近年來鑄造行業的發展趨勢

近年來鑄造行業的發展趨勢　　

       歷史悠久的鑄造技術發展到現代鑄造技術或液態凝固成形技術和熔模鑄造，不僅與金屬和合金結晶凝固理論研究的深化和發展、各種凝固技術的不斷涌現和完善、計算機技術的應用等有關，還與化學工業、機械制造業、制造方法和技術的發展密切相關。

　　(1)凝固理論的發展結晶和凝固是鑄件形成過程的核心，它決定了鑄件結構和缺陷的形成，以及其性能和質量。近30年來，借助于物理化學、金相學、非平衡態熱力學和動力學、高等數學和計算數學，金屬凝固理論中的傳熱、傳質和固液界面的研究取得了很大進展，不僅使人們對許多條件下的凝固過程和組織特征有了深刻的認識，而且促進了許多凝固技術和液態凝固成形方法的提出、發展和生產應用。例如，凝固理論建立了鑄件冷卻速度、晶粒尺寸和鑄件機械性能之間的某種函數關系，從而為控制鑄造工藝參數和鑄件機械性能提供了依據。

　　(2)凝固技術的發展控制凝固過程是開發新材料和提高鑄件質量的重要途徑。順序凝固技術、快速凝固技術、復合材料的獲得、半固態金屬鑄造技術等是集中的代表。

　　1.順序凝固技術。所謂順序凝固技術，就是使液態金屬的熱量向某一方向排出，或者通過液態金屬向某一方向快速凝固，使晶粒在某一方向生長(凝固)，從而獲得單向晶粒組織或單晶組織的鑄件的工藝方法。隨著冷卻和控制技術的不斷進步，放熱的強度和方向性不斷提高，從而增加了固液界面前沿液相中的溫度梯度，不僅提高了晶粒生長的方向性，而且使顯微組織更加細長平直，取向區延長。順序凝固技術已廣泛應用于鑄造高溫合金燃氣輪機葉片的生產。由于定向生長結構的優良力學性能，葉片的工作溫度大大提高，從而提高了航空發動機的性能。順序凝固技術的新進展是制造單晶鑄件，如單晶渦輪葉片，比一般柱狀晶葉片具有更高的工作溫度、熱疲勞強度、抗蠕變性和耐腐蝕性。采用高溫合金單晶葉片的航空發動機有效地提高了發動機的推力和效率，大大改善了發動機的性能。

　　2.快速凝固技術是指在比常規工藝條件下的冷卻速率(10-4 10K/秒)快得多的冷卻條件下(103-109 K/S)將液態合金轉變為固態的工藝方法。它使合金材料具有優異的組織和性能，如非常細小的晶粒(通常甚至是納米級晶粒)，合金元素的偏析缺陷和高度彌散的超細析出相，材料的高強度和韌性?？焖倌碳夹g可以使液態金屬脫離常規的結晶過程(形核和生長)，直接形成具有非晶結構的固態物質，即所謂的金屬玻璃。這類非晶態合金具有長程無序結構，因其特殊的電學、磁學、電化學和力學性能而得到廣泛應用。如用作控制變壓器的核心材料、計算機磁頭及外圍設備中零件的材料、纖維焊接材料等?？焖倌陶艿皆絹碓蕉嗟年P注。3.復合材料制備凝固技術的另一個發展是用于復合材料的制備。所謂復合材料，就是在非金屬或金屬基體中引入增強相或特殊成分，通過控制凝固，使增強相按所需方式分布或排列的具有特殊性能的材料。由于基體的高度斷裂和增強相的存在，復合材料可以表現出與普通單相材料不同的性能，如高強度、良好的高溫性能和抗疲勞性能。已經開發了多種用于制備復合材料的技術方法，例如通過順序凝固技術制備的原位復合材料。這一領域的應用前景將越來越廣闊。

　　4.經過20多年的研發，半固態金屬鑄造技術和熔模鑄造模具技術已經進入工業應用階段。其原理是在液態金屬凝固過程中，強烈的攪拌(可以采用機械、電磁或其他方法)可以打破普通鑄造中容易形成的枝晶網絡框架，形成彌散的粒狀結構，從而使半固態液態金屬具有一定的流動性。然后，傳統的成形技術如壓鑄、擠壓和模鍛可用于生產毛坯或鑄件。半固態金屬鑄造克服了傳統鑄造的缺點，如縮孔、疏松、氣孔和尺寸偏差。它具有許多優點，如成形溫度低，延長模具壽命，節約能源，改善生產條件和環境，提高鑄件質量(減少氣孔和凝固收縮)，減少加工余量。半固態金屬成形技術將成為21世紀極具發展前景的近凈成形技術之一。

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