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[南昌航空工业学院]材料加工工程学科

   2004-08-05 00:00 【 】【我要纠错
  材料加工工程学科研究方向“材+料加工工程”学科点经过长期的建设与发展,形成了“特种焊接及焊接控制智能化”、“精密铸造、功能材料及纳米陶瓷复合材料”、“特种塑性成型技术及模具计算机辅助设计”三大研究方向。该三大研究方向紧密结合江西地方经济,并且兼有服务航空航天、国防工业的特点,在江西高校中形成了自己独特的地位,对江西经济产生了积极的作用。

  一、特种焊接及焊接控制智能化

  该学科在电阻焊方面在国内处于领先水平。现有的研究方向为:

  1)扩散焊接、搅拌焊接技术研究

  本研究方向针对电机行业铜接头、铜/铝接头、汽车镁合金零件;船舶工业中铝合金板、飞机机翼、附油箱、导弹及航天火箭壳体的焊接而展开研究,重点研究搅拌摩擦焊的焊接部位的温度场、塑性变形动态场、再结晶等,以及研究优质焊接接头的形成规律;在此理论研究基础之上,研制、开发搅拌摩擦焊专用设备。

  2)铝合金电阻焊设备研究

  本研究方向重点研究焊接工艺与焊接质量的关系,研制开发大功率、三相次级整流的点焊设备,使铝合金焊接质量达到国际工业标准。

  3)柔性智能焊接设备系统的研究

  重点研究:

  a)焊接过程的计算机模拟与仿真;

  b)熔池尺寸、熔缝、成型以及电弧行为等参数实现在线检测和动态过程的智能控制。

  c)复杂空间曲线焊缝的实时跟踪系统;

  d)焊接电源、传感器系统、实时控制系统及其外围设备的接口与通讯;

  e)构造基于现场总线单元制造系统的网络结构和开放式平台;

  f)研究机器人焊接智能化复杂系统中各种信息流和物流的管理与控制,实现制造单元的智能集成。通过柔性智能焊接设备系统的研究,使焊接设备的技术水平大幅提高。

  二、精密铸造、功能材料及纳米陶瓷复合材料

  本研究方向主要研究铝、镁合金的精密成型技术,液态金属过滤净化技术;不仅在结构材料上开展研究,而且还在磁性材料、耐磨材料、降噪材料等功能材料上开展研究;而且在材料工程研究的前沿,开展纳米陶瓷复合材料研究。

  (一)精密铸造

  本研究方向重点研究薄壁铝合金调压铸造的理论及工艺,镁合金压铸工艺的优化。1)凝固过程数值模拟a)采用数值计算方法对液态金属渗流中二维及三维流场、温度场及应力场进行耦和计算,建立考虑强制对流等条件下的传热凝固模型。b)镁合金压铸充型及凝固过程数值模拟2)铝、镁合金薄壁精密铸造工艺研究铝合金薄壁精密调压铸造工艺包括铸型、涂料、型芯材料铸造工艺研究、可控调压铸造设备研制。国内目前只有手动调压设备,自动控制调压设备的研制对于调压铸造技术的理论研究和产业化均具有重要意义。3)铸造合金净化技术对各种有色金属及铸铁、高温合金的泡沫陶瓷过滤材料的制备技术及应用研究。目前该泡沫陶瓷过滤材料成功地应用在多种合金上,在航空、民用工业上产生较好的经济社会效益,尤其镁合金航空零件的过滤材料及技术的研究,使得出口美国的航空产品的成品率大幅度提高,经苛刻的理化检验,达到美国军用标准要求,该成果获得国家发明三等奖。

  (二)功能材料

  1)在稀土磁性材料方面主要研究在磁性研磨等工业应用方面研究;以及工业应用中稀土磁性材料的表面防护研究。2)稀土功能薄膜、非晶态合金、稀土镍氢电池的电化学研究,密封铅酸蓄电池的研究。3)金属基三维网状泡沫陶瓷复合材料的摩擦磨损研究由于泡沫陶瓷制成的金属基三维网状复合材料具有吸震、耐磨、自润滑等特性,而且由于其兼有良好的气浮性,将应用于精密仪器以及高速精纺织布机的气浮轴承的应用研究。目前正在研究其组织、结构、性能,以及成型技术。4)汽车降噪用泡沫镁的研究21世纪环境净化,可持续发展是项紧迫、严峻的课题,随着社会的进步,汽车的普及,汽车尾气、噪声对环境污染日益突出,因此研究泡沫镁合金并使其产业化具有重要的战略意义。

  (三)纳米陶瓷复合材料

  本研究方向以结构材料为研究范围,着重研究电子封装金属基复合材料、高性能陶瓷及纳米陶瓷复合材料的组织和性能控制及其制备技术。重点研究:

  ①高性能Si3N4陶瓷的制备技术。利用自增韧技术,通过成分设计、工艺参数优化等控制晶粒尺寸和分布以提高其力学性能;

  ②有机先驱体原位生长制备Si3N4基及TiB2基纳米复合材料的研究。通过含硅有机物高温裂解后原位形成纳米粒子,研究纳米粒子的形成机理及界面结构,探索纳米粒子的增韧机制及其在材料中的作用效应,建立纳米复合材料的设计理论。

  三、特种塑性成型技术及模具计算机辅助设计

  1)板料特种半模成型工艺及机理研究;

  2)航空型号“10A工程MP159合金紧固件攻关”,对具有耐蚀、高性能的钴基超级合金,研究冷、热变形温度、应变速率、变形量与其组织、性能的关系,研究后续热处理对组织、性能的影响规律;

  3)Ti-1023钛合金复杂非对称结构件的等温精锻技术及军机装机试飞考核。由于钛合金具有比强度高,比刚度高的优点,替代现有的30CrMnSiA并应用在先进歼击机上,达到减少重量、提高飞机结构效益,提高可靠性、降低制造成本的要求;

  4)摩擦旋压、液压二次反拉深等变形问题的研究;

  5)高导热系数材料差温模锻理论研究。利用有限元热力耦和方法研究无模变形机理

  6)快速凝固金属粉末的包覆工艺及模具的研究,飞机上新型阻尼减振材料的变形规律研究;

  7)振动在有色金属液态精密成型中的理论与应用研究。重点研究振动对铝合金液态金属浇入模具后的凝固行为,以及对锻件在不同条件下的变形行为的遗传性影响规律。

  8)模具计算机辅助设计。锻压模具、铸造模具、高分子材料成型模具是影响民用、航空航天工业的重要成型工具之一,利用计算机辅助设计意义重大。

  学科梯队

  “材料加工工程”学科点现拥有教职工70人,其中教授15人,副教授18人,高级实验师4人,2人为省级学科带头人,7人为省级骨干教师。学科带头人基本情况:

  刘新才教授、博士,男,1963年3月出生,中国稀土学会、材料学会、航空学会、机械工程学会会员、江西稀土学会常务理事、江西航空学会材料加工工程专业委员会主任委员。享受国务院“政府特殊津贴”,“做出突出贡献的中国博士学位获得者”,1996——2000年省高等学校中青年学科带头人,1995年江西省十大杰出青年,航空优秀青年,人事部、国家科委、国家教委、基金委、科协等“百千万人才工程”人选,曾获国家发明三等奖;航空部科技进步一等奖。刘新才同志先后主持了江西省跨世纪学科带头人培养项目“钕铁硼应用工程”、航空“九五”预研课题“高性能钕铁硼烧结技术”、‘95江西省高新技术示点工程预选项目“高性能粉末烧结钕铁硼及其应用”等10多项省部级以上科研课题,很多工作具有创新性。其中,在国际上通过铸造热压首次获得[006]REFeBCu磁织构。主持了“九五”江西省铸造重点建设学科的工作。共发表学术论文50余篇,其中被SCI、EI、ISTP收录8篇。

  “材料加工工程”代表性成果及特色

  材料加工工程学科在“九五”期间科研项目(含横向课题)共212项,研究经费1124.8万元,平均每年224.9万元,副高以上职称人员人均6.81万元。共发表论文409篇,其中高质量论文184篇,被SCI. EI. ISTP收录的论文15篇;科研成果转让41项,直接经济效益6500万元以上。“材料加工工程”学科点三大研究方向紧密结合江西地方经济,并且兼有服务航空航天、国防工业的特点,在江西高校中形成了自己独特的学术地位,对江西经济产生了积极的推动作用。

  南昌航空工业学院是江西省唯一设有“焊接”专业方向的单位,是江西省焊接学会理事长单位;到目前为止,南昌航空工业学院“焊接”专业方向在学术上、以及在促进国民经济建设、促进国防事业发展中,起到了不可替代的作用,在电阻焊技术及设备控制方面在国内处于领先水平。如以冀殿英教授为首的五人电阻焊的课题组为例,到目前为止,他们共承担横向课题1500万元,产生重大的经济效益和社会效益。根据用户反映的情况的不完全统计,到2000年为止,冀殿英教授课题组为企业研制的针对不同材料的电阻焊焊接设备,所产生的经济效益达到51000万元(这还不包括陈益平教授课题组、柯黎明教授课题组、陈焕明教授课题组),解决了航天长征火箭的焊接重大装备问题,解决了军用炮弹生产中焊接关键性技术难题。由于西方对我国防事业的封锁,致使我们的航空、航天、兵器等国防工业生产中难以引进先进的生产设备,正是南昌航空工业学院“焊接”方向的科研人员一起努力拼搏,使整个航空、航天、兵器行业的电阻焊质量达到一个新的水平,上了一个新的台阶,达到美国军用标准的水平。目前,铝合金三相次级整流电阻焊焊接设备,技术先进、可靠性高,在生产线上的水平达到国内领先水平。锆管焊机的研制解决了大亚湾核电站核燃料的重大技术装备,获得部级科技进步奖励。

  在江西经济建设中,焊接专业方向也起到在省内不可替代的作用。该专业为320厂研制了所有的电阻焊焊接设备,确保了飞机的生产质量;并且为昌河飞机工业公司、江西手扶拖拉机厂、浔阳电子仪器厂、萍乡汽车制动泵厂、江西汽车减震器厂等企业所研制的电阻焊设备得到广泛的应用,为江西整个航空工业、汽车工业提供了质优价廉的先进技术设备。

  在“铸造”专业方向上,我院为江西省铸造协会挂靠单位。在精密铸造、有色合金铸造、液态金属净化技术、稀土磁性材料等方向在省内处于领先水平,在国内处于先进行列,有些达到国内领先水平,如镁合金的过滤技术获国家发明奖的奖励。

  其一、促进江西企业的精密铸造技术进步。目前已与南昌特种钢铁厂、新余铸钢厂、扬子钢厂等开展合作,已使其精铸质量得到初步提高。

  其二、在调压精密铸造的研究上,对充型过程的模拟,尤其是调压铸造的控制技术,达到国内领先水平。

  其三、在稀土永磁材料的研究中,首次在国际上获得[006]磁织构,其论文被EI摘录。在“塑性压力加工”方向上,在等温精锻钛合金技术研究上,达到国内领先水平,采用该技术研制的钛合金零件已装在新型军用飞机上试飞,并通过考核。在铝基超级合金某些变形理论方面研究已达到国内领先水平,有多篇论文被SCI、EI摘录。

  目前,本学科正在与南京航空航天大学联合培养博士生;同时,加紧加大对全国开放的“材料加工工程研究中心”建设的投入与研究方向的优化、集约化,加大与国内著名大学、研究机构的合作,紧密瞄准江西高新技术产业,开展与企业的合作,进行理论研究、技术储备、技术开发、成果转化、人才培养,强化与江西其他高校“材料加工工程”学科的不同点、优势点,形成在电阻焊智能设备、铝镁合金精铸、钛合金高温合金精锻、功能材料等方面在国内形成领先地位的、有些研究方向在国内领先的重点学科。争取在“十五”末期获得博士授予权单位。

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