【正文】 關(guān)鍵技術(shù)的研究，掌握生產(chǎn)的核心技術(shù)，并將技術(shù)加以推廣應(yīng)用，從而提升我國鑄鐵行業(yè)的整體制造水平。（2）開展新材料的研發(fā)和機理研究，進而掌握高性能新材料的制備技術(shù)和相關(guān)理論知識，并針對新材料制定相應(yīng)標準，提升我們的行業(yè)地位。（3）針對提高鐵液質(zhì)量開展研究，掌握鐵液精煉和凈化技術(shù)，以及高效穩(wěn)定的球化、孕育工藝及檢測手段。 技術(shù)研究 關(guān)鍵技術(shù)研究我國高檔數(shù)控機床、核電、高鐵、機器人等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對鑄件的質(zhì)量、可靠性、精度保持性和可追溯性等提出了新的、更高要求，需要加強關(guān)鍵技術(shù)研究。（1）超大斷面球墨鑄鐵件技術(shù)與裝備研究，超大斷面球墨鑄件指重量超過100 t, 壁厚在300 mm以上，要求組織：球化級別2~3級，鐵素體含量≥90%，碳化物+磷共晶≤%；如QT40018材質(zhì)鑄件的性能指標要求在40 ℃的沖擊功≥12 J。解決百噸級球墨鑄鐵核廢料罐(要求斷裂韌性KIC≥50 N/mm2m1/2)生產(chǎn)所需的技術(shù)與裝備問題；（2）高精度及精度保持性高的機床床身鑄件批量生產(chǎn)技術(shù)研究；（3）開發(fā)數(shù)字化鑄鐵車間制造執(zhí)行系統(tǒng)，建設(shè)數(shù)字化示范車間；（4）蠕墨鑄鐵在線檢測與控制技術(shù)研究；（5）等溫淬火球墨鐵件（要求等溫淬火時鹽浴槽溫度波動范圍在177。5 ℃之內(nèi)）穩(wěn)定生產(chǎn)技術(shù)與裝備研究；（6）鑄鐵材料、鑄造工藝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與推廣應(yīng)用；（7）10t/h以上大型熱風水冷連續(xù)式?jīng)_天爐研制與生產(chǎn)應(yīng)用；（8）大型、復雜、精密、低成本鑄鐵件制造技術(shù)的集成創(chuàng)新。 共性技術(shù)研究（1）材質(zhì)方面。研發(fā)高性能的新材料，除開發(fā)新產(chǎn)品外，還應(yīng)加強對鑄鐵技術(shù)基礎(chǔ)理論的研究，形成完整的理論、技術(shù)以及生產(chǎn)資料，主要有：硅強化鐵素體球墨鑄鐵；等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）；蠕墨鑄鐵；高強度高韌性珠光體球墨鑄鐵；高強度低溫高韌性鐵素體球鐵；高強度高彈性模量低應(yīng)力灰鑄鐵；特種性能要求鑄鐵，如耐磨、耐熱、耐蝕、190 ℃超低溫鑄鐵及功能材料等；建立完善的鑄鐵材料數(shù)據(jù)庫，為機械設(shè)計師等提供全面可靠的數(shù)據(jù)，選擇最佳材料。（2）工藝方面。研究近凈成形工藝，提高鑄件的精度和表面質(zhì)量；確保鑄件輕量化的造型與制芯工藝；采用不同工藝措施提高鐵液質(zhì)量，獲得高溫、純凈鐵液；完善“短流程”熔煉工藝，使高爐鐵液直接應(yīng)用于鑄管等鑄件的大批量生產(chǎn)；提高生產(chǎn)過程數(shù)字化和智能化水平來提高鑄件產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性；建立行業(yè)通用或針對企業(yè)生產(chǎn)實際的鑄造工藝管理數(shù)據(jù)庫。（3）質(zhì)量方面。加強企業(yè)對工序技術(shù)規(guī)范的制定以及以后智能化生產(chǎn)可用的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄、管理、分析等，建立生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)管理與分析系統(tǒng)；加強鑄鐵件應(yīng)力與變形的研究，逐步把彈性模量和殘余應(yīng)力等指標納入驗收范圍；完善對高端鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量控制指標。重視鑄件表面缺陷修復技術(shù)的研究。4 重點項目 重點項目重點項目見表2，主要應(yīng)用在高檔數(shù)控機床、核電、高鐵、機器人等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)所需要的高性能鑄件及其關(guān)鍵制造技術(shù)。表2 重點項目序號項目分類內(nèi)容1高性能鑄鐵材料與工藝高強度高塑性球墨鑄鐵材料研究硅強化鐵素體球墨鑄鐵研究高強度低溫高韌性鐵素體球墨鑄鐵材料研究等溫淬火球墨鑄鐵（ADI/CADI）材料研究合金蠕墨鑄鐵的研究高強度高彈性模量低應(yīng)力灰鑄鐵材料研究鑄鐵材料數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與推廣2高質(zhì)量純凈鐵液熔煉技術(shù)爐前鐵液質(zhì)量檢測與控制技術(shù)鐵液精煉、過濾、凈化技術(shù)清潔、高效穩(wěn)定的球化、孕育工藝及精確加入技術(shù)3鑄件質(zhì)量管理與控制技術(shù)殘余應(yīng)力的檢測裝置改進與推廣彈性模量等關(guān)鍵性能指標的精確檢測方法研究時效處理工藝和設(shè)備的優(yōu)化改進等溫淬火熱處理裝備的開發(fā)蠕墨鑄鐵在線測控裝備的研發(fā)4缺陷防止與表面修復技術(shù)鑄件產(chǎn)品的缺陷管理與分析系統(tǒng)的推廣鑄件表面修復技術(shù)與設(shè)備自動化的研究 重點產(chǎn)品百噸級球墨鑄鐵核廢料罐；核電、軌道交通、高鐵用高檔球墨鑄鐵件；高檔數(shù)控機床用高精度及高精度保持性機床鑄鐵件；高氣密性液壓鑄件；50 ℃及以下低溫球墨鑄鐵件；ADI齒輪和曲軸；8MW風電鑄件；長20 m左右大型機床鑄件；蠕墨鑄鐵發(fā)動機缸體、缸蓋、制動盤、制動鼓；大型船用發(fā)動機機體；大型燃氣輪機鑄鐵件。5 政策建議（1）繼續(xù)實施智能裝備制造發(fā)展專項等科研政策，支持鑄造行業(yè)數(shù)字化車間、數(shù)字化工廠建設(shè)，推進鑄鐵行業(yè)的重點領(lǐng)域和重點企業(yè)的發(fā)展。（2）推廣標桿企業(yè)的先進技術(shù)和經(jīng)驗，提升鑄鐵企業(yè)的整體水平。（3）重視鑄鐵行業(yè)的作用和地位，對生產(chǎn)中亟需解決的共性問題應(yīng)給予支持、立項。第3章 鑄造有色合金鑄造有色合金，是用以澆注鑄件的有色合金，是鑄造合金中的一類。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(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前應(yīng)用最為廣泛的是鋁合金、鎂合金、銅合金、鈦合金和高溫合金。因為這五種合金的成分、密度、熔點差別巨大，熔煉和鑄造過程完全不同，所需設(shè)備和造型材料也不一樣，因此以下內(nèi)容按照合金種類分別敘述。1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢鋁合金：精煉處理方面，開發(fā)出“氬氣旋轉(zhuǎn)噴吹精煉技術(shù)”，除氣效果更好，更環(huán)保、更安全，有效提升冶金質(zhì)量；開發(fā)出稀土惰性氣體(氬)聯(lián)合去氣新方法。變質(zhì)處理方面，研制成功的Na鹽和Ba鹽復合長效變質(zhì)劑，P酸鹽Sr鹽復合變質(zhì)處理，具有變質(zhì)見效快，效果好，抗衰退能力強的優(yōu)點。新材料方面，研發(fā)成功了顆粒增強SiCp鋁基復合材料。新技術(shù)方面，半固態(tài)鑄造技術(shù)中的漿料制備和成形方面有所突破，噴射成形仍處于前期研究階段，電磁鑄造能細化晶粒和提高表面質(zhì)量，提高鋁合金的固溶度。銅合金：國內(nèi)許多單位研究CuCrZr系新型高強高導銅合金接觸線，突破合金成分設(shè)計、非真空下合金的熔煉、非真空下大盤重鑄坯的鑄造、鑄坯的變形和相關(guān)熱處理等難題。已經(jīng)取得較大的突破，部分產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于京滬高鐵。CuNi10Fe銅鎳合金，以其良好的耐海水腐蝕性能和抗海生物污損性能應(yīng)用于海水管路系統(tǒng)。鎂合金：開發(fā)了多種高性能稀土鎂合金材料，航空航天用高強耐熱MgGdYZr系鎂合金材料在性能方面已經(jīng)達到國際先進水平。在鎂合金熔體凈化方面，開發(fā)了新型非熔劑保護熔煉技術(shù)和稀土元素添加工藝，開發(fā)新型鎂合金陶瓷過濾技術(shù)及相關(guān)裝置，開發(fā)了鎂合金吹氣凈化技術(shù)和相關(guān)裝置。開展了超輕鎂鋰合金的研究。鈦合金：開發(fā)了TC21高強韌鈦合金，為今后噸級工業(yè)規(guī)模鑄錠棒材的研制奠定了堅實基礎(chǔ)。我國研制出近α型船用耐蝕鈦合金Ti7Ti3TiB1Ti9Ti70 和Ti80。我國自行開發(fā)的高Nb鈦鋁合金也開始應(yīng)用。高溫合金：研制了燃氣渦輪發(fā)動機用抗腐蝕定向凝固柱晶合金。目前，正在研制第二、三代定向凝固柱晶合金。北京航空材料研究院研制了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。整體來看，我國在上述五種材料方面開展了大量的研究，整體向著高強、高韌性、高性能和高附加值方面發(fā)展。鋁合金和鎂合金還向著更輕、質(zhì)量更高的方向發(fā)展，銅合金向著更耐磨、更耐腐蝕的方向發(fā)展，鈦合金和高溫合金向著使用溫度更高、成本更低的方向發(fā)展。開發(fā)了系列合金和相應(yīng)的鑄造工藝，某些點上達到國際先進水平，整體面上還是以跟蹤為主。 國外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢鋁合金：精煉處理，國外出現(xiàn)了一種旋轉(zhuǎn)噴射熔劑法，集精煉處理、鈉變質(zhì)處理、磷晶粒細化處理等于一體，且對環(huán)境無不利影響，成本費用適中。美國Almex公司采取了惰性氣體就地預(yù)熱、惰性氣體對鋁液進行摩擦攪拌、防止氣泡聚集等措施，達到凈化效果，已用于航空航天合金領(lǐng)域。變質(zhì)方面，國外用PRE復合變質(zhì)處理活塞用AlSi合金。新材料方面，7085鋁合金是Alcoa公司成功研制的一種新型超高強鋁合金。銅合金：德國、西班牙等歐洲國家用的是銅鎂合金接觸線，采用水平連鑄加軋制的工藝制造；法國等普遍使用銅錫合金接觸線，采用連鑄連軋加工工藝；日本在高速電氣化鐵路建設(shè)，銅合金接觸線研究方面處于先進水平。鎂合金：高強耐熱鎂合金是國外的重點研究方向，IBM公司加工的鎂鋰合金應(yīng)用在Saturn V火箭計算機室和雙子座宇宙飛船上。鎂鋰合金還被德國、日本等國的科學家開發(fā)用于醫(yī)療器械、電子產(chǎn)品等用途。鈦合金：波音777上惠普4084發(fā)動機和空中客車A330的惠普4168發(fā)動機的塞子及噴嘴使用的也是β21S, 高強度鑄造鈦合金β21S的應(yīng)用使每架波音777飛機減重大約74 kg。另外，, 載客300人，還將使用高強度鈦合金Ti62222S。在低溫鈦合金的開發(fā)方面美國后來居上，開展了鈦合金低溫力學性能方面的系統(tǒng)研究，現(xiàn)處于世界領(lǐng)先水平。高溫合金：國外定向凝固柱晶合金已由第一代發(fā)展到第三代，其性能水平不斷提高，其所適用的發(fā)動機性能水平(推重比)也在不斷提升。又出現(xiàn)了第四代單晶高溫合金MCNG和EPM102。整體來看，國外在五種材料的研究方面處于領(lǐng)先地位，開發(fā)了多種合金體系，相應(yīng)的合金熔煉和鑄造方法，并且將五種新材料大規(guī)模應(yīng)用于民用和軍事領(lǐng)域。 國內(nèi)外的差距鋁合金：在精煉技術(shù)創(chuàng)新方面與國外仍有差距；新材料方面，最大的差距體現(xiàn)在新的合金系研究，如高強韌鋁合金的整體研發(fā)，另外，鋁基復合材料研發(fā)的成果已經(jīng)相當多，但在應(yīng)用方面與發(fā)達國家仍有較大差距。在鋁合金鑄造新技術(shù)方面，這部分的差距更大，缺少系統(tǒng)的、全面的研發(fā)，包括設(shè)備、控制、軟硬件開發(fā)等。銅合金：在銅產(chǎn)品使用性能上和國外產(chǎn)品還有一定差距。鑄造銅合金在海洋工程中的應(yīng)用還與國外存在不少差距，很多關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)亟需提高。我國銅合金生產(chǎn)廠對產(chǎn)品成分精確化控制的能力有待提高。鎂合金：在大型復雜鑄件的制造技術(shù)、凝固理論及成形工藝的方面，遠落后于發(fā)達國家。國內(nèi)在針對鎂鋰合金的研究基礎(chǔ)薄弱。在合金的強化、腐蝕理論，組織與性能的關(guān)系等方面的基礎(chǔ)理論研究較少；新合金開發(fā)基本上還處于跟蹤仿制階段，獨立研究且具有自主知識產(chǎn)權(quán)的合金品種較少。鈦合金：鈦合金品種相對少。高溫和高強合金及其他牌號和用途的合金相對較少。熔煉鑄造設(shè)備大多為真空自耗電極電弧凝殼爐，鑄造性能不好。鈦的應(yīng)用技術(shù)遠落后于國外先進國家。目前國內(nèi)從事鈦鑄造有一定規(guī)模的廠家不多，各廠家之間工藝交流不多，管理水平也各有差異。高溫合金：鑄造高溫合金在我國航空發(fā)動機上獲得廣泛應(yīng)用，盡管我國研制的鑄造高溫合金與國外同代單晶高溫合金的性能水平相當，但研制成功的時間明顯晚于國外航空制造技術(shù)先進國家，從而導致我國鑄造高溫合金的整體成熟度低于國外航空制造技術(shù)先進國家。整體來看，我們國家與發(fā)達國家相比還有差距，從合金設(shè)計、合金熔煉，到鑄造工藝及所用設(shè)備方面，都需要開展大量的研究。 問題分析與解決思路以《中國制造2025》為契機，開展有色合金的高性能（更輕、更耐磨、更耐腐蝕、更耐高溫、更持久等）和低成本的材料研究，相關(guān)技術(shù)研究，及配套的熔化和鑄造設(shè)備，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新材料、新工藝和新裝備。鋁合金：國家重點發(fā)展領(lǐng)域及發(fā)展戰(zhàn)略中對鑄鋁的需求是最大的機遇，一些新興產(chǎn)業(yè)如高鐵、大飛機、新能源汽車等對優(yōu)質(zhì)高性能需求量巨大，但高端鑄鋁件的制備仍需鑄造界的共同努力，特殊性能、特殊結(jié)構(gòu)的高端鑄鋁件制備與國外差距很大，未來需要國內(nèi)自主研發(fā)并替代進口。銅合金：需要精確控制合金元素之間的結(jié)合與分布狀態(tài)。建立多元高強高導銅合金的設(shè)計準則，研究高強高導銅合金成分與組織均勻性調(diào)控機理。對超大型艦船用螺旋槳，鑄造時加強對合金元素的精確控制，解決鑄造缺陷問題，加強熔煉方式的轉(zhuǎn)變，減少能耗，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。鎂合金：建議改變以型號為主導的投入模式，加強對共性科學問題和技術(shù)研究的支持力度，完善高性能鑄造鎂合金性能數(shù)據(jù)庫。鎂合金工程化技術(shù)能力薄弱，必須發(fā)展針對先進鎂合金材料應(yīng)用特性的精確控形控性制造工藝技術(shù)。缺乏技術(shù)標準，建議對已開發(fā)成熟的合金系或成形技術(shù)積極申請制定國家或行業(yè)標準。鈦合金：目前耐熱合金已經(jīng)無法滿足下一代航天器的需求，海洋平臺所用的鈦合金，既要求高抗拉強度，也需要耐腐蝕。鈦鋁Ti3Al金屬間化合物，超過600 ℃的運行環(huán)境有用武之地。攻關(guān)高溫鈦合金生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，逐漸擺脫對國外設(shè)備的依賴。利用這些關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)新型能夠有明確應(yīng)用方向的鈦合金新品種。高溫合金：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(yīng)用基礎(chǔ)研究缺乏，在缺少實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上就開始研制構(gòu)件使用，從而在這方面出現(xiàn)問題。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(yīng)用基礎(chǔ)研究，為先進航空發(fā)動機的研制提供支持。2 發(fā)展目標創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，學習國外先進的材料設(shè)計方法和理論，以及相應(yīng)的鑄造工藝和設(shè)備，通過消化吸收和再創(chuàng)新，逐步縮小我國與世界先進水平的差距，爭取在“十三五”期間在某些領(lǐng)域和方向超過國際水平。在高性能和低成本的有色合金的研究、鑄造新工藝開發(fā)、相關(guān)熔煉和鑄造設(shè)備的研制方面能夠整體接近發(fā)達國家水平。在大型、復雜和精密鑄件方面，實現(xiàn)新的突破。鋁合金：開發(fā)強韌鋁合金新材料，將鋁基復合材料研發(fā)的成果作為工程化應(yīng)用。開發(fā)鋁合金鑄造新技術(shù)方面，包括設(shè)備、控制、軟硬件開發(fā)等。銅合金：加強高強高導銅合金多元復合微合金化理論及相變機制研究，建立多元高強高導銅合金的設(shè)計準則，針對超大型艦船用螺旋槳，鑄造時加強對合金元素的精確控制，解決鑄造缺陷問題，加強熔煉方式的轉(zhuǎn)變，減少能耗，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。鎂合金：進行全新產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計和生產(chǎn)工藝方案設(shè)計優(yōu)化。加強鎂加工技術(shù)的研究，提高鎂合金工程化技術(shù)能力，發(fā)展針對先進鎂合金材料應(yīng)用特性的精確控形控性制造工藝技術(shù)，滿足國防和民用需求。制定鎂合金技術(shù)標準。鈦合金：以滿足對高溫高強為重點應(yīng)用目標的高溫、高強鈦合金的開發(fā)和應(yīng)用，以深空探測、海洋和船舶低溫、耐腐蝕鈦合金為應(yīng)用目標的鈦合金品種的開發(fā)，以醫(yī)療為目標的生物鈦合金的開發(fā)，鈦合金熔煉所需的關(guān)鍵設(shè)備的自主創(chuàng)新，從而促進鈦合金的全面應(yīng)用。開發(fā)短流程鈦合金鑄造新工藝。高溫合金：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(yīng)用基礎(chǔ)研究，為先進航空發(fā)動機的研制提供支持。繼續(xù)發(fā)展第三代、第四代單晶高溫合金，促進應(yīng)用。3 發(fā)展重點 技術(shù)路線整體來看，技術(shù)路線還是以滿足目前國內(nèi)急需的高性能或者高附加值產(chǎn)品為