9個項目涉及增材制造，“十四五”國家重點研發(fā)計劃重點專項2021年度項目申報指南發(fā)布

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”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。

南極熊發(fā)現(xiàn)在“先進結構與復合材料”和“高端功能與智能材料”這兩個重點專項中出現(xiàn)了關于增材制造（3D打�。┘夹g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。

“先進結構與復合材料”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技術，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鍵技術（共性關鍵技術）

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 構件增材制造關鍵技術；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，突破構件增材制造工藝及性能控制關鍵技術，掌握包括材料、工藝、組織調(diào)控、性能特征及典型應用，為新一代航空發(fā)動機高溫關鍵構件制造及工業(yè)化應用提供技術支撐。

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（共性關鍵技術）

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，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10000 噸/年生產(chǎn)線，示范應用于汽車、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10000 噸/年生產(chǎn)線、示范應用于汽車等；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-結構一體化構件制備（基礎研究）

研究內(nèi)容：針對空間遙感光學系統(tǒng)的應用需求，研究低面密度空間輕量化碳化硅光學-結構一體化構件的結構拓撲設計，開展復雜形狀碳化硅構件的增材制造等新技術、新工藝研究，開發(fā)低面密度復雜形狀碳化硅構件的近凈尺寸成型與致密化燒結技術，開展低面密度碳化硅空間輕量化碳化硅光學-結構一體化構件的光學加工與環(huán)境模擬試驗研究，實現(xiàn)滿足空間遙感光學成像要求的低面密度碳化硅光學-結構一體化構件材料制備。

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℃），熱導率≥160 W/(m·K)；光學-結構一體化構件尺寸≥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、力學振動等試驗，面形精度RMS≤λ/40）。

6. 結構材料制備加工與評價新技術

6.1 金剛石超硬復合材料制品增材制造技術與應用示范（典型應用示范）

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、磨具和鉆具等結構設計和增材制造技術研究，結合新型金剛石超硬復合材料工具宏觀外形和微觀異質(zhì)結構的理論設計和數(shù)值模擬，重點突破增材制造用超硬復合材料金屬粉體關鍵制備技術和含超硬顆粒的多材料增材制造關鍵技術，完成典型工況條件下服役性能的評價。

技術指標：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YG15(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)模應用。

7.6 增材制造專用高性能高溫合金集成設計與制備（基礎研究）

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，發(fā)展增材制造專用高性能高溫合金的高效計算設計方法與增材制造全流程模擬仿真技術，結合高通量制備技術和快速表征技術，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；結合機器學習、數(shù)據(jù)挖掘、可視化模擬等技術，開展增材制造專用高溫合金高效設計與全流程工藝優(yōu)化的研究工作，實現(xiàn)先進高溫合金高端精密構件的組織與尺寸精密化控制，并在航空航天等領域得到工程示范應用。

考核指標：針對國家大型工程等所需高溫合金精密構件特點，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體系，實現(xiàn)國產(chǎn)化規(guī)模應用，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10 件以上。

8.5 基于激光增材制造技術的超輕型碳化硅復合材料光學部件制造

研究內(nèi)容：面向空間光學系統(tǒng)輕量化的發(fā)展需求，研究新型超輕型碳化硅復合材料光學部件預制體激光增材制造用粉體原料的設計與高效制備技術；開發(fā)基于激光增材制造技術的碳化硅復合材料光學部件基體成型與致密化技術；開發(fā)基于激光增材制造技術的碳化硅復合材料光學部件表面致密層制備技術；開展超輕型碳化硅復合材料光學部件的加工驗證研究。

考核指標：碳化硅復合材料彎曲強度≥200MPa，彈性模量≥200GPa，熱導率≥100W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)≤3×10-6/K；碳化硅復合材料光學部件口徑≥350mm，輕量化率≥80%，面密度≤25kg/m2；研制出350mm 以上口徑碳化硅復合材料光學部件， 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及應用

研究內(nèi)容：研發(fā)基于同步輻射光源的原位表征技術與裝備，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構的演化和交互作用規(guī)律。面向典型高性能結構材料，揭示增材制造快速熔化凝固超常冶金過程對穩(wěn)定相、材料組織結構和最終性能產(chǎn)生影響的因素，快速建立材料成分-工藝-結構-性能間量化關系數(shù)據(jù)庫；結合材料信息學方法，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計與優(yōu)化中得到應用。

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、裂紋生長和化學反應的動態(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；構建高溫合金、不銹鋼、鈦合金、鋁鎂合金等高性能結構材料成分-工藝-結構-性能數(shù)據(jù)庫，開發(fā)增材制造工藝優(yōu)化專用軟件，應用于三種增材制造材料的設計與優(yōu)化。申請發(fā)明專利3~5 項，軟件著作權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打印）相關技術，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鍵技術（共性關鍵技術）

研究內(nèi)容：面向因骨質(zhì)疏松、骨腫瘤、感染等導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材料，開發(fā)融合生物材料、醫(yī)學影像、計算機模擬、增材制造、人工智能的先進骨組織修復與再生成套技術，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 打印關鍵技術，骨修復體連通氣孔率大于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；建立術前組織三維重建與手術模型制備、術中手術定位導板與精準修復再生修復材料構建、術后康復材料設計的圍手術期骨精準再生修復成套技術；完成骨再生精準修復材料的臨床前研究，開展臨床試驗20 例以上。

4.4 聲學超構材料及集成器件（共性關鍵技術）

研究內(nèi)容：面向高端技術裝備振動與噪聲控制的重大需求，開發(fā)聲學超材料設計技術，發(fā)展基于3D 打印等先進制造手段的聲學超材料制備方法，研發(fā)具備寬帶、低頻、全向等優(yōu)異吸聲、隔聲特性的聲結構功能材料和基于拓撲聲學的全固態(tài)集成聲學器件，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)聲學超材料。

考核指標：聲學超構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)設計帶寬內(nèi)插入損失≥20 dB、平均值≥30 dB。中頻超構聲學器件的工作頻率≥100MHz，室溫品質(zhì)因子Q≥104，高頻超構器件的工作頻率≥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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2021-2-4 18:26 上傳

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2021-2-4 18:26 上傳

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