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。

铝铜合金广泛应用于航空航天、舰船、车辆等工业领域，目前国内外针对铝铜合金焊接及增材专用材料主要为ER2319，铝铜合金熔焊时焊缝金属不仅易产生热裂纹，而且焊缝的强度低、塑性差，影响了铝铜合金作为焊接结构件的推广应用；铝铜合金沉积态组织不均匀性，晶粒组织较粗大，增材试样性能较低。针对铝铜合金焊接接头及增材件性能较低，缺乏高性能的专用材料这一问题开展研究，开发一种高性能的铝铜合金焊接和增材用焊丝，通过对铸锭、焊丝及其增材试样组织进行观察分析，系统研究Ti和Zr的含量对铝铜合金微观组织结构、力学性能影响，探索增材制造过程中的组织演变机制；深入研究非均质形核核心的形貌、大小、分布以及其晶体结构和晶格常数，揭示Ti、Zr元素复合作用细化铝铜合金组织机理，丰富和发展铝合金细化理论，为高性能铝铜合金焊接增材专用材料的研发提供一条新的思路，推动铝铜合金在工业领域更广泛的应用。

300℃复合隔热板是以聚氨酯（PU）预聚体为基体材料，以中空玻璃微球（HGM）为增强材料，并且添加催化剂等助剂制备的一类PU耐高温隔热复合材料。采用预聚体法分别制备了改变PU交联度和改变填料用量的2组PU/HGM复合材料；通过压缩实验、硬度实验、导热系数和TG-DTA测试，结果表明：当HGM用量在一定质量分数比例时，所制得复合材料压缩强度为37.42MPa，弹性模量为9.96MPa，最大压缩应变5.19%，导热系数为0.1483Ｗ／ｍ·Ｋ，耐热性（使用温度）为２２０℃左右，３００℃时失重率为８０％。材料的综合性能最优。 中空玻璃微球（ＨＧＭ）主要从粉煤燃烧后的粉煤灰中提取出的和人工合成的，原料来源广泛、价格低廉。ＨＧＭ 具有诸多优良的性能，包括质轻、导热系数低和抗压能力强等。ＨＧＭ 在复合材料中广泛应用，不仅可以降低复合材料的密度，而且还可以增加复合材料的力学性能、绝缘性和耐热性等性能。中空玻璃微球（ＨＧＭ）主要从粉煤燃烧后的粉煤灰中提取出的和人工合成的，原料来源广泛、价格低廉。ＨＧＭ 具有诸多优良的性能，包括质轻、导热系数低和抗压能力强等。ＨＧＭ 在复合材料中广泛应用，不仅可以降低复合材料的密度，而且还可以增加复合材料的力学性能、绝缘性和耐热性等性能。通过ＨＧＭ 对ＰＵ泡沫燃烧和力学性能的影响的实验表明，ＰＵ泡沫中仅加入ＨＧＭ 对其氧指数和水平燃烧速度影响不大，但可改变其应力－应变过程：当压力低于临界值时，应变随压力增大而缓慢增加；而当压力超过临界值后，应变随压力增大而迅速增加。通过向硬质ＰＵ泡沫塑料中添加石墨和ＨＧＭ，实验表明：１０％（ｗｔ，质量分数，下同）的ＨＧＭ、２０％的石墨和７０％的硬质泡沫塑料制得的复合材料具有最佳的阻燃性能，且复合材料的极限氧指数达到了３０％（体积比），并得到了最大耐压强度和弹性模量。随着ＨＧＭ 的含量增加，复合材料的拉伸强度增加，而其密度和溶胀比下降。密度为１２５ｋｇ／ｍ３ 的ＨＧＭ 对低密度（５４～９０ｋｇ／ｍ３）硬质泡沫塑料的性能影响，在微球含量为０．５％～５％的范围内确定微球含量对该泡沫塑料热膨胀系数、拉伸和压缩性能的影响。

一、 项目简介为了推动建筑材料的科技进步，提高建筑业的整体水平，扭转我国建筑用钢落后的局面，推广和使用HRB500级钢筋是我国建筑发展的必然趋势。本项目通过对高强钢筋混凝土结构体系的受力性能试验,形成了完整的技术数据，为HRB500级钢筋混凝土结构的开发及推广应用提供技术支持。二、 项目技术成熟程度成熟。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）该项目成果鉴定达到国际先进水平，并获得2009年度河北省科技进步三等奖。四、 市场前景（应用领域、市场分析等）项目成果为《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）的修订提供参考，进一步推动了建筑领域高强钢筋的应用。五、 规模与投资需求（资金需求、场地规模、人员等需求）资金需求约100万元，场地规模300平米，8-10名专业技术人员。六、 效益分析 HRB500级钢筋与目前主要使用的HRB335和HRB400级钢筋相比，在造价增加9.4％和3.8％的情况下可节约用钢量40％和16.7％。同时在建设阶段可以节约资源的消耗量，进而减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体和废渣的排放，经济效益和社会效益显著。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：李艳艳，13920177904，nicole_820@163.com九、高清成果图片2-3张

项目概况 本项目通过研究和应用新一代高强度螺栓钢，利用其"晶界强化＋晶粒细化＋氢陷阱控制"等特点，对高强度螺栓工艺进行优化和创新，开发出具有高的强韧性、耐延迟断裂性能和抗疲劳破坏性能的1300MPa级以上高强度螺栓（实物水平已达1400MPa级以上）, 形成了1300MPa级以上高强度螺栓的制造工艺、产品技术规范和相关专利（ZL03 1 13218.9）等，并已生产批量应用。在国内首创并处于领先地位，获得2007年度南京市优秀专利新产品二等奖。主要特点 该项目可在使传统的螺栓强度提高的基础上，进一步提高螺栓连接时的紧固力，防止紧固件的松动，同时还具有良好的耐延迟断裂性能和抗疲劳破坏性能，有利于产品结构的设计优化，由此可达到安全、减重及节能降耗的目的。技术指标    螺栓的强度水平≥1300MPa，耐延迟断裂性能和抗疲劳破坏性能优于传统的12.9级螺栓。市场前景    在机械、汽车等行业具有广阔的市场应用前景。

本发明公开了一种高强度水凝胶的制备方法，其首先是将壳聚糖、2 丙烯酰胺基 2 甲基丙磺酸等与水混合均匀，向其中加入蒙脱土分散液搅拌均匀后，形成混合溶液，再将该混合溶液除氧后加入引发剂，恒温反应一段时间后制备得到高强度水凝胶。本发明通过一步法聚合制备高强度水凝胶，制备过程中不使用小分子的有机化学交联剂，制得的水凝胶具有超强的拉伸性能，其断裂伸长率最高达4000％以上，具有良好的生物相容性，在生物医用领域，如生物传感器、人造器官、组织修复材料、药物的控释等方面有广泛的应用前景。

西安交大科研团队研制的新型镁锂合金是目前世界上最轻的金属结构材料。材料成功地应用于“浦江一号”和“高分微纳”两颗卫星。其中，高分辨率微纳卫星几乎整颗都用了该型镁锂合金材料替代铝合金结构材料，大大减轻了自身的结构重量，有效载荷得到显著提高，是镁锂合金在航空航天应用史上的一次重大突破。   由高性能镁锂合金衍生出高性能镁合金（汽车用）、高性能铝镁合金（特种行业）等一系列民用产品。西安交大具备开发系列新型高性能铝、镁合金的能力。