近年來鑄造行業(yè)的發(fā)展趨勢　　

       歷史悠久的鑄造技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)代鑄造技術(shù)或液態(tài)凝固成形技術(shù)和熔模鑄造，不僅與金屬和合金結(jié)晶凝固理論研究的深化和發(fā)展、各種凝固技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和完善、計算機技術(shù)的應用等有關(guān)，還與化學工業(yè)、機械制造業(yè)、制造方法和技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。

　　(1)凝固理論的發(fā)展結(jié)晶和凝固是鑄件形成過程的核心，它決定了鑄件結(jié)構(gòu)和缺陷的形成，以及其性能和質(zhì)量。近30年來，借助于物理化學、金相學、非平衡態(tài)熱力學和動力學、高等數(shù)學和計算數(shù)學，金屬凝固理論中的傳熱、傳質(zhì)和固液界面的研究取得了很大進展，不僅使人們對許多條件下的凝固過程和組織特征有了深刻的認識，而且促進了許多凝固技術(shù)和液態(tài)凝固成形方法的提出、發(fā)展和生產(chǎn)應用。例如，凝固理論建立了鑄件冷卻速度、晶粒尺寸和鑄件機械性能之間的某種函數(shù)關(guān)系，從而為控制鑄造工藝參數(shù)和鑄件機械性能提供了依據(jù)。

　　(2)凝固技術(shù)的發(fā)展控制凝固過程是開發(fā)新材料和提高鑄件質(zhì)量的重要途徑。順序凝固技術(shù)、快速凝固技術(shù)、復合材料的獲得、半固態(tài)金屬鑄造技術(shù)等是集中的代表。

　　1.順序凝固技術(shù)。所謂順序凝固技術(shù)，就是使液態(tài)金屬的熱量向某一方向排出，或者通過液態(tài)金屬向某一方向快速凝固，使晶粒在某一方向生長(凝固)，從而獲得單向晶粒組織或單晶組織的鑄件的工藝方法。隨著冷卻和控制技術(shù)的不斷進步，放熱的強度和方向性不斷提高，從而增加了固液界面前沿液相中的溫度梯度，不僅提高了晶粒生長的方向性，而且使顯微組織更加細長平直，取向區(qū)延長。順序凝固技術(shù)已廣泛應用于鑄造高溫合金燃氣輪機葉片的生產(chǎn)。由于定向生長結(jié)構(gòu)的優(yōu)良力學性能，葉片的工作溫度大大提高，從而提高了航空發(fā)動機的性能。順序凝固技術(shù)的新進展是制造單晶鑄件，如單晶渦輪葉片，比一般柱狀晶葉片具有更高的工作溫度、熱疲勞強度、抗蠕變性和耐腐蝕性。采用高溫合金單晶葉片的航空發(fā)動機有效地提高了發(fā)動機的推力和效率，大大改善了發(fā)動機的性能。

　　2.快速凝固技術(shù)是指在比常規(guī)工藝條件下的冷卻速率(10-4 10K/秒)快得多的冷卻條件下(103-109 K/S)將液態(tài)合金轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的工藝方法。它使合金材料具有優(yōu)異的組織和性能，如非常細小的晶粒(通常甚至是納米級晶粒)，合金元素的偏析缺陷和高度彌散的超細析出相，材料的高強度和韌性?？焖倌碳夹g(shù)可以使液態(tài)金屬脫離常規(guī)的結(jié)晶過程(形核和生長)，直接形成具有非晶結(jié)構(gòu)的固態(tài)物質(zhì)，即所謂的金屬玻璃。這類非晶態(tài)合金具有長程無序結(jié)構(gòu)，因其特殊的電學、磁學、電化學和力學性能而得到廣泛應用。如用作控制變壓器的核心材料、計算機磁頭及外圍設備中零件的材料、纖維焊接材料等?？焖倌陶艿皆絹碓蕉嗟年P(guān)注。3.復合材料制備凝固技術(shù)的另一個發(fā)展是用于復合材料的制備。所謂復合材料，就是在非金屬或金屬基體中引入增強相或特殊成分，通過控制凝固，使增強相按所需方式分布或排列的具有特殊性能的材料。由于基體的高度斷裂和增強相的存在，復合材料可以表現(xiàn)出與普通單相材料不同的性能，如高強度、良好的高溫性能和抗疲勞性能。已經(jīng)開發(fā)了多種用于制備復合材料的技術(shù)方法，例如通過順序凝固技術(shù)制備的原位復合材料。這一領(lǐng)域的應用前景將越來越廣闊。

　　4.經(jīng)過20多年的研發(fā)，半固態(tài)金屬鑄造技術(shù)和熔模鑄造模具技術(shù)已經(jīng)進入工業(yè)應用階段。其原理是在液態(tài)金屬凝固過程中，強烈的攪拌(可以采用機械、電磁或其他方法)可以打破普通鑄造中容易形成的枝晶網(wǎng)絡框架，形成彌散的粒狀結(jié)構(gòu)，從而使半固態(tài)液態(tài)金屬具有一定的流動性。然后，傳統(tǒng)的成形技術(shù)如壓鑄、擠壓和模鍛可用于生產(chǎn)毛坯或鑄件。半固態(tài)金屬鑄造克服了傳統(tǒng)鑄造的缺點，如縮孔、疏松、氣孔和尺寸偏差。它具有許多優(yōu)點，如成形溫度低，延長模具壽命，節(jié)約能源，改善生產(chǎn)條件和環(huán)境，提高鑄件質(zhì)量(減少氣孔和凝固收縮)，減少加工余量。半固態(tài)金屬成形技術(shù)將成為21世紀極具發(fā)展前景的近凈成形技術(shù)之一。

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