2023年, 第72卷, 第7期 
刊出日期:2023-07-10
  

  • 全选
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    专题综述
  • 刘震, 尤畅, 刘世昌, 关书文, 时坚, 高鹏, 魏彦鹏, 苗治全
    铸造. 2023, 72(7): 781-793.
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    钨基合金是仅次于硬质合金的第二大类钨的深加工制品,钨基合金具有的独特物理和力学性能使得其在国防工业和国民经济各领域发挥着巨大的作用,但随着未来制造业对零件的精度要求越来越高以及更为复杂的零部件设计,采用传统的粉末冶金方法难以实现这些要求。增材制造(AM)为其提供了独特的几何设计自由度和快速原型制作能力。本文对国内外增材制造钨基合金的研究进展进行了介绍,并对研究面临的主要问题、研究趋势进行分析和展望。
  • 铸钢·铸铁
  • 陈小艳, 高志喆, 母镕, 王永金, 李宗胜, 王兴锋
    铸造. 2023, 72(7): 794-799.
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    以球团矿生产用双相耐热铸钢为研究对象,采用增重法研究了其在900℃下的高温氧化特性,结合光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射对氧化膜的形貌、元素分布、物相组成进行了表征及分析。结果表明:该耐热铸钢在900℃下的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,高温抗氧化性能优秀。氧化膜呈现出明显的双层结构,内层由保护性的片状Cr2O3组成,外层由MnCr2O4、FeCr2O4尖晶石氧化物组成;存在局部内氧化现象,内氧化区域存在富镍层以及弥散分布的SiO2颗粒。该耐热铸钢在900℃下的高温氧化行为可划分为三个阶段:氧化膜的初步形成阶段、Cr2O3氧化层的迅速生长阶段以及MnCr2O4、FeCr2O4尖晶石氧化层的迅速生长阶段。
  • 李克晴, 刘波池, 李青春, 赵帅, 陈淑英
    铸造. 2023, 72(7): 800-804.
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    采用扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪、电子背散射衍射研究了原始铸态组织对Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢回火过程中逆变奥氏体形成的影响。浇注厚度为40mm、60mm、80mm的阶梯形铸件,以获得凝固速度不同的原始等轴晶铸态组织,经正火+二次回火处理后,随铸件厚度的减小,组织中逆变奥氏体的含量增加,Cr13Ni4Mo钢的抗拉强度和伸长率均提高。采用定向凝固方法,改变下拉速度为1μm/s、5μm/s和50μm/s,以获得原始柱状晶铸态组织,结果发现随着下拉速度的提高,定向生长的柱状晶细化,逆变奥氏体的含量增多,Cr13Ni4Mo钢的抗拉强度和强塑积增大。Cr13Ni4Mo钢综合力学性能的提高源于细晶强化和逆变奥氏体TRIP效应的双重效果。
  • 朱永刚, 吕刚磊, 张智辉
    铸造. 2023, 72(7): 805-809.
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    活性屏离子渗氮(ASPN)处理可以扩大球墨铸铁的用途,处理后的球墨铸铁有望在特殊载荷条件下使用。研究了ASPN处理对球墨铸铁力学性能的影响。利用ASPN处理,在样品表面上形成氮化物层,并且能在氮化物层内部进一步形成扩散层。ASPN处理中氮化层的厚度随着处理温度的升高而增加,球墨铸铁的硬度、耐磨性和疲劳强度也随着处理温度升高而提高。
  • 王新华, 焦玉琳
    铸造. 2023, 72(7): 810-818.
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    采用金属型分别铸造Ce变质处理前、后过共晶高铬铸铁,提高其耐磨性。借助于OM、SEM、XRD、硬度计和磨损试验机等仪器设备研究分析了Ce变质前、后过共晶高铬铸铁组织与性能。结果表明:变质处理前、后过共晶高铬铸铁组织均由初生M7C3+共晶M7C3+奥氏体+马氏体组成。与变质前相比,变质后初生M7C3的形貌由长六边形转变为圆整的六边形,尺寸减小了44.9%,体积分数增大了30.2%。铸铁的洛氏硬度、冲击韧性和抗弯强度分别提高了5.0%、43.4%和39.2%,磨损失重减少了50.7%。Ce的化合物Ce2O2S作为M7C3异质形核核心的有效性是中等的,Ce对夹杂物有球化、净化作用。细化了的初生碳化物与基体相互保护,提高了铸铁表面耐磨性。变质前铸铁的磨损机制以微切削为主,断裂脱落为辅,变质后铸铁的磨损机制变为以微切削为主。
  • 马元礼, 周兵, 冯宝宇, 于磊, 李戬, 何生成, 刘康
    铸造. 2023, 72(7): 819-826.
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    应用于磨煤机的磨球存在磨耗过大、破煤效率低的问题。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射、激光共聚焦显微镜等仪器对ZQCr5磨球磨损状况进行了表征,并利用EDEM软件调整球径配比,通过煤块粘结键破坏速率、破碎作用力和衬板所承受的能量三方面进行定量比较,得出最佳方案。结果表明:硬度和韧性偏低是造成磨球损耗较高的主要原因,建议提高Cr含量并控制残余奥氏体含量来提升耐磨性。切向磨削为破碎烟煤主要方式,表面磨削磨损为磨球主要失效方式。更改磨球级配关系为Φ60 mm∶Φ30 mm∶Φ20 mm=16∶3∶1,可以使得磨球消耗同比降低35%,破碎效率提升9%,衬板的损耗大幅降低,该工作可为提升磨煤效率,降低磨球损耗提供参考。
  • 王佳香
    铸造. 2023, 72(7): 827-832.
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    笔者公司生产的某型号灰铸铁缸体,采用低硫低氮增碳剂进行铁液熔炼,铸件废品率较高,主要是气孔、缩陷废品。采用高硫高氮增碳剂和低硫低氮增碳剂按一定比例加入到铁液中,同时提高铁液碳含量,铸件抗拉强度没有降低,气孔、缩陷废品率明显降低,铸件废品率大幅下降。主要原因是高硫高氮增碳剂中氮含量较高,高硫高氮增碳剂的加入使得铁液中氮含量提高,氮能使石墨片长度变短,弯曲程度增加,端部钝化,同时能细化珠光体,强化基体组织,提高了铸件力学性能,这对提高缸体铸件质量、稳定铸件材质、降低生产成本大有好处。
  • 有色合金
  • 李蒙, 邹文兵, 张旭亮, 潘龙, 李宝辉, 褚杰
    铸造. 2023, 72(7): 833-837.
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    通过光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜以及室温拉伸机等仪器设备研究了固溶处理对Mg-2Nd-1Gd-0.5Zn-0.5Zr(wt.%)镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:铸态显微组织主要由α-Mg基体和晶界上的共晶组织组成。固溶处理过程中,Zn含量较高的共晶β相消失,出现了Zn含量较低的第二相,540℃固溶20 h后,第二相完全回溶,所以最佳的固溶处理制度为540℃×20 h。经过200℃×18 h的时效处理,α-Mg基体内部出现了均匀弥散分布新型沉淀相,该相的惯习面为{1120}MG晶面,提高了合金强度。经过540℃×20 h+200℃×18 h热处理后,合金的力学性能最佳,平均抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为275 MPa,156 MPa和4.9%。
  • 刘云鹤, 刘桐宇, 宋来, 孔占琦, 任玉艳, 李英民, 高岩
    铸造. 2023, 72(7): 838-845.
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    为了进一步探究Cu含量对Al-Mg-Si-Cu-La合金析出相及性能影响,利用材料相图及性能模拟软件JMatPro对Al-Mg-Si-Cu-La合金进行热力学模拟计算,得到不同Cu添加量下的平衡相和亚稳相的含量。结果表明:随着Cu含量的增加,室温下合金的强化β(Mg2Si)相和Q(Al5Cu2Mg8Si6)相的含量基本没有变化,θ(Al2Cu)相的含量逐渐增多,亚稳相β'(Mg9Si5)相的含量越来越少,θ'(Al2Cu)相和GP区的含量逐渐增多,Q'(Al3.8Mg8.6Si7Cu)相含量先增后减少。合金的力学性能模型表明,增加Cu含量会提高合金的力学性能,当Cu含量为4wt.%时,合金的抗拉强度和硬度均达到最大,但当Cu含量为5wt.%时合金抗拉强度和硬度开始下降。
  • 张光曙, 朱丽娟, 艾永平
    铸造. 2023, 72(7): 846-851.
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    通过在扫描电子显微镜下进行铝合金的原位拉伸试验,研究了A356-T6铝合金在应变阶段发生损伤机理。通过对微结构的定量分析以及损伤机理的原位研究,描述Si微粒及其共晶分布规律,并用于拉伸性的控制。原位测试表明,在应变量的增加过程中,由于开裂形成了伴随有Si颗粒的脆性断裂的损伤,产生邻近的微裂纹,同时Si微裂纹的加入引起枝晶边界上微裂纹的形核。最后裂纹沿枝晶边界进行增长直到出现不稳定状况。研究表明,通过力学的原位拉伸试验,可得到关于损伤机理的定量数据,对预测铸造合金的力学性能有重要的参考意义。
  • 孟晓东, 崔婧钰, 冀晓磊, 李园园, 邢昌勇, 万里
    铸造. 2023, 72(7): 852-856.
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    通过对比热等静压前后ZL116铝合金的拉伸性能和组织缺陷,研究了热等静压对ZL116合金铸件组织和性能的影响。结果表明,热等静压可使铸件力学性能提高(抗拉强度提高15%、伸长率提高100%、硬度提高16%),热等静压对铸件中缩孔、显微缩松等缺陷能进行有效修复。
  • 黄斌, 何国强
    铸造. 2023, 72(7): 857-862.
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    为提升体育器材用铝合金耐腐蚀性能,通过固溶处理制备了(La+Yb)/ZL105合金,利用OM、SEM、EDS、腐蚀失重和电化学测试技术研究分析了固溶温度对(La+Yb)/ZL105合金微观组织和耐腐蚀性能的影响。结果显示,固溶处理和混合稀土La+Yb的加入均能改善合金的微观组织,稀土相呈现不连续的针状。当固溶温度为520℃时,(La+Yb)/ZL105合金微观组织细化更明显,Si相呈现为颗粒状,富铁相呈现为小块状或颗粒状,腐蚀失重速率最小,腐蚀电位最大,腐蚀电流密度最小。当固溶温度过高时,合金组织粗化,发生过烧,出现微裂纹,使合金耐腐蚀性能降低。固溶处理(La+Yb)/ZL105合金耐腐蚀提升机理是细晶强化的作用。
  • 裘尧衡, 陈朝轶, 李军旗, 李正龙, 王林珠, 兰苑培, 赵飞
    铸造. 2023, 72(7): 863-869.
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    从铝熔体洁净程度方面,对某厂1060工业纯铝杆件进行了夹杂物检测分析。以机械抛光和电解抛光制备试样,采用SEM/EDS观测样品中Al2O3、含铁金属间化合物、氯盐、氟化物等多种类型夹杂物。统计分析了合格铝杆和不合格铝杆夹杂物分布、总数量和平均直径。数量最多的夹杂物为Al2O3夹杂物,主要尺寸在0~20μm范围内。不合格杆中夹杂物总数量接近合格杆夹杂物数量两倍,大量夹杂物易在连续分流挤压模具壁上积累,造成加工铝管表面擦伤,是不合格管件加工失效的主要原因。
  • 高威, 鲍芳芳, 冯新, 朱郎平, 丁贤飞, 南海
    铸造. 2023, 72(7): 870-876.
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    对Ti2AlNb合金的发明专利进行了检索、统计、分类和多角度分析。结果表明,自该合金被发明以来,与之相关的材料优化、制备工艺及应用研究一直在持续进行。随着Ti2AlNb合金的潜在应用价值被发掘,专利申请数量快速增长。目前,Ti2AlNb合金已发展至第二代,合金成分设计更接近实际工程应用,工艺探索目标也由材料向结构件发展。而且随着技术成熟度提升,应用研究的范围扩大。由于该领域技术门槛较高,全球范围的创新主体集中于中、美、法、日等少数国家。在中国,高校和科研院所是Ti2AlNb合金的创新主体。
  • 工艺技术
  • 向东, 董选普, 郭树人, 周楚昊, 曹华堂
    铸造. 2023, 72(7): 877-883.
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    针对铸造工艺设计阶段的迭代效率问题提出了浇注系统敏捷数字化设计方法。采用数据库开发技术,将工艺设计过程中的数据和经验通过数字化形式进行转换、构建和存储形成数字化资产,有机融合到了工艺结构分析和浇注系统设计实践中。研究了上下文设计、参数化设计、智能化推荐、实时验证一体化的快速设计模式,形成了流程、方法、工具和信息统一的敏捷数字化设计框架,提高了浇注系统设计效率,加速提高铸造企业研发领域数字化转型能力。本文的设计思想和系统的实践方法能够有效的指导和扩展到其他铸造工艺设计中,为实现完整、高效、易用的铸造工艺数字化、智能化设计系统提供指导。
  • 韩少丽, 李尚平, 刘天宇, 骆合力, 韩光炜
    铸造. 2023, 72(7): 884-890.
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    针对大型复杂薄壁件JG4247合金涡轮后机匣的铸造,采用ProCAST软件对不同浇注系统条件下机匣的缩松及热裂倾向性进行了对比模拟与分析。结果表明:与顶注式浇注系统相比,底注式浇注系统条件下,利用冒口和浇道可同时实现凝固过程中机匣多个变截面热节部位的补缩,是一种适合于涡轮后机匣的浇注系统设计。虽然底注条件下机匣热裂倾向性略大于顶注式浇注机匣,但进一步研究表明,机匣热裂倾向性随浇注温度降低或型壳温度升高而降低,其中受型壳温度的影响最为显著。在底注式浇注系统条件下,通过提高型壳温度可大幅度降低机匣热裂倾向性,最终可获得无裂纹、内部无宏观缩松的高冶金质量JG4247合金涡轮后机匣铸件,模拟结果与机匣实际浇注结果相吻合。
  • 朱春雷, 朱小平, 仪凡, 吴海龙, 郝圆亮, 郑宗文, 杨武强
    铸造. 2023, 72(7): 891-896.
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    针对熔模铸造和砂型铸造航空发动机复杂油路管路铸件的多余物,总结了内腔多余物的种类,分析了每种多余物的形成原因,评估了多余物的清理难度,并从铸件毛坯结构设计、工艺设计、工序设计、生产管理等方面提出了多余物的全流程全面预防和控制策略。
  • 聂越, 刘兴隆
    铸造. 2023, 72(7): 897-903.
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    介绍了S415蠕墨铸铁曲轴箱体铸件型芯设计案例。型芯采用覆膜砂制造,辅以铸造涂料;采用水平射芯方式,复杂空腔芯全部剖切避免模具抽芯结构;采用环形锁扣、卡口等方式互相定位,最后采用铸铁夹板锁定;满足工艺要求的同时,在型芯厚度、定位、密封、排气等方面采取多项设计措施。实际生产证明,S415曲轴箱体型芯设计满足铸造工艺需求,能够减少型砂消耗、保证铸件尺寸精度,避免砂眼、气孔等缺陷。
  • 李新越, 杨龙, 孙春贵, 李兴捷, 刘洋
    铸造. 2023, 72(7): 904-908.
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    高压涡轮叶片是航空航天用发动机的核心部件,其铸造质量是影响发动机性能的主要因素之一。由于叶片结构复杂,铸造缺陷多,成品合格率低,必须对其进行高精度的无损检测。本文采用微焦点工业CT对铸造高压涡轮叶片进行CT扫描与重建,通过投影图像使用滤波反投影算法得到了叶片的三维数据和断层图像,分析了透照间隔角度对缺陷识别的影响,对内部结构缺陷如疏松等进行可视化分析。
  • 朱彦康, 徐刚强, 周康康, 李孝禄, 陈源, 李运堂
    铸造. 2023, 72(7): 909-916.
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    凸轮轴铸件成品的质量既受到多个铸造工艺参数组合的影响,又极易受到环境中噪声因素所产生误差波动的影响。基于此,田口方法中的信噪比概念与多目标决策中的TOSIS被应用于凸轮轴铸造过程工艺参数的优化中,以实现铸件质量的鲁棒性设计。结合铸造过程计算机数值模拟技术,从仿真试验方案中得到了具有强抗干扰能力的最优工艺参数组合。试验结果表明:铸型温度35℃,浇注时间12 s,浇注温度1 446℃的铸造工艺参数组合,使凸轮轴铸件的质量既可靠又具备鲁棒性,为实际生产中铸造工艺参数的优化方法提供了思路。
  • 唐电, 王欣, 陈俊锋
    铸造. 2023, 72(7): 917-922.
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    福州开元寺铁佛是国内外现存最大的古代铁佛。论文中详细表征了这尊巨大铁佛的铸体结构、内表面色泽、芯撑及其影响区、网格条纹、化学成分和金相组织。观察表明,在铁佛的主体构件中未见铸接缝存在的迹象。成分测算表明,铁佛的碳当量为4.3%,属于共晶成分。金相分析表明,铁佛的表面为白口铁,基材为麻口铁。论文尝试探讨所观察到的三个重要的技术特征的优势、成因及其所涉及的技术。
  • 标准化
  • 陈亚涛, 王灵水, 郑霏
    铸造. 2023, 72(7): 923-930.
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    介绍了GB/T 2100—2017标准的主要修订内容,通用耐蚀钢铸件的牌号、化学成分、力学性能、热处理、焊补、试验方法、验收规则以及标准的特点和典型应用案例。标准中涉及马氏体型、奥氏体型、双相(奥氏体-铁素体)型三大类27种不锈钢铸件牌号,能够满足各种腐蚀工况环境对铸件耐蚀性能和力学性能的要求。在选材时要结合不锈钢的特性和服役工况环境,综合考虑材料成本、制造成本和工艺难易程度,优选出性价比高的耐蚀钢铸件牌号,提升装备的安全性和可靠性。
  • 行业资讯
  • 王洪宇
    铸造. 2023, 72(7): 931-932.
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    230701外壳和使用铸造-增材混合制造工艺制备外壳的方法[美国] US20230173576,2023.06.08 Ryan Patry;Kishore Kumar Tenneti;William Paul Fallon,Jr.;Nathaniel Ferguson Dew [美国]本发明涉及一种机械设备的铸造部件,涉及外壳和使用铸造-增材混合制造工艺制备该外壳的方法。所述机械设备的铸造部件包括:具有由铸型形成的初始结构的铸造体;至少一个结构特征,该结构特征是在未达到材料的熔化温度的条件(即固体状态)下,采用增材制造工艺将材料沉积在铸造体上形成的。
  • 刘金城
    铸造. 2023, 72(7): 933-934.
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    到2023年底,凯迪拉克将首次向客户交付高度定制的全电动超豪华Celestiq(塞莱斯蒂克)轿车,这是通用汽车有史以来最昂贵、设计最时尚的轿车,起价30万美元。但主要铸件的成本降低将是推出新车的主要利润的关键。
  • 刘金城
    铸造. 2023, 72(7): 935-936.
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    英国电动卡车制造商Tevva(特瓦)的工程师采用和改造ZF(采埃孚)电子制动系统(Electronic Braking System,EBS)用于英国电动卡车Tevva的再生制动系统。Tevva将其车辆控制单元(Vehicle ControlUnit,VCU)与ZF的电子制动系统(Electronic Braking System,EBS)集成,满足所有安全要求。Tevva系统比传统空气制动系统回收的能量高4倍;优化了Tevva7.5 t电动卡车的续航里程。现代电子制动系统(EBS)控制摩擦制动和电动制动混合使用,减少制动磨损。
  • 刘金城
    铸造. 2023, 72(7): 936-936.
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    欧洲铸造业情绪指数(FISI)连续第二次下跌。该指数的评级比3月份低0.5个百分点,4月份达到103.3个百分点。起初看起来明显是负面的,但在对个别因素的分析中却发现分歧。欧洲铸造厂最近评估称,目前的业务状况比前一个月要好;另一方面,对未来六个月的预期则更加悲观。这与过去几个月的发展形成了鲜明对比,在过去几个月里,悲观的预期与对局势的积极评估之间的巨大差距开始缩小。
  • 迈格码
    铸造. 2023, 72(7): 937-938.
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    迈格码铸造模拟软件的最新版本MAGMASOFT®6.0将给用户带来全新的体验。由于特别注重易用性和效率,用户将能更快速的达到其目标。MAGMASOFT®6.0中直观的用户界面使用户能够更加精确的分析模拟结果并做出决策。MAGMASOFT®6.0的操作更加简单和高效,将给客户提供全新的铸造工艺模拟的体验。
  • 单琴
    铸造. 2023, 72(7): 939-939.
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    机电制造业是我国的支柱产业之一,在产生大量经济效益和社会效益的同时,拥有着全国工业四分之一至三分之一人数的职工。在庞大用工人数的基础上,安全成为行业需要重视的核心问题,而在机电制造企业中,安全与员工的作业环境和作业方式息息相关。铸造工艺是机电制造企业中最常用、最基础的制造生产工艺,它具有成本低、生产量高、灵活性强的特点,并且广泛应用于机电制造业的各大领域中。而作业人员在铸造工艺过程中,长期与机械、粉尘以及各种化学气体等接触,具有一定的职业病风险,
  • 刘淑红
    铸造. 2023, 72(7): 940-941.
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    青铜礼器是中华文明体系中的重要美术代表。“礼”即礼乐制度,它包含了我国奴隶社会(主要是夏商周时期)的阶级地位、法律体系、社会伦理及道德规范等重要准则。“器”即青铜器具,通过一系列复杂铸造工艺实现,可视为礼乐制度的物化形式或物质媒介。简单来说,青铜礼器象征着商周时期政治制度,基于后世研究视角来看,则是一种文化软实力表现,尤其青铜礼器铸造工艺形成的丰富美术元素,包括铭文、图案、纹饰等,蕴含着中国传统文化、民族文化、历史文化的独特魅力,给与受众别具一格的观赏体验。
  • 张雅迪, 余炜, 陆琰
    铸造. 2023, 72(7): 942-943.
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    随着数字技术的快速发展,艺术领域也受到了深刻的影响。在传统艺术作品的表现形式中,铸造一直扮演着重要的角色,特别是在雕塑、金属艺术和陶瓷艺术等领域。作为一种创作方式和独特的艺术表达形式,铸造为艺术家提供了广阔的创作空间。同时,随着数字技术的兴起,数字艺术与传统艺术铸造之间的创新融合引起了广泛关注和探索。这种融合为艺术带来了新的表现方式和创作工具,同时也为传统的艺术铸造工艺注入了新的活力和创新。这样的创新融合正在推动艺术界不断发展和演进,为艺术家和观众带来更丰富多样的艺术体验。
  • 木合买提·瓦哈甫
    铸造. 2023, 72(7): 944-944.
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    铸造行业是现代工业体系的基石之一。我国铸造行业参与对外贸易机会的显著增加及与国外铸造企业交流日渐频繁,这不仅加速了消化产能过剩,还能够吸收先进铸造技术与经验,提高我国铸造企业品牌力。而在国际贸易背景下,铸造实务处理高度依赖英语作为交流工具与文化媒介,更具体地说,需要提高铸造商务英语专业词汇翻译的有效性,最大程度规避铸造行业国际贸易双方的信息不对称、文化相冲突的现象。
  • 张逸飞
    铸造. 2023, 72(7): 945-945.
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    基于产业角度定义分析,有色金属合金代表了一种合金熔铸标准,即以单一有色金属基体为主体构成(一般占比超过50%),在此基础上结合另一种或多种元素形成合金。其中,有色金属主要基体决定了命名原则,如“铝合金”“镁合金”“铜合金”等说明铸造实体中铝、镁、铜的成分占大多数。现阶段,我国发展有色金属合金产业成为重要潮流,一方面是为了解决材料瓶颈,为科学创新、技术进步提供更多的支撑点和落脚点,如采用有色金属合金的熔炼与铸造工艺供应零部件,用于取代航天器、新能源汽车、精密电子等产品上的传统零部件。
  • 仲军
    铸造. 2023, 72(7): 946-946.
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    电子控制技术是电子科学技术的前沿成果之一,通常被归为“机电一体化”的探讨范畴,该技术被广泛运用于现代工业产业特别是机械控制和人工智能领域,对于现代动力机械产品的创新发展有着不可替代的作用。然而,由于电子控制技术存在诸多瓶颈,对于资金、技术和人才的前期投入有着非常高的要求,导致当前普遍存在着人才不足、资金有限,制约了电子控制技术的发展。