该研究方向在3项国家自然基金、5项省自然基金和20余项省市科技项目支持下，深入系统地开展厚大断面球铁物理模拟技术、强制冷却技术、球化衰退机理、石墨漂浮机理、微量元素的作用以及球铁缺陷控制及特殊铸件开发研究工作，取得了一系列突破性成果，获省部级科技进步二等奖3项，省部级科技进步三等奖2项，发表文章60余篇，SCI、EI、ISTP三大检索收录20余篇。为美国AC公司研制出重为37.5吨，壁厚为340mm的厚大断面球铁磨机端盖，其产品质量达到并超过了美国AC公司的技术条件，鉴定结论为：达到了国外同类产品的先进水平，填补了我国厚大断面球铁生产的技术空白，成为我国第一个最大、最厚、最重的厚大断面球铁件。研制了我国第一台BQH-20型球墨铸铁核乏燃料储运容器，解决了国防难题，使我国成为继德国、美国、日本之后少数几个能生产核乏燃料储运容器的国家之一，填补了国内空白，达到国际领先水平。在此基础上，进一步完成了百吨级核乏燃料储运容器成组技术的开发，并完成了样件的制备。开发的BQH-20型球墨铸铁核乏燃料储运容器，已在海军核潜艇上得到应用，开发的厚大断面球铁磨机端盖供给美国AC公司，以我团队为技术支撑齐齐哈尔第一机床厂开发了多种厚大断面球铁铸件，多数产品出口到日本和欧美，提高了企业的市场竞争能力，为企业创造了巨大的经济效益和社会效益，齐齐哈尔第一机床厂生产BQH-20型球墨铸铁核乏燃料储运容器铸件的直接经济效益超过2千万元，运用此研究成果生产的多种厚大断面球铁铸件的经济效益超过3亿。已研制的百吨级核乏燃料储运容器，解决了国家核电装备领域的卡脖子问题，具有显著的经济价值和社会效益。1）提出了模拟实体铸件非自然表面加热控制的物理模拟试验新方法，研制了QN-X型球铁核乏燃料容器铸件凝固物理模拟装置，实现了不浇注实体铸件开展厚大断面球铁铸件凝固控制研究。2）建立了球化衰退与氧活度的关系，揭示了球化衰退与球墨畸变的本质区别，提出了球化衰退是氧活度增加引起的，球化衰退后石墨以片状分布为主；球墨畸变是凝固时间长，引起了球状石墨向碎块状或枝晶点状等非片状畸形石墨的转变的观点，在球化衰退机理方面形成了独到见解。3）获得了核乏燃料容器铸件控制冷却的规律，给出了核乏燃料容器铸件型芯是否需要强制冷却的临界直径（Dmin）判据和QN-X型容器铸件强制冷却的成组材料及成组技术。4）将炼钢的喷粉冶金技术应用于厚大断面球铁的脱硫、脱氧净化处理，获得了低硫、氧的净化铁水。5）首次发现球墨铸铁炉前快速金相石墨球大小不均与石墨漂浮的关系，建立了石墨漂浮的炉前快速分析方法。现已完成了20吨核乏燃料贮运容器铸件铸造工艺成组技术开发，完成了生产，并交付海军使用。在此基础上，完成了百吨级厚大断面球铁件铸造工艺成组技术研发。大型厚大断面球铁件铸造工艺成组技术的就绪度达到9级。随着我国核电、核能事业的迅速发展，对核乏燃料贮存运输的需求逐年增加。核乏燃料的储存运输是保证核安全、防止环境污染的关键，属于国家重大安全工程。核乏燃料贮运容器罐体主要采用厚大断面球墨铸铁制造，制造技术难度大，目前在我国尚属空白，只有德、美等少数发达国家掌握此制造技术，为了解决我国对大型（百吨级）核乏燃料贮运容器的急需，本项目开展高质量厚大断面球墨铸铁大型铸件的成型技术研究。形成具有自主知识产权的核心技术，对于我国摆脱长期依赖进口的局面，以及打破发达国家的技术封锁具有重大的战略意义和显著的经济社会效益。

哈尔滨理工大学

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