基于粉床熔融形式的SLM技术可以视为一种新型、高效、清洁的粉末冶金工艺，利用激光快速凝固的特点，更容易实现掺杂增强金属基材料、梯度复合金属基材料的制备。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 金属激光选区熔化增材制造技术适合加工具有“小批量”、“定制式”、“形状复杂”特征的零件，与航空航天、生物医疗领域的零部件、器械的制作需求有很高的契合度。作为一种典型的激光增材制造工艺，激光选区熔化具有更高的成形分辨率和更低的使用门槛，可以实现高精度复杂结构零件快速制造。此外，基于粉床熔融形式的SLM技术可以视为一种新型、高效、清洁的粉末冶金工艺，利用激光快速凝固的特点，更容易实现掺杂增强金属基材料、梯度复合金属基材料的制备。 三、主要技术指标 1.激光器功率高达800W，预热温度达300℃，氧含量低至20 ppm； 2.多尺寸（160×160 mm，120×120 mm ，ø100 mm）成型缸任意切换； 3.双循环净化系统，保证工作腔的清洁。 四、知识产权 1.一种用于直接制造金属骨科植入物的激光选区熔化专用设备，专利号：201610341144.2 2.3D打印机铺粉机构及其打印方法，申请号：201811095024.4 3.一种适用于选区熔化成形的送粉铺粉装置，专利号：201820036929.3 4.一种3D打印机铺粉粉末回收装置，申请号：201811115016.1 五、成果图片  图1 激光选区熔化设备SLM RAP-Ⅳ样机（自研）   图2 小尺寸圆缸打印试验样件

可消除机床加工热变形的影响、控制机床主要发热部件的温升、提高加工精度、延长机床使用寿命；也可用于通信基站及新能源基站精密设备的冷却，进行独立控温，具有很强的节能意义。我团队研发的高精度工业装备智能温控系统使用“温差热电堆”测量技术，利用油温反向控制压缩机电源频率，通过变频技术提高控温精度，温控精度可达 0.05oC，节能在 20%左右。研制了多回路的制冷系统，通过神经网络设计理念，通过嵌入式控制系统的设计，对不同回路的热量进行耦合控制。目前已实现系列化生产，无故障运行时间 10000 小时以上。

本发明公开了一种基于陶瓷材料的增材制造成形装置，其特征 在于，该装置包括：光固化机构、传动机构以及挤出回抽机构，所述 光固化机构设于所述挤出回抽机构的一端，所述传动机构设于所述挤 出回抽机构的另一端；其中，所述光固化机构包括调光器(15)、紫外线 灯固定盘(16)和紫外固化灯(17)；所述挤出回抽机构包括喷嘴(1)、喷嘴 连接件(2)、螺杆(3)、料筒(4)及料斗(6)；所述传动机构包括电机(12)和 联轴器(11)

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。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.03.060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

成果创新点 深海油气勘探装备、科学考察、工程地质勘探、国防 军事等领域。 主要技术创新路径：该套装备面向深水油气勘探，采 取发泡式固体电缆成形及组装工艺，配合先进的电子学测 量方法和技术，具备超大覆盖水声信号精密采集作业能力。 关键核心技术包括：柔性数据传输、精准故障定位、 超低功耗、大范围精密授时及同步技术、发泡式固体电缆、 高密度小道距勘探等。 核心优势是：拥有完备的知识

深海油气勘探装备、科学考察、工程地质勘探、国防军事等领域。主要技术创新路径：该套装备面向深水油气勘探，采 取发泡式固体电缆成形及组装工艺，配合先进的电子学测量方法和技术，具备超大覆盖水声信号精密采集作业能力。关键核心技术包括：柔性数据传输、精准故障定位、超低功耗、大范围精密授时及同步技术、发泡式固体电缆、高密度小道距勘探等。核心优势是：拥有完备的知识产权、完整的系统级研制、加工生产和海试能力；电缆长度突破国内极限，达到15km，为国际最先进行列，可供深水油气勘探使用；电缆道间距可提供 3.125m/6.25m/12.5m 多种型号，突破了国际封锁，可供高精度油气勘探及科学考察使用。

该项目通过产学研用的创新合作，已研制出水下机器人焊接与增材制造系统，可应用于核乏燃料池、核构件池、核岛等强辐射环境水下焊接与增材修复，也可以应用于海洋资源开发装备以及海洋维权装备的远程遥操作水下自动焊接与增材修复。自动化程度高，水下电弧稳定性，在水深压力作用下仍具备非常优异的盖面搭桥能力，获得的焊缝成形美观，接头力学性能好。该套技术装备已于2016年通过中广核研究员组织的现场验收。该技术成果被科技日报以35项“卡脖子技术”专题进行了深度报道（第28项），入选刘亚东主编的《是什么卡住了我们的脖子》一书。

本发明公开了一种用于増材制造的变胞成形装置，包括第一连杆机构、第二连杆机构、中间上下移动机构、中间旋转机构、电机支座、丝杆支撑架、连接板，第一连杆机构设置于丝杆支撑架的左侧，第二连杆机构设置于丝杆支撑架的右侧，中间上下移动机构设置于丝杆支撑架的中下部，中间旋转机构设置于丝杆支撑架的中上部，第一连杆机构包括第一驱动电机、第一滚珠丝杆、第一驱动连杆、第一传递连杆、第一挤压执行部件、导轨、第一连接块、第一滑块，第二连杆机构包括第二驱动电机、第二滚珠丝杆、第二驱动连杆、第二传递连杆、第二挤压执行部件、第二连

以周廉院士为带头人的中心研究团队，面向航空、航天、海洋工程和生物医疗等领域对高性能、结构-功能一体化材料及其面向性能制备的高端制造技术的迫切需求，围绕高性能钛合金、镍基高温合金、难熔金属及铁基合金粉体材料的制备与应用，开展了高性能合金成分设计与优化、高均匀高洁净母合金制备、高性能金属粉体材料制备、增材制造构件后处理集成技术及装备、粉末冶金近净成形技术的系统研究，形成了增材制造领域用高性能金属粉末材料制备及应用的成套专用技术。