采用塑性成形工艺成形具有复杂特征的轴类零件（如螺纹、花键、蜗杆、丝杠），相比于传统的切削加工工艺，零件精度高、机械性能好、生产率高、材料利用率高，是一种高效精确体积成形技术。根据不同零件特征发展一系类新工艺：将中高频感应加热同螺纹、花键滚压成形相结合，解决了高强度钢螺纹、花键滚压成形问题；复合振动的复杂齿形滚轧、挤压工艺有效改善了成形零件质量；提出了螺纹齿高大、变形量大的长螺纹（丝杠）零件塑性成形方法；发展可锻轧一体化蜗杆的精密塑性成形工艺等。为之配套的工装、伺服直驱设备体系与相关技术完备。

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；而且螺纹花键同轴零件在转向系统、变速器、行星滚柱丝副中是传递力和扭矩的关键零件，应用非常广泛，相关研究成果还可推广到量大面广的复杂回转类零件的塑性成形；相关技术成果具有广阔的市场需求和很好的市场前景，一旦转化能够取得较好经济效益。 

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。

（专利号：ZL 201510560020.9） 简介：本发明公开一种金属薄板塑性复合胀型成形方法，属于金属塑性加工成型技术领域。该成形方法首先利用胀形对金属薄板进行预成形，胀形深度根据成形角的大小进行计算得出，然后将预成形后的金属薄板放置在板料数控渐进成形机床上进行加工成形。该复合成形方法是将数字化板料数控渐进成形与传统球型胀形成形有机结合起来，通过两者的优势互补而达到特殊的成形效果。实验表明，球型胀形和板料数控渐进成形结合的复合成形方法相比其它复合成形的方法，可以有效改善金属薄板塑性成形加工时间过长、以及成形大成形角零件困难等技术问题，尤其是对成形大成形角的零件，本发明成形方法相比其它复合成形方法具有显著的技术优势。

项目简介铝基复合材料具有高比强度、高比刚度以及高耐磨损性能，相比传统单一材料强度更高、更轻、更耐磨，是一种应用前景广阔新能源材料。然而，由于复合材料内部含有大量的增强颗粒，使得其综合性能大幅提升的同时，导致材料塑性变差，后续成型加工变得困难，尤其是复合材料焊接成型，难以形成形状复杂的结构零部件，成为铝基复合材料零件化有待于突破的一大瓶颈。上世纪 90 年代初，日本研究人员率先开发出了 SiC/6061Al 高速超塑性铝基材料，其塑性延伸率可达 200%以上，报道最高延伸率

北京科技大学材料科学与工程学院与巩义市中原耐火材料有限公司等单位合作采用最新科技自主研制开发的塑性相结合刚玉复合砖是一种最新型的高技术的高炉炉缸用陶瓷杯耐火材料，它是采用金属与非金属结合在一起的复合材料，优于广泛使用的Sialon-Al2O3制品。在原刚玉碳化硅复合砖中添加金属塑性相研制而成，砖中塑性相与陶瓷基质复合，提高了材料的韧性；活泼的金属相在高炉气氛中可以原位生成氮化物、氧氮化物及其复合物，大大提高了耐火材料的强度与抗渣、铁侵蚀性能。金属塑性相结合刚玉复合材料的具体特点如下：1)具有优良的物理及力学性能和很高的抗铁水渗透和冲刷的能力；2)材料具有良好的抗热应力的能力；3)制品具有很高的抗渣、铁及碱的能力，材料的抗铁水侵蚀指数为0%，抗炉渣侵蚀指数为8.44%，抗碱侵蚀评价达"优Ⅱ"；4)具有自修复、自生成抗渣铁侵蚀层的材料。具体指标为，体积密度：3.15g/cm3，常温耐压强度： 132MPa，高温抗折强度：17.8MPa（1400℃×30min），抗渣侵指数：8.44%，抗铁侵指数：0%，抗碱侵评价：优(U)。经权威机构查询，该项技术属国内外首创，生产的产品达到国外相似产品的领先水平。该产品荣获河南省科技进步二等奖。

强度和韧性的“倒置关系”是材料研究领域长期存在的难题。大量的实验表明，随着金属材料内部晶粒尺寸的降低，在强度获得提升的同时，韧性将大打折扣。目前，广泛采用的高强材料韧化策略有：（1）改变组分，通过引入和调整材料的多种主要元素，同时激活多种塑性变形机制，高熵合金材料就是采用这种思路；（2）改变微结构，在材料内部引入一种或多种梯度分布的微结构，避免由于特征长度突变带来的性能突变，有效克服金属材料强度和韧性的失配问题，这种材料被称为梯度纳米结构材料。 图1 梯度结构金属材料的类型（摘自：李毅，梯度结构金属材料研究进展，中国材料进展，2016, 35: 658-665）人工制备的梯度纳米金属结构主要包括以下几种：梯度晶粒，梯度位错，梯度孪晶，梯度固溶物，梯度相，以及包含两种以上的梯度混合结构。在已经发展成熟的金属材料内部引入梯度纳米结构，可以进一步提高其强韧性匹配能力。例如，通过表面研磨处理（SMAT）在孪晶诱发塑性（TWIP）钢表面引入大量的塑性变形，使其表面晶粒细化，随着深度的增加，晶粒细化的程度逐渐降低，同时塑性变形也会导致位错演化和孪晶的产生，因此在TWIP钢内部形成了包含梯度晶粒，梯度位错和梯度孪晶的梯度混合结构。这种梯度纳米结构TWIP钢的强度可以提升50%，断裂应变仅从60%下降到52%，具有更高的强韧性匹配能力。目前，关于梯度纳米结构TWIP钢的研究集中于实验，反映物理机制的本构模型研究还鲜见报道。西南交通大学力学与工程学院张旭教授与德国马普钢铁所、中国钢铁研究总院等机构开展合作，指导博士生陆晓翀发展出考虑位错滑移和变形孪晶等物理机制的微结构尺寸相关晶体塑性本构模型。依托DAMASK平台将该模型移植有限元，并对梯度纳米结构TWIP钢的单轴拉伸变形行为展开模拟，揭示了其微结构演化与宏观性能之间的关系，量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。相关研究工作已在金属材料与固体力学交叉领域顶级期刊《International Journal of Plasticity》上在线发表，论文题目为Crystal plasticity finite element analysis of gradient nanostructured TWIP steel。 论文链接： https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102703作者首先使用不同晶粒尺寸Fe-15Mn-2Al-2Si-0.7C (wt.%) TWIP钢的单拉实验数据验证该模型的合理性，结果表明该模型对不同尺寸下的应力应变响应和应变强化行为都可以较好地描述，特别是细晶TWIP钢硬化率曲线中的up-turn效应。通过对内变量演化的分析及对比性模拟，作者发现这种up-turn效应源自于细晶中显著的背应力。 图2 对比不同晶粒尺寸TWIP钢的单拉实验和模拟结果由于梯度纳米结构TWIP钢的微结构十分复杂，晶粒数目众多，通过采用三维均匀化方法，建立了宏观试样尺寸的有限元模型。通过对每层单元赋予不同的晶粒尺寸，初始位错密度和孪晶体积分数，离散地描述材料内部微结构的梯度分布，并通过梯度网格划分方法进一步减少单元数目。对于材料表层微结构变化剧烈的区域，采用密度较高的网格，以保证更加精确地描述微结构的梯度变化。 图3三维均匀化方法示意图作者利用发展的晶体塑性模型，对均匀和梯度纳米结构的Fe-10Mn-0.5C-3Ni (wt.%) TWIP钢的单拉变形行为进行模拟。结果表明，在合理描述均匀结构TWIP钢应力-应变响应的基础上，通过引入微结构的梯度分布，无需修改任何参数就可以较好地描述梯度纳米结构TWIP钢的单拉力学行为。通过对比变形云图，作者发现均匀和梯度纳米结构TWIP钢的表面都会变的粗糙不平，但梯度纳米结构的表面粗糙度更加明显，产生的应变局域化形成了两个凹陷区，且凹陷区在垂直于平面方向也会发生收缩。随着深度的增加，收缩程度逐渐降低。通过对比性模拟，作者发现表面凹陷区的出现就是梯度纳米结构TWIP钢韧性略微下降的原因。而应变局域化的产生与表面纳米层晶粒的应变强化能力有关，提高表面纳米晶的硬化能力，就可以抑制表面凹陷区的出现和韧性的下降。此外，作者通过分析不同层位错密度的演化，进一步证实了上述观点。作者还通过对比性模拟量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。结果表明：强度的提升源于梯度位错结构，梯度晶粒和梯度孪晶结构有助于保持材料的应变强化能力。 图4 均匀结构和梯度纳米结构TWIP钢的模拟结果对比分析。

本发明涉及一种水泥基抹面材料塑性收缩开裂测定方法。先制备 914³610³20mm 的无底木模框，并在其内侧涂覆机油；再将其置于 1000³700³20mm 的已硬化混凝土基 底上或 1000³700³50mm 已用砂浆粘接平铺好的粘土砖基底上；然后按水泥∶砂∶水∶ 防裂纤维＝1∶1∶0.5∶0～0.20 质量比量取，搅拌 1-3min 制成水泥基抹面材料后倒入 木模框内，并沿边缘螺旋式向中心进行浇注，注满后立即快速刮平表面，并打开风速为 5m/s 的电风扇和位于抹面材料上方 1.5m 处的 1000W 碘钨灯，光照 4h 和风吹 24h 后，在 20±2℃和相对湿度为 50±10％下测量和计算开裂权重值。本发明在 1~2 天内获得其塑 性失水干燥收缩开裂性能的表征结果。可广泛用于测定工程中水泥净浆、砂浆及其复合 材料的塑性收缩性能，指导防裂施工，具有明显经济和社会价值。

本发明公开了一种电磁力驱动金属材料塑性成形方法，包括如 下步骤：在金属胚料上下两表面喷涂绝缘涂层后，将其置于下模具上并用压边模压紧，上模具与金属胚料上表面保持一定间隔；在金属胚 料上施加电流，同时在上模具上施加与金属胚料电流方向相反的电流， 或/和在下模具上施加与金属胚料电流方向相同的电流，电流的相互作 用产生向下的电磁力驱动金属胚料发生形变；金属胚料在电磁力驱动 下经自由胀形、贴模等变形阶段后与下模具凹槽的上表面贴合，发生 塑性变形直至成形。本发明还公开了相应的成形装置。本发明利用电 流产生稳定持

本发明公开了一种非晶基复合材料的制备方法，其特征在于， 包括：将片状非晶合金与增韧第二相材料交替层叠后置于夹具中，其 中所述增韧第二相为板状且上下表面开有阵列通孔的结构；在恒压或 渐增载荷的条件下，对层叠的非晶合金及多孔板加热，同时对其实施 超声振动，非晶合金迅速软化并被压入第二相增韧板的孔中，使得非 晶相合金与增韧第二相的界面冶金良好结合，而且成形过程中不会发 生晶化，从而获得塑形良好的非晶合金复合材料。本发明还公