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成果的背景及主要用途：齒輪作為重要的基礎傳動元件已成為一個國家現代工業技術水平的標志之一。多軸聯動的數控插齒機是對齒輪機床的根本變革。數控插齒機雖然減少了機械傳動環節，但其在機械系統精度、加工效率等方面如何提高，特別是定量描述系統的幾何誤差、建立齒輪誤差及傳動鏈誤差分析模型，是當前亟待解決的關鍵技術問題。該項科研成果通過鑒定意味著數控插齒機床在國內研發和生產已具備較完善的技術儲備。本項目的理論成果可以向其他數字化機械裝備行業推廣。 技術原理與工藝流程簡介：應用功能化虛擬樣機技術，以多體系統為理論核心，建立了數控插齒機床整機虛擬模型和運動學模型，提出了數控插齒機床的幾何誤差描述方法。從齒輪加工工藝出發，分析研究影響齒輪精度的各種因素。將多體系統運動學理論與齒輪嚙合原理相結合，建立齒輪誤差及傳動鏈誤差分析模型，實現了齒輪的數控加工誤差定量計算。以 YK5120 數控插齒機為典型設備，實現了對數控插齒機的主軸回轉誤差的測量和補償。 技術水平及專利與獲獎情況：國際先進水平。 應用前景分析及效益預測：本項目的理論成果可以向其他機械制造裝備行業推廣。 應用領域：數控機床，通用數字化裝備。 合作方式及條件：合作開發。

針對我國稻米加工產品結構單一，行業效益微利，產品目標人群細分不明晰，產業鏈延伸不足等突出問題，以推進供給側結構性改革、全面實施“健康中國 2030”戰略為目標，聚焦不同階段、不同人群需求的功能性米制品精準研發。基于米制品基礎數據庫，結合智能化 AI 等技術，突破不同人群營養復配、食味提升、淀粉緩慢消化及葡萄糖緩釋多維控糖、精準回生調控等關鍵技術，定制開發兒童營養米、孕婦媽媽米、低 GI 米及制品、不同類別米制品（炒飯類、粥米類）專用產品。實現稻米的營養高效利用,推進我國傳統米制品行業轉型升級。

通過縱向資助和產學研橫向聯合研發的途徑，以面廣量大的果蔬為例建立了 食品干燥過程調控技術理論體系，構建了食品干燥過程調控技術平臺；針對不同 的出口需求，開發了 40 多個創新果蔬干制品，解決了傳統食品干燥普遍存在的速化復原難、干燥時間長、能耗大、干燥和貯藏過程中品質不穩定等國際性難題；申報了 28 項中國發明專利，其中 13 項授權，13 項公開；獲得了國內外同行專家的肯定，成果鑒定為為國際領先和先進水平。

復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 系統的振動、噪聲、壽命等服役性能及其核心競爭力，廣泛應用于航母、潛艇、汽車等。針 對復雜修形齒面精密制造面臨全齒面修形加工存在原理誤差、傳統試錯修調法提升加工精度 困難、齒面淬硬層均勻性及級理難以調控等問題，在國家科技重大專項、863計劃等支持下， 開展復雜修形齒輪精密數控加工關鍵技術與裝備研究，成果獲2018年國家科技進步二等獎。  主要取得突破和創新如下： (1)  提出復雜修形齒輪加工的點矢量族包絡計算新理論，不用建立和求解嚙合方程， 以數字法替代解析法，突破嚙合原理解析法無法求解奇異點、計算復雜的瓶頸；發明齒面扭 曲消減方法，解決刀具廓形精確設計及原理誤差消減難題，齒面扭曲減少70%以上，達國 際領先。 (2)  發明復雜修形齒輪加工工藝系統誤差調控技術，開辟齒輪修形精度提升新途徑。 提出制齒機床熱態精度提升技術，發明熱致誤差補償方法，保證機床精度穩定；提出基于等 效虛擬軸的齒面誤差補償方法，解決修形精度提升難題，提高傳動精度1-2級。獲中國專利 優秀獎。 (3)  研制大規格精密數控滾齒機、精密多功能數控磨齒機、高速干切滾齒機等具有齒 面扭曲消減及加工誤差補償的高端制齒機床，填補國內空白；開發集齒輪修形設計、工藝規 劃于一體的制齒軟件，打破了國外高端機床壟斷。滾齒精度達5-6級，磨齒達3級，干切滾 齒提高效率2-3倍，與同類國際先進水平相當，打破高端制齒機床壟斷，迫使國外同類機床 降價30%以上，并出口英、法、日等。 (4)  發明復雜修形齒輪滾磨一體化工藝技術，確保修形精度及表面一致性。研制復雜 修形齒輪刀具，實現齒輪刀具的數字化設計制造；研發滾磨余量協同分配、齒面柔性修形、 磨削級理優化等工藝，實現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。滿足了軍方供貨要求，支撐我國主要艦艇齒輪加工；為汽車變速箱的批 量國產化提供了保障。

該產品采用跟隨龍門式防護罩 ，全包圍架構 ，有效防止飛屑的任意飛濺和提高設備 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重要參數。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基材的切割。 激光應用在創新材料上的無限可能 LPKF ProtoLaser R4 精密皮秒激光用于創新應用 無損加工熱敏材料 智能CAM軟件操作簡單 一級激光安全等級隨開即用 冷激光消融無熱效應 在激光加工工藝中，激光的脈寬越短，對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重要的技術問題，加工中幾乎沒有熱傳遞，并且材料加工的效率更高。 微材料加工專家 熱效應對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提供超高的能量，在熱效應作用之前就可以將材料加工完成，如Al2O3陶瓷材料或GaN半導體材料，皮秒激光在加工過程中完全不會讓材料變色。因為幾乎無熱效應產生，材料無微裂隙。 完美加工表面 針對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靶標識別系統，能夠完成高精度的加工，用戶在實驗室環境下即可短時間內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現航空航天和交通運輸等領域節能減排的重要手段，鋁合金是其輕量化首選，但傳統鋁合金服役性能不能滿足高端制造業發展的要求，制造過程也存在高污染、高能耗、質量不穩定等問題。以新思路、新原理、新材料、新工藝克服關鍵共性難題，突破鋁合金力學性能瓶頸、取代落后工藝是必然選擇。 本項目以多相熔體原子團簇演變調控為突破口，發明系列納米晶種材料，提出納米晶種技術，已成為大幅提升鋁合金的綜合性能和加工工藝性能的創新手段。 傳統鑄造鋁硅合金生產中通常添加磷鹽、赤磷或磷銅合金調控共晶及過共晶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、變質效果及產品質量不穩定、P2O5污染嚴重的問題。生產中通常采用傳統Al-Ti-B及Al-Ti-C細化劑鋁合金基體的α-Al枝晶，但是因Si“中毒”及Zr “中毒”，對含Si或含Zr鋁合金幾乎失去細晶強化作用。基于以上難題，山東大學發明了用于調控初晶硅相的Al-P系納米晶種材料及用于鋁合金晶粒細化的強效AlTiC-B系納米晶種材料。 Al-P系納米晶種：①節能減排：與傳統工藝相比，避免了P2O5有毒氣體排放，簡化工序，節能降耗。②產品質量提升：實現了初晶硅尺度及構型高效調控，鋁活塞鑄件抗拉強度提升0%，體積穩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細化“中毒”等難題，有效調控基體相。②提升了Al-Cu系鋁熔體的流動性，解決了熱裂、澆不足等行業難題。③提升了鑄件性能：與傳統Al-Ti-B相比，使A356合金屈服強度提高15%，延伸率提高37%；使2024合金抗拉強度由398MPa提升至550MPa，延伸率由9.8%提升至15.5%。 獲獎情況:2016年度山東省技術發明一等獎，納米晶種合金系列產品與耐熱高強輕金屬材料的創制及應用2009年度山東省技術發明二等獎，硅-磷和鋁-磷合金研制與發動機活塞材料強化新技術2005年度山東省科技進步二等獎，富磷富碳中間合金的研究與應用2004年度教育部技術發明二等獎，高效Al-P中間合金及其變質處理

一、 項目簡介鋁合金因重量輕、資源豐富、綜合性能好，所以在機械、交通運輸、航天與軍事工業等高新技術領域中的應用逐年增加。生產高質量的鋁合金，控制鑄錠組織是十分必要的，而控制其組織和性能的關鍵之一是獲得細小均勻的等軸晶。晶粒細化是近期國際上對傳統材料升級和創造新型合金的三大工藝手段之一。因此，可以運用細化晶粒的方法來提高合金的性能，從而滿足不斷發展的技術對高性能材料的需要。晶粒細化方法可分為內生形核質點法和外來形核質點法，內生形核法主要包括電磁作用、超聲波振動、快速凝固等方法，而外來形核質點法是通過向呂溶液中加入中間合金細化劑，產生異質形核核心，提高晶體的形核率，從而細化晶粒。在實際生產中，內生形核的幾種方法都有一定的局限性，如需要特殊的設備和工藝，成本較高等，因此，目前向鋁合金熔液中添加細化劑仍是細化晶粒最簡單有效的方法。目前，應用較為廣泛的鋁合金細化劑包括Al-Ti-B、Al-Ti-C等中間合金細化劑。Al-Ti-B的細化機理是Al-Ti-B加入到鋁合金熔液中，會與鋁熔體中的鋁反應生成Al3Ti、TiB2、AlB2等粒子，它們分散到整個合金熔液中并形核，從而起到晶粒細化作用。隨著鋁合金晶粒細化劑的多元化發展，人們通過向合金中加入稀土元素來提高細化效果和細化的長效性。稀土元素是表面活性物質，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形核相的形態和分布，還能細化熔液中微粒尺寸，同時稀土還具有除氫、凈化鋁液的作用。鈧是一種稀土元素，Sc元素是優化鋁合金組織和性能的最有效的元素，Sc對Al有很強的彌散強化、晶粒細化作用，并可有效抑制Al的再結晶。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，對位錯及亞晶有極大的釘扎作用，阻止和抑制晶粒長大，促進晶粒細化，微量的鈧元素就能夠對鋁合金起到很好的晶粒細化效果。近年來，快速凝固技術在工業中得到了廣泛的應用，經過快速凝固處理后，金屬在液態中的溶解度得到擴大，材料各部位的組織更加緊密，凝固結晶會更加細小，晶粒的分布更加均勻，這些結構上的改變使材料擁有了更高的綜合性能，對工業生產具有重要的意義。本項目中的新型細化劑是在已有應用成熟的細化劑的基礎上，向其中添加微量稀土鈧元素，并結合快速凝固技術制備而成。將該新型細化劑加入到A356.2鋁合金后，合金微觀組織由原來粗大的樹枝狀晶粒變為細小的等軸晶，與已有的細化劑相比，其細化效果更加明顯，對合金力學性能有更大的提高。二、 項目技術成熟程度已完成實驗工作。實驗中，對比了A356.2鋁合金分別加入傳統鑄態Al-Ti-B、快速凝固Al-Ti-B、鑄態Al-Ti-B-Sc和快速凝固Al-Ti-B-Sc，結果發現，快速凝固Al-Ti-B-Sc中間合金對A356.2鋁合金具有最好的細化效果，微量稀土元素Sc的加入和快速凝固技術的使用使細化劑具有了更好的細化效果，經過該細化劑細化后鋁合金的力學性能會得到更大的提高。三、 技術指標本項目中，未細化前，A356.2 鋁合金的平均晶粒尺寸為120μm左右；加入傳統Al-Ti-B細化劑后，A356.2鋁合金的平均晶粒尺寸會細化至80μm左右；而加入該新型細化劑后鋁合金的細化劑會細化至30μm左右，可見，該新型細化劑對A356.2鋁合金細化效果非常明顯。經過該細化劑細化后，A356.2鋁合金的性能也有一系列的提高，硬度值由細化前的80HV增加到接近100HV。細化并熱處理后，抗拉強度由原來的300MPa增加到接近370MPa，延伸率由原來的4.5%可增加到5%以上。該項目中的相關內容已申報發明專利，申請號為20130644087.1，專利正在受理過程中。四、 市場前景鋁合金資源豐富，且具有良好的綜合性能，所以應用非常廣泛，向熔融鋁合金中加入中間合金來細化鋁合金的晶粒可以進一步提高合金的性能。隨著鋁合金應用的進一步廣泛，對鋁合金性能的要求也越來越高，該項目所涉及的內容在細化鋁合金內部組織，獲得性能更優異鋁合金具有非常突出的效果。該項目中的新型細化劑，在低壓鑄造鋁合金車輪的生產過程中將會有很好的市場前景，其對鋁合金車輪性能的提高能夠滿足更高的使用要求，隨著技術的不斷成熟，該新型細化劑很可能取代現在已有的應用成熟的鋁合金細化劑。五、 規模與投資需求六、 生產設備TECNO 90工業熔煉爐、快速凝固設備等生產設備及萬能拉伸試驗機、金屬分析儀、金相顯微鏡等檢測觀察設備。七、 效益分析由于該項技術屬本領域的新技術，較已有的技術相比有突出的優勢，按每年生產1000噸計算，可獲利約2000萬。八、 合作方式面談。九、 項目具體聯系人及聯系方式項目負責人：趙維民，電話：13370316780，  郵箱：wmzhao@hebut.edu.cn 。十、 附件：成果圖片 A356.2鋁合金細化前后的金相組織

針對車載氫能源的難題，開展納米結構鎂基合金復合材料儲氫研究，特別開展了 Mg 納米線的儲氫性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的輕質儲氫材料之一，但其緩慢的吸放氫動力學和相對高的操作溫度，限制了它的發展。為了改善鎂基材料的儲氫性能，通過氣相傳輸的方法制備了不同形貌的 Mg 納米線。結果表明，改變載氣流速、傳輸溫度和沉積基底，可以控制 Mg 納米 10線的長度和直徑。測試結果顯示，Mg 納米線降低了脫附能壘，改善了熱力學和動力學性能。實驗結果顯示，直徑為 30-50nm 的 Mg 納米線具有良好的可逆儲放氫性能。 研究成果發表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. Alloys Compds 等期刊上，授權發明專利 2 項。

以大型薄壁結構雙激光束雙側同步焊接(DLBSW)工藝與裝備需求為牽引，開展高效激光焊接機理、技術、裝備研究，突破了激光焊接微觀熱-力-冶金機理、形性一體化精準調控技術，形成了首套雙激光束雙側同步焊接裝備，完成了國內首個激光焊接火箭貯箱的研制。 技術特征 面向航空航天大型復雜曲面薄壁結構，提出了焊縫組織形態三維解構方法、面向微區缺陷與性能的組織形態重構與參數體系化設計方法；提出了智能化建模技術，形成了面向航空航天型號產品的虛擬焊接體系。