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近净形高品质流变铸造系列技术开发与应用

近净形高品质流变铸造系列技术是以非牛顿流变学和凝固理论为基础，以凝固行为和流变行为的有效控制为技术核心，以实现无缺陷、高可靠性、近净形、高性能、长寿命产品生产为目的绿色铸造新技术。它根据合金熔体具有的良好流变性能进行成形，使用永久型，彻底摆脱了“翻砂”，减小了环境负荷；在压力作用下充型、凝固和补缩，取消了传统铸造中的冒口，使工艺出品率显著提高；利用流变与凝固的耦合控制技术，实现细晶均质化铸造，产品性能与锻件相当；从熔炼到铸件成形的短流程机械化作业，使能耗和排放显著降低，绿色度高。该系列技术吸纳了传统锻造技术的高品质优势和传统铸造技术的广泛适应性优势，可以解决锻造技术对设备吨位要求高和受零件结构复杂性限制的问题，还可以解决传统铸造技术所得产品质量均匀性、稳定性和安全可靠性低的问题。该系列技术代表了材料成形技术的发展方向，国内外都已经获得工业应用。用于接触网零件生产，取代现有的精密铸造方法，不仅使材料利用率提高到75－85％以上，而且因组织细密，屈服强度提高一倍以上。用于煤矿支护设备液压阀体，使材料利用率由圆钢车制时的48％提高到82％以上，性能达到了与轧制圆钢车制相当的程度。用于车辆零件（轴箱体、钩舌、测速齿轮等）生产，有效解决了缩孔、缩松等难以解决的缺陷，使产品可靠性大幅度提高。用于高锰钢、高铬铸铁等抗磨材料成形生产，使产品抵抗异常破坏的能力大幅度提高，而成本与砂型铸造相当。主要应用范围：本项目技术是一种通用性很强的材料成形技术，在汽车零件、军工航天零件、机车车辆零件、抗磨零件、电力配件等各种重要零件生产领域具有广阔的市场化前景。汽车和轨道交通领域的机车车辆零件正在向轻量化、绿色化方向发展。轻量化和绿色化的关键途径之一是提高材料性能水平。本项目提供的流变成形系列技术可以为此提供技术支撑。军工产品和载运工具零件的高安全可靠性和高复杂性对材料成形技术提出了严峻挑战，现有传统铸锻技术难以满足要求，本项目技术可以发挥其优势，为军工、航天等重要领域提供高品质近净形零件。抗磨材料及其产品的国内外需求都很大，目前的生产方法主要是铸造。而传统铸造产品组织性能的不均匀性和高缺陷率使抗磨产品经常出现早期异常破坏，造成严重的材料浪费。本项目技术的高致密、均质化特点可以使这一问题得到根本的解决，推广应用前景看好。金属基复合材料以铸造成形成本最低，但因复合材料的铸造工艺性能不好，铸造生产难度较大，应用受到限制。采用本项目技术可以方便地生产各种金属基颗粒增强复合材料及其零件，使其应用范围大幅度扩展。

北京交通大学 2021-04-13