铸造工艺

  • 大排量机车铝合金后车轮疲劳开裂失效分析及工艺优化

    薛冰奇;孟祥鋆;王春丽;

    针对某型号大排量机车A356铝合金铸造后车轮在径向弯曲疲劳试验中出现的早期开裂失效问题,通过渗透检测以及X射线无损检测、宏观与微观断口分析、扫描电镜分析(SEM)、金相检验以及硬度测试等多种技术手段,对失效车轮进行了多尺度表征。分析结果表明,在中心孔与轮辐交界处发现的长约15 mm、宽约6 mm裂纹,其原因是铸造过程中的卷气或冷隔带来的氧化铝(Al_2O_3)薄层。该缺陷在疲劳试验前即已存在,在疲劳载荷下成为裂纹源。基于模流分析揭示缺陷形成与砂芯排气不畅及铝液湍流有关,据此提出采用双层过滤网稳流、优化模具排气的工艺改进方案。经内窥镜与荧光检测验证,缺陷消除,产品合格率由75%提升至84.5%.本研究为铝合金铸造车轮的缺陷识别、失效机理分析与工艺质量控制提供了技术参考与实践案例。

    2026年03期 No.258 1-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 1742K]
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  • 陶瓷-金属复合渣浆泵叶轮成型模具设计与工艺研究

    张倩茹;闫丽至;吴延青;高立峰;

    设计一种新型三段式分步组装成型模具,并配套开发注浆成型工艺,解决传统两片式模具制备陶瓷耐腐渣浆泵叶轮所存在的填料不均、边角填充紧实度不足、脱模难度大、生坯易破损等技术难题。整套模具分为后叶轮、型芯、前叶轮三大装配单元,依靠径向开槽紧固件实现模块装配定位;成型采用分模块装配、分次注浆振动压实的工艺方案。多批次对比试验从坯体致密程度、成品完好率、模具通用性三方面完成工艺验证。试验结果表明,分段成型结构可实现复杂叶轮流道型腔均匀填料,分步拆解脱模可分散脱模应力,模块化结构能够适配多规格叶轮加工。实测数据显示,相较于传统两片式成型工艺,新工艺叶轮生坯孔隙率下降42.3%,成品合格率由72.5%提升至94.8%,具备规模化工程应用价值。

    2026年03期 No.258 5-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1073K]
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  • 无氧碲铜工艺参数优化及性能研究

    欧阳好;刘喆;段超男;瞿福水;

    针对高导电、抗电弧电工材料需求,系统研究了碲含量、挤压比及温度对无氧碲铜(Cu-Te)组织与性能的影响机制。分析表明,微观组织与第二相形态是决定材料性能的核心因素。由于碲固溶度极低,主要以晶界处弥散分布的Cu_2Te形式存在,对铜基体晶格畸变及电子散射影响甚微,使电导率稳定在95%IACS以上。核心发现在于:挤压比是调控第二相形态的关键变量,大挤压比可显著细化Cu_2Te颗粒并促其均匀分布,而高温挤压则导致颗粒粗化。细密弥散的Cu_2Te(数量控制在5000-11000个/视野)能有效提升电弧冷却效率与能量均匀性,避免晶界团聚引发微裂纹,从而大幅延长抗电弧烧蚀寿命(如最佳样品达3800次)。该研究为大挤压比结合特定热处理优化无氧碲铜综合性能提供了理论依据。

    2026年03期 No.258 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2313K]
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应用研究

  • 基于MXene纳米结构阻燃剂的膨胀型防火涂层制备与性能研究

    段丹军;康晶燕;刘一鸣;

    防火涂层因可显著降低基材阻燃性,有效防止火灾蔓延等优势在建筑、工业、电子领域具有重要应用。本文以MXene材料作为纳米结构阻燃剂,水性聚氨酯为树脂基体,柠檬酸铵为酸源制备MXene改性的膨胀型防火涂层。对MXene材料的微观形貌和结构进行了表征,并对防火涂层的形貌、红外、XPS、热重、极限氧指数和防火性能进行了测试分析。研究结果表明,利用MXene材料作为纳米结构阻燃剂,能够有效提升复合涂层的防火性能。防火涂层的极限氧指数最高可达28.2,阻燃性能可达到V-0级,具有优异的防火性能。

    2026年03期 No.258 17-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1795K]
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  • 铌酸锂包覆富锂锰基正极材料的制备与电化学性能研究

    王凯悦;郝志鹏;

    采用湿化学沉积结合400℃低温热处理,在富锂锰基正极材料(LLO)表面构筑不同含量(1 wt.%、2 wt.%、3 wt.%)的LiNbO_3纳米包覆层,以协同改善其首圈可逆性与循环稳定性。结果表明,LiNbO_3包覆未破坏材料主体层状结构,并在颗粒表面形成数纳米厚的无定形/弱结晶保护层保护层。性能测试显示,3 wt%样品首圈放电比容量最高,为215.7 mAh g-1,首次库伦效率提高至88.7%;1 wt.%样品循环稳定性最佳,在2.30 V~4.55 V、0.33 C条件下循环200圈后容量保持率达到97.7%. EIS与CV结果表明,适量LiNbO_3包覆可降低界面阻抗、抑制副反应并提高电化学反应可逆性。该研究表明,通过调控LiNbO_3包覆量可在高首效与长循环稳定性之间实现平衡,为富锂锰基正极材料的界面稳定化设计提供了参考。

    2026年03期 No.258 26-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1629K]
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  • MDI含量对三乙胺冷芯盒树脂的性能影响研究

    耿蕊;

    聚焦于MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)含量对三乙胺冷芯盒树脂(PUCB)性能的影响展开研究。设计不同MDI含量的冷芯盒树脂配方,运用标准测试方法,系统探究MDI含量与树脂基本强度、保湿强度、可使用时间、反应活性及发气量之间的量化关系与内在机理。实验表明,MDI含量对冷芯盒树脂各性能指标影响显著且相互关联。降低MDI含量,即时强度提高、后段强度稍降,发气量与反应活性降低,可使用时间延长。实际生产中,需依据不同生产需求,如制芯效率、铸件质量、操作便利性等,合理选择MDI含量,以实现冷芯盒树脂性能与生产需求的最佳匹配,为铸造企业精准选择或定制冷芯盒树脂配方提供参考。

    2026年03期 No.258 32-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1068K]
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  • 水轮机转轮静平衡试验方案优化研究

    苏凯;冯周荣;李磊;李文定;拓凌玺;张川;姚冬;张磊;胡悦;

    针对整铸水轮机转轮静平衡试验中,传统静压式平衡方案存在的球头球座摩擦力大、油膜稳定性差、系统误差难以消除等问题,本文设计并优化了一种基于静压轴承与强制润滑的静平衡试验方案。通过将球头/球座材质优化为45#调质钢(硬度≥HRC50),并在球座底部设计三路供油通道及扇形油窝,实现了负载状态下刚性油膜的稳定形成,有效避免了金属表面直接接触。试验结果表明,优化后四个测量方向的摩擦力矩降至0.003 kg·m~0.085 kg·m,各方向测试精度均达到92%以上,显著高于60%的精度合格线,实际不平衡量测量重复性和准确性大幅提升。该方案为高转速水轮机转轮的质量控制提供了可靠的工艺保障。

    2026年03期 No.258 37-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1190K]
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  • 基于回归分析的铸造涂料浓度测量方法切换

    武弘杰;范成坤;王中心;黄炜杰;王宝全;单洪吉;

    铸造涂料是铸造生产常用辅助材料,在浇注成型过程中可避免铸件出现粘砂、烧结等缺陷,有效改善铸件表面质量。本厂目前采用量筒、密度杯与4号粘度杯三种方式检测铸造涂料浓度。经过测量系统分析验证,密度杯测量方法具有更好的重复性与再现性,能够稳定保障产品尺寸与表面品质一致性。为此通过实测数据,采用回归分析法对不同测量方法检测数据构建线性回归模型,完成铸造涂料浓度测量方法的工艺切换。

    2026年03期 No.258 41-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1291K]
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  • 皮带输送机在铸管水泥衬层供料系统的改造实践

    陈辅云;

    针对某球墨铸铁管水泥衬层工序原螺旋输送机磨损快、漏料严重、维修频繁、成本高的问题,开展供料系统改造。在不改变原有生产工艺的前提下,将螺旋输送机更换为带宽500 mm的皮带输送机,驱动电机功率由5.5 kW降至1.1 kW.经改造完成后连续12个月运行验证,皮带输送机运行稳定可靠,未发生因设备故障导致的非计划性停机;托辊、轴承座等均为通用标准件,维护简便;维修工作量下降92%,备件成本下降85%,驱动电机功率降幅达80%;岗位劳动强度大幅减轻,彻底解决了原设备磨损、漏料、故障率高等问题。改造方案可靠、经济、易维护,大幅提升系统稳定性与经济性,可为同类砂料输送系统改造提供参考。

    2026年03期 No.258 47-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1172K]
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  • 人工智能赋能的科研反哺与项目联动教学新模式研究

    黄绍梁;梁超博;张拓;段晓圆;王奇;

    面向高分子材料科学与工程专业人才培养的新要求,传统课程教学中存在科研成果融入不足、实践环节与真实工程问题衔接不够、学生创新能力培养路径不够清晰等问题。本文围绕人工智能技术与专业教学深度融合,探索构建“科研反哺—项目牵引—智能辅助—能力提升”一体化教学新模式。本文依托科研课题、行业需求与学科前沿资源,将科研过程转化为课程实践项目,引入人工智能和机器学习,让学生在真实工程场景中完成实验设计、实操测试与结果优化。通过教研项目深度融合,有效强化学生知识应用、工程实践与科研创新能力,推动教学从知识灌输转向综合能力培育,可为高分子专业教学改革、实践体系优化及创新型工程人才培养提供参考。

    2026年03期 No.258 51-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1067K]
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试验研究

  • 热等静压及退火态ZTA15钛合金高温拉伸力学性能研究

    谢霄;陈战考;任锦涛;殷莹;翟宇龙;孙博;

    采用光学显微镜、微机控制电子万能试验机等方式系统地研究了热等静压及退火态ZTA15钛合金分别在400℃、500℃及550℃高温状态下显微组织与高温拉伸力学性能间的关系。研究结果表明热等静压(HIP)及退火态ZTA15钛合金在高温条件下随着拉伸温度的升高α相在晶界聚集并长大,从而致使合金高温强度逐渐降低,塑性指标逐渐升高。试验采用的ZTA15钛合金在400℃试验温度下高温抗拉强度满足GJB2896A-2020《钛及钛合金熔模精密铸件规范》指标要求。

    2026年03期 No.258 56-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1748K]
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  • 基于元胞自动机的6063铝合金激光焊接熔池凝固多尺度模拟研究

    王宁;高珊;田崇伟;杨程浩;

    基于铝合金焊接熔池的快速凝固行为难以实验观测,本文采用元胞自动机(Cellular Automata,CA)研究凝固微观组织演变的有效数值模拟工具,系统研究了6063铝合金在激光焊接熔池内枝晶的形核、生长与竞争过程。模拟结果表明:在三维生长条件下,单个等轴晶尺寸随凝固进程的推进而增大,多晶竞争体系中,存活晶粒的数量随时间步长的增加而减少,三维晶粒的二维截面与二维CA模拟结果一致。通过开展与模拟参数相同的激光焊接实验,对焊缝金相组织进行验证,实验测得的晶粒尺寸、枝晶臂间距等关键特征与模拟预测值误差均在15%以内。证明本文构建的三维CA模型可准确模拟6063铝合金激光焊接中的枝晶生长与熔池凝固过程,为揭示凝固机理、优化焊接工艺提供了可靠理论参考与数值依据。

    2026年03期 No.258 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1479K]
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  • 25CrNiMo铸钢等温淬火热力学-动力学模拟及组织分析

    李宁;李浩田;朱世婷;王芳;侯华;

    传统等温淬火工艺多采用实验试错法,存在研发周期长、成本高昂、相变机理难以定量解析等弊端。本文针对25CrNiMo铸钢,采用JMatPro专业材料模拟软件结合组织实验验证,开展系统性研究:先通过热力学平衡计算、相变动力学模拟划定最优等温淬火工艺窗口,再依托等温淬火实验(采用Lepera染色法金相与XRD定量分析)校核模拟对窗口内组织组成的预测准确性。结果表明:试验钢奥氏体转变临界温度A_(c1)=725.5℃、A_(c3)=792.8℃,贝氏体转变开始温度T_(Bs)=560.3℃,马氏体转变开始温度T_(Ms)=361.0℃;基于相变动力学模拟,划定380℃~420℃、5 min~90 min为该钢种推荐等温淬火工艺区间,此区间内可有效规避珠光体、铁素体等高温杂相生成,实现贝氏体、马氏体、残余奥氏体三相组织的灵活调控。组织实验验证显示,Lepera染色法金相实测三相面积比例之和为100%,各工艺实测马氏体与贝氏体含量归一化值和模拟值偏差均控制在约6%以内,XRD实测残余奥氏体含量与模拟值偏差在1.5%以内,充分证明模拟对窗口内组织组成的预测可靠。本文研究形成“模拟预判-实验校核”闭环,可为后续等温淬火实验设计提供理论支撑。

    2026年03期 No.258 68-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1560K]
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  • 《铸造设备与工艺》期刊获评2025年度“学术影响力进步期刊”

    <正>近日,《中国学术期刊影响因子年报》(2025版)公布显示,《铸造设备与工艺》期刊影响因子连续三年持续攀升,入选“2025年度学术影响力进步期刊”“2025《中国学术期刊影响因子年报》统计源期刊”。该期刊2025影响力指数(CI)值为52.638(2024版为31.897),提高65.03%,在金属学与金属工艺学科期刊中排第71位(2024版为第84位);

    2026年03期 No.258 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 1085K]
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  • 《铸造设备与工艺》杂志征订

    <正>《铸造设备与工艺》杂志,1979年创刊,双月刊国家级科技期刊。由太原科技大学主办,国内统一刊号CN 14-1352/TG,国际标准刊号ISSN 1674-6694,为国内外多家权威数据库和检索系统收录期刊。

    2026年03期 No.258 36页 [查看摘要][在线阅读][下载 666K]
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  • 《铸造设备与工艺》征稿启事

    <正>《铸造设备与工艺》创刊于1979年,双月刊,由太原科技大学主管、主办,为面向国内外公开发行的省一级期刊。国内统一连续出版物号:CN 14-1352/TG,国际标准连续出版物号:ISSN 1674-6694,已被国内外权威数据库及检索系统收录,在铸造工艺与装备领域具有广泛影响力和行业知名度。

    2026年03期 No.258 75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1085K]
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