困难性大幅增加。 本研究以镍基高温合金组织结构定量评价为主要研究对象，围绕如何利用协同进化算法求解定量评价的大规模优化问题、以及如何同时利用多种微观组织特征参数对镍基高温合金进行综合表征展开研究。科研成果为航空发动机机匣镍基高温合金毛坯制造质量检测、评价、性能预测提供技术支持，为制造工艺改进提供数据支持，也可进一步推广至其它高温合金、钛合金等材料中。

化学镀Ni-P具有优良的耐腐蚀性能，在工业生产中获得了广泛应用。但是，随着应用的增多也出现了一些问题。由于化学镀层是阴极性的，如在施镀过程中形成针孔、麻点以及使用过程中外力对镀层的损坏等，往往造成镀层在腐蚀介质中形成电偶腐蚀，使得镀层不仅对基体起不到保护作用，反而加速了基体的腐蚀。三元合金Ni-W-P镀层的出现在一定程度上解决了Ni-P镀层中所存在的问题。W元素的加入可以提高镀层的致密性，减小了腐蚀介质穿透镀层在镀层与基体之间形成电偶腐蚀的几率。此外，W是一种自钝化元素，在腐蚀介质中有利于镀层表面钝化膜的形成，提高了镀层的耐蚀性能，因此，P的含量相近时Ni-W-P镀层的耐蚀性能优于Ni-P镀层。但是Ni-W-P镀层与Ni-P镀层相比在与基体的结合力上并没有提高，在后续加工过程中如受到一定外力作用时，镀层很容易脱落，这就使得镀层的应用范围受到了一定的限制。该技术针对现有化学镀层在使用过程中所存在的问题，提出将含有一定量W元素的Ni-W-P镀层在高温下进行热处理，提高镀层的结合力和硬度，大幅度提高镀层的耐蚀耐磨性能，延长镀层的使用寿命。

中国生产的镍氢电池性能与国外相比差距还很大，这是由于工艺设备落后、材料性能较差等原因造成的，电池的一致性、稳定性均有待提高。日本稀土贮氢合金全部采用片铸(Strip Casting)工艺生产，我国则全部采用模铸(Mold Casting)工艺生产。在国家“八六三”计划支持下，开发具有自主知识产权的稀土贮氢合金的铸片产业化技术，达到日本同期水平。该技术优点有：（1）可以提高稀土贮氢合金的比容量。相同成分的稀土贮氢合金采用模铸工艺生产比容量为320mAh/g，如果采用片铸工艺生产则比容量提高到340mAh/g；（2）活化速度快。模铸工艺生产的稀土贮氢合金需要10-15个完全冲放周期才能达到最大吸氢量，片贮工艺则只需要2-3个完全冲放周期。（3）抗氧化、耐腐蚀、寿命长。片铸工艺生产的相同成分稀土贮氢合金比模铸工艺生产的抗氧化和耐腐蚀性能好，使用寿命长200个循环周期；（4）可以降低原材料成本。例如生产比容量为320mAh/g的稀土贮氢合金，采用片铸工艺可以大幅度降低金属钴，降幅达到30%-50%；（5)能耗降低。片铸工艺生产的稀土贮氢合金全部有均匀细小的柱状晶组成、相分布均匀、偏析降低到最低限度、没有富锰析出，不需要热处理。模铸工艺生产的稀土贮氢合金偏析严重、富锰相析出，因此需要热处理来消除或减弱。 LaNi5型稀土贮氢合金是1969年荷兰菲利浦公司发现的，它具有电化学容量高、循环工作寿命长、对电解液有良好的耐蚀性、对过充电时正极产生的氧要有良好的耐氧化性、电催化活性高、反应阻力（氢过电压）小、氢扩散速率大、电极反应可逆性好、在电池工作温度范围（-20～+60）内有合适的氢平衡分解压、无污染。稀土贮氢合金的重要应用是它可以被用作镍氢电池的阴极材料。镍氢电池与传统的镍镉电池相比，其能量密度提高两倍，广泛应用于能源、化工、电子、宇航、军事及民用各个方面，如笔记本电脑、计算机、摄像机、收录机、数码相机、通讯器材、电动工具、混合动力汽车等。

“高性能稀土镁合金薄板带生产技术”项目是以北京市科委经费支持为起源、以国家“十二• 五”科技支撑计划为发展，以北京科技大学与美国波音公司国际合作开发高性能稀土镁合金等为基础，逐步形成的一项特色科技成果。通过系统地研究铸轧、挤压板坯热轧、铸锭热轧和热处理过程中镁合金组织演变机理与性能控制技术等，研发出具有高成形性能的稀土镁合金；实现了高精度镁合金板成卷轧制过程自动化控制及精整、表面处理技术的开发，并完成了高精度镁合金专用轧机机组及控制装置的研发设计及应用，在此基础上研发出高性能稀土镁合金薄板带生产工艺技术。