一、中心總體定位
緊緊圍繞國家中長期科學和技術發展規劃和黑龍江省委建設“六個強省”的科學和技術需求,結合黑龍江省區域經濟的發展特點,堅持技術創新與制度創新相結合、自主創新與産學研⏭➰開發相結合的原則,積極推動産學研⏭➰,開展液态金屬質量快速評價和先進成型領域的技術創新和科學研究,同時充分發揮高校科技思想活躍和學術交流暢通的優勢,彙聚該領域的優秀人才和創新團隊,使本中心成為液态金屬質量快速評價和先進成型領域技術創新的⛩⛪➰、高層次優秀人才的培養⛩⛪➰與凝聚⛩⛪➰。
本中心針對飛機、汽車、高鐵列車、機床等高端裝備對高性能零部件的需求,對熔融合金質量快速檢測、智能調控、凝固過程可視化、先進成型、砂型芯3D增減材複合制造等關鍵領域開展技術創新研究工作,以獲得高強高耐熱鑄鐵件、高品質輕合金毛坯件及其相關制品為目标,通過系統的理論研究與技術創新,形成從熔融合金到高品質毛坯件檢測評價的完整技術創新路線。
二、中心研究方向與研究内容
本技術創新中心注重多學科交叉,突出液态金屬質量快速評價、先進成型技術兩個特色,通過近四十年的研究積累、凝練和完善,形成了四個特色鮮明的研究方向,具體如下:
1. 熔融合金質量快速檢測及智能調控技術
主要研究内容:(1)熔融合金物性參數和凝固特性參數快速檢測技術,包括熔融鐵合金和鋁鎂合金的表面張力、粘度、密度、電導率,以及線收縮、内應力、熱裂傾向和流動性的快速檢測方法及裝備,等;(2)熔融鐵液質量在線檢測與智能調控技術,該方面以熱分析為主,輔以氧活度檢測,深入研究熱分析曲線的快速獲取方法、熱分析樣杯的結構和添加劑、特征參數的提取方式,以及特征參數與孕育指數、化學成分、彈性模量等的關系模型,并開展大功率密度重型柴油機等高端鑄鐵件的爐前蠕化/球化處理效果和孕育效果的動态調控技術研究,采用一步法或兩步法實現熔融鐵液的動态優化喂線調控;(3)熔融鋁鎂合金爐前淨化處理技術及效果快速評價,包括針對含氣量和夾雜檢測的關鍵技術和問題,研究基于旋轉噴吹和功率超聲的鋁鎂合金複合淨化方法及裝備,研究基于濃差電池法和動态平衡法的鋁鎂合金含氣量以及基于電阻法的夾雜物含量的快速測量方法及裝備;針對鋁鎂合金熔體的細化和強化,研究在線複合細化和強化方法;(4)熔融合金凝固過程可視化研究,包括對熔融合金的充型、流動以及凝固過程進行可視化研究,預測合金的晶粒組織形貌、枝晶生長形貌、縮孔縮松産生的位置等。
2. 造型材料質量快速檢測及砂型芯快速成型技術
主要研究内容:(1)造型材料主要組分參數快速檢測,包括針對國内造型材料以濕型砂為主的實際情況,重點研究濕型砂有效粘土含量及含水量在線檢測方法與裝備,研究原砂含泥量的快速檢測方法及裝備,研究3D打印用原砂質量的檢測方法;(2)造型材料質量參數快速檢測及優化控制,包括濕型砂及鑄型的緊實率、透氣性、濕強度、高溫強度、發氣性、緊實度等參數的快速檢測方法及儀器,以及基于參數檢測結果的砂處理系統直接優化控制技術;(3)砂型(芯)3D增減材複合快速成型技術,包括:基于減材的數字化無模鑄型成型工藝,基于SLS的覆膜砂砂芯增材成型技術,基于3DP的自硬砂砂芯增材成型工藝優化,以及基于增減材工藝的複合成型技術,等;(4)造型材料快速檢測儀器方面标準的修訂,包括渦洗式洗砂機、震擺式篩砂儀、發氣性測試儀,等。
3. 輕合金結構件先進成型及過程檢測與調控
主要研究内容:(1)電、磁、熱、超聲多場耦合下鋁鎂合金成型工藝及調控技術,包括耦合場參數及結構件成型過程參數的檢測與調控,多場耦合下熔融鋁鎂合金凝固行為、組織演化、縮孔縮松的研究,凝固過程的多場耦合效應對固溶時效的遺傳作用,多場耦合下鋁鎂合金的固溶時效時的參數優化調控等;(2)鋁合金承力件擠壓鑄造及成型過程檢測,包括發動機支撐軸、汽車空調搖盤、差速器支架、轉向節等承力件擠壓鑄造工藝,擠壓鑄造過程的參數檢測與調控等。(3)鋁鎂合金特種塑性成形及過程調控,包括為解決傳統擠壓工藝材料利用率和尺寸精度低的問題,發展/發明轉模擠壓、交替擠壓、張力擠壓等新的鋁鎂合金先進成型技術,以及新技術成型過程的檢測和調控方法,基于磁性液體作為傳力介質的闆材拉深成型及過程檢測與調控技術等;(4)超聲波法評價鑄鐵件蠕化率(或球化率)的無損評價方法及裝備。
4. 毛坯件件質量無損評價技術
主要研究内容:(1)鑄件表面粗糙度的檢測方法和儀器,包括基于傳統探針接觸式的鑄件表面粗糙度檢測方法及儀器,基于光學原理的非接觸式鑄件表面粗糙度檢測方法,基于圖像處理的非接觸式鑄件表面粗糙度檢測方法,鑄件表面粗糙度标準的修訂,等;(2)鑄鍛件内部質量無損評價技術,包括基于音頻法的内部缺陷評價技術,基于X射線的内部缺陷評價技術研究;(3)結構件損傷超聲波實時監測技術,該方面是基于時間反轉原理和非線性聲學的超聲波法進行監測,充分發揮非線性聲波攜帶信息的調制特性和時間反轉聲波的自聚焦特性,深入研究非線性時間反轉超聲波評價微裂紋和定位微裂紋的新技術,并開發相應的實時監測設備,為實現飛機、汽車等關鍵結構件在運行條件下健康狀态預報奠定技術基礎。