粉末冶金概念精选(九篇)

第1篇：粉末冶金概念范文

关键词：

“十一五”期间，喀左县为促进县域经济的快速发展，大力实施“工业强县、项目支撑”的战略，通过引进外资形成了以铸造、冶金、采矿、机械、建材、化工、酿造、农产品加工为主的工业格局。特别是以冶金铸锻产业产生一大批骨干企业，形成集群发展态势，成为地方财政收入的主要来源和城乡居民就业的重要渠道。

一、基本情况

喀左县冶金铸锻产业经过十多年的发展，已初具规模，形成了涵盖矿山采选、钢铁冶炼、粉末冶金、粉末冶金、精密铸造、冷压热锻及钼、锰、镍、钛生产加工等具有地方特色的冶金及铸锻产业体系，上游的采选、冶炼产业、中游的铸造、锻压产业、下游的精密加工产业，基本实现良性联动，产业链雏形已初步形成，一批具有地方特色的专业化分工配套企业正在崛起；一批技术含量高、附加值大的粉末冶金制品、精密铸造件、汽车零部件、有色金属和磁性材料等产品得到快速发展，产业集群在工业经济中的地位日益突出，已成为全县经济发展的主要动力和重要支柱产业。

目前，全县冶金铸锻产业集群入驻企业已达到107户，其中规模以上企业68户。产业集群主要产品为：铸造生铁、锻造钢坯、各类铸锻件、粉末冶金压制件、汽车零部件及零部件总成、镍、钼、钛、等有色金属加工产品等。核心企业有： 

朝阳飞马集团。集团成立于2003年8月，下属四个分公司，分别是飞马车辆设备股份公司、飞马集团机械制造公司、飞马铸造有限公司和利州进出口公司。总资产15亿元，占地面积68.7万平方米，现有员工4000人。经过今年来不断的扩产改造，目前企业年生产能力15万吨，主导产品为汽车轮毂、刹车毂、刹车盘，产品出口到欧美亚四十余个国家和地区。2006年8月被国家商务部、国家发改委评定为“国家汽车零部件出口基地企业”。2010年实现销售收入8.1亿元，上缴税金6890万元，出口创汇5120万美元。今年1—4月份，实现工业总产值24300万元，缴纳税金1185万元。

    朝阳金河集团。集团组建于2007年，是由鑫兴矿业、鑫晟矿业、鑫隆矿业、辘轱井铁远、金河粉末、鑫成铸钢、晟博压件等7个企业组成。经过几年的不断扩产改造及产业链条延伸，目前，集团已形成年产50万吨铁精粉、3万吨粉末冶3万吨雾化粉、3000吨精密制件的生产能力。2010年实现产值8.5亿元，缴纳税金12288万元

    朝阳西姆莱斯石油铸钢管件有限公司。主要是利用无锡西姆莱斯多项荣获国家专利技术和高新技术，年产30万吨石油专用管坯。2010年实现产量10万吨。销售收入5.6亿元，税收1622万元。还有朝阳利鑫有色金属公司，目前每天生产镍铁100吨左右，实现产值220万元。今年1—4月份实现产值14116万元，同比增长163.8；实缴税金1020.3万元，同比增加1014.4万元。喀左县鑫丰金属制品有限公司，今年1—4月份实现产值3.8亿元，全年计划实现产值10亿元，利税8000万元。等大一批骨干企业。

2010年冶金铸锻产业集群实现产值107.4亿元，占全县工业的85.9%；实现工业增加值34.1亿元，占全县工业的86.5%;实现税收3.2亿元，占全县工业税收的88.9%。

目前，该集群正在建设的较大项目有：金河集团投资1.5亿元的年产3万吨雾化粉、6万吨海绵铁项目，金旭锰业投资1.75亿元的年产4万吨硅锰合金和1万吨中低碳锰项目，中天有色投资1.5亿元的年产5.4万吨硅锰合金和2.1万吨中碳锰铁项目，圣峰电力投资8000万元的年产6万元吨铸钢件项目，鑫丰金属投资1亿元的55立方米转炉特钢项目，明鑫铸造投资5亿元的年产60万吨铁和3万吨铸件项目，圣峰镍业投资9800万元的年产6千吨镍基料冶炼项目，盛奥投资8300万元的年产20万吨铁精粉和3万吨钢球衬板项目，亿通金属制品投资8000万元的年产2.5万吨硅锰合金项目，兴发矿业投资8000万元的年产3万吨铸造排水管件项目，聚丰合金投资5000万元的年产1.3万吨耐磨合金铸件项目，永生锰业投资4000万元的年产1万吨富锰渣及锰铁铸件，博华新金属投资2800万元建设电子封装金属键合线项目等。以上这些项目陆续建完投产后，将进一步壮大我县冶金铸锻产业集规模，也必将对我喀左县工业经济形成强有力的支撑和拉动作用。

二、集群发展面临的主要问题

近年来，喀左县冶金铸锻产业集群虽然取得较快发展，但与省内和周边地区相比，在面临诸多发展机遇的同时，也存在一些制约发展的因素，总体看仍有一些差距。

一是产业集中度较低，企业协作配套不紧密。冶金、铸造、锻压、加工行业龙头企业少，特别缺乏集设计、制造、服务于一体的成套总包企业，围绕龙头企业的中小企业群体还未形成，原材料供应、外协配套件等相关产业发展不足，尚未形成专业化分工、社会化配套的制造体系，制约了企业做强做大，对区域经济发展带动作用不明显。

二是产品结构层次低，创新能力不足。多数企业的集成创新、引进消化再创新意识不够强、能力不足，高技术含量、高附加值得精密加工和智能控制等设备比例低，产品大多处于产业分工价值链的中低端。加上企业的经营理念较为落后，开拓市场的力度不够，产品结构老化，不注重品牌和企业形象的建设，缺乏现代化的营销理念及手段，制约着企业市场的开拓和创新能力的提高。

三是熟练技工少，人力资源匮乏。我县内冶金铸锻加工企业数量较多，劳动力密集，大部分员工学历偏低，技术类、管理类的人才缺乏，影响了冶金铸锻及加工产业企业的健康发展。

四是资金短缺，融资能力较低，由于企业规模偏小知名度低，地方政府资金支持力度有限，域外资金介入的规模偏小，难以满足企业发展的需要，资金的缺乏成就冶金铸锻及加工企业实现跨越式发展的“瓶颈”，此外，园区基础设施建设资金投入不足，与发达地区的园区相比较一些功能还相对滞后。

五是瓶颈制约影响集群发展。主要是土地指标缺口大、环评审批周期过长、一些地方电力不足等，这些因素影响了一些项目的引进和落地，也限制了现有企业扩产改造，制约了集群发展。

三、须要解决的问题

1．加大政策支持力度。全面贯彻落实辽宁省政府《关于实施突破辽西北战略的若干意见》的政策，积极争取省、市对冶金铸锻企业在技术开发、项目建设等方面给予重点支持，在资金投入、环保、土地等方面给予优先扶持。

2．加强组织领导。要把冶金铸造锻压产业作为一个长期战略重点来抓，成立专门机构，抽调 专门人员，一以贯之的常抓不懈。同时，加强宏观指导和微观协调服务，为冶金铸造锻压产业发展创造宽松的软硬环境。

3.加大资金扶持力度。希望对我县冶金铸锻产业集群一些在建项目给予技改贴息或项目补贴等资金支持，以此激发投资者投资上项目的积极性。对冶金铸造园区给予资金支持，以保证其基础设施投入，不断提升园区条件，吸引更多项目进驻。

4.给予人才、技术等方面的支持。随着冶金铸锻产业的规模壮大，企业增多，产业工人、技术工人、管理人才短缺矛盾日益突出，一些企业还存在着某些技术方面的瓶颈制约，建议：一是大中专毕业生和一些使用技术人才多往喀左引进、推荐；二是省经信委在专项资金中砍出一块专门用于企业工人培训；三是联合大中专院校、一些科研部门帮助企业解决技术难题。

5．加大招商引资工作力度，紧紧抓住铸造产业发达地区资金产业招商、概念招商、地产招商、定点定向招商，引进一批较大项目落户我县。进一步放宽思路，采取灵活的方式方法，提高在谈项目成功率和落地率。鼓励开展中介招商，努力探索专业化、市场化招商的新路子。

6．着力培育优势骨干企业。更新发展理念，创新经营模式。支持冶金铸造锻压企业积极面向市场，打破体制性障碍，拓展发展领域，实现快速发展。较快各类冶金铸造锻压企业兼并、联合、重组步伐，整合社会资源，促进生产要素向优势企业集中，通过多种途径培育一批大型企业集团。

7．引导企业集聚发展。积极运用土地、环保、电价和政府补贴等手段，支持园区建设，发挥骨干企业作用。吸引相关企业建立生产基地，壮大产业规模，形成特色明显的冶金铸造锻压产业园区。要在产品研发、电子商务、金融服务、现代物流等方面，加快建立和完善公共服务体系，全面提升集群的综合竞争力。

8．提高自主创新能力。积极争取符合条件的企业和项目列入国家、省重大创新专项和国债项目。鼓励企业与高校和科研院所开展产学合作，推进大型冶金铸造锻压企业和研究院所合作。培育具有自主创新能力的大型企业集团。在园区建立公共技术研发平台，冶金铸造锻压企业建立市级以上技术中心。

第2篇：粉末冶金概念范文

关键词:梯度功能材料,复合材料,研究进展

TheAdvanceofFunctionallyGradientMaterials

JinliangCui

(Qinghaiuniversity,XiningQinghai810016,china)

Abstract:Thispaperintroducestheconcept，types，capability，preparationmethodsoffunctionallygradedmaterials.Baseduponanalysisofthepresentapplicationsituationsandprospectofthiskindofmaterialssomeproblemsexistedarepresented.ThecurrentstatusoftheresearchofFGMarediscussedandananticipationofitsfuturedevelopmentisalsopresent.

Keywords:FGM；composite；theAdvance

0引言

信息、能源、材料是现代科学技术和社会发展的三大支柱。现代高科技的竞争在很大程度上依赖于材料科学的发展。对材料,特别是对高性能材料的认识水平、掌握和应用能力,直接体现国家的科学技术水平和经济实力,也是一个国家综合国力和社会文明进步速度的标志。因此,新材料的开发与研究是材料科学发展的先导,是21世纪高科技领域的基石。

近年来,材料科学获得了突飞猛进的发展[1]。究其原因,一方面是各个学科的交叉渗透引入了新理论、新方法及新的实验技术;另一方面是实际应用的迫切需要对材料提出了新的要求。而FGM即是为解决实际生产应用问题而产生的一种新型复合材料，这种材料对新一代航天飞行器突破“小型化”，“轻质化”，“高性能化”和“多功能化”具有举足轻重的作用[2]，并且它也可广泛用于其它领域，所以它是近年来在材料科学中涌现出的研究热点之一。

1FGM概念的提出

当代航天飞机等高新技术的发展，对材料性能的要求越来越苛刻。例如：当航天飞机往返大气层，飞行速度超过25个马赫数，其表面温度高达2000℃。而其燃烧室内燃烧气体温度可超过2000℃，燃烧室的热流量大于5MW/m2,其空气入口的前端热通量达5MW/m2.对于如此大的热量必须采取冷却措施，一般将用作燃料的液氢作为强制冷却的冷却剂，此时燃烧室内外要承受高达1000K以上的温差,传统的单相均匀材料已无能为力[1]。若采用多相复合材料,如金属基陶瓷涂层材料,由于各相的热胀系数和热应力的差别较大,很容易在相界处出现涂层剥落[3]或龟裂[1]现象，其关键在于基底和涂层间存在有一个物理性能突变的界面。为解决此类极端条件下常规耐热材料的不足，日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以连续变化的组分梯度来代替突变界面,消除物理性能的突变,使热应力降至最小[3],如图1所示。

随着研究的不断深入，梯度功能材料的概念也得到了发展。目前梯度功能材料(FGM)是指以计算机辅助材料设计为基础，采用先进复合技术，使构成材料的要素（组成、结构）沿厚度方向有一侧向另一侧成连续变化，从而使材料的性质和功能呈梯度变化的新型材料[4]。

2FGM的特性和分类

2.1FGM的特殊性能

由于FGM的材料组分是在一定的空间方向上连续变化的特点如图2,因此它能有效地克服传统复合材料的不足[5]。正如Erdogan在其论文[6]中指出的与传统复合材料相比FGM有如下优势:

1)将FGM用作界面层来连接不相容的两种材料,可以大大地提高粘结强度;

2)将FGM用作涂层和界面层可以减小残余应力和热应力;

3)将FGM用作涂层和界面层可以消除连接材料中界面交叉点以及应力自由端点的应力奇异性;

4)用FGM代替传统的均匀材料涂层,既可以增强连接强度也可以减小裂纹驱动力。

图2

2.2FGM的分类

根据不同的分类标准FGM有多种分类方式。根据材料的组合方式，FGM分为金属/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多种组合方式的材料[1]；根据其组成变化FGM分为梯度功能整体型（组成从一侧到另一侧呈梯度渐变的结构材料），梯度功能涂敷型（在基体材料上形成组成渐变的涂层），梯度功能连接型（连接两个基体间的界面层呈梯度变化）[1]；根据不同的梯度性质变化分为密度FGM，成分FGM，光学FGM，精细FGM等[4]；根据不同的应用领域有可分为耐热FGM，生物、化学工程FGM，电子工程FGM等[7]。

3FGM的应用

FGM最初是从航天领域发展起来的。随着FGM研究的不断深入,人们发现利用组分、结构、性能梯度的变化,可制备出具有声、光、电、磁等特性的FGM,并可望应用于许多领域。FGM的应用[8]见图3。

图3FGM的应用

功能

应用领域材料组合

缓和热应

力功能及

结合功能

航天飞机的超耐热材料

陶瓷引擎

耐磨耗损性机械部件

耐热性机械部件

耐蚀性机械部件

加工工具

运动用具:建材陶瓷金属

陶瓷金属

塑料金属

异种金属

异种陶瓷

金刚石金属

碳纤维金属塑料

核功能

原子炉构造材料

核融合炉内壁材料

放射性遮避材料轻元素高强度材料

耐热材料遮避材料

耐热材料遮避材料

生物相溶性

及医学功能

人工牙齿牙根

人工骨

人工关节

人工内脏器官:人工血管

补助感觉器官

生命科学磷灰石氧化铝

磷灰石金属

磷灰石塑料

异种塑料

硅芯片塑料

电磁功能

电磁功能陶瓷过滤器

超声波振动子

IC

磁盘

磁头

电磁铁

长寿命加热器

超导材料

电磁屏避材料

高密度封装基板压电陶瓷塑料

压电陶瓷塑料

硅化合物半导体

多层磁性薄膜

金属铁磁体

金属铁磁体

金属陶瓷

金属超导陶瓷

塑料导电性材料

陶瓷陶瓷

光学功能防反射膜

光纤;透镜;波选择器

多色发光元件

玻璃激光透明材料玻璃

折射率不同的材料

不同的化合物半导体

稀土类元素玻璃

能源转化功能

MHD发电

电极;池内壁

热电变换发电

燃料电池

地热发电

太阳电池陶瓷高熔点金属

金属陶瓷

金属硅化物

陶瓷固体电解质

金属陶瓷

电池硅、锗及其化合物

4FGM的研究

FGM研究内容包括材料设计、材料制备和材料性能评价。FGM的研究开发体系如图4所示[8]。

设计设计

图4FGM研究开发体系

4.1FGM设计

FGM设计是一个逆向设计过程[7]。

首先确定材料的最终结构和应用条件,然后从FGM设计数据库中选择满足使用条件的材料组合、过渡组份的性能及微观结构,以及制备和评价方法,最后基于上述结构和材料组合选择,根据假定的组成成份分布函数,计算出体系的温度分布和热应力分布。如果调整假定的组成成份分布函数,就有可能计算出FGM体系中最佳的温度分布和热应力分布,此时的组成分布函数即最佳设计参数。

FGM设计主要构成要素有三:

1)确定结构形状,热—力学边界条件和成分分布函数;

2)确定各种物性数据和复合材料热物性参数模型;

3)采用适当的数学—力学计算方法,包括有限元方法计算FGM的应力分布,采用通用的和自行开发的软件进行计算机辅助设计。

FGM设计的特点是与材料的制备工艺紧密结合,借助于计算机辅助设计系统,得出最优的设计方案。

4.2FGM的制备

FGM制备研究的主要目标是通过合适的手段,实现FGM组成成份、微观结构能够按设计分布,从而实现FGM的设计性能。可分为粉末致密法:如粉末冶金法(PM),自蔓延高温合成法(SHS);涂层法:如等离子喷涂法,激光熔覆法,电沉积法,气相沉积包含物理气相沉积(PVD)和化学相沉积(CVD);形变与马氏体相变[10、14]。

4.2.1粉末冶金法(PM)

PM法是先将原料粉末按设计的梯度成分成形,然后烧结。通过控制和调节原料粉末的粒度分布和烧结收缩的均匀性,可获得热应力缓和的FGM。粉末冶金法可靠性高,适用于制造形状比较简单的FGM部件,但工艺比较复杂,制备的FGM有一定的孔隙率,尺寸受模具限制[7]。常用的烧结法有常压烧结、热压烧结、热等静压烧结及反应烧结等。这种工艺比较适合制备大体积的材料。PM法具有设备简单、易于操作和成本低等优点,但要对保温温度、保温时间和冷却速度进行严格控制。国内外利用粉末冶金方法已制备出的FGM有:MgC/Ni、ZrO2/W、Al2O3/ZrO2[8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7]。

4.2.2自蔓延燃烧高温合成法(Self-propagatingHigh-temperatureSynthesis简称SHS或CombustionSynthesis)

SHS法是前苏联科学家Merzhanov等在1967年研究Ti和B的燃烧反应时,发现的一种合成材料的新技术。其原理是利用外部能量加热局部粉体引燃化学反应,此后化学反应在自身放热的支持下,自动持续地蔓延下去,利用反应热将粉末烧结成材，最后合成新的化合物。其反应示意图如图6所示[16]：

图6SHS反应过程示意图

SHS法具有产物纯度高、效率高、成本低、工艺相对简单的特点。并且适合制造大尺寸和形状复杂的FGM。但SHS法仅适合存在高放热反应的材料体系,金属与陶瓷的发热量差异大,烧结程度不同,较难控制,因而影响材料的致密度,孔隙率较大,机械强度较低。目前利用SHS法己制备出Al/TiB2,Cu/TiB2、Ni/TiC[8]、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。

4.2.3喷涂法

喷涂法主要是指等离子体喷涂工艺,适用于形状复杂的材料和部件的制备。通常,将金属和陶瓷的原料粉末分别通过不同的管道输送到等离子喷枪内,并在熔化的状态下将它喷镀在基体的表面上形成梯度功能材料涂层。可以通过计算机程序控制粉料的输送速度和流量来得到设计所要求的梯度分布函数。这种工艺已经被广泛地用来制备耐热合金发动机叶片的热障涂层上,其成分是部分稳定氧化锆(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。

4.2.3.1等离子喷涂法(PS)

PS法的原理是等离子气体被电子加热离解成电子和离子的平衡混合物,形成等离子体,其温度高达1500K,同时处于高度压缩状态,所具有的能量极大。等离子体通过喷嘴时急剧膨胀形成亚音速或超音速的等离子流,速度可高达1.5km/s。原料粉末送至等离子射流中,粉末颗粒被加热熔化,有时还会与等离子体发生复杂的冶金化学反应,随后被雾化成细小的熔滴,喷射在基底上,快速冷却固结,形成沉积层。喷涂过程中改变陶瓷与金属的送粉比例,调节等离子射流的温度及流速,即可调整成分与组织,获得梯度涂层[8、11]。该法的优点是可以方便的控制粉末成分的组成,沉积效率高,无需烧结,不受基体面积大小的限制,比较容易得到大面积的块材[10],但梯度涂层与基体间的结合强度不高,并存在涂层组织不均匀,空洞疏松,表面粗糙等缺陷。采用此法己制备出TiB2-Ni、TiC-Ni、TiB2-Cu、Ti-Al[7]、NiCrAl/MgO-ZrO2、NiCrAl/Al2O3/ZrO2、NiCrAlY/ZrO2[10]系功能梯度材料

图7PS方法制备FGM涂层示意图[17]（a）单枪喷涂（b）双枪喷涂

4.2.3.2激光熔覆法

激光熔覆法是将预先设计好组分配比的混合粉末A放置在基底B上,然后以高功率的激光入射至A并使之熔化,便会产生用B合金化的A薄涂层,并焊接到B基底表面上,形成第一包覆层。改变注入粉末的组成配比,在上述覆层熔覆的同时注入,在垂直覆层方向上形成组分的变化。重复以上过程,就可以获得任意多层的FGM。用Ti-A1合金熔覆Ti用颗粒陶瓷增强剂熔覆金属获得了梯度多层结构。梯度的变化可以通过控制初始涂层A的数量和厚度,以及熔区的深度来获得,熔区的深度本身由激光的功率和移动速度来控制。该工艺可以显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热及电气特性和生物活性等性能,但由于激光温度过高,涂层表面有时会出现裂纹或孔洞,并且陶瓷颗粒与金属往往发生化学反应[10]。采用此法可制备Ti-Al、WC-Ni、Al-SiC系梯度功能材料[7]。

图8同步注粉式激光表面熔覆处理示意图[18]

4.2.3.3热喷射沉积[10]

与等离子喷涂有些相关的一种工艺是热喷涂。用这种工艺把先前熔化的金属射流雾化,并喷涂到基底上凝固,因此,建立起一层快速凝固的材料。通过将增强粒子注射到金属流束中,这种工艺已被推广到制造复合材料中。陶瓷增强颗粒,典型的如SiC或Al2O3,一般保持固态,混入金属液滴而被涂覆在基底,形成近致密的复合材料。在喷涂沉积过程中,通过连续地改变增强颗粒的馈送速率,热喷涂沉积已被推广产生梯度6061铝合金/SiC复合材料。可以使用热等静压工序以消除梯度复合材料中的孔隙。

4.2.3.4电沉积法

电沉积法是一种低温下制备FGM的化学方法。该法利用电镀的原理,将所选材料的悬浮液置于两电极间的外场中,通过注入另一相的悬浮液使之混合,并通过控制镀液流速、电流密度或粒子浓度,在电场作用下电荷的悬浮颗粒在电极上沉积下来,最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基体材料可以是金属、塑料、陶瓷或玻璃,涂层的主要材料为TiO2-Ni,Cu-Ni,SiC-Cu,Cu-Al2O3等。此法可以在固体基体材料的表面获得金属、合金或陶瓷的沉积层,以改变固体材料的表面特性,提高材料表面的耐磨损性、耐腐蚀性或使材料表面具有特殊的电磁功能、光学功能、热物理性能,该工艺由于对镀层材料的物理力学性能破坏小、设备简单、操作方便、成型压力和温度低,精度易控制,生产成本低廉等显著优点而备受材料研究者的关注。但该法只适合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]

4.2.3.5气相沉积法

气相沉积是利用具有活性的气态物质在基体表面成膜的技术。通过控制弥散相浓度,在厚度方向上实现组分的梯度化,适合于制备薄膜型及平板型FGM[8]。该法可以制备大尺寸的功能梯度材料,但合成速度低,一般不能制备出大厚度的梯度膜,与基体结合强度低、设备比较复杂。采用此法己制备出Si-C、Ti-C、Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。气相沉积按机理的不同分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两类。

化学气相沉积法(CVD)是将两相气相均质源输送到反应器中进行均匀混合,在热基板上发生化学反应并使反映产物沉积在基板上。通过控制反应气体的压力、组成及反应温度,精确地控制材料的组成、结构和形态,并能使其组成、结构和形态从一种组分到另一种组分连续变化,可得到按设计要求的FGM。另外,该法无须烧结即可制备出致密而性能优异的FGM,因而受到人们的重视。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制备过程包括：气相反应物的形成；气相反应物传输到沉积区域；固体产物从气相中沉积与衬底[12]。

物理气相沉积法(PVD)是通过加热固相源物质,使其蒸发为气相,然后沉积于基材上,形成约100μm厚度的致密薄膜。加热金属的方法有电阻加热、电子束轰击、离子溅射等。PVD法的特点是沉积温度低,对基体热影响小,但沉积速度慢。日本科技厅金属材料研究所用该法制备出Ti/TiN、Ti/TiC、Cr/CrN系的FGM[7~8、10~11]

4.2.4形变与马氏体相变[8]

通过伴随的应变变化,马氏体相变能在所选择的材料中提供一个附加的被称作“相变塑性”的变形机制。借助这种机制在恒温下形成的马氏体量随材料中的应力和变形量的增加而增加。因此,在合适的温度范围内,可以通过施加应变(或等价应力)梯度,在这种材料中产生应力诱发马氏体体积分数梯度。这一方法在顺磁奥氏体18-8不锈钢(Fe-18%,Cr-8%Ni)试样内部获得了铁磁马氏体α体积分数的连续变化。这种工艺虽然明显局限于一定的材料范围,但能提供一个简单的方法,可以一步生产含有饱和磁化强度连续变化的材料,这种材料对于位置测量装置的制造有潜在的应用前景。

4.3FGM的特性评价

功能梯度材料的特征评价是为了进一步优化成分设计,为成分设计数据库提供实验数据,目前已开发出局部热应力试验评价、热屏蔽性能评价和热性能测定、机械强度测定等四个方面。这些评价技术还停留在功能梯度材料物性值试验测定等基础性的工作上[7]。目前,对热压力缓和型的FGM主要就其隔热性能、热疲劳功能、耐热冲击特性、热压力缓和性能以及机械性能进行评价[8]。目前,日本、美国正致力于建立统一的标准特征评价体系[7~8]。

5FGM的研究发展方向

5.1存在的问题

作为一种新型功能材料,梯度功能材料范围广泛,性能特殊,用途各异。尚存在一些问题需要进一步的研究和解决,主要表现在以下一些方面[5、13]:

1）梯度材料设计的数据库（包括材料体系、物性参数、材料制备和性能评价等）还需要补充、收集、归纳、整理和完善；

2）尚需要进一步研究和探索统一的、准确的材料物理性质模型，揭示出梯度材料物理性能与成分分布，微观结构以及制备条件的定量关系，为准确、可靠地预测梯度材料物理性能奠定基础；

3）随着梯度材料除热应力缓和以外用途的日益增加，必须研究更多的物性模型和设计体系，为梯度材料在多方面研究和应用开辟道路；

4）尚需完善连续介质理论、量子（离散）理论、渗流理论及微观结构模型，并借助计算机模拟对材料性能进行理论预测，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。

5)已制备的梯度功能材料样品的体积小、结构简单,还不具有较多的实用价值;

6)成本高。

5.2FGM制备技术总的研究趋势[13、15、19-20]

1）开发的低成本、自动化程度高、操作简便的制备技术；

2）开发大尺寸和复杂形状的FGM制备技术；

3）开发更精确控制梯度组成的制备技术（高性能材料复合技术）；

4）深入研究各种先进的制备工艺机理，特别是其中的光、电、磁特性。

5.3对FGM的性能评价进行研究[2、13]

有必要从以下5个方面进行研究：

1）热稳定性，即在温度梯度下成分分布随时间变化关系问题；

2）热绝缘性能；

3）热疲劳、热冲击和抗震性；

4）抗极端环境变化能力；

5）其他性能评价，如热电性能、压电性能、光学性能和磁学性能等

6结束语

FGM的出现标志着现代材料的设计思想进入了高性能新型材料的开发阶段[8]。FGM的研究和开发应用已成为当前材料科学的前沿课题。目前正在向多学科交叉,多产业结合,国际化合作的方向发展。

参考文献：

[1]杨瑞成，丁旭，陈奎等.材料科学与材料世界[M].北京：化学工业出版社，2006.

[2]李永,宋健,张志民等.梯度功能力学[M].北京:清华大学出版社.2003.

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第3篇：粉末冶金概念范文

关键词：新型；金属材料；成型加工；概况；技术

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.019

目前新型金属材料成型加工技术的发展势头良好，其材料特性相比普通金属具有更高的性能优势，在不断发展中成为了工程建设的重要材料，也催生了许多新型金属材料成型加工技术。尽管当前阶段新型金属材料成型加工技术的发展状况良好，还得到了我国政府有关部门在政策和资金上的支持，使得新型金属材料成型加工技术进入了发展新阶段；但是受到传统技术观念和落后管理模式的限制，新型金属材料的成型和加工技术的发展陷入困境，不利于相关技术在生产中发挥自身优势。所以，本文就从新型金属材料成型加工技术的概况出发，对新型金属材料成型加工技术和方法进行分析和研究。

1 新型金属材料成型加工技术的概况

虽然新型金属材料成型加工技术得到了快速发展，其发展成果和具体表现还得到了研究人员和管理人员的认可和重视，但是大部分企业的领导层并不了解新型金属材料成型加工技术的重要性，受到专业性的限制，使得新型金属材料成型加工技术无法得到有效发展，长此以往就会对新型金属材料成型加工技术产生消极影响。由此可见，新型金属材料成型加工技术的概况需要得到有效分析，特别是其特性和选择原则更是研究的重点，为新型金属材料成型加工技术与方法的应用做好铺垫。

1.1 新型金属材料成型加工技术的特性

一方面，新型金属材料有固有的特性，具体表现为延展性更好， 化学性较为活泼，独特的光泽和色彩等，目前应用较为广泛的新型金属材料有形状记忆合金，高温合金，贮氢合金和非晶态合金等；另一方面，新型金属材料还有加工特性，主要表现为：焊接性，焊接时没有气孔和裂缝，具有收缩小和导热性能好的特点；锻压性，可以承受塑型变形的同时有效缓解冲压等。

1.2 新型金属材料成型加工技术的选择原则

为了更好地l挥新型金属材料成型加工技术的积极作用，就需要了解和应用好相关的选材原则。举例来说，某些金属符合材料种类有差别，使得加工工艺和加工技术有所不同，比如连续纤维增强金属基复合材料构件需要应用更多的技术和手段。正是因为任何一个小细节或者细微的纰漏都可能改变金属基复合材料结构，所以在材料和技术的选择中，研究人员和技术人员需要根据新型金属材料的本质，结合选材的原则，从而可以做出科学合理的决定。

2 新型金属材料成型加工技术与方法

根据新型金属材料成型加工技术概况的表现，可以得知相关技术和方法的应用需要进行相应地调整和改进，才能促进新型金属材料成型加工技术的不断发展。基于对新型金属材料成型加工技术的了解，可以对粉末冶金成型加工技术，铸造成型加工技术法，机械加工铸造法，电切割技术法等具体表现进行分析，总结出有用的经验和教训，保证新型金属材料成型加工工作的正常进行，提高新型金属材料成型加工技术的经济效益和社会效益。笔者结合自身的经验和实际的案例，选取其中典型的加工技术进行分析，从而可以为同行业人员的研究提供科学合理的借鉴。

2.1 粉末冶金成型加工技术

粉末冶金成型加工技术是最早应用于新型金属材料成型加工的技术之一，主要适用于尺寸较小，形状不复杂以及较为精密的零件的制作，具有着在成型制作过程中能够根据实际需求进行增强相含量的调节，界面反应少的优势，目前被广泛地应用到了复合材料零件，颗粒制造和金属基复合材料的晶须增强中去，有效的提高了工作的效率。

2.2 铸造成型加工技术法

现阶段发展最成熟的新型金属材料成型加工技术是铸造成型加工技术法，能够在满足选材原则的基础上被应用到复合材料零件的生产与制作中去。但是当前阶段铸造成型加工技术法还需要在具体的参数设置，工艺方法的选择等方面进行改进，从而可以避免不必要的风险和损失，有效地提高铸造成型加工技术法的经济效益。

3 总结

总而言之，研究新型金属材料成型加工技术是符合时展趋势的，在了解新型金属材料成型加工技术现状的过程中发现了其中的潜在问题，并且通过有效技术的发展和创新对不足之处和薄弱环节进行了改善和弥补，为我国社会建设中新型金属材料成型加工技术的发展打下了良好的基础。为了迎合当前阶段新型金属材料成型加工技术越来越重要的趋势，满足人们对于生产生活的需求，就需要针对新型金属材料成型加工技术的应用现状进行策略上的调整和改进，使得新型金属材料成型加工技术可以在更广泛地领域中发挥重要的作用。讨论新型金属材料成型加工技术不仅促进了相关问题的解决，还为我国社会建设中材料应用和成型加工技术未来的发展和创新提供了新思路。

参考文献：

[1]李兰军.浅谈新型金属材料成型加工技术[J].科技视界，2015（15）：286，291.

[2]戴宇星.浅谈新型金属材料成型加工技术[J].科学与财富，2016，08（04）：583.

第4篇：粉末冶金概念范文

（绍兴文理学院 美术学院，浙江 绍兴 321000）

摘 要：中国绘画的色彩所承担的不仅仅是自然色彩的简单模仿，而是建立在中国传统绘画理论上的一个体系。中国绘画中每种色彩的运用都是一种情感的投入，而且色彩本身的品质都直接表达了作者意境和作品的审美情趣。

关键词:色彩；绘画；传统；

中图分类号：J201文献标识码：A

On the Application of Colors in Traditional Chinese Painting

LI Jun

中国绘画自从发生到今天的辉煌已经走过了五千年的历史，在这个漫长的过程中，色彩的产生和使用，以及它在绘画的每个阶段中所具有的特殊使命却不仅相同。相比较西方绘画，中国绘画对色彩的使用有“不科学”的嫌疑，孰不知中西绘画在理念上存在根本的区别，所以色彩在绘画中的作用也就有了根本的区别。但是存在这样一个事实：中国先民在数千年的艺术长河中，在追求审美理想的同时已经完善了具有东方文化特色的色彩体系，有整套非常严谨的制色和用色方法，这一严谨和科学的体系，就是给我们留下的非常灿烂的文化遗产。像敦煌石窟、永乐宫壁画艺术和难以计数的优秀的卷轴画艺术和民间绘画艺术像璀璨的明珠闪烁在世界艺林当中。随着绘画观念的改变，中国绘画进入文人画时代后，有关于传统“色彩学”的文化遗产在以水墨为主的主流画坛中出现了严重的“丢失”现象。我们在欣赏古代绘画优秀名作的同时，谈到传统绘画的色彩和相关材料和使用方法时，很少有人敢于问津。更让人扼惋痛惜的是，我们所丢失的文化遗产在日本国完全能找到了答案，中国绘画传统色彩的制作与使用技术已经成了日本的传统文化，并且得到了长足的发展。眼下国人所使用的借鉴国外经验生产的锡管颜料虽说方便，那也只不过是比较粗制的代用品而已，颜料本身的品质与传统相比，相去甚远。国人对绘画程序的简单化，更是让人担忧，我们给后代留下什么样的艺术遗产，能经久多远，应该是到了引起绘画界广泛深思的时候了。

一、色彩在中国绘画中的应用概述

自然界中的色彩本身对人的感官有特殊的刺激作用，这种作用充分表现在人对色彩的一种偏好，反过来又形成人的联想，这就是人类对自然色彩的美感体验。新石器时代的彩陶艺术和岩画艺术是人类在劳动过程当中创造的第一批艺术作品，抛开它的造型，就装饰效果而言，色彩的地位是至高无上的。由于生产力的低下，人们只能就地取材，用红色铁矿土、白色垩土、黄色泥土和黑色木炭等“颜料”在彩陶上和岩壁上描绘他们对大自然的体验，同时表达他们朴素的爱美情结。但是真正谈到具有绘画意义的色彩，要推到汉唐以后了，从考古发掘的河南洛阳西汉墓室壁画《鸿门宴》、河北密县东汉壁画《百戏饮宴图》和长沙马王堆出土的西汉墓室帛画中可以分析出除以上色彩以外还有紫色、赭石、绿色、蓝色等，色彩品种增多，质量也有所提高，并且胶矾粘和的技法也以形成。在色彩应用上主要以平涂为主，间有不同深浅的同类色，并且开始用比较丰富和厚重的色彩表达一定的主题。汉以后随着佛教的传入，在新疆克孜尔、甘肃敦煌等地兴盛佛教壁画，使中国绘画色彩进入了辉煌时期。伴随着佛教的传入，佛教绘画艺术和制色工艺也随之传入，加上本土工匠的智慧，极大的丰富了中国绘画的色彩表现空间。南、北朝时期，在壁画中以石青、石绿为主要色彩，同时以胭脂、靛蓝、草绿等植物色作为辅助色彩。所以，整个画面表现出浓郁的冷色调。隋唐时期的壁画色彩种类较多，表现技法灵活多变，色彩的应用在佛教壁画中进入了全盛阶段。从发掘的唐代墓室壁画的资料中分析，除了石青、石绿、赭石等矿物色外，朱砂、石黄也已出现，而且在应用当中出现间色和色彩的深浅变化，还有晕染、渲染等染色技法。唐代张彦远在《历代名画记》中描述了多种颜色的名称及产地：“武陵水井之丹，磨磋之砂，超Q之空青，蔚之会青，武昌之扁青，蜀郡之铅华，始兴之解锡，研b、澄汰、深浅、轻重、精，林邑昆仑之黄，南海之铆……b煎并为重彩，郁而用之。”张氏论及的色彩种类不过九种，但是唐代画家技艺精湛，在各色的巧妙配合下，画家正在熟练应用一些“间色”和“复色”，使色彩逐渐具备了丰富的情调。现存唐代阎立本的《步辇图》、张萱的《捣练图》、五代顾闳中的《韩熙载夜宴图》、宋代赵佶的《芙蓉锦鸡图》、王希孟的《千里江山图》以及大量的宋人花鸟画等重彩画作品中可以看出，虽然中国绘画以勾线染墨为基础，但是色彩在绘画中仍然具有十分重要的地位。唐、宋应用色彩在绘画中取得的成就在美术史上可以说成就了非常壮丽的篇章。谢赫在“六法论”中提出的“应物像形，随类赋彩”在唐宋绘画中得到了具体的贯彻。自宋元士人参与绘画创作，使中国绘画面貌发生很大变化，绘画不再具有“成教化，助人伦”的功能，也不是统治阶级用来粉饰太平的工具，而是画家借绘画中的物态来达到“抒情言志”的目的。因为传统的绘画形式程序烦琐，不适合文人进行酣畅的挥洒，况且，老庄的“色能乱性”、“五色令人目盲”的学说，早已在人文的审美观念里根深蒂固，所以他们将水墨体系奉为至高无上的地位。文人画在元、明、清三代占据中国绘画的主流，从艺术发展的潮流来看，文人画在继承传统绘画精髓的基础上，融诗词、书法、金石于一体，在世界艺林当中创造了中华民族独特的审美形式。但是过分地关注水墨、贬低绘画的其他形式，导致重在色彩表现的宫廷绘画、民间绘画逐渐边缘化，传统的制色工艺和独特、严谨的作画方法经过几百年的衰变，现已几乎完全失传。

在文人画盛行的元、明两代，民间工匠为中国绘画作出的最大贡献要数建于元泰定二年（1325年）的山西永乐宫道观壁画和建于明正统四年（1439年）的北京西郊法海寺佛教壁画。如果说敦煌莫高窟壁画融会了西亚健陀逻艺术的风格，那么，永乐宫壁画则应该算是纯粹的“中国式”壁画艺术。永乐宫壁画采用重墨勾线，重彩厚填法，合理使用多种天然矿物质颜料，并且创造性地使用了“堆金立粉”、“雕金”、“拨金”等技法，既使画面整肃大气，又尽显绘画材质本身的美感。法海寺壁画相比较永乐宫更加精致富丽，采用勾填与勾勒相结合、厚涂与薄染相结合的方法，绘制工整细腻的程度堪称民间工笔重彩画的最佳代表。

二、中国近现代绘画色彩的研究概况与日本画色彩之比较

中国绘画色彩的研究在整个清代处于一种停止状态，色彩的使用范围主要集中在民间寺庙道观的壁画和建筑装饰当中，清代末年，资本主义萌芽开始在我国东部沿海城市出现，国外的绘画材料不断输入市场。国外进口的颜料相比较我国的传统颜料，由于使用了合成色技术，所以色彩的种类比较多，同时也方便使用，但是进口颜料或其他锡管颜料只能是一种代用品，除了方便使用以外，其品质无法与传统颜料相比。中国传统颜料主要以石青、石绿、朱砂为主，这些颜料品质优秀、在各种环境之下都能保持其本色，稳定性非常好。在绘画中的地位有目共睹，但由于取材于天然矿藏，原材料的采集量十分有限，加工厂家的产量也相当低，另外价格极其昂贵，所以导致绝大部分画家很少问津这个领域。传统矿物质颜料在使用过程中必须要有一定的经验和程序，比如胶矾的使用、底色的制作以及与植物色的结合等等，实际上是一个系统的工程，这个工程让一般画家望而却步。当然还有一个不可忽视的原因是画家对传统颜料的概念没有足够的认识。致使传统绘画的色彩没落到几乎无人知晓的极点。

日本早年的绘画与中国没有太大区别，因为日本在晋唐时期的文化交流中完全继承了中国绘画的传统，在绘画原材料的使用上与中国毫无差别，而且像石青、石绿、朱砂等的产地仍然在中国，连名称都没改变。他们非常重视中国传统的色彩以及使用技法，在中国水墨画兴盛的时候，他们对传统颜料的加工制作和绘画技巧的研究方面一刻也没有停止，并且有了长足的改进和发展。相比较中国，日本的颜料矿藏相当匮乏，但是为了保持传统绘画使用粉状颜料调胶的特色不变，他们在向世界各地寻找矿藏之外，用高温结晶的办法产生与天然矿物质颜料相类似的代用品，其品质高贵，而且品种多达百十种，这是对传统绘画颜料的极大补充，近年来，中国绘画界的的有志之士，开始思考这个问题，试图在流失多年的传统绘画的色彩方面打开一个门户，虽然起步较晚，还没有真正找到研究的方法和途径，但只要我们面对现实，不耻于向他国学习和民间学习，中国绘画传统色彩定会重放光彩。

三、传统颜料的制作技法探索

在当今画坛中有关于中国传统绘画色彩的研究尚处于十分薄弱的初级阶段，要谈色彩的开拓与发展，有必要对传统颜料的矿藏分布、制色方法及使用方法做简单的探究：

1.石色 据分布在我国北方的大量石窟壁画和道观壁画资料分析，天然矿物色的使用十分广泛，既然天然石色如此名贵，何以大量使用在古代绘画当中呢？原因是在古代绘画充当了宗教崇拜和理想的最佳载体，它承载着人类的最高精神境界与追求。绘画（特别是宗教壁画）在人们心目中具有不可替代的神圣地位。其次，古代绘画（特别是宗教壁画）的设计制作属公众行为，它的投入由政府、公众有钱的绅士来解决，所以保证了绘画的材料投入。另外，石青、石绿等原材料来源于铜矿石，古代的冶铜技术均以小规模的手工为主，而石青、石绿原材料本身是一种非常纯净诱人的结晶体，所以在开矿、冶炼的过程中很容易分离出（现在的工业开采与现代化的冶炼技术则很容易将这些“宝贝”一同送入炼炉，加上无人识货，更无人“操此闲心”）。对这些名贵石色矿藏，我国老一辈艺术家王定理先生五十年代作过调研，朱砂，主要分布在我国云南、湖南、湖北、四川、贵州、甘肃等省，除了绘画使用之外，一般作为药用，所以中药店能购到此物。石青、石绿在大小铜矿中均有所藏，主要分布在广东阳春和湖北大冶，但是矿藏的不同，其品质也有高低。

所有石色均有一套细致的研漂方法，其中朱砂色的制作，首先用“淘”的方法除去原料中的杂质；其次用“澄”的方法将研细的原料加入胶水进行一定时间的沉淀，颜料中较轻者浮于上面，较重者沉于下面；在用“飞”的方法将浮在上面较轻的颜料离出；如果使颜料更纯净，则讲下沉的颜料加水加胶，搅动后，再沉淀，再离出上浮颜料，如此反复几次，可以将朱砂分为头朱、二朱、三朱，最轻、且偏暖的颜料则是朱膘。石青、石绿的研制方法与朱砂类似，首先是将原材料除去杂质，然后置入乳钵（现在有小型球蘑机）进行研磨，待研成粉末，且色度变浅时再加水研磨，等到没有明显的颗粒时再加入胶水研磨，最后用“漂”的办法，加入胶水搅动，沉淀，将浮色离出，再搅动沉淀部分，在离出上浮部分，如此反复几次，可产生头青、二青、三青。头绿、二绿、三绿。其他如赭石、石黄等颜料的制法亦如此。

2.水色 所谓水色，既是透明度比较高，大多以植物的花、叶或以某些植物体液为原料，传统的水色有胭脂、花青、藤黄等色。胭脂除了绘画之外，是古代妇女化装用的一种颜料，取材于红蓝花、紫梗和茜草的汁液熬制而成，胭脂色沉稳且有喜庆气。花青在绘画中的应用较广，取材于专门生产靛蓝的一种植物，西南少数民族仍用发酵法获取靛蓝，沉淀后加少许胶便成花青，色泽沉稳耐看，包括以水墨为主的文人画家也喜用此色。藤黄是一种有微毒的中药，国内原料大约产自我国的西南边陲，是一种热带落叶乔木由树皮凿孔，取其黄汁，待干透后变成晶体，用水研磨即可使用，其色泽亮丽，透明度较高。

传统中国绘画色彩系列表

3.金、银箔 金、银箔富丽堂皇的品质，受到古代画家的青睐，被广泛应用于人物写真的服装装饰上面。金、银箔是用真金银加工锤成，古代画家除了人物服装装饰以外，还用于工笔重彩画的打底之用，近代画家任伯年在绘画中多用此法。金箔的种类按品相和色泽分为紫赤金、库金、大赤金、田赤金等。银箔较金箔价值低廉，但很容易被氧化，最终变为黑色，但在氧化的过程中，会产生非常美丽的色彩，巧妙使用，妥善固定，可以在画面上产生奇妙的效果。目前，我国的金银箔生产厂家仅江苏南京一家而已，生产的种类也仅有金、银、铜、铝、锡等数种，而箔的使用范围则主要集中在寺院、道观的塑像装饰和民族建筑的装饰方面。绘画当中的使用则少之又少。而日本则在继承我国箔技术的基础上，已经将种类拓展到几十种被广泛应用于绘画当中。近年来，中国绘画界开始进入了实验阶段，实验阶段的“岩彩画”虽不算成熟，还完全没有恢复到民族特色上面，但已经开始在绘画中尝试箔等多种材料的介入。箔的使用方法主要有贴金和泥金两种，贴金就是用专用箔夹将金、银箔用胶矾水粘贴在所需之处，可以整张贴，也可以根据位置的大小将箔裁剪后再贴。泥金是将金箔用加胶研磨的办法制成粉末，再调胶当颜料使用，古代的金碧山水画用泥金在青绿的基础上在关键的地方做最后的勾勒，起到了在华丽的基础上更加富贵的目的。近现代的花鸟画家也用泥金可以勾描富有装饰味的花卉翎毛。

4.蛤粉及胶矾 蛤粉及胶矾的正确使用有利于矿物质颜料及其它材料充分发挥其材质本身的魅力。蛤粉是一种在海滩风化多年的蛤蚌壳经研磨后制成的白色粉末（现代制粉方法简单，将新蛤蚌壳埋于地下，若干年后取出，亦可研磨），加胶后，经过特殊调制后，成为绘画打底用的良好材料，亦可当白色使用，其特点是细腻、洁白，永不褪色，附着力强。除了水墨画之外的所有绘画，都离不开胶矾的使用，它的作用是将所有颜料和其他材料牢固的黏附在画面上。正确的使用，可以充分体现材质本身艳丽明快的特色，反之，损伤材料的本质，使之黯然无光。唐代张彦远在《历代名画记》中对胶的产地和种类有一段记载：“云中之鹿胶，吴中之B胶，东阿之牛胶，取其精华，接而用之，百年传致之胶，十年不剥。”日本绘画用胶特别讲究，胶的品质很好，我国工业明胶和食用明胶可以使用。明矾或称白矾，是半透明的晶体，味涩，易溶于水，盛产于安徽芦江。胶矾按一定的比例和方法调制成溶液，广泛使用于将生纸、绢矾熟、，打底，固色等作画过程当中。

中国绘画的色彩所承担的使命不会是自然色彩的简单模仿，这个体系是建立在中国传统绘画理论基础之上的。“随类赋彩”的概念是中西绘画使用色彩的根本区，中国绘画中每种色彩的使用都是一种情感的投入，色彩本身的品质将直接关系到作者的意境的表达和作品的审美情趣。所以重视研究传统色彩在绘画中的应用将具有十分重要的意义。

参考文献：

第5篇：粉末冶金概念范文

关键词：机械制造 工艺 绿色制造

一、绿色制造的基本概念

1、绿色制造的基本定义

绿色制造也可以叫做清洁制造、无浪费制造和环境意识制造等环保名称。首先，我们来了解下制造业的概念。所谓的制造业是指将可用资源 （包括能源）通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的工业产品或生活消费品的产业。很多行业都涉及到了制造业，例如：电子行业、造纸行业、化工行业、机械行业、航天行业等很多行业都涉及到了制造业，因此制造业已经成为了我国国民经济的支柱行业。那么，绿色制造的则是一个系统地考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。绿色制造是指在资源制造过程中全面考虑环境和资源的因素，尽可能的做到对环境的污染最小，对资源的消耗量也最小，以此来做到企业经济效益和社会的效益同时优化的一种现代制造模式。资源制造过程是指毛坯制造、材料选择、原料冶炼、设计、生产、包装、使用完后的维修和报废这整个资源制造的过程。

2、关于绿色制造理念的基本内容

绿色制造理念的核心是在产品制造的过程中，使用绿色的材料以及清洁能源，通过运用绿色制造的理念来设计产品，以此来建立一个可持续性的产品生产和产品消费的模式，总的来说，绿色设计，清洁生产，绿色再制造是绿色制造理念的组成内容。因此，在制造的过程中，要求考虑到产品制造对环境的影响，尽可能的做到资源利用率最高的同时也要尽可能的减小对环境的负面影响。

二、基于绿色制造理念的机械制造工艺

基于绿色制造理念的机械制造工艺的基本内容包括以下几点：机械材料的选择、机械产品的绿色设计的建模、机械产品的可回收性和可拆卸性、机械产品的成本设计。基于绿色制造理念的机械制造工艺根据其的比基本内容，可以将绿色制造理念下的机械制造工艺技术可以分为以下几点：

1、 节约能源的机械制造工艺

绿色制造理念为针对这些能量的损失，提供了以下几项绿色的技术措施：

①工艺节能技术。工艺节能技术是指改变原来的耗能大的机械工艺中加工的技术，采用科学、先进的工艺节能技术以及绿色新工装。

②适当的利用新能源。适当的利用新能源是指可再生的资源和污染的资源。

③管理节能技术。管理节能技术是指对能源的管理进一步的加强，避免设备空车运转和能源浪费的现象。

④低能耗的工艺技术。在机械制造的过程中将绿色设备和制造装备都进尽可能的向着低能耗的方向运用。其实在我国已经出现了这种低能耗的绿色设备，绿色设备在机床中的运用可以提高机床的能效和优化机床的结构。例如：强冷风磨削机床和干式切削加工机床。

⑤技术节能。技术节能是指加强技术的改造，并且提高能源的利用率。

2、环保型的机械制造工艺技术

环保型的机械制造工艺是指通过一定的工艺技术使得一些对环境或者人类有影响和危害的物质，例如：废气、噪声、废液等，将这些有害的物质尽可能的减少或者完全消除，以此来提高系统的运行效率。当然，在工艺设计的时候就该全面的考虑环保因素，提前积极的做好预防污染的产生，这样才能更加有效的实施环保型的机械制造工艺技术。那么，在全面考虑环保因素的时候，可以从以下几个方面来考虑：①减少水的污染，②减少大气的污染，③减少环境的污染。

3、节约资源型的机械制造工艺技术

节约资源型的机械制造工艺技术是指在生产过程中简化工艺系统组成、节省原材料消耗的工艺技术。例如：通过提高刀具的寿命，选择新型的刀具材料，以此来降低刀具的组成材料的消耗。再如：通过优化毛坯的形状，减少机械加工的余量，做到减低原材料的消耗。要实施节约资源型的机械制造工艺技术应从两方面来实施，这两方面分别是：设计、工艺。从设计的方面来说，可以通过对零件数量的减少和零件重量的减轻，以此来采用优化的设计技术，使得原材料的利用率提高。从工艺的方面来说，可以通过对毛坯的制造技术、下科技术的优化，以及利用干式加工技术和、少无切削加工技术、绿色切削加工技术等新型的机械加工技术来减少材料的消耗度。

三、基于绿色制造理念的机械制造工艺技术的策略

随着我国新技术和新工艺的发展，精密铸造、冷按压、直接沉积等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日益成熟，从接近零件形状向精密成形、仿形方向发展。那么，基于绿色制造理念的机械制造工艺技术的策略可以分为以下几点：

①干切削技术。总所周知，材料切削是一种常规的机械制造工艺，一般都是在有切削液的条件下的湿切削。可是这种湿切削技术会有环境污染的问题，而且费用还要高于刀具的费用，这不符合绿色制造的理念，因此，倡议使用干切削技术来实施机械制造。

②冷辗扩技术。随着数控和比例技术的发展和进步，冷辗扩技术由原先只能做到辗扩和成型技术的，发展到了达到高精度要求的冷辗扩技术。

③金属粉末的未注射成型工艺。金属粉末的未注射成型工艺是指将传统的粉末冶金工艺和塑料成型的工艺相结合而成的新型工艺。

第6篇：粉末冶金概念范文

绿色技术以节约能源和合理利用资源为目标，是减少环境污染，使环境更加适合人类生存以及保护环境的一种合成，钢铁行业作为我国经济发展的重要行业，对于我国的经济增长有着重要的作用，但是钢铁行业的耗能量是比较大的，并且所造成的污染也比其他的行业要大，在实际的工作中也存在着废气排放和噪音的污染等现象。冶金机械的绿色技术集产品的设计、生产、使用和回收等现代技术为一体，最大限度的实现能源的节约和资源的合理利用，最大化的减少环境污染的产生，促进生产和自然环境的和谐。

1.冶金机械绿色设计的概念

冶金机械指的是在进行冶金工业的冶炼、搬运以及包装等过程中所使用的各种机械设备，冶金过程十分复杂，那么相应的对于冶金机械的要求也就越大，冶金机械一般都是在灰尘较多，温度高并且有腐蚀性等条件下持续的工作，还需要满足安全可靠、节能耐用等方面的要求。我们可以将冶金机械绿色设计归纳为一种基于产品整个生命周期的设计制造，这一设计理念是将机械产品的环境资源属性作为核心的，不仅应该考虑机械产品的寿命、功能和成本等技术，还应该考虑到在实际的生产过程中对资源和环境的影响。在冶金机械产品的设计过程中首先需要考虑产品的环境资源属性[1]，再对产品的经济属性进行考虑，在设计阶段应该充分的考虑机械产品的回收利用性和可拆卸性，并且，企业应该主动的承担保护环境和节约资源等方面的社会责任。

2.冶金机械的绿色设计

绿色设计使冶金机械成为绿色产品的关键所在，获取绿色产品需要将绿色设计作为根本，绿色设计的好与坏直接决定了产品性能质量以及成本，更重要的是决定了产品的绿色程度。在进行绿色设计中必须要充分的考虑到产品自身的使用，以及生产工艺对生态环境造成的影响，并将危害的程度降到最低甚至是消除，那么这就要求在设计中要考虑到环保特性、资源特性等。绿色设计的主要内容是尽可能的使产品具有最大程度的贴近度和绿色特征，要充分的考虑产品整个周期目标的设计，环保方面的设计和资源回收利用等方面的设计，在选择能源方面要选择洁净的能源，最大限度的节约能源[2]，还要保证设计的绿色产品是可以拆卸的，以方便产品的回收利用或者是在维修过程中方便拆卸。关于产品绿色技术的相关系统的设计，可以考虑到动力装置和液压系统等方面，动力装置是冶金机械的一种耗能装置，并且也是最容易造成环境污染的[3]，所以需要在能源选择方面要整机配套选用清洁能源，并且采用轻质材料来代替铸铁或者其它的金属材料，还应该使用较大容量的消声器来降低噪音，使用全塑封的罩壳等来缓解机器的震动。由于传统的液压系统具有的效率低、耗能大的缺点，所以在用绿色技术进行设计的时候应该要坚持节约能源和提高效率的原则来进行，采用无毒的液压油用纯水作为介质[4]，在对冶金机械液压系统进行设计时，要充分考虑到简化技术、工作介质的绿色化和防噪污染等相关因素。

3.冶金机械的绿色技术的应用

绿色制造是绿色技术中的重点，那么就要求不仅要对产品寿命进行绿色化，还应该考虑到冶金机械的生产应用过程中的绿色程度，绿色技术的应用将环境因素和资源消耗因素都考虑在内，使得产品的整个生命周期对环境的影响减到最小，并且极大的提高了资源的利用率。在机械加工过程中有许多的工艺都可以采用绿色制造技术，但是绿程度却有一定的差异，比如适当的对某些工艺进行调整，可以增加其绿色属性，还可以为减少零件的重量和节约材料，尽可能的使用压铸、锻造等工艺。在制造业中，将制造资源转变成为产品以及产品的使用和处理过程中，产生废弃物是难以避免的，也就是说废弃物是目前制造业对环境污染的根源，那么绿色制造的解决方法就是对制造业的资源进行合理化的流动，尽力提高资源的可利用率，减少废弃资源的产生。在冶金行业使用绿色技术必须要对冶金制造过程有全面的熟悉，了解在冶金机械制造过程中哪些因素对环境的影响最大，并且结合运用新型的绿色技术，设计更加合理、绿色的工艺。

4.结语

我国的社会和经济正在不断的发展，绿色技术作为一种新兴的技术，在环境保护和节约资源等方面都有着重要的作用，随着人们对绿色设计的认识越来越全面，这一技术将会凭借自身所具有的一系列优点而得到长久的发展。冶金行业由于耗能大并且带来的环境污染也比较严重，所以必须要尽快的将绿色技术投入冶金机械的设计中，全面的考虑造型和性能等的绿色设计，减少冶金机械制造所带来的环境污染和资源的浪费。

参考文献：

[1]邓蕊，赵士明.冶金机械绿色设计应用关键问题研究[J].河北冶金.2014（02）.

[2]韩军霞.机械制造过程中绿色制造技术的应用[J].科技资讯.2011（36）.

[3]陈海英.冶金机械的液压系统污染及控制措施[J].黑龙江冶金.2011（01）.

[4]韩风麟.粉末冶金一一公认的绿色制造技术[J].现代零部件.2010（11）.

作者简介：

第7篇：粉末冶金概念范文

关键词：铝粉；政策；市场情况

中图分类号：F2

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2017.17.008

1基本概念

1.1铝粉介绍

就铝粉而言，属于粉末材料产品，深加工电解铝形成的。就金属铝而言，具有的特点不止体现在某一方面，比如，化学活性。当下，铝粉也具有多样化的优势，体现在不同方面，比如，较强的漂浮力与遮盖力、质量较轻。

在新形势下，铝粉具有多样化的用途，相关行业以及领域对其需求量也比较大，有着多样化的品种，不断应用到不同领域中，发挥着不可忽视的关键性作用，比如，化工催化剂、防腐材料、炼钢脱氧剂，也被频繁应用到多个行业中，比如，冶金、航天、国防。

1.2行业沿革

中国铝粉工业起步于20世纪50年代，球形铝粉发端于20世纪90年代，刚开始，7416厂、盖县铝粉厂投产规模并不大，但一个厂年产便于达到130吨左右，火化工、耐火材料是应用最多的行业，有着较高的运营效益。

2001年以来，中国经济发展速度不断加快，在经济发展的浪潮中，汽车工业迅猛发展，在金属铝颜料方面的需求量大幅度增加。2004以来，更多的球形铝粉生产线不断投产，社会市场中对球形铝粉需求量日渐增加，其供应能力也不断提高，逐渐出现供大于求的局面，该阶段的市场只有以汽车金属漆为代表的高档金属涂装市场。

随着分级技术的竞争和技术链的延伸，由原来的单一雾化工艺延伸为“雾化-分级-混料组批-筛分”，2008年，d50≤10μm以下球形铝粉得率实现突破，达到25%以上，部分国内企业凭借氮气雾化铝粉的高品质，开始冲击国际市场，市场又出现了较好的一轮市场行情。

2010年以后，围绕太阳能光伏市场，国内铝粉企业纷纷扩产，积极参与国际铝粉市场竞争。但由于受到多方面主客观因素影响，并不是所有的高端细粉产品量都有所增加，尤其是7微米以下。在发展过程中，该行业加入者日渐增加，但部分并不具备较高的生存技术水平，导致生产的产品不符合当下社会市场提出的客观要求，投产之后，生产销售无法第一时间实现，增加生产成本的基础上，不利于获取更多的经济利润。针对这种情况，生产企业要结合自身已具备的生存能力上具备一定的规模、拥有完整的工艺技术链、所有工技术进一步升级、领先的质量管控能力和成本控制能力，用综合竞争能力参与市场竞争。

2政策形势

2.1行业政策

根据《国民经济行业分类》（GB/T4754-2011），铝粉产品所属行业为铝冶炼行业（C3216）。铝粉作为新材料产品的一种，其发展与下游应用市场的发展密切相关，从国家政策来看，属于国家鼓励支持发展的行业，具体如下。

2.1.1有色金属工业发展规划（2016-2020年）

2016年9月，工信部印发的《有色金属工业发展规划（2016-2020年）》中，四、主要任务：（三）大力发展高端材料，2、有色金属电子材料：有色金属电子材料发展重点中“光伏太阳能电池正银电子浆料、高性能银粉”作为新型配套材料的发展重点。

2.1.2《国家重点支持的高新技术领域》（2016年）

铝粉行业属于《国家重点支持的高新技术领域》中第四项，新材料技术领域中的（一）金属材料4、纳米材料以及器件制备技术，粉末预处理等先进制备技术。

2.2应用领域政策

铝粉下游市场主要是金属颜料、耐火材料、光伏太阳能以及化工、冶金、航天、军工等其他领域，均为国家大力发展的产业。

2.2.1《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2011年度）》

2011年6月，国家发展改革委、科学技术部、知识产权局等联合公告，明确了高技术产业化优选发展的关键性领域，其体现在不同方面，环保型高性能工业涂料、耐高温抗强碱涂料，防火阻燃涂料等，不断加快其发展速度，加快社会经济发展步伐。

2.2.2《电力发展“十三五”规划》

2016年11月，《电力发展“十三五”规划》应运而生，由国家发改委以及能源局公布的，在该规定中，明确指出了电力在这方面发展的具体目标，预计到2020年，太阳能发电装机方面，不能低于1.1亿千瓦，对分布式光伏、光热发电也进行了明确规定，前者不得低于6000万千瓦，后者要达到500万千瓦。

3市场情况

3.1国际市场

当下，在多方面作用下，世界范围内铝粉行业市场供应方面有了全新的变化，即供大于求，出现结构性产能过剩问题。站在客观角度来说，世界范围内铝粉年总产量为35万吨，其中球形铝粉产量约为7万吨，剩下的都是非球形铝粉，占据较大比重，其核心生产国家不止一个，比如，美国、法国。和国内相比，在铝粉生产方面，国外更加集中，有着较高的铝粉生产能力，但空气雾化铝粉较多，球形铝粉方面不具有较高的生产能力，2014年北美地区需求量为4万吨/年。

3.2国内市场

目前，我国国内铝粉企业的生产能力约为14万吨/年，年总产量预计在7-8万吨，其中球形铝粉市场年产量约为4万吨左右。

3.3上下游市场

从产业链角度来看，铝粉制造行业产业链结构较为简单，包括原材料采购、下游供应三个产业节点，铝粉制造行业属于中游产业，上游为铝锭行业、下游应用领域较为广泛，包括光伏电子浆料行业、涂料颜料行业、耐火材料行业、新型材料行业等多个行业。

上游行业的原材料为铝锭等材料，其中铝锭的成本占铝粉总成本的80%以上，因此价格将直接影响生产成本。在分析亚洲金属网信息数据过程中，发现在2015年，我国电解铝产量明显增加，和上年相比，增长了9.9%，但增幅方面却有所下降，即2.5个百分点，也就是说，我国电解铝产量连续4年处于缓慢增长状态。在2015年底，我国电解铝产量还会进一步增加，大约3720万吨。铝锭行业基本处于完全竞争市场，市场价格较为稳定，供应充足。

下游行业分布较为广泛，球形铝粉除用于生产铝颜料、耐火材料外，因其本身特有的导电、导热特性，已成为生产太阳能电子浆料的重要原材料。随着太阳能、光伏电池及其新能源产业的发展，球形铝粉作为上述产业的基础原材料，市场前景广阔。

4投资建厂

普通铝粉厂一条生产线为3000吨/年，投资额度约为1000万元左右，所需建筑面积约为7000平方米，建设周期较短，所需员工数量20人左右。生产线复制容易，自动化程度较高。

生产线建设审批：需具有资质的化工设计院进行生产线设计。

设备要求：全套生产线均为防爆设备，防爆设施要求较高。

产品价格：根据产品粒径的不同，加价在5000-15000左右不等。

5风险情况

5.1安全生产风险

铝粉本身具有遇湿易燃性，如若处于悬浮状态且达到一定的浓度，遇到火花或火源将发生爆炸，从而在生产过程中存在一定的安全风险，虽然目前的生产设备均为防爆设备且生产工艺较为成熟，但不排除出现人为疏忽或不可抗力所导致的安全生产风险。从政府审批来看，相关安全生产许可、危险化学品从业单位安全标准化许可、消防等级等均要求较为严格，从公司本身生产来看，在规范化管理，安全生产措施等方面也提出了不小的挑战，对铝粉行业的新进入者而言，安全风险可能会构成影响未来经营的关键潜在风险因素。

5.2进入壁垒风险

5.2.1市场壁垒

铝粉行业的下游行业众多，市场规律各异，如光伏电子浆料、颜料行业等往往采取与铝粉生产企业建立长期合作的模式来保持其产品的稳定性。因此，下游市场的选择以及对该市场运行规律的认识至关重要，也是新进入者面临的最大的风险。

5.2.2人才工艺

对整个工艺系统的深入理解是保障铝粉品质的关键，所以需要有相应的人才团队，不仅要对铝粉本身的技术特性深入掌握，也要对生产工艺的装备系统特性有深刻的认识。工艺的改进也是随着人才团队对产品、对装备、对工艺体系的慢慢调试和改进中慢慢提升的，所以，人才工艺的积累需要时间的累计，也π陆入者产生一定的壁垒效应。

5.3市场波动风险

传统行业如建筑、化工、钢铁、汽车、涂料等行业对铝粉的需求趋于稳定，同质化竞争的风险大。能够带动铝粉行业产生增量需求的如光伏电子浆料行业、新能源汽车行业等，这些受政策影响较大，盲目非理性投资需求较多，市场剧烈波动的风险巨大。

参考文献

第8篇：粉末冶金概念范文

出生于益阳南县的黄伯云院士，在家乡提出着力实现工业强市目标的感召下，于2005年6月带着自己刚刚获得国家技术发明奖一等奖的成果，率领一支由教授、博士、高级工程师及技师组成的强大研发团队落户益阳市高新技术开发区，成立了湖南金博复合材料科技有限公司（以下简称金博科技），将原本用于大飞机刹车材料的碳/碳复合材料技术进行成果转化，专攻先进民用碳/碳复合材料的开发与应用。

从天上到人间，从“高高在上”的航天科技到“触手可及”的民用工程，金博科技的横空出世注定要引来无数瞩目。

然矢志越人者，必长驱千里，奋力前行。从初创到崛起，从优秀到卓越，金博科技依靠企业的科技内核和创新精神，走出了一条自主创新的跨越发展之路。

初创难题，谁人识得“碳”中宝

事实上，金博科技从成立之初就迈出了成果转化及技术创新的步伐。

2007年底2008年初，金博科技公司产品正式上市，而早在2006年，公司产品尚未问世之时，其专利规划已先行一步。2006年至2011年，公司已申报专利56项，其中PCT专利2项，欧洲专利1项；已经授权40项，其中发明专利9项；2011年至今，新增申报申请专利20项，获授权16项，其中发明专利5项。可观的数量显示了金博科技“专利池”的“蓄水量”，而翻看其专利目录，遍及产品、方法、设备的专利范围和3项正在申请的国际专利则显示了公司谋远谋深的战略决策，“专利池”的广度同样不容小觑。

这个现象在公司总工程师邰卫平看来，正是金博科技骨子里流淌着的创新精神血液的标识，也是公司以名誉董事长黄伯云院士为首、总经理廖寄乔带领的创业团队超前创新意识的体现。

但在企业成立之初，即便有一系列专利和高性能的创新产品，由于市场对于新成果的冷淡反应，依然让金博科技陷入困境。

自2004年以来，在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目以及国际光伏市场尤其是德国、日本市场的强大需求拉动下，我国光伏产业发展迅速。2007年，全国掀起新一轮“节能减排”风暴，太阳能光伏产业发展迎来高峰。2008年，我国的光伏产能首次超过德国，位居世界第一。

太阳能光伏产业的红火，让金博科技看到了发展的突破口。

碳/碳复合材料是一种由高强度碳纤维和碳素基质构成的新型材料，拥有密度小、比强度大、线膨胀系数低、耐烧蚀、耐磨损、电阻率大、可设计性强等优良性能，既可用作结构材料，也可用作功能材料，现已成为或将逐步成为航空航天、冶金、新能源等领域的重要基础材料之一。只是其价格相对较高，一般民用工业无法承担。而太阳能光伏产业中必不可少的单晶炉、多晶炉等设备的使用，恰有其用武之地。用其替代单晶炉、多晶炉使用的传统石墨材料，不仅能够取代石墨，而且可以作石墨之所不能，克服其高污染高能耗的弱点，达到节能减排的效果。

新能源与新材料的结合，从理论上说市场前景一片光明，但实际情况却有些叫好不叫座。

“当时很多企业看到太阳能光伏产业发展势头迅猛，于是一哄而上，企业规模急剧扩大，水分多、泡沫大；也有的企业觉得自身实力雄厚，国家扶持政策力度也大，对于新兴的替代产品不太关注，也不了解碳/碳复合材料的优势，仍然倾向于那些通过短期大量投资可以带来明显收益的生产设备和原料购入，而不是依靠长期研发、技术升级、材料的更新换代。”邰卫平介绍说，“这样的结果就是公司主攻的市场局面难以打开，2007年时，公司发展一度十分困难。”

“那个时候，公司刚刚成立，只有10几个人，员工都是身兼数职，非常辛苦。而为了推广碳/碳复合材料概念和公司产品，总经理带领相关人员，在全国太阳能规模企业几乎‘家家敲门’，一年下来，我们出差的时间要远远多于在公司的时间。”邰卫平回忆起当初，仍是感慨万千。

为打破市场僵局，金博科技采取了“走出去”与“请进来”相结合的策略。由总经理廖寄乔带领的技术团队、营销团队不断地奔赴各太阳能企业，为其普及讲授碳/碳复合材料的性能特点，面对面地与潜在用户的企业负责人和技术人员进行互动交流，邀请相关企业的领导、技术人员来湖南考察公司的研发中心（中南大学粉末冶金研究院内）、中试基地（粉末冶金国家工程研究中心内）和生产制造基地，实地考察碳/碳复合材料及其制品开况，增加对碳/碳复合材料及其制品的感性认识。而就在金博科技依靠自身努力摆脱困境的同时，政府的支持和市场机遇也同时到来。

抓住机遇，“蓝海”中乘风破浪

碳/碳复合材料是新材料领域的一颗新星。中国电子材料行业协会半导体材料分会秘书长朱黎辉教授曾指出，按照目前单晶炉提拉单晶的能耗指标，如果使用碳/碳复合材料作为热场材料，一台炉子一年下来可以节省约10万度电。以国内2010年约9GW的产量计算，如果把全部热场材料替换成碳碳复合材料，则可节省30多亿度电，相当于三峡水电站年发电量的1/15。这还仅是炉体保温材料和热场材料部分，碳/碳复合材料未来几年在光伏行业至少将形成100亿元人民币的市场规模。

不可限量的市场前景，意味着碳/碳复合材料在民用工业领域的应用是一片浩瀚“蓝海”。

而对于金博科技来说，2008年是其转危为安，扬帆“蓝海”，乘风破浪的转折点。

第9篇：粉末冶金概念范文

转炉少渣冶炼是铁水全量三脱处理后带来的必然结果，同时简化了转炉冶炼功能，将脱硫、脱硅和脱磷转移到铁水预处理过程中实现，转炉只承担脱碳(或硅)升温的任务，这有利于实现转炉的高速吹炼，可大幅度减轻造渣脱磷、脱硫的工艺负荷，有利于提高供氧强度，并使终点控制更加稳定，这为转炉进行计算机智能控制提供了方便，可实现以吹炼终点的精确控制和不倒炉直接出钢。吹炼时间和冶炼周期的缩短以及少渣倒炉次数减少，使炉衬侵蚀大幅度减轻，加之溅渣工艺技术的应用，转炉炉龄将会大幅度提高，使其作业率将大于95%以上。如日本JFE福山厂两座300t转炉采用脱磷－脱碳双联工艺后，吹炼时间平均缩短2min，终点操作时间缩短1min，冶炼周期从29min降至26min，作业率提高4%［6］。日本和歌山厂采用脱磷炉和脱碳炉双联冶炼，实现100%“铁水三脱”预处理，1座210t转炉的年产量达到420万t。另外，转炉出钢挡渣效果对钢的纯净度和生产成本的影响也很大。

钢包精炼炉是生产洁净钢的重要设备。在炼钢生产中，精炼炉具有脱硫、气体搅拌、合金化、升温、调节连铸节奏和控制夹杂物形态等功能。目前，精炼可分为两种方式，一是以LF炉为主体的非真空精炼，可实现搅拌、均匀钢水成分和温度;脱氧去除钢中夹杂;实现微合金化和成分精确控制;渣洗，脱氧脱硫;喂线，实现夹杂物变性处理;调整温度(包括升温和降温)。二是以RH为主体的真空精炼，可实现搅拌均匀钢水成分和温度;脱氧和微合金化;吹氧深脱碳;喷粉深脱硫;温度调整等［7］。

连铸工序对钢的纯净度影响很大，采用保护浇注、中间包冶金、新型中间包覆盖剂、调整保护渣性能及设置电磁搅拌等手段还可继续去除及控制夹杂物，降低废品率。此外，电磁搅拌技术和轻压下在连铸工序得到了广泛应用。当今世界上有400多台方坯连铸机安装了电磁搅拌装置，电磁搅拌已成为先进方坯连铸机的标准配置:许多板坯连铸机也安装了电磁搅拌和凝固末端轻压下设备。电磁搅拌和轻压下技术可改善铸坯内部凝固结构、扩大等轴晶区，从而减轻中心偏析和中心疏松。目前，奥钢联的动态轻压下和新日铁的面压下是较先进的轻压下技术［8］。另外，在连铸板坯表面和内部产生的缺陷与连铸过程中的钢液流动现象密切相关。特别是在为了提高生产率而增加拉坯速度时，容易产生这种缺陷。因此要实现高速连铸而又不损坏铸坯质量，就必须引进以前没有的新技术。

1洁净钢传统生产工艺与新工艺的对比

1．1传统工艺

传统洁净钢制造流程如图1［9］所示，主要采用铁水脱硫预处理－传统复吹转炉冶炼－LF炉精炼与RH真空精炼－全连铸生产工艺。虽然可以生产出高洁净度的钢水，但由于工艺流程长，生产工艺和原辅材料的波动造成钢水质量不稳定;钢水提纯主要依靠炉外精炼，造成能耗高、成本高、CO2排放量高。

1．2日本新工艺

日本学者认为:传统的洁净钢生产工艺流程存在着生产成本高、能耗高、CO2排放量大和产品质量不稳定等缺点。为改进这些缺点，提出采用分阶段冶炼工艺，并经过20年的发展完善，形成了洁净钢制造新的工艺流程，如图2［9］所示。传统洁净钢生产工艺为欧美等国家及我国大部分钢厂所采用，用全量铁水脱硫预处理－转炉冶炼－炉外精炼工艺，以炉外精炼作为控制钢水洁净度的主要手段。如此以来不但流程长，而且耗能，还容易造成回磷、回硫，也是造成钢质量不稳定，生产成本高、能耗高的主要原因。日本开发的洁净钢生产新工艺流程强调采用全量铁水“三脱”预处理工艺，实现转炉少渣冶炼，通过铁水预处理控制钢水洁净度，达到降低成本和提高效率的目标，与传统工艺相比减少了渣量;缩短了转炉冶炼周期;减少了吨钢铁耗;减少了吨钢铁合金消耗［10］。目前，世界金融危机使全球钢铁业进入萧条时期，降低洁净钢制造成本、降低生产能耗和减少生产过程中的环境污染成为今后全球钢铁业市场竞争的焦点，因此，日本新工艺更具有市场竞争力。

2洁净钢生产前景展望

随着洁净钢生产工艺与设备技术的发展，生产高洁净度钢材以满足高品质钢的质量要求已不存在非常大的技术困难，但如何降低洁净钢生产成本，实现洁净钢大批量稳定高效的生产乃是急待解决的技术问题。因此，如何生产高效低成本洁净钢已成为市场发展的需要，是历史赋予炼钢工作者的责任，也是洁净钢生产面临的技术挑战。目前，世界洁净钢生产与研发水平最高的是日本，其次是欧美和韩国。最近，新日铁开发了控制钢中夹杂物的新技术，通过向钢水中添加镁，控制夹杂物的成分，并细化夹杂物颗粒。采用该方法，使夹杂物的变形性能接近钢的变形性能，可以提高产品的韧性和加工性能。同时，加拿大Mitchell和新日铁提出“零夹杂钢”的概念［11］，即夹杂物尺寸小于1μm，无法用光学显微镜观察到，预示钢的抗疲劳性能将有大幅度提高。