本发明属于快速铸造技术领域，并公开了一种铸型三维喷印成 形方法，包括以下步骤：(1)制备液体粘结剂；(2)制备混合粉末；(3) 将步骤(1)制备的液体粘结剂放入快速成型设备的喷墨打印头内，将步 骤(2)制备的混合粉末放入粉缸内，开启快速成型设备进行三维喷印成 形，在打印过程中和/或零件打印完成后，采用加热和/或微波干燥的方 式使零件固化，固化完成后去除多余粉末即得到所需的铸型零件。本 发明采用的液体粘结剂为水基粘结剂

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

本发明提供了一种电磁脉冲助推式渐进拉深成形方法，包括将 待成形板料置于凹模与凸模之间；实施预成形，使位于凸模底部的待 成形板料被压入凹模内；在待成形板料位于凸模底部的部分施加电磁 力，向下推送待成形板料；同时在待成形板料的周边均施加电磁力， 向凹模的中心推送待成形板料，使待成形板料流入凹模内；在凸模上 施加下压力，使凸模下行，使待成形板料位于凸模下部的部分被向下 拉深；反复执行冲压拉深与电磁脉冲拉深，直至完成待成形板

（专利号：ZL 201410495292.0） 简介：本发明公开一种带辅助底座的板料渐进成形方法，属于金属塑性加工成型技术领域。该成形方法首先在现有数控渐进成形机床上设置一套辅助底座装置，将圆锥形辅助底座的底部固定在液压缸上面，通过调节液压缸的推力和行程以控制所述圆锥形辅助底座的升降；在数控渐进成形机床的夹具内安装辅助底座装置，并把液压缸的底部固定在数控渐进成形机床上；然后三维建模以及调整圆锥形辅助底座的倾角，将待成形板料固定在夹具上，操

含芯棒和无芯棒的旋锻工艺参数优化、缺陷预防以及产品设计。

研究成果有效减少了螺纹花键同轴零件成形时间、提高了零件机械性能，特别是易于保证螺纹和花键相对位置稳定，实现高性能、高精度零件的低成本、短周期、低能耗的成形制造。相关研究成果丰富了零件滚轧成形理论和技术，拓展了滚轧成形工艺应用范围。已建立了完备的螺纹花键同步滚轧工艺理论体系，工艺试验也已取得较好的效果。

卫星在轨运行和返回过程中需经历极端高低温环境，构件尺寸的稳定是保证卫星在轨高精度、返回高安全、任务高可靠的关键。针对卫星搭载的某宽带微波载荷与卫星本体材料之间热膨胀系数不匹配极易导致的载荷在轨及返回过程中载荷接收精度不稳定、信息传输不连续等问题。我校陈骏教授团队以原创的负热膨胀技术研发了具有轻质、热膨胀系数低、力学性能优异、尺寸稳定性好的高性能低膨胀铝基复合材料，并研制了系列关键连接内置件、环件等高性能低膨胀构件，首次将负热膨胀技术应用到我国的卫星上，填补了高性能低膨胀金属构件在工程应用领域的空白。该技术使得某宽带微波载荷与卫星本体之间热膨胀匹配性增强、界面应力大幅度减小，保证了卫星在轨与返回过程中信号高精度传输与接收，助力卫星成功返回。 图1 实践十九号卫星成功返回（图片来源国家航天局） 图2 高性能低膨胀铝基复合材料及构件应用于全球首颗可重复使用返回式技术试验卫星（图片来源央视新闻频道）

香兰素属广谱型香料，散发愉快的香荚兰豆香气和浓郁的奶油香味，气郁优雅清爽，是 全球最大的合成香料，同时也是重要的医药、农药中间体，在诸多行业中得到广泛应用，需求 量正以每年4-5%的速度增长。全球主要生产厂家为法国罗地亚公司、挪威鲍里葛公司、嘉兴 中华化工、宁波王龙科技股份有限公司、吉林长白山精细化工有限公司等。香兰素全球年产量 2万吨，我国是世界上香兰素主要生产国，目前的生产路线为愈创木酚乙醛酸法和愈创木酚亚 硝基法。愈创木酚乙醛酸法生产成本较高，虽然废水可以生物降解处理，但废水量极大。愈创 木酚亚硝基法生产成本稍低，但废水难以生物降解处理，强烈致癌严重危害人民健康和生态环 境，为国家产业管理部门明令禁止。当前香兰素产业亟需产业升级换代，推广使用最新的绿色 合成技术。优点在于： 1. 在溴化反应中，解决溴化选择性问题，高收率制备单溴酚，同时溴素消耗量最小化，该 步反应几乎无废水排放； 2. 在氧化反应中，解决高效氧化问题，为氧化安全提出新的氧化工艺手段，从工艺、设 备、操作诸方面综合措施加以控制，仅有少量中和废水； 3. 在甲氧基化反应中，发明定量甲氧基化技术，并从循环经济的角度解决辅料的套用问 题，可以直接回收精甲醇用于循环生产甲醇钠。与此同时该步通过回收溴化钠进行循环利用， 无废水排放。

乙基香兰素属广谱型香料，香味较香兰素更为浓郁，在调香中具有用量少、香气足、不变 色等优点，香气比香兰素强3～4倍，广泛应用于配制各类香精，用做定香剂、调味剂，在香料 香精行业中有代替香兰素的趋势，部分用于有机合成中间体，全球产量约在5千吨左右，需求 量以每年5-6%的速度增长。全球主要乙基香兰素生产厂家为法国罗地亚公司、辽宁世星药化 有限公司、吉化集团香兰素有限公司、重庆欣欣向荣精细化工有限公司等。目前的生产路线为 乙基愈创木酚乙醛酸法，所存在的问题是生产成本较高、废水量大，利润较低。 本项目采用乙氧基化合成技术用于合成乙基香兰素，大大提高了产品利润，同时减少了环 境污染。其合成路线如下： 该条路线具有如下优点： 1. 在溴化反应中，解决溴化选择性问题，高收率制备单溴酚，同时溴素消耗量最小化，该 步反应几乎无废水排放； 2. 在氧化反应中，解决高效氧化问题，为氧化安全提出新的氧化工艺手段，从工艺、设 备、操作诸方面综合措施加以控制，仅有少量中和废水； 3. 在乙氧基化反应中，发明高效乙氧基化技术，并从循环经济的角度解决原辅料的回收套 用问题，使之成为洁净化工工艺。

2-噻吩乙胺是制备[3.2]吡啶类化合物的关键中间体，可用于多种药物合成。例如盐酸噻氯吡啶。该药物临床上用于与血小板及血栓有关的心、脑血管疾病。是法国Sanofi公司开发的血小板聚集抑制剂。我国于1988年批准进口，商品名为“抵克利得”（Ticlid）。由于该药品的临床效果显著，国内需求量逐年上升。自1988年国内厂家试图开发生产。试制成功的路线是以噻吩乙胺为原料制得主环5.5.6.7-四氢噻吩并[3.2-C]吡啶,继而与2-氯苄缩合后成盐。该路线在合成路线上较易解决。但原料噻吩乙胺的来源不广。文献报道的收率均较低,使该路线失去了工业价值。 目前生产噻吩乙胺的工艺有三种：（1）是以DMF和噻吩在三氯氧磷存在下制得2-噻吩甲醛。用氯乙酸异丙酯与2-噻吩甲醛发生Darzens反应得到2-噻吩乙醛。2-噻吩乙醛与盐酸羟胺反应得到2-噻吩乙醛肟，再经金属钠还原得到噻吩乙胺。该工艺的文献值总收率为15.25%，可见该工艺合成路线长，反应收率低，工业化价值不高。（2）是用噻吩与DMF在PoCl3存在下制备2-噻吩甲醛，再与硝基甲烷作用生成2-硝基乙烯基噻吩，再经KBH4还原得到2-噻吩乙胺，该工艺的总收率为66%，该工艺合成步骤少，收率较高，但操作十分繁琐。（3）是用2-（2’-噻吩）溴用醇/氨处理得到2-噻吩乙胺，这种工艺虽然简单，但原料不易得到。