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

挤压铸造材料研究一直是挤压铸造研发中的一个重要方面。国内关注最多的是铝合金材料及其复合材料，此外还涉及镁合金、锌合金、铜合金、铁合金及其复合材料。目前工业应用的挤压铸造铝合金材料主要局限于力学性能相对较低的Al-Si系合金。同时也开展了其他系列铝合金研究，主要是铝铜系和铝锌系。铜合金和钢铁材料将是挤压铸造材料研究的重要方向。挤压铸造技术特别适合于制备和成形连续增强与非连续增强的金属基复合材料，但我国金属基复合材料产业和企业标准尚未形成，仅有少数单位具有小批量生产能力，目前还只能应用于国防军工等有限的领域。将挤压铸造工艺与中和变质处理有效结合，将促进铝合金生产过程中节能减排和资源循环高效利用。

我国于20世纪50年代开展挤压铸造零件成形技术研究，研制的零件包括部分军工产品、气密性仪表铝件、铝活塞、阀体、铜轴瓦等。80年代以后，挤压铸造零件涉及铝合金、锌合金、铜合金、球墨铸铁、碳钢及合金钢等铸件，某些研究成果已达到国际先进水平。

我国最初的挤压铸造装备都是在油压机或液压机上进行改装的，只有较少专用挤压铸造机，且多为进口，合模力较小，无法进行大型复杂零件挤压铸造。近年来，中国在挤压铸造装备研究取得了重要进展，主要表现在：挤压铸造装备实现了系列化和大型化。研发了一些新型挤压铸造成形工艺及其装备。如逐层浇注—累积液锻成形技术，电磁力充型的间接挤压铸造方法，闭模浇注直接挤压铸造技术，双重挤压铸造技术和半固态挤压铸造技术等。

1.2  国外发展现状及发展趋势

国外在挤压铸造新材料、挤压铸造零件精确成形、挤压铸造专用装备方面，进行了大量的研究与开发。汽车活塞、轮毂、发动机缸体、横梁、控制臂、转向节、连杆等零件都已使用挤压铸造工艺生产，日本宇部、Buhler公司等开发出了一系列挤压铸造成形的专用装备，最大吨位达到3550 t。利用挤压铸造技术生产出新一代汽车V6发动机缸体、大型覆盖件等典型零件。其发展趋势是：①完善适合于金属材料挤压铸造技术的材料体系和挤压铸造基础理论；②开展大型、复杂关键零部件挤压铸造成形的研发；③开发高效率和高精度的挤压铸造成形设备，并实现系列化。

1.3  国内外的差距

我国先进挤压铸造技术的研究与开发与国外先进技术存在如下差距：①基础研究方面，挤压铸造材料设计与制备、成形技术基础理论、模具和工艺设计、组织和性能控制等尚未形成系统的理论和技术方法；②关键零部件方面，成形的零件比较小，制造尺寸为350 mm以上的零件有相当大的难度，重型装备中大型挤压铸造结构件的规模化应用尚未见报道；③挤压铸造装备方面，目前仍大量使用改装的挤压铸造设备，现有挤压铸造设备缺乏专用高效的浇注系统，合模机构效率相对较低，难以用于大型的专用挤压铸造设备，设备自动化程度低、控制系统落后。

1.4  问题分析与解决思路

中国在挤压铸造合金材料、关键零部件挤压铸造成形及挤压铸造装备方面还存在一系列的挑战。具体从以下方面进行突破：①基于提升材料性能和成形特殊零件的需要，以间接挤压铸造为主，分析液态金属压力下凝固的物理冶金行为和力学过程，进一步完善挤压铸造基础理论，完善适合于金属材料挤压铸造技术的材料体系；②重点开展实现零件组织和性能均匀化的工艺优化研究，进行铸造缺陷的可靠预测和精确控制；研发先进的模具设计制造技术；③从拓宽适应性、研究大吨位和新型合锁模机构、采用先进的控制技术等方面开发先进的挤压铸造装备。

发展目标

面向汽车、机械、航空、国防工业等领域对高品质铸件的需求，以材料高性能化和零件成形精确化为目标，开展挤压铸造精确成形的合金材料、成形工艺、数值模拟、成形设备等方面的技术基础研究和工程应用研究，在大型复杂零件挤压铸造成形技术和挤压铸造装备制造技术方面取得突破，提高我国在挤压铸造技术方面的自主创新能力，拓宽挤压铸造技术的工业应用范围。

发展重点

3.1  技术路线

围绕发展目标，以产学研合作的模式开展挤压铸造技术基础研究和工程应用研究，成立挤压铸造产学研联盟，加强信息交流和资源整合，逐步发展出几家具有较大规模和鲜明特色的挤压铸造生产企业和装备制造企业。

3.2  技术研究

3.2.1 关键技术研究

关键技术研究包括：①局部挤压铸造、半固态挤压铸造等挤压铸造新技术；②挤压铸造工艺优化及热处理技术；③挤压铸造新材料应用技术；④挤压铸造模具设计技术；⑤挤压铸造设备研制。

3.2.2 共性技术研究

共性技术包括：①计算机辅助工程技术；②快速制造技术；③智能制造。

重点项目

（1）大型复杂铝合金零件挤压铸造技术的研发与产业化。

（2）大型挤压铸造专用设备的研发与产业化。

政策建议

政府做好顶层设计，加大基础研究和共性技术公共方面的投入，以企业为主导加强产学研合作，通过协同创新攻克关键技术。