近日，2019年中國先進技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用大賽決賽及頒獎儀式在江西南昌隆重舉行，頂立科技的“基于增材制造的某型燃氣輪機導向葉片研發(fā)及應(yīng)用示范”項目獲大賽產(chǎn)業(yè)化類優(yōu)勝獎。

中國先進技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用大賽是由工業(yè)和信息化部、科技部、財政部、國防科工局、全國工商聯(lián)等聯(lián)合主辦，從6月項目征集，到8月北京初賽，9月鎮(zhèn)江、九江、新余、滎陽四地同步半決賽，直至11月南昌總決賽，歷時5個多月。大賽項目涵蓋新一代信息技術(shù)、先進材料、智能制造、新能源與節(jié)能環(huán)保、生物技術(shù)等六個重點領(lǐng)域，匯聚了全國30個省(自治區(qū)、直轄市)、14家中央企業(yè)和部分高校、科研院所、民營企業(yè)共1034個項目。工業(yè)和信息化部黨組書記、部長苗圩，江西省委書記劉奇，中央軍融辦副主任王樹年，國防科工局局長張克儉，全國工商聯(lián)副主席黃榮及科技部、財政部等有關(guān)部委領(lǐng)導出席頒獎儀式并參觀優(yōu)秀項目展覽。

頂立科技的“基于增材制造的某型燃氣輪機導向葉片研發(fā)及應(yīng)用示范”項目圍繞激光選區(qū)熔化增材制造技術(shù)（SLM），以南方燃機某型導向葉片需求為牽引，通過攻克模型重構(gòu)、成分分析、關(guān)鍵材料自主研制、增材制造及后處理工藝開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)，在國內(nèi)首次實現(xiàn)了增材制造技術(shù)在燃機熱端部件的裝機應(yīng)用。

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導向葉片是燃氣輪機中工作負荷最重的核心部件，工作環(huán)境惡劣，報廢量極高，由于沒有設(shè)計圖紙，材料體系不明，制造成本高、周期長等因素影響，國內(nèi)燃氣輪機制造單位使用的導向葉片長期依賴進口，頂立科技經(jīng)過反復研究，采用增材制造逆向工程技術(shù)，攻克了導向葉片快速制造的技術(shù)難題，成功實現(xiàn)了自主研發(fā)與生產(chǎn)。

創(chuàng)新點 1：基于增材制造的逆向反推技術(shù)

1、采用用工業(yè)藍光掃描確定導向葉片外輪廓，采用工業(yè)CT確定導向葉片內(nèi)輪廓，采用三坐標測量擬合，模型去噪，確定導向葉片最終三維模型。

2、綜合利用ICP、SEM與EDS等分析手段，對導向葉片進行表征和技術(shù)分析，從而得到導向葉片合金成分信息。

技術(shù)突破：復雜零件的快速重構(gòu)技術(shù)、材料精準分析技術(shù)

創(chuàng)新點 2：高純潔凈粉末高溫合金制備技術(shù)

純凈度與流動性是影響打印質(zhì)量的關(guān)鍵要素，2016年，頂立科技自主研發(fā)的國內(nèi)首臺等離子旋轉(zhuǎn)霧化制粉設(shè)備，攻克超高轉(zhuǎn)速等離子旋轉(zhuǎn)霧化制粉技術(shù)，解決導向葉片專用高溫合金粉體材料純度、粒度、缺陷、元素燒損等控制難題。

頂立科技創(chuàng)新采用柔性自密封高速旋轉(zhuǎn)及微氧控制技術(shù)、裝備自適應(yīng)柔性控制與在線調(diào)控、修正技術(shù)、增材制造專用超潔凈粉體制備工藝研究技術(shù)；生產(chǎn)所用粉末均達到氧含量小于100ppm，夾雜物1kg≤10顆、流動性＜15s/50g的航空標準要求。

技術(shù)突破：高性能、超潔凈、高致密度、高球形度專用合金材料制備技術(shù)

同時，為實現(xiàn)對導向打印質(zhì)量的全面把控，研發(fā)團隊通過千百次工藝優(yōu)化試驗，得到最優(yōu)的打印工藝參數(shù)，確保試驗塊內(nèi)部不存在氣孔、裂紋、未熔合等缺陷，打印構(gòu)件致密度達到99.5%以上，采用去應(yīng)力退火、固溶、時效處理等熱處理制度，改善打印構(gòu)件內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，提高構(gòu)件疲勞/持久性能，采用工業(yè)CT探傷，打印件達到“無裂紋、無孔洞、無殘留粉”的三無標準。

創(chuàng)新點3： 實現(xiàn)3D打印“控形控性”

1、SLM過程中晶粒定向長大控制技術(shù)

首次實現(xiàn)微米晶組織結(jié)構(gòu)定向生長，使得增材制造零件兼顧鍛件的室溫性能，又具備鑄件良好的高溫性能。

2、熱處理過程中α-Cr與碳化物析出控制技術(shù)

通過熱處理工藝，在低溫下讓碳化物析出，在高溫下提高Cr在Ni中的固溶度，同時抑制α-Cr的析出。α-Cr的析出減少，裂紋萌生源減少，晶粒也能進一步長大。

根據(jù)現(xiàn)場持續(xù)跟蹤的數(shù)據(jù)顯示，目前試驗燃機已運行超過2000小時，孔探檢測顯示導向葉片運行良好，整體性能超鑄件水平。

頂立科技首次實現(xiàn)了金屬增材制造技術(shù)在燃氣輪機熱端部件的應(yīng)用，實現(xiàn)關(guān)鍵零件國產(chǎn)化，突破了國外技術(shù)壟斷和貿(mào)易壁壘，顯著提高了設(shè)計效率，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，對其他航空航天復雜構(gòu)件的反求工程開發(fā)具有借鑒價值。