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一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 高溫是很多新材料及制造過程的必須，因為高溫下很多反應(yīng)才能夠發(fā)生并且更快速的發(fā)生。然而現(xiàn)有高溫合成與制造技術(shù)有以下缺點： 1、溫度有限； 2、升降溫慢； 3、能源時間成本高； 4、過程開發(fā)和控制不智能等。 高溫可以實現(xiàn)毫秒或者秒級的材料制造，從而大大加速了材料開發(fā)制造過程，允許在短時間內(nèi)合成制造出大量產(chǎn)品并收集其信息及數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的處理分析，利用機器學(xué)習(xí)及人工智能的方法去指導(dǎo)新材料開發(fā)及智能制造過程，實現(xiàn)材料開發(fā)與制造的智能化升級。

本項目系統(tǒng)全面地研究了采用熔融擠出/熱處理/單軸拉伸法(MEAUS)制備鋰電池用聚烯烴微孔隔膜的原理，成功地設(shè)計制造了國內(nèi)第一條熔融擠出/熱處理/單軸拉伸(MEAUS)法制備鋰電池用聚烯烴微孔隔膜的工業(yè)化生產(chǎn)線。在此基礎(chǔ)上，研發(fā)成功了鋰離子動力電池PP/PE兩層或三層復(fù)合隔膜產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。擁有國內(nèi)唯一動力鋰電池隔膜產(chǎn)品的制造技術(shù)。

基于 SAP 的天為制造執(zhí)行管理系統(tǒng)（簡稱，天為 MES For SAP ）是專門為 SAP 應(yīng)用開發(fā)的 MES 系統(tǒng)，實現(xiàn)了與 SAP 的全面和雙向功能和過程信息的無縫集成。系統(tǒng)結(jié)合 TQM 、 JIT 、 LP 等先進(jìn)管理理念，在 SAP 計劃功能的基礎(chǔ)上，利用大連理工大學(xué) CIMS 中心專家團隊十幾年的研究成果 --- 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高級調(diào)度算法，實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)的生產(chǎn)計劃動態(tài)調(diào)度，幫助企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的精益管理，是企業(yè)計劃落實到執(zhí)行的利器。

機械制造自動化相關(guān)技術(shù)

本項目從高分子分離膜材料及制備技術(shù)入手，通過優(yōu)化膜材料性能、膜制備工藝，采用界面聚合反應(yīng)、溶液涂覆交聯(lián)等工藝技術(shù)，開發(fā)了不同膜材料、不同荷電特性、不同切割分子量和面向不同應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)合納濾膜。項目技術(shù)包括膜材料配方、生產(chǎn)工藝及產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)。已獲授權(quán)發(fā)明專利 3 項。本項目大幅提升了國內(nèi)復(fù)合納濾膜制備及其產(chǎn)品的技術(shù)水平，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心競爭力。系列多功能納濾膜材料制造技術(shù)可進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品性能處于國內(nèi)領(lǐng)先、可替代進(jìn)口，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于飲用水凈化、工業(yè)流體分離等領(lǐng)域。

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日在金屬材料頂級期刊《Acta Materialia》在線發(fā)表。 在該項工作中，研究人員設(shè)計了一系列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。 通過對合金成分的進(jìn)一步微調(diào)，研究人員設(shè)計了一種新型合金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和獨特的9R相。試樣的拉伸強度和延伸率分別達(dá)到497MPa和11%。經(jīng)過時效處理后，試樣的拉伸強度達(dá)到550MPa，塑性在8%～17%之間。除了固溶強化、晶界強化和納米顆粒強化外，高密度層錯也有助于強化。 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℃時效8h的合金#5；曲線“#5-HT2”表示300℃時效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。 這項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。隨后通過熱處理時效工藝引入高密度層錯并細(xì)化晶粒，開發(fā)出了一種具有低熱裂敏感性和高強度的新型鋁鎂合金。這項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)計方法和熱處理工藝，推動了SLM制造技術(shù)的工程應(yīng)用。

研發(fā)采用視覺伺服方法進(jìn)行焊接機器人的焊縫跟蹤控制以實現(xiàn)真空腔體的智能化焊接。為了適合高速處理焊前的對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)焊縫圖像的特點定義焊縫的位置偏差和角度偏差，在此基礎(chǔ)上設(shè)計焊縫跟蹤控制器。進(jìn)而，利用視覺伺服方法進(jìn)行焊接機器人的焊縫跟蹤控制，實現(xiàn)智能化焊接。 在設(shè)計視覺伺服傳感機構(gòu)的過程中，增強對攝像機取像位置靈活性的控制，并滿足攝像機在室內(nèi)光源和弧光兩種光源下取像的需要；首次研究基于區(qū)域和邊緣的焊縫圖像處理算法；首次根據(jù)焊縫圖像的特點定義焊縫的位置偏差和角度偏差。

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；我國建筑和交通運輸領(lǐng)域使用的聚苯乙烯、聚氨酯等有機保溫材料（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)計及制備工藝方法，研發(fā)高速離心噴吹技術(shù)制備微納米纖維玻璃棉芯材，并將芯材和HDPE/PET/Al/PA復(fù)合膜材真空封裝。

山東塔高礦業(yè)機械裝備制造有限公司成立于2007年，公司總部位于山東省泰安市寧陽縣經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，占地面1200余畝，總投資15億元，現(xiàn)有職工1600余人，是由山東能源重裝集團與波蘭法穆爾集團共同投資組建。2019年初，按照集團公司支架專業(yè)化生產(chǎn)戰(zhàn)略總體部署，對重裝集團權(quán)屬二級單位支架生產(chǎn)場所進(jìn)行整合，形成9個權(quán)屬單位，泰安、棗莊、新泰、寧陽一體四地協(xié)同作業(yè)的發(fā)展格局。專業(yè)生產(chǎn)制造大型綜采液壓支護設(shè)備、工程油缸、電液閥和高端機械裝備鑄鍛件等四大類產(chǎn)品。是目前國內(nèi)唯一一家中外合資、專業(yè)制造、再制造大型綜采支護裝備的企業(yè)，可實現(xiàn)年產(chǎn)值18億元、利潤5000萬元。 公司配備先進(jìn)生產(chǎn)制造設(shè)備1500余臺套，主要包括：智能焊接機器人、大型立臥式加工中心、數(shù)控臥式銑床、深孔鏜床、數(shù)控機（車）床、數(shù)控切割機、數(shù)控機械手、數(shù)控鍛壓機、氬弧焊機、井式電阻爐、電液控制模鍛錘、1600噸摩擦壓力機、全自動大型10噸切邊機等國際先進(jìn)的制造加工設(shè)備，擁有世界級40000KN液壓支架綜合試驗臺、意大利進(jìn)口三坐標(biāo)檢測儀、光譜分析儀、三元素分析器、超聲波探傷儀等高精尖端檢測設(shè)備，具備高端煤機裝備制造及精密鑄鍛造生產(chǎn)能力。 公司主導(dǎo)產(chǎn)品有：礦用綜采液壓支護設(shè)備、大型長臂電牽引采煤機、不銹鋼立柱、電液控制閥，精密鑄鍛件，產(chǎn)品性能優(yōu)越，質(zhì)量可靠。采用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)工藝，研發(fā)制造的ZY18800掩護式支架，最高支護高度為8米，最大支撐阻力可達(dá)18800KN；大型電牽引長臂采煤機，涵蓋了國內(nèi)外各項前沿技術(shù)，年產(chǎn)煤量可達(dá)到1000萬噸；激光熔覆不銹鋼立柱，抗蝕性強，可實現(xiàn)5年免維護，整體使用壽命是同類產(chǎn)品的5-8倍；電液控制閥，采用人機界面分離技術(shù)，抗干擾能力強、性能可靠，可實現(xiàn)井下遠(yuǎn)程無人操作；精密鑄鍛件產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、精度高，已覆蓋煤機市場、鐵路配件市場、汽車配件市場、耐磨配件市場等多個領(lǐng)域。 歷經(jīng)多年發(fā)展，公司在山能重裝集團的帶領(lǐng)下，以完善的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、尖端的制造技術(shù)、過硬的產(chǎn)品質(zhì)量，在礦山機械制造和服務(wù)領(lǐng)域得到了廣泛認(rèn)可，年可實現(xiàn)銷售收入20億元，利稅1.5億元。企業(yè)先后獲得了“全國煤炭機械工業(yè)優(yōu)秀企業(yè)”、“國家安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化一級企業(yè)”、“國家高新技術(shù)企業(yè)”、“中國優(yōu)質(zhì)名牌產(chǎn)品”、“全國質(zhì)量誠信標(biāo)桿典型企業(yè)”、“省管企業(yè)先進(jìn)基層黨組織”、“低碳山東行業(yè)領(lǐng)軍單位”、“山東省新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地骨干企業(yè)”等榮譽稱號，逐步向國際化大型裝備制造集團邁進(jìn)。

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