【正文】 合材料以其高的比強度、比剛度和抗高溫特性，在未來的航空航天技術(shù)上有著強大的應(yīng)用潛力，是一項高難度、長遠(yuǎn)而帶有方向性的高技術(shù)，必須給予足夠的重視。3 發(fā)展重點 技術(shù)路線采用鑄造工藝制備復(fù)合材料，主要有攪拌鑄造法、擠壓鑄造法、浸滲法、原位（或內(nèi)生）復(fù)合法，以及用于回轉(zhuǎn)體零件的離心鑄造法。瞄準(zhǔn)該技術(shù)適用的材料和零件，拓展工藝技術(shù)的應(yīng)用。 共性技術(shù)研究復(fù)合材料都是由兩種或兩種以上材料復(fù)合而成，不同的材料復(fù)合方法、材料之間的界面、材料相互的分散方式等都影響材料的性能，如何對復(fù)合材料的性能進(jìn)行預(yù)測和控制，也是復(fù)合材料的研究熱點；另一方面，還要考慮材料的循環(huán)利用，以下為未來鑄造有色金屬基復(fù)合材料研究的共性技術(shù)。（2）界面反應(yīng)。（4）性能預(yù)測。（6）循環(huán)利用。今后鑄造有色金屬基復(fù)合材料的發(fā)展，應(yīng)關(guān)注一些重點技術(shù)和產(chǎn)品。結(jié)合國家發(fā)展戰(zhàn)略和人民群眾日常生活需要，圍繞航空航天、高鐵、城鐵等交通運輸行業(yè)，新能源汽車和汽車輕量化，海洋工程等重點領(lǐng)域開展研究，關(guān)注鑄造有色金屬復(fù)合材料的性能與功能的多元化、材料制備與成形技術(shù)的一體化、結(jié)構(gòu)與功能的一體化，積極研發(fā)可應(yīng)用于電子封裝、汽車零部件、航空航天、國防領(lǐng)域、精密和光學(xué)儀器、海洋工程等方面的鑄造有色金屬復(fù)合材料，積極推進(jìn)鈦基復(fù)合材料的研發(fā)，加快鑄造有色金屬復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化。（1）切實推進(jìn)鑄造有色金屬復(fù)合材料成果孵化和產(chǎn)業(yè)化，提高相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品性能，拓展材料的應(yīng)用范圍。材料磨損以磨料磨損最為嚴(yán)重，本規(guī)劃所述的鑄造耐磨材料及耐磨鋼鐵鑄件主要指用于磨料磨損工況的材料和零部件。控制P、Si、O、H含量是錳鋼件生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)；另外為減少鑄造高錳鋼晶粒易粗大和柱狀晶現(xiàn)象，V、Ti、Nb、B和RE等微量元素常被加入高錳鋼。我國又研發(fā)了中鉻硅耐磨鑄鐵和適于鑄態(tài)應(yīng)用的低鉻耐磨鑄鐵，并已批量生產(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用。（4）耐磨損球墨鑄鐵。我國雙液雙金屬材料、鑲鑄復(fù)合材料實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。 國外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 奧氏體錳鋼目前奧氏體錳鋼還是國外用量最大的一類耐磨鋼。其中標(biāo)準(zhǔn)含碳量的ZG120Mn1ZG120Mn17Cr2還被列入了奧氏體錳鋼鑄件國際標(biāo)準(zhǔn)。耐磨損白口鑄鐵的標(biāo)準(zhǔn)化工作起步較早，現(xiàn)有ISO國際標(biāo)準(zhǔn)，在主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家均有了國家標(biāo)準(zhǔn)（或相當(dāng)于國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)）。采用AOD爐等精煉工藝技術(shù)以提高合金鋼綜合性能，是國外生產(chǎn)此類鑄鋼的先進(jìn)技術(shù)。此復(fù)合鑄造材料磨輥和磨盤生產(chǎn)和應(yīng)用效果良好，反映出該復(fù)合鑄造材料技術(shù)是一種先進(jìn)技術(shù)，值得借鑒。 問題分析與解決思路我國鑄造耐磨材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)與世界先進(jìn)水平還有5～10年的差距，產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)能力不夠與技術(shù)投入不足是這種差距的主要原因，為此我國部分耐磨材料企業(yè)只能處于產(chǎn)業(yè)低端從事來料加工業(yè)。 共性和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)奧氏體錳鋼合金設(shè)計、優(yōu)化選材，在不降低韌性的情況下提高耐磨性。含碳化物球墨鑄鐵合金設(shè)計與組織控制，提高材料硬韌性能和拓展應(yīng)用工況。表1 優(yōu)先開展的各領(lǐng)域頂級研發(fā)項目領(lǐng)域項目名稱耐磨材料開發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域高硬高韌耐磨材料高性價比耐磨材料耐磨材料成分設(shè)計理論和方法耐磨材料應(yīng)用數(shù)據(jù)庫建設(shè)耐磨材料成分、組織、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和使用性能的研究高耐磨蝕性的合金材料陶瓷/鋼鐵基耐磨復(fù)合材料熔煉與鑄造領(lǐng)域耐磨材料熔體凈化技術(shù)耐磨材料晶粒細(xì)化技術(shù)耐磨材料變質(zhì)處理技術(shù)耐磨材料鑄造用孕育劑耐磨材料鑄造用變質(zhì)劑耐磨材料鑄造用復(fù)合孕育變質(zhì)劑大型厚壁耐磨件鑄造技術(shù)精準(zhǔn)控制的耐磨件鑄造澆注技術(shù)適于耐磨材料鑄件的保溫發(fā)熱冒口技術(shù)耐磨件金屬型、鐵型覆砂、離心鑄造等鑄造成形技術(shù)耐磨鋼連鑄連軋技術(shù)熱處理領(lǐng)域高硬韌耐磨材料熱處理技術(shù)少合金低成本耐磨材料熱處理技術(shù)熱處理工藝與耐磨材料成分、組織和性能關(guān)系系統(tǒng)研究高硬度耐磨鑄鐵件淬火熱處理技術(shù)大型厚壁耐磨件淬火回火熱處理技術(shù)雙金屬復(fù)合鑄件熱處理工藝技術(shù)機械加工領(lǐng)域高硬度耐磨件機加工技術(shù)高加工硬化錳鋼耐磨件機加工技術(shù)高硬度耐磨件機加工用刀具高加工硬化錳鋼耐磨件機加工用刀具裝備制造領(lǐng)域耐磨材料熔體精煉系統(tǒng)機械化自動化鑄球生產(chǎn)線機械化自動化鑄段生產(chǎn)線耐磨件金屬型、鐵型覆砂、離心鑄造、外場輔助等專用鑄造設(shè)備適于耐磨件的自動化連續(xù)熱處理爐和生產(chǎn)線高系統(tǒng)剛性機床設(shè)計與制造產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)創(chuàng)新體系建設(shè)構(gòu)建和完善產(chǎn)學(xué)研合作的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟建立和完善行業(yè)協(xié)會對技術(shù)創(chuàng)新工作支持和協(xié)調(diào)機制建設(shè)支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性技術(shù)研發(fā)機構(gòu)引導(dǎo)和支持建設(shè)企業(yè)工程技術(shù)研究中心建設(shè)支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的質(zhì)量檢測平臺建設(shè)和完善耐磨材料標(biāo)準(zhǔn)體系依托企業(yè)建設(shè)一批產(chǎn)學(xué)研合作產(chǎn)業(yè)化示范基地和科技成果轉(zhuǎn)化基地建設(shè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的行業(yè)技術(shù)信息交流平臺5 政策建議增加財政經(jīng)費投入與支持，鼓勵和實踐政產(chǎn)學(xué)研用合作機制，加強產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟與協(xié)同創(chuàng)新中心建設(shè)，加強共性技術(shù)創(chuàng)新平臺建設(shè)，建設(shè)和完善鑄造耐磨材料標(biāo)準(zhǔn)化體系。北京航空航天大學(xué)和大連理工大學(xué)研究了覆膜砂的SLS成形技術(shù)。機械科學(xué)研究總院將數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用于鑄型成形，開發(fā)出可用于多種砂型制造的快速砂型銑削技術(shù)及裝備，可加工鑄型最大尺寸達(dá)5 000 mm 3 000 mm1 000 mm，在中國一汽、廣西玉柴等企業(yè)得到推廣應(yīng)用。早在20世紀(jì)90年代，美國、日本以及西歐等國家就開始研究并利用快速原型技術(shù)進(jìn)行快速精密鑄造。美國Sandia國家重點實驗室于1996年前后成功將SLS技術(shù)應(yīng)用于熔模鑄造；德國EOS公司和美國DTM公司分別于1998和1999年就將聚苯乙烯(Polystyrene，PS)的SLS成形技術(shù)與熔模鑄造工藝加以結(jié)合。 國內(nèi)外的差距我國快速鑄造技術(shù)研究水平總體處于國際第一陣營，但在如下幾個方面還存在差距：（1）在裝備技術(shù)與成形工藝方面，鑄型的成形效率、強度、精度和表面質(zhì)量，成形設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性和易用性等方面還存在差距；（2）模樣及鑄型材料對鑄件的性能指標(biāo)有重要影響，然而目前國內(nèi)在適用于快速鑄造的鑄型材料方面缺乏關(guān)注和研究；（3）在應(yīng)用層面，快速鑄造的普及程度遠(yuǎn)不及美歐日，與快速鑄造匹配的鑄造工藝與裝備的研究相對缺乏；（4）對快速鑄造成形的效用評估以及相適應(yīng)的鑄件結(jié)構(gòu)優(yōu)化缺乏重視。2 發(fā)展目標(biāo)“十三五”期間，快速鑄造技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)是系統(tǒng)研發(fā)適用于不同類型快速鑄造工藝的鑄型材料，提高快速鑄型的強度和精度，發(fā)展適用于多材料和高效率的鑄型快速制造裝備，降低快速鑄造成本，提高快速鑄造技術(shù)效率及工藝可靠性，形成涵蓋材料、工藝與裝備的成套技術(shù)，將其應(yīng)用于多個領(lǐng)域典型鑄件的高質(zhì)量快速生產(chǎn)，提升我國鑄造行業(yè)水平和技術(shù)實力。4 重點項目 重點技術(shù)（1）面向快速鑄造的鑄件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)；（2）快速原型高精度模樣的高效3D打印技術(shù)；（3）面向快速陶瓷型制造的陶瓷漿料擠出成形技術(shù)和激光直接燒結(jié)成形技術(shù)；（3）面向快速砂型制造的微滴樹脂噴射靈活控制技術(shù)。加強基礎(chǔ)理論研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與轉(zhuǎn)化應(yīng)用之間的銜接，提倡和鼓勵自主創(chuàng)新，統(tǒng)籌全國快速制造技術(shù)研究與面向行業(yè)、地方產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)系統(tǒng)性、原創(chuàng)性、重大產(chǎn)出和高效轉(zhuǎn)化。針對高溫合金定向凝固及單晶制造技術(shù)，我國也開展了長期研究，不僅開發(fā)出系列合金，還在成形工藝、凝固控制及模擬仿真方面取得實用性成果。熔模鑄造是航空發(fā)動機和工業(yè)燃?xì)廨啓C高溫渦輪葉片及機匣類復(fù)雜整體鑄件的關(guān)鍵制造技術(shù)。20世紀(jì)90年代初，臺灣的一般商業(yè)鑄件硅溶膠熔模鑄造生產(chǎn)技術(shù)引入大陸，帶動了出口熔模鑄件生產(chǎn)的繁榮。 國外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢二戰(zhàn)時期，熔模鑄造作為一種航空發(fā)動機葉片的成形工藝，受到重視，并逐漸發(fā)展起來。發(fā)達(dá)國家的熔模鑄造工藝具有以下特點和優(yōu)勢：（1）工業(yè)及產(chǎn)學(xué)研體系完善，專業(yè)化分工明確；（2）持續(xù)的工藝機理研究，促進(jìn)了工藝實踐的精細(xì)化控制；（3）重要合金及關(guān)鍵原材料保持高水平研發(fā)。例如，航空發(fā)動機定向、單晶渦輪葉片、大型鈦合金機匣等。由于體制原因，我國針對高附加值鑄件研究的工藝向一般商用鑄件生產(chǎn)輻射不足，而更大數(shù)量的一般商用鑄件生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)力量不足。并以此為基礎(chǔ)，掌握高端熔模鑄件生產(chǎn)的核心技術(shù)，帶動國內(nèi)熔模鑄造產(chǎn)業(yè)升級。不斷提升滿足鑄件要求持續(xù)提高的工藝革新能力。 重點項目（1）大尺寸、復(fù)雜形狀條件下定向、單晶組織的制備、控制及鑄件近凈成形相關(guān)技術(shù)研發(fā)；（2）超極限尺寸鈦合金、高溫合金、鋁合金熔模鑄件成形及內(nèi)部質(zhì)量控制；（3）與3D打印技術(shù)相結(jié)合的熔模鑄造工藝提升與創(chuàng)新。支持核心制造企業(yè)的技術(shù)研發(fā)實力提升，強化現(xiàn)場工藝檢測和控制能力。壓鑄作為一種先進(jìn)的有色合金精密零部件成形技術(shù)，適應(yīng)了現(xiàn)代制造業(yè)中產(chǎn)品復(fù)雜化、精密化、輕量化、節(jié)能化、綠色化的要求，其產(chǎn)品已遍及汽車、機械、家電、通訊、五金等許多領(lǐng)域。 壓鑄件合金材料壓鑄件合金材料主要以有色金屬及其合金為主，壓鑄鋁合金用量最為突出。此外，國際上對材料基礎(chǔ)性的研究要較國內(nèi)更廣泛和深入，成果顯著，國內(nèi)對此方面投入較小。 壓鑄設(shè)備汽車工業(yè)的高速發(fā)展，大型和高端壓鑄件需求增加，推動了國產(chǎn)壓鑄機技術(shù)的提高，高壓射速度、較短的建壓時間、實時控制壓射系統(tǒng)、4000 t大型壓鑄機、自動化周邊配套設(shè)備和壓鑄單元等陸續(xù)推出市場，拉近了與國外先進(jìn)設(shè)備的差。銅合金壓鑄件的產(chǎn)量很少，中小零件較多。壓鑄鎂合金材質(zhì)和性能的研究進(jìn)一步深入，對汽車鎂合金壓鑄件的應(yīng)用開發(fā)進(jìn)一步加大。1990年至今，年均增長15%以上，2012年產(chǎn)量達(dá)318萬噸。專項政策支持關(guān)鍵原輔材料及裝備的專業(yè)化研發(fā)與供應(yīng)。5 政策建議改變以型號為主導(dǎo)的投入模式，加強對共性技術(shù)研究的支持力度，形成以高端熔模鑄件需求為導(dǎo)向，核心企業(yè)為支撐，產(chǎn)學(xué)研合理分工的熔模鑄造工藝研發(fā)體系。 共性技術(shù)研究（1）熔模鑄造模料優(yōu)化及產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；（2）耐受高溫及高活性金屬作用的型殼、型芯體系及相關(guān)制備技術(shù)；（3）基于熔模鑄造工藝條件的傳熱介質(zhì)熱物性參數(shù)測量技術(shù)；（4）復(fù)雜熔模鑄件及特殊澆注條件下澆冒口系統(tǒng)的設(shè)計準(zhǔn)則；（5）熔模鑄件全工藝過程的熱力分析與檢測技術(shù)；（6）復(fù)雜熔模鑄件缺陷檢測及矯形、修復(fù)技術(shù)；（7）高可靠性要求鑄件的缺陷敏感性分析與損傷容限設(shè)計技術(shù)；（8）高柔性、自動化工藝裝備與技術(shù)；（9）復(fù)雜型芯系統(tǒng)的高效、高精度清理技術(shù)；（10）熔模鑄造工藝的節(jié)能、環(huán)保技術(shù)應(yīng)用；（11）3D打印技術(shù)在熔模鑄造中的應(yīng)用。在此過程中，系統(tǒng)開展工藝機理研究，針對模料、型殼、型芯、澆注系統(tǒng)、凝固控制、后處理、鑄件檢查等技術(shù)進(jìn)行提升，實現(xiàn)精細(xì)化控制。2 發(fā)展目標(biāo)在熔模鑄造工藝中，兩類產(chǎn)品具有典型意義：一是工作溫度不斷提高的航空發(fā)動機和重型燃?xì)廨啓C高溫渦輪葉片；二是尺寸不斷加大的航空發(fā)動機機匣。我國熔模鑄造技術(shù)大多數(shù)情況下在走引進(jìn)消化吸收和仿制的道路，但隨著熔模鑄件的應(yīng)用領(lǐng)域越來越敏感，技術(shù)引進(jìn)受到制約。 國內(nèi)外的差距我國熔模鑄造技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比，主要差距體現(xiàn)在以下方面：（1）工藝機理研究不夠深入，特別是隨著產(chǎn)品要求的不斷提高，工藝精細(xì)化控制成為制造成敗的關(guān)鍵；工藝過程的基本物理、化學(xué)變化不了解，就經(jīng)常出現(xiàn)控制不到位，產(chǎn)品質(zhì)量波動大的問題；（2）重要合金和關(guān)鍵原輔材料與先進(jìn)國家相比，還存在性能指標(biāo)和穩(wěn)定性方面的差距；（3）復(fù)雜型芯制造技術(shù)落后于發(fā)達(dá)國家；（4）關(guān)鍵裝備的制造水平，特別是重點控制參數(shù)不到位，影響制造工藝的穩(wěn)定性，國產(chǎn)裝備自動化和可靠性程度低；（5）數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用不夠深入，關(guān)鍵熱物性參數(shù)積累不足；（6）產(chǎn)學(xué)研體系存在一定問題。國際上熔模鑄造技術(shù)先進(jìn)的國家，均是航空制造發(fā)達(dá)的國家，歐美的熔模鑄造產(chǎn)值中超過70%為航空鑄件為代表的高附加值鑄件。在對外交流的過程中，通過引進(jìn)技術(shù)和合資方式，我國汽車渦輪增壓器渦輪鑄造形成了一定規(guī)模。航天、兵器系統(tǒng)也相繼加大投入，一些民營資本也參與其中。與國際上熔模鑄造技術(shù)發(fā)展類似，航空工業(yè)發(fā)展是我國熔模鑄造高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的主要源動力，相關(guān)研究單位在航空葉片及其他關(guān)鍵鑄件生產(chǎn)工藝方面開展了大量工作，也積極跟蹤國際上的最新發(fā)展。研究單位和骨干企業(yè)針對航空發(fā)動機渦輪葉片的熔模鑄造成形工藝開展研究，在模料、陶瓷型殼、陶瓷型芯等方面取得了大量成果。 重點產(chǎn)品（1）快速鑄造專用模料及造型材料體系；（2）面向快速鑄造的鑄件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及3D打印路徑設(shè)計軟件系統(tǒng)；（3）快速原型高精度模樣的高效3D打印工程化生產(chǎn)裝備；（4）快速砂型的高質(zhì)量3D打印快速制造工程化生產(chǎn)裝備。 技術(shù)研究 關(guān)鍵技術(shù)研究（1）適用于快速鑄造技術(shù)的制模及造型材料體系開發(fā)；（2）快速原型高精度模樣的高效3D打印技術(shù)；（3）快速砂型的高效數(shù)控銑削成形技術(shù)；（4）快速砂型的高質(zhì)量3D打印快速制造技術(shù)；（5）高可靠性快速鑄造工程化生產(chǎn)裝備的開發(fā)和研制。而高等院校、科研單位雖然掌握了先進(jìn)的技術(shù)原理，但缺乏鑄件生產(chǎn)的現(xiàn)場經(jīng)驗。隨著快速鑄造技術(shù)的不斷開發(fā)，與快速鑄造工藝相適應(yīng)的鑄型材料不斷出現(xiàn)，鑄型表面質(zhì)量和精度也得到迅速提高。全歐400多家精鑄廠家中，有93 %以上使用增材制造技術(shù)實現(xiàn)快速鑄造。美國政府于1994年底在《21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略》報告中指出，應(yīng)通過敏捷制造強化國家制造行業(yè)實力，實現(xiàn)最低資源消耗下的高效產(chǎn)品制造。北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司以快速鑄造為應(yīng)用對象，開展了選擇性激光燒結(jié)工藝的研究，成功應(yīng)用于復(fù)雜航空航天鑄件的生產(chǎn)和發(fā)動機、液壓件、泵閥、醫(yī)療器械等鑄造零件的試制及小批量制造。在能源危機和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的大背景下，如何通過鑄造生產(chǎn)流程的創(chuàng)新設(shè)計，實現(xiàn)鑄件的高效、敏捷制造，已成為人們共同面臨的研究課題。耐磨鋼鐵液精煉和過濾技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用。通過合金化、精煉、鑄造工藝和熱處理工藝提高非錳系耐磨損合金鋼硬韌性能和拓展應(yīng)用工況。2 發(fā)展目標(biāo)“十三五”期間，我國鑄造耐磨材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)部分落后領(lǐng)域縮小與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距，爭取整體技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分領(lǐng)域技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先水平。 國內(nèi)外的差距在耐磨材料技術(shù)方面，我國材料研發(fā)水平較高，工藝技術(shù)