黑龙江省液态金属质量快速评价及先进成形技术创新中心

发布者:国磊发布时间:2021-10-11浏览次数:10

一、中心总体定位

   紧紧围绕国家中长期科学和技术发展规划和黑龙江省委建设“六个强省”的科学和技术需求,结合黑龙江省区域经济的发展特点,坚持技术创新与制度创新相结合、自主创新与产学研合作开发相结合的原则,积极推动产学研合作,开展液态金属质量快速评价和先进成型领域的技术创新和科学研究,同时充分发挥高校科技思想活跃和学术交流畅通的优势,汇聚该领域的优秀人才和创新团队,使本中心成为液态金属质量快速评价和先进成型领域技术创新的基地、高层次优秀人才的培养基地与凝聚基地。

   本中心针对飞机、汽车、高铁列车、机床等高端装备对高性能零部件的需求,对熔融合金质量快速检测、智能调控、凝固过程可视化、先进成型、砂型芯3D增减材复合制造等关键领域开展技术创新研究工作,以获得高强高耐热铸铁件、高品质轻合金毛坯件及其相关制品为目标,通过系统的理论研究与技术创新,形成从熔融合金到高品质毛坯件检测评价的完整技术创新路线。

二、中心研究方向与研究内容

本技术创新中心注重多学科交叉,突出液态金属质量快速评价、先进成型技术两个特色,通过近四十年的研究积累、凝练和完善,形成了四个特色鲜明的研究方向,具体如下:

1. 熔融合金质量快速检测及智能调控技术

   主要研究内容:(1)熔融合金物性参数和凝固特性参数快速检测技术,包括熔融铁合金和铝镁合金的表面张力、粘度、密度、电导率,以及线收缩、内应力、热裂倾向和流动性的快速检测方法及装备,等;(2)熔融铁液质量在线检测与智能调控技术,该方面以热分析为主,辅以氧活度检测,深入研究热分析曲线的快速获取方法、热分析样杯的结构和添加剂、特征参数的提取方式,以及特征参数与孕育指数、化学成分、弹性模量等的关系模型,并开展大功率密度重型柴油机等高端铸铁件的炉前蠕化/球化处理效果和孕育效果的动态调控技术研究,采用一步法或两步法实现熔融铁液的动态优化喂线调控;(3)熔融铝镁合金炉前净化处理技术及效果快速评价,包括针对含气量和夹杂检测的关键技术和问题,研究基于旋转喷吹和功率超声的铝镁合金复合净化方法及装备,研究基于浓差电池法和动态平衡法的铝镁合金含气量以及基于电阻法的夹杂物含量的快速测量方法及装备;针对铝镁合金熔体的细化和强化,研究在线复合细化和强化方法;(4)熔融合金凝固过程可视化研究,包括对熔融合金的充型、流动以及凝固过程进行可视化研究,预测合金的晶粒组织形貌、枝晶生长形貌、缩孔缩松产生的位置等。

2. 造型材料质量快速检测及砂型芯快速成型技术

   主要研究内容:(1)造型材料主要组分参数快速检测,包括针对国内造型材料以湿型砂为主的实际情况,重点研究湿型砂有效粘土含量及含水量在线检测方法与装备,研究原砂含泥量的快速检测方法及装备,研究3D打印用原砂质量的检测方法;(2)造型材料质量参数快速检测及优化控制,包括湿型砂及铸型的紧实率、透气性、湿强度、高温强度、发气性、紧实度等参数的快速检测方法及仪器,以及基于参数检测结果的砂处理系统直接优化控制技术;(3)砂型(芯)3D增减材复合快速成型技术,包括:基于减材的数字化无模铸型成型工艺,基于SLS的覆膜砂砂芯增材成型技术,基于3DP的自硬砂砂芯增材成型工艺优化,以及基于增减材工艺的复合成型技术,等;(4)造型材料快速检测仪器方面标准的修订,包括涡洗式洗砂机、震摆式筛砂仪、发气性测试仪,等。

3. 轻合金结构件先进成型及过程检测与调控

   主要研究内容:(1)电、磁、热、超声多场耦合下铝镁合金成型工艺及调控技术,包括耦合场参数及结构件成型过程参数的检测与调控,多场耦合下熔融铝镁合金凝固行为、组织演化、缩孔缩松的研究,凝固过程的多场耦合效应对固溶时效的遗传作用,多场耦合下铝镁合金的固溶时效时的参数优化调控等;(2)铝合金承力件挤压铸造及成型过程检测,包括发动机支撑轴、汽车空调摇盘、差速器支架、转向节等承力件挤压铸造工艺,挤压铸造过程的参数检测与调控等。(3)铝镁合金特种塑性成形及过程调控,包括为解决传统挤压工艺材料利用率和尺寸精度低的问题,发展/发明转模挤压、交替挤压、张力挤压等新的铝镁合金先进成型技术,以及新技术成型过程的检测和调控方法,基于磁性液体作为传力介质的板材拉深成型及过程检测与调控技术等;(4)超声波法评价铸铁件蠕化率(或球化率)的无损评价方法及装备。

4. 毛坯件件质量无损评价技术

   主要研究内容:(1)铸件表面粗糙度的检测方法和仪器,包括基于传统探针接触式的铸件表面粗糙度检测方法及仪器,基于光学原理的非接触式铸件表面粗糙度检测方法,基于图像处理的非接触式铸件表面粗糙度检测方法,铸件表面粗糙度标准的修订,等;(2)铸锻件内部质量无损评价技术,包括基于音频法的内部缺陷评价技术,基于X射线的内部缺陷评价技术研究;(3)结构件损伤超声波实时监测技术,该方面是基于时间反转原理和非线性声学的超声波法进行监测,充分发挥非线性声波携带信息的调制特性和时间反转声波的自聚焦特性,深入研究非线性时间反转超声波评价微裂纹和定位微裂纹的新技术,并开发相应的实时监测设备,为实现飞机、汽车等关键结构件在运行条件下健康状态预报奠定技术基础。