树脂砂具有生产适应性强、可显著提高铸件表面质量和尺寸精度、旧砂再生性好等诸多优势,在我国应用广泛。分别对造型用呋喃、碱性酚醛和酚脲烷三种自硬树脂砂和制芯用壳芯(型)、热芯盒和三乙胺冷芯盒三种工艺在我国的发展历程、应用现状及展望作了介绍;对树脂砂工艺在应用中的环保问题,提出了可能的解决途径。指出:在无机粘结剂砂工艺性能达不到现有树脂砂工艺水平的情况下,目前树脂砂工艺的应用格局不会变化;基于节约能源、改善工作条件和提高砂芯精度的角度,树脂砂造型和制芯以冷法为主;将绿色化与数值化、智能化相结合,使树脂砂工艺的应用迈向新台阶。

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。

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。

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。

伴随着高端装备制造业的快速发展,我国铸钢领域也出现了很多新技术、新工艺、新装备。基础研究和关键技术取得了重大突破,大型铸钢件的组织、性能及铸件质量得到显著提高。本文重点介绍铸钢熔炼及净化技术、新型铸造合金钢、铸钢数值模拟进展、铸造企业集成制造数字化管理系统、特种铸钢生产新技术、铸钢的质量检验、百吨级大型铸钢件关键成形技术的发展现状及趋势,展望铸钢技术发展方向。

采用直读光谱仪、金相显微镜、拉伸试验机、JMatPro软件、扫描电镜和X射线衍射仪研究了浇注温度和模具温度对AlSi9Cu3合金凝固组织及力学性能的影响。结果表明:合金的凝固组织以初生α-Al和针状共晶硅为主;随浇注温度的降低,合金中α-Al晶粒尺寸先减小后增大;针状共晶硅含量逐渐增多;合金的抗拉强度先升高后降低;随模具温度的升高,合金中α-Al晶粒尺寸逐渐增大,针状共晶硅含量先减少后增加;合金的抗拉强度先升高后降低。当浇注温度为680℃、模具温度为100℃时,AlSi9Cu3合金的力学性能最佳。

介绍标准的发展过程和主要内容、与前版标准的主要技术差异和标准的应用。通过实例说明标准修订过程中运用数理统计的方法对测量数据进行验证分析,具有科学性和实用性。由于铸件重量公差与尺寸公差相关,本标准与GB/T 6414—2017《铸件尺寸公差、几何公差与机械加工余量》标准配套使用。

从浇注位置、分型面、机械加工余量及分型负数等工艺参数确定,到砂芯设计、浇注系统设计、排气冒口设计、型芯砂配比、熔炼方案等方面,详细介绍了某高端数控车床斜导轨床身铸件的铸造工艺设计方案。针对铸件出现的气孔缺陷,从气孔形成机理、工艺设计方案、现场操作、浇注过程表现状态等方面进行了具体分析。经生产验证,通过改进砂芯设计,合理设置排气通道,规范实际操作等方法有效解决了铸件的气孔问题。

为开发新型高性能铸造合金,采用材料热力学计算合金设计方法建立了Cu、Mg元素含量与θ-Al₂Cu、Q相含量和形成温度的变化关系图、Al-9Si-2Cu-xMg合金平衡相图及析出强化相含量随温度和时间的变化曲线,结合DSC热分析实验设计了合金成分和热处理工艺。结果表明:利用材料热力学计算合金设计方法指导设计Al-Si-Cu-Mg合金成分和热处理工艺具有准确性和高效性,提高了新合金研发效率并降低了研发成本;设计的合金成分满足关系式:9.5≤Cu+20.4Mg≤10.7,且1.5%≤Cu≤2.5%,0.35%≤Mg≤0.45%,合金热处理工艺为500℃×3 h+530℃×9 h淬火+155℃×12 h;热处理后Al-9Si-2Cu-0.4Mg合金室温力学性能平均值为R_m=401 MPa、R_p0.2=302 MPa,A=5.3%,力学性能参数达到高性能铸造铝合金的性能水平。

以某款车型的钢板冲压焊接座椅靠背为研究对象。通过轻量化设计,实现了以集成结构为核心的镁合金座椅靠背的开发,并采用高压铸造工艺完成了铸件试制,产品达到了49.6%的减重效果。结构设计、模拟仿真和碰撞试验表明,镁合金座椅靠背能够满足座椅的使用需求,并大幅度降低重量和生产成本,满足整车轻量化的需求。

分别用高速激光熔融等离子旋转电极和气雾化制备AISI 431不锈钢粉末。通过对粉末粒度测试、粉末形貌观察、粉末球形度计算、熔覆层微观组织观察和厚度均匀性测定,对比分析粉末不同球形度对高速熔覆层质量的影响。研究结果表明:超高转速等离子旋转电极粉末球形度优于气雾化粉,其流速和松装密度均优于气雾化粉;前者熔融制备熔覆层厚度均匀、组织细小呈等轴树枝晶。粉末球形度直接影响高速激光熔覆层质量。

回顾了基于X射线图像的铸件缺陷定位检测、分类识别、检测与分类一体化及缺陷图像仿真生成四类任务解决方法的研究进展，对比了现有缺陷智能检测、识别方法，并对未来的研究方向进行了展望。

采用微观组织表征以及力学与导热性能测试研究了热处理对压铸铝合金ZL102力学及导热性能的影响。结果表明，压铸铝合金ZL102室温组织中的物相包括初生α(Al)、铝硅共晶组织、初晶硅以及少量的金属间化合物。固溶处理后，压铸铝合金ZL102中的硅相发生了熔断和球化;经过时效处理，α(Al)基体上出现细密的点状第二相析出，晶界的硅相球度进一步提高。在三种热处理状态下，铝合金ZL102固溶处理后的力学性能最高，但热导率最低。综合而言，时效处理兼顾了合金的力学与导热性能，此时合金的抗拉强度212 MPa，伸长率3.9%，室温热导率142.7 W/(m·K)。

液态金属流动性测试实验是材料成形及控制工程专业(铸造方向)非常重要的一个大型综合性实验。流动性是液态金属一个非常重要的铸造性能指标,螺旋形流动性实验是测定液态金属在砂型中流动性常用的实验方法,同心三螺旋形流动性试样造型模板是螺旋形流动性实验方法中最主要的工装用具。本文根据该铸件的结构特点设计了初步铸造工艺方案,并应用ProCAST数值模拟软件优化了其铸造工艺方案,然后基于优化的铸造工艺方案,利用数字化无模铸造精密成形技术完成了同心三螺旋形流动性试样造型模板铸件产品的实际生产。最后利用生产的造型模板铸件,对本科生开设了液态金属流动性测试实验课,取得了良好的实验教学效果。

高铬铸铁中M₇C₃型碳化物使其具有出色的耐磨、耐腐蚀性能。定向凝固技术可实现碳化物的定向排列，具有特定碳化物取向的高铬铸铁其硬度、耐磨性能有别于普通高铬铸铁。本文介绍了高铬铸铁的发展及特性，描述了定向凝固技术的特点。在此基础上，总结了铸造耐磨合金硬质相定向凝固的研究进展，并对定向凝固技术在高铬铸铁中的研究方向进行了展望。

介绍了采用重力倾转铸造工艺开发生产的铝合金底盘结构件。该底盘结构件为某欧系豪华品牌底盘副车架支架，材质选用ALSi7Mg0.3，重量约3 kg，尺寸范围330 mm×260 mm×250 mm，最小壁厚为5 mm，最大壁厚达36 mm，产品整体结构呈现“L”形状。通过采用重力倾转铸造工艺、加氢精炼处理、T6热处理等工艺，实现了产品性能满足屈服强度R_p0.2≥190 MPa，抗拉强度R_m≥230 MPa，伸长率A_{（50 mm）}≥3%，硬度HBW80~110的要求。

福州开元寺铁佛是国内外现存的最大古代铁佛像。应用X射线光电子能谱技术,对该铁佛近表面和近心部区域样品Fe的2p和C的1s谱线进行分峰拟合,确定了铁佛表面存在的α–Fe、Fe₃C、石墨、α-Fe₂O₃和Si C的摩尔含量。鉴定了铁佛表面的腐蚀产物为α-Fe₂O₃,确认了其近表面和近心部区域分属白口组织和麻口组织,其中的Si C来自抛光剂,并计算获得了渗碳体的石墨转化率R,分别为5.45 mol%和21.7 mol%。分析了铁佛的金相组织特点与成因,讨论其显著抗腐蚀的原因,阐述了XPS用于铸铁(特别是铁器文物)研究的优势,企望本文的分析方法可资参考。

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。

为提高硅基陶瓷型芯的综合性能,将不同含量的氧化锆短纤维添加至以锆英粉为矿化剂的型芯基体粉料中,通过热压注法制备氧化硅陶瓷型芯,研究型芯收缩率、显气孔率和力学性能的变化,并观察试样断面微观形貌。结果表明,当氧化锆纤维掺入量从0增加到5%,陶瓷型芯试样的室温和1 550℃高温抗弯强度先上升后下降;当氧化锆纤维掺入量为1%时,室温和1 550℃高温抗弯强度最好,分别为18.64 MPa和28.06 MPa,与未纤维强化的陶瓷型芯试样对比,分别提升15.84%和13.46%;氧化锆纤维掺入量为1%的陶瓷型芯试样的收缩率为0.89%,显气孔率为30.4%,高温变形量为0.71mm。分析认为,氧化锆纤维掺入量较高导致纤维的完整性被破坏且出现团聚现象、对基体起割裂作用是陶瓷型芯试样综合性能变差的主要原因。

通过对大型压铸模的结构特点进行分析，提出对模具镶块结构、导向结构、分流锥和熔杯、抽芯油缸等结构的优化方案。实践验证表明，优化方案不仅提高了模具的质量、可维修性以及压铸成形的成品率，同时降低了模具的加工难度，提高了生产效率和模具寿命。

利用50 kg真空感应炉对C-HRA-3镍基耐热合金进行冶炼,研究了精炼时间对合金液中氧含量变化及非金属夹杂物数量、尺寸、类型特征的影响。结果表明,在精炼初期0~90 min内,随着精炼时间延长,C-HRA-3合金液中[O]含量不断降低。然而,从精炼时间在90~120 min内的某一时刻开始,MgO坩埚分解反应速率大于碳脱氧反应速率,导致[O]含量二次升高。真空冶炼C-HRA-3合金碳脱氧反应的限制性环节为[O]在液相边界层内向反应界面的传质,结合实验结果经计算得到[O]的平均传质系数为2.68×10-3cm/s。受真空感应炉电磁搅拌作用的影响,当精炼时间达到90 min时,合金中非金属夹杂物的数量和尺寸降至最低。C-HRA-3合金中主要为氧化铝及镁铝尖晶石类的夹杂物。

分析纯钛叶轮铸件的材料、结构特点和技术要求，拟定了叶轮铸件初始的熔模精密铸造工艺方案并浇注样件。通过ProCast有限元分析软件进行工艺缺陷的复现与优化，改善铸造缺陷控制的方法，解决了铸件成形问题并最终生产出了高精度优质纯钛叶轮铸件。

随着对活塞轻量化要求的提高，活塞结构中面窗壁厚、燃烧室厚度也越来越薄。在活塞铸造过程中，合流线、冷隔等铸造缺陷问题也变得尤为突出。为解决该问题，利用铸件充型过程惰性气体保护技术，有效地提高了铝合金液的充型能力，从而解决了现有缺陷问题，降低了铸造废品率。批量生产中，铸造废品率从最高的4.70%下降到0.18%。

复合高速钢轧辊外层采用卧式离心铸造，芯部采用重力铸造，成品在辊身上下段存在缩松缺陷。采用数值模拟方法计算轧辊外层卧式离心铸造和芯部重力铸造阶段的温度场变化、Niyama判据以及缩松和缩孔，分析主要工艺参数对全过程铸造充型及凝固过程的影响。结果表明，轧辊外层纵截面呈现由两端向中间的凝固顺序，外层横截面呈现由外向内的凝固顺序，转速的提高可以缩短外层凝固的时间;辊芯中心和上下辊身处容易出现缩松和缩孔。提高芯部重力浇注速度，可以实现从下往上的顺序凝固，获得高质量的复合高速钢轧辊。最后，进行了复合轧辊实际生产验证。

系统阐述了常见钛合金精密铸造熔模材料:光敏树脂(SLA)、高分子聚合物、蜡基及树脂基模料其组元、性能、成形及脱除工艺对熔模质量及灰分残留的影响,并就未来模料研发和脱模工艺的研究进行了展望。为钛合金精密铸造的发展提供有益参考。

高温合金精密铸件荧光显示缺陷修复耗时长，是影响铸件的质量和工期主要原因之一。采用冷坩埚真空悬浮熔炼设备和真空感应熔铸设备成形了K536高温合金精密铸件。对铸件进行化学成分、X射线及荧光渗透检验，结果表明:采用冷坩埚真空悬浮熔炼工艺的铸件没有荧光显示缺陷，采用真空感应熔炼熔铸的铸件存在密集荧光显示缺陷。证明了采用冷坩埚真空悬浮熔炼工艺能够减少高温合金精密铸件荧光显示缺陷，降低铸件后处理工作量。

利用Thermo-Calc软件模拟计算了Al-17Si-xMg（x=0~10%）相图，在Mg含量为4.6%和6.8%这两个临界点时，液相线温度、二元共晶反应温度以及Mg₂Si的形成温度区间都在改变。当Mg含量由0增加至4.6%时，从二元L→Al+Si反应向三元L→AL+Si+Mg₂Si反应转变，共晶反应温度不断下降随后保持不变。共晶的转变致使共晶Si由长条状转变为短杆状，因此提高了整体硬度，尽管初生Mg₂Si的硬度比初生Si小的多。

热处理是提高Al-Si系铸造合金力学性能的一种重要方法,基于国内外的大量研究,综述了Al-Si系铸造合金热处理工艺的研究进展,重点阐述了Al-Si系铸造合金热处理的强化机理、相组织演变和沉淀相时效析出顺序及其对力学性能的影响,并对未来的研究方向提出了建议。综述表明,目前对固溶处理过程中发生的相变化已较为清晰,平衡相图在预测固溶处理温度下相的稳定性方面应用广泛,淬火速率对后续人工时效的影响有待进一步研究。

论述了超高纯生铁在高质量铸铁生产中的应用,包括高质量的球墨铸铁、蠕墨铸铁和等温淬火球墨铸铁(ADI)铸件生产。高质量球墨铸铁要求影响组织的Cr、V、Mo、As等化学成分非常低,以减少珠光体和不良碳化物的形成。采用超高纯生铁生产的高质量球墨铸铁在普通显微镜下观察不到明显的晶界片状石墨和珠光体组织,从而保证材料在低温下具有良好的力学性能。采用超高纯生铁生产的高质量蠕墨铸铁,可以大大改善蠕墨铸铁的疲劳强度和机加工性能。采用超高纯生铁生产的高质量ADI产品,可以保证材料具备较高疲劳强度。

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法，从原子尺度对La和Ce掺杂α-Al的几何结构、弹性性质和态密度进行计算分析，为铸造Al-RE系合金的开发提供理论依据。几何结构分析表明，La和Ce掺杂改变了α-Al的结构参数，Al-Ce固溶体的结合能比Al-La固溶体低，即Al-Ce固溶体的结构稳定性较高；弹性性质分析表明，La和Ce掺杂降低了α-Al的弹性模量，削弱了α-Al的抗变形能力，使体系的对称性下降，从而表现出一定的各向异性，这种变化以La掺杂α-Al较为明显；态密度分析表明，La和Ce掺杂所形成的固溶体在费米能级处的态密度不为0，掺杂会引发费米能级附近区域态密度增加，使体系表现出一定的金属性质，从而引起体系强度、硬度降低，塑性、韧性提高。

研究了铸态下高强度、高韧性球铁板簧座,在对其三维结构和过共晶球墨铸铁的凝固特性进行分析后,根据模数法确定了冒口的形状、尺寸以及位置,并设计了阶梯式和顶注式两种浇注系统。采用ProCAST软件对这两种铸造工艺进行了数值模拟,并对模拟结果进行了对比研究。最后,对阶梯浇注系统下获得的铸件进行取样分析,研究对比了五个本体试样的力学性能、金相组织和断口形貌。

金属锻錾是一门古来有之、经久不衰的手艺，是中国传统艺术及技艺领域的重要组成部分。顾名思义，所谓锻即“锻造”，泛指对金属材料的粗加工处理，目的是完成金属装饰的大致形态。所谓錾即“錾刻”，泛指利用錾刀在金属材料上精雕细琢，直到装饰效果完全实现。以绘画艺术形式类比，“锻和錾”是一体化的，前者类似于描边、后者类似于赋彩，两者结合才能完成金属浮雕装饰。故而，广义上金属锻錾是指以黄金、白银、青铜等为媒介，进而实现金属装饰设计、加工、制造的全部工艺过程。利用金属装饰锻錾工艺创作的艺术品类甚广，大到广场雕塑、建筑壁挂，小到器皿摆件、耳环项链，且艺术风格多元化、适用场景多，是一项具有重要传承与弘扬价值的工艺形式。

综述了镍基高温合金选区激光熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)的研究进展。通过阐述IN718沉积态典型凝固组织及性能的变化规律,发现IN718合金工艺参数不匹配引起的微观缺陷难以消除,并在增材制造过程中存在裂纹的问题;结合激光增材制造过程中工艺参数对沉积态组织的影响、热处理后组织的变化及其对力学性能的影响等方面的研究,对镍基高温合金选区激光熔化技术予以展望,为镍基高温合金选区激光熔化技术的发展提供参考。

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。

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度及室温拉伸力学性能测试等方法,分析研究了固溶、时效热处理对搅拌铸造Ti_p/AZ91D复合材料(体积分数4.0%,平均粒径6.5μm)的微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,400℃固溶热处理时,Ti_p/AZ91D复合材料的固溶时间为2 h,比基体AZ91D合金缩短8 h,原因是复合材料组织中的共晶β-Mg17Al12相比基体合金中的较细小、弥散,更快溶解进入α-Mg基体相。在168℃时效热处理时,复合材料中的Ti颗粒界面促进β相析出,使其峰值时效时间只需16 h,比基体合金缩短一半。经过固溶时效热处理后,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别达到150 MPa和217 MPa,比基体合金均有所提高。

针对排气机匣在熔模铸造过程中的缩孔缩松缺陷与铸件上下法兰处尺寸变形的问题,采用ProCAST软件对现有排气机匣熔模铸造工艺进行数值模拟分析,获得铸件缺陷分布,并优化了其铸造工艺。结果表明,采用双环底注式浇注系统浇注后,铸件内部没有缺陷产生,且铸件的上下法兰变形程度得到改善。

基于国产三维图形软件SINOVATION的环境，在源代码的层级上开发了铸钢件冒口CAD系统。利用点模数的概念开发了热节快速分析模块，用于确定冒口位置;开发了铸件局部模数计算模块，计算冒口尺寸;建立了铸钢件标准冒口数据的数据库，开发了基于标准冒口数据的冒口三维图形构建模块。以重载卡车后桥铸钢件为例，完成了其冒口的设计，显著提高了准确性和效率。

针对电动汽车副车架低压铸造零件结构紧凑、壁厚不均匀和螺旋砂芯形状复杂、砂芯体积占比大等原因造成的低压铸造内部孤立液相、热节和疏松等缺陷,运用AnyCasting软件模拟分析副车架低压铸造的温度、压力和模具结构等因素对凝固结晶质量的影响;通过组合缺陷和概率缺陷预测功能进行综合性的数值模拟,预测铸件孤立液相、热节和疏松发生情况。研究AnyCasting在低压铸造模具冷却的智能控制方法,探究如何运用冷却水管开闭时序调整铝合金冷却凝固顺序,提高副车架铸件内部组织成形致密度及低压铸造生产质量。