所属分类：先进装备制造产业

所属单位：陕西师范大学

成果简介：本项目属于声学领域的基础和应用研究，在国家自然科学基金项目和陕西省自然科学基金的支持下，围绕声波与物体相互作用的机理及其物理实现，开展理论建模和声学驱动系统的研制，主要科学发现点如下：(1)在国际上率先提出计算声学高斯波束系数的有限级数法。该方法通过将高斯波束展开成部分波级数，借助波束展开系数计算粒子在非平面行波声场中的声辐射力，为不同波束声辐射力的计算提供了理论基础；(2)利用声学中的镜像原理，开创性的提出了计算有界空间粒子声辐射力的计算方法，将声辐射力的计算理论从无界空间扩展到有界空间。通过将粒子和镜像粒子的散射声场分别在不同的坐标系进行展开，然后再借鉴柱函数的变换加性定理，推导出了界面附近柱形粒子的声辐射力，并利用数值仿真计算了不同材料粒子在距离界面不同位置的声辐射力；(3)提出利用声学换能器的复合振动进行物体运动控制的方法，依据换能器弯曲振动和纵振动的耦合振动，设计了可用于机器人关节的多自由度超声马达，并给出了可用于机器关节的转子支持结构。同时设计了切向极化高机电转换效率的声学换能器。项目涵盖 8篇相关论文和 2篇国家发明专利，项目的 8篇代表性论文均发表在声学领域主流期刊，包括：J. Acoust. Soc. Am.、Ultrasoics、Ultras. Medi. Bios、Sensors and Actuators:A等。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：中南大学

成果简介：本成果为一种复合金属层镀覆碳骨架电磁屏蔽、巴基纸或泡沫铜/碳纤维复合材料的制备方法。镀覆碳骨架电磁屏蔽复合材料，首先将还原剂和石墨烯悬浮液混合均匀，将含石墨烯的混合物和镀镍液进行超声雾化得到雾滴，再通入碳骨架表面，进行反应，洗涤、干燥后即可得到表面均匀包覆金属镍/石墨烯的碳骨架材料，接着采用超声喷雾的方式将纳米铜粉喷覆在碳骨架材料表面进行烧结，得到复合金属层镀覆碳骨架电磁屏蔽复合材料。镀覆巴基纸复合材料，首先对巴基纸进行酸化、敏化和活化处理，然后加离子水中、还原剂和镍镀液，反应得到镀镍巴基纸，接着在镀镍巴基纸的表面喷涂氧化钨和氧化钼的混合粉末，得到改性镀镍巴基纸；然后放入镀铜液中，加入还原剂，得到复合金属层镀覆巴基纸复合材料的前驱体，然后在还原气氛下还原后烧结，即可得到复合金属层镀覆巴基纸复合材料。镀覆泡沫铜/碳纤维复合材料，首先在泡沫铜的表面喷涂镀镍碳纤维，然后再喷涂氧化钨和氧化钼的混合粉末，接着通入过水氢气，反应得到复合金属层镀覆泡沫铜/碳纤维复合材料的前驱体，最后进行烧结，即可得到复合金属层镀覆泡沫铜/碳纤维复合材料。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：中南大学

成果简介：

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：中南大学

成果简介：由于液体有机电解质存在泄漏等安全问题，而全固态可充电锂电池不存在此问题，其重要性显着提高，用更安全、更可靠的无机固体电解质代替有机液体电解质会提高电池的安全性和耐久性。无机玻璃材料具有单阳离子传导的优势，副反应较少电化学窗口非常宽。它们属于所谓的解耦系统，其中离子传导弛豫的模式与结构弛豫的模式解耦。 本成果基于玻璃电解质的结晶产生微晶玻璃电解质，超离子导电晶体通过玻璃的结晶而沉淀，从前体玻璃中析出热力学稳定的结晶相降低了晶界电阻。在这种情况下，晶域之间的晶界被非晶相填充。通过大量的实验研究，我们获得了高锂离子电导率的LiPON，LiFePO4，Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3等玻璃和微晶玻璃固体电解质材料，制备的微晶玻璃固体电解质显示出超过10-4 Scm-1的室温离子电导率。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：中南大学

成果简介：本成果为石墨烯材料的一系列制备方法，包括化学氧化还原法、电化学剥离法、表面活性剂辅助球磨法以及功能复合材料制备技术。以石墨碳为原料，通过不同阶段分批加入高锰酸钾和浓硫酸控制石墨的氧化过程，调节溶液pH值获得系列浓度的氧化石墨烯胶体分散液(GOS)，将GOS高速离心,干燥处理后得到氧化石墨烯固体粉末(GOP)，根据所需石墨烯的性能，选取合适制备方法进行石墨烯制备。本成果制备的各种石墨烯材料易于实现相互转化，胶体溶液的浓度和薄膜的厚度在一定范围内可控。本成果以基础理论为支撑，改进和优化了传统石墨烯制备方法中不合理或缺乏先进性的手段和步骤。 针对不同应用场景实施不同的材料制备策略，以获得所需结构（表面官能团组成、层数厚度和大小尺寸）的石墨烯片、粉和分散液等基础材料。通过对石墨烯进行针对性改性，增强其与客体材料（金属氧化物、硫化物、高分子聚合物等）的相互作用（物理和化学结合），获得结构稳定的各类石墨烯基复合功能材料。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：中南大学

成果简介：

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：中南大学

成果简介：本成果是一系列高强铝合金锻件，主要用于动车组及高速磁浮车辆。针对高铁不同部位的零部件服役性能要求，优化了非承力结构件的尺寸规格设计，在满足其腐蚀、振动等服役环境的要求基础上，选取密度较低的铝合金，最大程度实现非承力件的轻量化需求。同时研究铝合金大规格承力结构件的受力特点，制造过程中的薄弱区对铝合金构件服役性能的影响规律与作用机理，开发出了高综合性能铝合金承力件的构型与性能一体化设计技术。 本成果制备的铝合金锻件的轴箱体力学性能中抗拉强度σb达到550MPa，延伸率δ为12.5%；磁浮列车用牵引连接件的抗拉强度σb达到350MPa，延伸率δ为16.0%，锻件疲劳强度大于190MPa（107次）。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：中南大学

成果简介：本成果是一种采用喷射沉积技术制备出的致密度高、组织均匀、工艺性能优异的高硅铝合金。研发的快速凝固喷射沉积技术可以获得常规铸造冶金技术100倍以上的冷却速度，从而有效控制材料的微观组织，尤其是Si相尺寸和形貌。喷射沉积过程中，固体、半固态和液态熔滴在基底均匀沉积，颗粒的结合强度较高，有利于提高材料的韧性。其中Al-50%Si合金抗拉强度和热导率比国外材料分别提高47%和6%；攻克了复杂薄壁壳体精密加工、高耐热稳定性表面镀覆、壳体与盖板高气密性激光封焊等技术难题，壳体加工、镀覆和激光封焊成品率分别大于95%、99%和96%。 制备的喷射沉积高硅铝合金电子封装材料具有导热性良好，热膨胀系数可控，比重小，物理化学性能稳定，激光焊接性能好，机加工性能良好的优点。产品应用于舰载、地基、机载、星载等相控阵雷达，为国家重点工程中核心电子器件的研发和生产提供了重要物质基础和安全保障。成果获2019年中国有色金属工业科学技术奖一等奖，授权国家发明专利8项。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：中南大学

成果简介：本发明涉及一种宽幅带筋板材及其整体成形方法，先分别将合金坯料、挤压模具、挤压筒加热至目标预热温度，保温后，将所述挤压模具安装到挤压机上，对合金坯料进行挤压成型处理，获得带筋圆筒件;再对带筋圆筒件进行拉拔减薄处理，减小圆筒体的筒壁厚度和筋条的高度;沿带筋圆筒件的轴线方向将带筋圆筒件剖开、展平，通过蠕变时效整形处理，获得宽幅带筋板材成品。本发明首次以较低吨挤压机实现了宽幅带筋板材整体成形的目标，解决了宽幅带筋板材制造难度大、设备投资大、成本高的瓶颈问题。本发明的方法可广泛应用于有色金属及合金宽幅带筋板材的成形。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：中南大学

成果简介：本发明属于有色金属材料塑性成形技术领域，具体涉及一种铝合金薄壁构件超低温成形方法。该方法以铝合金退火态板材为原料，用冷却剂使铝合金板冷却至?190±10℃，预成形后进行固溶和淬火处理，再次冷却至?190±10℃后完成终成形。本发明能够扩大铝合金薄壁构件成形调控窗口，降低构件材料内部损伤形成微裂纹的风险，有利于复杂薄壁构件成形精度实现以及构件性能的提升。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：中南大学

成果简介：本发明属于有色金属材料制造技术领域，具体涉及一种含铍耐蚀锌合金及其制备方法。本发明所述耐蚀合金以质量百分数计包括：铜0.50～0.75％，镍0.50～0.75％，钛0.05～0.10％，铍0.01～0.02％，镧0.003～0.006％，铈0.006～0.01％，杂质含量≤0.05％;余量为锌。该耐蚀锌合金以电解铜、铍青铜、Zn?Ni?Ti中间合金、锌箔包覆稀土元素等措施加入合金元素;采用模铸，其后对合金进行一次热处理，得到耐蚀锌合金。该耐蚀锌合金的腐蚀电位较正，不易发生腐蚀;即使发生腐蚀，其腐蚀速率也很小，这大大减缓了材料的老化速率。本发明组分设计合理，制备工艺简单、易控，便于大规模的工业化应用。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：热端单晶涡轮叶片的冶金质量是保证“两机”寿命和稳定运行的关键。单晶叶片质量的首要决定性因素是冶金缺陷控制，尤其是高代次高温合金复杂结构叶片，其废品率高达30 ~ 40%。本项目针对这一问题，开展了杂晶、雀斑、条带晶等显性晶粒缺陷和马赛克缺陷等新型的隐性晶粒缺陷的系统研究，揭示了其形成机理和影响因素，提出科学有效的控制方法。发明了基于重力平衡原理的单晶叶片定向凝固新技术，开发了全球首台中试级反重力定向凝固设备，从原理上彻底消除了雀斑缺陷，大幅减少了杂晶缺陷，提高了单晶叶片的质量和成品率。 本项目自2019年起，先后获得了国家自然科学基金的资助，在MATERIALS & DESIGN，Journal of Alloys and Compounds等国际知名学术期刊共发表代表性论文5篇，获得授权发明专利3项、软件著作权1项，成果分别应用于中国航发北京航空材料研究院、东方电气集团东方汽轮机有限公司、江苏永瀚特种合金技术股份有限公司和深圳万泽航空科技有限责任公司的单晶涡轮叶片工业生产中，有效减少了叶片生产中的显/隐形缺陷，提高了单晶叶片的冶金质量和成品率，累计实现销售收入1.72亿元，产生了显著的社会和经济效益。