【正文】 密、均質(zhì)鑄造技術(shù)；（4）超臨界、超超臨界蒸汽輪機高合金耐熱鋼鑄件，百萬千瓦水輪機轉(zhuǎn)輪不銹鋼鑄件，第三代核電技術(shù)常規(guī)島汽輪機組高合金鋼鑄件，海洋石油鉆井平臺、橋梁等重大工程配套鑄鋼件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化；（5）ZG1Cr10MoNiWVNbN等高合金耐熱鋼材料和C460等低溫用鑄鋼材料工藝研究；（6）大型鑄鋼件砂型（芯）的快速、低成本成形技術(shù)研究；（7）節(jié)能降耗、再生和綜合利用技術(shù)研究；（8）大型鑄鋼件智能鑄造工廠；（9）大型曲面等異形件電渣熔鑄成形技術(shù)；（10）非均質(zhì)砂型3D打印設(shè)備及工藝研究。調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加高端鑄件在整個鑄鋼行業(yè)的比重，轉(zhuǎn)型升級或淘汰落后、污染嚴重、技術(shù)含量低的企業(yè)。 問題分析與解決思路針對國內(nèi)外差距情況，問題主要在我國工程化數(shù)據(jù)薄弱，例如：數(shù)值模擬雖然在鑄造行業(yè)應(yīng)用多年，但是一些核心算法以及工程參數(shù)還不夠精細，造成分析結(jié)果不能準確指導(dǎo)生產(chǎn)。我國鑄鋼市場也是產(chǎn)能過剩，由于受到勞動力、廢鋼和造型材料價格上升而鑄件價格反而回落的影響，市場競爭越來越激烈，許多中小企業(yè)步履艱難，面臨重新洗牌局面?！毒V要》結(jié)合國內(nèi)外鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合發(fā)展熱點問題和中國鑄造技術(shù)發(fā)展需求，指出了發(fā)展目標和發(fā)展重點，提出了重點發(fā)展的項目及關(guān)鍵技術(shù)。對于在裝備制造業(yè)中發(fā)揮重要作用的鑄造業(yè)，是科技提升、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、提升核心競爭力的重要機遇期。45 / 45鑄造行業(yè)“十三五”技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（中國機械工程學(xué)會鑄造分會 編制）引言“十二五”期間，我國在鑄造技術(shù)創(chuàng)新、行業(yè)進步等方面取得了顯著成果?！毒V要》作為鑄造行業(yè)技術(shù)發(fā)展指導(dǎo)性的文件，在政策層面，向政府提出了建設(shè)性的建議；在技術(shù)發(fā)展層面，對各個專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域提出了重點發(fā)展的項目及關(guān)鍵技術(shù)?！毒V要》的有關(guān)內(nèi)容作為上報材料的重要組成部分已先后提交至中國工程院和工信部。全國鑄造學(xué)會秘書處確定了《綱要》的“編制路線”和編制時間進度，并成立了“專家咨詢委員會”和“編制工作委員會”?！毒V要》編制工作會議于2014年9月27日在西安召開，確定了《綱要》編制的涵蓋專業(yè)領(lǐng)域分類和工作分工、內(nèi)容及編寫規(guī)范、工作進度安排?！毒V要》作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展專題規(guī)劃，納入由中國鑄造協(xié)會組織編制的《鑄造行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃建議》?！毒V要》具有全局性、戰(zhàn)略性和前瞻性。2014年我國鑄件總產(chǎn)量達到4620萬噸，%，連續(xù)15年位居世界鑄件產(chǎn)量第一大國。為了清晰認識國際鑄造科技發(fā)展大勢，規(guī)劃鑄造技術(shù)發(fā)展方向，根據(jù)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020年）》、《國家“十三五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》和《中國制造2025》提出的目標和任務(wù)，結(jié)合我國鑄造行業(yè)科技發(fā)展實際，編制了《鑄造行業(yè)“十三五”技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》（以下簡稱《綱要》）?！毒V要》突出了戰(zhàn)略性和宏觀性，具有針對性和可操作性，可作為中國鑄造行業(yè)2016—2020年鑄造技術(shù)發(fā)展的指南。 國外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（1）完全的爐前快速檢測，成分波動少，檢測儀器性能穩(wěn)定；（2）很多企業(yè)采用精煉手段，并在鑄型上采用過濾網(wǎng)，保證鋼液純凈度；（3）發(fā)達國家大批量生產(chǎn)的中、小型鑄件的鑄型，大多采用高緊實率的高壓、高速、射壓等高效流水線，采用樹脂砂制芯，造型設(shè)備數(shù)控化率較高；（4）發(fā)達國家普遍采用CAD、CAM等軟件的集成技術(shù)，基本全部采用工藝模擬，工藝數(shù)據(jù)庫已經(jīng)很好應(yīng)用；（5）鑄造原、輔材料質(zhì)量和品種以及社會化、專業(yè)化、商品化供應(yīng)方面已經(jīng)日臻成熟；（6）工業(yè)CT設(shè)備等先進檢測設(shè)備逐步應(yīng)用到產(chǎn)品檢測中；（7）大型鑄鋼件的冶金技術(shù)在向高純度鋼液技術(shù)發(fā)展，成分均勻性、內(nèi)部缺陷、尺寸精準度等控制技術(shù)仍優(yōu)于國內(nèi)。在某些高端鑄件熔煉過程中針對有害元素及成分標準內(nèi)優(yōu)化問題工程數(shù)據(jù)缺乏。2 發(fā)展目標提高我國高端鑄件生產(chǎn)水平、增加基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。 共性技術(shù)研究主要包括：金屬材料冶煉技術(shù)，鑄造工藝，熱處理技術(shù)，計算機模擬技術(shù)，微合金化技術(shù)。 工程內(nèi)容第二代半到第三代核電項目配套常規(guī)島汽缸、閥體、隔板等大型鑄鋼件，AP1000、CAP1400、CAP1700裝備國產(chǎn)化；單機容量在70～100萬千瓦大型水輪機組烏冬德、白鶴灘等發(fā)電設(shè)備配套葉片、上冠、下環(huán)等不銹鋼鑄件；超臨界、超超臨界電廠建設(shè)項目配套低合金鋼外缸和高合金耐熱鋼閥門及內(nèi)缸鑄件；大型橋梁、石油鉆井平臺、礦場建設(shè)等工程項目配套機架、殼體、端蓋等大型碳鋼鑄件；大功率船用發(fā)動機設(shè)備配套鑄鋼件；高鐵用高速大功率機車鑄鋼件。（1）質(zhì)量控制和檢測（特別是在線檢測）水平穩(wěn)步提升；（2）原輔材料供應(yīng)品種和質(zhì)量有了很大改善；（3）計算機CAD、CAM、CAE和爐前熱分析等技術(shù)手段日益受到重視，應(yīng)用逐步增加；（4）部分骨干企業(yè)的規(guī)模、裝備和技術(shù)水平已達到世界一流水平，并在國際競爭中取得明顯優(yōu)勢；（5）部分產(chǎn)品的性能達到了國際先進水平；（6）高鐵機車轉(zhuǎn)向架軸箱、變速箱、電機殼等零件，風(fēng)電輪轂、底座和數(shù)控機床橫梁等關(guān)鍵零部件已批量生產(chǎn)和應(yīng)用；（7）年產(chǎn)鑄鐵件萬噸以上、生產(chǎn)設(shè)備較先進、質(zhì)量較穩(wěn)定的廠已達上百家，多采用電爐或沖天爐電爐雙聯(lián)熔煉，配有爐前氮氫氧測定儀、真空直讀光譜儀和掃描電鏡等先進的設(shè)備和檢測手段；（8）一大批企業(yè)使用了國際水平的熔化、造型和檢測設(shè)備。未來鑄造行業(yè)的發(fā)展趨勢是向大型化、輕量化、精確化、智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及清潔化的方向發(fā)展，而技術(shù)含量高的高端鑄鐵件將成為發(fā)展方向。提升企業(yè)的數(shù)字化、智能化水平，采用先進的管理軟件和方法。2 發(fā)展目標 鑄鐵行業(yè)規(guī)模鑄鐵產(chǎn)量持平或略有增長（其中，普通灰鑄鐵產(chǎn)量減少，球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵產(chǎn)量增加），鑄鐵材質(zhì)結(jié)構(gòu)持續(xù)改善。 鑄鐵種類到2020年，球墨鑄鐵件年產(chǎn)量占鑄鐵件總產(chǎn)量的比例達41%以上，ADI鑄件年產(chǎn)量占球墨鑄鐵件產(chǎn)量5%以上，蠕墨鑄鐵產(chǎn)量達到70萬噸，高端鑄鐵件占鑄鐵件產(chǎn)量的20%以上。3 發(fā)展重點 技術(shù)路線（1）通過對大型及關(guān)鍵鑄件生產(chǎn)中關(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。（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。 共性技術(shù)研究（1）材質(zhì)方面。（3）質(zhì)量方面。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(fù)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(fù)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(fēng)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。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。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。銅合金：國內(nèi)許多單位研究CuCrZr系新型高強高導(dǎo)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。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。我國自行開發(fā)的高Nb鈦鋁合金也開始應(yīng)用。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。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。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。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(xué)性能方面的系統(tǒng)研究，現(xiàn)處于世界領(lǐng)先水平。 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(fù)合材料研發(fā)的成果已經(jīng)相當(dāng)多，但在應(yīng)用方面與發(fā)達國家仍有較大差距。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。鈦合金：鈦合金品種相對少。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。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。鎂合金：建議改變以型號為主導(dǎo)的投入模式，加強對共性科學(xué)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。鈦鋁Ti3Al金屬間化合物，超過600 ℃的運行環(huán)境有用武之地。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。鋁合金：開發(fā)強韌鋁合金新材料，將鋁基復(fù)合材料研發(fā)的成果作為工程化應(yīng)用。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。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。銅合金：以典型的軌道交通網(wǎng)線以及海洋工程用高性能銅合金為主要研究對象，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的體系，達到各自的行業(yè)標準的性能要求。鈦合金：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)。 技術(shù)研究 關(guān)鍵技術(shù)研究鋁合金：針對目前我國鑄造鋁合金發(fā)展中存在的主要問題，結(jié)合國家重點產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展需求，鑄造鋁合金應(yīng)開展的研究內(nèi)容包括如下方面：①半固態(tài)鋁合金、鋁合金復(fù)合材料、高強韌鋁合金新材料開發(fā)與設(shè)計的研究，重點掌握鑄造鋁合金新材料的體系，得到合金成分對其組織與演變的影響特征，掌握合金成分與性能的對應(yīng)關(guān)系；②大型、薄壁、特厚、高復(fù)雜結(jié)構(gòu)鋁合金鑄件制備工藝及關(guān)鍵技術(shù)研究；③鋁合金鑄件凝固及固態(tài)相變過程的組織演變計算機數(shù)值模擬技術(shù)開發(fā)。鎂合金：開發(fā)高強耐熱鑄造鎂合金和超輕鑄造鎂鋰合金；突破鎂稀土合金大容量熔煉與凈化技術(shù)，突破大規(guī)格鑄錠鑄造關(guān)鍵技術(shù)，突破直徑500 mm鑄錠冷卻技術(shù)。鈦合金：研究新的鑄造鈦合金品種，特別是高強高溫合金，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。高溫合金：研制新型等軸晶鑄造高溫合金，開發(fā)高溫合金大型復(fù)雜薄壁鑄件的熱控凝固技術(shù)和細化工藝。鋁合金鑄件澆注成形過程實時監(jiān)測及可視化技術(shù)的研究，實現(xiàn)澆注成形過程中對含氣量、溫度、體積分數(shù)及凝固狀態(tài)的實時監(jiān)測，并通過可視化技術(shù)完全實現(xiàn)凝固成形過程的實時再現(xiàn)，進而掌握和控制鑄件制備。開發(fā)出鈦及鈦合金廢料回收重熔的新技術(shù)，確保在降低成本的同時提高產(chǎn)品的質(zhì)量。鋁合金：汽車及新能源汽車輕量化鋁合金鑄件制備技術(shù)；鋁基碳纖維復(fù)合材料成分設(shè)計、加工設(shè)備、制備工藝優(yōu)化；銅合金：軌道交通特別是高速列車用接觸網(wǎng)高強高導(dǎo)銅合金成分設(shè)計及制備技術(shù)的研發(fā)；大型艦船用螺旋槳成分設(shè)計及關(guān)鍵制備工藝的研發(fā)；鎂合金：高強耐熱耐蝕鎂合金機匣及航空發(fā)動機進氣渦輪盤研制；鑄造鎂鋰合金及其液態(tài)成形技術(shù)研究與應(yīng)用開發(fā)；鈦合金：開發(fā)新型低成本鈦合金熔煉復(fù)合設(shè)備；開發(fā)鈦鋁合金新品種，短流程鑄造和成形技術(shù)；高溫合金：面向需求的各類先進鑄造高溫合金母合金；先進航空發(fā)動機和重型燃氣輪機單晶渦輪葉片、定向柱晶葉片。（3）根據(jù)鎂材料科技發(fā)展的基礎(chǔ)與現(xiàn)實情況，建議組建由高校、科研院所、企業(yè)、國防總體所及國防用戶單位等參與的協(xié)同創(chuàng)新團隊，建立統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、規(guī)劃合理、協(xié)調(diào)高效、優(yōu)化配置、目標集成的鎂材料科技發(fā)展專項組織管理體系。發(fā)展競爭力更強的鈦合金，發(fā)展方向是高性能化、多功能化和低成本化。金屬基復(fù)合材料還具有很好的可設(shè)計性，通過改變增強體的類型、表面狀態(tài)、體積分數(shù)以及基體材料，就能夠滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域服役的需要。 國外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢Alcan公司于1995年生產(chǎn)SiCp/Al復(fù)合材料汽車剎車片并在豐田汽車中得到應(yīng)用，Cercast公司生產(chǎn)的SiCp/A357復(fù)合材料已經(jīng)應(yīng)用于飛機攝像鏡方向架上，美國開發(fā)了SiCp/Al復(fù)合材料制造的汽車齒輪箱。國內(nèi)鑄造復(fù)合材料開展的工作主要都側(cè)重于基礎(chǔ)研究，對中試到工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，缺少相應(yīng)的支持和生產(chǎn)企業(yè)的參與，制約了鑄造金屬基復(fù)合材料的生產(chǎn)和應(yīng)用。同時，開拓創(chuàng)新，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鑄造復(fù)合材料制備技術(shù)和生產(chǎn)工藝。 鎂基復(fù)合材料鑄造鎂基復(fù)合材料在高于鎂熔點條件下制備，鎂基體與增強體之間通常浸潤性差，甚至不浸潤，必須設(shè)法對納米顆粒進行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪愿纳婆c基體的浸潤性，但須重視外加增強體在高溫下發(fā)生的界面反應(yīng)，同時避免添加過程中鎂的氧化。 鈦基復(fù)合材料鈦基復(fù)