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。

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：织构化表面在不改变材料本身的情况下，可获得特殊的表面性能。近年来，随着摩擦学理论和实验研究的深入，织构表面作为改变机械摩擦性能的可控技术近年来受到国内外学者的广泛重视，摩擦副表面上规则表面形貌几何造型的设计、加工、试验以及数值分析日益成为研究的热点，针对摩擦学材料表面织构化的研究越来越多。本项目运用平均流量雷诺方程建立圆坑织构表面微流体动压模型。分析了无限大摩擦接触面织构参数对流体动压润滑影响，并提供了新的优化方法。本项目可运用电化学法、掩膜压印法和激光加工等方法高效的制备大面积织构表面。图1为电化学法制备的圆坑表面。本技术的应用对象：改善推力轴承、密封端面、内燃机缸套活塞环等摩擦运动副的润滑性能。本技术的技术创新性：1、研制的加工表面织构方法具有耗时短，控制尺寸和形貌能力强的特点；2、可以实现不规则表面、曲面等异形摩擦副表面的织构化；3、合理的表面织构参数可以降低摩擦系数50%以上；4、具有表面织构的摩擦副表面在贫油润滑下具有优良的润滑性能。市场及效益分析:市场发展前景很好，产品或工艺创新性突出，本技术方案已经用于长春某集团的发动机节能减排项目。

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：雾霾、浑浊海水、生物组织等统称为浑浊介质。当光在浑浊介质中传输时，会受到介质中粒子吸收和散射等作用，导致成像距离变短而“探不远”、图像变模糊而“看不清”。寻找新的途径提高浑浊介质中目标的成像质量，对于海洋探测、雾霾中安全监测、生物研究、疾病诊断等都有重要意义。为此，本项目开展了偏振光在浑浊介质中传输规律、目标材质偏振反射特性模型构建、浑浊介质中主动偏振成像机制研究，突破了基于偏振光全链路演化在接收端焦平面上介质光和目标光偏振特性差异的主动偏振成像，实现了浑浊介质中目标清晰化成像。其中关于偏振光在浑浊介质中的传输过程与特性、偏振差分成像、距离选通偏振差分成像、光偏振态和浑浊介质光学特性对成像质量的影响对成像规律的影响等研究受到国内外同行的高度评价。

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：精细化模拟是流体机械内流数值研究发展的重要趋势，不断改进工程类经验方法对实际流体非均质性的均质化假设是流动数值研究的难题。申请人基于无网格法架构，围绕动静干涉流动的整体离散与整体求解、无网格法高效高精度及功能算法格式两个关键科学问题，构建了动静相干模拟的全拉格朗日方法，提出了非均质及相变等复杂流动的数值模型，发展了三种高精度算法格式，有效消除了表面粒子误判误差，显著提升计算效率和精度，建立了基于无网格法的流体机械复杂内流精细化高效数值模拟方法。在前期工作的基础上，进一步开展流体机械复杂内流的精细化数值模拟技术。本项目针对上述需求问题开展研究，围绕气液掺混过程中的复杂自由面形态剧烈变化、界面大温差换热及相变、空泡溃灭压力振荡及传播等三个相互耦合的关键科学难题，创新提出基于空泡高速自旋的快速静混新概念；同时基于无网格移动粒子半隐式法框架，发展大温差自由面相变掺混精细模拟新模型/方法，建立表面张力、传热和相变的耦合作用模型，真实模拟气泡溃灭现象，揭示掺混过程中能质平衡的细节机理。为发动机涡轮泵系统布局优化和经济性提升提供新的理论支撑及技术研究手段。

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：随着高端装备向运行工况复杂化（频繁启停、变工况、冲击等）、高参数化方向发展，其系统安全、稳定性与可靠性面临极大挑战。滚改滑的风力发电机轴承常常运行在低速重载条件下，处于边界润滑状态，难以实现流体动压润滑；航空发动机主轴承要通过润滑油中断考核，经历着乏油到混合润滑、边界润滑甚至局部干涸的状态；重型卡车在变转速、频繁启停时，会引起润滑油间歇振荡、油液面频繁变动、接触间隙内流体变相等。变工况导致润滑状态的时变性和复杂性，致使装备可能面临着干摩擦、边界润滑、混合润滑、流体动压润滑等不同润滑状态。严酷的润滑状态会造成接触界面胶合、抱轴等事故。本项目针对干摩擦、边界润滑、混合润滑、流体动压润滑这四种润滑条件，分别提出碳膜-织构复合表面、润滑重建多层织构、动压增效织构、区域边界滑移织构，实现了润滑剂的铺、储、压、滑效应，并将多种织构在机械摩擦表面有效集成，以改善机械系统时变、复杂工况润滑，防止胶合、抱轴等事故的发生。研究深入揭示了时变复杂润滑状态下表面织构对润滑流体局域行为和作用机制，为机械系统摩擦界面织构设计和润滑调控提供理论支持。织构设计理论成果应用在汉德车桥差速器齿轮垫片，所设计的织构化新型垫片与原有垫片相比减少了20%-30 %的磨损率，解决齿轮球面垫片和平面垫片的磨损断裂问题，实现全面产业化推广，织构化垫片至今装备车桥300万根，降低售后故障率70%以上，经济效益初步估计2000万。