本发明属于增材制造领域，并公开了一种异质多材料增材制造 系统。该系统包括关节臂机器人、打印装置、减材装置和监测反馈装 置，通过采用旋转式多喷头切换打印装置，以多个送丝打印机构旋转 切换的方式进行多材料多工艺实时切换打印，实现了多材料多工艺的 高效 3D 打印成形；双目立体视觉在线实时监测反馈装置及时反馈加工 零部件的层层温度信息及三维轮廓信息并与原始模型对比标定，确定 减材加工时机及相应减材加工参数。通过本发明，高精

本发明公开了一种增减材复合加工设备，包括在线金属弧焊增 材制造装置和数控多轴联动加工装置，所述在线金属弧焊增材制造装 置包括焊接机器人和焊机系统，所述焊机系统安装在所述焊接机器人； 所述多轴联动加工系统包括三维测量装置和多轴联动精密加工系统， 所述三维测量装置用于测量零件的轮廓信息并发送给计算机，计算机 通过接收的轮廓信息获得零件的实际轮廓，再与理论三维模型进行比 较得到误差，所述多轴联动精密加工系统用于对零件实施减

项目简介： 针对传统橡胶油封不能满足现代高端装备（如汽车、工程机械等）对旋转轴唇形油封的更高要求（即要求油封能承受高低温&n

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。

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本项目采用煤渣和废瓷粒等工业废渣为骨料，研制的环境友好型陶瓷透水砖是由底料和面料复合而成，并且以废瓷粒为面料、煤渣作底料，面料与底料的厚度比为1/5~1/7，废料综合利用率达65~85%。该技术具有以下创新点：1）独创了陶瓷透水砖成孔新技术，通过优化骨料的颗粒级配形成透水砖所需的孔隙，突破了现有采用造孔剂的常规成孔技术；2）通过颗粒级配形成的大孔和煤渣颗粒本身可燃物燃烧形成的微孔组成复合的孔结构提高砖体的透水性和保水性，有效解决了透水砖的强度和透水性相互制约的矛盾；3）采用废瓷粒面层和煤渣底层的复合结构，大大提高了砖体的耐磨性；4）开发了与透水砖骨料结合牢固的高温粘结剂配方技术。本项目制备的陶瓷透水砖具有成本低、强度高、透水性好等显著优点。该项目成果取得国家发明专利授权。

本项目发明了一种采用热压滤法制备纳米和纳米复合陶瓷涂层的方法。将由溶胶、凝胶、粘结剂、陶瓷粉、陶瓷纤维、金属粉、金属纤维等组成的料浆涂覆在样品表面；在料浆层表面包覆半透膜；埋入粗陶瓷粉中，对粗陶瓷粉施加一定的的压力，在半透膜和粗陶瓷粉的过滤下压缩料浆层并把料浆层中的溶剂挤出料浆层；在适当的温度保温，使料浆层干燥；然后升温至烧结温度，保温适当时间，使压缩的干燥料浆层发生热解、氧化、烧结等过程，从而在复杂形状的样品表面形成结构、成分和厚度可控，且结构致密的纳米陶瓷涂层，以及纳米陶瓷与微米的陶瓷粉、陶瓷纤维等复合的各种陶瓷涂层。该项目获得陶瓷纤维增强的ZrO2-Y2O3热障涂层，厚度120mm涂层热障温度达250℃。可以获得结构、成分和厚度可控，且结构致密的纳米陶瓷涂层，以及纳米陶瓷与微米的陶瓷粉、陶瓷纤维等复合的各种陶瓷涂层。

本项目是以无机溶胶为基料，添加适当的纳米无机物，经低温固化得到的具有阻燃、隔热、耐磨性能的陶瓷涂层。在阻燃方面，可用于高层建筑、密封的空间以及地铁、动车内饰钢板和铝合金板的防火隔热。对于环境密闭，设备集中、人员密度大的场所，一旦发生火灾，救护很困难。一些重大火灾事故调查表明，在火灾丧生的人员中，大部分不是直接被烧死，而是被有机物燃烧放出的毒烟熏死或熏晕后烧死的。本项目研制的陶瓷涂层具有遇火不燃、无烟、不产生有毒气体，过火时间可达到3h以上，使得钢构件或铝合金不被软化，以便给消防人员充足的救护时间。可根据需要制作成各种颜色,平时起装饰作用,遇火时起阻燃作用。在耐热方面，可用于金属管路的耐高温热流的冲刷、钢和铝合金构件的隔热、热流输送管路的保温隔热等。

哈工大机电学院王黎钦教授团队承担了长征五号火箭芯级和上面级发动机低温重载涡轮泵用陶瓷轴承的预研和工程样机技术攻关任务，这是国内首次在液氢涡轮泵上采用高速重载低温自润滑陶瓷轴承。该团队充分发挥前期在陶瓷轴承应用基础方面的研究积累，攻克了陶瓷轴承超低温匹配性设计技术、陶瓷球低损伤高精度制造技术、自润滑保持架材料及其转移膜固体润滑技术、轴承摩擦副匹配性表面强化技术等核心技术和工艺，突破了高速、重载、冲击、超低温、固体润滑轴承的核心技术，大幅度提高了火箭发动机轴承的关键指标，建立了相应的技术规范，为新一代大推力氢氧火箭发动机提供了核心技术支撑，为长征五号火箭发动机的预研、方案改进、长程试车和技术定型做出了重要贡献，也为我国更大推力的火箭发动机研制提供了先进技术基础。

1.工艺过程及设备 （1）制备原理：在基体材料表面浸涂液体，经过低温干燥，形成多功能陶瓷保护，保护薄膜与基体材料为分子间结合，构成牢固结合的整体。 （2）工艺过程：对需要制膜的基体材料或部件进行清洗—涂覆陶瓷膜涂覆液—低温干燥。 （3）投资特点：生产模式决定设备投资，最小规模的非自动化生产模式，设备投资10-15万元（不包括厂房基础建设），大规模的自动化生产模式，设备投资约600万元。 （4）设备：基体材料、零部件清洗设备；喷涂、浸涂或刷涂设备；干燥设备；中间运输传送设备；车间要求无尘干燥。 2.膜的功能及特点 （1）高硬度及良好的耐磨性：多功能陶瓷保护膜具有比钢铁等金属材料更高的硬度，涂于非金属材料、金属材料及其零部件上能防止其表面被磨损。 （2）良好的耐腐蚀性：多功能陶瓷保护膜具有良好的耐盐雾腐蚀、耐酸碱腐蚀、和耐氧化腐蚀的能力，可以避免钢铁表面的腐蚀和锈蚀，可以避免铝、铜等有色金属表面因腐蚀而失去原有光泽。 （3）任意可调的表面颜色：多功能陶瓷保护膜为无色透明膜，涂于金属、非金属表面能显示其原有材料的品质，也可以加入颜色，使基材显示出比原表面更加亮丽的色彩。 （4）可用于任意的基材：多功能陶瓷保护膜与各种基材表面都具有良好的结合性能，可制备于各种金属和非金属表面。 （5）良好的耐高温特性：多功能陶瓷保护膜具有良好的耐高温性能，不会因为高温、辐照而老化、变性、脱落而失去原有的保护能力。 （6）良好的韧性：多功能陶瓷保护膜具有良好的韧性，制备于金属表面不会因为金属部件的弯曲而破裂，制备于玻璃等脆性非金属材料表面能提高其韧性，减少脆性损坏。 （7）美观特性：多功能陶瓷保护膜具有良好的平流特性，涂在基体材料表面能够形成平滑的表面，掩盖原表面的微观不平的形貌，使其美观亮丽。 （8）任意可调的膜厚：多功能陶瓷保护膜膜厚可在1-50微米范围内变动，对于需要保持紧密尺寸的零部件，可以涂薄层膜，其余情况可以根据需要涂覆多层膜，以达到需要功能目的厚度。 应用范围： （1）用于装饰性铝合金：装饰性铝合金表面受到大气的腐蚀会变色，一些装饰性铝合金部件在使用过程中还会经受不同酸碱度的洗涤液的清洗和人工的擦拭，在其表面留下小的腐蚀痕迹，慢慢改变其表面状态，失去它初始时的光泽和装饰效果。在装饰性铝合金表面制备多功能陶瓷保护膜，可以有效的保护装饰性铝合金表面，经长期使用和不同酸碱洗涤液清洗而不改变其初始光泽。 （2）用于装饰性铜合金：铜合金由于其金黄色的表面，经常被用作为装饰性的部件使用，但由于其在空气的氧化作用，随着使用时间的延长，颜色会逐步变暗，从而失去其装饰性的功能。在装饰性铜合金表面制备多功能陶瓷保护膜，可以有效地隔离铜合金表面与外界气氛的接触，从而能长久的保持其金黄色的初始的表面，同时，由于多功能陶瓷保护膜的制备过程的平流特性，能掩盖装饰性铜合金表面的微观不平，使装饰性铜合金看起来更加有光泽。 （3）用于钢铁材料表面：钢铁材料一个共同的特点，就是容易生锈，虽然不锈钢可以解决这一问题，但毕竟其价格和性能的关系，大部分的钢铁材料还都是以非不锈钢的状态使用，防止其生锈就成为必然的问题。在钢铁材料表面制备无色透明的多功能陶瓷保护膜可以有效地隔离钢铁表面与大气的接触，有效的解决氧化生锈的问题，还保留了钢铁的原始表面，同时，由于多功能陶瓷保护膜的膜厚可以在1-50微米内选择，即使精密的零部件也不会因为增加了膜而需要改变其装配关系。 （4）用于玻璃容器表面：多功能陶瓷保护膜既有硬度又有柔韧性和润滑性，制备于啤酒瓶等玻璃容器表面，会减少瓶罐间划伤以及外部的划伤，同时使瓶罐的耐内压强度、耐冲击强度都有大幅度的提高，耐内压强度提高25%以上。 （5）用于着色的目的：多功能陶瓷保护膜具有着色功能，制备于医用及化学用玻璃瓶上，可以达到避光的目的，同时因为膜的着色元素含量很少，这些玻璃瓶熔化再造时仍然是无色玻璃，从资源利用和减少能耗方面说是有利的。多功能陶瓷保护膜也可以用在其它只需要满足着色功能的表面，如窗玻璃等。 （6）用于工艺品：工艺品需要解决的一个问题是其初始外观经长时间摆设能不改变，另一个问题是看起来晶莹亮丽，在工艺品表面制备多功能陶瓷保护膜，由于其透明的特点和平流特性，可以使工艺品看起来比原件更加晶莹亮丽，同时，其良好的防腐保护特性，能免于工艺品受到大气的腐蚀，使它经长时间摆设而不改变初始外观。