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高性能復(fù)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(qiáng)高韌鑄造輕合金材料，支撐了復(fù)雜鑄件性能提升。 1）研發(fā)出一種新型高強(qiáng)韌鋁硅合金。開發(fā)出一種新型高強(qiáng)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(fù)合變質(zhì)方法，縮小枝晶間距并細(xì)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(xué)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(qiáng)度不達(dá)標(biāo)等缺陷和問題。 2）研發(fā)出一種低成本高強(qiáng)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(jī)制；研究出準(zhǔn)晶增強(qiáng)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(xué)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(qiáng)度低、韌性差等問題。 3）研發(fā)出一種新型高強(qiáng)韌鈦合金。開發(fā)出一種α+β型雙相高強(qiáng)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(shí)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(qiáng)度和韌性同步提升。解決了現(xiàn)有鑄造鈦合金強(qiáng)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(shí)現(xiàn)了高性能復(fù)雜鑄件的數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)。 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(shí)驗(yàn)測溫與數(shù)值模擬反求的熱物性參數(shù)求解方法，實(shí)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(dǎo)法求解鑄件/鑄型界面換熱系數(shù)的數(shù)學(xué)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(fù)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(qiáng)、濃度、溫度的多物理場耦合數(shù)學(xué)模型，自主研發(fā)了從鑄造合金熔煉到復(fù)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(yīng)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(shí)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(yù)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(yù)測模型，解決了復(fù)雜鑄件縮孔縮松高精度預(yù)測難題；提出了針對高性能復(fù)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(shí)現(xiàn)了基于單件化模擬仿真的高性能復(fù)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(shí)現(xiàn)了高性能復(fù)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。基于產(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(biāo)記、進(jìn)度跟蹤的控制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)高性能復(fù)雜鑄件單件化缺陷溯源。 2）創(chuàng)建了支持業(yè)務(wù)即時(shí)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(wù)即時(shí)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(yīng)變能力弱和實(shí)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(jìn)行的組織變革、流程變更和管理改善，實(shí)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(jìn)性教與學(xué)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(fù)雜條件下工序生產(chǎn)調(diào)度IPPS組合優(yōu)化難題，實(shí)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(xué) 2023-05-24

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