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近凈形高品質(zhì)流變鑄造系列技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用

近凈形高品質(zhì)流變鑄造系列技術(shù)是以非牛頓流變學(xué)和凝固理論為基礎(chǔ)，以凝固行為和流變行為的有效控制為技術(shù)核心，以實現(xiàn)無缺陷、高可靠性、近凈形、高性能、長壽命產(chǎn)品生產(chǎn)為目的綠色鑄造新技術(shù)。它根據(jù)合金熔體具有的良好流變性能進行成形，使用永久型，徹底擺脫了“翻砂”，減小了環(huán)境負荷；在壓力作用下充型、凝固和補縮，取消了傳統(tǒng)鑄造中的冒口，使工藝出品率顯著提高；利用流變與凝固的耦合控制技術(shù)，實現(xiàn)細晶均質(zhì)化鑄造，產(chǎn)品性能與鍛件相當(dāng)；從熔煉到鑄件成形的短流程機械化作業(yè)，使能耗和排放顯著降低，綠色度高。該系列技術(shù)吸納了傳統(tǒng)鍛造技術(shù)的高品質(zhì)優(yōu)勢和傳統(tǒng)鑄造技術(shù)的廣泛適應(yīng)性優(yōu)勢，可以解決鍛造技術(shù)對設(shè)備噸位要求高和受零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜性限制的問題，還可以解決傳統(tǒng)鑄造技術(shù)所得產(chǎn)品質(zhì)量均勻性、穩(wěn)定性和安全可靠性低的問題。該系列技術(shù)代表了材料成形技術(shù)的發(fā)展方向，國內(nèi)外都已經(jīng)獲得工業(yè)應(yīng)用。用于接觸網(wǎng)零件生產(chǎn)，取代現(xiàn)有的精密鑄造方法，不僅使材料利用率提高到75－85％以上，而且因組織細密，屈服強度提高一倍以上。用于煤礦支護設(shè)備液壓閥體，使材料利用率由圓鋼車制時的48％提高到82％以上，性能達到了與軋制圓鋼車制相當(dāng)?shù)某潭取Ｓ糜谲囕v零件（軸箱體、鉤舌、測速齒輪等）生產(chǎn)，有效解決了縮孔、縮松等難以解決的缺陷，使產(chǎn)品可靠性大幅度提高。用于高錳鋼、高鉻鑄鐵等抗磨材料成形生產(chǎn)，使產(chǎn)品抵抗異常破壞的能力大幅度提高，而成本與砂型鑄造相當(dāng)。主要應(yīng)用范圍：本項目技術(shù)是一種通用性很強的材料成形技術(shù)，在汽車零件、軍工航天零件、機車車輛零件、抗磨零件、電力配件等各種重要零件生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣闊的市場化前景。汽車和軌道交通領(lǐng)域的機車車輛零件正在向輕量化、綠色化方向發(fā)展。輕量化和綠色化的關(guān)鍵途徑之一是提高材料性能水平。本項目提供的流變成形系列技術(shù)可以為此提供技術(shù)支撐。軍工產(chǎn)品和載運工具零件的高安全可靠性和高復(fù)雜性對材料成形技術(shù)提出了嚴峻挑戰(zhàn)，現(xiàn)有傳統(tǒng)鑄鍛技術(shù)難以滿足要求，本項目技術(shù)可以發(fā)揮其優(yōu)勢，為軍工、航天等重要領(lǐng)域提供高品質(zhì)近凈形零件。抗磨材料及其產(chǎn)品的國內(nèi)外需求都很大，目前的生產(chǎn)方法主要是鑄造。而傳統(tǒng)鑄造產(chǎn)品組織性能的不均勻性和高缺陷率使抗磨產(chǎn)品經(jīng)常出現(xiàn)早期異常破壞，造成嚴重的材料浪費。本項目技術(shù)的高致密、均質(zhì)化特點可以使這一問題得到根本的解決，推廣應(yīng)用前景看好。金屬基復(fù)合材料以鑄造成形成本最低，但因復(fù)合材料的鑄造工藝性能不好，鑄造生產(chǎn)難度較大，應(yīng)用受到限制。采用本項目技術(shù)可以方便地生產(chǎn)各種金屬基顆粒增強復(fù)合材料及其零件，使其應(yīng)用范圍大幅度擴展。

北京交通大學(xué) 2021-04-13

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