《铸造》杂志

  201608期

新材料·新工艺计算机应用专题综述应用技术检测技术经验交流标准化铸造史话
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主编:曲学良

副主编:刘冬梅

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  • 新材料·新工艺
    Al-7Si-Mg铸造铝合金拉伸过程应力-应变曲线和力学性能的模拟
    陈 瑞1,许庆彦1,郭会廷2,夏志远2,吴勤芳2,柳百成1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    大型球墨铸铁整体铸造真空泵叶轮的铸造工艺
    陈 爽1,2,王中亚1,廖兴银1,唐 杰1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    水溶性氯化钙砂芯研究
    张 龙1,盛子琦1,张丽娜1,万 鹏2,李远才2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    熔体混合与T6热处理对多元高硅铝硅合金组织和耐磨性能的影响
    梁 超,刘保串,祝攀拓,王小宇,祖方遒
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    改性HSn70-1锡黄铜的组织和腐蚀性能研究
    黄立龙1,刘新宽1,刘 平1,陈小红1,梅品修2,李 伟1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    计算机应用
    压铸用高压制备盐芯进展与分析
    黄仁和,张宝平
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    ProCAST与ABAQUS软件的铸件温度场转换接口研究
    卜 昆,胡 杰,邱 飞,赵丹青
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于SLA原型的快速砂型铸造工艺CAD/CAE系统
    龚 伟1,张 翔1,白朝中1,王恩泽2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于数值模拟的Cu/Al/Cf充芯连铸工艺分析与优化
    初 娣,贲利华,吴春京
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    专题综述
    Cu-4Ni-2Sn-Si合金的铸态组织及均匀化退火工艺的研究
    叶艳君,王智祥,潘少彬,金 熌,陈文江
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    应用技术
    压铸铝合金变速箱壳体应力热裂分析
    崔兰芳,李 洪,周洪涛
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造风机主轴性能分析
    张泽磊1,张 伟1,李艳丽1,杨 刚2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    固溶处理对制曲机铸造叶片用不锈钢性能的影响
    鲁庆东, 王海珠,代艳霞
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    低温渗氮对水泵用0Cr13Ni4Mo钢表面改性研究
    王海珠
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    再结晶层厚度对DD6单晶高温合金持久性能的影响
    刘丽荣1,韩 烁1,浦一凡1,彭志江2,张明俊2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铁素体晶粒尺寸及晶界夹杂物对球墨铸铁冲击断裂行为的影响
    蒋立鹏,曲迎东,张新宁,李荣德
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    螺旋-超声复合场对Pb-80%Sn合金凝固组织的影响
    张显峰1,2,马志锋1,2,王少华1,2,赵 倩3,张兴国3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    检测技术
    不同热处理对QTNi35Si5Cr2力学性能的影响
    赵新武1, 李兆清2, 张 翼1, 任豹子1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    经验交流
    国家标准《铸造钛及钛合金》解读
    刘宏宇
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    消失模铸造中沟槽及盲孔粘砂问题的解决方案
    郭儒欢1,吴 波2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    标准化
    对哈工大铸造专业培养科技人才的回顾与思考
    李庆春
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    国家标准《钛及钛合金铸件》解读
    刘宏宇
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造史话
  • 新材料·新工艺
    Al-7Si-Mg铸造铝合金拉伸过程应力-应变曲线和力学性能的模拟
    陈 瑞1,许庆彦1,郭会廷2,夏志远2,吴勤芳2,柳百成1
    屈服强度、抗拉强度和伸长率是Al-7Si-Mg铝合金铸件常用的力学性能评判指标,因此建立相应的定量化模型进行拉伸力学性能的预测具有重要工程应用价值。本文建立了时效析出动力学、屈服强度、应变硬化模型,模拟Al-7Si-Mg合金在拉伸过程的应力-应变曲线和相应的拉伸力学性能。针对Al-7Si-0.4Mg合金,开展相应的实验研究,获得不同时效工艺下的拉伸应力-应变曲线以及力学性能数据,归纳出σUTS-σY与σY之间的关系式。模拟了该合金在180 ℃时效条件下屈服强度、抗拉强度和伸长率随时效时间的变化规律并进行实验结果对比,同时分析了时效工艺对合金应变硬化的影响规律。
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    大型球墨铸铁整体铸造真空泵叶轮的铸造工艺
    陈 爽1,2,王中亚1,廖兴银1,唐 杰1
    介绍了大型球墨铸铁(QT450-10)真空泵叶轮整体铸造采取的措施及生产工艺,包括铸件的化学成分,球化孕育工艺、浇注位置、浇注系统、冒口等关键技术。经检验,铸件的化学成分、金相组织和力学性能等均满足要求,成功地生产了球墨铸铁整体铸造真空泵叶轮。
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    水溶性氯化钙砂芯研究
    张 龙1,盛子琦1,张丽娜1,万 鹏2,李远才2
    无机盐粘结剂水溶性型芯以其优异的水溶溃散性能及环境友好特性在生产复杂铝合金铸件中有很好的应用前景。在制备此类型芯时,无机盐以溶液形式加入的热捣固成形工艺因其回收工艺简单、成本低廉而具有显著优势。本研究旨在以热捣固法成形一种以高溶解度的水溶性无机盐为粘结剂的水溶性氯化钙砂芯,研究成形工艺参数、氯化钙溶液及膨润土加入量对型芯抗拉强度及发气量的影响。实验结果表明,在加热时间为3 min、溶液加入量为120 mL/kg、膨润土加入量为1 wt%、加热温度为200 ℃时所制得的型芯以内聚断裂为主,表现出较高的抗拉强度(1.6 MPa),且该型芯发气量较低(11.2 mL/g),水溶溃散性能好。因此,适用于低熔点金属铸件的生产。
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    熔体混合与T6热处理对多元高硅铝硅合金组织和耐磨性能的影响
    梁 超,刘保串,祝攀拓,王小宇,祖方遒
    基于熔体状态的改变,文中研究了熔体混合与T6处理对多元过共晶Al-18%Si合金组织与干摩擦磨损性能的影响。结果表明,经熔体混合处理后初晶硅显著细化,金属型凝固条件下其晶粒尺寸由36 μm减小到10.3 μm,并且棱角钝化。添加Sr元素可同时变质共晶硅为纤维状,热处理后共晶硅球化。合金经过熔体混合与T6热处理后,磨损量降低38.9%,耐磨性能与磨损形貌得到显著改善,其主要与熔体混熔引起初晶硅的细化及热处理弥散析出相引起合金强度的提高有关。
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    改性HSn70-1锡黄铜的组织和腐蚀性能研究
    黄立龙1,刘新宽1,刘 平1,陈小红1,梅品修2,李 伟1
    设计了一种改性的HSn70-1锡黄铜,并运用XRD、金相显微镜、电化学工作站、SEM、EDS等设备研究其显微组织、极化曲线、浸泡平均腐蚀速率和腐蚀产物成分、失重率、脱锌层深度和形貌。结果表明:在HSn70-1锡黄铜中加入少量Sn、Al和微量P、Ni元素扩大了α相区,细化了晶粒,且以固溶形式存在晶粒内部且无其他 析出相;极大地提高开路电位,减小自腐蚀电流密度,交流阻抗从8.49 kΩ增大为17.8 kΩ,有效地抑制腐蚀进行;在3.5%NaCl溶液中四种合金元素可促进表面腐蚀产物和膜的形成,阻碍腐蚀的继续进行;微量合金元素可提高合金电极电位,很好地抑制Zn优先溶解,脱锌腐蚀深度由280 μm减小到25μm。所以相比HSn70-1提高了合金的耐腐蚀性能。
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    计算机应用
    压铸用高压制备盐芯进展与分析
    黄仁和,张宝平
    目前盐芯可压铸出具有复杂内腔结构的薄壁压铸件,盐芯具有较好的表面质量与尺寸精度,较高的强度与硬度及较高的生产效率和经济效益。文中对目前三种不同盐芯体系进行分析,讨论了可用于高压制芯的盐芯组成、陶瓷增强颗粒的作用及盐芯的适用范围;结合混合盐的相图,说明盐芯的最佳组成范围,得出适合于铝合金、镁合金和锌合金的压铸用高压制芯的盐芯体系;并讨论了盐芯的高压制芯工艺条件和盐芯除去方法,分析了能满足压铸用高压制芯盐芯发展趋势。
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    ProCAST与ABAQUS软件的铸件温度场转换接口研究
    卜 昆,胡 杰,邱 飞,赵丹青
    为了准确模拟单晶涡轮叶片铸造残余应力,在MATLAB操作环境中,开发了一套将ProCAST温度场转换成ABAQUS温度幅值的转换接口,并对该接口进行了验证。结果表明,该转换接口能较完整地将ProCAST定向温度场转换成ABAQUS的温度载荷,从而为利用ABAQUS准确模拟单晶涡轮叶片定向凝固残余应力提供了新方法。
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    基于SLA原型的快速砂型铸造工艺CAD/CAE系统
    龚 伟1,张 翔1,白朝中1,王恩泽2
    以Pro/E4.0作为开发平台,利用Pro/E自带的二次开发接口Pro/Toolkit和VC++2005,开发了基于SLA原型的快速砂型铸造工艺CAD/CAE系统。各个模块功能根据铸造工艺手册中的相关理论和标准进行设计,其中起模斜度和线收缩率依据光固化成形的特点重新确定。实际应用表明,该铸造工艺CAD/CAE系统能有效地实现铸造工艺设计,大大提高了零部件的设计开发效率。
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    基于数值模拟的Cu/Al/Cf充芯连铸工艺分析与优化
    初 娣,贲利华,吴春京
    基于数值模拟,采用正交实验的方法研究了Cu/Al/Cf充芯连铸工艺。结果表明,二冷水距结晶器距离l1、连铸速度v、芯管长度l2作为主要参数,对连铸质量影响最大,且存在明显的单调关系;一冷水流量f和铝液温度T作为次要因素。最佳工艺参数分别为:一冷水流量f=280 L/h,二冷水距结晶器距离l1=50~60 mm,连铸速度v=80~100 mm/min,芯管长度l2=75~80 mm。
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    专题综述
    Cu-4Ni-2Sn-Si合金的铸态组织及均匀化退火工艺的研究
    叶艳君,王智祥,潘少彬,金 熌,陈文江
    采用OM、SEM、EDS及硬度测试等分析方法研究了Cu-4Ni-2Sn-Si合金的铸态显微组织,以及均匀化退火对合金显微组织及性能的影响。结果表明,铸态Cu-4Ni-2Sn-Si合金的显微组织枝晶发达,合金元素分布不均匀,Sn呈反偏析现象,且室温组织由α-Cu和δ-Ni2Si相组成。随着均匀化退火温度的升高及保温时间的延长,合金元素的分布趋于均匀化,Sn的反偏析现象基本被消除,有大量δ-Ni2Si析出且趋于均匀化分布,均匀化退火效果受温度影响较大。由此建议Cu-4Ni-2Sn-Si合金较佳的均匀化退火条件为850 ℃×4 h,其硬度值为HB99.5,电导率为16.64%IACS。
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    应用技术
    压铸铝合金变速箱壳体应力热裂分析
    崔兰芳,李 洪,周洪涛
    针对压铸铝合金汽车变速箱壳体开裂问题,运用失效分析方法,开展了壳体裂纹外观、断口形貌、金相组织及化学成分分析。根据壳体裂纹外观、断口形貌、金相组织及化学成分分析,结合理论知识,分析确定了开裂的主要原因,即壳体开裂为热应力引起的脆性开裂,裂纹萌生均表现出对收缩过程中热应变场和应力场的敏感性,对预防再度发生同种失效现象具有重要的借鉴意义。
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    铸造风机主轴性能分析
    张泽磊1,张 伟1,李艳丽1,杨 刚2
    通过试样制备、力学性能测试以及微观组织观察,研究了铸造方法生产风机主轴的性能。发现利用铸造方法生产的风机主轴主要存在心部塑性、韧性不足,但整体强度、硬度可以达到锻件标准的现象,并认为心部晶粒度过大和夹杂物控制不当是导致这一现象的主要原因。因此,在改进铸造工艺的前提下,以铸代锻制备风机主轴的方案具有可行性。
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    固溶处理对制曲机铸造叶片用不锈钢性能的影响
    鲁庆东, 王海珠,代艳霞
    选用了Ni、Cr、Mo以及Mn为主要合金化元素,设计了3组制曲机用不锈钢材料化学成分。研究和分析了固溶热处理工艺对制曲机叶片用不锈钢试样的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性以及微观组织结构的影响。结果表明:1 050℃固溶处理后的A3不锈钢试样性能最佳,其屈服强度为429.7 MPa,抗拉强度为654.5 MPa、伸长率为27.4%以及硬度值为HRC34.7。经70 h耐磨性试验后,其磨损量为96.3 mg,经96 h的10%NaCl溶液浸泡试验后,其腐蚀失重量为23.39 mg。金相和显微结构分析表明,固溶处理后样品主要以奥氏体为主,同时存在部分铁素体,合金元素的添加主要起固溶强化作用。
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    低温渗氮对水泵用0Cr13Ni4Mo钢表面改性研究
    王海珠
    为提高马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo的耐磨性,对水泵叶片进行表面处理,具体为分别在450 ℃、480 ℃和510 ℃对其进行2 h的盐浴渗氮。使用显微硬度计、XRD衍射仪、光镜、电化学工作站、摩擦磨损试验机及SEM等设备,研究了渗氮温度对0Cr13Ni4Mo钢的表面物相、硬度、渗层显微形貌、耐蚀性以及耐磨性的影响。结果显示:随着渗氮温度升高,物相由氮原子在马氏体中的过饱和固溶体α'N转变为CrN和γ'相,材料点蚀电位下降,同时表面硬度增加,510 ℃处理后可达HV 1 200,渗层厚度为20 μm,CrN相大量析出,点蚀电位下降360 mV,磨损体积为未渗氮样品的17.6%,减磨效果明显。
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    再结晶层厚度对DD6单晶高温合金持久性能的影响
    刘丽荣1,韩 烁1,浦一凡1,彭志江2,张明俊2
    对铸态和固溶态的DD6单晶高温合金进行强度为0.4 MPa的15 s和30 s的表面吹砂,然后分别进行不同热处理,得到不同厚度的再结晶层,研究再结晶层厚度对DD6单晶合金持久性能的影响。结果表明:在1 230 ℃以下均产生胞状再结晶、1 280 ℃以上均产生等轴状再结晶。铸态吹砂,然后标准热处理获得40~60 μm的等轴状再结晶层,固溶态吹砂并时效处理后获得15~25 μm的胞状再结晶层,两种状态试样的再结晶层厚度均随着吹砂时间增加而增大。在三种持久条件下,合金的持久寿命均随再结晶层的增加而降低,即不吹砂试样>固溶态吹砂15 s>固溶吹砂30 s>铸态吹砂15 s>铸态吹砂30 s。
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    铁素体晶粒尺寸及晶界夹杂物对球墨铸铁冲击断裂行为的影响
    蒋立鹏,曲迎东,张新宁,李荣德
    在低温下对不同晶粒尺寸的QT400-18L及QT350-22L球墨铸铁件进行Charpy缺口系列冲击实验。实验结果表明,晶粒大小及晶界分布对冲击性能有明显影响;粗大晶粒QT400-18L铁素体球墨铸铁的解理断裂单元尺寸比细小晶粒的解理断裂单元尺寸大,低温冲击作用下解理裂纹开始和扩展遇到粗大晶粒的概率也相应较高。晶界处夹杂物的存在导致韧窝断口处往往存在一些细微孔洞,这些孔洞排布紧密且全部分布在变形的最后区域即韧窝的边缘部位,这种由夹杂物引起的显微孔洞的连接导致了材料的最终断裂。
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    螺旋-超声复合场对Pb-80%Sn合金凝固组织的影响
    张显峰1,2,马志锋1,2,王少华1,2,赵 倩3,张兴国3
    选取自然凝固状态条件下易出现成分偏析现象的低熔点Pb-80%Sn合金为目标合金,在其凝固过程中施加螺旋-超声复合场,研究该复合场对凝固组织和宏观缺陷的影响及作用机理。研究表明:螺旋-超声复合场在细化晶粒和改善合金内部质量方面,需选取合适的搅拌强度和超声功率,才能获得较好的冶金效果;电磁场的切向分量将有效地扩大超声场的作用范围,促进晶粒细化和枝晶的破碎;轴向分量与超声声流的轴向搅拌作用相互促进,加剧熔体的流动,促使大量的形核核心均匀地分散于组织内部。实验证明,Pb-80%Sn合金螺旋-超声复合场的最优工艺参数:励磁电流125 A,电磁频率10 Hz,超声功率440 W。
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    检测技术
    不同热处理对QTNi35Si5Cr2力学性能的影响
    赵新武1, 李兆清2, 张 翼1, 任豹子1
    QTNi35Si5Cr2的基体组织是奥氏体+石墨+铬的复合碳化物,本文通过高温下缓慢冷却和快速冷却得到了不同的常温力学性能。通过对比分析确定了最佳QTNi35Si5Cr2的热处理工艺,并把这一结果编入《高镍奥氏体铸铁件》国家标准。
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    经验交流
    国家标准《铸造钛及钛合金》解读
    刘宏宇
    近年来,我国钛及钛合金铸造技术取得了快速发展,钛及钛合金铸件大量应用于航空、航天、船舶、冶金、石化、电子、医疗、体育等领域。随着市场需求的不断发展,铸造钛及钛合金的研究也取得了较大的进展。GB/T 15073—1994《铸造钛及钛合金牌号和化学成分》国家标准至今已颁布实施了20年,该标准的制定对钛及钛合金铸件在我国民用领域的推广应用起到了积极的作用,有力推动和促进了我国钛工业的发展。但随着市场需求的不断增加,钛合金铸件种类和规格不断增多,现行标准已不能满足目前钛及钛合金铸件的生产需要,因此根据我国钛及钛合金铸造技术发展及其应用,结合近年来的实践经验,对现行《铸造钛及钛合金牌号和化学成分》进行修订是十分必要的。  该标准由全国铸造标准化技术委员会委托沈阳铸造研究所、中国航空工业集团公司北京航空材料研究院、中国船舶重工集团公司第七二五研究所、宝鸡钛业股份有限公司、贵州安吉航空精密铸造有限公司、北京星航机电装备有限公司和武昌船舶重工集团有限公司等单位负责修订,先后多次对全国20余家钛及钛合金铸件生产、使用、科研单位征求意见,并对反馈意见进行分析、讨论,新版《铸造钛及钛合金》标准已于2014年9月3日发布,2015年6月1日实施。
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    消失模铸造中沟槽及盲孔粘砂问题的解决方案
    郭儒欢1,吴 波2
    针对消失模铸造中沟槽及盲孔等部位易形成粘砂缺陷的问题,分析了消失模铸件粘砂缺陷的形成原理。通过采取优化浇注工艺设置、局部预充填及涂层防渗处理等技术方案,有效地解决了消失模铸件沟槽及盲孔部位的粘砂问题,获得良好的综合效益。
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    标准化
    对哈工大铸造专业培养科技人才的回顾与思考
    李庆春
    作者回顾了亲身经历的我国高等教育铸造专业建立的始末。介绍了哈尔滨工业大学为我国铸造专业培养师资研究生和进修教师的基本情况,列举了部分在铸造专业教育教学工作中较突出的人才。基于哈尔滨工业大学和部分高等院校铸造专业教育教学的发展,作者介绍了本科生、硕士研究生和博士研究生教育教学工作在不同时期的培养目标、课程设置和教学方式的特点及发展变化,并指出其为我国铸造科技发展所做出的贡献。根据自身从事铸造高等教育工作的亲身体会,作者对培养不同层次的铸造科技人才提出了一些思考和建议。
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    国家标准《钛及钛合金铸件》解读
    刘宏宇
     GB/T 6614—2014《钛及钛合金铸件》国家标准是覆盖我国钛及钛合金铸造产品的基础标准,该标准的发布实施是规范我国铸造钛及钛合金行业发展,方便国内外技术交流,促进钛合金铸造技术科学发展、创新发展的一项重要举措。该标准早在20世纪80年代,基于冶金部标准基础上建立的一系列钛及钛合金国家标准中的一项重要内容,随着钛及钛合金铸造技术及应用领域的发展,在1994年国家标准修订时,将GB 6614—1986《钛及钛合金铸件》分为GB/T 15073—1994《铸造钛及钛合金牌号和化学成分》和GB/T 6614—1994《钛及钛合金铸件》两项国家标准。GB/T 6614—1994《钛及钛合金铸件》国家标准至今已颁布实施了20年,该标准的实施对我国钛及钛合金铸件在航空、航天、船舶、冶金、石油、化工、电子、医疗、体育等领域的推广应用起到了积极的作用,然而随着市场需求的不断增加,钛合金铸件种类和规格不断增多,并且在国内企业积极开发国际大市场的背景下,现行标准已不能满足目前的生产需要。因此,根据近年来我国钛及钛合金铸造技术发展及其应用现状,结合生产实践经验,并参考、吸取国际同类标准内容,对现行《钛及钛合金铸件》标准进行修订是十分必要的。  该标准由全国铸造标准化技术委员会委托沈阳铸造研究所、中国船舶重工集团公司第七二五研究所、中国航空工业集团公司北京航空材料研究院、宝鸡钛业股份有限公司、贵州安吉航空精密铸造有限公司、武昌船舶重工集团有限公司和北京星航机电装备有限公司等单位负责修订,先后多次对全国20余家钛及钛合金铸件生产、使用、科研单位征求意见,并对反馈意见进行分析、讨论,新版《钛及钛合金铸件》标准已于2014年9月3日发布,2015年6月1日实施。
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    铸造史话