高性能復雜鑄件輕合金材料與控形控性工業(yè)軟件
(1)研發(fā)了系列新型高強高韌鑄造輕合金材料,支撐了復雜鑄件性能提升。
1)研發(fā)出一種新型高強韌鋁硅合金。開發(fā)出一種新型高強韌鋁硅合金及其制備方法;提出一種混合稀土和Sr元素的復合變質(zhì)方法,縮小枝晶間距并細化共晶硅;研究出合適的熱處理制度;闡明了變質(zhì)劑組成與含量對變質(zhì)效果的影響規(guī)律,基于此顯著提高了鋁硅合金的綜合力學性能。有效解決了現(xiàn)有鋁合金鑄件易發(fā)生的裂紋、伸長率低、屈服強度不達標等缺陷和問題。
2)研發(fā)出一種低成本高強耐熱稀土鎂合金。開發(fā)出一種添加低成本混合稀土的新型多元稀土鎂合金材料;揭示了混合稀土對鎂合金相變規(guī)律的影響機制;研究出準晶增強稀土鎂合金的高溫固溶T6熱處理工藝;開發(fā)出兼具優(yōu)良的室溫與高溫力學性能的低成本稀土鎂合金;解決了現(xiàn)有鎂合金鑄件易產(chǎn)生冷隔、強度低、韌性差等問題。
3)研發(fā)出一種新型高強韌鈦合金。開發(fā)出一種α+β型雙相高強高韌鈦合金,揭示了合金在凝固-熱等靜壓-熱處理過程中微觀組織的演變規(guī)律;研究出調(diào)控相組成及相形態(tài)的雙級固溶時效熱處理制度,形成了以等軸和籃網(wǎng)為主要特征的基體組織,使合金的強度和韌性同步提升。解決了現(xiàn)有鑄造鈦合金強度和韌性偏低、鑄造成形性差等問題。
(2)研發(fā)了鑄造全流程模擬仿真系統(tǒng),提出了高效的單件化鑄造數(shù)值模擬方法,實現(xiàn)了高性能復雜鑄件的數(shù)字化工藝設計。
1)提出了一種鑄造原輔材料熱物性參數(shù)高精度求解方法。提出了基于實驗測溫與數(shù)值模擬反求的熱物性參數(shù)求解方法,實現(xiàn)了面向數(shù)值模擬的熱物性參數(shù)高精度求解;建立了反熱傳導法求解鑄件/鑄型界面換熱系數(shù)的數(shù)學模型,降低了界面關(guān)鍵參數(shù)求解誤差;研發(fā)了高精高效的熱物性參數(shù)反求平臺-華鑄PIS,創(chuàng)建了鑄造原輔材料高精度熱物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫。
2)研發(fā)了鑄造合金熔煉-復雜鑄件充型凝固-熱處理的鑄造多物理場全流程高效模擬平臺。建立了電磁、速度、壓強、濃度、溫度的多物理場耦合數(shù)學模型,自主研發(fā)了從鑄造合金熔煉到復雜鑄件充型凝固到熱處理的鑄造全流程模擬仿真平臺,為鑄造工藝優(yōu)化提供了工具;提出一種數(shù)據(jù)內(nèi)存動態(tài)自適應劃分技術(shù),解決了SOLA流動場求解數(shù)據(jù)耦合干擾難題,實現(xiàn)了大規(guī)模鑄造流動場模擬問題的并行高效求解。
3)提出縮孔縮松缺陷定量預測與單件化模擬工藝優(yōu)化方法。提出雙高分配原則縮孔縮松預測模型,解決了復雜鑄件縮孔縮松高精度預測難題;提出了針對高性能復雜鑄件不同批次的單個鑄件模擬方法,建立關(guān)鍵工藝參數(shù)波動對典型缺陷的多元回歸關(guān)系模型,實現(xiàn)了基于單件化模擬仿真的高性能復雜鑄件缺陷控制與工藝優(yōu)化。
(3)建立了鑄件生產(chǎn)全生命周期的單件化柔性化質(zhì)量管理模型,實現(xiàn)了高性能復雜鑄件質(zhì)量問題的單件化、全過程、全要素溯源。
1)創(chuàng)建了基于PLM理論和TQM理論的鑄件單件化管理模型?;诋a(chǎn)品全生命周期PLM理念以及多智能體技術(shù),構(gòu)建了鑄造串并聯(lián)多工位單件化的缺陷溯源模型;建立鑄件單件及作業(yè)過程信息模型和組批、混批、拆批模式下單件自動生成、感知、標記、進度跟蹤的控制機制,實現(xiàn)高性能復雜鑄件單件化缺陷溯源。
2)創(chuàng)建了支持業(yè)務即時重構(gòu)的參數(shù)配置式多維度鑄造柔性化管理模型。創(chuàng)建了支持鑄造數(shù)字化管理系統(tǒng)業(yè)務即時重構(gòu)的參數(shù)配置式多維度鑄造柔性化管理模型,解決了剛性管理系統(tǒng)可重用性低、應變能力弱和實施周期長的難題,支撐不同領(lǐng)域不同類型鑄造企業(yè)隨環(huán)境變化、自身發(fā)展等柔性進行的組織變革、流程變更和管理改善,實現(xiàn)了企業(yè)按需柔性化管理。
3)創(chuàng)建了基于TLBO\GA\BSA元啟發(fā)式算法優(yōu)化理論的鑄造智能化管理模型。創(chuàng)建基于改進性教與學算法(TLBO)、遺傳算法(GA)、回溯搜索算法(BSA)等元啟發(fā)式算法優(yōu)化理論的鑄造智能化管理模型和技術(shù),解決了鑄件異步熱工序組爐復雜條件下工序生產(chǎn)調(diào)度IPPS組合優(yōu)化難題,實現(xiàn)了系統(tǒng)智能決策管理以及多品種大容量鑄件高效生產(chǎn)。
華中科技大學
2023-05-24