1、1项目名称: 高性能复杂整体薄壁构件高效精确热介质压力成形技术推荐单位：哈尔滨工业大学项目简介新一代航空、航天、高铁和新能源汽车等高端装备向大型化、轻量化、高速化、长寿命、高可靠发展，出现一类大尺寸高性能复杂整体薄壁构件。材料难变形、复杂形状与高性能互相耦合，使得此类构件制造难度极大，超出现有制造技术的边界和物理极限。为了解决传统热成形技术以及流体高压成形技术在制造大尺寸高性能复杂整体薄壁构件时存在的难题，本项目创新性地提出了“高效精确热介质压力成形技术”。其基本成形原理为：采用电流自阻加热和感应加热等快速加热方式，以热介质（气体介质、热油介质、颗粒介质）作为柔性加载介质，并通过刚体模具与柔性
2、介质复合，成形出难变形材料复杂形状整体构件，最终在模具内通过高压冷气实现形状精度与组织性能一体化控制。在国家杰出青年基金、国家科技重大专项、国防 973 项目、总装预研项目，以及载人航天、新一代火箭飞机研制项目，高铁和新能源汽车等企业项目支持下，投入科研经费 4432 万元。经过十余年深入系统研究，针对材料难变形、复杂形状与高性能耦合带来的巨大技术挑战，通过理论/ 工艺/ 装备一体化创新，形成了自主知识产权关键技术，获得的创新性成果如下：(1)建立了基于双硬化与软硬化协调机制的复杂板壳热变形理论；(2)发明了基于电流快速加热的复杂异形管类整体结构热介质压力成形工艺方法；(3)发明了复杂曲面板类
3、整体结构刚柔介质协调热介质压力成形工艺方法；(4)发明了基于冷/热介质快速转换的模内高压气淬形性一体化调控方法；(5)研发出具有多工艺参量耦合加载和冷/热介质快速转换功能的数控热介质成形装备。核心技术指标：最高成形温度 1200，最高气体压力 70MPa，整体构件径厚比达 3200，局部微小尺寸比 1/1000，大尺寸构件小圆角比 0.8，尺寸精度( 贴模度)0.25mm，构件强度变化率+10% ，大尺寸板类构件成形效率 10min/件，比国外高 510 倍。获授权国家发明专利 25 项，培养博士 18 名、硕士 21 名。发表 SCI 论文82 篇、EI 论文 89 篇，SCI 他引 420
4、 次。经技术鉴定：“该项目总体水平处于国际领先，具有显著的经济社会效益和广阔的应用前景。”为 3 家企业研制了大批量生产用热介质压力成形装备，工艺和模具成套技术提供给今创集团股份有限公司、中车长春轨道客车股份有限公司、捷安特（昆山）有限公司等企业，实现地铁门立柱罩、车头棱线、高档自行车车架等零件大批量生产；多种产品已用于新型隐形战机、高推比航空发动机、载人航2天、高超音速飞行器等重大国防装备关键构件的研制，解决了一批国家重大需求和工业生产中的瓶颈难题。推广应用情况本项目自主研发的热介质压力成形技术已应用于新一代航空、航天、高铁和新能源汽车等行业和领域。主要应用单位情况：应用单位名称 应用技术
5、应用的起 止时间 联系人 电话 经济效益（万元）中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司新型四代战机铝合金蒙皮2016-02至今迟彩楼139983211452750（节支）中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司高推比航空发动机高温合金封严环2012-09至今李晓光138988319811200（节支）中国航发南方工业集团有限公司航空发动机WZ-10 高温合金出口内壁2016-03至今吴超18007333382XX-10 航空发动机制造首都航天机械公司舱外航天服生保系统铝合金异形管件2016-06至今祝世强135226456167350（产值）1250（节支）首都航天机械公司 高超声速飞行器二元进气
6、道 2016-01至今 敖洪峰18911626196 高超声速飞 行器研制今创集团股份有限公司伦敦地铁铝合金门立柱罩2013-06至今孔祥进180143088883900（产值）6200（节支）中车长春轨道客车股份有限公司标动 250 铝合金车头棱线零件2017-01至今梁继业159430249611500（节支）中车长春轨道客车股份有限公司重庆地铁铝合金车头门框2017-01至今梁继业159430249611200（节支）3捷安特（昆山）有限公司高档自行车铝合金异形管件2013-01至今林国华1380626204369213（产值）4150（利税）河北中亿永兴工贸有限公司新能源汽车铝合金异形
7、管件2015-10至今杨联升137031638275600（产值）经济效益 单位：万元人民币项目总投资额 4432.00 回收期（年） 5年 份 新增利润 新增税收 创收外汇（美元） 节支总额2015 811.00 427.00 0.00 1570.002016 1995.00 1021.00 0.00 3610.002017 3290.00 1532.00 0.00 7430.00累 计 6096.00 2980.00 0.00 12610.00各栏目的计算依据：项目投资额（万元）包括：国家杰出青年基金、总装预研等纵向经费 3981万，捷安特（昆山）有限公司、首都航天机械有限公司等横向经费
8、451 万元。效益额根据 4 家公司近三年效益证明统计（利润/税收 /节支）（万元）：首都航天机械有限公司（2205/441/1250）、今创集团股份有限公司（930/186/6200）、捷安特昆山有限公司（1649/961/0）、河北中亿永兴工贸有限公司（1312/1392/0）。项目新增产值总额为 86063 万元，不包括部分企业因商业秘密不能提供的数据，以及航空、航天和国防产品效益。新能源电动汽车电池质量增加约220kg，底盘和车身构件迫切需要采用铝合金代替钢实现轻量化。采用热介质压力成形生产铝合金异形整体管件，是提高我国新能源汽车综合性能、实现节能环保指标的重要保证。为满足 300km
9、/h 以上高速运行的气动性能、减少风阻，高铁机车外覆盖件的形状越来越复杂。采用热介质压力成形制造带有大尺寸和局部尖角几何特征的空间棱线零件，是我国新一代高铁动车组制造技术的重要创新。新型战机、新一代航空发动机对隐身性能、超音速飞行气动性能、可靠性等要求极高，采用热介质压力成形的铝合金整体蒙皮构件、高温合金出口内壁等，尺寸精度和构件性能明显优于设计要求，是我国在难变形整体薄壁构件制造技术的重要创新。4曾获科技奖励情况无5主要知识产权证明目录1、发明专利序号知识产权具体名称国家（地区）授权号 授权日期 证书编号 权利人 发明人发明专利有效状态1一种封闭异形截面钛合金进气道的整体低温高压成形工艺中国
10、 ZL201418001036.2 2016-05-16国密第 45094 号哈尔滨工业大学刘钢，苑世剑， 何祝斌有效2一种大截面差异形截面管件胀压复合成形方法中国 ZL201610825458.X 2018-01-26 第 2794049 号哈尔滨工业大学何祝斌，张坤， 苑世剑有效3 一种板材温热介质充液成形设备 中国 ZL201210579726.6 2014-09-17 第 1482732 号北京航空航天大学郎利辉，刘康宁，蔡高参，郭禅有效4一种钛合金封闭变截面件温热高压成形设备中国 ZL201418002179.5 2016-11-01国密第 40393 号哈尔滨工业大学刘钢，苑世剑，
11、 王建珑，何祝斌有效65一种电流辅助钛合金波纹管热成形装置和方法中国 ZL201410747829.8 2016-12-07 第 2309515 号哈尔滨工业大学王国峰，赵淘， 杜志豪，刘小林，杨默，赵相禹有效6一种薄壁管件变角度斜向冲击试验夹具中国ZL 201510846020.52015-11-26 第 2664149 号大连理工大学亓昌，杨姝， 刘维生，李庆余，孙勇，裴连政有效7利用取件托板快速取件板材高温拉深成形方法中国 ZL201010265010.X 2012-02-29 第 914809 号哈尔滨工业大学何祝斌，凡晓波，郭乾应，韩玉杰，吴顺通有效8电流辅助钛合金波纹管热成形模具及
12、方法中国 ZL201310516103.9 2015-04-22 第 1644530 号哈尔滨工业大学王国峰，刘淑芬，孙超，曹凤超，李优，吴雪松有效9高强钢细长结构件电流辅助快速热成形装置及方法中国 ZL201310370328.8 2015-08-05 第 1744364 号哈尔滨工业大学王国峰，吴雪松，刘淑芬，孙超， 高静，代想想， 杜志豪有效710一种复杂零件小特征部位的冲击液压复合成形工艺中国 ZL201210321991.4 2014-11-05 第 1512464 号北京航空航天大学郎利辉，王少华 无效11一种发动机中用密封环成型方法及模具装置中国ZL201010529338.82
13、014-10-29 第 1505290 号北京航空航天大学郎利辉，王永铭，周贤宾，段新民，邵天巍，陈汇有效12 一种提高板材成形极限的方法 中国ZL201110157894.12014-11-12 第 1518346 号北京航空航天大学郎利辉，蔡高参，刘宝胜，李慧丽，杜平梅无效13 一种提高板材成形极限的装置 中国ZL201110157938.02014-11-12 第 1518067 号北京航空航天大学郎利辉，刘宝胜，蔡高参，李慧丽，杜平梅无效14大型薄壁复杂特征板材双向加压充液成形方法中国 ZL201410117624.12016-05-25 第 2085474 号北京航空航天大学郎利辉，
14、孔德帅，孙志莹，阮尚文，谷珊珊有效815异种材料双层管材的热胀形制备方法中国 ZL201210140066.12015-05-13 第 1659857 号哈尔滨工业大学王志彪，何祝斌，陈久亮，黄荆城，杨诚，刘武有效16 一种高温用柔性增压缸 中国ZL201110006852.82012-12-19 第 1103751 号北京航空航天大学郎利辉，张虎， 刘宝胜，李慧丽，蔡高参无效17 一种板材复合成形方法 中国ZL200510011975.52009-06-24 第 512982 号北京航空航天大学郎利辉，周贤宾 无效18电流辅助柔性压辊拉形钛合金方法及压辊拉形装置中国 ZL2011101074
15、07.02012-11-21 第 1081860 号哈尔滨工业大学王国峰，刘博洋，王长文，郭晓云，张凯锋，杨波平有效19钛及钛合金电流辅助热旋压成形方法中国 ZL201210397340.32014-09-24 第 1486278 号哈尔滨工业大学王国峰，蒋少松，卢振，张凯锋， 苑世剑，刘钢有效20电流辅助钛及钛合金波纹管单波连续成形装置及成形方法中国 ZL201010187076.12011-11-30 第 871790 号哈尔滨工业大学王国峰，张凯锋 无效921一种多杆施力的薄壁坯料逐步成形方法中国 ZL201510397584.52017-01-18 第 2350678 号哈尔滨工业大学
16、张坤，林艳丽， 何祝斌，苑世剑有效22采用轴向不等壁厚管成形等壁厚变直径管件的方法中国 ZL2014100321062016-04-27 第 2049434 号哈尔滨工业大学何祝斌，陈久亮，苑世剑有效23一种压力辅助薄壁坯料精密加工方法中国 ZL201510341829.22017-03-01 第 2403713 号哈尔滨工业大学何祝斌，苑世剑 有效24 管板复合充液成形方法 中国ZL201010610103.12013-02-27 第 1142636 号北京航空航天大学郎利辉，程鹏志 有效25Process for forming hollow member with complicated
17、 cross-section美国 US 9808850B2 2017-11-07 15/340,776哈尔滨工业大学初冠南，林艳丽，苑世剑有效102、计算机软件著作权序号计算机软件著作权名称国家（地区）授权号 授权日期 证书编号 权利人 发明人 有效状态1金属热态气压成形系统超高压气源压力精确控制软件中国 2016SR180392 2016-07-14软著登字第 1359009 号哈尔滨工业大学何祝斌，苑世剑，刘钢，凡晓波有效2管材热态气压成形系统气液增压缸位移精确控制软件中国 2017SR443158 2017-08-14软著登字第 2028442 号哈尔滨工业大学何祝斌，凡晓波，苑世剑，刘钢有效3管材力学性能的液压胀形法分析测试软件中国 2013SR108454 2013-10-14软著登字第 0614216 号哈尔滨工业大学何祝斌，林艳丽，孙毅，苑世剑有效承诺：上述知识产权用于提名国家高等学校技术发明奖的情况，已征得未列入项目主要完成人的 作 者 的 同 意 。 知识产权归国内所有，且不存在争议。第一完成人签名：
