2021年2月4日,南極熊獲悉,科技部發(fā)布信息,已將“十四五”國家重點研發(fā)計劃“氫能技術(shù)”重點專項2021年度項目申報指南(見附件)向社會征求意見和建議。征求意見時間為2021年2月1日至2021年2月21日,修改意見請于2月21日24點之前發(fā)至電子郵箱。
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南極熊發(fā)現(xiàn)在“先進結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料”和“高端功能與智能材料”這兩個重點專項中出現(xiàn)了關(guān)于增材制造(3D打印)技術(shù)的項目,合計有9個項目(文末可下載),南極熊對其進行了梳理。
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“先進結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料”重點專項2021年度項目申報指南建議(征求意見稿),其中有7個項目涉及到了增材制造相關(guān)技術(shù),南極熊進行了提取如下:
2.3 高品質(zhì)TiAl 合金粉末制備及增材制造關(guān)鍵技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù))
研究內(nèi)容:針對電子束增材制造所需的低氧含量球形TiAl 合金粉末,研究鋁元素揮發(fā)、粉末球形度差、空心粉高問題,突破工業(yè)化生產(chǎn)球形TiAl 合金粉末和工業(yè)化TiAl 構(gòu)件增材制造關(guān)鍵技術(shù);開展增材制造TiAl 合金的材料-工藝-組織-缺陷-性能一體化系統(tǒng)研究及典型服役性能測試,突破構(gòu)件增材制造工藝及性能控制關(guān)鍵技術(shù),掌握包括材料、工藝、組織調(diào)控、性能特征及典型應(yīng)用,為新一代航空發(fā)動機高溫關(guān)鍵構(gòu)件制造及工業(yè)化應(yīng)用提供技術(shù)支撐。
考核指標:粉末指標:粉末粒度45μm~105μm,收得率≥40%,粉末氧含量≤0.075wt%,粉末流動性≤35s/50g;成形件指標:室溫抗拉強度≥600MPa、延伸率≥1.5%,650℃抗拉強度≥500MPa,650℃高周疲勞強度(σ-1,Kt=1,N=1×107)≥300MPa,650℃持久強度(σ100h)≥250MPa。
3.3 先進鋁合金高效加工及高綜合性能研究(共性關(guān)鍵技術(shù))
研究內(nèi)容:針對飛行器、船舶以及汽車等提速減重、綠色制造的迫切需求,開展以鑄代鍛、整體成型、短流程、低排放的高效加工技術(shù)研究,研發(fā)高綜合性能的先進鋁合金材料;開展先進鋁合金材料綜合性能評價及加工技術(shù)效能評價,形成鑄鍛一體成型的新型高綜合性能鋁合金高效加工技術(shù),將鑄造、增材制造等鋁合金提升到變形鋁合金強度水平。
考核指標:鑄鍛一體成型高強鋁合金屈服強度>350MPa、延伸率>6%、碳排放比A356 合金減少10%,建設(shè)10000 噸/年生產(chǎn)線,示范應(yīng)用于汽車、通訊等;高強傳動連接鋁合金材料,抗拉強度≥450MPa、屈服強度≥400MPa、延伸率≥8%、疲勞強度≥300MPa、焊接系數(shù)達到0.85、滿足高強傳動連接部件需求、建設(shè)10000 噸/年生產(chǎn)線、示范應(yīng)用于汽車等;核電超高強鋁合金管材外徑150mm、壁厚3.5mm、抗拉強度≥650MPa、滿足應(yīng)用要求;高強鋁合金增材制造產(chǎn)品屈服強度≥400MPa、延伸率≥6%、疲勞強度≥200MPa、建立1000 噸/年生產(chǎn)線。
4.4 低面密度空間輕量化碳化硅光學(xué)-結(jié)構(gòu)一體化構(gòu)件制備(基礎(chǔ)研究)
研究內(nèi)容:針對空間遙感光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用需求,研究低面密度空間輕量化碳化硅光學(xué)-結(jié)構(gòu)一體化構(gòu)件的結(jié)構(gòu)拓撲設(shè)計,開展復(fù)雜形狀碳化硅構(gòu)件的增材制造等新技術(shù)、新工藝研究,開發(fā)低面密度復(fù)雜形狀碳化硅構(gòu)件的近凈尺寸成型與致密化燒結(jié)技術(shù),開展低面密度碳化硅空間輕量化碳化硅光學(xué)-結(jié)構(gòu)一體化構(gòu)件的光學(xué)加工與環(huán)境模擬試驗研究,實現(xiàn)滿足空間遙感光學(xué)成像要求的低面密度碳化硅光學(xué)-結(jié)構(gòu)一體化構(gòu)件材料制備。
考核指標:碳化硅陶瓷材料開口氣孔率≤0.5%,彈性模量≥350GPa,彎曲強度≥350MPa,熱膨脹系數(shù)2.1±0.15-6/K(@-50~50℃),熱導(dǎo)率≥160 W/(m·K);光學(xué)-結(jié)構(gòu)一體化構(gòu)件尺寸≥500mm,面密度≤25kg/m2,表面粗糙度Ra≤1nm,面形精度RMS≤λ/40(λ=632.8nm),500~800nm 可見光波段平均反射率≥96%,3~5μm 和8~12μm 紅外波段平均反射率≥97%;通過空間成像光學(xué)系統(tǒng)環(huán)境模擬試驗考核(包含時效穩(wěn)定性、熱真空、力學(xué)振動等試驗,面形精度RMS≤λ/40)。
6. 結(jié)構(gòu)材料制備加工與評價新技術(shù)
6.1 金剛石超硬復(fù)合材料制品增材制造技術(shù)與應(yīng)用示范(典型應(yīng)用示范)
研究內(nèi)容:圍繞深海/深井勘探與頁巖氣開采、高端芯片制造等國家重大工程對長壽命、高速、高精度超硬材料制品的需求,開展高性能金剛石刀具、磨具和鉆具等結(jié)構(gòu)設(shè)計和增材制造技術(shù)研究,結(jié)合新型金剛石超硬復(fù)合材料工具宏觀外形和微觀異質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論設(shè)計和數(shù)值模擬,重點突破增材制造用超硬復(fù)合材料金屬粉體關(guān)鍵制備技術(shù)和含超硬顆粒的多材料增材制造關(guān)鍵技術(shù),完成典型工況條件下服役性能的評價。
技術(shù)指標:切/磨削類制品在典型工況條件下磨耗比降低70%以上,耐熱性達到800℃以上,使用壽命是現(xiàn)有加工材料的2 倍以上;鉆具類制品抗彎強度2000MPa,沖擊韌性≥4J/cm2,努氏硬度(壓痕)達到50GPa,使用壽命達到Y(jié)G15(WC-15Co) 類硬質(zhì)合金的5 倍以上;形成年產(chǎn)百萬件的工業(yè)化生產(chǎn)能力,實現(xiàn)2~3 種產(chǎn)品的規(guī)模應(yīng)用。
7.6 增材制造專用高性能高溫合金集成設(shè)計與制備(基礎(chǔ)研究)
研究內(nèi)容:針對航空發(fā)動機、高超聲速飛行器、重載火箭等國家大型工程等所需高溫合金精密構(gòu)件服役特點和增材制造物理冶金特點,融合多層次跨尺度計算方法、并行算法和數(shù)據(jù)傳遞技術(shù),發(fā)展增材制造專用高性能高溫合金的高效計算設(shè)計方法與增材制造全流程模擬仿真技術(shù),結(jié)合高通量制備技術(shù)和快速表征技術(shù),建立增材制造專用高性能高溫合金的材料基因工程專用數(shù)據(jù)庫;結(jié)合機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、可視化模擬等技術(shù),開展增材制造專用高溫合金高效設(shè)計與全流程工藝優(yōu)化的研究工作,實現(xiàn)先進高溫合金高端精密構(gòu)件的組織與尺寸精密化控制,并在航空航天等領(lǐng)域得到工程示范應(yīng)用。
考核指標:針對國家大型工程等所需高溫合金精密構(gòu)件特點,研制出3~5 種增材制造專用高溫合金,研發(fā)周期縮減40%以上、研發(fā)成本降低40%以上;發(fā)展高端增材制造裝備和工藝配套的高溫合金材料和技術(shù)體系,實現(xiàn)國產(chǎn)化規(guī)模應(yīng)用,綜合性能平均提升20%以上,產(chǎn)品成本降低30%以上,核心性能指標、批次穩(wěn)定性達到國際先進水平;申請發(fā)明專利或軟件著作權(quán)10 件以上。
8.5 基于激光增材制造技術(shù)的超輕型碳化硅復(fù)合材料光學(xué)部件制造
研究內(nèi)容:面向空間光學(xué)系統(tǒng)輕量化的發(fā)展需求,研究新型超輕型碳化硅復(fù)合材料光學(xué)部件預(yù)制體激光增材制造用粉體原料的設(shè)計與高效制備技術(shù);開發(fā)基于激光增材制造技術(shù)的碳化硅復(fù)合材料光學(xué)部件基體成型與致密化技術(shù);開發(fā)基于激光增材制造技術(shù)的碳化硅復(fù)合材料光學(xué)部件表面致密層制備技術(shù);開展超輕型碳化硅復(fù)合材料光學(xué)部件的加工驗證研究。
考核指標:碳化硅復(fù)合材料彎曲強度≥200MPa,彈性模量≥200GPa,熱導(dǎo)率≥100W/(m·K),熱膨脹系數(shù)≤3×10-6/K;碳化硅復(fù)合材料光學(xué)部件口徑≥350mm,輕量化率≥80%,面密度≤25kg/m2;研制出350mm 以上口徑碳化硅復(fù)合材料光學(xué)部件, 表面粗糙度Ra≤1nm , 面形精度RMS≤λ/40(λ=632.8nm),500-800nm 波段平均反射率≥96%。
8.8 增材制造先進金屬材料的實時表征技術(shù)及應(yīng)用
研究內(nèi)容:研發(fā)基于同步輻射光源的原位表征技術(shù)與裝備,動態(tài)捕捉增材制造過程中高溫下微秒級時間尺度和微米級局域空間內(nèi)的相變和開裂;通過高通量的樣品設(shè)計和多參量綜合表征手段,揭示動態(tài)非平衡制備過程中材料組織結(jié)構(gòu)的演化和交互作用規(guī)律。面向典型高性能結(jié)構(gòu)材料,揭示增材制造快速熔化凝固超常冶金過程對穩(wěn)定相、材料組織結(jié)構(gòu)和最終性能產(chǎn)生影響的因素,快速建立材料成分-工藝-結(jié)構(gòu)-性能間量化關(guān)系數(shù)據(jù)庫;結(jié)合材料信息學(xué)方法,發(fā)展增材制造工藝和材料性能高效優(yōu)化軟件,在典型增材制造材料的設(shè)計與優(yōu)化中得到應(yīng)用。
考核指標:發(fā)展基于同步輻射光源的增材制造原位表征技術(shù)與裝備,在多個尺度上實時追蹤增材制造過程中材料組織演變、裂紋生長和化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)過程。實現(xiàn)單點表征區(qū)域>200μm,空間分辨率≤10μm,時間分辨率≤5μs,表征通量>103 樣品空間成份點的原位無損分析;構(gòu)建高溫合金、不銹鋼、鈦合金、鋁鎂合金等高性能結(jié)構(gòu)材料成分-工藝-結(jié)構(gòu)-性能數(shù)據(jù)庫,開發(fā)增材制造工藝優(yōu)化專用軟件,應(yīng)用于三種增材制造材料的設(shè)計與優(yōu)化。申請發(fā)明專利3~5 項,軟件著作權(quán)2~3 項。
“高端功能與智能材料”重點專項2021年度項目申報指南建議(征求意見稿),其中有2個項目涉及到了增材制造(3D打。┫嚓P(guān)技術(shù),南極熊進行了提取如下:
2.2 骨組織精準適配功能材料及關(guān)鍵技術(shù)(共性關(guān)鍵技術(shù))
研究內(nèi)容:面向因骨質(zhì)疏松、骨腫瘤、感染等導(dǎo)致的人體骨組織缺損疾病治療的需求,研發(fā)對骨組織功能重建具有生物適配功能的高端再生修復(fù)材料,開發(fā)融合生物材料、醫(yī)學(xué)影像、計算機模擬、增材制造、人工智能的先進骨組織修復(fù)與再生成套技術(shù),發(fā)展外場驅(qū)動的非侵入性材料,促進無生命材料向具有健全功能組織的轉(zhuǎn)化。
考核指標:獲得3~5 種基于類骨無機粉體的新材料,闡明材料和組織相互作用機制及細胞信號通路;研發(fā)4~6 種外場驅(qū)動的新材料;突破大尺寸類骨無機材料3D 打印關(guān)鍵技術(shù),骨修復(fù)體連通氣孔率大于50%,孔徑在100 μm-600 μm之間可控調(diào)節(jié),壓縮強度大于40 MPa,實現(xiàn)大尺寸骨缺損的再生修復(fù);建立術(shù)前組織三維重建與手術(shù)模型制備、術(shù)中手術(shù)定位導(dǎo)板與精準修復(fù)再生修復(fù)材料構(gòu)建、術(shù)后康復(fù)材料設(shè)計的圍手術(shù)期骨精準再生修復(fù)成套技術(shù);完成骨再生精準修復(fù)材料的臨床前研究,開展臨床試驗20 例以上。
4.4 聲學(xué)超構(gòu)材料及集成器件(共性關(guān)鍵技術(shù))
研究內(nèi)容:面向高端技術(shù)裝備振動與噪聲控制的重大需求,開發(fā)聲學(xué)超材料設(shè)計技術(shù),發(fā)展基于3D 打印等先進制造手段的聲學(xué)超材料制備方法,研發(fā)具備寬帶、低頻、全向等優(yōu)異吸聲、隔聲特性的聲結(jié)構(gòu)功能材料和基于拓撲聲學(xué)的全固態(tài)集成聲學(xué)器件,實現(xiàn)基于超材料的低頻聲波定向傳輸;開發(fā)有效提高超聲穿透性能并實現(xiàn)高分辨顱腦超聲成像的雙負參數(shù)聲學(xué)超材料。
考核指標:聲學(xué)超構(gòu)材料的工作頻帶范圍20~800 Hz,厚度≤30 mm,其中吸聲超材料實現(xiàn)設(shè)計帶寬內(nèi)吸聲系數(shù)≥0.85、平均值≥0.95,隔聲超材料實現(xiàn)設(shè)計帶寬內(nèi)插入損失≥20 dB、平均值≥30 dB。中頻超構(gòu)聲學(xué)器件的工作頻率≥100MHz,室溫品質(zhì)因子Q≥104,高頻超構(gòu)器件的工作頻率≥3GHz,室溫品質(zhì)因子Q≥5×103,濾波器帶寬的可設(shè)計范圍優(yōu)于0~3%,帶外抑制≥40 dB,插入損耗≤5 dB。
最后附上這兩個重點專項的原文
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