铸造技术在宇航工业中的应用及发展

航天产品的一些关键部件应用精密铸造技术可以显著地降低成本，减少零件的数量、焊接次数及机加工序。重点综述了国外铸造技术在航天产品中的应用及发展，并对高温合金熔模铸及快速成型技术在铸造中的应用做了简单介绍。     

航天先进轻合金材料及成形技术研究综述

轻合金是现代航天装备轻量化首选材料,高性能轻合金构件制造能力决定了我国航天装备的功能水平与竞争力。为推动先进轻合金材料及成形技术在航天领域的应用,对高性能轻合金材料、铸造、钣金成形、增材制造等技术领域在基础理论、工艺开发、装备研制、工程应用等方面的发展现状进行了梳理,提出了高强耐热铸造镁合金材料、高性能钛铝合金材料、高性能镁合金熔模精密铸造、数字化铸造、旋压成形、超塑成形、钛/铝合金电弧熔丝增材制造等相关技术的后续发展方向。     

轻质高性能镁合金开发及其在航天航空领域的应用

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,在航天航空、轨道交通、汽车、3C(computer,communication,consumer electronics)产品等领域具有广阔的应用前景。但镁合金材料强度偏低,尤其是高温强度,其抗蠕变性较差；镁合金铸件容易形成缩松和热裂纹,成品率低,镁合金变形件塑性加工条件控制困难,导致组织与力学性能不稳定。介绍了高性能镁合金材料(非稀土镁合金、含稀土镁合金、镁锂合金)及其成形技术(重力铸造、低压铸造、压铸、挤压铸造、半固态成形、塑性成形)的开发现状,综述了其在航天航空领域的应用状况,并展望了今后的发展趋势。     

激光快速成型与传统精密铸造技术的工艺组合应用

介绍了激光快速成型技术的起源和发展,通过精密铸件生产过程质量问题分析和解决方案论述,系统阐述了快速成型蜡模尺寸控制、蜡模变形控制、表面质量控制的要点,对激光快速成型与精铸结合技术在复杂、薄壁、大型精密型号产品领域的应用做出了探索性的研究。     

毫米波精密波导器件制造工艺研究成功

为了发展我国的毫米波雷达技术，打破西方国家的技术封锁、实现毫米波精密器件加工制造的国产化，航天总公司决定由北京无线电测量研究所承担毫米波精密无源波导器件制造工艺的研究。经过三年的技术攻关．现以研究成功的系统工艺技术有：1微小复杂器件腔体的特种加工成型工艺；2滑动式钢芯波导管折弯技术；3有色金属构件耦合异形窄槽小孔电火花精密成型工艺；4多元合金反应扩散针焊工艺等新技术；5研制了滑动式钢芯毫米波波导管折弯机和惰性气体保护接触反应针焊炉等工艺装备。采用新工艺研制的毫米波无源器件有：Ka波段债源、五路旋转关节…     

高强耐热稀土镁合金研究进展

梳理了高强耐热镁合金的研究历程及现状。Mg-Gd(Y)-Ag和Mg-Gd(Y)-Zn系合金是目前强度最高的镁合金体系,铸造Mg-9.8Gd-2.7Y-2.0Ag-0.4Zr合金最优常温力学性能如下:抗拉强度(UTS),410 MPa;屈服强度(YS),300 MPa;延伸率(EL),2.3%。高强耐热稀土镁合金的大尺寸构件铸造工艺性亟需重点研究。总结了"固溶强化增塑"的合金设计、"高、低稀土镁合金"强韧性的设计与开发、"低稀土总量、多元合金"耦合强化设计、集成计算材料工程(ICME)等理念,对新型高强耐热铸造镁稀土合金的开发具有指导意义。     

镁合金电子舱体浇注系统设计与快速熔模铸造

为了满足航天器大型复杂薄壁镁合金构件减重与快速制造需求,以某镁合金电子舱体为例开展了熔模铸造工艺研究。通过选区激光烧结(SLS)3D打印技术制备了舱体熔模,设计了3种浇注系统,采用ProCAST软件对舱体的低压铸造过程和铸造缺陷进行了模拟。研究结果表明,3D打印的聚苯乙烯熔模在烧除过程中未导致型壳胀裂问题的出现。低压铸造结合缝隙式浇注系统可满足镁合金熔体的平稳充型和完全补缩,实现了镁合金舱体铸件的快速熔模铸造成形。     

小孔径三维扭曲弯管高温合金精密铸造工艺研究

发动机上小孔径三维扭曲弯管的机械加工、焊接、弯管机弯曲成型都无法实现，因此提出采用精密铸造技术研制K4202合金小孔径三维扭曲弯管的方法。结果表明，通过快速成型技术制造蜡模且采用特定的浇注工艺，浇注出的铸件质量满足设计和使用要求。     

航空航天用镁合金的研究进展

基于航空航天结构轻量化发展的需求,对高性能镁合金的研究进展进行了回顾,重点介绍了AZ系、ZK系、Mg-RE系和Mg-Li系合金在航空航天领域的研究进展与应用现状。综述了先进镁合金研发的技术与应用瓶颈,以及目前最常用的合金化和热处理等合金性能改进方法,介绍了镁合金研究在未来航空航天领域的发展趋势。     

Ce元素含量和铸造方法对AZ91-2Ca合金微观组织与力学性能的影响

在AZ91-2Ca合金中分别添加0.5%,1.0%和1.5%的Ce元素,采用重力铸造制备合金并结合组织性能分析,优化出最佳Ce含量。对最佳成分合金进行不同浇铸温度的压力铸造,对比研究Ce含量和铸造方法对AZ91-2Ca合金微观组织和力学性能的影响。研究表明:在重力铸造条件下,随Ce含量提高,合金组织明显细化,强化相Al_4Ce含量逐渐增加,进而改善了力学性能。当Ce含量为1.5%时,强度和延伸率均达到最大值。在压力铸造条件下,随浇铸温度由640℃提高到700℃,压铸AZ91-2Ca-1.5Ce合金微观组织不断细化,Al_4Ce相分布均匀,700℃压铸合金综合性能最高,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为191 MPa,157 MPa和1.7%。相比于重力铸造,压力铸造可进一步提高该合金的强度,从而为解决高Ca阻燃镁合金阻燃效果和力学性能之间的矛盾提供了新思路,促进了该合金在航空航天和汽车领域的应用。     

镁合金铸件缺陷搅拌摩擦修复工艺方法

针对航天器铸件缺陷率高,修复难度大的现状,提出采用搅拌摩擦加工技术实现缺陷修复的新方法。首先制备了含缺陷的AZ91D镁合金试板,并以此作为实验材料进行了搅拌摩擦修复工艺实验,在旋转速度为500r/min,前进速度100mm/min,下压量为1.5mm的工艺参数下,修复区域成形良好。修复前后X射线照片表明,搅拌摩擦加工技术有效修复了镁合金试板中的铸造缺陷。最后对航天器铸件中常见的T形结构和角形结构开展了对应的实验研究,在现有条件下,采用自制简易夹具,可以完成T形结构和角形结构的搅拌摩擦加工。研究结果表明,采用搅拌摩擦方法修复航天器铸件缺陷从技术上是可行的。     

泡沫镁的制备及应用前景

泡沫镁材料是一种极具潜力的新型材料,相比于实体金属镁和泡沫铝材料有许多特殊性能,然而国内对泡沫镁材料的研究相对较少。为方便学者对泡沫镁材料进行研究,简要介绍了泡沫镁材料的几种性能特点,论述了渗流铸造法、熔模铸造法、粉末冶金法、熔体发泡法、金属-气体共晶定向凝固法等几种重要的泡沫镁材料制备方法的工艺原理和优缺点。列举了国内外制备泡沫镁材料的一些实例,从泡沫镁材料的阻尼性能、吸能性能、仿生性能、散热性能等方面着重分析了泡沫镁材料在航空航天、生物医学、散热器、汽车等领域的应用前景。     

高强铝合金薄壁高筋大型壁板精确成形制造技术研究

针对现有铝合金薄板加筋条铆接或轧制厚板铣削的制造方式已经难以满足新型运载火箭舱段壁板在轻量化、高性能和低成本快速制造等方面的发展需求,从挤压成形所具有的高效率、高成形精度和良好的稳定性等特点出发,围绕高强韧高成形性可焊铝合金设计、高纯均质熔铸工艺、挤压流变整体成形以及复杂断面构件热处理调控的研究,提出采用带筋筒形件挤压开坯、精近成形后剖展的方法,制造宽幅薄壁高筋壁板,在降低宽幅薄壁高筋壁板对工装高要求的同时提高成形稳定性,并兼具高效、低成本、高性能等特点,能够支撑轻质高强薄壁大型舱段的高性能、低成本、高效制造。     

振动技术在复合固体推进剂浇注工艺中的应用

为了克服在复合团体推进剂浇注过程中采用的常规真空浇注工艺的缺陷，采用了振动浇注技术。对６种配方的高粘度丁羟推进剂进行了实验研究，得出了适用的振动频率和加速度范围。该浇注技术已应用于某小型发动机装药生产中，成品合格率达１００％。     

ZL205A合金舱体低压工艺设计及数值仿真应用

针对某ZL205A合金舱体铸件壁薄难充型、壁厚差异大、易产生裂纹等特点,设计了低压底注式浇注工艺。采用立筒缝隙式浇注系统分配充型过程中合金的流量,局部厚大部位放置成形冷铁加快该部位的冷却速度,以控制铸造缺陷的产生。利用ProCast数值仿真软件对工艺进行仿真计算,成功预测了缺陷的产生位置,对工艺方案进行优化,包括倒角过渡、改变型砂使用等,并在优化方案的基础上浇注了舱体铸件,铸件质量良好,没有缩松、缩孔、裂纹等缺陷,符合相关技术要求。     

高强低模Zr基非晶合金的性能实验和张力计构件制备

Zr基非晶态合金具有高强度和低弹性模量,符合航天器弹性体构件的设计要求。文章采用铜模铸造法制备了Zr基非晶合金张力计构件,并对该合金的结构、热性能、力学性能进行了系统的测试和表征,着重分析了该非晶合金的铸造尺寸、成分配比与非晶形成能力的关系。研究成果有助于推动非晶合金在空间领域的工程化应用。     

Z1Cr18Ni9Ti不锈钢法兰的铸造工艺研究

本文介绍了一种Z1Cr18Ni9Ti零件的制造方法，即用铸造方法。这种方法可以节省材料，提高效率，降低成本，并在此基础上探讨了有效的熔炼和铸造工艺。