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先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展一、本文概述随着航空、航天、能源等领域的快速发展，对材料性能的要求日益提高，高温合金作为一种重要的结构材料，在这些领域中发挥着至关重要的作用。
其中，先进高温合金因其优异的高温性能、抗氧化性和抗腐蚀性，成为当前研究的热点。
然而，先进高温合金的制备技术仍面临许多挑战，尤其是其近净形熔模精密铸造技术，更是制约其应用的关键因素。
本文旨在全面综述先进高温合金近净形熔模精密铸造技术的最新研究进展，包括其基本原理、工艺流程、关键技术难题及解决策略等，以期为推动该领域的技术进步提供参考。
本文将简要介绍先进高温合金的基本特性及其应用领域，阐述近净形熔模精密铸造技术在先进高温合金制备中的重要性。
然后，重点分析近净形熔模精密铸造技术的关键工艺环节，包括熔模制备、型壳制造、熔炼与浇注、凝固控制等，并讨论各环节的优化策略。
接着，本文将深入探讨近净形熔模精密铸造技术在先进高温合金制备过程中遇到的主要技术难题，如氧化、热裂纹、缩孔等，并提出相应的解决方案。
本文将展望先进高温合金近净形熔模精密铸造技术的发展趋势，探讨新材料、新工艺、新技术在该领域的应用前景。
通过本文的综述，期望能为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考信息，推动先进高温合金近净形熔模精密铸造技术的进一步发展。
二、高温合金及其特性高温合金，也称为超合金，是一类能在高温下保持优异机械性能和化学稳定性的金属材料。
它们主要由铁、镍或钴作为基体，辅以各种合金元素，如铬、铝、钛、钨、钼、铌和钽等，通过精密的合金化工艺制成。
这些合金元素能够增强基体材料的强度、硬度、抗氧化性、抗热腐蚀性和抗蠕变性能，使得高温合金能够在600℃甚至更高的温度下长期稳定运行。
高温强度：高温合金在极高温度下仍能保持较高的强度，这使得它们成为制造高温部件，如航空发动机燃烧室、涡轮叶片等的理想材料。
良好的抗氧化性和抗热腐蚀性：通过添加特定的合金元素，高温合金能在高温环境下形成一层致密的氧化物保护膜，防止了基体材料的进一步氧化和热腐蚀。
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先进制造技术教案科目先进制造技术授课班级任课老师先进制造技术教案授课日期授课章节名称教学目的第一章概述第一节制造系统的基本概念和发展授课时数2了解先进制造技术的发展背景，了解先进制造技术的概念和特点教学重点教学难点更新、补充删节内容使用教具课外作业课后体会先进制造技术的发展背景、先进制造技术的发展背景制造、制造系统的概念无多媒体教学方法讲授课本p13，复习思考题1、2、6.由于是概括性内容，所以学生比较容易接受授课主要内容或板书设计第1章概述§1.1制造系统的基本概念和发展1.1.1制造系统的基本概念：1、制造业的概念：制造业是将可用资源与能源通过制造过程，转化为可供人和社会使用和利用的工业产品或生活消费品的行业，它涉及到国民经济先进制造技术的各个行业。
2、制造与社会：（1）制造是人类按照生活所需，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或客观可以利用的物质工具，采用有效的方法将原材料转化成最终物质产品，并投放市场的全过程。
（2）制造业是所有与制造有关的实体或企业机构的总称。
（3）制造技术是完成制造活动所需的一切手段的总和。
高质量、高水平的制造业必然有先进的制造技术做后盾。
（4）制造系统的基本概念：制造系统是由包括人、生产设备、生产工具、物料传输设备及其他辅助装置组成的硬件环境，以及由生产信息、决策信息、生产方法、工艺手段和管理模式所形成的软件支持的条件所构成的有机整体，其根本目标是把制造资源转变成财富或产品。
§1.1.2制造系统的发展1、材料及制造方法的发展：材料的发展与产品的发展密切相关。
1770年瓦特发明蒸汽机后，陆续出现汽油发动机、蒸汽轮机等，20世纪50年代，出现导弹、人造卫星，目前正向星际探测器等宇航新时代迈进。
钛合金材料的铣削加工及优势在许多航空航天应用中，钛及其合金正在取代传统的铝合金。
如今，航空航天业消耗的钛材料约占全球生产总量的42%，并且从现在到2010年，预计对钛材料的需求将继续以两位数的速度增长。
新一代飞机需要充分利用钛合金提供的性能，无论是商用机还是军用机市场，都正在推动对钛合金的需求。
波音787、空客A380、F-22猛禽战斗机、F-35联合攻击战斗机（也称为闪电Ⅱ）等新机型都采用了大量钛合金材料。
钛合金材料的优势钛合金具有高强度、高断裂韧性以及良好的抗腐蚀性和可焊接性。
随着飞机机身越来越多地采用复合材料结构，钛基材料用于机身的比例也将日益增大，因为钛与复合材料的结合性能远远优于铝合金。
例如：与铝合金相比，钛合金可使机身结构的寿命提高60%。
钛合金极高的强度/密度比（达20∶1，即重量可减轻20%）为减轻大型构件的重量（这是对飞机设计师的主要挑战）提供了解决方案。
此外，钛合金固有的高耐蚀性（与钢材相比）可以节省飞机日常运行和维护保养的成本。
需要更大加工能力由于比普通合金钢的加工更为困难，因此通常认为钛合金属于难加工材料。
典型钛合金的金属去除率仅为大多数普通钢或不锈钢的25%左右，因此加工一个钛合金工件需要花费的时间约为加工钢件的4倍。
为了满足航空制造业对钛合金加工日益增长的需求，制造商需要增加生产能力，因此需要更好地理解钛合金加工策略的有效性。
典型的钛合金工件的加工是从锻造开始的，直到80%的材料被去除而获得最终的工件外形。
随着航空零部件市场的快速增长，制造商们已经感到力不从心，加上因钛合金工件加工效率较低而增加的加工需求，导致钛合金加工能力明显处于紧张状态。
一些航空制造业的领军企业甚至公开质疑现有的机械加工能力能否完成全部新型钛合金工件的加工任务。
由于这些工件通常是由新型合金制成，因此需要改变加工方式和刀具材料。
钛合金Ti-6Al-4V钛合金有三种不同的结构形式：α钛合金、α-β钛合金和β钛合金。
先进制造技术的内涵及特点1.先进制造技术的内涵目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义,经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作,通过对其特征的分析研究,可以认为:先进制造技术就是制造业不断吸收信息技术与现代管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,提高对动态多变的市场的适应能力与竞争能力的制造技术的总称。
2.先进制造技术的特点(1)先进制造技术的实用性先进制造技术最重要的特点在于,它首先就是一项面向工业应用,具有很强实用性的新技术。
从先进制造技术的发展过程,从其应用于制造全过程的范围,特别就是达到的目标与效果,无不反映这就是一项应用于制造业,对制造业、对国民经济的发展可以起重大作用的实用技术。
先进制造技术的发展往往就是针对某一具体的制造业(如汽车制造、电子工业)的需求而发展起来的先进、适用的制造技术,有明确的需求导向的特征;先进制造技术不就是以追求技术的高新为目的,而就是注重产生最好的实践效果,以提高效益为中心,以提高企业的竞争力与促进国家经济增长与综合实力为目标。
(2)先进制造技术应用的广泛性先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于,传统制造技术通常只就是指各种将原材料变成成品的加工工艺,而先进制造技术虽然仍大量应用于加工与装配过程,但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术,因而则将其综合应用于制造的全过程,覆盖了产品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务甚至回收再生的整个过程。
(3)先进制造技术的动态特征由于先进制造技术本身就是在针对一定的应用目标,不断地吸收各种高新技术逐渐形成、不断发展的新技术,因而其内涵不就是绝对的与一成不变的。
反映在不同的时期, 先进制造技术有其自身的特点;也反映在不同的国家与地区,先进制造技术有其本身重点发展的目标与内容,通过重点内容的发展以实现这个国家与地区制造技术的跨越式发展。
钛合金切削加工技术研究进展摘要：钛合金具有比强度高、热强性好、耐腐蚀性高的特点，因此在航空领域得到广泛应用。
本文首先简要描述了钛合金相对其他金属材料的优势和其在航空领域的应用现状，然后从材料特性方面综述了其切削加工性的特点。
最后，根据钛合金加工过程中高温、高粘的特性优选刀具结构及材质，叙述了钛合金切削工艺研究现状。
关键词：钛合金；刀具；工艺钛及钛合金是国防、经济和技术发展的战略要素，它们被称为战略金属，21世纪的第三代金属，广泛应用在航空发动机和飞机制造业。
同其他金属结构材料比较，其具有三个显著优点：比强度高、热强性好、耐腐蚀性高。
金属钛及其合金作为结构材料具有许多吸引人的特性，但它们也有一个主要缺点，即初始成本较高。
其中，造成钛合金零件价格高的原因有很多，加工成本是主要原因之一。
因钛合金材料黏性大、温度高极易造成刀具磨损，为减小刀具损耗，往往加工速度比普通钢件低50%，如何优选加工刀具，提高钛合金材料的加工效率，成为钛合金切削加工领域的难题。
一、钛合金在航空领域的应用在航空制造领域的选材方面，通常从这几个方面入手：1、能够减轻飞机的重量。
钛合金具有较高的比强度(强度密度比)，使其拥有较低的密度(比钢低50%)和机械性能。
例如，在起落架结构中，由于钛合金具有更好的强度密度比，用钛合金替代高抗拉强度钢材可显著减轻重量。
2、具有抗腐蚀性。
与钢不同，钛合金不存在腐蚀问题，从而降低了定期维护成本，提高了资产利用率。
3、能够承受飞机在高速飞行中产生的热载荷。
钛合金的热膨胀系数不到铝合金的一半，比钢低约75%。
即使在较小的温度范围内，钢或铝合金的热膨胀系数也可能导致部件变形甚至断裂，钛合金则不会出现这种情况。
目前最为典型的钛合金材料Ti-6Al-4V合金，它是1954年美国研制成功的，由于它的耐热性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，成为钛合金工业中使用量高达75%~85%的钛合金，现在仍是航空应用的主体，其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V的改型。
钛合金零件加工工艺方法分析钛合金机械性能优良，而工艺性能较差，这就导致了其应用前景看好但加工较为困难这一矛盾。
本文通过分析钛合金材料的金属切削性能，结合多年实际工作经验，在加工钛合金刀具的选用、切削速度的确定、不同切削方法的特点、加工余量及加工注意事项等多方面进行了探讨，阐明了本人对钛合金机械加工方面的见解和建议。
标签：钛合金；机械性能；工艺方法；材料0 引言钛合金密度低、比强度（强度/密度）高、抗腐蚀性能好、耐热性高、韧性、塑性、可焊性均较好，目前在航空航天、汽车、医学、体育用品及电解工业等许多领域均已大量使用钛合金。
但导热性能差、硬度高、弹性模量低等特性也导致钛合金成为较难加工的金属材料。
本文是针对其工艺特性总结出的钛合金切削加工中的一些工艺措施。
1 钛合金材料的主要优点（1）钛合金强度高而密度小（4.4kg/dm3）、重量轻，为一些大型结构件减轻重量提供了解决方案。
（2）热强性高。
钛合金在400～500℃条件下仍能维持较高的强度，可以稳定的工作，而铝合金的工作温度只能在200℃以下。
（3）与钢材相比钛合金固有的高耐蚀性可以节省飞机日常运行和维护保养的成本。
2 钛合金加工特性分析（1）导热系数低。
TC4在200℃时热导率l=16.8W/m·℃，导热系数是0.036卡/厘米·秒·℃，仅是钢的1/4，铝的1/13，铜的1/25。
在切削加工过程中散热和冷却效果差，缩短了刀具寿命。
（2）弹性模量低，零件已加工表面回弹大，导致已加工表面与刀具的后刀面接触面积增大，既影响零件尺寸精度又降低了刀具耐用度。
（3）硬度因素。
硬度值低的钛合金加工时会发粘，切屑沾在刀具前刀面的切削刃附近形成积屑瘤，影响加工效果；硬度值高的钛合金加工时容易使刀具产生崩刃和磨蚀。
这些特性导致钛合金金属去除率低，仅为钢件的1/4，加工时间较同尺寸钢件要长得多。
（4）化学亲和性强。
钛不仅可以与空气中的主要成分氮、氧、一氧化碳等物质发生化学反应，在合金表面形成TiC及TiN硬化层，而且在切削加工产生的高温条件下还能与刀具材料起反应，降低了刀具的耐用度。
