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高效切削刀具设计、制备与应用
2017年国家科技进步二等奖
我国刀具消耗全球第一，但高效刀具长期依赖进口，难以满足加工成本进一步降低和重大装备研制国产化水平进一步提高的要求，实现高效切削刀具国产化的需求已迫在眉睫。针对高效切削刀具国产化过程中面临的挑战，构建了刀具形性协同设计技术体系；突破刀具材料-结构-性能一体化协同制备关键技术，发明形性可控的微纳复合金刚石涂层刀具制备新技术；提出复杂型线高速钢刀具高效精密成形新方法；发明重载高效切削超硬刀具刃口成形新技术。开发出金刚石涂层刀具、复杂型线高速钢刀具和超硬刀具等系列化产品与高效切削应用数据库系统，在高端装备制造业中规模化应用。
金刚石涂层技术填补了国内空白，在国内已建立自主知识产权的金刚石涂层刀具生产线，研制出系列化金刚石涂层刀具，通过中国商飞工艺认定；还批量应用于成飞多机型和航天一院型号产品研制，替代进口，保障了重大装备研制技术安全。复杂型线高速钢组合拉刀为国内首台套，国家重点新产品，主要性能指标优于国际同类产品。开发的系列组合拉刀和轮槽铣刀，打破了国外垄断，为我国三大汽轮机厂重点新产品研制提供刀具技术。相关成果还应用于上飞波音737平尾梁缘条生产线、宝钢管螺纹生产线和通用汽车发动机缸盖生产线。研究成果对促进我国刀具行业科技进步作用显著；对企业降本增效作用显著，促进了高端制造业可持续发展。
项目获授权发明专利40项，标准80项，软件著作权9项，出版著作4部，SCI/EI收录论文301篇，荣获2017年度国家科技进步二等奖。
金刚石涂层刀具
金刚石涂层刀具
金刚石涂层刀具应用（C919部装现场）
汽轮机转子轮槽铣刀
燃气轮机转子轮槽拉刀
燃气轮机转子轮槽拉刀应用现场
汽轮机转子轮槽铣刀应用现场
上海交通大学
2021-05-11
高效切削刀具设计、制备与应用
项目成果/简介:2017年国家科技进步二等奖我国刀具消耗全球第一，但高效刀具长期依赖进口，难以满足加工成本进一步降低和重大装备研制国产化水平进一步提高的要求，实现高效切削刀具国产化的需求已迫在眉睫。针对高效切削刀具国产化过程中面临的挑战，构建了刀具形性协同设计技术体系；突破刀具材料-结构-性能一体化协同制备关键技术，发明形性可控的微纳复合金刚石涂层刀具制备新技术；提出复杂型线高速钢刀具高效精密成形新方法；发明重载高效切削超硬刀具刃口成形新技术。开发出金刚石涂层刀具、复杂型线高速钢刀具和超硬刀具等系列化产品与高效切削应用数据库系统，在高端装备制造业中规模化应用。金刚石涂层技术填补了国内空白，在国内已建立自主知识产权的金刚石涂层刀具生产线，研制出系列化金刚石涂层刀具，通过中国商飞工艺认定；还批量应用于成飞多机型和航天一院型号产品研制，替代进口，保障了重大装备研制技术安全。复杂型线高速钢组合拉刀为国内首台套，国家重点新产品，主要性能指标优于国际同类产品。开发的系列组合拉刀和轮槽铣刀，打破了国外垄断，为我国三大汽轮机厂重点新产品研制提供刀具技术。相关成果还应用于上飞波音737平尾梁缘条生产线、宝钢管螺纹生产线和通用汽车发动机缸盖生产线。研究成果对促进我国刀具行业科技进步作用显著；对企业降本增效作用显著，促进了高端制造业可持续发展。项目获授权发明专利40项，标准80项，软件著作权9项，出版著作4部，SCI/EI收录论文301篇，荣获2017年度国家科技进步二等奖。金刚石涂层刀具金刚石涂层刀具金刚石涂层刀具应用（C919部装现场）汽轮机转子轮槽铣刀燃气轮机转子轮槽拉刀燃气轮机转子轮槽拉刀应用现场汽轮机转子轮槽铣刀应用现场知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目
上海交通大学
2021-04-10
微细刀具技术与系列产品
针对发动机喷油微小孔、微透镜阵列模具、微小叶轮、微流道芯片、骨切削修复等难加工材料微小零件精密加工，开展了微细刀具设计、刃磨制备及切削技术等方面研究。实现超小直径高长径比微细钻头、变芯厚变槽宽硬质合金微细钻头、横刃修磨硬质合金微细钻头、异型结构硬质合金微细铣刀、超小直径超硬微细球头铣刀等微细刀具的设计制造及应用。突破超小直径微细刀具的设计和刃磨关键技术，国内首次实现12微米直径纳米颗粒硬质合金铣刀的精密刃磨；形成了直径50微米微细铣刀与钻头的精密刃磨制造与批量生产能力；突破了50微米超硬材料PCD/CBN微细铣钻刀具的精密刃磨制造技术。
图1：通过自研微细球头铣刀实现直径5mm微小叶轮精密加工
北京理工大学
2023-05-10
微细刀具技术与系列产品
针对发动机喷油微小孔、微透镜阵列模具、微小叶轮、微流道芯片、骨切削修复等难加工材料微小零件精密加工，开展了微细刀具设计、刃磨制备及切削技术等方面研究。实现超小直径高长径比微细钻头、变芯厚变槽宽硬质合金微细钻头、横刃修磨硬质合金微细钻头、异型结构硬质合金微细铣刀、超小直径超硬微细球头铣刀等微细刀具的设计制造及应用。突破超小直径微细刀具的设计和刃磨关键技术，国内首次实现12微米直径纳米颗粒硬质合金铣刀的精密刃磨；形成了直径50微米微细铣刀与钻头的精密刃磨制造与批量生产能力；突破了50微米超硬材料PCD/CBN微细铣钻刀具的精密刃磨制造技术。
北京理工大学
2022-03-03
快速刀具伺服系统(博实)
产品详细介绍：快速刀具伺服系统应用在超精密金刚石车床中。通过压电陶瓷致动器驱动一维纳米级精密定位工作台MPT-1JNL001使得金刚石刀具产生高频响、小范围、大刚度的快速精密进刀运动，并配合高精度的主轴回转和径向进给运动，来完成复杂面形光学零件的高效优质加工。并可根据不同的需要选择不同行程的工作台。 相对于慢刀伺服系统其主要优势在于动态响应能力可达上千赫兹，能够大大的提高加工效率。
哈尔滨工业大学博实精密测控有限责任公司
2021-08-23
双面高温超导涂层导体
基本概念：双面高温超导涂层导体是指用薄膜沉积的方法将微米级高温超导薄膜材料制备在厚度为几十到一百微米、宽度为几毫米到几厘米、长度为百米到几千米的Ni合金薄带的两个表面上，使其具有承载大电流能力的带状材料。 主要功能与应用领域：在液氮温区，双面高温超导涂层导体具有每厘米宽度上承载几百安培、甚至超过1000安培电流的能力，并且适合高场下的应用，因此，特别适合于大电流、强磁场下的应用。双面高温超导涂层导体可用于大电流电缆、大电流限流器、高功率变压器、小型化强场磁体、高功率发电机、电动机、电磁弹射器、电磁储能器的制作。 图1 双面高温超导涂层导体结构示意图 图2 双面高温超导涂层导体样品照片 特色及先进性：本团队研制的双面结构高温超导涂层导体具有承载电流水平高、制作成本低的特点。我们采用溶液涂覆平整化+离子束辅助沉积+中频反应磁控溅射+金属有机化学气相沉积+直流磁控溅射的技术路线完成各层薄膜的制备，由于采用发明的基带自加热结合两面同时沉积的方法，带材成本大幅降低，制备效率显著提高。 技术指标：短样Jc大于1.8MA/cm2，双面Ic超过500A/cm；长度>10米，Ic>300A/cm。 能为产业解决的关键问题和实施后可取得的效果：本成果目前主要应用于电力电子、国防军事、以及医疗领域，应用前景广阔。超导电力技术是从根本上为降低电力系统损耗、提高电力系统输送能力、有效限制故障短路电流、提高电网的安全性和改善电力系统动态特性开拓的新技术途径，给电力、能源、交通等有关的科技业带来革命性的发展；利用高性能的超导带材研制的电磁弹射器与蒸汽弹射器相比，体积、重量减少一半，弹射能增加了50%，弹射效率提高了10倍以上，满足了重型舰载机弹射的需要；高性能的超导带材使得高能脉冲武器（激光、微波、粒子束）及电磁炮等新概念武器的实战化成为可能；采用高温超导磁体制成的核磁共振成像仪，损耗低（比铜低1000倍）、灵敏度高、信噪比好，可以大大提高成像质量、降低成本，这种超导磁共振成像设备不仅可以用在大型的医疗机构中，也可以用在小型诊所，对于提高生命的质量意义重大。
电子科技大学
2021-04-10
双面高温超导涂层导体
双面高温超导涂层导体是指用薄膜沉积的方法将微米级高温超导薄膜材料制备在厚度为几十到一百微米、宽度为几毫米到几厘米、长度为百米到几千米的Ni合金薄带的两个表面上，使其具有承载大电流能力的带状材料。
电子科技大学
2021-04-10
耐磨透明超疏水涂层
超疏水表面具有如自洁，疏水防污等特性，使其在众多领域都有巨大的应用前景。透明性的引入扩展了其在挡风玻璃，玻璃幕墙等领域的应用面。目前，透明超疏水涂层普遍存在易磨损，制作工艺复杂，缺少大规模制备的操作性，成本昂贵等缺点。本涂层利用长链硅烷修饰两种100nm粒径以下二氧化硅溶胶直接涂覆于由胶黏剂处理过的基材表面并稍加摩擦获得耐磨透明超疏水涂层。此涂层相较于气相沉积，模版法，刻蚀等技术制作方法简单，步骤与用时较少，并能大面积制备，重复涂覆。同时，制备价格较低，原料低毒环保，产品实用性强。
南京工业大学
2021-04-13
石墨烯自修复涂层
石墨烯的表面修饰、复合材料及自修复涂层的制备，增强基体防腐性能并具 有自修复功能。
上海理工大学
2021-01-12
高温高能激光防护涂层
本成果掌握了新型高温高能防护涂层原材料设计和制备、涂层结构-功能一体化设计、涂层寿命可靠预测等技术方法，突破了陶瓷涂层强韧化、涂层宏微结构控制、大尺寸薄壁异形件的尺寸稳定性和涂层质量均匀性控制等关键技术，研制的新型涂层实现了kW/cm2量级高功率密度数十秒的激光有效防护。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
针对重大装备对高能激光防护涂层材料提出的迫切需求，开展了高能激光防护涂层材料技术研究。掌握了新型高温高能防护涂层原材料设计和制备、涂层结构-功能一体化设计、涂层寿命可靠预测等技术方法，突破了陶瓷涂层强韧化、涂层宏微结构控制、大尺寸薄壁异形件的尺寸稳定性和涂层质量均匀性控制等关键技术，研制的新型涂层实现了kW/cm2量级高功率密度数十秒的激光有效防护。研究成果已成功应用于高空无人机等重要装备的高温高能防护。
图1：研制的喷涂粉体
图2：大尺寸薄壁异形件构件表面高能激光防护涂层
北京理工大学
2022-08-17