创新平台

针对航空航天、船舶、汽车和轨道交通等领域对轻合金材料应用的重大技术需求，搭建轻合金粉末制备、轻合金及其模具3D打印成形、粉末冶金工模具以及超高速激光熔覆实验平台，形成轻量化材料设计与制备能力。

1、粉末材料开发与制备

通过研发高效超音速气雾化喷嘴，突破了气雾化制粉领域的关键共性技术难题，建成了具有自主知识产权的50kg、100kg、200kg、250kg以及目前国内最大的500kg级高性能金属粉末材料真空气雾化制备生产线。目前已研发和制备包括铁基、镍基、钴基在内的应用于3D打印、（超高速）激光熔覆和粉末工模具制备等多个领域的合金粉末，并建立相应的应用技术标准。粉末粒度分布均匀，球形度>92%，空心粉率<1%，成粉率>85%，氧含量≤150ppm，氮含量≤100ppm，流动性≤16s/50g，达国际领先水平。产品出口新加坡、德国等地，在西安铂力特、德国Audi、BMW、Fraunhofer ILT及Hermle等公司得到推广应用。

系列化气雾化系统设计模型及模拟结果

500kg级真空气雾化制粉设备

2、金属3D打印成形

针对复杂结构件成形和小批量个性化定制等需求，开展金属3D打印成形工艺技术研究，具备轻合金以及轻合金成形模具的3D打印成形能力，所制备的3D打印随形冷却压铸模具，经德国奥迪公司检测使用，其尺寸精度和力学性能等均满足其使用需求。与德国在轻合金粉末增材制造应用方面开展国际合作，共同开发国际首台微米级3D打印设备及其成套技术，可针对航空航天和生物医疗等领域精密零部件实现微米级精密3D打印加工。

3D打印生产线	3D打印随形冷却压铸模具

3、粉末冶金工模具

以自主开发的先进真空气雾化制粉设备为基础，突破金属粉末夹杂控制关键技术，优化热等静压、锻造及热处理等工艺流程，确定粉末钢制备全流程关键技术，开发出轻量化成形用粉末冶金高性能工模具材料及其先进成套制备技术，满足极端工况工模具的性能需求。制备的粉末钢产品，经国家钢铁材料测试中心检测，硬度达到66.5HRC，抗弯强度4200-5000MPa，冲击韧性25-35J/cm2，产品性能达到或超过国外同类产品水平。主要客户包括汉江工具厂、陕西法士特等。

粉末冶金滚齿刀

4、超高速激光熔覆技术

为响应绿色制造发展战略，替代传统高能耗高污染的电镀铬技术，与德国Fraunhofer ILT等机构在超高速激光熔覆加工技术方面开展国际合作，共同开发了超高速激光熔覆成套技术，并采用多尺度多物理场固液气多相耦合数值模拟方法，建立了超高速激光熔覆粉末全过程的热力行为分析数值计算模型。激光熔覆线速率≥25m/min，极限熔覆线速率≥200m/min，单层熔覆厚度≥400μm的条件下激光熔覆效率≥0.75m2/h，激光熔覆涂层表面粗糙度≤10μm，涂层与基体结合强度≥500MPa，熔覆层硬度≥600HV，中性盐雾试验≥1000h，达国标（GB/T6461-2002）9级水平。为中煤北京煤机、胜利油田、华北油田、韩国JINSUNG等企业的煤机液压支架立柱、石油闸板轴、冶金轧辊和铝合金压铸机冲头等重点产品提供超高速激光熔覆耐磨耐蚀涂层技术开发及加工服务。

团队与Fraunhofer ILT、Acunity GmbH等机构人员

超高速激光熔覆设备

铝合金压铸机冲头
(a) 原始状态	(b) 超高速激光熔覆后