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面向2030的中國鑄造技術 
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面向2030的中國鑄造技術 鑄造3D打印用雙組分自硬磷酸基粘結劑的研究 ? 邢金龍，張宏凱，張 茜 合成了一種鑄造3D打印用雙組分自硬磷酸基粘結劑，探究了其常溫強度、抗吸濕性、潰散性、固化速度、穩定性等使用性能。結果表明，該雙組分自硬磷酸基粘結劑的常溫強度高、粘度低、潰散性好、抗吸濕性能優異、硬化速度快、體系穩定，是一種性能優異的鑄造3D打印用粘結劑。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 鑄造技術路線圖：鑄造金屬基復合材料 ? 董寅生 劉相法 李文珍 等 第一節 概 述 金屬基復合材料（Metal Matrix Composites，簡稱MMCs）是以金屬及其合金為基體，加入一定體積分數的纖維、晶須或顆粒等增強相經人工復合而成的材料，不僅具有現代科技對材料要求的強韌性、導電性、導熱性、耐高溫性、耐磨性和不吸潮等優良性能，而且在比強度、比剛度、比模量及高溫性能等方面超過其基體金屬或合金，同時具有可設計性和一定的二次加工性，是一種在工程技術領域和日常生活中都具有廣闊應用前景的高性能材料。到目前為止，已經在汽車、電子、先進武器、機器人、核反應堆、航空、航天等領域得到應用。 金屬基復合材料的研制起源于20世紀60年代，起初主要集中于利用連續纖維增強體，但由于工藝復雜且成本高，所以自80年代以來，為了降低制造成本，滿足民用需要，研究的重點逐漸轉向以顆粒復合為代表的顆粒、晶須、短纖維增強的非連續增強金屬基復合材料。 金屬基復合材料的制備方法可分為固態法和液態鑄造法兩種。固態法生產工藝復雜，產品形狀受限制，生產成本高，難以獲得廣泛的應用。液態鑄造法是金屬基體處于熔融狀態下與固體增強物復合而制備金屬基復合材料的工藝過程，成形時溫度較高，熔融狀態的金屬流動性好，在一定的條件下利用傳統的鑄造工藝可容易地制得性能優良、形狀各異的復合材料制件，相對于固態成形具有能量消耗小、易于操作、可以實現大規模工業生產和零件形狀不受限制等優點，因而受到人們的青睞[1-2]。 Bains對近10年來金屬基復合材料的制備方法進行了總結，鑄造方法占據了半壁江山（圖1）。 金屬基復合材料的制備必須解決兩個基本問題，即外加增強體均勻地分布在合金基體中，同時增強體與基體金屬具有良好可靠的界面結合。上述基本問題都與復合材料的制備工藝技術緊密相關，已經成為現階段制約金屬基復合材料發展的瓶頸，而材料的性能、應用、成本等在很大程度上取決于材料的制備方法。因此，設備相對簡單，成本較低，能適應規模生產的鑄造金屬基復合材料近年來研究較多，得到較快的發展。 金屬基復合材料的研究與發展歷程、應用規模與相應基體材料相同，目前主要集中于鋁、鎂、鈦和銅及其合金。 為滿足人們對鋁合金鑄件性能越來越高的要求。從20世紀50年代開始了高比強度、比剛度、高導熱導電性能、高耐磨耐蝕耐熱性能的鋁基復合材料的研究、開發，是目前金屬基復合材料中研究最多和最主要的復合材料。多年來，各國在研發上都投入了大量的人力物力，尤其近20年來，無論從理論上還是技術上都取得了較大進步。目前，正在向規?；a和大范圍應用迅速邁進[3-6]。今后研究的主要目標為繼續提高其綜合性能的同時，能保持基體材料較好的塑韌性、可加工性，并實現材料的可設計性和穩定性。 鎂基復合材料具有密度小、比強度和比剛度高、良好的尺寸穩定性和優良的鑄造性能。此外，這種材料還具有優良的阻尼減振、電磁屏蔽等性能，其綜合性能優于鋁基復合材料，是繼鑄造鋁基復合材料之后又一具有競爭力的輕金屬基復合材料，正成為汽車、軍工、電子和航空航天領域中亟待開發和應用的新型復合材料[4，7-9]。由于鎂具有熔點低、化學活性高、易燃、易氧化等特點，在一定程度上增加了制備的難度，鎂基復合材料在制備、鑄造成形加工技術等方面仍不成熟，應用仍然有限，因此需對鑄造鎂基復合材料的先進制備和成形加工技術進行系統深入的研究，并大力推進研究成果的產業化應用。 同其他材料一樣，現有的鈦合金已不能滿足要求，鈦基復合材料也得到研究、發展，它把鈦的延展性、韌性與陶瓷的高強度、高模量結合起來，從而獲得更高的剪切強度和壓縮強度以及更好的高溫力學性能，在某些領域逐漸取代了傳統的鈦合金材料[4，13-16]。目前已處于應用的前沿，優化制備技術及降低成本將成為該材料市場應用穩定化的重要因素。 銅的硬度和屈服強度較低，抗蠕變性能也較差，使其應用受到很大限制。銅中引入增強體的目的是提高銅材料的室溫力學性能和高溫力學性能，同時盡可能保留銅材料本身優異的導電性和導熱性[4，10-12]。目前，雖然有多種工藝可用來制備這類材料，但存在工藝復雜、材料性能達不到要求、生產成本偏高的不足，開發新型的工藝簡單、成本低廉的銅基復合材料制造技術，進一步提高材料的性能和生產率，降低生產成本，實現工業化生產，將成為今后的主要研發方向。 盡管金屬基復合材料具有可加工性強、價格低廉以及無聚合物復合材料常見的老化、高溫蠕變現象和在高真空條件下釋放小分子的特點，但長期以來存在著制備工藝復雜，對環境和設備要求嚴格，成本高等缺點，因此其應用還不普遍。面對技術發展的強大需求和新型高性能非金屬材料及其復合材料的競爭態勢，要立足當前，圍繞重點產品開展中試和生產工作，加快現有成熟金屬基復合材料技術的產業化轉移；著眼長遠，整體推進，進一步提高工藝穩定性和復合材料的性能，早日邁進金屬基復合材料制造強國行列；開拓創新，重點突破，自主發展，研發新的具有自主知識產權的鑄造復合材料制備技術和生產工藝。第二節 關鍵技術 一、鑄造鋁基復合材料 1. 現狀 在鋁基復合材料的制備過程中，希望增強體在基體中均勻分散，以避免增強體聚集造成的材料缺陷、應力集中等現象。然而，隨著增強體顆粒尺寸的減小，更容易產生顆粒的團聚，尤其是納米增強顆粒。采用不同的增強體混合加入，有助于簡化處理工藝，提高增強體的分散性，最終提高材料的性能。 鋁基復合材料的斷裂多從脆弱的界面處開始萌生，通過增強體與基體間發生一定化學反應并形成一定厚度的界面反應層，實現界面化學結合，是鋁基復合材料最常見的界面結合方式，像Cf/Al、SiC/Al、B4C/Al復合材料都屬于這種情況。但是，過度的界面反應會造成增強體的破壞，從而影響增強效果，尤其當界面處存在脆性相，如Cf/Al、SiC/Al復合材料中產生粗大的Al4C3相時尤為嚴重。到目前為止，對于鋁基復合材料界面結構的研究與控制一直是學者們研究的重點問題，且并沒有得到很好的解決。 原位鋁基復合材料的增強相是反應合成的，內生于基體之中，因而具有許多外加增強相所不具有的獨特優點。增強體在鋁基體上原位形核、長大，界面純凈、無污染，界面結合強度較高；增強相熱力學穩定，尺寸細小，不易聚集，彌散分布在鋁基體上；省去了增強物的預處理，簡化了工藝流程，成本也相對降低。 賦予復合材料優良的綜合性能，增強體與基體間的多層次、多尺度結構優化設計尤為重要。目前在新型鋁基復合材料的組分、結構的設計中，呈現出增強體構型化的趨勢，已有研究采用層狀、網狀等多種復雜構型的增強體制備復合材料，希望通過結構效應對材料性能進行調控，進一步提高復合材料的性能。 2. 挑戰 鋁基復合材料要實現廣泛的工程化應用和進一步提高性能，必須降低生產成本，提高制造效率，提高復合材料制件的可靠性和穩定性，所面臨的挑戰和需要解決的問題如下。（1）增強顆粒的均勻分布和與基體的相互作用。均勻分布的增強相顆粒，良好的界面結合強度可有效傳遞從基體到增強體的載荷，從而提高其強度與剛度。理論上，顆粒越小，復合材料的彌散強化作用越好，復合材料的性能越佳。但增強相顆粒尺寸越小，越不易分散均勻。雖然已有不少均質化方法和大量的過程控制參數，但尚缺少有說服力的解決方案。 混雜復合材料的增強體由兩種或兩種以上的材料組成，可在一定程度上促進增強相的均勻分布。但不同增強體的顆粒大小、相對比例、交互作用等還不清楚，還處于初步探索階段。此外，目前對原位鋁基復合材料中反應產物的生長機制缺少有說服力的解釋，不能很好地控制增強相的大小、形態和分布，難以獲得性能的重大突破。而且，反應過程中伴生的化合物也是目前原位鋁基復合材料制備和研究中無法避免的一個難題。 因此，深入探索控制增強體分布和與基體界面行為的有效手段，優化增強體的分布和與基體的界面結構，提高“界面”對材料性能的貢獻，仍是顆粒增強鋁基復合材料面臨的挑戰和研究的重點。（2）多尺度、多構型設計與結構性能優化。通常情況下，顆粒增強復合材料在提高強度性能的同時，材料的塑、韌性會有一定程度的降低。目前在新型鋁基復合材料的組分、結構的設計中，呈現出增強體構型化的趨勢，采用預制的連續纖維增強材料，如預制的層狀、網狀等多種復雜構型的增強體制備復合材料，通過結構效應對材料性能進行調控，進一步提高復合材料的綜合性能。對增強相復雜構型的研究，還處于起步階段。（3）復合材料標準的制定。對于顆粒增強鋁基復合材料界面強度還沒有統一和行之有效的檢測方法，還沒有能用于指導材料的設計、生產和選擇的相關標準體系，需要盡快建立鋁基復合材料的標準。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標：顆粒增強鋁基復合材料制造的典型零件得到批量應用。高強韌鑄造鋁基復合材料（以A356合金為基體）應達到以下主要指標：室溫拉伸強度≥330 MPa，屈服強度≥275 MPa，伸長率≥12％；鑄件合格率≥98％。 耐熱耐磨鑄造鋁基復合材料應達到以下主要指標：室溫拉伸強度≥290 MPa，高溫（350 ℃）拉伸強度≥110 MPa；產品成品率不低于90％。（2）預計到2025年，要達到的目標：初步形成鋁基復合材料的基本技術標準，解決回收利用中存在的問題。（3）預計到2030年，要達到的目標：形成鋁基復合材料的系列標準，工程設計中可根據材料性能標準進行選擇；生產、回收利用形成良性循環，特殊構型連續增強體增強的復合材料進入產品開發。 二、鑄造鎂基復合材料 1. 現狀 增強體在鎂合金液中的分散是存在的主要問題。鑄造鎂基復合材料在高于鎂熔點條件下制備，鎂基體與增強體之間通常浸潤性差，甚至不浸潤。制備過程中需對增強體進行適當的表面處理，改善與基體的浸潤性，提高其在熔體中的分散能力，得到高質量的復合材料合金熔液。 船舶、飛機及軍工技術的發展，對裝備的使用性能和可靠性都提出更高的要求。以前由兩個甚至多個部分加工完再組合在一起的零件，現在在最初階段就按照一個整體進行設計，這些零件結構復雜，尺寸精度要求高，對鑄件成分、力學性能、耐壓性等性能要求高，這類鎂基復合材料的成形難度很大。 擠壓鑄造和壓鑄都是近凈成形工藝，能夠有效避免鑄件氣孔、縮孔、疏松等缺陷的產生，提高基體與增強相的界面結合，但在鎂基復合材料生產中，為控制鎂的氧化，得到完好的鑄件，需采用專用設備和工藝，這是目前鎂基復合材料制備的關鍵之一。 2. 挑戰（1）高質量鎂基復合材料熔體制備技術。為提高增強相在鎂基體中分布的均勻性，已開展了許多研究工作。采用電鍍、化學鍍、表面涂層、氣相沉積等方法對非金屬增強相進行表面金屬化處理，采用超聲波處理、添加表面活性劑、酸堿處理、原位合成及綜合處理等方法來提高增強相在鎂基體中的分散性。目前，各種方法的使用均取得了一定的效果，但存在方法單一、理論研究不成熟、工藝技術經濟性不合理等問題。尤其是針對界面反應的機制、可控性調節及界面反應對材料性能的影響規律等方面的基礎理論和工藝研究，仍將是當前及今后一段時間需要解決的重點問題。（2）鎂基復合材料復雜結構件的成形技術。船舶、飛機及軍工鑄件產品的集成度高，工藝復雜，向大型、復雜、薄壁、多內置油路的方向發展，有些鑄件結構特別復雜，在保證產品成形的同時，也要保證其形狀、尺寸、強度和化學成分符合工藝要求。另外，由于部分鑄件產品以前從來沒有研制過，需要創新的地方也很多，這就對鑄造成形提出更高的要求。（3）鎂基復合材料鑄造成形專用設備。新的技術勢必要有新型的設備來與其匹配，以生產出更高質量的鑄件。為降低其生產成本、縮短生產周期，最終擴大鎂合金的應用范圍，對現有設備進行改進非常重要。我國的壓力鑄造設備，尤其是大型壓力鑄造設備在設計方法、制造工藝、工作效率、能耗、可靠性等方面與發達國家相比還存在較大差距。隨著人工智能的發展，鑄造行業應緊密跟隨國際發展潮流，在壓力鑄造設備自動化、遠程監控技術、實時控制技術等方面開展創新和研發，發展我國的鎂基復合材料鑄造成形專用設備。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標：顆粒增強鎂基復合材料在某些零件生產中得到推廣、應用。高性能鑄造鎂基復合材料（以ZM5合金為基體）的室溫拉伸強度≥300 MPa，伸長率≥3％。（2）預計到2030年，要達到的目標：顆粒增強鎂基復合材料鑄造成形專用設備投入使用，制造的典型零件得到批量應用，形成基本的材料性能體系，為進一步形成材料標準建立基礎。 三、鑄造鈦基復合材料 1. 現狀 非連續增強鈦基復合材料既能保持鈦合金的優良特性，又具有比鈦合金更高的比強度和比模量，可望成為航空航天領域重要的結構金屬材料，因此，近年來備受材料領域研究者的關注。 非連續增強鈦基復合材料按增強體生成方式也包括外加法和原位合成工藝方法。傳統的外加法制備技術中，陶瓷增強相以顆粒、粉末的狀態加入基體鈦中，增強相的尺度被最初的粉末粒度所限制，一般是微米級甚至毫米級。此外，傳統外加法的合成技術還需要解決增強體浸潤、制備過程中增強相與基體的界面反應以及昂貴的成本等問題。 原位自生法制備的非連續增強鈦基復合材料，具有制備工藝簡單、生產成本低廉、增強體分布均勻，增強體與基體的相容性好，避免了外加增強顆粒的污染問題以及增強顆粒與基體的界面之間的化學反應問題，增強體和基體界面結合良好，而且增強顆粒和基體在熱力學上穩定。 連續纖維增強鈦基復合材料是利用高強度、高模量、低密度的纖維作為增強體，與鈦金屬基體復合而成，由于具有比強度高、耐高溫、抗疲勞和蠕變性能好等優點，受到各國航空發動機研究機構的廣泛重視。連續纖維增強鈦基復合材料的發展已有30多年的歷史，美國、法國、英國、德國、日本等發達國家均投入大量的人力和物力對該復合材料進行了系統和深入的研究，已在飛機發動機的壓氣機盤件中得到試用，大大地降低了發動機的重量，提高了發動機推重比。 2. 挑戰（1）非連續增強鈦基復合材料。不論是外加法還是原位合成法，目前都存在制備工藝不穩定、增強相均勻分布性差、難以獲得理想的強度與塑性指標等問題，而且與實際應用還存在距離，仍然停留在實驗室研究階段。（2）連續纖維增強鈦基復合材料。目前，連續纖維增強鈦基復合材料的制備方法主要有箔材-纖維-箔材法、等離子噴射涂層法和物理氣相沉積法，即先對纖維進行涂層處理，或把纖維網鋪設在基體之間，再用固化壓實的工藝得到復合材料。存在加工工藝復雜、材料各向異性、界面反應不可控等不足，而且所制備的材料價格昂貴，即使這樣，公開的資料極少。國內工藝技術與國際先進水平差距較大，僅有個別研究對鈦基復合材料制備整體葉環轉子的制備和強度進行了模擬研究摸索。此外，目前還未見采用鑄造工藝制備這類復合材料的公開報道。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標：非連續增強鈦基復合材料開始開發在民用產品中的應用，復合材料的主要性能指標達到：彈性模量115～125 GPa，屈服強度700～1 000 MPa，抗拉強度900～1 200 MPa，伸長率3％～5％。（2）預計到2030年，要達到的目標：非連續增強鈦基復合材制造料成本明顯下降，在民用產品中得到應用。連續纖維增強鈦基復合材料生產技術取得顯著進展，針對典型鑄件開展試生產，使用溫度≥700 ℃。 四、鑄造銅基復合材料 1. 現狀 工業上的許多元器件需要使用一些熱導率高的材料，以降低工作溫度；先進的電力電子設備需要新型的熱性能材料制造吸熱元件和導熱片，電子封裝材料要求具備高熱導率、高強度、低熱膨脹系數、易加工和低成本等特點。銅基復合材料以其高熱導率、低熱膨脹系數、易加工等優點，可滿足這些工作條件下即時快速大量散熱的要求。 電性能為主的銅基復合材料，不僅強度高，而且導電性、耐磨性也很好，在工業用電接觸元件中具有廣泛應用，包括觸頭支承體材料和觸頭材料。近年來，隨著高速鐵路發展，用于受電弓的高導電、高耐磨銅基復合材料得到快速發展。碳纖維增強銅基復合材料綜合了銅的良好導電、導熱性，以及碳纖維的高比強度、高比模量、低熱膨脹系數，再在其中加入石墨、MoS2等具有極好自潤滑特性的顆粒，既保證良好導電性，降低摩擦，又提高零件的可靠性，延長使用壽命，成為研究、開發的熱點。 2. 挑戰 自20世紀90年代以來，具有高導熱性、低熱膨脹性的顆粒增強銅基復合材料得到大量研究，但增強相與基體兩相界面潤濕性差，界面結合較弱，在復合材料的兩相界面處易產生孔洞和裂縫的不足一直沒有得到很好的解決。 銅基復合材料目前應用粉末冶金工藝較多，但孔隙是粉末冶金材料的固有特性，顯著影響材料的力學、電學和工藝性能。研究表明，隨著復合材料密度的增大，其硬度、抗拉強度、導電率都呈幾何級數增加，因此，改善銅/增強相界面的結合性能，仍是這類材料發展的重點。采用增強相預處理、在壓力作用下凝固等工藝，將有效促進基體和增強相的界面結合。開發新型的鑄造成形技術，減少材料中的孔隙，提高材料的致密度，進一步提高其性能是今后的發展目標。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標：采用鑄造工藝生產銅基復合材料取得關鍵進展，制備的復合材料應達到的主要性能指標有：拉伸強度≥600 MPa，導電性≥80％IACS純銅，銅基自潤滑復合材料可用于制造高速列車受電弓滑板。（2）預計到2030年，要達到的目標：鑄造工藝在銅基復合材料生產中的地位進一步提升，并在典型零件中得到推廣。第三節 技術路線圖參考文獻：[1] Bains P S，Sidhu S S，Payal H S. 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[摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 鑄造技術路線圖：鑄造耐磨材料 ? 編撰組 組 長：李 衛 成 員：鄧世萍 宋 量 李文政 陳 曉 張立波 張會友 涂小慧 溫 平 第一節 概 述 磨損是材料與裝備三大失效方式之一。材料磨損以磨料磨損最為嚴重，所述的鑄造耐磨材料及耐磨鋼鐵鑄件主要指用于磨料磨損工況的材料和零部件?，F已構成技術系列并已工程化和產業化的鑄造耐磨材料及其技術分為以下5大類： ①奧氏體錳鋼（含Mn13鋼系列、Mn17鋼系列、Mn25鋼和Mn7鋼系列）；②耐磨損白口鑄鐵（含高鉻、中鉻、低鉻白口鑄鐵系列）；③非錳系耐磨損合金鋼（奧氏體錳鋼之外的耐磨合金鋼）；④耐磨損球墨鑄鐵；⑤耐磨損鋼鐵復合材料。 鑄造耐磨材料及耐磨鑄件的主要特點是硬度高、強度高和韌性高，根據硬度、強度和韌性的匹配組合，鑄造耐磨材料及耐磨鑄件可用于沖擊磨料磨損、高應力碾碎磨料磨損、低應力沖刷磨料磨損、黏著磨損等工況，另據其抗高溫和耐腐蝕特性可用于高溫磨料磨損和腐蝕磨料磨損工況。 鑄造耐磨材料及耐磨鑄件主要用于冶金、建材、電力、建筑、機械、國防、船舶、鐵道、煤炭、化工和石化工業中的磨損工況，特別是用于冶金工業采礦挖掘機和破碎機，選礦磨礦機（球磨機），金屬軋機；電力工業火電廠磨煤機；建材工業水泥廠球磨機，采石廠破碎機和挖掘機等。球磨機磨球與磨段，球磨機襯板，破碎機耐磨件，斗齒類耐磨件，雜質泵過流件與耐磨管道，鑄造軋輥與輥環等6大類耐磨件是目前市場用量較大的耐磨件。 近年來，我國鑄造耐磨材料技術研發與新技術應用取得可喜進步，一批新技術新材料的應用提高了我國鑄造耐磨材料技術的整體水平，如：鐵型覆砂磨球自動化生產線，金屬型磨球半自動生產線，金屬型磨段半自動生產線，連續熱處理爐，低氧化罩式高溫熱處理爐，小型耐磨件（磨段、小直徑磨球）垂直分型無箱射壓造型自動化生產線，抗磨白口鑄鐵件液淬介質，過共晶高鉻鑄鐵，耐磨超高錳鋼，高硬度和高韌性耐磨合金鋼，等溫淬火含碳化物球墨鑄鐵（CADI），雙液鑄造雙金屬復合材料（抗磨白口鑄鐵層/鑄鋼或鑄鐵層），鑲鑄合金復合材料Ⅰ（硬質合金塊/鑄鋼或鑄鐵），鑲鑄合金復合材料Ⅱ（抗磨白口鑄鐵塊/鑄鋼或鑄鐵），鑄滲合金復合材料（硬質合金、抗磨白口鑄鐵、WC和（或）TiC等金屬陶瓷顆粒/鑄鋼或鑄鐵），EPC工藝、V法工藝、離心鑄造工藝、鐵型覆砂工藝、樹脂砂及精鑄工藝在鋼鐵耐磨鑄件上的應用，保溫發熱冒口的應用，計算機數值模擬技術在耐磨鑄件上的應用，EPC法耐磨損高鉻鑄鐵/鋼復合管道，鋼鐵液爐內吹氬凈化技術，釔基重稀土孕育變質劑，爐前鋼鐵液孕育和變質處理技術，球磨機磨球與襯板匹配系統選材技術，高硬度高鉻鑄鐵機械加工陶瓷刀具與加工工藝，耐磨奧氏體錳鋼機械加工陶瓷刀具與加工工藝[1-2]。 在耐磨材料技術方面，我國材料研發水平較高，但工藝技術水平和裝備水平還有一些差距。與耐磨材料工業發達國家相比，我國鑄造耐磨材料產業的主要差距和不足是：①整體技術研發和技術改造能力較弱；②企業自主創新投入嚴重不足；③自動化和機械化生產程度有待提高；④缺乏專業人才；⑤知識產權認識和保護不足；⑥采用先進標準組織生產不夠，執行標準不嚴格；⑦企業工藝技術水平參差不齊；⑧缺乏核心關鍵技術；⑨用新技術、新工藝生產高附加值高端產品的認識不足；⑩科技成果轉化和推廣應用較差；生產裝備水平較低；產品質量不夠穩定；熔煉與精煉水平較低，堿性電弧爐應用較少，精煉爐應用甚少；大型耐磨件制造困難；鑄件表面質量較差；尺寸和重量偏差較大；先進檢測儀器和手段的應用較少；產品國際競爭力欠佳[1-2]。 我國鑄造耐磨材料產業技術與世界先進水平還有一定差距，產業技術研發能力不夠與技術投入不足是這種差距的主要原因。通過加大投入、資源整合和協同創新，實現產業技術創新、改造與突破，是我國鑄造耐磨材料產業升級的迫切任務。 未來數年我國鑄造耐磨材料領域將在鋼鐵耐磨材料開發技術、熔煉與爐前處理技術、鋼鐵耐磨件砂型鑄造成形技術、適于鋼鐵耐磨件的特殊鑄造成形技術、鑄造鋼鐵耐磨件的熱處理技術等共性和關鍵技術方面重點開展研發工作。力爭實現以下幾項重點技術突破：①奧氏體錳鋼合金設計、優化選材，在不降低韌性的情況下提高耐磨性；②解決高硬度過共晶高鉻鑄鐵件脆性問題，提高鉻合金耐磨鑄鐵性價比；③通過合金化、精煉、鑄造工藝和熱處理工藝提高非錳系耐磨損合金鋼硬韌性能和拓展應用工況；④陶瓷顆粒與預制體增強鋼鐵基耐磨復合材料及制備技術；⑤含碳化物球墨鑄鐵合金設計與組織控制，提高材料硬韌性能和拓展應用工況；⑥金屬型、金屬型覆砂、離心鑄造、外場輔助鑄造等耐磨件生產線研制與應用；⑦耐磨鋼鐵液精煉和過濾技術研發與應用。 未來數年須建立和完善中國鑄造耐磨材料產業可持續發展的技術創新體系，縮小落后領域與工業發達國家的差距，突破鑄造耐磨材料產業鏈中的共性和關鍵技術，明顯提高鑄造耐磨材料及鑄件使用壽命，促進耐磨材料產業整合和發展，爭取整體技術水平達到國際先進水平，部分領域技術水平達到國際領先水平。第二節 關鍵技術 一、鋼鐵耐磨材料開發技術 1. 現狀（1）奧氏體錳鋼[1-2]。 目前奧氏體錳鋼還是國內用量最大的一類耐磨鋼。國內生產和應用的奧氏體錳鋼以Mn13系列和Mn17系列為主，其中屈服強度和耐磨性較高的Mn13Cr2和Mn17Cr2耐磨鋼的市場用量較大，如圓錐式破碎機軋臼壁和破碎壁，旋回式破碎機襯板、電鏟鏟齒、大中型顎式破碎機顎板、大型錘式破碎機錘頭以及大中型濕式礦山球磨機襯板等仍主要選用奧氏體錳鋼。 近年來奧氏體錳鋼的主要技術進步之一是嚴格控制Si和P含量，特別是P含量。我國國家標準嚴格規定P≤0.06％，某些出口錳鋼件已要求P≤0.04％。進步之二是某些企業已通過精煉和造渣聚渣控制錳鋼中氫、氧含量，如Mn18Cr2鋼軋臼壁[O]≤15×10-6、[H]≤2×10-6。另外為減少鑄造高錳鋼晶粒易粗大和柱狀晶現象，常常加入V、Ti、Nb、B和RE等微量元素；含W高錳鋼實現晶粒細化，進而同時提高沖擊韌性和抗磨損性能；常被稱為超高錳鋼的Mn17（Mn18）和Mn25等得到生產和應用，其中標準含碳量的ZG120Mn17、ZG120Mn17Cr2還被列入了奧氏體錳鋼鑄件國家標準。 近期研究表明，超高錳鋼較適用于強烈沖擊載荷磨料磨損工況。在不降低沖擊韌性的情況下提高耐磨性是奧氏體錳鋼發展的一個重要方向。我國部分高錳鋼生產企業易出現的問題是，錳鋼件夾渣物較多、碳化物超標、晶粒粗大、沖擊吸收能量達不到國標要求，以致某些鑄件在使用中開裂和耐磨性不夠，這也是我國部分高錳鋼件與工業發達國家所生產高錳鋼件的主要差距。相關企業應從生產工藝控制入手，解決質量問題。（2）耐磨損白口鑄鐵[1-2]。 耐磨白口鑄鐵的主要特點是高硬度和低韌性，目前，磨球、磨段、渣漿泵過流件、反擊破板錘等仍主要選用耐磨白口鑄鐵。Cr15、Cr20和Cr26系列高鉻耐磨鑄鐵在國內外均已大批量生產和應用，而我國研發出的中鉻硅耐磨鑄鐵和適于鑄態應用的低鉻耐磨鑄鐵，也已批量生產和工業應用。低碳含量（1.1％～2.0％C）的Cr12高鉻鑄鐵（有時亦稱為高鉻鋼），淬火回火后硬度≥HRC50，具有較好的韌性，近些年在國內外生產和應用逐漸增多。根據技術進步的實際情況，低碳含量（1.1％～2.0％C）的BTMCr12-DT牌號高鉻鑄鐵被正式列入新修訂的國家標準《抗磨白口鑄鐵件》。 近年來隨著高鉻鑄鐵孕育變質處理和晶粒細化技術發展，高鉻鑄鐵件含碳量逐漸增高，以提高高鉻鑄鐵硬度。高碳高鉻鑄鐵板錘、葉輪和護套、磨輥和磨盤均已產業化。高硬度過共晶高鉻鑄鐵研發與應用取得進展，澳大利亞沃曼公司制造的A217高碳高鉻白口鑄鐵（5.0％ C，35％ Cr）硬度超過HRC63，應用于渣漿泵過流件，使用壽命大幅度提高。在對HRC63級耐磨鑄鐵的技術攻關中，我國石家莊強大泵業集團公司研發出高碳超高鉻過共晶白口鑄鐵，熱處理后硬度達到HRC63～68，沖擊韌性達到4～5.5 J/cm2（20 mm×20 mm×110 mm無缺口試樣），性能與A217高碳高鉻白口鑄鐵相當。另外，西安交通大學在含鈦Cr20過共晶高鉻鑄鐵研發方面，暨南大學在HRC63以上級含鈮Cr35過共晶高鉻鑄鐵研發方面取得了一定成果。（3）非錳系耐磨損合金鋼[1-2]。 非錳系耐磨合金鋼具有硬度較高、韌性較高和強度較高，特別是硬韌性匹配良好的特點。目前挖掘機斗齒、水泥廠和火電廠球磨機襯板、中小型錘破機錘頭、耐磨管道等大量選用非錳系耐磨合金鋼。通過合金化、精煉、鑄造工藝和熱處理工藝可進一步提高硬韌性能和拓展應用的空間，潛力巨大。近些年來非錳系耐磨合金鋼的成果之一是冶金礦山濕式球磨機襯板材料的研發和應用。氧化鋁廠的熱強堿性鋁礦漿球磨機襯板，解決了堿脆開裂（應力腐蝕開裂）難題，含Cr量較低的多元低合金馬氏體鑄鋼襯板已可完全替代高錳鋼襯板，已創造出顯著的經濟效益。 非錳系耐磨合金鋼特別是中碳中、低合金鋼的發展方向之一是提高鋼的硬度和韌性配合，即提高硬韌性，以全面提高鋼的抗沖擊和耐磨損能力。近些年通過合金化和工藝研發，中碳低合金鑄鋼硬韌性匹配已能實現HRC=50+2.5X（1），Akn=200-50X（2），其中X可取-1，0，1，2，3。這為依據具體沖擊磨損工況（特別是沖擊條件）研發和選材奠定了基礎。目前，通過成分匹配和熱處理工藝優化，生產用ZG30CrMnSiMo 已達到硬度HRC51～54，V型缺口沖擊吸收能量≥20 J/cm2。優異的硬韌性配合為該鋼種在較大錘頭和斗齒等更高沖擊磨料磨損工況的應用創造了條件。近期研究表明，初始硬度并不高的耐磨中合金鋼沖擊磨損加工硬化能力比中碳多元低合金鋼更優，進而耐磨性更好，由此擴大了耐磨中合金鋼在水泥廠和火電廠球磨機襯板等工況的應用。目前國際上挖掘機斗齒、破碎汽車的大型錘破機錘頭等選用非錳系耐磨合金鋼。采用AOD爐等精煉工藝技術以提高合金鋼綜合性能，是國外生產此類鑄鋼的先進技術。（4）耐磨損球墨鑄鐵。 10年前，通過液淬熱處理生產出高硬度和一定韌性的馬氏體耐磨球鐵，通過Mn等合金化與液淬熱處理制造出硬韌性配合較好的貝氏體-馬氏體耐磨球鐵。這兩類耐磨球鐵在國內已用于球磨機磨球的生產和組合自固型襯板生產。等溫淬火球鐵（ADI）具有高強度、一定韌性和良好加工硬化特性，在國內外用于齒輪、凸輪軸等易磨損件。等溫淬火含碳化物球墨鑄鐵（CADI），含有少量碳化物形成元素Cr，并且碳化物數量隨Cr量可調，CADI具有較高硬度、一定韌性和良好加工硬化特性，研發工作已取得成果，目前正試用于球磨機磨球。 耐磨球鐵磨球典型牌號是ZQQTB和ZQQTM，詳見國家標準GB/T 17445—2009《鑄造磨球》。耐磨損球墨鑄鐵件5個典型牌號是QTML-1、QTML-2、QTMD-1、QTMD-2、QTMCD，詳見行業標準JB/T 11843—2014《耐磨損球墨鑄鐵件》。（5）耐磨損鋼鐵復合材料[1-2]。 鋼鐵基耐磨復合材料是近些年國內外耐磨材料研究開發的熱點之一，在一些嚴酷的磨損工況得到了工業應用。我國耐磨復合材料經歷了雙液雙金屬材料，高鉻鐵-鋼鑲鑄材料、高鉻鐵-鋼機械組合材料等幾個階段，10年來以復合大錘頭（≥90 kg）為標志的高錳鋼鑲鑄硬質合金（或耐磨鑄鐵）復合材料已在國內一批廠礦生產和應用，近年來高鉻鑄鐵/鋼雙液雙金屬復合材料大錘頭實現了工業化生產和應用，復合大錘頭壽命明顯高于原來的普通高錳鋼錘頭，提高了100％甚至更高。 前些年，比利時MAGOTTEAUX公司研制出“Bimetal”鋼鐵雙金屬復合技術（耐磨層是硬度＞HRC61的高鉻鑄鐵，其他部位是αkn＞245 J/cm2的低碳合金鋼）；開發出“Duocast”復合技術，將高硬度高鉻鑄鐵鑲嵌在球墨鑄鐵中，生產出大型立磨磨輥；研發“Xwin”技術，在立磨高鉻合金磨盤（磨輥）表層鑲嵌高硬異質顆粒。之后將Duocast和Xwin復合技術再組合用于立磨磨輥。用此復合鑄造材料生產的磨輥和磨盤應用效果良好，反映出該復合鑄造材料技術是一種先進技術，值得借鑒。但在簡化工藝、保證工藝穩定性和生產成本控制方面需要加強。 陶瓷顆粒增強鋼鐵基耐磨復合材料是近些年國內外研究開發的熱點之一。近些年在應用基礎研究方面，針對WC、TiC、Al2O3、SiC等陶瓷顆粒特性，與鋼鐵（液）冶金結合效果，表面復合材料技術工藝參數等方面的工作取得系列成果，在此基礎上開發出多種鋼鐵基表面復合材料。關于鑄滲表面復合材料，減少或不用粘接劑等添加劑得到冶金結合和致密的表面復合層是關鍵技術之一，提高復合層致密度和增加復合層厚度（＞20 mm）是努力的方向，而由單一平面表層鑄滲技術發展出弧面等復雜面表層鑄滲技術是該領域的研發重點和難點。 2. 挑戰 以提高鑄造耐磨材料及鑄件使用壽命為目的，在鋼鐵耐磨材料開發技術方面，提出高性能新型耐磨材料、適于特殊工況的耐磨材料、低成本耐磨材料、先進耐磨復合材料四個主要研究方向。 分方向具體共性和關鍵技術研發項目如表1。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標： 延長鋼鐵耐磨材料使用壽命，國內市場綜合節材降耗20％以上；提高鋼鐵耐磨材料使用壽命和價格比，國內市場壽命和價格比提高10％以上；爭取整體技術水平達到國際先進水平。（2）預計到2030年，要達到的目標： 延長鋼鐵耐磨材料使用壽命，國內市場綜合節材降耗50％以上；提高鋼鐵耐磨材料使用壽命和價格比，國內市場壽命和價格比提高20％以上；整體技術水平達到國際先進水平，部分領域技術水平達到國際領先水平。 二、熔煉與爐前處理技術 1. 現狀 鋼鐵液熔煉、精煉和過濾技術是耐磨件生產關鍵技術，長期以來也是我國耐磨材料生產技術與工業發達國家的主要差距之一。感應熔煉爐電耗較少，效率較高，但脫磷和脫硫效果比電弧爐差，因而感應爐造渣、聚渣和扒渣工藝就顯得極為重要。AOD等精煉爐在國內耐磨件鑄造廠還很少有應用，簡易方法的感應熔煉爐鋼鐵液吹氬處理有一定成效但也用之甚少。陶瓷網（磚）過濾技術是成熟的鑄造技術，亦是熔煉后凈化鋼鐵液的補救和保證措施，但國內絕大多數耐磨件鑄造企業尚未采用過濾技術。 鋼鐵液爐前孕育與變質處理技術是有我國特色的工藝技術，是提高鋼鐵液質量的有力措施之一。我國曾就各種孕育變質劑特別是含稀土孕育變質劑的研發開展了大量工作，但是許多企業仍存在孕育變質劑選用失誤、用量不準、加入方法不當、與爐內熔煉鋼鐵液匹配不合適、處理后除渣缺失等幾個突出問題，未能很好實現孕育變質處理的目的，甚至“污染”鋼鐵液。因此，耐磨件孕育變質工藝研發和控制成為非常重要的工作[1-2]。 2. 挑戰 以提高鑄造耐磨材料及鑄件使用壽命為目的，在熔煉與爐前處理技術方面，提出主要研究方向是高效高質熔煉與爐前處理技術。具體共性和關鍵技術研發項目如表2。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標： 縮小落后領域與工業發達國家的差距，提高鑄造耐磨材料及鑄件使用壽命，助推國內市場綜合節材降耗20％以上。（2）預計到2030年，要達到的目標： 通過熔煉與爐前處理技術持續研發和實施，獲得潔凈鋼鐵液，細化鋼鐵耐磨材料晶粒，改善耐磨鑄鐵碳化物形態，助推國內市場綜合節材降耗50％以上，整體技術水平達到國際先進水平。 三、鋼鐵耐磨件砂型鑄造成形技術 1. 現狀 鑄造磨球和磨段因尺寸規格整齊和批量大而成為機械化和自動化生產線首選的耐磨件。近年來，國內一些較大的專業磨球廠相繼新建或改造了磨球和磨段機械化和自動化生產線，金屬型覆砂、Disa、EPC覆膜砂等磨球生產線提高了磨球生產效率和內外質量。國內研制出水冷金屬型磨段生產線，顯著細化耐磨白口鑄鐵的晶粒，大幅度提高磨段生產效率和使用壽命。 自硬樹脂砂、V法和EPC（消失模）生產線在斗齒、襯板等其他耐磨件生產中亦有較好的應用。對磨球和磨段之外的大多數耐磨件而言，手工輔助機械造型成為主要生產方式，國內用得較多的是水玻璃砂。近些年國內一些企業陸續新建了耐磨件樹脂砂生產線，使耐磨件內外質量有較明顯的提高。其中CO2硬化樹脂投放國內市場之后，耐磨件生產企業又多了一個降低成本的樹脂砂生產方式，即分層選用樹脂砂和水玻璃砂再用CO2一次整體硬化的生產方法。關于EPC法生產耐磨件，冷卻速度低易致鑄件晶粒粗大，中碳合金鋼件增碳易致淬火開裂等關鍵問題已得到關注，并已開展“激冷”和“燒型”等嘗試性工藝技術研發[1-2]。 鋼鐵耐磨鑄件鑄造收縮率較大，工藝出品率偏低，為此應重視澆冒口的工藝設計，配合使用發熱和保溫冒口。 2. 挑戰 以提高鑄造耐磨材料及鑄件使用壽命為目的，在鋼鐵耐磨件砂型鑄造成形技術方面，提出主要研究方向是先進耐磨件砂型鑄造技術，耐磨鑄件清理與檢測技術。 具體共性和關鍵技術研發項目如表3。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標： 獲得健全、均質、致密的鋼鐵耐磨材料鑄件，鑄件工藝出品率提高5％，成品率提高3％以上，鑄球和鑄段成品率達到90％以上，提高鑄造耐磨材料及鑄件使用壽命和價格比。（2）預計到2030年，要達到的目標： 通過鋼鐵耐磨件砂型鑄造成形技術持續研發和實施，突破鑄造耐磨材料產業鏈中的共性和關鍵技術，獲得健全、均質、致密的鋼鐵耐磨材料鑄件，鑄件工藝出品率提高10％，成品率提高5％以上，鑄球和鑄段成品率達到95％以上，明顯提高鑄造耐磨材料及鑄件使用壽命和價格比，整體技術水平達到國際先進水平。 四、適于鋼鐵耐磨件的特殊鑄造成形技術 1. 現狀 在各種耐磨件鑄造生產中采用金屬型或覆砂金屬型激冷的方法，是提高耐磨件質量的較好方式之一，因為這有助于細晶強化，有助于提高生產效率，提高耐磨件的硬韌性、強度和耐磨性。國內某企業采用鐵型覆砂技術生產出高質量高錳鋼軋臼壁（破碎壁）。 2. 挑戰 以提高鑄造耐磨材料及鑄件使用壽命為目的，在適于鋼鐵耐磨件的特殊鑄造成形技術方面，提出主要研究方向是適于耐磨件的特殊鑄造技術，先進高效耐磨材料鑄造/鍛（軋、壓）復合成形技術。 具體共性和關鍵技術研發項目如表4。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標： 獲得高性能鋼鐵耐磨材料鑄件，提高鑄件使用壽命10％以上，爭取整體技術水平達到國際先進水平。（2）預計到2030年，要達到的目標： 獲得高性能鋼鐵耐磨材料鑄件，提高鑄件使用壽命20％以上，整體技術水平達到國際先進水平，部分領域技術水平達到國際領先水平。 五、鑄造鋼鐵耐磨件的熱處理技術 1. 現狀 熱處理是提高耐磨鋼鐵件硬度和韌性，減少或消除應力的主要工藝手段。近年來，針對耐磨鋼鐵件熱處理工藝研發工作的深入，特別是優化淬回火等熱處理工藝參數方面成績顯著，進而提高耐磨件淬透性和減少合金元素用量，提高耐磨件硬度、韌性和耐磨性，同時擴大了應用范圍。但是針對成分和組織不均勻的鑄件特征，進一步優化工藝參數仍是努力的方向之一。針對厚大易開裂大型耐磨件熱處理工藝開發和控制也是努力方向之一。另外保證耐磨件表面硬度至關重要，減少耐磨件熱處理氧化的工藝和設備研發也是需要加強的重要工作。近年來，顯著減少耐磨件氧化的罩式高溫熱處理爐的應用，為減少耐磨鋼鐵件表面脫碳做出了較大貢獻[1-2]。 2. 挑戰 以提高鑄造耐磨材料及鑄件使用壽命為目的，在鑄造鋼鐵耐磨件的熱處理技術方面，提出先進耐磨材料鑄件熱處理技術、適于耐磨復合材料鑄件的熱處理技術、高效節能連鑄連軋耐磨鋼熱處理技術、熱處理后矯形和檢測技術4個主要研究方向。 分方向具體共性和關鍵技術研發項目如表5。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標： 進一步獲得高性能的鋼鐵耐磨材料鑄件，提高鑄造耐磨材料及鑄件使用壽命，助推國內市場綜合節材降耗20％以上。（2）預計到2030年，要達到的目標： 通過鑄造鋼鐵耐磨件的熱處理技術持續研發和實施，助推國內市場綜合節材降耗50％以上，整體技術水平達到國際先進水平。第三節 技術路線圖參考文獻：[1] 李衛. 中國鑄造耐磨材料產業技術路線圖 [M]. 北京：機械工業出版社，2013.[2] 李衛. 中國鑄造耐磨材料的發展 [J]. 鑄造，2012，61（9）：967-984. 編撰組 組 長：李 衛 成 員：鄧世萍 宋 量 李文政 陳 曉 張立波 張會友 涂小慧 溫 平 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 新材料·新工藝 激光選區熔化工藝過程數值模擬的國內外研究現狀 ? 陶 攀1,2,3，李懷學2,3，許慶彥1，鞏水利2,3 激光選區熔化工藝(SLM)是采用高功率激光逐層熔化粉末的方式成形金屬零件，相比于傳統加工技術，它可以快速成形任意精細復雜結構的零件。激光選區熔化增材制造工藝涉及多尺度、多影響因素、多學科等復雜的物理化學冶金過程，采用實驗手段很難直接觀察到微觀物理現象，且材料工藝試驗開發周期長且成本高，迫切需要跨尺度的數值模擬手段揭示其工藝過程的相關機理，降低試驗開發周期及成本。本文從宏觀溫度場、熔池動力學、熔池凝固行為以和殘余應力及變形四個方面，綜述了國內外金屬SLM工藝過程的數值模擬研究現狀。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 無鉛易切削硅黃銅的組織和性能研究 ? 朱權利，田小平，楊 超 通過正交試驗法，采用熔鑄方法制備無鉛易切削硅黃銅。利用光學金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、萬能試驗機以及臥式車床等手段對其組織性能進行了研究。結果表明，加入適量的Si、Mg、Al、P等元素代替Pb，在合金的晶界晶內分布有脆而不硬的金屬間化合物。所制得的無鉛黃銅切削性能與鉛黃銅相當。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 鎂合金坐盆鑄件顯微組織與性能差異研究 ? 李明月1，劉海峰2，崔曉鵬1 針對某型輕量化鎂合金座椅的坐盆鑄件，設計了不同取樣部位，并對本體試樣進行顯微組織觀察與分析、力學性能測試和斷口分析，發現鑄件不同區域顯微組織和力學性能的差異，對差異產生的原因進行分析與討論。研究結果可為輕量化鎂合金坐盆鑄件提供結構設計及工藝優化的依據。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 專題綜述 熔模鑄造400系列不銹鋼鑄件表面麻點缺陷探索 ? 鞠 富，武志勇，李翠薇，郝素斌，徐貴強 400系列不銹鋼材質在熔模鑄造生產中易發生氧化，導致鑄件產生麻點及麻坑缺陷。在制殼過程中加一層石墨砂，使澆注后鋼液與型殼接觸面形成還原性氣氛，可防止麻點麻坑的產生，保證成品率，提高生產效率。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 電磁攪拌和數值模擬在半固態鋁合金漿料制備中應用的研究現狀 ? 陳志平1，劉 政1，陳 濤2 簡要介紹了電磁攪拌技術的原理、特點及改進。詳細綜述了電磁攪拌技術在半固態鋁硅合金和鋁稀土合金漿料制備應用中的研究進展，以及數值模擬在半固態鋁合金漿料制備中的研究進展。對未來發展進行了展望，并建議通過改變坩堝尺寸及形狀對半固態鋁合金漿料進行后續研究。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 熔模鑄造 Si對鋁基復合材料中Tip芯-殼結構形成的影響 ? 仝云奇，陳體軍 采用Miedema生成熱模型分析了Al-Ti-Si體系可能析出的熱力學平衡相。研究了隨Si含量變化的Tip芯-殼結構形態的變化及反應殼層相的變化情況，并探討了反應殼層裂紋形成機理。結果表明，當Si含量不大于7%時，殼層厚度隨著Si含量的增加而增大，致密的τ1殼層是在Si含量為9%時獲得的；隨著Si含量的增加，殼層中相的變化過程為(Al, Si)3Ti→(Al, Si)3Ti+τ1→τ1；反應殼層裂紋的形成主要是由體積膨脹產生的應力引起的。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 復合材料 冒口參數對17CrNiMo6鋼錠質量及利用率的影響 ? 崔雅茹，馬占彪，趙俊學，劉詩薇，李小明，劉國軍 鋼錠利用率是冶金企業的重要經濟技術指標之一。針對某鋼廠6.8噸17CrNiMo6鋼錠利用率偏低問題，采用上小下大敞口錠模、懸掛絕熱板、添加保護渣及調整冒口參數等工藝，以提高鋼錠利用率。利用ProCAST軟件對不同冒容比參數下的熱傳遞、冒口鋼液收縮、冒口凝固過程、縮孔深度及冒口缺陷的變化規律進行了數值模擬，探討不同絕熱板厚度和冒口澆高對鋼錠質量的影響。研究結果表明，在原澆注溫度和澆注速度條件下，把絕熱板厚度從50 mm增加到80 mm，冒口澆高從350 mm降低到320 mm時，冒口縮孔尖細的底部深度由216.61 mm縮短到61.76 mm，冒容比由12%降至9.56%，且不會影響錠身質量。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 工藝參數對原位合成TiB2/Al-7Si復合材料微觀組織的影響 ? 任 波1，趙瑞鋒2, 3，劉忠俠3，劉扭參2，張紅松1 采用混合鹽反應法在不同工藝參數下制備出TiB2/Al-7Si復合材料，采用XRD、SEM和金相顯微鏡對復合材料的微觀組織進行了分析。結果表明：TiB2/Al-7Si復合材料主要由α-Al相、共晶Si相和TiB2相組成；加鹽溫度過高或過低時，TiB2顆粒由于沉降或不易擴散而嚴重聚集，而反應時間過長或過短，TiB2顆粒會出現沉降或反應不充分而聚集長大；當加鹽溫度為875 ℃，反應時間為20 min時，可獲得尺寸細小、分布相對均勻的TiB2/Al-7Si復合材料。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 計算機應用 物流信息管理系統在數字化鑄造車間的應用 ? 黃小東，楊志偉 針對本公司數字化鑄造車間如何實現智能物流系統、精益物流和柔性混流生產實施方案，使用物流信息管理系統（WMS）對倉庫所有自動化設備如有軌制導車輛（Rail Guided Vehicle，RGV）、堆垛機、輸送機等進行合理調度；對產品的入/出庫作業進行最佳分配；對上層企業資源計劃（ERP）、制造企業生產過程執行管理系統（MES）等生產數據進行實時準確的接收，同時可以反饋信息給上層系統；對系統運行過程中產生的數據進行查詢、統計。系統所具備的功能可以實現生產工藝的自動化，方便決策人對生產實現進行宏觀調控，及早發現問題，采取相應措施，滿足生產需求。同時，與上級網絡系統實現信息集成，便于上層管理部門進行宏觀調控和生產決策。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 生產管理 試驗研究 聚乳酸改性磷酸鹽粘結劑的研究 ? 龔 禧1，伍馬忍1，張馨予1，彭敬東2，王麗峰3，羅維松3 介紹了聚乳酸改性磷酸鹽粘結劑的制備及其性能。研究了磷酸和氫氧化鋁的配比、反應溫度、反應時間、聚乳酸加入量和固化劑金屬氧化物添加量等對鑄造型砂性能的影響，探究了制備鑄造型砂工藝線路。結果表明，聚乳酸改性磷酸鹽粘結劑可以提高自硬砂的穩定性和抗吸濕性，從而提高自硬砂的抗壓強度和流動性，可在鑄造行業推廣應用。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 快速凝固Ni53Mn25Ga22合金薄帶的馬氏體轉變和熱致形狀記憶效應 ? 尚爾峰1，段 雙1，甄廣北2，李宗賓3，董文博1 用快速凝固技術制備了名義成分為Ni53Mn25Ga22的細晶合金薄帶。由于快速凝固與常規的鑄造方式不同，將會引起合金產生一系列的變化。通過XRD的研究表明，快速凝固使合金的室溫結構發生改變；室溫下，鑄態合金的結構為非調制(NM)馬氏體結構，而快凝薄帶則為7M調制馬氏體結構；快速凝固引起合金的馬氏體相變溫度降低，這些參數在退火后有所升高?？炷澢冃魏髮ζ浼訜崮軌蚧净貜偷匠跏夹螤?，顯示出良好的熱致形狀記憶效應；薄帶在變形過程中不發生斷裂，可見快速凝固技術顯著細化了晶粒尺寸而使合金的力學性能得到明顯改善，作為磁控形狀記憶合金更利于實際應用。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 熱循環上限溫度對蠕墨鑄鐵抗熱疲勞性能影響 ? 陳 丹，吳素珍，陳海軍，冀佳彬，李明哲 研究了熱循環時不同上限溫度Tmax（600 ℃、700 ℃、800 ℃）下蠕墨鑄鐵的抗熱疲勞性能及組織變化。隨著上限溫度升高，晶界對裂紋擴展的阻礙能力下降，龜裂和穿晶裂紋數量增加，珠光體退化加快，抗熱疲勞性能下降。Tmax為600 ℃、700 ℃時，條狀裂紋是蠕鐵的主要破壞形式；Tmax為800 ℃時，龜裂網分布于整個試樣表面，龜裂成為蠕鐵的主要破壞形式。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 應用技術 大型薄壁鋁合金鑄件重力鑄造工藝實例分析 ? 馬寶民1，宋國金2，韓君保3 從實際生產中選取兩個有代表性的鑄件進行工藝難點分析、工藝方案制定和工藝實施，通過重力鑄造獲得了較好的鑄件質量，滿足了用戶的要求。重力鑄造作為傳統的鑄造方法，對單件小批量產品試制，配合使用樹脂砂造型，以其強大的工藝靈活性，低廉的生產成本，可以獲得優質鋁合金鑄件。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 提高貨車用鑄造鉤舌疲勞壽命的研究 ? 劉會龍，于普明，徐 堃，鄭寶堂，王 雪 通過對比國產和國外生產的CQ鉤舌的結構及化學成分，找出了國產鉤舌壽命達不到3~4年的原因，即國外鉤舌在結構設計及化學成分上優于國產舌鉤。通過調整結構設計和化學成分及鑄造工藝，國產舌鉤的質量和使用壽命得到了提高。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 兩種熱處理工藝對CADI鑄球力學性能和耐磨性的影響 ? 姚永茂1，周 健2，陳全心1，陳燦光1，李 衛2 分別采用鹽浴等溫淬火和油淬+空氣中等溫處理對同樣化學成分的CADI鑄球進行熱處理。結果表明：兩種熱處理工藝鑄球的顯微組織均為石墨球、碳化物、針狀鐵素體和殘余奧氏體組成，硬韌性匹配較好，鑄球的硬度和沖擊韌性相近。油淬+空氣中等溫處理鑄球表面耐磨性略好于鹽浴等溫處理，鹽浴等溫處理鑄球心部耐磨性略好于油淬+空氣中等溫處理?？刹捎糜痛?空氣中等溫處理工藝替代鹽浴等溫熱處理工藝處理CADI鑄球。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] SYD800整體不銹鋼耐蝕離心泵鑄造工藝設計 ? 岳世琦1，蔣春宏2，林軍國1，劉彩賢1 介紹了SYD800整體兩級雙吸不銹耐蝕離心泵鑄件鑄造工藝設計方案。對產品結構、質量要求和鑄件材質進行了分析，針對鑄件出現的尺寸偏差、疏松、冷隔、漂芯等鑄造缺陷及操作關鍵節點，提出相應的解決方案，生產出了合格產品。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]