占领高端铝制品技术的制高点

发布时间: 2023-08-23 12:14:05 人气：1 来源：汽车零件

  在空缺了一年之后，2013年广西科学技术奖励的最高奖——广西科学技术特别贡献奖再度产生，这一大奖由广西大学材料科学与工程学院曾建民教授率领科研团队开展的“反重力近终形铸造技术及其应用”项目摘取。

  “反重力近终形铸造技术及其应用”项目，是应用于铝加工中一项重要的技术成果。专家们认为，该成果直接推动了国防高科技产品的技术进步，提高了我国国防产品制造技术的核心竞争力，在航空国防领域内具有广泛的应用价值，同时在民用产品中也得到推广应用，对于推进我国铝加工的技术进步具有重大意义。

  据项目主持人曾建民介绍，该项目的基础研究始于上世纪80年代初。当时，先进的飞行器产品型号不断引进我国。这些型号的飞行器有大量的铝合金精密铸件。这些铸件具有超薄壁和厚薄断面的急剧过渡的结构，从铸件结构的角度来讲，已经是铸件设计的禁区。这也让我们正真看到和国际先进铸造水平的差距。在这种情况下，我国物理冶金和铸造学科带头人、中科院院士周尧和教授提出，要吸收国外先进的技术，研发薄壁复杂铝合金的成形技术。在他的指导下，该科研团队结合型号，开展了以反重力铸造流体动力学为核心内容的基础研究。经过艰苦攻关，提出了调压成形精铸法，在飞机上中小型精密铸件中得到应用，这项技术为此曾获得国家科学技术发明奖。上世纪90年代以后，以大型整体为结构特征的铝合金铸件成为铸造技术的发展热点，其重要应用领域是在航空结构件方面。广西大学科研团队再次结合新的型号，开始了高强度铝合金和反重力充型和凝固耦合关系的研究。他们的开发团队是“产学研用”相结合的团队，有教授、高级工程师、研究员，也有技师和工人，在专业结构上涉及材料、机械、计算机、化学化工、电子技术、陀螺仪表等方面。

  曾建民说，在项目研发过程中，遇到的主要难题之一就是材料的冶金质量不稳定。在南方地区，由于天气潮湿，会对铝合金的冶金质量产生不好的影响，特别是对于高合金元素含量的铝合金更是如此。而高标准要求的铸件要进行100%X射线%荧光检验，浑身上下里里外外不得有半点瑕疵，科研人员为此投入了巨大的精力。同时，由于实验产品的力学性能和内部组织必须严格按照最严格的航空标准验收，而科研人员在实验室检验得出的数据，与工厂大规模产出的产品数据会产生很大区别。在实验室能精确控制的参数，到企业放大时就很难控制；小批量生产已经很成熟的技术放到大规模产业化过程中也很难保证。所以每当检验结果出来，莫名其妙出现一些问题，而又找不出原因，对于科研人员来说既是家常便饭，也令他们非常焦虑。他们必像医生一样，对每一次难题进行会诊，重新设计新的研究方案，另辟蹊径。

  如果说每一次方案变动就是一个手术。小的手术不说，伤筋动骨的大手术，科研人员就进行了上百次。然而，科学的决策和大胆的技术创新，以及团队的通力协作，最终让项目组一次次走出了困境，成功开发出反重力近终形铸造技术。

  在研发中，科研人员的工作得到广西自然科学基金团队项目、科技部973前期项目和国家自然科学基金的支持。2003年该技术成果成功实现产业化，并应用于生产各种大型、复杂、具有厚薄壁相连的各种航空器舱段、飞机挂梁、框架等高性能近终形铸件上，有力地支撑了航空飞行器关键产品制造技术的发展。

  2008年，项目获得广西科学技术进步一等奖。此后，科研人员再次协同攻关，在保留真空冶金、反重力充型和调压凝固特征的同时，进一步进行持续开发、工艺和技术的创新，形成以内吸真空、射流负压充型和溢流调压为特征的具有自主知识产权的新技术，并将应用领域扩大至高端民用产品生产。

  目前，该技术成果分别在洪都航空集团公司、景德镇航空锻铸公司等企业得到应用，取代原重力铸造的工艺，用来生产各种大型、复杂、厚薄壁相连的飞行器发动机舱段、尾舱、控制舱、飞机挂梁、尾盖、框架和汽车铝合金零部件、回收铝压铸件等产品，使生产效率提高了约40%，材料实收率大于85%。同时该项目所开发的单元化熔体处理技术还用来生产高档家用电器、太阳能框架、散热器等高质量铝合金产品，2008年以来，项目共实现产值50多亿元，节支8.5亿元。

  “作为科研工作者，研究和创造是一种快乐和享受。”从领奖台上下来，曾建民说，他和他的科研团队还有很多更艰巨的任务要完成。未来他们将以适应更高技术方面的要求的飞行器需求为目标，研发新一代的反重力铸造系统；同时，着力解决加快单元化铝合金处理技术推广中的许多工艺问题。“广西的铝土资源占全国的40%，铝工业慢慢的变成了有色金属的优势产业，而铝加工是实现铝产业体系调整的重要方法。推动铝加工产品不断向高端转移，是我们团队的重要工作和责任。”