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成果的背景及主要用途：齒輪作為重要的基礎(chǔ)傳動(dòng)元件已成為一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)水平的標(biāo)志之一。多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控插齒機(jī)是對(duì)齒輪機(jī)床的根本變革。數(shù)控插齒機(jī)雖然減少了機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，但其在機(jī)械系統(tǒng)精度、加工效率等方面如何提高，特別是定量描述系統(tǒng)的幾何誤差、建立齒輪誤差及傳動(dòng)鏈誤差分析模型，是當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。該項(xiàng)科研成果通過(guò)鑒定意味著數(shù)控插齒機(jī)床在國(guó)內(nèi)研發(fā)和生產(chǎn)已具備較完善的技術(shù)儲(chǔ)備。本項(xiàng)目的理論成果可以向其他數(shù)字化機(jī)械裝備行業(yè)推廣。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介：應(yīng)用功能化虛擬樣機(jī)技術(shù)，以多體系統(tǒng)為理論核心，建立了數(shù)控插齒機(jī)床整機(jī)虛擬模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，提出了數(shù)控插齒機(jī)床的幾何誤差描述方法。從齒輪加工工藝出發(fā)，分析研究影響齒輪精度的各種因素。將多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)理論與齒輪嚙合原理相結(jié)合，建立齒輪誤差及傳動(dòng)鏈誤差分析模型，實(shí)現(xiàn)了齒輪的數(shù)控加工誤差定量計(jì)算。以 YK5120 數(shù)控插齒機(jī)為典型設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)控插齒機(jī)的主軸回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量和補(bǔ)償。 技術(shù)水平及專(zhuān)利與獲獎(jiǎng)情況：國(guó)際先進(jìn)水平。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：本項(xiàng)目的理論成果可以向其他機(jī)械制造裝備行業(yè)推廣。 應(yīng)用領(lǐng)域：數(shù)控機(jī)床，通用數(shù)字化裝備。 合作方式及條件：合作開(kāi)發(fā)。

針對(duì)我國(guó)稻米加工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，行業(yè)效益微利，產(chǎn)品目標(biāo)人群細(xì)分不明晰，產(chǎn)業(yè)鏈延伸不足等突出問(wèn)題，以推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、全面實(shí)施“健康中國(guó) 2030”戰(zhàn)略為目標(biāo)，聚焦不同階段、不同人群需求的功能性米制品精準(zhǔn)研發(fā)。基于米制品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合智能化 AI 等技術(shù)，突破不同人群營(yíng)養(yǎng)復(fù)配、食味提升、淀粉緩慢消化及葡萄糖緩釋多維控糖、精準(zhǔn)回生調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)，定制開(kāi)發(fā)兒童營(yíng)養(yǎng)米、孕婦媽媽米、低 GI 米及制品、不同類(lèi)別米制品（炒飯類(lèi)、粥米類(lèi)）專(zhuān)用產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)稻米的營(yíng)養(yǎng)高效利用,推進(jìn)我國(guó)傳統(tǒng)米制品行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

通過(guò)縱向資助和產(chǎn)學(xué)研橫向聯(lián)合研發(fā)的途徑，以面廣量大的果蔬為例建立了 食品干燥過(guò)程調(diào)控技術(shù)理論體系，構(gòu)建了食品干燥過(guò)程調(diào)控技術(shù)平臺(tái)；針對(duì)不同 的出口需求，開(kāi)發(fā)了 40 多個(gè)創(chuàng)新果蔬干制品，解決了傳統(tǒng)食品干燥普遍存在的速化復(fù)原難、干燥時(shí)間長(zhǎng)、能耗大、干燥和貯藏過(guò)程中品質(zhì)不穩(wěn)定等國(guó)際性難題；申報(bào)了 28 項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，其中 13 項(xiàng)授權(quán)，13 項(xiàng)公開(kāi)；獲得了國(guó)內(nèi)外同行專(zhuān)家的肯定，成果鑒定為為國(guó)際領(lǐng)先和先進(jìn)水平。

復(fù)雜修形齒輪是克服高速重載工況下力熱耦合形變影響的高端齒輪，直接決定裝備傳動(dòng) 系統(tǒng)的振動(dòng)、噪聲、壽命等服役性能及其核心競(jìng)爭(zhēng)力，廣泛應(yīng)用于航母、潛艇、汽車(chē)等。針 對(duì)復(fù)雜修形齒面精密制造面臨全齒面修形加工存在原理誤差、傳統(tǒng)試錯(cuò)修調(diào)法提升加工精度 困難、齒面淬硬層均勻性及級(jí)理難以調(diào)控等問(wèn)題，在國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)、863計(jì)劃等支持下， 開(kāi)展復(fù)雜修形齒輪精密數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究，成果獲2018年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。  主要取得突破和創(chuàng)新如下： (1)  提出復(fù)雜修形齒輪加工的點(diǎn)矢量族包絡(luò)計(jì)算新理論，不用建立和求解嚙合方程， 以數(shù)字法替代解析法，突破嚙合原理解析法無(wú)法求解奇異點(diǎn)、計(jì)算復(fù)雜的瓶頸；發(fā)明齒面扭 曲消減方法，解決刀具廓形精確設(shè)計(jì)及原理誤差消減難題，齒面扭曲減少70%以上，達(dá)國(guó) 際領(lǐng)先。 (2)  發(fā)明復(fù)雜修形齒輪加工工藝系統(tǒng)誤差調(diào)控技術(shù)，開(kāi)辟齒輪修形精度提升新途徑。 提出制齒機(jī)床熱態(tài)精度提升技術(shù)，發(fā)明熱致誤差補(bǔ)償方法，保證機(jī)床精度穩(wěn)定；提出基于等 效虛擬軸的齒面誤差補(bǔ)償方法，解決修形精度提升難題，提高傳動(dòng)精度1-2級(jí)。獲中國(guó)專(zhuān)利 優(yōu)秀獎(jiǎng)。 (3)  研制大規(guī)格精密數(shù)控滾齒機(jī)、精密多功能數(shù)控磨齒機(jī)、高速干切滾齒機(jī)等具有齒 面扭曲消減及加工誤差補(bǔ)償?shù)母叨酥讫X機(jī)床，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白；開(kāi)發(fā)集齒輪修形設(shè)計(jì)、工藝規(guī) 劃于一體的制齒軟件，打破了國(guó)外高端機(jī)床壟斷。滾齒精度達(dá)5-6級(jí)，磨齒達(dá)3級(jí)，干切滾 齒提高效率2-3倍，與同類(lèi)國(guó)際先進(jìn)水平相當(dāng)，打破高端制齒機(jī)床壟斷，迫使國(guó)外同類(lèi)機(jī)床 降價(jià)30%以上，并出口英、法、日等。 (4)  發(fā)明復(fù)雜修形齒輪滾磨一體化工藝技術(shù)，確保修形精度及表面一致性。研制復(fù)雜 修形齒輪刀具，實(shí)現(xiàn)齒輪刀具的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造；研發(fā)滾磨余量協(xié)同分配、齒面柔性修形、 磨削級(jí)理優(yōu)化等工藝，實(shí)現(xiàn)磨后齒面淬硬層均勾分布、齒面紋理可控、修形工藝快速固化， 提高齒面疲勞壽命。滿(mǎn)足了軍方供貨要求，支撐我國(guó)主要艦艇齒輪加工；為汽車(chē)變速箱的批 量國(guó)產(chǎn)化提供了保障。

該產(chǎn)品采用跟隨龍門(mén)式防護(hù)罩 ，全包圍架構(gòu) ，有效防止飛屑的任意飛濺和提高設(shè)備 的安全性能

短脈沖加工-材料的柔性加工 脈寬是激光微加工的一個(gè)重要參數(shù)。LPKF ProtoLaser R4配備皮秒激光器，可用于柔性基材的精密成型以及淬火或燒結(jié)基材的切割。 激光應(yīng)用在創(chuàng)新材料上的無(wú)限可能 LPKF ProtoLaser R4 精密皮秒激光用于創(chuàng)新應(yīng)用 無(wú)損加工熱敏材料 智能CAM軟件操作簡(jiǎn)單 一級(jí)激光安全等級(jí)隨開(kāi)即用 冷激光消融無(wú)熱效應(yīng) 在激光加工工藝中，激光的脈寬越短，對(duì)材料的熱影響就越低，因此，皮秒激光克服了材料加工中這個(gè)重要的技術(shù)問(wèn)題，加工中幾乎沒(méi)有熱傳遞，并且材料加工的效率更高。 微材料加工專(zhuān)家 熱效應(yīng)對(duì)于溫度敏感材料的切割以及表面加工都有著不良影響，而皮秒激光能在超短脈寬內(nèi)提供超高的能量，在熱效應(yīng)作用之前就可以將材料加工完成，如Al2O3陶瓷材料或GaN半導(dǎo)體材料，皮秒激光在加工過(guò)程中完全不會(huì)讓材料變色。因?yàn)閹缀鯚o(wú)熱效應(yīng)產(chǎn)生，材料無(wú)微裂隙。 完美加工表面 針對(duì)柔性材料的表面圖形成型，如透明薄膜的消融或塑料薄膜上金屬層的去除，很低的能量即可完成加工，所以要求激光器能夠穩(wěn)定輸出低能量， LPKF ProtoLaser R4 可以很輕松地解決這些需求，由于它的功率輸出范圍精確可控，因此也可加工HF材料和硬板FR4板材等。 易操作 LPKF CircuitPro界面友好，集成CCD靶標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)，能夠完成高精度的加工，用戶(hù)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下即可短時(shí)間內(nèi)完成各種材料的加工，尤其是熱敏感材料。

輕量化和綠色制造是實(shí)現(xiàn)航空航天和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域節(jié)能減排的重要手段，鋁合金是其輕量化首選，但傳統(tǒng)鋁合金服役性能不能滿(mǎn)足高端制造業(yè)發(fā)展的要求，制造過(guò)程也存在高污染、高能耗、質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。以新思路、新原理、新材料、新工藝克服關(guān)鍵共性難題，突破鋁合金力學(xué)性能瓶頸、取代落后工藝是必然選擇。 本項(xiàng)目以多相熔體原子團(tuán)簇演變調(diào)控為突破口，發(fā)明系列納米晶種材料，提出納米晶種技術(shù)，已成為大幅提升鋁合金的綜合性能和加工工藝性能的創(chuàng)新手段。 傳統(tǒng)鑄造鋁硅合金生產(chǎn)中通常添加磷鹽、赤磷或磷銅合金調(diào)控共晶及過(guò)共晶Al-Si合金中的初晶硅相的尺寸、形貌及分布，但存在磷量不可控、變質(zhì)效果及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、P2O5污染嚴(yán)重的問(wèn)題。生產(chǎn)中通常采用傳統(tǒng)Al-Ti-B及Al-Ti-C細(xì)化劑鋁合金基體的α-Al枝晶，但是因Si“中毒”及Zr “中毒”，對(duì)含Si或含Zr鋁合金幾乎失去細(xì)晶強(qiáng)化作用。基于以上難題，山東大學(xué)發(fā)明了用于調(diào)控初晶硅相的Al-P系納米晶種材料及用于鋁合金晶粒細(xì)化的強(qiáng)效AlTiC-B系納米晶種材料。 Al-P系納米晶種：①節(jié)能減排：與傳統(tǒng)工藝相比，避免了P2O5有毒氣體排放，簡(jiǎn)化工序，節(jié)能降耗。②產(chǎn)品質(zhì)量提升：實(shí)現(xiàn)了初晶硅尺度及構(gòu)型高效調(diào)控，鋁活塞鑄件抗拉強(qiáng)度提升0%，體積穩(wěn)定性和可靠性顯著提高。③高純化：可將鋁熔體中Ca、Na、Sr含量分別由22 ppm、14ppm、14 ppm降低至1 ppm以下。 AlTiC-B系納米晶種：①解決了Si、Zr細(xì)化“中毒”等難題，有效調(diào)控基體相。②提升了Al-Cu系鋁熔體的流動(dòng)性，解決了熱裂、澆不足等行業(yè)難題。③提升了鑄件性能：與傳統(tǒng)Al-Ti-B相比，使A356合金屈服強(qiáng)度提高15%，延伸率提高37%；使2024合金抗拉強(qiáng)度由398MPa提升至550MPa，延伸率由9.8%提升至15.5%。 獲獎(jiǎng)情況:2016年度山東省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，納米晶種合金系列產(chǎn)品與耐熱高強(qiáng)輕金屬材料的創(chuàng)制及應(yīng)用2009年度山東省技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，硅-磷和鋁-磷合金研制與發(fā)動(dòng)機(jī)活塞材料強(qiáng)化新技術(shù)2005年度山東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，富磷富碳中間合金的研究與應(yīng)用2004年度教育部技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，高效Al-P中間合金及其變質(zhì)處理

一、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介鋁合金因重量輕、資源豐富、綜合性能好，所以在機(jī)械、交通運(yùn)輸、航天與軍事工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用逐年增加。生產(chǎn)高質(zhì)量的鋁合金，控制鑄錠組織是十分必要的，而控制其組織和性能的關(guān)鍵之一是獲得細(xì)小均勻的等軸晶。晶粒細(xì)化是近期國(guó)際上對(duì)傳統(tǒng)材料升級(jí)和創(chuàng)造新型合金的三大工藝手段之一。因此，可以運(yùn)用細(xì)化晶粒的方法來(lái)提高合金的性能，從而滿(mǎn)足不斷發(fā)展的技術(shù)對(duì)高性能材料的需要。晶粒細(xì)化方法可分為內(nèi)生形核質(zhì)點(diǎn)法和外來(lái)形核質(zhì)點(diǎn)法，內(nèi)生形核法主要包括電磁作用、超聲波振動(dòng)、快速凝固等方法，而外來(lái)形核質(zhì)點(diǎn)法是通過(guò)向呂溶液中加入中間合金細(xì)化劑，產(chǎn)生異質(zhì)形核核心，提高晶體的形核率，從而細(xì)化晶粒。在實(shí)際生產(chǎn)中，內(nèi)生形核的幾種方法都有一定的局限性，如需要特殊的設(shè)備和工藝，成本較高等，因此，目前向鋁合金熔液中添加細(xì)化劑仍是細(xì)化晶粒最簡(jiǎn)單有效的方法。目前，應(yīng)用較為廣泛的鋁合金細(xì)化劑包括Al-Ti-B、Al-Ti-C等中間合金細(xì)化劑。Al-Ti-B的細(xì)化機(jī)理是Al-Ti-B加入到鋁合金熔液中，會(huì)與鋁熔體中的鋁反應(yīng)生成Al3Ti、TiB2、AlB2等粒子，它們分散到整個(gè)合金熔液中并形核，從而起到晶粒細(xì)化作用。隨著鋁合金晶粒細(xì)化劑的多元化發(fā)展，人們通過(guò)向合金中加入稀土元素來(lái)提高細(xì)化效果和細(xì)化的長(zhǎng)效性。稀土元素是表面活性物質(zhì)，易在鋁或鋁熔液的晶界和相面上吸附偏聚，稀土的加入不僅能夠改善Al3Ti形核相的形態(tài)和分布，還能細(xì)化熔液中微粒尺寸，同時(shí)稀土還具有除氫、凈化鋁液的作用。鈧是一種稀土元素，Sc元素是優(yōu)化鋁合金組織和性能的最有效的元素，Sc對(duì)Al有很強(qiáng)的彌散強(qiáng)化、晶粒細(xì)化作用，并可有效抑制Al的再結(jié)晶。Sc和Al相互作用的主要特征是共晶共格，Sc和Al生成的Al3Sc相與Al基體母相共格，對(duì)位錯(cuò)及亞晶有極大的釘扎作用，阻止和抑制晶粒長(zhǎng)大，促進(jìn)晶粒細(xì)化，微量的鈧元素就能夠?qū)︿X合金起到很好的晶粒細(xì)化效果。近年來(lái)，快速凝固技術(shù)在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)快速凝固處理后，金屬在液態(tài)中的溶解度得到擴(kuò)大，材料各部位的組織更加緊密，凝固結(jié)晶會(huì)更加細(xì)小，晶粒的分布更加均勻，這些結(jié)構(gòu)上的改變使材料擁有了更高的綜合性能，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。本項(xiàng)目中的新型細(xì)化劑是在已有應(yīng)用成熟的細(xì)化劑的基礎(chǔ)上，向其中添加微量稀土鈧元素，并結(jié)合快速凝固技術(shù)制備而成。將該新型細(xì)化劑加入到A356.2鋁合金后，合金微觀組織由原來(lái)粗大的樹(shù)枝狀晶粒變?yōu)榧?xì)小的等軸晶，與已有的細(xì)化劑相比，其細(xì)化效果更加明顯，對(duì)合金力學(xué)性能有更大的提高。二、 項(xiàng)目技術(shù)成熟程度已完成實(shí)驗(yàn)工作。實(shí)驗(yàn)中，對(duì)比了A356.2鋁合金分別加入傳統(tǒng)鑄態(tài)Al-Ti-B、快速凝固Al-Ti-B、鑄態(tài)Al-Ti-B-Sc和快速凝固Al-Ti-B-Sc，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，快速凝固Al-Ti-B-Sc中間合金對(duì)A356.2鋁合金具有最好的細(xì)化效果，微量稀土元素Sc的加入和快速凝固技術(shù)的使用使細(xì)化劑具有了更好的細(xì)化效果，經(jīng)過(guò)該細(xì)化劑細(xì)化后鋁合金的力學(xué)性能會(huì)得到更大的提高。三、 技術(shù)指標(biāo)本項(xiàng)目中，未細(xì)化前，A356.2 鋁合金的平均晶粒尺寸為120μm左右；加入傳統(tǒng)Al-Ti-B細(xì)化劑后，A356.2鋁合金的平均晶粒尺寸會(huì)細(xì)化至80μm左右；而加入該新型細(xì)化劑后鋁合金的細(xì)化劑會(huì)細(xì)化至30μm左右，可見(jiàn)，該新型細(xì)化劑對(duì)A356.2鋁合金細(xì)化效果非常明顯。經(jīng)過(guò)該細(xì)化劑細(xì)化后，A356.2鋁合金的性能也有一系列的提高，硬度值由細(xì)化前的80HV增加到接近100HV。細(xì)化并熱處理后，抗拉強(qiáng)度由原來(lái)的300MPa增加到接近370MPa，延伸率由原來(lái)的4.5%可增加到5%以上。該項(xiàng)目中的相關(guān)內(nèi)容已申報(bào)發(fā)明專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枮?0130644087.1，專(zhuān)利正在受理過(guò)程中。四、 市場(chǎng)前景鋁合金資源豐富，且具有良好的綜合性能，所以應(yīng)用非常廣泛，向熔融鋁合金中加入中間合金來(lái)細(xì)化鋁合金的晶粒可以進(jìn)一步提高合金的性能。隨著鋁合金應(yīng)用的進(jìn)一步廣泛，對(duì)鋁合金性能的要求也越來(lái)越高，該項(xiàng)目所涉及的內(nèi)容在細(xì)化鋁合金內(nèi)部組織，獲得性能更優(yōu)異鋁合金具有非常突出的效果。該項(xiàng)目中的新型細(xì)化劑，在低壓鑄造鋁合金車(chē)輪的生產(chǎn)過(guò)程中將會(huì)有很好的市場(chǎng)前景，其對(duì)鋁合金車(chē)輪性能的提高能夠滿(mǎn)足更高的使用要求，隨著技術(shù)的不斷成熟，該新型細(xì)化劑很可能取代現(xiàn)在已有的應(yīng)用成熟的鋁合金細(xì)化劑。五、 規(guī)模與投資需求六、 生產(chǎn)設(shè)備TECNO 90工業(yè)熔煉爐、快速凝固設(shè)備等生產(chǎn)設(shè)備及萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)、金屬分析儀、金相顯微鏡等檢測(cè)觀察設(shè)備。七、 效益分析由于該項(xiàng)技術(shù)屬本領(lǐng)域的新技術(shù)，較已有的技術(shù)相比有突出的優(yōu)勢(shì)，按每年生產(chǎn)1000噸計(jì)算，可獲利約2000萬(wàn)。八、 合作方式面談。九、 項(xiàng)目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：趙維民，電話(huà)：13370316780，  郵箱：wmzhao@hebut.edu.cn 。十、 附件：成果圖片 A356.2鋁合金細(xì)化前后的金相組織

針對(duì)車(chē)載氫能源的難題，開(kāi)展納米結(jié)構(gòu)鎂基合金復(fù)合材料儲(chǔ)氫研究，特別開(kāi)展了 Mg 納米線(xiàn)的儲(chǔ)氫性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的輕質(zhì)儲(chǔ)氫材料之一，但其緩慢的吸放氫動(dòng)力學(xué)和相對(duì)高的操作溫度，限制了它的發(fā)展。為了改善鎂基材料的儲(chǔ)氫性能，通過(guò)氣相傳輸?shù)姆椒ㄖ苽淞瞬煌蚊驳?Mg 納米線(xiàn)。結(jié)果表明，改變載氣流速、傳輸溫度和沉積基底，可以控制 Mg 納米 10線(xiàn)的長(zhǎng)度和直徑。測(cè)試結(jié)果顯示，Mg 納米線(xiàn)降低了脫附能壘，改善了熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，直徑為 30-50nm 的 Mg 納米線(xiàn)具有良好的可逆儲(chǔ)放氫性能。 研究成果發(fā)表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. Alloys Compds 等期刊上，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利 2 項(xiàng)。

以大型薄壁結(jié)構(gòu)雙激光束雙側(cè)同步焊接(DLBSW)工藝與裝備需求為牽引，開(kāi)展高效激光焊接機(jī)理、技術(shù)、裝備研究，突破了激光焊接微觀熱-力-冶金機(jī)理、形性一體化精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)，形成了首套雙激光束雙側(cè)同步焊接裝備，完成了國(guó)內(nèi)首個(gè)激光焊接火箭貯箱的研制。 技術(shù)特征 面向航空航天大型復(fù)雜曲面薄壁結(jié)構(gòu)，提出了焊縫組織形態(tài)三維解構(gòu)方法、面向微區(qū)缺陷與性能的組織形態(tài)重構(gòu)與參數(shù)體系化設(shè)計(jì)方法；提出了智能化建模技術(shù)，形成了面向航空航天型號(hào)產(chǎn)品的虛擬焊接體系。