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項(xiàng)目成果/簡介:隨著支配半導(dǎo)體技術(shù)數(shù)十年的摩爾定律日益接近其發(fā)展極限，多種功能器件集成被認(rèn)為是超越摩爾定律延續(xù)集成電路發(fā)展進(jìn)程的重要途徑之一，這就需要能夠滿足多種功能器件高密度集成的制造技術(shù)。多元兼容集成制造技術(shù)就是為此而開發(fā)的，該技術(shù)通過在更大范圍內(nèi)優(yōu)選結(jié)構(gòu)/功能材料組合，開發(fā)異質(zhì)集成制造工藝，大大拓展了功能微器件創(chuàng)新設(shè)計(jì)和制造的騰挪空間。經(jīng)過多年探索，目前已形成了涵蓋金屬、聚合物、陶瓷、復(fù)合材料的MEMS異質(zhì)異構(gòu)制造技術(shù)體系，并在多種類型功能器件研發(fā)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，初步展現(xiàn)了其基礎(chǔ)性支撐作用，相關(guān)技術(shù)獲得2016年度上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。微系統(tǒng)集成發(fā)展趨勢(shì)多元兼容集成制造技術(shù) 獲獎(jiǎng)情況上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)2016年團(tuán)隊(duì)獲獎(jiǎng)國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)2008年上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)2007年超薄超快高熱流密度微通道散熱器上海交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)在長期研究經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出了不同高熱導(dǎo)率材料組合構(gòu)造的復(fù)合結(jié)構(gòu)微通道散熱器設(shè)計(jì)方案，并基于多元兼容集成制造技術(shù)完成了多種尺寸樣品研制，其中，熱源面積與常用功率芯片尺度相當(dāng)?shù)某∩崞骼鋮s能力達(dá)到800W/cm2以上，在保留傳統(tǒng)微通道散熱器良好系統(tǒng)兼容性和適用性的基礎(chǔ)上達(dá)到了相當(dāng)高的散熱能力水平，為解決高功率芯片系統(tǒng)超高熱流密度散熱問題提供了一個(gè)深具可行性的解決方案。高溫薄膜溫度傳感器研究 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室等極端惡劣環(huán)境下（高溫、強(qiáng)振動(dòng)、強(qiáng)腐蝕等）的工作參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)傳感器技術(shù)是嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，國內(nèi)外研究廣泛。交大團(tuán)隊(duì)基于特種材料微納集成制造技術(shù)的長期積累，在高溫絕緣薄膜材料、多層薄膜應(yīng)力調(diào)控、曲面圖形化和高溫敏感介質(zhì)等技術(shù)上取得了一定突破，成功開發(fā)了多種可與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)共型的高溫薄膜傳感器，具有體積小、環(huán)境擾動(dòng)小、響應(yīng)快、靈敏度高、可分布式安置等優(yōu)點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了溫度、應(yīng)力/應(yīng)變、熱流等多種高溫狀態(tài)參數(shù)測(cè)量技術(shù)，適用溫度在800-1300℃之間。薄膜絕緣電阻隨溫度的變化及測(cè)試結(jié)構(gòu)高溫薄膜溫度傳感器制造及曲面圖形化技術(shù)薄膜溫度傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)不同部位測(cè)溫需求無線溫度傳感器測(cè)溫系統(tǒng)高性能轉(zhuǎn)接板基于轉(zhuǎn)接板的多芯片封裝是2.5D高密度集成最具可行性的方案之一。但是傳統(tǒng)的硅轉(zhuǎn)接板性價(jià)比不高，阻礙了廣泛應(yīng)用。上海交大團(tuán)隊(duì)基于非硅微加工技術(shù)的長期積累，突破了硅轉(zhuǎn)接板絕緣層完整性和再分布層熱隔離的難題，成功研制了漏電流極低的低成本高性能硅轉(zhuǎn)接板。此外，還開發(fā)了復(fù)合材料非硅轉(zhuǎn)接板，TCV陶瓷轉(zhuǎn)接板，TGV玻璃轉(zhuǎn)接板等各種三維封裝基板，實(shí)驗(yàn)室能夠針對(duì)不同類型器件三維高密度封裝的具體要求，定制開發(fā)不同功能的專用轉(zhuǎn)接板，為多功能、高密度、高功率、低成本封裝提供個(gè)性化解決方案。TSV-3D 高密度封裝概念圖 金屬-聚合物-納米復(fù)合材料非硅基轉(zhuǎn)接板實(shí)物圖片知識(shí)產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利 、 軟件著作權(quán) 、 集成電路布圖設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:國家級(jí)

面向大尺寸高精度陶瓷及其復(fù)合材料復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)的成形，基于面曝光技術(shù)，開發(fā)了專用大尺寸陶瓷增材制造成形裝備及相關(guān)工藝。技術(shù)特征基于面曝光技術(shù)的陶瓷預(yù)制體成形設(shè)備可成形ZrO2、Al2O3陶瓷預(yù)制體，利用微透鏡陣列聚焦及光斑微偏移技術(shù)，分辨率可提升到37.5μm，結(jié)合收縮預(yù)測(cè)技術(shù)，大大提高陶瓷成形精度，成形尺寸達(dá)270mm×300mm×450mm，成形相對(duì)精度達(dá)到±1%，同時(shí)配套研發(fā)了無缺陷脫脂與燒結(jié)工藝，燒結(jié)樣件致密度可達(dá)97%。應(yīng)用范圍:該項(xiàng)目研發(fā)了高精度結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)雜結(jié)構(gòu)成形的增材制造裝備，并開展了相關(guān)工藝的研究，解決了工程陶瓷材料難以成形復(fù)雜結(jié)構(gòu)的難題。項(xiàng)目所涉及技術(shù)可成功制備低介陶瓷無源器件、仿生多孔結(jié)構(gòu)與吸波超結(jié)構(gòu)等，可在航空航天、衛(wèi)星、雷達(dá)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

本項(xiàng)目將研究CVD金剛石厚膜的制備技術(shù)，導(dǎo)絲模的超聲微納加工技術(shù)，最終制作出合格的CVD金剛石導(dǎo)絲模，內(nèi)孔尺寸公差<0.1微米，內(nèi)孔和外圓的同心度要求小于5mm，內(nèi)孔表面粗糙度Ra<0.01mm，達(dá)到國際先進(jìn)水平。 本項(xiàng)目涉及金剛石厚膜的制備到CVD金剛石導(dǎo)絲模的關(guān)鍵工藝，項(xiàng)目成功后，將研發(fā)成功具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金剛石導(dǎo)絲模，對(duì)我國模具產(chǎn)業(yè)和精密加工技術(shù)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。   應(yīng)用范圍： 該產(chǎn)品應(yīng)用于電火花線切割機(jī)床上使用，可以保證電火花線切割的質(zhì)量和工件的加工精度。  

目前我國鋼鐵、石化、核工業(yè)等高溫設(shè)備和管道保溫材料，如玻璃棉、巖/礦棉、陶瓷纖維氈等無機(jī)保溫材料，導(dǎo)熱系數(shù)高（0.037～0.05W/(m?K)）、保溫節(jié)能效果差；我國建筑和交通運(yùn)輸領(lǐng)域使用的聚苯乙烯、聚氨酯等有機(jī)保溫材料（導(dǎo)熱系數(shù)0.024～0.03W/(m?K)），耐溫阻燃性能差，嚴(yán)重火災(zāi)頻繁發(fā)生，安全隱患突出。針對(duì)鋼鐵、石化、核反應(yīng)堆等高溫工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω咝阅鼙亟^熱材料及其結(jié)構(gòu)功能一體化的迫切需求。已提出微納米纖維玻璃棉/低氣體滲透膜材真空絕熱復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制備工藝方法，研發(fā)高速離心噴吹技術(shù)

成果簡介：  研發(fā)采用視覺伺服方法進(jìn)行焊接機(jī)器人的焊縫跟蹤控制以實(shí)現(xiàn)真空腔體的智能化焊接。為了適合高速處理焊前的對(duì)接焊縫圖像和處理多種焊縫圖像，研發(fā)基于區(qū)域的焊縫圖像處理算法和基于邊緣的焊縫圖像處理算法。研發(fā)根據(jù)焊縫圖像的特點(diǎn)定義焊縫的位置偏差和角度偏差，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)焊縫跟蹤控制器。進(jìn)而，利用視覺伺服方法進(jìn)行焊接機(jī)器人的焊縫跟蹤控制，實(shí)現(xiàn)智能

鋁及其合金是工程應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)材料之一。傳統(tǒng)的鋁合金零件通過鑄造、鍛造和粉末冶金等方法制造，與這些傳統(tǒng)制造過程相關(guān)的工具設(shè)備增加了制造成本和交付周期。3D打印技術(shù)由于為制造設(shè)計(jì)提供了豐富的自由度而廣泛應(yīng)用于工程零件的制造。現(xiàn)有3D打印技術(shù)中，選擇性激光熔化（SLM）是發(fā)展最為廣泛的方法之一。但是SLM工藝中的冶金缺陷如許多裂紋、球化和氣孔導(dǎo)致只有有限數(shù)量的金屬適合該種工藝，且具備滿足要求的密度、微觀結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。中南大學(xué)粉末冶金研究院李瑞迪研究員和新西蘭奧克蘭大學(xué)、中車工業(yè)研究院有限公司等單位合作通過對(duì)合金元素進(jìn)行調(diào)控和熱處理工藝的探索，發(fā)展了一種適用于SLM制備工藝，具有良好抗裂性和高強(qiáng)度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。相關(guān)論文以題為“Developing a high-strength Al-Mg-Si-Sc-Zr alloy for selective laser melting: crack-inhibiting and multiple strengthening mechanisms”于4月13日在金屬材料頂級(jí)期刊《Acta Materialia》在線發(fā)表。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.03.060在該項(xiàng)工作中，研究人員設(shè)計(jì)了一系列Al-Mg（-Si）-Sc-Zr合金，并用霧化合金粉末進(jìn)行3D打印制備。在沒有Si元素的情況下，Al-xMg-0.2Sc-0.1Zr（x=1.5,3.0,6.0wt.%）合金在制備過程中均易發(fā)生熱裂紋，平均裂紋密度隨Mg含量的增加而增大。發(fā)現(xiàn)在Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr合金中加入1.3wt%的Si能夠有效地抑制SLM過程中的熱裂紋，同時(shí)細(xì)化制備合金的微結(jié)構(gòu)，從而提高打印試樣的力學(xué)性能。圖1：不同成分的打印樣品晶粒尺寸和形貌EBSD分析結(jié)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。晶體學(xué)取向用倒極圖（IPF）表示。圖2：Mg和Si元素對(duì)試樣斷裂行為的影響。（a）不同合金成分（合金1，合金2，合金3，合金4）的拉應(yīng)力應(yīng)變曲線。（b-e）合金1（b）、合金2（c）、合金3（d）、合金4（e）的斷口SEM圖像。通過對(duì)合金成分的進(jìn)一步微調(diào)，研究人員設(shè)計(jì)了一種新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。這種新合金具有明顯的細(xì)化微觀組織，由亞微米胞體和胞體中存在的共晶Al3（Sc，Zr）納米粒子（2-15nm）和粒間Al-Mg2Si共晶（Mg2Si直徑10-100nm）組成。打印試樣中形成了高密度的層錯(cuò)和獨(dú)特的9R相。試樣的拉伸強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到497MPa和11%。經(jīng)過時(shí)效處理后，試樣的拉伸強(qiáng)度達(dá)到550MPa，塑性在8%～17%之間。除了固溶強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化和納米顆粒強(qiáng)化外，高密度層錯(cuò)也有助于強(qiáng)化。圖3：不同組分（a1-4）合金#4；（b1-4）合金#5的SLM打印樣品的細(xì)晶區(qū)TEM圖像：（a1-2）合金4的胞狀結(jié)構(gòu)；（a3-4）合金的柱狀結(jié)構(gòu)；（b1-5）合金（b2）的胞狀結(jié)構(gòu)是（b1）的暗場(chǎng)圖像；（b3-4）合金的柱狀組織#5；圖（a2），（a4），（b2）和（b4）顯示了晶間共晶組織；（b5）是SLM-printed Alloy#5細(xì)胞的干HAADF圖像和主要元素（Al、Mg、Si、Sc、Mn和Zr）的相應(yīng)EDX圖譜。圖4：（a）SLM打印合金#5時(shí)效前后的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。曲線“#5”表示打印合金#5；曲線“#5-HT1”表示360℃時(shí)效8h的合金#5；曲線“#5-HT2”表示300℃時(shí)效8h的合金#5。（b）在合金#5-HT2斷裂處拉伸試樣的透射電鏡顯示具有高密度位錯(cuò)和SFs的變形組織。（c）沿[001]方向的變形亞晶中滑移帶和滑移方向的HRTEM圖像。（d）在（-100）面上用（c）圖中標(biāo)記區(qū)域的傅里葉逆變換圖像顯示出高密度位錯(cuò)。這項(xiàng)研究成果通過在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素，形成了精細(xì)打印微觀組織，獲得了無裂紋的打印合金成分。隨后通過熱處理時(shí)效工藝引入高密度層錯(cuò)并細(xì)化晶粒，開發(fā)出了一種具有低熱裂敏感性和高強(qiáng)度的新型鋁鎂合金。這項(xiàng)工作提供了一種解決和消除SLM工藝中的冶金缺陷的鋁鎂合金成分設(shè)計(jì)方法和熱處理工藝，推動(dòng)了SLM制造技術(shù)的工程應(yīng)用。

聚苯乙烯泡沫塑料是一種價(jià)廉、質(zhì)輕、來源豐富的石油副產(chǎn)品，用途廣泛，在包裝、裝飾及廣告領(lǐng)域有著重要的地位。特別是近年來，我國制造業(yè)中真空實(shí)型消失模鑄造技術(shù)的飛速發(fā)展，需要應(yīng)用大量的聚苯乙烯消失模；在廣告、裝飾裝潢領(lǐng)域，應(yīng)用日趨廣泛。目前國內(nèi)外聚苯乙烯材料成形加工技術(shù)，有兩種方法：對(duì)大批量生產(chǎn)，采用一次發(fā)泡聚苯乙烯泡沫珠粒，在模具中發(fā)泡成型的方法。這種方法除需

敏捷制造是 21 世紀(jì)制造業(yè)的主要發(fā)展方向之一。本課題主要研究敏捷制造模式下制造 系統(tǒng)質(zhì)量保證信息系統(tǒng)。本課題完成了質(zhì)量保證信息系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；研究了系統(tǒng)框架構(gòu)造； 作為質(zhì)量保證信息系統(tǒng)中有關(guān)模塊的原型，研究開發(fā)了質(zhì)量審核系統(tǒng)（包括質(zhì)量體系審核、 設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)審、工序質(zhì)量審核、產(chǎn)品質(zhì)量審核）。系統(tǒng)采用 Java 語言創(chuàng)建動(dòng)態(tài)交互式 WWW 頁面，通過 JDBC(Java Database Connectivity)接口訪問數(shù)據(jù)庫，使得系統(tǒng)可在任意平臺(tái) 上運(yùn)行，并可訪問網(wǎng)絡(luò)上各種不同的數(shù)據(jù)庫。 

本發(fā)明公開了一種有序結(jié)構(gòu)電鍍砂輪的制造方法。本發(fā)明采用脈沖激光束在金屬材質(zhì)的砂輪基體外圓周的工作面上加工出螺距為數(shù)百微米、槽口尺寸為數(shù)十微米的微細(xì)螺旋凹槽，采用環(huán)氧樹脂將凹槽填充，使得在砂輪基體外圓周工作面上金屬材質(zhì)和環(huán)氧樹脂呈螺旋規(guī)律間隔排布。然后采用電鍍的方法對(duì)砂輪基體外圓周工作面電鍍上磨粒，由于凹槽內(nèi)填充有不導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂，所以在該區(qū)域無法電鍍上磨粒，通過以上步驟可以得到磨粒層與環(huán)氧樹脂呈螺旋規(guī)律有序排布的電鍍砂輪。本發(fā)明制備的有序結(jié)構(gòu)電鍍砂輪有利于解決磨削加工時(shí)砂輪容易堵塞、磨削液難以進(jìn)入

本發(fā)明屬于增材制造領(lǐng)域，并公開了一種異質(zhì)多材料增材制造 系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括關(guān)節(jié)臂機(jī)器人、打印裝置、減材裝置和監(jiān)測(cè)反饋裝 置，通過采用旋轉(zhuǎn)式多噴頭切換打印裝置，以多個(gè)送絲打印機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn) 切換的方式進(jìn)行多材料多工藝實(shí)時(shí)切換打印，實(shí)現(xiàn)了多材料多工藝的 高效 3D 打印成形；雙目立體視覺在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋裝置及時(shí)反饋加工 零部件的層層溫度信息及三維輪廓信息并與原始模型對(duì)比標(biāo)定，確定 減材加工時(shí)機(jī)及相應(yīng)減材加工參數(shù)。通過本發(fā)明，高精