团队聚焦先进制造与高端装备领域，针对材料成形成性一体化控制技术与装备设计制造中的科学问题及产业化关键技术，开展基础和应用基础研究。现有教师9人，其中教授2人。团队成员年龄和学源结构合理，近几年先后引进了东北大学、重庆大学、北京理工大学、北京科技大学、太原理工大学毕业的优秀年轻博士和博士后，专业涵盖机械、材料、物理、力学等学科领域，形成了以“材料-工艺-装备”多学科融合发展为特色的科研优势。2018年以来，主持国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目子课题、省科技重大专项课题及其他省部级项目20余项，承担中国一重、中国二重、北京航材院、首钢京唐、航天晨光、涿神公司、秦皇岛天业通联等企业合作课题30余项，年均科研合同额超过500万元。发表学术论文100余篇，授权国家发明专利32件（含国际专利4项）。获河北省和中国机械工业科技进步奖励各1项。

团队高度重视基础研究，尤其是从重大工程和行业需求中凝练科学问题，并以此为牵引开展基础和应用基础研究，形成了贯通“材料基础研究-多尺度多物理模拟仿真-物理样机开发-模型和原理验证-工艺或装备产业化应用”的研究路线。针对镁合金尤其是稀土镁合金塑性变形困难、轧制工艺难度大等问题，引入高能脉冲电流对镁合金板带轧制组织性能、织构和边裂进行调控，揭示脉冲电流对变形的微观作用机制以及镁合金板弯曲中性面反常偏移行为，获得了国家自然科学基金区域联合基金重点项目、面上项目和河北省自然科学基金项目资助。发明的金属层状复合材料固-液铸轧成形新工艺，突破了传统固相复合技术的局限，在国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目子课题和河北省自然科学基金杰出青年基金项目等持续资助下，成功实现了Cu/Al、Ti/Al、钛/钢、钛/铜、热传输复合铝板等典型双金属复合材料的制备，并推动团队向薄带钢、铝合金、镁合金薄带双辊铸轧研究领域不断深入。

团队始终以服务国家战略需求和地方经济社会发展为己任，与中国一重、中国二重、中国航发集团北京航空航天材料研究院保持深度合作关系，积极与首钢京唐、涿神公司和秦皇岛天业通联等省内企业合作。通过承担国家、省部级和企业科研任务，在冶金装备智能化、双辊薄带铸轧短流程技术装备、金属波纹管绿色成形技术装备、外能场辅助成形、极薄带/差厚板轧制、机器视觉检测等具体方向，积累了较为扎实的理论基础与实践经验。其中，与涿神公司合作完成的“高品质宽幅铝带双辊连续铸轧关键技术及其工业应用”，填补了国产设备生产超宽幅铸轧板的空白，引领行业自主创新和技术进步，产生了巨大的社会效益，该项成果获得2022年河北省科技进步二等奖。

团队主要研究方向：金属层状复合材料、轧辊表面涂层、轧制工艺设备数字化、冶金装备信息感知与智能控制、复杂型件热处理形性一体化控制、多物理场CAE技术、先进功能材料设计和开发等。

传统轧制复合和爆炸复合工艺难以制备组元熔点和高温力学性能差异过于悬殊，以及覆层金属厚度较薄的层状金属复合材料。团队发明的固-液铸轧技术及装备能够很好填补上述不足，在国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划项目子课题和河北省自然科学基金杰出青年基金等项目资助下，经过近10年持续攻关，成功实现了Cu/Al、Ti/Al、Fe/Al、Fe/Cu、Cu/Invar/Cu等层状复合板及复合管棒材的短流程制备，相关成果已发表学术论文20余篇、授权发明专利8件，设备已转化应用3套。

图1 自主研制的固-液铸轧复合技术装备

连铸机拉矫辊在高温环境下工作，辊面热疲劳冲击和磨损问题突出，目前多采用不锈钢堆焊的方式来对辊面进行修复以延长其服役寿命。本技术通过在辊面不锈钢堆焊层基础上增加氧化锆/碳化钨双相复合陶瓷涂层，提高拉矫辊的阻热性和耐磨性，实验室热振实验表明，辊面耐磨性和抗热疲劳性能提高2-3倍。由于涂层的阻热作用，辊内轴承和密封预期温度可以降低50-100℃，寿命和检修周期均可延长2倍，具有良好的应用前景。

图2  连铸机拉矫辊氧化锆/碳化钨双相复合陶瓷涂层

团队具有丰富的轧制设备与工艺模型软件开发经验，先后主持承担了北京航空材料研究院、唐钢等企业委托的铝锂合金板带650mm轧机、型钢矫直机、管棒材七斜辊矫直机、铝合金棒材半连续铸造机等设备设计与研制任务，目前设备使用运行状态良好。开发的带钢热连轧、冷连轧轧制规程优化工艺软件，以及钛合金、镁合金轧制工艺模型计算等软件，为轧制设备参数设计及产线配置选型提供了专业的辅助工具，部分成果已应用于中国二重等企业项目投标和方案设计中。

图3  冶金设备研制

针对冶金装备结构尺寸大、高温轧件几何形状和尺寸在线实时测量困难等特点，开发了基于激光测量和机器视觉方法的冶金装备信息感知技术，以及工业大数据深度学习和控制策略构建与优化方法，解决了冶金轧制生产现场极端环境下，传统非测量物理量的信息感知和智能控制难题。在山西省和河北省科技重大专项、河北省自然科学基金钢铁联合基金项目以及中国二重、首钢京唐等企业合作项目支持下，研发了轧机空间精度激光检测与三维重构技术，热轧钢板翘扣头机器视觉检测与自动轧制技术、铝合金板粗轧中间坯轮廓缺陷机器视觉检测与智能控制技术，以及无缝钢管外形尺寸及穿孔顶头表面状态在线监测技术等，对提升产品质量和推动传统产业智能化改造升级将发挥重要作用。

图4 机器视觉信息检测系统与智能控制技术的工业化应用案例

针对复杂异形（如铝合金轮毂）/异质件（如金属层状复合板）热处理过程中存在的性能均匀化调控和变形控制难题，自主搭建了包含加热、工件转移、柔性冷却和温控等模块，具备水、气、雾等多介质供给，压力和流量柔性可调，冷却空间自主构造，过程数据实时传输的多功能热处理平台，并通过集成材料相变动力学、微观组织性能预测和温度场精准预测等数学模型，开发了热轧带钢在线冷却、差厚板及金属层状复合板热处理、不锈钢波纹管在线光亮化固溶热处理、铝合金轮毂固溶时效热处理等专用设备及配套的工艺智能化控制方法，部分成果已成功应用于中国二重、中国一汽、航天晨光集团和中信戴卡等国内先进制造企业。

图5 精准热处理平台及应用

利用现代化先进CAD/CAE技术，承担了10kW太阳能单体电站、1700吨提梁机、900吨凹体运梁车、双旋流污水过滤器、大型盾构掘进机推进油缸、自行火炮身管-弹带接触应力分析、电磁轨道发射、连铸坯感应补热、双辊铸轧热-流耦合分析等大型机械设备虚拟样机设计与整机结构校核优化，以及轧制、热处理等复杂工况下的多物理场耦合CAE仿真分析项目。

        图6  多物理场CAE分析项目

针对当前热电材料转换效率较低这一技术瓶颈，基于第一性原理计算方法和输运理论，从先进功能材料所涉及的基本物理及化学问题出发，设计和开发出高转换效率热电材料和器件。

图7 先进功能材料设计及其基础物理

1、招生方向

①招生专业080203机械设计及理论、0855机械（机械工程方向）。硕士研究生要求本科为机械工程等相关专业，博士研究生要求本科和硕士至少系统学习过机械类专业相关知识。

②招生专业0802Z1冶金机械、080503材料加工工程（材料加工方向）。有材料加工工程等材料相关专业学习经历。

2、招生名额

①每年招收学术型博士生1-2名；工程博士专业研究生1名。

②每年招收学术型硕士研究生14-16名，专业型研究生15名。

1、专业方向

① 工业机器视觉检测与智能化控制相关方向；

② 镁合金成形与组织性能控制相关方向；

③ 宏微观计算材料力学研究及相关方向；

2、本团队拟招聘青年教师2-3人。

3、基本条件详见燕山大学及机械工程学院人才招聘要求。

团队负责人：黄华贵  15032328160 / hhg@ysu.edu.cn

第二负责人：孙静娜  13784060733/ sjn@ysu.edu.cn

团队秘书：于晓霞18810783980(微信) / xxyu@ysu.edu.cn