2.3 材料制造裝備的設(shè)計(jì)制造嚴(yán)重落后
我國(guó)材料制造與國(guó)際先進(jìn)水平的差距還突出表現(xiàn)在材料制造裝備的設(shè)計(jì)制造嚴(yán)重落后，高端的熱處理和表面改性工藝裝備依賴性進(jìn)口，重復(fù)引進(jìn)，落后——引進(jìn) ——再落后——再引進(jìn)的現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，航空、軍工、和高檔汽車(chē)生產(chǎn)所需的真空滲碳高壓氣淬設(shè)備，國(guó)內(nèi)無(wú)法制造，全部依賴進(jìn)口，這類設(shè)備的售價(jià)是傳統(tǒng)意義上的“制造成本”的十幾倍以至幾十倍，現(xiàn)代先進(jìn)的材料制造工藝裝備是先進(jìn)材料制造技術(shù)的載體，其價(jià)格取決于其中知識(shí)的含量、高新技術(shù)集成度、以及技術(shù)的獨(dú)占性與知識(shí)產(chǎn)權(quán)等因素，然而我國(guó)熱處理設(shè)備制造廠雖然多達(dá)數(shù)千家，但是只能制造相當(dāng)于國(guó)外幾十年以前水平的產(chǎn)品，在慘烈的價(jià)格戰(zhàn)中苦苦掙扎，不久前國(guó)內(nèi)一些航空和軍工單位公開(kāi)招標(biāo)采購(gòu)滲氮設(shè)備，國(guó)內(nèi)廠商的報(bào)價(jià)只有國(guó)外的幾十分之一，卻無(wú)一能中標(biāo)，這一事例表明目前我國(guó)材料制造工藝裝備制造業(yè)缺乏創(chuàng)新能力，無(wú)力滿足用戶的需求，自身也難以可持續(xù)發(fā)展，前景甚憂。
我國(guó)材料制造控制性技術(shù)的落后，不但不能適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，而且制約我國(guó)制造業(yè)整體創(chuàng)新能力的提高。飛機(jī)、汽車(chē)、各種交通工具以及各類機(jī)械設(shè)備的輕量化，工模具、零部件的壽命，高速火炮的射擊頻率，潛艇的極限下潛深度，燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)庠试S溫度等等無(wú)不與材料潛力的發(fā)揮有關(guān)，不掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)的材料制造技術(shù)，就不可能設(shè)計(jì)制造出先進(jìn)的產(chǎn)品。例如：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱中絕大多數(shù)的零部件都需要經(jīng)過(guò)熱處理或表面改性，目前我國(guó)生產(chǎn)的各種牌號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱絕大多數(shù)都是國(guó)外品牌，沒(méi)有自主的核心技術(shù)，只能按照國(guó)外的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)自行研發(fā)了數(shù)款自主品牌的汽車(chē)變速箱，是可喜的進(jìn)步。但是基本上屬于仿制，尤其是關(guān)鍵零部件材料的性能指標(biāo)和控性的技術(shù)要求，只能簡(jiǎn)單的模仿國(guó)外的產(chǎn)品，存在很大的盲目性，影響了產(chǎn)品質(zhì)量，更重要的是：如果缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的材料控性核心技術(shù)的支撐，勢(shì)必制約我國(guó)自主品牌產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力，陷入“落后——仿制——再落后——再仿制”的路徑依賴的惡性循環(huán)，無(wú)法使我國(guó)制造業(yè)擺脫被置于全球化制造鏈低端的困境。
3 發(fā)展數(shù)字化的熱處理智能技術(shù)
熱處理過(guò)程十分復(fù)雜，在不同的外場(chǎng)(熱、力、電、磁、光等)和環(huán)境的作用下，材料發(fā)生相變、應(yīng)力、應(yīng)變和化學(xué)反應(yīng)等變化，對(duì)這些復(fù)雜現(xiàn)象中的客觀規(guī)律認(rèn)識(shí)的深化，是提高熱處理質(zhì)量的基礎(chǔ)。電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，為人們提供了強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算和信息處理的能力，從而有可能集成不同學(xué)科的知識(shí)，用多場(chǎng)耦合的方法建立描述材料熱處理過(guò)程中各種復(fù)雜現(xiàn)象及其相互作用的物理數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)模擬方法，構(gòu)成熱處理的虛擬生產(chǎn)平臺(tái)。將有可能使熱處理技術(shù)由傳統(tǒng)的“技藝”型的落后狀態(tài)向著以科學(xué)計(jì)算為依據(jù)的高度知識(shí)密集型技術(shù)的方向轉(zhuǎn)化。 熱處理過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬近年來(lái)發(fā)展迅速，并已顯示出提升熱處理水平的巨大潛力[2，4]。但也應(yīng)指出，熱處理計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)還很不成熟，還有一系列基礎(chǔ)研究有待進(jìn)行，例如氣—固表面換熱和液—固表面換熱的測(cè)試計(jì)算方法、非等溫非等速條件下相變動(dòng)力學(xué)的定量計(jì)算、多場(chǎng)耦合的算法，復(fù)雜非線性問(wèn)題的算法、界面反應(yīng)的物質(zhì)傳遞、等等都屬于高難度的有待長(zhǎng)期深入研究的課題。計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果的驗(yàn)證和數(shù)學(xué)模型的修正都是工作量浩大的基礎(chǔ)工作。
