| 学科专业评审组： | 材料科学组 | | 项目名称： | 原位构筑钢铁基表面高强韧涂层的可控制备研究及应用 |
| 提名单位： | 西安市人民政府 |
| 提名等级： | 三等奖 |
| 提名单位意见： | 本研究聚焦材料表面与界面学科领域，针对激光熔覆急热骤冷凝固过程中，熔覆涂层与基体之间的高温度梯度与瞬态热膨胀率差异较大，易产生裂纹、气孔和夹杂、内部溶质元素偏析及表面形位偏差等难以控制的难题，取得了以下突出成果：
理论创新方面：建立了钢铁基表面原位涂层构筑过程中，元素扩散、界面相变与应力演化的多场耦合理论模型。通过对不同工艺参数下，涂层 - 基体界面原子迁移规律、相组成变化以及内应力产生与释放机制的深入研究，揭示了涂层高强韧协同的微观机制。通过调控界面反应速率，可形成梯度化的过渡层，有效缓解涂层与基体间的应力集中，为涂层强度与韧性的同步提升提供了理论依据。
技术创新方面：（1）开发出了一种具有止裂能力较强的过渡层合金粉；（2）开发了基于激光诱导原位反应与电场辅助的复合制备技术；（3）自主设计了集激光加热、电磁场辅助、气氛保护于一体的原位制备装置。
技术指标与效益方面：采用自主研发的止裂能力较强的过渡层合金粉经激光熔覆后，其熔覆层性能显著提升，寿命得到很大提高，成本降低，技术指标已超越同类研究水平。该研究成果自2019年起陆续在省内外企业应用，解决了困扰企业的工艺难题，具备重要的科学意义和应用价值，已为应用单位带来了客观的经济效益。
该项目创新性突出、技术水平高、应用效果显著，经我单位严格审核，该项目符合陕西省科学技术奖申报要求，同意提名申报2025年度陕西省科学技术进步奖三等奖。 |
| 项目简介： | 
|
| 客观评价： | 
|
| 应用情况和效益： | 
|
| 主要知识产权和标准规范等目录： | 
|
| 主要完成人： | - 姓名：叶芳霞
排名：1
行政职务：无
技术职称：副教授
工作单位：西安文理学院
对本项目技术创造性贡献：叶芳霞作为总负责人，整体负责本项目的设计、研发与实施，在材料表面与界面学科，针对激光熔覆过程中易产生裂纹、气孔和夹杂、内部溶质元素偏析及表面形位偏差等难以控制的难题，开发了一种具有止裂能力较强的过渡层合金粉（创新点1）；完善了电磁冶金原理和金属凝固理论（创新点2）；（3）与边培莹教授基于热力学计算与有限元模拟（ABAQUS），建立了“元素扩散-相转变-应力演化”多场耦合理论模型，联合开发了特征参数-涂层组织-性能-服役寿命之间耦合关系数据库（创新点3）；为扩大钢铁基表面高强韧涂层材料的应用领域和促进国民经济发展做出了重要贡献。证明材料见附件1、2、3、7、8、23、30、31、33、35。
曾获国家科技奖励情况：2023年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，三等奖，《原位构筑钢铁基表面高强韧涂层的可控制备研究及应用》，1/9. - 姓名：边培莹
排名：2
行政职务：国际交流处副处长
技术职称：教授
工作单位：西安文理学院
对本项目技术创造性贡献：边培莹作为项目参与人（2/6），在材料表面与界面学科，主要完成本项目中理论建模、多尺度模拟及计算分析工作（创新点3）。针对陕西精一工业科技有限公司缝纫机耐磨齿轮轮齿部分的损伤，采用 3D 扫描逆向设计技术建立了其 3D 修复模型；在失效分析的基础上，采用激光熔覆技术对失效部位进行了再制造修复。负责本项目在陕西精一工业科技有限公司、西安标准精密机械有限公司的应用推广（附件9、13）。完成主要知识产权中发明专利及软著的授权（附件24、27），完成了陕西省陕西省机械工程学会科学技术奖（附件37）与陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖（附件35、38）的申报与获批。
曾获国家科技奖励情况：（1）2023年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，三等奖，《增材制造工艺智能化系统开发》，1/7.
（2）2021年，陕西省机械工程学会科学技术奖，二等奖，《增材制造工艺智能化系统开发》，1/8.
（3）2023年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，三等奖，《原位构筑钢铁基表面高强韧涂层的可控制备研究及应用》，2/9.
（4）2021年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，二等奖，《石油注水设备易损部件再制造修复技术开发及应用》，8/9. - 姓名：谢燕翔
排名：3
行政职务：无
技术职称：助理工程师
工作单位：西安文理学院
对本项目技术创造性贡献：谢燕翔作为项目参与人（3/6），在材料表面与界面学科，针对耐磨耐腐产品等表面强化技术研究工作进行统筹规划（创新点1），并对激光合金化所用合金粉末的研究进行全面的指导，特别针对衬板、铲尖、齿轮轮齿部分等关键零部件的制备工艺、合金粉的元素选择以及性能测试进行了系统指导工作，对本项目的顺利实施提供了有力保障。负责本项目成果在包头市煜丰激光科技发展有限责任公司的应用推广（附件8）。完成主要知识产权中发明专利的授权（附件24、25）；协助完成代表性论文的撰写（附件28、29）；协助完成了陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖的申报与获批（附件35、36）。
曾获国家科技奖励情况：（1）2021年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，二等奖，《石油注水设备易损部件再制造修复技术开发及应用》，7/9.
（2）2023年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，三等奖，《原位构筑钢铁基表面高强韧涂层的可控制备研究及应用》，3/9.
（3）2023年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，三等奖，《增材制造工艺智能化系统开发》，7/7.
（4）2021年，陕西省机械工程学会科学技术奖，二等奖，《增材制造工艺智能化系统开发》，8/8. - 姓名：李雷
排名：4
行政职务：实验中心副主任
技术职称：高级工程师
工作单位：西安文理学院
对本项目技术创造性贡献：李雷作为项目参与人（4/6），在材料表面与界面学科，主要完成本项目中材料及产品的分析检测工作及材料及产品的力学性能测试工作，尤其对磁场作用下激光熔覆过程中不同合金粉成分随激光参数变化的组织演变及形成机理进行了深入研究（创新点2）。负责本项目成果在铜川中星材料有限责任公司的应用推广（附件11），同时负责该公司衬板批量化强化过程中产品质量、生产安全等方面的管理工作。完成主要知识产权中发明专利的授权（附件26）；协助完成了陕西省教育厅重点科学研究计划项目的研究与结题（附件32）；协助完成了陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖的申报与获批（附件35）。
曾获国家科技奖励情况：2023年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，三等奖，《原位构筑钢铁基表面高强韧涂层的可控制备研究及应用》，9/9. - 姓名：付福兴
排名：5
行政职务：无
技术职称：副教授
工作单位：西安文理学院
对本项目技术创造性贡献：付福兴作为项目参与人（5/6），在材料表面与界面学科，主要针对耐磨、耐腐产品的表面强化技术研究进行了应用规划，并对刮板、护套等关键零部件的表面强化工艺以及性能检测分析进行了系统指导工作。研究了激光熔覆粉末配方以及熔覆工艺主要参数对熔覆层耐磨性的影响，并根据具体服役环境条件，为刮板、护套的长期服役及再制造提供了系统解决方案。负责本项目成果在包头市三泰激光科技有限公司的应用推广（附件12），。完成了主要知识产权中代表性论文的发表（附件29），完成了陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖的申报与获批（附件35、36）。
曾获国家科技奖励情况：（1）2021年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，二等奖，《石油注水设备易损部件再制造修复技术开发及应用》，1/9.
（2）2023年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，三等奖，《原位构筑钢铁基表面高强韧涂层的可控制备研究及应用》，3/9.
（3）2018年，陕西省科学技术进步奖，二等奖，《风机零件再制造的表面工程技术开发及应用》，8/10.
（4）2018年，西安市科学技术进步奖，一等奖，《风机零件再制造的表面工程技术开发及应用》，8/10.
（5）2021年，陕西省机械工程学会科学技术奖，三等奖，《飞秒激光诱导金刚石表面微结构的演变规律》，4/5. - 姓名：何斌锋
排名：6
行政职务：系主任
技术职称：教授
工作单位：西安文理学院
对本项目技术创造性贡献：何斌锋作为项目参与人（6/6），在材料表面与界面学科，通过持续跟踪应用效果，调整并确定若干产品强化技术的工艺规范等一系列工作进行系统指导，有效保障了本项目的顺利实施及技术开发成果的应用，使本项目的合作企业取得了明显的经济效益。负责项目所需的设备及人员等各项保障，对项目的顺利实施及成果的应用做出重要贡献。完成了陕西省教育厅重点科学研究计划项目的研究与结题（附件32）；协助完成了陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖的申报与获批（附件35）。
曾获国家科技奖励情况：（1）2023年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，三等奖，《原位构筑钢铁基表面高强韧涂层的可控制备研究及应用》，4/9.
（2）2021年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖，二等奖，《石油注水设备易损部件再制造修复技术开发及应用》，6/9.
|
| 主要完成单位及创新推广贡献： | - 单位名称：西安文理学院
单位贡献：西安文理学院为一所全日制普通本科高校，在材料科学与工程领域实力强劲，拥有陕西省表面工程与再制造重点实验室等科研平台，其教师团队在激光再制造、表面强化等技术研究成果丰硕，承担多项国家级、省部级科研项目，在钢铁基表面涂层技术研究与应用方面积累深厚，助力相关产业技术升级，并荣获多项省部级以上科技奖。
作为本项目的总负责和承担单位，自2016年以来，联合包头市煜丰激光科技发展有限责任公司、包头市三泰激光科技有限公司等单位组成了产学研用合作攻坚团队，共同承担了《钢基表面激光合金化层的可控制备及性能研究》、《双向流气浮沉降净化处理装置研究及其材料表面强化技术应用》等项目，解决了激光熔覆专用粉材发展滞后，存在品种少、供应商少、高性能材料缺乏、熔覆层应力集中、开裂倾向较大、质量控制困难等“卡脖子”技术难题，主要创新工作包括：（1）开发出了一种具有止裂能力较强的过渡层合金粉，消除了传统涂层的“突变界面”，显著降低开裂风险；（2）探明了电磁场对熔覆层组织和性能的影响机制，完善了电磁冶金原理和金属凝固理论；（3）开发了特征参数-涂层组织-性能-服役寿命之间耦合关系的数据库。开发出的高性能合金粉体材料，突破了我国增材再制造原材料瓶颈，为我国增材制造行业提供了稳定的材料保证。同时，专用激光熔覆粉的开发填补了国内激光熔覆粉的空白，可替代污染型电镀技术，为绿色低碳增材制造提供了新途径，助力“双碳”目标的实现。
|
| 完成人合作关系说明： | 完成人合作关系说明：1
|
