近日，由共青团中央、中国科协、教育部、中国社会科学院、全国学联、贵州省政府共同主办的第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛在贵州大学举办。经过文本评审、线上答辩等环节的激烈角逐，我校共有31件作品在省赛中获奖，3件作品在国赛中获奖。其中，我院在“揭榜挂帅”专项赛获得国赛一等奖，在“黑科技”展示活动获得恒星级优秀作品1项(国赛一等奖)。

  我院由倪敬、张振和陈子彦老师指导，由包自然、李子聪、王卓然、李祖吉、张恒溥、郑辉舰、方明川、谢磊、张文斌等同学的参赛作品“新一代航空发动机叶片疲劳性能提升技术与工艺”，在初评中就锋芒毕露，作品凭借创新性和实用性，夺下全国一等奖。

  由倪敬老师指导，张浩翰、郭越、何子涵、李兴科同学的参赛作品“表面长纤维的高性能拉削刀具”，从初赛中脱颖而出，入围全国决赛，并获得“黑科技”展示活动恒星级优秀作品（一等奖）。

获奖团队介绍

参赛作品：新一代航空发动机叶片疲劳性能提升技术与工艺

获得奖项：全国一等奖

团队成员：包自然、李子聪、王卓然、李祖吉、张恒溥、郑辉舰、方明川、谢磊、张文斌

指导教师：张振、陈子彦、倪敬

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作品背景：

  航空发动机叶片是航空发动机的核心部件之一。现阶段航空发动机叶片加工工艺存在表面粗糙度高，残余应力不能满足要求，表面完整度难以满足要求等问题。它承受着高温、高压、高速、高载荷等恶劣的工作环境，同时也承受着复杂的循环载荷，如振动、起落、温度变化等。这些因素会导致叶片产生疲劳损伤，如裂纹、变形、断裂等，严重影响叶片的性能和寿命，甚至引发发动机故障和飞行事故。

  随着航空技术的发展，航空发动机对叶片的要求越来越高，不仅要求具有高效率、高可靠性、低噪声、低排放等性能，还要求具有更长的寿命和更低的维护成本。然而，目前我国航空发动机叶片疲劳寿命普遍较低，远低于国外先进水平。这不仅限制了我国航空发动机的性能提升和市场竞争力，也给飞行安全带来了隐患。因此，提高航空发动机叶片疲劳寿命是我国航空发动机技术转型升级的迫切需求。

作品介绍：

  为提高航空发动机叶片的疲劳性能，本作品设计了四条工艺链，最终采用铣削-抛光-等离子体注入表面强化工艺链进行成品制作。在叶片加工过程中，铣削除去叶片材料，抛光使叶片表面更加光滑，等离子体注入在叶片表面覆盖一层氮膜。在铣削工艺部分，我们先利用UG对加工过程进行了建模处理，再使用多种刀具对材料进行加工。在抛光工艺部分，我们使用SiC抛光料对叶片研磨抛光，去除表面毛刺和粗糙度。在等离子体渗氮部分，我们利用高纯氮气进行催渗，在零件表面形成均匀的硬化层，增加零件硬度。

获奖团队介绍

参赛作品：表面长纤维的高性能拉削刀具

获得奖项：恒星级优秀作品（一等奖）

团队成员：张浩翰、郭越、何子涵、李兴科

指导教师：倪敬

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作品背景：

  本项目面向航空发动机高效精密制造这一国家重大战略需求。具体研究对象是实现航发涡轮盘榫槽加工用的精密复杂拉刀。据调研，该刀具的使用，使得涡轮盘加工耗时由原来的7天缩减至1天。可以说，复杂拉刀已成为航发零件加工的关键刀具。另据报道，浙江省精密复杂拉刀产品规模已超过全国的40%，处于国内领先地位。但是，与售价昂贵的国外产品相比，精度寿命依然存在较大差距。因此，开展高性能涡轮盘拉刀研究，对发展我国航空装备制造业具有重大战略意义。

  由于涡轮盘材料的三高特性，在加工过程中，拉刀表面会受到高温、高应力、高摩擦磨损等作用，即使是世界最先进的德国霍夫曼公司的产品，也同样存在刀齿易磨损等不足。因此，高性能涡轮盘拉刀表面是亟待解决的“世界性”难题。

  为此，拉刀表面性能提升技术得到了国内外的广泛关注。团队调研发现，近年来发展起来的功能表面技术潜能巨大。于是我们受枫叶带绒毛表面的启发，尝试在刀齿表面设置有绒毛的复合微结构，以提升刀齿表面的性能。

  然而，据国内外技术调研，受到涡轮盘拉刀表面高硬、刀齿形状复杂等因素的影响，激光加工、机械微加工等方法，都无法完全胜任制造带有绒毛微结构表面的涡轮盘拉刀。因此，在涡轮盘拉刀表面植绒面临巨大的挑战。

作品介绍：本作品将尼龙纤维植入拉刀的前刀面，形成一种具有绒毛特征的表面微织构，并针对结构设计进行优化。采用最优的特定绒毛长度、植绒面积和间距，实现其在加工航空航天材料时的降载、润滑、储屑、抑振等作用，综合性提高拉刀的切削性能。此外，为完成智能化设计与制备植绒拉刀，本项目基于逆向构造曲面法以及宏的二次开发，创新设计了植绒区域智能优化方法及拉刀参数化建模方法，并完成界面的开发；采用滚球旋转涂敷装置，并结合静电植绒技术，创新设计了一种在刀具表面定点涂敷黏附剂的装置；采用拉拔与摩擦一体式装置，联合数学模型及图像处理基础，全面评估绒毛在刀具表面的可靠性。