国内外发展现状及发展趋势
1.1 国内发展现状及发展趋势
我国于20世纪50—60年代从前苏联引进了熔模铸造工艺技术及装备，形成了国内熔模铸造工业的雏形，并建立起了航空工业熔模铸造体系。研究单位和骨干企业针对航空发动机涡轮叶片的熔模铸造成形工艺开展研究，在模料、陶瓷型壳、陶瓷型芯等方面取得了大量成果。1975年，我国从英国引进斯贝航空发动机制造技术，在消化吸收的过程中，实现了熔模铸造工艺材料的国产化。针对高温合金定向凝固及单晶制造技术，我国也开展了长期研究，不仅开发出系列合金，还在成形工艺、凝固控制及模拟仿真方面取得实用性成果。通过技术引进和后续研发，我国在钛合金、铝合金等轻金属熔模铸造技术及大型复杂铸件整体成形方面均具有了实际生产的能力。
与国际上熔模铸造技术发展类似，航空工业发展是我国熔模铸造高附加值产品生产技术发展的主要源动力，相关研究单位在航空叶片及其他关键铸件生产工艺方面开展了大量工作，也积极跟踪国际上的最新发展。但受制于我国工业基础及航空工业发展相对迟缓的客观条件，熔模铸造技术在高端铸件生产工艺方面与发达国家还有不少差距。
熔模铸造是航空发动机和工业燃气轮机高温涡轮叶片及机匣类复杂整体铸件的关键制造技术。最近十多年，我国在航空熔模铸造领域投入了大量资金，进行技术改造，装备条件焕然一新。航天、兵器系统也相继加大投入，一些民营资本也参与其中。但随着我国型号研制任务的开展，我国熔模铸造的产品目标已接近世界先进水平，缩小产品需求与工艺能力之间差距的任务迫在眉睫。
20世纪90年代初，台湾的一般商业铸件硅溶胶熔模铸造生产技术引入大陆，带动了出口熔模铸件生产的繁荣。经过20多年的发展，我国目前的熔模铸件（不包括水玻璃型壳工艺铸件）产值已占国际总产值的20%~25%。在对外交流的过程中，通过引进技术和合资方式，我国汽车涡轮增压器涡轮铸造形成了一定规模。
水玻璃型壳工艺产品质量较硅溶胶型壳工艺低，但在低成本铸件生产中具有一定竞争优势。
1.2 国外发展现状及发展趋势
二战时期，熔模铸造作为一种航空发动机叶片的成形工艺，受到重视，并逐渐发展起来。半个多世纪以来，国际上的熔模铸造工艺始终伴随着航空工业的发展而不断进步，并将该工艺向其他高附加值铸件领域扩展，例如工业燃气轮机叶片制造等，形成了面向高附加值铸件生产的先进材料成形技术体系。国际上熔模铸造技术先进的国家，均是航空制造发达的国家，欧美的熔模铸造产值中超过70%为航空铸件为代表的高附加值铸件。
国际上，随着航空发动机性能的提升，对其中的关键熔模铸件在高精度要求、高形状复杂性、高可靠性、超极限尺寸、特殊合金等方面不断提出新要求，促进了工艺的持续进步。发达国家的熔模铸造工艺具有以下特点和优势：
（1）工业及产学研体系完善，专业化分工明确；
（2）持续的工艺机理研究，促进了工艺实践的精细化控制；
（3）重要合金及关键原材料保持高水平研发。
（4）关键装备持续改进；
（5）特种方法交叉融合；
（6）数字化技术广泛应用。
1.3 国内外的差距
我国熔模铸造技术与发达国家相比，主要差距体现在以下方面：
（1）工艺机理研究不够深入，特别是随着产品要求的不断提高，工艺精细化控制成为制造成败的关键；工艺过程的基本物理、化学变化不了解，就经常出现控制不到位，产品质量波动大的问题；
（2）重要合金和关键原辅材料与先进国家相比，还存在性能指标和稳定性方面的差距；
（3）复杂型芯制造技术落后于发达国家；
（4）关键装备的制造水平，特别是重点控制参数不到位，影响制造工艺的稳定性，国产装备自动化和可靠性程度低；
（5）数字化技术应用不够深入，关键热物性参数积累不足；
（6）产学研体系存在一定问题。
1.4 问题分析与解决思路
经过多年的努力，我国在一些代表熔模铸造前沿水平的铸件生产上具有一定能力。例如，航空发动机定向、单晶涡轮叶片、大型钛合金机匣等。但客观地讲，我国目前的熔模铸造工艺是在产品需求的步步紧逼下被动前进的，基础不扎实的问题时有暴露，突出体现是：对关键材料和核心工艺的机理性认识不足，部分工艺，如陶瓷型芯尚存在短板，特种装备，如高温度梯度的单晶炉还受制于人等。
我国熔模铸造技术大多数情况下在走引进消化吸收和仿制的道路，但随着熔模铸件的应用领域越来越敏感，技术引进受到制约。另外，熔模铸造工艺环节多，局部短板也会引起全局能力不足，必须下决心花更大力气掌握技术核心，突破材料、工艺、装备的瓶颈，系统性提升工艺实力。由于体制原因，我国针对高附加值铸件研究的工艺向一般商用铸件生产辐射不足，而更大数量的一般商用铸件生产企业研发力量不足。应考虑建立国家重点实验室或工程中心统一组织和实施熔模铸造工艺基础研究，以快速提升我国熔模铸造整体水平。
发展目标
在熔模铸造工艺中，两类产品具有典型意义：一是工作温度不断提高的航空发动机和重型燃气轮机高温涡轮叶片；二是尺寸不断加大的航空发动机机匣。我国熔模铸造工艺发展目标应为满足我国航空发动机和重型燃气轮机研制需求，克服工艺技术瓶颈，提供合格铸件。并以此为基础，掌握高端熔模铸件生产的核心技术，带动国内熔模铸造产业升级。
发展重点
3.1 技术路线
以航空发动机和重型燃气轮机研制为牵引，重点突破定向、单晶叶片和大型发动机机匣熔模铸造工艺，并形成稳定的质量保障和产品供应能力。在此过程中，系统开展工艺机理研究，针对模料、型壳、型芯、浇注系统、凝固控制、后处理、铸件检查等技术进行提升，实现精细化控制。结合3D打印等新技术和新材料发展，促进熔模铸造工艺创新。不断提升满足铸件要求持续提高的工艺革新能力。
3.2 技术研究
3.2.1 关键技术研究
（1）下一代定向、单晶空心叶片凝固组织控制与数值模拟技术；
（2）大型、薄壁、复杂熔模铸件近净成形技术。
3.2.2 共性技术研究
（1）熔模铸造模料优化及产品技术标准；
（2）耐受高温及高活性金属作用的型壳、型芯体系及相关制备技术；
（3）基于熔模铸造工艺条件的传热介质热物性参数测量技术；
（4）复杂熔模铸件及特殊浇注条件下浇冒口系统的设计准则；
（5）熔模铸件全工艺过程的热力分析与检测技术；
（6）复杂熔模铸件缺陷检测及矫形、修复技术；
（7）高可靠性要求铸件的缺陷敏感性分析与损伤容限设计技术；
（8）高柔性、自动化工艺装备与技术；
（9）复杂型芯系统的高效、高精度清理技术；
（10）熔模铸造工艺的节能、环保技术应用；
（11）3D打印技术在熔模铸造中的应用。
重点项目
4.1 重点技术
（1）熔模铸造全过程、多尺度数值建模与仿真；
（2）复杂形状定向、单晶叶片的凝固组织控制；
（3）钛合金新型熔炼方法及面层材料与型壳技术；
（4）面向新一代涡轮叶片复杂内腔成形用的陶瓷型芯制备技术；
（5）熔模铸造工艺与其他成形制造工艺（如3D打印）交叉创新；
（6）超大型、超薄铸件的整体成形及内部质量与尺寸精度控制技术。
4.2 重点项目
（1）大尺寸、复杂形状条件下定向、单晶组织的制备、控制及铸件近净成形相关技术研发；
（2）超极限尺寸钛合金、高温合金、铝合金熔模铸件成形及内部质量控制；
（3）与3D打印技术相结合的熔模铸造工艺提升与创新。
4.3 重点产品
（1）面向型号研制任务的航空发动机和重型燃气轮机高温涡轮单晶叶片；
（2）面向型号研制任务的大型航空发动机整体机匣和航天发动机钛合金进气道；
（3）满足大批量、高可靠、轻量化、更高温度下工作要求的汽车涡轮增压器涡轮。
政策建议
改变以型号为主导的投入模式，加强对共性技术研究的支持力度，形成以高端熔模铸件需求为导向，核心企业为支撑，产学研合理分工的熔模铸造工艺研发体系。成立熔模铸造国家重点实验室或工程技术中心，承担和组织我国熔模铸造工艺提升所需要的应用基础研究。
支持核心制造企业的技术研发实力提升，强化现场工艺检测和控制能力。形成核心企业的技术引领与辐射功能。
专项政策支持关键原辅材料及装备的专业化研发与供应。