【正文】 品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實現(xiàn)產(chǎn)品專業(yè)化和經(jīng)濟(jì)規(guī)?；?。各材質(zhì)鑄鐵件產(chǎn)量目標(biāo)，見表1。到2025年，球墨鑄鐵件占鑄鐵比例達(dá)到47%以上，ADI件年產(chǎn)量占球墨鑄鐵件產(chǎn)量10%以上，蠕墨鑄鐵產(chǎn)量達(dá)到140萬噸，高端鑄鐵件占鑄鐵件產(chǎn)量的25%以上。（2）開展新材料的研發(fā)和機(jī)理研究，進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，提升我們的行業(yè)地位。解決百噸級球墨鑄鐵核廢料罐(要求斷裂韌性KIC≥50 N/mm2研發(fā)高性能的新材料，除開發(fā)新產(chǎn)品外，還應(yīng)加強(qiáng)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(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵；等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）；蠕墨鑄鐵；高強(qiáng)度高韌性珠光體球墨鑄鐵；高強(qiáng)度低溫高韌性鐵素體球鐵；高強(qiáng)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(jī)械設(shè)計師等提供全面可靠的數(shù)據(jù)，選擇最佳材料。加強(qiáng)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(qiáng)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(biāo)納入驗收范圍；完善對高端鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量控制指標(biāo)。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(jìn)鑄鐵行業(yè)的重點領(lǐng)域和重點企業(yè)的發(fā)展。在航空、航天、船舶、汽車、軌道交通、化工、能源、電子電器和運(yùn)動休閑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。變質(zhì)處理方面，研制成功的Na鹽和Ba鹽復(fù)合長效變質(zhì)劑，P酸鹽Sr鹽復(fù)合變質(zhì)處理，具有變質(zhì)見效快，效果好，抗衰退能力強(qiáng)的優(yōu)點。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。開展了超輕鎂鋰合金的研究。高溫合金：研制了燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)用抗腐蝕定向凝固柱晶合金。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。變質(zhì)方面，國外用PRE復(fù)合變質(zhì)處理活塞用AlSi合金。鎂鋰合金還被德國、日本等國的科學(xué)家開發(fā)用于醫(yī)療器械、電子產(chǎn)品等用途。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(jī)性能水平(推重比)也在不斷提升。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。鎂合金：在大型復(fù)雜鑄件的制造技術(shù)、凝固理論及成形工藝的方面，遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。高溫和高強(qiáng)合金及其他牌號和用途的合金相對較少。高溫合金：鑄造高溫合金在我國航空發(fā)動機(jī)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(dāng)，但研制成功的時間明顯晚于國外航空制造技術(shù)先進(jìn)國家，從而導(dǎo)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(jìn)國家。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)。鎂合金工程化技術(shù)能力薄弱，必須發(fā)展針對先進(jìn)鎂合金材料應(yīng)用特性的精確控形控性制造工藝技術(shù)。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。2 發(fā)展目標(biāo)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)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(jìn)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。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。制定鎂合金技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。繼續(xù)發(fā)展第三代、第四代單晶高溫合金，促進(jìn)應(yīng)用。基于高性能銅合金的“設(shè)計制備加工性能評價和壽命管理”的全流程技術(shù)路線，開展基礎(chǔ)研究工作，解決關(guān)鍵科學(xué)問題。鈦合金熔煉所需的關(guān)鍵設(shè)備，對鈦合金熔煉和生產(chǎn)所需設(shè)備是主線，然后對鈦合金鑄造用造型材料的研究也應(yīng)該跟上，從而促進(jìn)鈦合金合金的全面應(yīng)用。銅合金：以高強(qiáng)高導(dǎo)的性能需求為導(dǎo)向，結(jié)合第一性原理、分子動力學(xué)理論，綜合考慮成分、組織與性能的對應(yīng)關(guān)系，對銅合金進(jìn)行成分設(shè)計和組織結(jié)構(gòu)設(shè)計。高性能鎂合金用轉(zhuǎn)移涂料及涂層轉(zhuǎn)移制芯技術(shù)。鈦合金精密鑄造技術(shù)，陶瓷型及精密鑄件大型化的研發(fā)。發(fā)展更高性能水平的定向凝固柱晶高溫合金，發(fā)展抗腐蝕定向凝固柱晶高溫合金。銅合金：掌握熔體凈化、除氣造渣的關(guān)鍵工藝參數(shù)，重點研發(fā)新型高效保護(hù)渣配以惰性保護(hù)氣氛取代真空條件，通過施加電磁場調(diào)控銅合金的鑄造過程以獲得均勻的成分與組織，降低鑄造缺陷。高溫合金：高冶金質(zhì)量的熔煉工藝和設(shè)備，將合金中O、N、S等雜質(zhì)元素的含量控制在5106以下。5 政策建議（1）加強(qiáng)以鋁基碳纖維復(fù)合材料等為主要新材料研發(fā)的投入和支持力度，形成我國在鋁基新材料制備的國際領(lǐng)先優(yōu)勢，掌握核心制備技術(shù)，推出一批基于鋁合金新材料鑄件產(chǎn)品。（4）加大投入，開發(fā)大型優(yōu)質(zhì)鈦合金坯料制備技術(shù)，建立高效、短流程鈦合金加工技術(shù)。（5）重視鑄造高溫合金研究，提高技術(shù)成熟度，為先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)的研制提供支持。 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢我國在20世紀(jì)80年中期就開展了鑄造復(fù)合材料方面的研究，并取得了一定的成果，但所制備材料的物理性能與發(fā)達(dá)國家相比存在較大的差距，此外，還難以進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用和生產(chǎn)。俄羅斯在此方面的研究也走在前列，其航空航天總部已成功地將SiCP/Al復(fù)合材料應(yīng)用在飛機(jī)起落架和翼前緣加強(qiáng)筋上。國內(nèi)鑄造復(fù)合材料的應(yīng)用明顯落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國家。2 發(fā)展目標(biāo) 鋁基復(fù)合材料“十三五”期間，需要進(jìn)一步提高鑄造鋁基復(fù)合材料的比強(qiáng)度、比剛度等性能，同時降低生產(chǎn)成本，有效控制鑄造過程中基體與增強(qiáng)顆粒之間的界面反應(yīng)，同時還需要突破鋁基復(fù)合材料的機(jī)加工和回收利用等技術(shù)問題。對于鑄造鎂基復(fù)合材料，今后數(shù)年間要重點解決界面反應(yīng)、高溫氧化以及界面浸潤性等關(guān)鍵技術(shù)問題，高性能鑄造鎂基復(fù)合材料（以ZM5合金為基體）的室溫拉伸強(qiáng)度≥300 MPa，伸長率≥3%。制備高性能復(fù)合材料，是鈦基復(fù)合材料的發(fā)展目標(biāo)，但鈦及其合金性質(zhì)活潑，它幾乎可以與所有的陶瓷增強(qiáng)相發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)嚴(yán)重時會破壞增強(qiáng)相與基體間的界面結(jié)合狀態(tài)，影響復(fù)合材料的力學(xué)性能。 技術(shù)研究 關(guān)鍵技術(shù)研究 攪拌法制備工藝的完善和優(yōu)化顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料因其具有增強(qiáng)體成本低、材料性能各向同性、制造成本低，可應(yīng)用傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)，還具有高的比強(qiáng)度和比模量，以及耐磨、耐熱和耐腐蝕等優(yōu)良性能，近年來其機(jī)械加工工藝也得到長足的進(jìn)步，進(jìn)一步確立了其優(yōu)勢地位。 原位反應(yīng)法原位反應(yīng)法避免了傳統(tǒng)工藝中將增強(qiáng)相直接加入基體時，由于基體與增強(qiáng)相的潤濕性差，易出現(xiàn)縮孔縮松等缺陷等問題，簡化了制備工藝，從20世紀(jì)80年代中后期以來，引起材料研究人員的廣泛興趣，得到大量研究，就繼續(xù)強(qiáng)化反應(yīng)過程的調(diào)控，最終實現(xiàn)對材料性能的可控制備。（1）界面結(jié)合。研究增強(qiáng)體和金屬液的界面潤濕性和反應(yīng)程度的控制途徑，尤其是在高溫制備條件下的界面反應(yīng)需控制在一個合適的程度。借助現(xiàn)代計算機(jī)模擬技術(shù)，對金屬基復(fù)合材料的熱力學(xué)和動力學(xué)、強(qiáng)韌化機(jī)理以及基體和增強(qiáng)顆粒在外力作用下的變形及失效機(jī)制等進(jìn)行深入研究，建立相關(guān)模型，指導(dǎo)復(fù)合材料的設(shè)計和制備。解決金屬基復(fù)合材料與環(huán)境的適應(yīng)性問題，實現(xiàn)復(fù)合材料廢料的回收和再生循環(huán)利用。鑄造有色金屬復(fù)合材料是一種有巨大發(fā)展?jié)摿Φ牟牧?，也是?dāng)前材料研究的熱點內(nèi)容，部分產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。5 政策建議我國除樹脂基復(fù)合材料外，包括鑄造有色金屬復(fù)合材料在內(nèi)的其他復(fù)合材料，研究和產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)薄弱，與國外差距相當(dāng)大。（2）進(jìn)一步加強(qiáng)信息化基礎(chǔ)條件建設(shè)，以豐富可靠的材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與方便快捷的交流網(wǎng)絡(luò)保證新型鑄造有色金屬復(fù)合材料的開發(fā)和應(yīng)用。現(xiàn)已構(gòu)成技術(shù)系列并已工程化和產(chǎn)業(yè)化的鑄造耐磨材料及其技術(shù)分為以下5大類：（1）奧氏體錳鋼（含Mn13鋼系列、Mn17鋼系列、Mn25鋼和Mn7鋼系列）；（2）耐磨損白口鑄鐵（含高鉻、中鉻、低鉻白口鑄鐵系列）；（3）非錳系耐磨損合金鋼（奧氏體錳鋼之外的耐磨合金鋼）；（4）耐磨損球墨鑄鐵；（5）耐磨損鋼鐵復(fù)合材料。（2）耐磨損白口鑄鐵。澳大利亞研發(fā)出高硬度高碳高鉻過共晶耐磨鑄鐵材料。我國等溫淬火含碳化物球墨鑄鐵（CADI），含有少量碳化物形成元素Cr，具有較高硬度、一定韌性和良好加工硬化特性，研發(fā)工作已取得階段成果。陶瓷顆粒增強(qiáng)鋼鐵基耐磨復(fù)合材料是近年國內(nèi)外研發(fā)的熱點之一。國外生產(chǎn)和應(yīng)用的奧氏體錳鋼也是以Mn13系列和Mn17系列為主，其中屈服強(qiáng)度和耐磨性較高的Mn13Cr2和Mn17Cr2耐磨鋼的市場用量較大。工業(yè)發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)高錳鋼件時比較重視冶煉過程，其冶金質(zhì)量較好。低碳含量（％～％C）的Cr12高鉻鑄鐵，淬火回火后硬度≥HRC50，具有較好的韌性，近些年在國外生產(chǎn)和應(yīng)用逐漸增多。 耐磨損鋼鐵復(fù)合材料鋼鐵基耐磨復(fù)合材料是近些年國外耐磨材料研究開發(fā)的熱點之一。但在簡化工藝、保證工藝穩(wěn)定性和生產(chǎn)成本控制方面值得關(guān)注。通過加大投入、資源整合和協(xié)同創(chuàng)新，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、改造與突破，是我國鑄造耐磨材料產(chǎn)業(yè)升級的迫切任務(wù)。解決高硬度過共晶高鉻鑄鐵件脆性問題，提高鉻合金耐磨鑄鐵性價比。金屬型、覆砂金屬型、離心鑄造、外場輔助鑄造等耐磨件生產(chǎn)線研制與應(yīng)用。第6章 快速鑄造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)展趨勢我國鑄件產(chǎn)量從2000年起已連續(xù)多年位居世界第一，但是在技術(shù)水平及鑄件質(zhì)量等方面與發(fā)達(dá)國家相比還存在較大差距。華中科技大學(xué)快速制造中心將激光燒結(jié)工藝與鑄造工藝相結(jié)合，形成了以選擇性激光燒結(jié)（SLS）為基礎(chǔ)的快速鑄造工藝。 國外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢伴隨著信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，各國紛紛制訂了旨在提升國家競爭力、培養(yǎng)競爭優(yōu)勢的制造行業(yè)計劃。美國、歐洲等高度重視增材制造與鑄造工藝的結(jié)合，已在航空航天、船舶、機(jī)床、汽車等相關(guān)領(lǐng)域獲得應(yīng)用。德國EOS公司早在1996年就在寶馬公司安裝了EOSINT S 700 砂質(zhì)激光燒結(jié)系統(tǒng)，將快速成形技術(shù)與鑄造技術(shù)結(jié)合；Voxijet公司的大型砂型打印機(jī)，ProMaker公司的大尺寸面曝光光敏樹脂設(shè)備，效率可達(dá)到傳統(tǒng)快速成形方法的百倍；總部在美國的ExOne公司使用其開發(fā)的噴膠法砂型打印技術(shù)來建立砂型，其耗材成本較低且成形效率高，24小時即可完成一套4缸發(fā)動機(jī)所需全套砂芯和砂型的快速成形，獲得的砂型可直接組箱澆注。 問題分析與解決思路目前我國鑄造企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)周期長、新品開發(fā)成本高，普遍缺乏先進(jìn)的生產(chǎn)手段，難以實現(xiàn)有效技術(shù)創(chuàng)新。3 發(fā)展重點 技術(shù)路線（1）以復(fù)雜小型鑄件的快速試制為應(yīng)用對象，發(fā)展和完善模樣的快速原型3D打印技術(shù)和鑄型翻制技術(shù)，建立配套的原型及鑄型的材料體系，推動快速原型3D打印工程化生產(chǎn)裝備的研制；（2）以復(fù)雜小型鑄件的快速試制為應(yīng)用對象，發(fā)展和完善砂型及陶瓷型的鑄型3D打印技術(shù)，建立適用于鑄型3D打印的鑄型材料及粘結(jié)劑體系，推動快速鑄型3D打印工程化生產(chǎn)裝備的研制；（3）以復(fù)雜中型鑄件試制或小批量生產(chǎn)為應(yīng)用對象，發(fā)展快速砂型的高效率數(shù)控銑削成形技術(shù)，完善適用于快速鑄型銑削成形的鑄型材料體系，推動快速鑄型銑削成形工程化生產(chǎn)裝備的研制；（4）以復(fù)雜大、中型鑄件小批量生產(chǎn)為應(yīng)用對象，發(fā)展快速砂型的高效率低成本3D打印成形技術(shù)，完善適用于快速砂型3D打印的鑄型材料及粘結(jié)劑體系，推動快速鑄型高效率低成本3D打印工程化生產(chǎn)裝備的研制；（5）發(fā)展和研制適用于復(fù)雜鑄型快速鑄造的合金澆注及鑄造裝備，組織典型復(fù)雜鑄件的快速鑄造技術(shù)攻關(guān)，促進(jìn)快速鑄造技術(shù)的應(yīng)用推廣；（6）針對典型復(fù)雜鑄件，基于快速鑄造技術(shù)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步挖掘快速鑄造技術(shù)在制造效率、產(chǎn)品性能上的潛力。 重點項目（1）快速鑄造專用模料及造型材料研制；（2）快速鑄造專用設(shè)備及其成形工藝研究；（3）典型復(fù)雜航空器艙體結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及快速鑄造成形；（4）高推重比發(fā)動機(jī)葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及快速鑄造成形；（5）典型大型船用發(fā)動機(jī)鑄件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及快速鑄造成形。第7章 熔模鑄造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)展趨勢我國于20世紀(jì)50—60年代從前蘇聯(lián)引進(jìn)了熔模鑄造工藝技術(shù)及裝備，形成了國內(nèi)熔模鑄造工業(yè)的雛形，并建立起了航空工業(yè)熔模鑄造體系。通過技術(shù)引進(jìn)和后續(xù)研發(fā)，我國在鈦合金、鋁合金等輕金屬熔模鑄造技術(shù)及大型復(fù)雜鑄件整體成形方面均具有了實際生產(chǎn)的能力。最近十多年，我國在航空熔模鑄造領(lǐng)域投入了大量資金，進(jìn)行技術(shù)改造，裝備條件煥然一新。經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國目前的熔模鑄件（不包括水玻璃型殼工藝鑄件）產(chǎn)值已占國際總產(chǎn)值的20%~25%。半個多世紀(jì)以來，國際上的熔模鑄造工藝始終伴隨著航空工業(yè)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，并將該工藝向其他高附加值鑄件領(lǐng)域擴(kuò)展，例如工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)葉片制造等，形成了面向高附加值鑄件生產(chǎn)的先進(jìn)材料成形技術(shù)體系。（4）關(guān)鍵裝備持續(xù)改進(jìn)；（5）特種方法交叉融合；（6）數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用。但客觀地講，我國目前的熔模鑄造工藝是在產(chǎn)品需求的步步緊逼下被動前進(jìn)的，基礎(chǔ)不扎實的問題時有暴露，突出體現(xiàn)是：對關(guān)鍵材料和核心工藝的機(jī)理性認(rèn)識不足，部分工藝，如陶瓷型芯尚存在短板，特種裝備，如高溫度梯度的單晶爐還受制于人等。應(yīng)考慮建立國家重點實驗室或工程中心統(tǒng)一組織和實施熔模鑄造工藝基礎(chǔ)研究，以快速提升我國熔模鑄造整體水平。3 發(fā)展重點 技術(shù)路線以航空發(fā)動機(jī)和重型燃?xì)廨啓C(jī)研制為牽引，重點突破定向、單晶葉片和大型發(fā)動機(jī)機(jī)匣熔模鑄造工藝，并形成穩(wěn)定的質(zhì)量保障和產(chǎn)品供應(yīng)能力。 技術(shù)研究 關(guān)鍵技術(shù)研究（1）下一代定向、單晶空心葉片凝固組織控制與數(shù)值模擬技術(shù)；（2）大型、薄壁、復(fù)雜熔模鑄件近凈成形技術(shù)。 重點產(chǎn)品（1）面向型號研制任務(wù)的航空發(fā)動機(jī)和重型燃?xì)廨啓C(jī)高溫渦輪單晶葉片；（2）面向型號研制任務(wù)的大型航空發(fā)動機(jī)整體機(jī)匣和航天發(fā)動機(jī)鈦合金進(jìn)氣道；（3）滿足大批量、高可靠、輕量化、更高溫度下工作要求的汽車渦輪增壓器渦輪。形成核心企業(yè)的技術(shù)引領(lǐng)與輻射功能。國內(nèi)壓鑄從20世紀(jì)50年代開始起步，前30年內(nèi)年增長率超過10%。我國除傳統(tǒng)壓鑄鋁合金范圍擴(kuò)大外，還有試驗采用壓鑄新技術(shù)以某種變形鋁合金來生產(chǎn)較高力學(xué)性能的受力件，以及汽車結(jié)構(gòu)件所需的特殊鋁合金也在國內(nèi)壓鑄生產(chǎn)中開始采用。鋅合金壓鑄件的產(chǎn)量逐漸減少，多屬中小零件