铝及其合金是工程应用最广泛的结构材料之一。传统的铝合金零件通过铸造、锻造和粉末冶金等方法制造，与这些传统制造过程相关的工具设备增加了制造成本和交付周期。3D打印技术由于为制造设计提供了丰富的自由度而广泛应用于工程零件的制造。现有3D打印技术中，选择性激光熔化（SLM）是发展最为广泛的方法之一。但是SLM工艺中的冶金缺陷如许多裂纹、球化和气孔导致只有有限数量的金属适合该种工艺，且具备满足要求的密度、微观结构和强度。 中南大学粉末冶金研究院李瑞迪研究员和新西兰奥克兰大学、中车工业研究院有限公司等单位合作通过对合金元素进行调控和热处理工艺的探索，发展了一种适用于SLM制备工艺，具有良好抗裂性和高强度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。相关论文以题为“Developing a high-strength Al-Mg-Si-Sc-Zr alloy for selective laser melting: crack-inhibiting and multiple strengthening mechanisms”于4月13日在金属材料顶级期刊《Acta Materialia》在线发表。 在该项工作中，研究人员设计了一系列Al-Mg（-Si）-Sc-Zr合金，并用雾化合金粉末进行3D打印制备。在没有Si元素的情况下，Al-xMg-0.2Sc-0.1Zr（x=1.5,3.0,6.0wt.%）合金在制备过程中均易发生热裂纹，平均裂纹密度随Mg含量的增加而增大。发现在Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr合金中加入1.3wt%的Si能够有效地抑制SLM过程中的热裂纹，同时细化制备合金的微结构，从而提高打印试样的力学性能。 图1：不同成分的打印样品晶粒尺寸和形貌EBSD分析结果：（a）1.5 wt%Mg，合金1；（b）3.0 wt%Mg，合金2；（c）6.0 wt%Mg，合金3；（d）6.0 wt%Mg+1.3 wt%Si，合金4。晶体学取向用倒极图（IPF）表示。 图2：Mg和Si元素对试样断裂行为的影响。（a）不同合金成分（合金1，合金2，合金3，合金4）的拉应力应变曲线。（b-e）合金1（b）、合金2（c）、合金3（d）、合金4（e）的断口SEM图像。 通过对合金成分的进一步微调，研究人员设计了一种新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。这种新合金具有明显的细化微观组织，由亚微米胞体和胞体中存在的共晶Al3（Sc，Zr）纳米粒子（2-15nm）和粒间Al-Mg2Si共晶（Mg2Si直径10-100nm）组成。打印试样中形成了高密度的层错和独特的9R相。试样的拉伸强度和延伸率分别达到497MPa和11%。经过时效处理后，试样的拉伸强度达到550MPa，塑性在8%～17%之间。除了固溶强化、晶界强化和纳米颗粒强化外，高密度层错也有助于强化。 图3：不同组分（a1-4）合金#4；（b1-4）合金#5的SLM打印样品的细晶区TEM图像：（a1-2）合金4的胞状结构；（a3-4）合金的柱状结构；（b1-5）合金（b2）的胞状结构是（b1）的暗场图像；（b3-4）合金的柱状组织#5；图（a2），（a4），（b2）和（b4）显示了晶间共晶组织；（b5）是SLM-printed Alloy#5细胞的干HAADF图像和主要元素（Al、Mg、Si、Sc、Mn和Zr）的相应EDX图谱。 图4：（a）SLM打印合金#5时效前后的拉伸应力应变曲线。曲线“#5”表示打印合金#5；曲线“#5-HT1”表示360℃时效8h的合金#5；曲线“#5-HT2”表示300℃时效8h的合金#5。（b）在合金#5-HT2断裂处拉伸试样的透射电镜显示具有高密度位错和SFs的变形组织。（c）沿[001]方向的变形亚晶中滑移带和滑移方向的HRTEM图像。（d）在（-100）面上用（c）图中标记区域的傅里叶逆变换图像显示出高密度位错。 这项研究成果通过在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素，形成了精细打印微观组织，获得了无裂纹的打印合金成分。随后通过热处理时效工艺引入高密度层错并细化晶粒，开发出了一种具有低热裂敏感性和高强度的新型铝镁合金。这项工作提供了一种解决和消除SLM工艺中的冶金缺陷的铝镁合金成分设计方法和热处理工艺，推动了SLM制造技术的工程应用。

本成果针对镁合金生产与应用过程中的关键问题，成功开发了镁合金目标 产品的集成应用技术和循环利用技术，打通了目标产品的合金开发、产品设计、 材料加工、产品生产、产品应用和合金废料返回利用的整个技术链条和循环过程。 主要创新成果为：1）发明了一批高品质镁合金。2）开发和发明了高质量铸造产 品高效环保加工技术和成套的型材挤压技术，成功制备了世界上最大规格的中 空型材；大幅度提高了铸件的成品率。3）首次创新开发了 “重质夹杂逆向自净 化”的“反向"过滤技术和成套装备，攻克了过滤精炼能力快速衰减的国际难题。 4）建立了镁合金材料及产品服役性能数据库，开发了专家预测系统及先进的镁 产品开发技术系统，建成了国内外第一个综合性的“镁合金材料替换设计及产品 应用技术开发平台"，解决了镁产品推广应用中新材料和新产品脱节的瓶颈问题。 成功开发了 200余款（种）镁合金及铸造产品、300多种规格高品质镁合金 管型材和两大系列镁合金气体保护熔铸和废镁回收再生装备，已在1000多万辆 汽车得到成功应用，并已成功装备轨道交通工具及军工关键装备上。节能效益非 常明显，创造了显著的经济效益和社会效益。

本项目针对实际生产中存在的铝合金机匣变色、耐磨性不够高等困扰企业多 年的技术难题，经过工艺改进和优化，开发出了纳米尺度阳极氧化新技术，解决 了铝合金机匣变色的技术难题。近5年来，采用纳米阳极氧化新技术处理的铝合 金机匣40余万件，产生直接经济效益1200万元，每年节约成本200万元。同时, 在节能排放方面产生了巨大的社会效益。

本项工作通过在线工艺参数、力能参数及轧制温度的综合测试和试验，找出了轧件扣头生成的主要原因。摸清了形成扣头的条件和下扣变形的规律，首次提出了轧件扣头与上下辊之间力矩不无均匀分配、轧制线高度、辊径差之间的定量关系。上述成果填补了轧制理论中的空白，对完善轧机设计和控制理论具有重要意义。为控制轧件扣头的措施的提出和实施提供了科学依据。 基于上述理论提出了控制轧件扣头问题的技术措施方法。该方法在不改变钢坯加热条件的前提下，通过适当调配轧制制线高度，并匹配轧机的压下量和辊径差等参数即可控制轧件扣头问题。 这一方法不需增加设备投入，即可基本消除轧件扣头现象，并将上下辊力矩不均控制在10%以内。该成果曾通过湖北省技术鉴定，被评定为国际领先水平，并获得武汉市成果二等奖。自1996年4月起此项成果已成功应用于生产。

针对目前市场上对厚型中密度纤维板产品的需求，本项成果发明了喷蒸——真空热压制造厚型中密度纤维板的技术。其特点在于：产品密度在450～880kg/m3范围，厚度在25～60mm之间或更大厚度；热压时间大幅度缩短，是常规热压时间的1/6~1/4；产品断面密度分布均匀，内结合强度显著提高；毛板表面预固化层减小；对降低产品游离甲醛释放量有一定效果。产品可用于家具制造、建筑等行业。该项成果拥有1项发明专利，先后通过了国家林业局和江苏省科技厅技术鉴定，已推广建成2条工业化生产线。

技术创新性和领先性 （1）构建了基于元胞自动机方法的蚀刻模型，并结合浸没蚀刻和喷淋蚀刻 实验，揭示了蚀刻时间、蚀刻液成分及浓度、温度、线宽等因素对印刷电路板换 热器换热板蚀刻速率、侧蚀、表面粗糙度等蚀刻质量和表面形貌的影响机理，建 立了在特定蚀刻液下蚀刻速率随各因素变化的半经验公式，掌握了可控的印刷电 路板换热器换热板蚀刻工艺。 （2）构建了基于分子动力学方法的扩散焊接模型，并结合宏观扩散焊接和 拉伸实验，揭示了压力、温度和表面粗糙度等参数对印刷电路板换热器模块的扩 散层厚度、焊接强度的影响机理，掌握了印刷电路板换热器换热芯体的扩散焊工 艺。 （3）研究了印刷电路板换热器内超临界二氧化碳、高温氦气等介质的传热 和阻力特性，掌握了印刷电路板式换热器的热力设计和结构设计方法，具备自主 研发新型高效印刷电路板换热器的能力。 图 1 多种结构的印刷电路板换热器换热板 图 2 扩散焊获得的印刷电路板换热器芯体和焊缝金相组织 （2）技术成熟度 相关成果荣获 2016 年舰船热能动力技术学术会议优秀论文二等奖、2015 年 第三届节能控排传热进展国际会议最佳论文奖和 2015 年中国工程热物理学会传

一、 项目简介通过化学发泡技术，制备出孔隙率超过80%的水泥基保温材料。具有以下特点：（1）A级不燃，防火性能好。（2）粘结力强，与建筑主体材料相容性好，粘接牢固。（3）高耐久，不老化，与建筑物主体同寿命。（4）绿色环保、无毒、无污染、无公害，高温下不燃烧且不会释放有毒气体。（6）可与装饰层复合，一次施工即可完成保温和装饰。（6）性价比高，经济适用。二、 项目技术成熟程度项目技术成熟、产品性能稳定、技术指标满足应用要求。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）导热系数：0.06W/(mC)容  重：200kg/m3。河北省教育厅自然科学基金项目成果。四、 市场前景（应用领域、市场分析等）保温性能是建筑节能技术的核心，当前我国大量应用的聚苯乙烯、聚氨酯等建筑保温材料。虽然聚苯乙烯和聚氨酯保温性能好、质量轻，但防火性能差，存在安全隐患，已导致多起重大火灾事故；而且，聚苯乙烯容易老化，燃烧时释放出有毒气体，甚至可能造成火灾后建筑物内人员中毒致命。A级不燃超高孔隙水泥保温板防火性能好、无毒无害、造价低，具有广阔的市场前景。五、 规模与投资需求（资金需求、场地规模、人员等需求）资金需求：50万元人民币。场地规模：300m2标准厂房。人员需求：20人。六、 效益分析初期年产20000m3A级不燃超高孔隙水泥保温板，产值1500万元左右，效益300万元以上。七、 合作方式校企合作八、 项目具体联系人及联系方式（包括电子邮箱） 联 系 人：慕儒，电话：13612151078，邮箱：rmu@hebut.edu.cn联系地址：河北工业大学土木工程学院

研发阶段/n内容简介：本测试机采用基于现场可编程门阵列(FPGA)和PC104嵌人式工业控制计算机的架构。以PC104为主机，以FPGA及其相应的电路为从机。上位机采用基于Windows的系统软件开发。将测试速度相关的测试控制逻辑、基本测试算法全部移植于FPGA中，从硬件上提高测试机系统速度。将实时性要求不高的人机界面、测试数据处理、上层测试算法及规划由上位机PC104完成。由于测试硬件电路的控制不是由PC104完成，可在不影响系统测试速度下进行复杂测试算法处理，实现测试与数据处理并行操作，提高系统

研发阶段/n内容简介：本测试机采用基于现场可编程门阵列(FPGA)和PC104嵌人式工业控制计算机的架构。以PC104为主机，以FPGA及其相应的电路为从机。上位机采用基于Windows的系统软件开发。将测试速度相关的测试控制逻辑、基本测试算法全部移植于FPGA中，从硬件上提高测试机系统速度。将实时性要求不高的人机界面、测试数据处理、上层测试算法及规划由上位机PC104完成。由于测试硬件电路的控制不是由PC104完成，可在不影响系统测试速度下进行复杂测试算法处理，实现测试与数据处理并行操作，提高系统

采用预应力碳纤维塑料板（CFRP 板）加固混凝土梁，不仅可以充分利用 CFRP 板的 高强度，还能明显改善混凝土梁的正常使用性能。由于 CFRP 板抗剪强度与抗挤压强度 很低，需研制专门锚具实现对 CFRP 板的张拉。目前国内对预应力 CFRP 板锚具的研究尚 为空白。 本预应力碳纤维塑料板锚固系统包括锚固端和张拉端两部分，锚固端和张拉端各设 有一个夹持机构，该夹持机构包括上下夹板和位于上下夹板之间的上下垫板（软金属片）， 上下夹板之间以多个紧固件连接。本锚固系统的张拉端还设有一个连接件，连接件的一 端与张拉端的夹持机构通过销栓相连接，另一端设有螺孔，通过螺纹与拉杆相连接，利 用普通液压千斤顶即可实现对碳纤维塑料板的张拉和锚固。本锚固系统结构简单合理， 可操作性强，实用性能好，且成本低廉。