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    项目介绍

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      (一)高性能3D打印用金属粉末材料
      本项目旨在引入机械科学研究总院先进制造技术研究中心自主研究开发、拥有自主知识产权、具有国内领先水平的微细金属粉末和新型合金粉末制造技术,本项目完成后将形成批量生产微细金属粉末和开发新型合金粉末的能力,以适应不断增长并且要求愈来愈苛刻的市场需求。而且我国目前有上千家的粉末冶金企业,除几家引进生产线外,制粉工艺均比较落后。该项技术的突破对于提升企业的产品质量和竞争力,促进我国关键材料的发展具有重要的推动作用,将会对行业产生良好的经济效益和社会效益。
      金属粉体高效气雾化成套生产技术装备的开发成功,将为各类高温微细球形粉体材料的制备提供一条有效的技术途径,同时使我国在气雾化快速凝固材料制备技术的研究开发和应用领域均达到世界先进水平,极大地提高我国在这一领域中的地位,并有可能将这种拥有自主知识产权的高新技术及相关设备推入国际市场。
      本项目的主要成果是建立起国内领先的200kg、500kg级高温高活性金属粉体高效气雾化成套生产技术装备,利用该技术装备制备的细粉具有产出率高、杂质含量较低的特点,能够满足3D打印金属制品、航空航天用粉末冶金制品、高纯净粉末冶金靶材、金属注射成型、金刚石合成及工具等领域用各类高端金属粉体的需求。其大批量生产和应用,将带动相关金属粉末材料及其制品产业的技术进步具有重大的战略意义,可使国产相关产品的品质大幅度提高,缓解进口原材料带来的高生产成本的压力,同时有利于其性能/价格方面的优势参与国际市场竞争。
      雾化制粉技术具有如下特点:
      (1)先进的雾化制粉技术保证Type3型合金焊粉的一次收粉率在大于50%之间,有效降低生产成本;
      (2)为控制球形合金焊粉化学成分和氧含量,本工艺技术采用惰性气体保护下熔炼和雾化技术,所有与粉体接触的设备和管道均用不锈钢制造。产品采用惰性气体充气包装;
      (3)采用惰性气体循环使用的技术,大大降低生产成本;
      (4)独有的筛分技术可有效控制产品的上限和下限粒度范围;
      (5)主要生产过程包括合金熔炼、雾化制粉、粉体冷却、粒度分级和粉体包装联为一体,形成全封闭自动控制的一体化生产系统,工艺流程短,无环境污染。
      (二)激光万博matext手机注册技术再制造生产线
      激光万博matext手机注册亦称激光包覆或激光熔敷,是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加万博matext手机注册材料,并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法,在基层表面形成与其为冶金结合的添料万博matext手机注册层。
      激光万博matext手机注册是指以不同的添料方式在被万博matext手机注册基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低,与基体成冶金结合的表面涂层,显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法,从而达到表面改性或修复的目的,既满足了对材料表面特定性能的要求,又节约了大量的贵重元素。
      与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比,激光万博matext手机注册具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合万博matext手机注册材料多、粒度及含量变化大等特点,因此激光万博matext手机注册技术应用前景十分广阔。
      从当前激光万博matext手机注册的应用情况来看,其主要应用于三个方面:①对材料的表面改性,如燃汽轮机叶片,轧辊,齿轮等;②对产品的表面修复,如转子,模具等。有关资料表明,修复后的部件强度可达到原强度的90%以上,其修复费用不到重置价格的1/5,更重要的是缩短了维修时间,解决了大型企业重大成套设备连续可靠运行所必须解决的转动部件快速抢修难题。另外,对关键部件表面通过激光万博matext手机注册超耐磨抗蚀合金,可以在零部件表面不变形的情况下大大提高零部件的使用寿命;对模具表面进行激光万博matext手机注册处理,不仅提高模具强度,还可以降低2/3的制造成本,缩短4/5的制造周期。③快速原型制造。利用金属粉末的逐层烧结叠加,快速制造出模型。
      激光万博matext手机注册技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术,是指激光表面熔敷技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自激冷却形成稀释率极低,与基体材料呈冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法[.如对60#钢进行碳钨激光万博matext手机注册后,硬度高达2200HV以上,耐磨损性能为基体60#钢的20倍左右。在Q235钢表面激光万博matext手机注册CoCrSiB合金后,将其耐磨性与火焰喷涂的耐蚀性进行了对比,发现前者的耐蚀性明显高于后者。
      激光万博matext手机注册技术是一种经济效益很高的新技术,它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质,降低成本,节约贵重稀有金属材料,因此,世界上各工业先进国家对激光万博matext手机注册技术的研究及应用都非常重视。
      激光万博matext手机注册技术以其具备的优势及特点使其在材料表面改性、零件修复、制备梯度功能材料以及零件的直接成形等方面显示出了巨大的应用潜力。可在廉价、易加工的基体材料表面有选择地制备高性能的万博matext手机注册层,并实现局部精密万博matext手机注册及修复,后续加工少。并且加工柔性好,可方便地对沟槽、孔壁等常规方法难以加工的部位进行激光万博matext手机注册。
      增材制造激光万博matext手机注册项目分三个方向,耐磨备件修复、耐腐蚀备件修复、内孔修复,目前耐磨备件修复已实现,主要为冶金行业,耐腐蚀备件修复、内控修复两方面正在进行,主要为煤机行业液压支柱生产、再制造。
      (三)3D打印生产平台
      3D打印是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属等材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。具有快速成形、易加工复杂形状零件、可制造个性化、定制化产品等优点,解决了难加工材料制造复杂结构零件的成形问题,从而大大提高了生产效率、降低了能源和原材料损耗。
      3D打印技术在我国还处于发展初期,产业体量相对较小。同时,中国制造业各个环节对3D打印技术的认识还存在很多不足。从实际发展情况来看,截至目前3D打印并没有实现成熟的产业化,从设备到产品再到服务仍停留在“高级玩具”阶段。但是,国内从政府到企业,普遍认可3D打印技术的发展前景,政府和社会普遍关注未来3D打印技术将对我国现有的生产、经济、制造模式等造成的影响。
      根据调研数据,目前,我国对3D打印技术的需求并非集中在设备上,而是体现在对3D打印用耗材种类多样性和对代理加工服务的需求上。工业客户是我国采购3D打印设备的主力军,他们所购买的设备主要用于航空、航天、电子产品、交通工具、设计、医疗、文化创意等行业。目前,3D打印机在中国企业的装机量约500台,年增速为60%左右。即使这样,目前的市场规模也仅为1亿元/年左右。而3D打印用材料的研发和生产潜在需求规模已近10亿元/年,随着设备工艺的普及和进步,规模还将迅速增长;同时3D打印相关委托加工服务非常火爆,多家代理3D打印设备的公司对激光烧结工艺和设备应用已非常成熟,可对外进行加工服务,由于单台设备价格一般在500万元以上,市场接受度不高,但代理加工服务却非常火爆。
      发展3D打印产业,可以在提升我国工业领域的产品开发水平的同时有助于攻克技术难关,并且易形成新的经济增长点,促进就业。当前,全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮。发达国家面对近年来制造业竞争力的下降,大力倡导“再工业化、再制造化”战略,提出智能机器人、人工智能、3D打印是实现数字化制造的关键技术,并希望通过这三大数字化制造技术的突破,巩固和提升制造业的主导权,加快3D打印产业发展,推动我国由“工业大国”向“工业强国”的转变。
      发展3D打印产业,可以提升我国工业领域的产品开发水平,提高工业设计能力传统的工业产品开发方法,往往是先开磨具,然后再做出样品,而运用3D打印技术,无需开磨具,可以把制造时间降低为以前的1/10到1/5,费用降低到1/3以下。一些先进的设计理念,无论其结构和工艺多么复杂,均可利用3D打印技术,短时间内制造出来,从而极大地促进了产品的创新设计,有效克服我国工业设计能力薄弱的问题。
      发展3D打印产业,可以生产出复杂、特殊、个性化产品,有助于攻克技术难关3D打印可以为基础科学技术的研究提供重要的技术支持。在航天、航空、大型武器等装备制造业,零部件种类多、性能要求高,需要进行反复测试。运用3D打印,除了在研制速度上具有优势外,还可以直接加工出特殊、复杂的形状,简化装备的结构设计,化解技术难题,实现关键性能的赶超。
      3D打印一期项目购置1台EOSM290金属3D打印机,二期项目新增9台,达到10台金属3D打印机的规模,已经于2018年5月底投产,成为国内拥有先进设备规模的大公司。公司目前合作的主要客户有西安铂力特、北京鑫精合、上海禹秩等公司,产品以航空航天零件、注塑模具、汽车零件及个性化定制产品为主。
      经了解,金属3D打印在军工行业应用广泛,前景广阔,针对3D打印民用产品转军工用计划,已与航天三院、54所等相关单位达成战略合作意向,由现行的产品合作逐渐拓展合作领域,我公司可依据军工装备性能要求并借助金属材料独家生产研发优势建立军工产品研发、生产线切实做好保密安全工作。
      (四)高性能粉末先进成形产品
      高速钢一般采用传统的铸锭-锻轧工艺生产。因铸锭的尺寸大,合金元素含量高,加上其冷却速率缓慢等缘故,凝固时会出现粗大的莱氏体和碳化物的偏析组织,会严重损害钢的各种性能。为了改善其粗大组织和提高其热加工性能,人们采用了孕育处理、低温浇注等工艺,虽然一定程度上有了提高,但是不能从根本上解决硬而脆的一次碳化物的偏析问题。
      增材制造的粉末高速钢是通过把高速钢微细粉末用特殊方法成形并烧结而制成的高速钢材制品叫做“粉末高速钢”。粉末先进成形产品(粉末高速工具钢、粉末冶金高温合金、轴承钢、高端齿轮钢等)是一种独具特色的新品种,与传统铸锻高速钢相比,它采用了快速凝固技术,可以从根本上解决粗大碳化物偏析等问题。无论钢材制品形状与尺寸大小如何,都具有无偏析、晶粒细小、夹杂物含量少、组织均匀等显微组织特点,特别是形成的碳化物颗粒弥散细小,因此高速钢的硬度、韧性以及抗弯强度等性能均得到了明显的提高。此外,粉末冶金方法可以使钢中的合金元素含量大大增加,这在传统的铸锭炼钢工艺是做不到的粉末先进成形产品(粉末高速工具钢、粉末冶金高温合金、轴承钢、高端齿轮钢等)组织均匀,晶粒细小,其碳化物分布均为1级,碳化物晶粒尺寸在2~3μm以下。比相同成分的熔铸高速钢具有更高的抗弯强度、韧性和耐磨性,一般能高出20% ~ 50%。同时还具有热处理变形小、锻轧性能和磨削性能良好等优点。粉末高速钢中的碳化物含量大大超过熔铸高速钢的允许范围,使硬度提高到 67HRC 以上,从而使耐磨性能得到进一步提高。如果采用烧结致密或粉末锻造等方法直接制成外形尺寸接近成品的刀具、模具或零件的坯件,更可取得省工、省料和降低生产成本的效果。