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面向2030的中國鑄造技術 
離心鑄造自生顆粒增強Al-22Si-6Mg復合材料氣缸套的制備及性能檢測 ? 林雪冬，孫 建，葉京川，張 榮 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 鑄造技術路線圖：鑄造有色合金 ? 蘇彥慶 王同敏 曲迎東 李嘉榮 吳國華 陳瑞潤 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 新材料·新工藝 下殼體鑄件鑄造工藝設計 ? 李 勇，汪 勇，汪瑞東，程善良 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵在汽車鑄件上的應用 ? 戴學忠，鄧軍偉 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 金屬型內襯砂套離心鑄造ZQCuCo3CrRE保持架工藝設計 ? 蘇義祥1，劉世鐸2，申 楠2 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 重力滲流制備正方形孔多孔鋁工藝研究 ? 李 鈺，王 晗，張高節，馮丁帥，郝 海 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 微量鋯對鑄態A356鋁合金組織和性能的影響 ? 夏 峰1，梁民憲1，郭永春1，李建平1，顏均衡2，朱海龍1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 計算機應用 鑄球自動化分離分選設備 ? 姜 聰，姜慶平，姚永茂，黃愛寧 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 鑄造設備 砂型鑄造企業串并聯式質量追責追蹤模型研究與應用 ? 張瀚青，計效園，周建新，鄧蔚林 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 質量及管理 亞共晶Al-7Si-0.6Mg合金凝固過程變形規律研究 ? 樊振中1，2，楊守杰1，2，宮玉輝1，2，韓艾京1，2，郝慧林1，2，米 剛1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 試驗研究 大型水泥輥套裂紋質量控制 ? 郭華樓1，2，李馨遠1，2，白思諾1，2，朱玉龍1，2，王保宏1，2 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 用NiO直接合金化制備高鉻鑄鐵試驗研究 ? 張鳴一，高 平，韓劍鋒 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 改性SiCp在無缸套灰鑄鐵氣缸體材質開發中的應用 ? 王春風1，2，梁清延2，高 宏1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] Ni對過共晶Al-20Si合金力學性能及摩擦磨損性能的影響 ? 徐運超，水 麗 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 甲階酚醛樹脂的合成、表征及應用研究 ? 周傳文1，彭 影1，陶 飛1，鄧 攀1，唐 倩1，龔成斌1，彭敬東1，熊 鷹2，韓 躍2，王麗峰2 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 應用技術 使用廢鋼合成鑄鐵生產球墨鑄鐵管的工藝 ? 李曉兵，李玉克，曹二兵 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 多源超聲對大規格鋁合金半連續鑄錠宏觀組織的影響 ? 蘇思超，賀 美，皮 光 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 發動機左氣室鋁合金鑄件的結構設計與工藝優化 ? 華紅芳1，覃進承2 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 熱處理對耐磨鑄鋼ZG30Mn2SiCr組織及性能的影響 ? 王曉莉1，2，王旭明1，2，高 超2，3，牛翰卿2，3，王定軍2，3 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 離心鑄造高鎳鉻復合軋輥中夾雜物分析 ? 陳興富1，董國卿1，孫建勛1，趙立波1，劉 偉2，裴 偉2，趙愛民2 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 高強韌鑄態球墨鑄鐵技術研究及應用 ? 何春華 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
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面向2030的中國鑄造技術 離心鑄造自生顆粒增強Al-22Si-6Mg復合材料氣缸套的制備及性能檢測 ? 林雪冬，孫 建，葉京川，張 榮 采用離心鑄造工藝制備自生硬質顆粒增強Al-22Si-6Mg復合材料筒狀鑄件，對鋁合金缸套進行高壓鑄造，獲得全鋁發動機缸體。研究了鑄件沿徑向方向的微觀組織特征，檢測了鑄件的耐磨性能。對缸體進行臺架試驗并進行鋁合金缸體傳熱性能的理論計算。結果表明，Al-22Si-6Mg鑄件內層偏聚了大量的自生初生Si/Mg2Si顆粒，形成了顆粒增強層，其耐磨性能優于鑄鐵缸套。經200 h臺架強化試驗后缸套內壁出現了輕微拉缸現象，表明該鋁合金缸套的高溫疲勞強度有待提高。熱力學計算發現鋁合金缸套-缸體的傳熱性能是鑄鐵缸套-缸體的2.2倍以上。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 鑄造技術路線圖：鑄造有色合金 ? 蘇彥慶 王同敏 曲迎東 李嘉榮 吳國華 陳瑞潤 第一節 概 述 鑄造有色合金是用以澆注鑄件的有色合金，主要有鑄造鋁合金、鑄造鎂合金、鑄造鈦合金、鑄造銅合金、鑄造高溫合金等，近年來又發展出鑄造金屬間化合物[1-2]和鑄造高熵合金[3-4]。 鑄造有色合金可適用于多種鑄造成形技術，在基礎制造產業中占有重要地位，在航空、航天、船舶、汽車、軌道交通、化工、能源、電子電器和運動休閑等領域有著廣泛的應用。 1. 鑄造鋁合金 鋁的化學性質很活潑，熔煉過程中易與水氣反應而氧化并吸氫，導致鋁合金鑄件易產生氣孔和夾雜等缺陷。而精煉處理是預防產生氣孔和夾雜的主要技術手段。旋轉噴頭吹氣技術成為國外先進的鋁液精煉技術的重要發展方向之一[5-8]，該技術用以替代現有的含氯精煉劑，精煉過程更環保、更安全。該技術的運用，能夠使鋁合金鑄件的氣孔、針孔缺陷得以控制，有效提升冶金質量。由于稀土元素具有明顯的化合脫氫作用，并兼有變質作用，近來受到普遍重視[9-11]。在初生Al細化方面研究主要體現在兩方面：①通過細化劑細化初生Al相[12-13]；②通過物理場細化初生相[14-16]，如超聲波場、磁場、電場等，而且通過物理場細化是今后的主要發展趨勢。 通過調整傳統鋁合金中的主要元素含量及各組元的比值，添加微量過渡族元素或稀土元素，從而改變合金中各種化合物的物理性能、尺寸和分布可開發出對應各種不同需要的不同新合金。我國已開展Sc、Ce、Y、Yb等元素用于鋁合金的研究，對提高鋁合金的強韌性發揮了一定的作用。 在鑄造鋁合金新材料方面，鑄鋁的合金化國內開展了很多研究，但應用及產業化成果仍偏少，最大的差距體現在新的合金系研究，如高強韌鋁合金的整體研發水平與國外仍有差距。國內在鋁精煉方面研究的深度、范圍及設備控制水平較國際先進水平仍有待于提高。 2. 鑄造鎂合金 鑄造鎂合金具有比強度和比剛度高、震動阻尼容量大，在汽油、煤油和潤滑油中性能穩定等特點，廣泛用于航空航天、汽車和電子產品等領域。（1）高強耐熱鑄造鎂合金[17-19]。 高強耐熱鎂合金是國內外的重點研究方向，通過稀土合金化提高鎂合金耐熱性能是當前的研究熱點，開發的WE54鑄造合金的抗拉強度、屈服強度和伸長率分別達到350 MPa、250 MPa和6％。 我國開發了多種高性能稀土鎂合金材料，如Mg-Gd-Y-Zr系、Mg-Gd-Y-Zn-Zr系、Mg-Y-RE-Zr系、Mg-Nd-Zn-Zr系等，其中Mg-Gd-Y-Zr系鎂合金材料在性能方面已經達到國際先進水平，金屬型鑄造合金的抗拉強度、屈服強度和伸長率分別達到400 MPa、300 MPa和6％。 在鎂合金熔體凈化方面，開發了新型非熔劑保護熔煉技術和稀土元素添加工藝，減少了鎂合金中的熔劑夾雜物；開發新型鎂合金陶瓷過濾技術及相關裝置，開發了鎂合金吹氣凈化技術和相關裝置，降低了鎂合金中的氧化物夾雜和氣體含量。（2）超輕鑄造鎂鋰合金[20-23]。 目前國內關于鑄造鎂鋰合金的相關研究非常缺乏，這與鎂鋰合金的巨大應用前景是不相符的。已研究了Ag、Cu、Y、Nd以及富Ce稀土等添加對Mg-5Li-3Al-2Zn合金組織性能的影響，發現這些元素能夠有效提高鑄造鎂鋰合金的強度，抗拉強度、屈服強度和伸長率最大可分別達到220 MPa、170 MPa和20％。 Mg-Li合金化學性質非?；顫?，因此在熔煉過程中必須采用特殊的方法和工藝對Mg-Li合金施加保護。目前研究和生產中常用的保護方法主要有兩種：一種是采用常規鎂合金熔煉設備和工藝，施加覆蓋熔劑保護；另一種是采用真空感應熔煉，采用惰性氣體保護，是目前制備Mg-Li合金最適宜的方法。 3. 鑄造鈦合金 鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性好等特點而被廣泛用于各個領域。（1）高溫鈦合金[24-26]。 高溫鈦合金鑄件主要用于航空發動機壓氣機盤和葉片等，使用溫度可達600 ℃。與一般鈦合金相比，鈦鋁化合物Ti3Al（α2）和TiAl（γ）為基的合金，最大優點是高溫性能好（最高使用溫度分別為816 ℃和982 ℃）、抗氧化能力強、抗蠕變性能好和重量輕（密度僅為鎳基高溫合金的1/2），這些優點使其成為未來航空發動機及飛機結構件最具競爭力的材料。 已有兩個Ti3Al為基的鈦合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-V-0.5Mo在美國開始批量生產。Ti-48Al-2Cr-2Nb合金目前已經應用于波音787機型。而我國自行開發的含Nb鈦鋁合金也開始得到應用。（2）耐腐蝕鈦合金[27-28]。 隨著海軍現代化建設步伐的加快，新型號的鈦材應用越來越多。 中國研制出具有自己特色的不同強度級別的近α型船用耐蝕鈦合金。Ti31合金是500 MPa級的低強高韌耐蝕鈦合金，Ti75合金是630 MPa級的中強高韌性耐蝕鈦合金，Ti-B19是一種高強耐蝕鈦合金，Ti80是一種高強、可焊的α型鈦合金。（3）低溫鈦合金[29]。 鈦合金具有足夠的低溫韌性、更高的比強度、更低的熱導率與膨脹系數、無磁性等特點，在航空航天、超導等領域作為一種重要的低溫工程材料而備受關注。 我國在低溫鈦合金的開發方面起步比蘇聯、美國、日本要晚，早期工作主要集中在對國外低溫鈦合金的仿制與性能表征等。開發了一種低溫鈦合金CT77，該低溫鈦合金的塑-脆轉變溫度低于77 K，其不但具有優異的冷成形和熱成形性能，還具有良好的焊接性能，焊接系數大于0.90。 4. 鑄造銅合金 銅合金已經廣泛應用到國家建設的各個環節中，伴隨著近年來的經濟發展，銅合金形成了兩個重要的發展方向：高強高導銅合金及海洋工程用銅合金。（1）高強高導銅合金[30-32]。 高強高導銅合金的一個重要應用是高速鐵路列車用接觸網線。目前國內企業已經能夠規模生產滿足300 km/h運行所需的超高強銅合金接觸線。也已成功為時速超過350 km高鐵制備了高強高導接觸導線。時速超過350 km高鐵要求的接觸導線強度為600 MPa以上，導電率為80％IACS以上，單根盤重2 500 kg。制備銅鉻鋯合金接觸線的難點在于非真空熔煉時Cr、Zr易氧化燒損，而真空熔煉又難以滿足大規模生產的需求。（2）船舶螺旋槳用銅合金[33-35]。 螺旋槳是船舶動力系統的關鍵部件，世界上最大螺旋槳的成品重量已超過100 t。 大型艦船用螺旋槳制備技術關乎國家核心技術，國外發達國家對這種制備技術相對保密，很難詳細獲知國外大型船艦用螺旋槳的制備進程。 我國冶金質量精確控制能力不夠成熟，一些高品質高性能的銅合金產品仍需進口。目前，我國缺乏良好耐腐蝕性能的銅合金，國內的產品一般耐蝕性較差，如C70600，國內產品的腐蝕速率高達國外同類產品的10倍。盡管我國已經掌握超大型螺旋槳的制備技術，但制備產品的成分精度、腐蝕性能等均有很大的進步空間。 5. 鑄造高溫合金 高溫合金是指能在600 ℃以上的高溫環境下抗氧化或耐腐蝕，并能在一定應力作用下長期工作的一類金屬材料。渦輪葉片合金由早期的變形高溫合金發展到鑄造高溫合金，鑄造高溫合金由等軸晶鑄造高溫合金發展到定向柱狀晶高溫合金及單晶高溫合金，使合金的承溫能力提高約400 ℃[36-39]。 近年來，由于定向凝固柱狀晶渦輪葉片制造的整個工藝流程較短、成品率較高和檢測費用較低，制造成本比定向凝固單晶葉片低，故定向凝固柱狀晶合金也得到了較大發展。國外定向凝固柱狀晶合金已由第一代發展到第三代，其性能水平不斷提高，其所適用的發動機性能水平（推重比）也在不斷提升。 我國已發展了K系列的數十個鑄造等軸晶高溫合金、DZ系列的10多個定向柱狀晶高溫合金，10余種DD系列單晶高溫合金。上述鑄造高溫合金在我國航空發動機上獲得廣泛應用。我國鑄造高溫合金的整體成熟度低于國外航空制造技術先進國家。 國內典型的單晶高溫合金包括DD3單晶高溫合金，它具有國外第一代單晶高溫合金的性能水平，且密度較低，價格較便宜；第二代單晶高溫合金DD6，該合金具有高溫強度高、綜合性能好、組織穩定及鑄造工藝性能好等優點。第三代單晶高溫合金DD9，該合金的力學性能與國外第三代單晶高溫合金力學性能相當，并開始探索第四代單晶高溫合金。第二節 關鍵技術 一、鑄造鋁合金技術 1. 現狀 國內一些新興產業如高鐵、大飛機、新能源汽車等對優質高性能鑄造鋁合金需求量巨大，但高端鋁鑄件的制備仍需鑄造界的共同努力，特殊性能、特殊結構的高端鑄鋁件制備與國外差距很大，未來需要國內自主研發并替代進口。 2. 挑戰 鋁合金鑄件在國家各領域廣泛使用，無論是我國提出的戰略新興產業，還是目前已經具有的各工業領域，都離不開鋁合金鑄件，且這種需求已顯現出加重、擴大的態勢。其原因有三：其一，由于環保和節能減排的要求，輕量化已成為世界主要發達國家均予重視，并爭相加大投入力度的新需求，而鋁合金及其鑄件的普遍使用是實現輕量化的最重要途徑；其二，高速鐵路、列車是我國為數不多的具有國際競爭力的拳頭產品，新一代大飛機項目也將成為類似高鐵及列車的戰略性產業，這些產業對鋁合金鑄件需求量巨大，甚至不可或缺，鋁合金鑄件大有用武之地；其三，我國正在積極推進企業結構升級戰略，從國外應用的普遍性對比，先進、高端鋁合金鑄件完全代表了這一主流發展趨勢，這些采用新材料、新設備、新工藝、新技術指標的高端鋁合金鑄件，應用量更大、應用范圍更廣、應用需求更多，完全可為企業結構升級提供支撐。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標： 合金化新型鑄造鋁合金的研究：通過混合添加合金元素或者稀土，重點掌握鑄造鋁合金性能調控手段，揭示合金成分對組織及其演變過程的影響規律，掌握合金成分-工藝過程-性能的對應關系。 高強韌鋁合金新材料開發與設計：通過合金設計，使鑄造鋁合金強度和韌性更高、重量更輕，同時抗腐蝕性、經濟性和損傷容限更好。在高強鋁強韌化機理及新合金等諸多難題仍有待于解決。滿足飛機、高鐵等高端產品向大型、高速、多載方向的發展要求。（2）預計到2030年，要達到的目標： 鑄造鋁合金凝固及固態相變過程的組織演變數值模擬技術：隨著計算機數值模擬技術的成熟，針對鋁合金凝固過程的組織演變開展研究，以及對其熱處理作用下的固態相變過程組織演變的模擬，可相應的掌握其性能指標，從而利用數值模擬結果為鋁合金鑄件成分設計、工藝優化提供依據，同時為智能制造奠定基礎。 鑄造鋁合金回收再利用技術：廢舊的鋁合金件及鋁合金鑄造過程的工藝廢品等需要再生利用，該過程的主要技術難點是重熔過程中夾雜物及有害氣體的排除，利用傳統的精煉技術不能保證再生鋁的質量，需要開發專門的熔煉技術。 二、鑄造鎂合金技術 1. 現狀 我國鎂合金的研究起步較晚，還不能滿足在大型結構件鑄造成形方面的需求。我國由于型號研制任務緊迫，材料研制時間短，研究過程缺少機理的深入研究，致使基礎積累不足。必須由以攻關任務為主導的投入模式，改變為以加強對共性科學問題和技術研究為主的方向，完善高性能鑄造鎂合金體系性能數據庫。 2. 挑戰 目前，鎂合金工程化技術能力較薄弱。一是實驗室階段的基礎研究不夠深入，技術成熟度低；二是缺少中試研究條件，材料研制完成實驗室階段就直接過渡到工業化生產中，實驗室得出的工藝窗口在工業化條件下難以實現；三是現有生產工藝簡單、粗糙，國外許多的先進生產工藝沒有掌握和應用。為了獲得更好的高性能先進鎂合金構件，尤其是航空、航天、兵器等領域需要的大型鎂合金復雜構件（例如重載直升機機匣、新一代飛行器機翼），必須發展針對先進鎂合金材料應用特性的精確控形控性制造工藝技術，滿足國防和民用需求。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標： 高強耐熱鑄造鎂合金：進一步完善Mg-Gd-Y系鎂合金的研究，測試該類合金的熱物性參數和斷裂韌性等，豐富其數據庫；同時，開發新型Mg-RE-Zn系鎂合金，研究Mg-RE-Zn合金體系中精細結構（析出相、LPSO結構、準晶、細晶）的微觀特征和形成機制，探明熱/力及其耦合作用下的精細結構演變規律及其調控原理，建立基于精細結構調控的鎂合金強韌化機制，并發展先進控形控性技術。大規模熔鑄，突破鎂-稀土合金大容量熔煉與凈化技術，突破大規格鑄錠鑄造關鍵技術，突破直徑500 mm鑄錠冷卻技術；產業鏈的形成，與稀土主產地企業結合，提高稀土原材料的質量穩定性和成熟度。形成高強度稀土鎂合金材料工程化生產能力，系統開展關鍵、重要、復雜零件制造技術研究及典型件的裝機考核。（2）預計到2030年，要達到的目標： 超輕鑄造鎂鋰合金：重點開發Mg-Li-Al-Zn-RE 系鎂鋰合金，探索稀土元素對鑄造鎂鋰合金的強化機理，從強化相形成的熱力學和動力學角度入手，研究稀土元素在鎂鋰合金中的存在形式和強化作用。實現鑄造鎂鋰合金成分設計理論與方法的新突破，最終開發出原創性的鑄造鎂鋰合金牌號。研究覆蓋熔劑和保護氣體復合保護，揭示鎂鋰合金熔體阻燃保護機制和鎂鋰合金熔體凈化原理。有效抑制熔體的氧化燃燒， 提高合金元素的收得率。通過熔劑凈化方法，大幅度提高鎂鋰合金熔體的純凈度。開發出鎂鋰合金液態成形技術原型，最終實現鎂鋰合金的低壓砂型鑄造成形，促進鑄造鎂鋰合金在航天器上的應用。 三、鑄造鈦合金技術 1. 現狀 鈦合金在高強合金、耐熱合金、耐蝕合金、超導合金等各方面的應用越來越廣。一方面，單項功能合金的需求日益提高，抗拉強度1 100 MPa以下的鈦合金、600 ℃以下的耐熱合金已經無法滿足下一代航天器的需求；另一方面，對全能合金的需求也是重中之重：發動機風扇葉片既需要耐熱，也需要抗拉強度；海洋平臺所用的鈦合金，既需要抗拉強度，也需要耐腐蝕。鈦鋁Ti3Al金屬間化物合金，在航空發動機低壓渦輪、高壓壓氣機等溫度超過600 ℃的運行環境有用武之地，5～10年內可以替代比重較大的鎳基合金在850 ℃以下的環境中運行，應以重中之重對待。攻關高溫鈦合金生產的關鍵設備，逐漸擺脫對國外設備的依賴，是鈦合金生產和創新的關鍵。攻關鈦合金熔煉的關鍵設備，是我們未來很長一段時間的兩大課題。利用這些關鍵設備開發能夠有明確應用方向的鈦合金新品種。 2. 挑戰 以滿足對高溫高強為重點應用目標的高溫、高強鈦合金的開發和應用，以深空探測、海洋和船舶低溫、耐腐蝕鈦合金為應用目標的鈦合金品種的開發，研究更高使用溫度的TiAl金屬間化合物的新材料，以及耐腐蝕鈦合金等。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標： 新型鈦合金：進一步挖掘傳統鈦合金的高溫使用性能，使其使用溫度達到650 ℃。完善Ti2AlNb合金成分設計、建立組織-工藝-性能關系，使其使用溫度達到750 ℃。通過合金化和組織控制，進一步提升TiAl化合物的性能，使其使用溫度達到800 ℃，室溫塑性穩定在2％以上。開發海洋工程用耐腐蝕鈦合金，不斷提升該合金的強度，保持其韌性，改善其可焊性。提高低溫鈦合金低溫下的屈服強度及塑性，并有較好的斷裂韌性和屈服強度的匹配。保證該合金具有優異的冷成形和熱成形性能，還具有良好的焊接性能。（2）預計到2030年，要達到的目標： 鈦及鈦合金廢料回收重熔技術：研究發展新的真空熔煉鑄造設備，發展新的熔鑄方法，特別是真空感應水冷銅坩堝凝殼爐的普及應用推廣。隨著鈦合金在各個領域的廣泛應用，鈦合金的廢品回收和重復利用是一個重要的研究課題。開發出鈦及鈦合金廢料回收重熔的新技術，確保在降低成本的同時提高產品的質量。 四、鑄造銅合金技術 1. 現狀 高強和高導無法兼顧的問題一直困擾高強高導銅合金的設計。如何使固溶于銅基體的元素充分彌散析出是實現高強高導性能的關鍵所在，為此需要精確控制合金元素之間的結合與分布狀態，盡量減少固溶對導電率的負面影響。 超大型艦船用螺旋槳銅合金的合金元素含量以及分布決定著材料最終的力學性能及腐蝕性能，微量元素，尤其是微量的雜質對腐蝕性能的影響都有可能是巨大的影響，這方面我國與國外存在很大差距。由于螺旋槳應用在海水環境中，表面沒有涂層保護，會產生腐蝕現象和海洋微生物附著而影響其水動力性能。 2. 挑戰 典型的軌道交通網線用及海洋工程用高性能銅合金為主要研究對象，以提升銅合金的力學、導電性能、耐蝕性等為導向，采用多元（粒子）銅合金成分設計，引入析出強化（或彌散強化）突破二元銅合金力學性能與導電率互相矛盾的理論瓶頸，建立一套完整的軌道交通及海洋工程用鑄造銅合金鑄造成形體系，達到各自的行業標準的性能要求?；诟咝阅茔~合金的“設計—制備—加工—性能評價和壽命管理”的全流程技術路線，開展基礎研究工作，解決關鍵科學問題。從材料學、力學、冶金學、化學、物理學、控制學等多學科交叉融合的角度，對每一個環節涉及的關鍵科學問題以及技術瓶頸進行深入研究，尋找解決的方法。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標： 高強高導銅合金：以高強高導的性能需求為導向，結合第一性原理、分子動力學理論，綜合考慮成分、組織與性能的對應關系，對銅合金進行成分設計和組織結構設計。以宏微觀變形組織為對象，結合連續介質力學和能量耗散理論，采用實驗與模擬相結合的方法，研究高性能銅合金的組織、性能與內應力分布特征，建立大盤重銅合金坯材流變組織與內應力演變的宏微觀塑性變形理論，進而獲取組織均勻性與內應力的調控方法。系統研究時效初期、中期、后期各個階段的相變規律，探究變形加工率、外加電磁場等對析出強化相的形態、大小及分布的影響，探討多元微合金化元素對時效過程的影響規律。掌握熔體凈化、除氣造渣的關鍵工藝參數，重點研發新型高效保護渣配以惰性保護氣氛取代真空條件，通過施加電磁場調控銅合金的鑄造過程以獲得均勻的成分與組織，降低鑄造缺陷。（2）預計到2030年，要達到的目標： 大型船艦螺旋槳用銅合金：以高強耐蝕的性能需求為導向，對銅合金進行成分設計和組織結構設計，重點研究不同微量元素對腐蝕性能的影響，開發易鑄造的高強高耐蝕銅合金，并加強研究熱處理工藝對腐蝕性能的影響。改進熔煉及加工工藝，以提高生產效率，降低勞動強度，增加經濟效益的同時減少能耗，減少污染，實現綠色制造。 五、鑄造高溫合金技術 1. 現狀 經過近60年的發展，我國已經形成了主干鑄造高溫合金材料體系。隨著國外發動機的引進，仿制了許多國外牌號的鑄造高溫合金。在型號牽引下，我國發展了具有自主知識產權的鑄造高溫合金，目前形成了仿制國外合金與自主研制合金并存的現狀。長期以來，我國存在重型號研制輕合金研究的思想，導致很多合金的應用基礎研究缺乏，在缺少實驗數據的基礎上就開始研制構件使用，從而出現問題。目前，在認識到上述問題的基礎上，著力推進自主研制主干鑄造高溫合金材料，重視鑄造高溫合金的應用基礎研究，為先進航空發動機的研制提供支持。 2. 挑戰 隨著航空發動機和重型燃氣輪機的發展，要求等軸晶鑄造高溫合金不斷提高使用溫度和高溫強度，這主要依賴于合金成分優化設計和工藝進步。對定向凝固柱狀晶高溫合金來說，系列化發展合金以適應不同需求；對于單晶高溫合金，在第一代、第二代單晶高溫合金服役應用的基礎上，做好工程應用研究，繼續發展第三代、第四代單晶高溫合金，促進應用，是鑄造高溫合金技術面臨的挑戰。 3. 目標（1）預計到2020年，要達到的目標：等軸晶鑄造高溫合金：研制新型等軸晶鑄造高溫合金，根據合金化理論和冶金原理，設計出具有低密度、抗氧化和耐熱腐蝕性好、抗高溫蠕變疲勞、高損傷容限、高斷裂韌性的等軸晶鑄造高溫合金新型材料。采用快速凝固工藝可以降低合金元素偏析，使合金的成分、組織和性能穩定，提高發動機批生產的可靠性。加強高溫合金大型復雜薄壁鑄件的熱控凝固技術和細化工藝研究，提高鑄件的冶金質量和性能水平。定向凝固柱狀晶高溫合金：發展更高性能水平的定向凝固柱狀晶高溫合金。目前國內正在研制第二代定向凝固柱狀晶高溫合金。隨著Re、Ru等合金元素在高溫合金中的應用，有可能發展更高性能水平的第三代定向凝固柱狀晶高溫合金，以用于先進航空發動機渦輪工作葉片與導向器葉片。發展抗腐蝕定向凝固柱狀晶高溫合金。地面燃氣輪機的發展方向是大容量、高效率、高性能，其重要途徑是提高渦輪進口溫度，這對燃氣渦輪高溫部件（渦輪葉片、噴嘴）使用材料提出了更高的要求。因此，研制和生產抗腐蝕定向凝固柱狀晶高溫合金渦輪葉片和噴嘴是今后一個重要的發展方向。（2）預計到2030年，要達到的目標： 單晶高溫合金：發展新型單晶高溫合金的設計理論與方法，隨著單晶高溫合金的強化理論和合金設計理論的發展，出現了多種合金設計方法。建立在電子空穴理論和d-電子理論基礎上的相計算（PHACOMP）和新相計算（New PHACOMP）方法，可以進行合金成分設計，預測合金是否出現TCP相，評價現有合金在高溫長期暴露后的組織穩定性。 單晶高溫合金中含有多種有害雜質元素，如O、H、N、S、P、Bi、Si、Sb、Pb、Sn、As等，這些有害雜質元素對合金的塑性、韌性和其他力學性能有不利影響。為了減輕甚至消除這些不利影響，必須盡可能去除有害雜質元素，提高單晶高溫合金的純凈度。單晶高溫合金正在向高純合金方向發展，在發展新型單晶高溫合金和應用已有單晶高溫合金時，應不斷提高合金的純凈度。 共性技術：改進和提高合金的熔煉工藝和設備，將合金O、N、S等雜質元素的含量控制在5×10-6以下，提高合金的冶金質量水平。繼續發展定向凝固柱狀晶高溫合金雙性能整體葉盤。采用定向凝固技術鑄成柱狀晶組織的葉片與細晶組織的輪盤，從而獲得雙性能整體葉盤。發展高溫度梯度定向凝固技術，高溫度梯度對單晶高溫合金的組織和性能有較大的影響，高溫度梯度對合金成分、顯微組織均勻性和致密性有明顯改善，使同一材料最大限度發揮材質的潛力，提高單晶葉片的合格率與生產率，使葉片安全可靠。第三節 技術路線圖參考文獻：[1] 楊銳. 鈦鋁金屬間化合物的進展與挑戰 [J]. 金屬學報，2015，51（2）：129-147.[2] 陳玉勇，孔凡濤. 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夏 峰1，梁民憲1，郭永春1，李建平1，顏均衡2，朱海龍1 A356鋁合金中添加微量Zr，研究微量Zr對A356鋁合金的組織和性能的影響。研究結果表明，添加0.05%～0.25% Zr能顯著細化α-Al枝晶組織，且當0.15%～0.25% Zr時其細化效果能達到最佳，并有利于改善共晶硅分布。SEM分析結果表明，添加Zr在組織中形成塊狀的含Zr的化合物相，且Zr元素主要分布于晶界處。添加Zr有利于提高鋁合金的屈服強度、抗拉強度、伸長率和硬度。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 計算機應用 鑄球自動化分離分選設備 ? 姜 聰，姜慶平，姚永茂，黃愛寧 人工方式對鑄球進行分離、清砂、分選等作業，存在效率低、勞動強度大、工作環境污染大等問題。而機械化設備在鑄球生產中的應用可大大改善人工分離、分選、清理作業方式中存在的以上問題。實際生產表明：工人勞動強度減輕，生產效率提高4~6倍；車間環境改善，工作地點粉塵濃度由原來300~800 mg/m3降低到50 mg/m3以下，噪音由原來120~150 dB降低到80 dB以下。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 鑄造設備 砂型鑄造企業串并聯式質量追責追蹤模型研究與應用 ? 張瀚青，計效園，周建新，鄧蔚林 砂型鑄造企業往往缺失或弱化產品缺陷追責、批次追蹤等環節，鑄件缺陷追責追蹤與批次處置環節中常常忽略多重缺陷原因組合分析與處置，從而導致質量追溯困難。針對上述問題，筆者提出了串并聯式質量追責追蹤模型，該模型將缺陷產品診斷、追責、批次追蹤及處置等關鍵節點進行串聯，構成完整的質量追溯鏈；并從生產、工藝和原材料三個方面對缺陷產品進行并聯追責追蹤分析，對在制、入庫和發貨不同狀態產品進行并聯處置。結合鑄造企業管理系統——華鑄ERP，將該模型應用于一家典型的中小型砂型鑄造企業，解決了企業管理中缺陷鑄件批次追蹤與處置困難的追溯難題，并強化了鑄件缺陷的原因追責，為鑄造企業加強質量追溯管理提供了參考。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 質量及管理 亞共晶Al-7Si-0.6Mg合金凝固過程變形規律研究 ? 樊振中1，2，楊守杰1，2，宮玉輝1，2，韓艾京1，2，郝慧林1，2，米 剛1 本研究以一維長桿鑄件為對象，采用K型熱電偶與數據分析軟件研究了亞共晶Al-7Si-0.6Mg合金的凝固變形規律。結果表明：固定體積下，隨著鑄件模數與長寬比的增加，初晶析出溫度與二元共晶反應溫度隨之上升，第一冷卻速度、第二冷卻速度與整體凝固冷卻速度連續下降；受鑄件/鑄型界面換熱影響，起始凝固部位體積收縮產生氣隙并沿邊線逐漸向心部區域擴展，凝固溫差誘發產生的熱應力受鑄型剛性約束作用，鑄件產生撓曲變形，寬度方向凝固尺寸變形量符合Lorentz數學函數分布，且隨鑄件長寬比降低逐漸下降，高度方向符合Extreme數學函數分布，隨鑄件長度增加連續上升；凝固總尺寸變形量隨著鑄件模數、凝固枝晶搭接溫度與時間的增加而連續上升，隨著凝固冷卻速度與二元共晶反應溫度的增加而不斷降低。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 試驗研究 大型水泥輥套裂紋質量控制 ? 郭華樓1，2，李馨遠1，2，白思諾1，2，朱玉龍1，2，王保宏1，2 大型耐磨水泥輥套在制造過程中，成品率較低，熱裂紋突出。對裂紋的形態、組織進行了分析及實驗室模擬。裂紋形態有角裂紋、槽底裂紋、結合層裂紋。對裂紋產生的機理進行分析，并對關鍵參數進行修正。工藝改進后，三種裂紋缺陷率下降90%以上。產品質量得到提升，成本降低。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 用NiO直接合金化制備高鉻鑄鐵試驗研究 ? 張鳴一，高 平，韓劍鋒 通過以NiO代替Ni進行直接合金化、添加稀土復合變質劑，對中頻爐制備高鉻鑄鐵進行了工藝試驗。從高鉻鑄鐵化學成分設計，熔煉工藝、NiO及稀土變質劑的加入方法、熱處理工藝等方面介紹了工藝優化后高鉻鑄鐵的制備方法。以NiO代替Ni，Ni的收得率達到98.9%。采用該工藝制備的高鉻鑄鐵鑄態硬度HRC 58~59，熱處理硬度HRC 62.5~63.5。采用該工藝制備的高鉻鑄鐵耐磨性能比高錳鋼襯板耐磨性能提高2倍以上，生產成本降低9.1%~10.6%。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 改性SiCp在無缸套灰鑄鐵氣缸體材質開發中的應用 ? 王春風1，2，梁清延2，高 宏1 無缸套缸體材質無法達到耐磨性的設計要求，不得不在缸孔鑲薄壁缸套。通過加入微量改性SiCp強化HT250的剛性、耐磨性，經過摩擦磨損試驗，缸孔變形量測試及臺架試驗等方法驗證其效果。結果表明，加入微量改性SiCp后的HT250材質與活塞環配磨的總磨損量為2.66 μm，明顯低于普通HT250缸體的3.15 μm，略低于缸套材質的2.71 μm。改性SiCp+HT250材質的無缸套氣缸體缸孔變形量滿足設計要求，臺架測試的關鍵指標明顯優于有缸套的指標。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] Ni對過共晶Al-20Si合金力學性能及摩擦磨損性能的影響 ? 徐運超，水 麗 研究在過共晶Al-20Si合金中添加不同質量分數的Ni，并進行復合變質處理和T6熱處理，利用金相顯微鏡觀察合金的微觀組織形貌，并對合金進行強度和硬度測試。進行干摩擦磨損試驗，測量磨損量，研究合金微觀組織形貌變化對合金力學性能和摩擦磨損性能的影響。結果表明，隨著Ni在合金中的含量增加，合金中的初晶硅形貌圓鈍、尺寸減小，共晶硅呈顆粒狀；合金的硬度和拉伸強度增加，摩擦系數減小，耐磨性能提高；摩擦磨損機制由磨粒磨損和黏著磨損轉變為較輕的磨粒磨損和氧化磨損。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 甲階酚醛樹脂的合成、表征及應用研究 ? 周傳文1，彭 影1，陶 飛1，鄧 攀1，唐 倩1，龔成斌1，彭敬東1，熊 鷹2，韓 躍2，王麗峰2 利用NaOH作催化劑，合成了一類低游離酚/醛含量的甲階酚醛樹脂。研究了反應時間及催化劑用量對甲階酚醛樹脂的羥甲基含量、游離醛/酚含量以及粘均分子量影響。結果表明：隨著反應時間的延長，樹脂的羥甲基和游離酚含量降低，粘均分子量增大；增加催化劑用量會使游離酚和游離醛含量下降，催化劑用量對分子之間的縮聚反應類型有明顯的影響。紅外光譜結果表明：樹脂的結構中含有羥甲基特征吸收峰。合成樹脂用作粘結劑制備覆膜砂，并對覆膜砂的強度和性能進行了測試。由該合成樹脂所混制的覆膜砂具有優越的使用性能，有望在覆膜砂生產中應用。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 應用技術 使用廢鋼合成鑄鐵生產球墨鑄鐵管的工藝 ? 李曉兵，李玉克，曹二兵 主要介紹了采用廢鋼為主熔煉鐵液生產球墨鑄鐵管的工藝方法。其主要方法是將廢鋼熔化，在熔煉過程中加增碳劑、硅鐵等，將其調質為符合球墨鑄鐵管生產用的鐵液，離心澆注生產球墨鑄鐵管。使用該工藝澆注的球墨鑄鐵管各項指標符合標準要求，大幅度降低生產成本。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 多源超聲對大規格鋁合金半連續鑄錠宏觀組織的影響 ? 蘇思超，賀 美，皮 光 為了降低大規格鋁合金鑄錠的偏析，提高鑄錠性能，采用多源超聲處理鋁熔體是可行方法之一。本文采用4套超聲振動系統按照矩形布置，進行半連續鑄造，對鋁錠在不同位置截取的1/4橫截面進行宏觀組織分析，發現超聲波對鋁錠低倍組織的影響在不同高度存在差異，不同區域影響的強弱不一致，這為工程應用提供了一定的理論指導。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 發動機左氣室鋁合金鑄件的結構設計與工藝優化 ? 華紅芳1，覃進承2 分析了發動機左氣室鋁合金鑄件的結構特點及技術要求，確定了鑄件所采用的金屬型重力鑄造工藝。通過MAGMA軟件對鑄件的充型過程及凝固過程進行數值仿真，進行結構與工藝的優化與改進，并通過兩次試模進行生產驗證，消除縮孔縮松等鑄造缺陷，最終生產出合格鑄件。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 熱處理對耐磨鑄鋼ZG30Mn2SiCr組織及性能的影響 ? 王曉莉1，2，王旭明1，2，高 超2，3，牛翰卿2，3，王定軍2，3 研究了淬火和回火溫度對耐磨鑄鋼ZG30Mn2SiCr組織和力學性能的影響。結果表明：ZG30Mn2SiCr經860 ℃淬火和250 ℃回火熱處理，材料具有最佳綜合性能，硬度達到HRC 52、沖擊功12 J、抗拉強度1 739 MPa；回火后的組織主要為回火馬氏體。使用該材料的農機深松鏟使用壽命大幅度提高。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 離心鑄造高鎳鉻復合軋輥中夾雜物分析 ? 陳興富1，董國卿1，孫建勛1，趙立波1，劉 偉2，裴 偉2，趙愛民2 改進型高鎳鉻復合軋輥缺陷超標，采用光學顯微鏡、掃描電鏡和能譜儀分析了軋輥缺陷。試驗結果表明：改進型高鎳鉻復合軋輥工作層中存在聚集的夾雜物，導致超聲波探傷出現大量回波；夾雜物呈球狀或橢球狀，尺寸為100~300 μm，分布在靠近結合層位置；夾雜物含Al、Ti、Si、Ca、O等元素，為復合型夾雜物，夾雜物外層吸附很多碳化鈮。這種夾雜物主要來自原材料，通過嚴格控制生鐵中的雜質元素，可有效減少改進型高鎳鉻復合軋輥中夾雜物的產生，降低廢品率。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 高強韌鑄態球墨鑄鐵技術研究及應用 ? 何春華 市場對汽車零件材質的強度、伸長率等指標要求越來越高，因此需要不斷提升材料性能。通過加入SiC、增碳劑及各種合金元素進行熔煉，獲得高質量原鐵液，再通過高強度孕育處理獲得高強度、高伸長率的鑄態球墨鑄鐵。在發動機曲軸的鑄造生產上應用該技術，可以穩定產品質量，減輕勞動強度，降低能耗和生產成本，縮短生產周期。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]