粉末冶金新技术范文

导语：如何才能写好一篇粉末冶金新技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：粉末 冶金材料 温压成型

中图分类号：TF124.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（a）-0057-02

粉末冶金成型技术主要含有温压技术、流动性的温压技术以及模壁技术、高速压制技术等新技术。通过对粉末冶金新技术的利用以及该项工艺在现今得到的发展，可以帮助我国的高技术工业获得新的发展。就目前来看，我国的粉末冶金技术为了适应社会发展的需求，也在进行新的改革。现今，该项技术主要向着低成本、高致密化以及高收入、强性能的方向进行新一轮的发展。我国的粉末冶金零件成型技术已经发展了近10年，可以对现今的粉末冶金技术进行全面提高。随着现今我国工业化的发展迅速，工业上对粉末成型制品的需求量也得到提高，对其质量也产生了更高要求[1]。现今，对粉末成型工业的发展产生制约的因素主要有粉末材料以及粉末成型所使用的专用压制设备。由于在粉末成型的零件中高强度、精度以及形状较为复杂的零件占有的比重越来越大，且有占据主要地位的趋势，对粉末成型压机的性能以及精度也提出了更为严格的要求。随着粉末成型技术的日益发展以及市场上产生的新需求，多台面的复杂零件在其中占据的比例也将不断扩大。粉末压机在实际生产的过程中，压制设备对于粉末压制零件的成型精度也将会起到新的作用。

1 粉末成型技术的原理分析

粉末成型技术是对计算机的辅助设计进行利用或利用实体反求的方式对相关信息以及零件所需的几何形状、材料、结构信息进行采集，从而在计算机中建立数字化的模型。将所得到的信息输入到计算机进行控制的机电集成系统中后，再逐点逐面进行所需材料的三维成型工作。对其经过必要的处理之后，使其外观、性能以及强度都达到设计要求，从而对原型进行快速准确的制造，并对零部件进行制造的现代化方式[2]。现今，所使用到的快速原型制造技术所采用的原理都是对分层叠加法进行利用，也就是对计算机辅助设计文件以及进行的分层切片进行分层分步骤处理，对计算机控制的成型机进行利用，从而完成材料的形体制造工作。快速原型制造技术现今在模具、汽车以及航空航天、医疗器具等方面都得到了相应的应用，按照快速原型制造技术产品功能，可以将应用分为原型、零部件、模具等方面。

2 温压技术

温压技术主要指的是在粉末冶金领域得到全新技术。利用该项技术可以生产出密度、强度较高且质量优质的零件，因此，在实际应用的范围也是较大的。温压技术主要就是利用特殊的粉末，并将其进行高温、输送以及模具加热灯系统，在其中加入具有特色的剂制成的预合金粉末以及将其中所用到的模具加热到140 ℃左右。需要注意的是，应该将温度的波动控制在12.5 ℃之内，之后再和常规的粉末冶金技术进行统一，开展压制以及烧结工作，最终就可得到粉末冶金的零件。这项技术就被称为温压技术。该项技术的关键点在于温压粉末制备以及温压系统。由于使用到了粉末冶金零件以及温压技术，就可对生产的综合成本得到有效降低。

3 流动温压技术

流动温压技术是对粉末进行一定的温压以及压制，在这过程中，对金属粉末注射成型工艺中存在的特点进行相应的提炼，从而形成的一种全新性冶金零部件形成技术。该项技术主要是对混合粉末流动性以及填充的成形性进行一定的提高，使其可在80 ℃或130 ℃下，对传统压机上可精密成型的几何外形零件进行利用。流动温压技术可对传统粉末冶金技术在成型上的不稳定性进行克服，也可防止在金属注射成形的过程中产生的高成本技术。这样的技术既是一种新的技术，也具有十分广阔的发展前景。流动温压技术是一种新的粉末冶金部件成型技术，主要特点在于可利用相关设备形成十分复杂的几何形状零件。压坯具有密度高，且均匀性较高的特点，对于各种材料的适用性较高。另外，该项技术的工艺十分简单，所需要花费的成本较低。就目前来看，流动温压技术在现今的使用也还是属于开始阶段，主要是因为关键性的制造技术以及致密化机理研究没有得到全面的应用。

4 模壁技术

传统的粉末零件在进行成型的r候，为了使得粉末颗粒之间以及与模壁之间的摩擦减少，在进行粉末混合的时候就应该添加不定量的剂。但是，由于混进的剂密度较低，因此，在制成规格较高的粉末冶金零件的时候将产生不利影响。另外，剂在烧结过程中也会对环境产生严重影响，导致烧结炉的使用时间以及生产产品的主要性能也得到降低。模壁的技术在实际的应用过程中可以将这样的情况进行有效规避，近年来，利用技术已经成为在研究粉末成型技术中的热点问题[3]。现今，要想实现模壁主要有两种方式：首先是对模冲复位时与芯杆以及阴膜进行有机配合，在间隙的过程中可以对毛细作用进行利用，从而将液相剂带入到阴膜的表面。其次，是对喷枪进行利用，将其中带有的一种固态剂粉末直接在压膜型腔中进行喷射。也就是将装有粉靴的前部装有剂装置。利用这两种方式，可以进行常规的压制成膜工作。

5 高速压制技术

高速压制技术主要是国外推行的一项新技术，可以将生产零件的过程与传统进行的压制工序保持一致。混合粉进入材料之后，粉末也可通过送粉靴自动将混合粉填充模腔进行压制成形，在此之后，再将零件顶出，并且可将其转入到烧结的工序之中。与该项技术存在差异的是压制的速度与传统压制工艺速度还存在一定的不同。相比较而言，传统的压制工艺要比该项技术压制速度低500～1 000倍。其中压机锤头的速度在运行的时候可高达2～30 m/s，液压驱动的锤头速度也可达到5～1 200 kg左右。粉末在运行的时候，在0.02 s就可对高能量的冲击进行利用从而产生压制。在压制过程中，也可产生一种较为强烈的冲击波。通过附加的时间间隔，形成多种冲击，就可到达一种更高密度上。该项技术在应用上的生产率、性能以及密度等都较高，且生产的成本较低，可在制造一些难度较低的阀门、主轴以及齿轮时应用。

6 结语

粉末冶金技术属于一项应用十分广泛的零件成型技术，在粉末的冶金技术以及工艺得到迅速发展的今天，可对高技术的发展产生全面推动，也可为材料技术以及材料工程带来新的发展。现今，从我国粉末冶金技术的整体行业发展来看，其发展的技术水平还较低，各项工业设备也较为落后，与国外的相关技术相比，发展的差距较大。因此，需要对粉末冶金技术进行研究开发，可将我国的技术发展水平与国外的差距进行有效缩短，促使粉末冶金技术满足社会发展所产生的新需求。

参考文献

[1] 蔺绍江，熊惟皓，黄玉柱，等.温压成型和微波烧结TiC/316L复合材料的摩擦磨损特性[J].摩擦学学报，2011（5）：467-472.

篇2

该书的特点之一是内容非常翔实,涉及温压成形技术诸多关键工艺环节的技术细节。例如,在第二章中,作者细致地介绍了温压粉末原料的基本要求、常用温压粉末及其性能,温压剂的选择、配比和加入方式对温压粉末性能的影响;在第三章中,详尽介绍了温压成形的各影响因素及其对成形密度的影响规律;在第六章中介绍了温压成形坯的不同烧结工艺对温压烧结体密度、强度、硬度、韧性等的影响规律。全书对不同的技术和工艺方法所能达到技术指标和工艺可实现性进行了全面对比分析,为读者在科研和生产实际中提供了有较强针对性的指导。

特点之二是在内容阐述上条理清楚、深入浅出,把复杂的理论模型和繁多的数学公式去粗取精,简练地表述给读者。金属粉末温压成形致密化过程中,金属粉末的、移动、摩擦、变形、磨损的行为和规律非常复杂。相对于致密金属材料的研究理论基础来说,对粉末这种复杂非常连续体的材料非线性、几何非线性和边界条件非线性,以及力学模型求解的研究还不成熟,对温压致密化的主导机制的认识也尚无定论。《金属粉末温压成形原理与技术》一书中,李元元教授在简要概述了国内外学者在温压成形致密化过程方面的主要研究成果和学术观点的基础上,重点介绍了温压致密化的唯象分析和功效分析,热弹塑性力学问题的基本方程和相关本构关系,温压数值模拟的各种流动应力模型。

特点之三是先进性。《金属粉末温压成形原理与技术》一书不仅介绍了温压技术的基本原理和方法,而且介绍了国内外许多科研和生产的最新成果和研究进展;不仅对金属粉末温压成形技术的发展历程作了完整清晰的回顾,介绍了国内外的成功应用实例,而且对金属粉末温压成形技术作了全面的发展展望,即温压技术主要朝着两个方向发展:适用材料体系向多方向拓展和工艺过程向纵深方向延伸。

特点之四是实用性。本书知识面很广,基本涵盖温压成形工艺及设备方面的全部内容,还比较系统地介绍了新近迅速发展的金属粉末温压过程的有限元数值模拟技术,介绍了典型温压零件的数值模拟过程及模拟结果,并与实际试验结果进行了对比分析。对于已经从事粉末温压成形的研究和技术开发的读者,可以根据自己的实际工作需要,查阅相关章节,了解有关原理、技术和应用等方面的内容;对于希望对温压技术有所了解的读者,通过比较系统地研读全书,会对金属粉末温压成形技术从适用范围、工艺技术环节及要求到温压成形件的加工等全工艺流程和相应的工装设备有比较清晰的整体认识。

李元元教授所领导的研究梯队的科研成果在该书中得到了全面的展示,本书中的每一章节都有作者自己的研究成果。由于金属粉末温压成形技术的基础理论涉及热力学、传热学和烧结理论等多学科的交叉,著述一本该领域的专著难度很大,在该书出版之前尚没有此领域的专著出版。

1994年,在加拿大多伦多举行的PM2TEC94会议上,美国Hoeganaes公司公布了其开发的一项高密度粉末冶金零件的生产新技术――Ancordense温压工艺。温压技术被认为是进入20世纪90年代以来粉末冶金零件生产技术方面最为重要的一项技术进步,于1995年获得美国粉末冶金协会的新技术新发展功勋奖,Hoeganaes公司也因在温压工艺方面的开创性成就而荣获1996年度MPR最高荣誉奖。温压工艺自问世之日起便以其经济上可行、产品性能优异而引起轰动,有望发展成为21世纪最有前途的零部件绿色制造技术之一。温压技术很好地满足了制造业结构调整、产品升级的需求,和材料加工技术朝着高性能、低成本、低能耗、短流程、高效率和净终成形的方向发展的需求。

温压成形是通过改进传统的粉末冶金压机,采用专门的粉末加热、粉末输送和模具加热系统,将混有温压专用剂/黏结剂的混合粉末加热到一个特定温度(一般130～150C)进行压制,再用传统的烧结工艺进行烧结,以获得较高产品密度的工艺技术。粉末冶金温压成形技术能以较低的成本制造出较高性能的粉末冶金零件,在性能与成本之间找到了一个最佳的结合点。

经过10余年的发展,包括世界著名的美国Hoeganaes公司、德国Linde公司、瑞士Sinterwerke AG公司、加拿大Quebec Metal Powder公司以及中国台湾的保来得公司在内的国内外多家单位已建立了70余条温压生产线并投入运行,200多种温压零件获得大批量生产,温压技术正在制造新的越来越多的标志性产品。采用温压技术开发出高密度、高强度和高精度的粉末冶金结构零部件,将带动汽车、摩托车、电动工具、家电、办公设备等行业零件制造技术的发展,市场前景非常广阔。在我国,深入研究和大力发展温压成形这种高性能低成本的粉末冶金生产技术,对提高我国粉末冶金产品的档次和技术水平,赶超世界先进制造水平具有重要的现实意义。

李元元教授长期从事材料加工工程和机械工程方面的教学、科研及产业化工作,在高性能粉末冶金材料及其复合材料的制备与精密成形、高性能有色合金的制备与成形等方面颇有建树。他所领导的华南理工大学国家金属材料近净成型工程技术研究中心、广东省金属新材料制备与成形重点实验室10多年来一直在开展金属粉末温压成形技术的研究工作,对温压成形的理论和技术进行了系统深入的研究,研制开发多种新材料及其零件,已广泛应用于国防军工及民用行业,为国家和企业创造了巨大的经济效益和社会效益。

《金属粉末温压成形原理与技术》一书不仅可作为材料学和材料加工工程等专业的研究生教材或参考书,对于粉末冶金、材料、机械等领域的科研、设计和工程技术人员也不失为一本好的专业参考书。该书的出版将有助于推动我国在粉末冶金工程领域的基础研究、新技术开发和新产品的应用,提高我国粉末冶金行业的技术创新能力和国际竞争力。评

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大马士革钢兴衰史

用现代术语来说，只含一种成分的钢称为单体钢，含两种以上成份的钢称为复合钢，大马士革钢可以看作是呈现出明显纹路的复合钢。大马士革钢在古代是高档优质钢材的代表，因为对于单体钢来说，其硬度和韧性永远是一对不可调和的矛盾――钢材的含碳量越高，硬度越高，而韧性则越低，韧性低则易折、易崩口；含碳量越低，韧性越高，硬度低则使制成的兵器易弯、易卷刃。而大马士革钢由于是以两种钢材复合而成，因此在硬度和韧性上取得了很好的平衡。此外，大马士革钢所呈现的特殊纹路也是其独有的身份特征，不仅从外观上与其他钢材区分开来，其千姿百态的纹路还具有相当高的艺术效果，体现了不同地区乃至不同制作者的独特风格。

到了近现代以后，现代工业炼钢技术飞速发展，人们不仅能够控制钢材中碳元素的含量，还可以随心所欲地控制铬、钼、钒、锰、钨、硫、磷等元素的含量，这在古代是很难做到的。这些元素对钢材的性能起到至关重要的作用，如铬可提高钢材的硬度、强度，并提高其抗氧化性，形成不锈钢，而硫、磷是有害元素，在钢材中的含量越少越好。现代技术可使化学元素含量达到最佳状态，从而使得现代单体钢的性能远远超过了古代的水平。这种情况令大马士革钢日趋没落，在很多人眼里，大马士革钢已成为一种“中看不中用”的奢侈品，只能作为单纯观赏性的工艺品把玩。

那么，假如使用两种现代单体钢结合制成大马士革钢，是不是性能更加优异呢?理论上说这是肯定的，但在实际操作当中，则面临着似乎无法克服的困难：由于现代优质钢材都是合金不锈钢，在高温条件下，钢材表面必然发生氧化，而现代优质钢中的铬、钨等元素的氧化物熔点高于钢的熔点，这些氧化物夹在欲锻合的两片钢材中间，使它们无法合为一体，即使勉强锻合，也会有“夹灰”的现象，层间结合得非常不紧密。因此，合金元素能使单体钢的性能大大提高，但同时又给折叠锻打技术制造了严重的障碍。有人采用的解决方法是在无氧环境下锻造，虽然可以成功，但这种方式成本太高，过程过于繁琐，操作难度非常高，难以得到广泛应用。

粉末冶金　峰回路转

正所谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。20世纪后期，瑞典发展起来的粉末冶金炼钢技术，为大马士革钢带来了新的转机。

上文说，现代炼钢技术可使化学元素达到最佳配比，但这种技术并非完善。传统的炼钢方法，是在炼钢炉中将液态钢水通过吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫、直接加入某种金属等方法达到所需的各种元素的配比，然后进入由耐火砖或耐火水泥制成的钢包中，再由钢包中倒入铸模中冷却，得到钢锭。在这个过程中，炼钢炉中的各种化学元素分布是最均匀的理想状态，而进入钢包以后，温度开始降低，这时钢水中的同种成分就会发生聚集现象，等到进入铸模中完全冷却，聚集现象更加严重，化学成分就远不及在炉中时均匀了。有一句俗语说“炉中是金，包里是银，冷却是石”，就是这个意思。

而粉末冶金技术，是当钢还完全是液态时，在无氧环境中从炉口中倒出，同时以高压氮气把钢水吹成雾化状态，使其化学元素来不及聚集就迅速固化成粉末，这样才得以保持其均匀的元素分布。此后在持续高温、高压的密闭容器中，将金属粉末重新焊接为成型钢材。由于元素分布均匀，这种技术炼出的钢材明显优于普通炼钢法生产的钢材。

过去，人们最喜欢用154CM钢材制作刀具，它本来是用于制造飞机螺旋桨的，后来由机螺旋桨不再使用钢材，154CM就停产了。但刀具行业仍有需求，日本企业根据154CM元素含量的数据，用传统技术重新炼出了新的钢材，并将其命名为ATS34。瑞典Erasteel公司同样参照154CM的元素含量标准，但采用粉末冶金技术生产出了一种名为RWL34的钢材，通过对比，其性能明显优于日本的ATS34。

那么，粉末冶金是如何用于制作大马士革钢的呢?1992－1995年间，瑞典Erasteel公司在粉末钢的生产工艺流程中，增加了一套粉末分模的设备，使两种钢材的粉末通过这套分模设备按一层层的方式排列起来，再进行下一步的高温高压焊接过程，就形成了平行纹路的粉末冶金大马士革钢。采用另外不同的分模设备，还可以制成同心圆、马赛克两种纹路的钢材。这种粉末冶金的大马士革钢材具有超高的强度、层间强度、韧性和弹性，因为其突破了传统的折叠锻打制造方法，所以可以使用最合适的钢材进行熔合，完全消除了折叠锻打过程常出现的“夹灰”、层间局部焊接强度低等缺陷。此外粉末冶金制造的大马士革钢抗腐蚀性强，易于保养。这一技术现已申请了专利，并基于此在母公司的基础上专门成立了一个新公司――Damasteel。

纹路形态　无限可能

经过上面的步骤所得到的是圆柱形的钢锭，通过轧辊，可变细变长，形成棒料。Damasteel公司的棒料产品有3种基本纹路――平行纹、同心圆纹和马赛克纹。平行纹和马赛克纹的棒料还可以通过以圆柱的中心线为轴扭转，以改变其内部的纹路状态，扭转的角度不同，效果也不一样。

以这3种棒料为基础，可以制成多种纹路的板材。最直接的方式是锤锻，即用气锤直接将棒料锻造成条型钢板。由于棒料的纹路是从横截面看的，而板材的纹路是从表面看的，因此即使是直接锤锻，板材的纹路形态也会与其棒材完全不同。如同心圆的棒料锤锻后形成完全没有规则的纹路，称为随机纹；扭转过的平行纹棒料锤锻，形成扭绞纹；马赛克纹的棒料经过扭转并锤锻，形成火焰纹的板材。

要想得到更复杂的纹路，还可以采用模锻技术，这需要先制作模具，经模锻后板材的表面部分凸出，再将凸出的部分磨平，其表面就形成了与模具相似的纹路。现在常见的大玫瑰、小玫瑰、奥丁眼、鱼骨等纹路都是以同心圆棒料锤扁后模锻而成的，而天梯纹是马赛克纹棒料锤扁后模锻而成。用这种方式，只要制作相应的模具，几乎可以得到任何想要的纹路。

熔合制造　何为最佳

从理论上说，利用粉末冶金制造大马士革钢，可以选取世界上任意两种钢材熔合，但实际操作还要有所把握的。原始钢材的选择一般要考虑以下几方面因素：性能互补――成分搭配应满足于特定的应用；热处理参数――两种钢材应该有相同或近似的热处理工艺参数；热工效应――两种钢材应有相同或近似的热工效应，以保证锻打或热处理时不影响钢材性能；腐蚀纹路――两种钢材中至少一种元素含量有足够差异，以保证纹路的清晰程度。

Dama steel公司采用RWL34与PMC27两种钢材熔合以制造刀具钢材。经酸洗后，RWL34发亮，而PMC27发黑，钢材表面形成条理清晰的纹路。它的硬度可达60HRc以上，并可保持极佳的韧性。Damasteel公司将其命名为“93x.y马氏体大马士革刀具不锈钢”(Damasteel生产的大马士革钢的名称都以数字9开头，以第二位数字区分种类，x.y表示是由两种钢材复合而成)。除此之外，Damasteel公司还有3种大马士革钢产品，分别为：95x.y奥氏体大马士革不锈钢，也称“首饰钢”，其抗腐蚀能力强，不能淬火，无磁，适于制作餐具、珠宝、表壳、手镯、家具五金件等；96x.y马氏体大马士革枪管不锈钢，硬度可达50HRc以上，特点是韧性高，机械加工性好，有磁性，抗腐蚀性在93、95系列之间，可用于制作高级猎枪、手枪枪管及部件等；92.x.y低合金高硬度大马士革钢，硬度达55HRc以上，其特点是热加工性能好，锻造焊接性好，但抗腐蚀性较差，可用于制作猎枪枪管(适合烤蓝等表面处理)、刀具、伐木斧等。

应用前景广泛

大马士革刀具钢主要用于制作各种形式的刀具：有人用它做猎刀，用来剥皮、割肉，都很好用；也可以做成小巧的折刀，随身携带，遇到割绳子、开纸箱等事情，都可以用它轻松搞定。虽然这些事用普通刀具也能完成，但用大马士革的感觉是不一样的。还有人用它制作传统的长剑，光是钢材成本就要几千元，极尽奢华之能事。

低合金大马士革钢适合制作高档礼品枪。传统的礼品枪往往采用景泰蓝工艺，但由于材质原因，景泰蓝与枪身的结合都不是特别坚固，常常经不起连续射击时的振动，会出现脱落的现象。而使用大马士革钢直接制造枪身的话，不仅使其艺术欣赏性大增，而且也是从冷兵器到热兵器的一种精神传承。

篇4

关键词：粉末制品双向压制油压机；齿轮同步分流马达；工作效率；产品质量

引言

粉末冶金通常采用四柱液压机单向压制成型，但是由于受到压装厚度的限制，成品一般密度不均匀而造成成品报废率高，为了保证产品的密度，有些厂家在将一面压制好后，再把产品翻转过来，对另一面进行压装，这种方法无疑生产效率很低，而且有的粉末冶金产品中间有芯片，这样，即使是翻转过来再压制，芯片的位置难以保证，从而难以保证产品的质量。

最近我公司在引进德国RONZIO技术的基础上研制开发的粉末制品双向液压机，可以有效解决传统单向压制造成的产品密度不均，次品率高的问题。

1双向压制液压机主要液压控制部分

此液压系统控制2个基本回路的动作。一是上缸的动作，二是下顶缸的动作。上、下两只同等吨位的液压缸，内置的上、下位移传感器，以及与上、下油缸和控制系统相连的上、下压力传感器，所述上、下液压缸都与齿轮同步分流马达相连并受其控制。

新研制开发的系统，将换向阀与齿轮同步分流马达并联，并与上、下液压缸连接。在液压滑块接触到粉末材料之前，用普通换向阀控制其快速运行，在接触到粉末材料后换为由齿轮式同步分流马达控制，提高了工作效率和产品质量。

采用齿轮式同步分流马达的两输出分别控制上、下油缸，实现了压力和速度的同步，在液压滑块接触到粉末材料之前，用普通换向阀控制其快速运行，在接触到粉末材料后换为由齿轮式同步分流马达控制，提高了工作效率和产品质量。上、下液压缸放内置位移传感器，时时检测两缸的时时位移和压力，两缸时时位移和压力的同步靠同步分流马达实现。本实用新型实现了双向同步压制的作用，产品质量完好，且不会对整个系统产生不良影响，提高了生产效率和产品合格率。

2 液压原理图的确定

由上述所需控制部分确定原理图如1所示。图中，上液压缸2和下液压缸3上分别装有上位移传感器1和下位移传感器4，并安装有上压力传感器8和下压力传感器7，上、下液压缸都与齿轮同步分流马达7相连，马达输出油路上都安装有换向阀6，所述的位移传感器1、4，下、上压力传感器5、8和齿轮式同步分流马达7,都与控制系统相连。三个换向阀6与齿轮式同步分流马达7并联，并与上、下液压缸2、3连接。

系统的原理图如图1所示。

图1 系统的原理图

图中：1、上位移传感器；2、上液压缸；3、下液压缸；4、下位移传感器；5、下压力传感器；6、换向阀；7、齿轮式同步分流马达；8、上压力传感器；9、控制系统。

在液压缸滑块接触到粉末材料之前，用普通换向阀6控制其液压缸快速运行，在接触到粉末材料后换为由齿轮式同步分流马7达控制，在提高工作效率的同时，保证了产品的合格率。

3 结论

本文主要论述了粉末制品双向压制液压系统原理方案的确定。最近我公司已生产一台实验机，在公司内进行了空载及负载实验，所有的液压控制都达到了预期的效果。

参考文献

[1]海锦涛.锻压手册.北京:机械工业出版社,1996.

[2]帅长红.液压机设计、制造新工艺新技术及质量检验标准规范.北京:北方工业出版社,2006.

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关键词：离心铸造 梯度功能材料 场耦合

中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（a）-0071-01

近代科学技术的发展，特别是宇航、火箭、原子能以及机械和化工等工业的发展，对工程材料性能的要求越来越高，如高比强度、高比刚度、耐高温、抗腐蚀、抗疲劳等。这对于单一的金属材料、陶瓷材料或高分子材料来说多是较难实现的，因此就促进了金属基复合材料的问世与发展。与传统材料相比，颗粒增强金属基复合材料不仅兼有金属的高韧性、高塑性优点和增强颗粒的高硬度、高模量优点，而且材料各向同性，可采用传统的金属加工工艺进行加工，因此备受大家关注。碳化硅颗粒增强铝基复合材料的密度仅为钢的1/3，但其强度比纯铝和中碳钢都高，且还具有较高的耐磨性，可以在300℃～350℃的高温下稳定工作，目前已应用于发动机活塞、连杆和刹车片。

1 铝基复合材料的应用

颗粒增强铝基复合材料具有高的比强度和比刚度、耐磨、耐疲劳、低的热膨胀系数、高的微屈服强度、良好的尺寸稳定性和导热性等优异的力学性能和物理性能，以及材料的可设计性、并可用传统金属材料加工方法加工成形等特点，是最具广阔发展前景的金属基复合材料之一，可广泛应用予航空航天、军事、汽车、电子、体育运动等领域。因此，从20世纪80年代初开始，世界各国竞相研究开发这类材料，从材料的制备工艺、微观组织、力学性能与断裂韧性等角度进行了许多基础性研究工作，取得了显著成效。目前，各国相继进入了颗粒增强铝基复合材料的应用研发阶段，在美国和欧洲发达国家，该类复合材料的工业应用已逐步开始，并且被列为2l世纪新材料应用开发的重要方向。由于铝基复合材料是由基体铝或者铝合金与另外一种或者几种不同物质以不同方式组合而成，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。

2 复合材料的性能特点

复合材料是一种混合物，在很多领域都发挥了很大的作用，可代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：（1）纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。（2）夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。（3）细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。（4）混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。

3 铝基复合材料的制备

国内外关于颗粒增强铝基复合材料的制造方法，按照增强颗粒的加入方式可分为强制加入和原位生成两种方法。对于电子封装用高体积分数铝基复合材料制备工艺有多种，国内比较成熟的有粉末冶金法、压力铸造法、浸渗法（真空浸渗、真空压力浸渗）等。粉末冶金法是将陶瓷粉末和基体合金（如铝合金）粉末按照一定配比混合，在一定形状的磨具中加压成型，制成毛坯，然后在真空中加热、加压使其烧结到一起成为零件。这种工艺可以制成形状比较复杂的零件，成形精度较高，从而减少后期的机械加工。缺点是原材料以及设备成本和工艺成本较高，材料致密度较低，气密性较差，由于加热时间较长，往往存在界面反应压力浸渗法是指将液态金属在一定压力下浸渗到增强体预制块空隙中，并在压力下凝固获得复合材料的方法，常用来作高体积分数的铝基复合材料。工艺概述：先把预制块预热到一定温度，然后将其放到预热的铸型中，浇入液态金属并加压使液态金属浸渗到预制体的空隙中，保压直到凝固完毕，从铸型中取出即可获得复合材料。

无压浸渗法是Aghaianian等于1989年在直接金属氧化工艺的基础上发展而来的一种制备复合材料的新工艺将基体合金放在可控气氛的加热炉中加热到基体合金液相线以上温度，在不加压力和没有助渗剂的参与下，液态铝或其合金借自身的重力作用自动浸渗到颗粒层或预制块中，最终形成所需的复合材料。[4]我们实验室采用的就是真空压力浸渗法，我们采用的真空压力浸渗法在坩埚底部放上预制件，上面放上金属基体，然后用真空对坩埚抽真空，真空度达到-200 kPa，然后升温炉体，温度升到700 ℃铝液全部熔化后，再对坩埚加压，压强达到10～40 MPa。由此得到的复合材料的致密性最好，因为他是在抽过真空以后又在压力下浸渗进去，克服了无压浸渗和粉末冶金的致密性不高和气密性差的缺点。

4 铝基复合材料的加工

为了制成实用的铝基复合材料构件，需要对铝基复合材料进行二次成型加工和切削加工。由于增强物的加入给复合材料的二次加工带来了很大的困难，颗粒增强铝基复合材料增强物硬度高、耐磨，使这种复合材料的切削加工十分困难，对于纤维增强铝基复合材料构件一般在复合过程中完成成型过程，辅以少量的切削加工和连接即成构件。而对于短纤维、晶须、颗粒增强铝基复合材料，则可采用铸造、塑性成形、焊接、切削加工等二次加工制成实用的铝基复合材料构件。目前铸造成形方法按增强材料和金属液基体的混合方式不同，可分为搅拌铸造：可分为液态机械搅拌法和半固态机械搅拌法；正压铸造：分为挤压铸造和离心铸造；负压铸造：真空吸铸法和自浸透法。

由于增强颗粒与基体的润湿性较差我们可以采取以下措施：金属基题中加入Mg、Li等合金降低表面张力，改善润湿性；对增强颗粒表面进行预处理，去除表面污染物，改善颗粒与基体的润湿性。在铸造法中增强颗粒一般与基体密度相差较大，且两者互不润湿因而容易出现上浮，下沉的情况。解决办法：提高金属熔体的粘度，减小增强颗粒的粒径使颗粒上浮、下沉的速度变小，从而使组织均匀、性能提高。增强体的存在使温度场和浓度场、晶体生长的热力学和动力学过程发生变化。在非平衡凝固条件下，这些变化将对复合材料的组织性能有着明显的影响。

参考文献

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关键词 压制成形，流变学，CAE优化分析

1前 言

计算机辅助工程（CAE）是利用计算机辅助求解复杂工程、产品结构的力学性能分析计算以及结构性能优化设计的重要工具。对于陶瓷墙地砖模具领域，CAE技术的应用尚未见相关报导。结合目前陶瓷墙地砖模具技术比较落后的现状，利用CAE技术对陶瓷墙地砖模具设计及其粉料压制成形机理，以及墙地砖产品综合力学性能等方面展开研究，可揭示模具设计过程中模具的受载特性、运动特性及其与粉料压制成形的相互影响，从而获得陶瓷墙地砖模具的优化设计方案。CAE技术为陶瓷墙地砖模具的设计提供了虚拟的设计平台，设计人员可以提前对设计过程中模具存在的缺陷进行修改并提出优化方案，缩短了设计周期，减少了模具生产成本，并提高了陶瓷墙地砖模具及砖坯的质量。

2陶瓷墙地砖粉料压制的成形机理

2.1 陶瓷墙地砖压制成形的过程

墙地砖坯体致密度和强度的提高是由于陶瓷粉料在适宜的成形压力作用下发生了以下变化：（1）固体颗粒的塑性变形和弹性变形；（2）固体颗粒互相移近和靠拢；（3）气体和水份在颗粒间隙中的移动；（4）气体受压后，有一部分溶解在水份中，其余部分经压模、底模与模框的缝隙逸出。由此可见，墙地砖坯体的压制成形过程实质上是陶瓷粉料各组分互相移动、变形，迫使孔隙率减少和坯体结构致密化的过程。

2.2 陶瓷墙地砖粉料压制成形机理的基本假设

墙地砖因形状简单，通常采用单向压制成形的工艺，如图1所示。坯体的受力分析如图2a所示，坯体在成形压力Py，侧压力Pc，底模反力Pm及摩擦力Pf的作用下保持平衡。由于在墙地砖坯体的压制过程中，陶瓷粉料中的颗粒在互相移动、靠拢以致压实成形的过程中需要克服摩擦阻力等，由此可见侧压力Pc沿压坯高度方向逐渐减弱至最底层；同时因坯体与模壁之间存在摩擦力的作用，致使底模反力Pm小于成形压力Py。但因墙地砖的厚度尺寸通常较小，并忽略摩擦力Pf的作用，致使底模反力Pm小于成形压力Py。

我们可近似地认为侧压力Pc沿压坯高度方向均匀分布，且底模反力Pm与成形压力Py近似相等，那么可得理想状态下坯体的受力分析示意（如图2b所示）。如果再进一步将分布力简化为集中力，可得坯体的受力分析示意图（如图2c所示）。显然它是建立在基本假设基础上的：（1）假设坯体为一刚性整体；（2）假设坯体在压制成形时，坯体与模腔内壁等产生的摩擦力忽略不计；（3）假设侧压力Pc沿压坯高度方向均匀分布。

2.3 成形压力对坯体压制成形过程的影响

当作用于陶瓷粉料上的成形压力大于固体颗粒的变形阻力、受压气体的变形阻力、固体颗粒之间的摩擦力及陶瓷粉料与模腔内表面的摩擦阻力时，固体颗粒就开始移动、变形，并互相靠近，结果迫使陶瓷粉料压实成形。其具体过程就是靠近压模上表面的陶瓷粉料层最先被压实，当这个陶瓷粉料层的颗粒互相靠近时，颗粒间的摩擦阻力就急剧地增大。此时，要使坯体压得更实就必须施加更大的成形压力，此成形压力同时还通过压模上表面的粉料层依次传递到邻近的粉料层上，直至最低层，由于成形压力在粉料层之间不断传递的过程中，有一部分消耗于克服颗粒变形、颗粒之间及颗粒与模腔内表面的摩擦损失上，所以离压模上表面越远，粉料层受到的成形压力越小，结构越疏松、致密度越低。

当成形压力与上述各种变形阻力及摩擦力相等时，陶瓷粉料的压制成形过程就处于相对平衡状态，坯体结构不再致密化，因此过大地增大成形压力，并不能使坯体变得更紧密或使坯体的强度更高。各种陶瓷粉料依其物理化学性质的差异，各有其最适宜的成形压力。这个成形压力既能保证坯体所要求的致密度和强度，又不会使坯体产生压制裂纹等缺陷。

3陶瓷墙地砖粉料压制成形过程的CAE优化分析研究

3.1 陶瓷墙地砖粉料压制成形过程数学模型的建立

陶瓷粉料压制成形是靠强大的压力使含有一定粘性颗粒的粉料在模具内产生流动、变形，最终压成致密的坯体。所以，陶瓷粉料的性能与其压制行为的关系（如粉料流动的快慢、变形的难易、作用力和变形力之间的关系等）成为压制成形过程中的关键因素。因此，用流变学的理论来建立粉料的流变模型和压制方程对于研究陶瓷粉料压制行为规律有重要的指导意义。

如图3所示，在刚模中粉料的表面施加压力σΔ(t)，Δ(t)是单位阶跃函数。

假设刚模壁与粉料间不发生剪切应力，则在忽略重力时粉料间不发生剪切应力，此时粉料中各点x方向的正应力σx均为σΔ(t)，为方便起见，以压应力为正，且σy＝σx，由于刚模的限制，y和z方向应变εy=εx=0，只有x方向的应变εx，那要求解的未知数就是横向力σy 和竖向应变εx 。

以Tσ、Tε分别代表应力、应变张量，用上标O，d分别代表球张量和偏张量，

应力张量为：Tσ=TσO+Tσd(1)

应变张量：Tε=Tε0+ Tεd(2)

对于满足流变模型的各种粉料，应力球张量和应变球张量之间的关系可以认为是线弹性的，则有：

TσO=3EvTε0(3)

式中：

Ev――积弹性模量

应力偏张量与应变偏张量之间的关系，随着粉料的性质以及模型而异。借助粉末冶金技术，非线性K体比较接近粉体变形的实际情况，并且容易进行数学处理。非线性K体是由Hooke体（简称H体）与Newton体（简称N体）并联组成的。经过对H体与N体不同组合的数学模型的研究与对比，发现当非线性K体与非线性H体并联，所建立的数学模型就比较符合粉料压制机理。 依图4所示模型，其数学模型为：

式中：

σ＝σ1+σy

σ1＝σ2＝σ3(4)

ε＝ε1＝εx

εx=ε2+ε3

又

式中：

――应力对时间t的导数

变换整理得：

式中：

M1，M2，M3，τ――与弹性有关的常数

m1 ，m3，K――指数常数

――应变对时间t的导数

图4所示的模型具有普遍性，可以较全面研究非线性粉料在压制成形过程中的流变行为，从而为陶瓷墙地砖模具设计及加工过程中工艺参数的选定提供了依据。

3.2 陶瓷墙地砖粉料压制成形过程CAE优化分析的探索研究

在对陶瓷墙地砖粉料压制成形机理全面分析的基础上，综合考虑墙地砖模具结构的具体设计要求以及原材料的性质、配方等因素，借助冶金技术中粉料在压制成形中的流变模型建立起相应的数学模型，继而采用华中科技大学国家模具重点实验室开发的HSCAE（华塑CAE）软件进行优化及动态模拟分析，从而改变了过去那种单靠人为经验来制定粉料压制成形的加工工艺，以及设计相应模具尺寸需要多次试模、反复修改，才能最后设计定型和制造模具的方法。

利用CAE技术对陶瓷墙地砖粉料压制成形过程进行仿真模拟，并在此基础上，提高模具的设计的效率，优化模具设计以及制造工艺。在后期的研究工作中，其工作重点将放在对粉料压制成形过程的仿真模拟，并结合陶瓷墙地砖实际生产情况及存在的问题，对现有的墙地砖模具进行CAE优化分析，并提出模具的优化设计方案，从而有效地提高墙地砖在压制成形过程中的综合性能。

4总结

陶瓷墙地砖粉料压制成形过程中的应力与应变是一个相当复杂的过程，由于在这个过程中，陶瓷墙地砖粉料的变形及运动状态满足粉末冶金技术中流变模型的条件，因此，在此课题中，笔者大胆借助粉料运动的流变模型建立相应的数学模型，为后面的CAE优化分析提供了有利的分析依据。CAE技术充分结合了陶瓷墙地砖的生产现状及工艺要求，在后期的研究工作中将逐步展开粉料压制成形过程的模拟仿真，并对墙地砖模具进行优化设计，从而提高墙地砖的综合性能。

参考文献

1 向卫兵．陶瓷墙地砖模具类型与分析[J]．佛山陶瓷，2008，3

2 孙德亮．墙地砖常见缺陷分析[J]．现代技术陶瓷，1998，3

3 王艳春．陶瓷墙地砖模具的设计［J］．佛山陶瓷，2006，7

4 黄培云．粉末冶金基础理论与新技术［M］．中南工业大学出版社，1987

5 王忠辉．陶瓷墙地砖在压制过程中缺陷的成因分析及预防措施[J]．中国建材装备，1998，4

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经过38年的建设发展，莱芜钢铁集团有限公司现已发展成为具有年产1000万吨钢以上综合生产能力的大型钢铁企业集团，2005年进入全国十大钢，列第六位。截至2007年底拥有总资产620亿元，职工3.9万人(本部钢铁主业2万人)，子公司25家(其中11家已完成改制)，控股莱钢股份、鲁银投资2家上市公司和齐鲁证券公司。莱钢是全国规模最大、规格最全的H型钢精品生产基地，全国最大的齿轮钢生产基地，全国规模最大、附加值最高的粉末冶金生产基地。在跨越式发展和实施阶段性战略转移的各个进程中，作为省属国有大型钢铁企业，莱钢始终不忘企业必须承担的重大责任，并付诸了艰苦的探索和实践。对于转型期的钢铁企业而言，必须顺应时展潮流，严格按照科学发展观的要求，主动履行好市场角色责任、节能环保责任和社会责任，以彰显现代企业的品格与风范。

一、建设市场用户导向型企业，履行好市场角色责任

钢铁行业是国民经济的基础产业和支柱产业，与其他产业的关联度非常高，其健康发展关系到众多下游产业的发展，从而影响到国民经济的整体运行质量。因此，钢铁企业必须树立大市场意识，从产业链条延伸、价值链条延伸的角度出发，主动履行好市场角色责任，着力为下游产业提供优质产品和服务，努力促进国民经济又好又快发展。

为了更好地履行市场角色责任，莱钢以建设市场用户导向型企业为抓手，以满足不同用户的多样化、个性化需求，为用户提供各种问题的成套解决方案为目标，主要做了三项大的工作。―是调整优化产品结构，拓展为用户服务的领域，提高为用户服务的能力。曾经在较长的时间内，莱钢钢铁主业一直以螺纹钢为主打产品。“十五”以来，莱钢以结构战略性调整为基础，逐步形成了型钢、板带钢、优特钢和长材四大类主导产品。其中，型钢主要面对正在勃兴的钢结构建筑市场；板带面对家电制造企业，正在建设的宽厚板则以造船业为主攻方向；优特钢服务机械制造行业；粉末冶金产品和齿轮钢、轴承钢瞄准潜力巨大的汽车制造产业。产品结构的调整，提高了莱钢产品的市场份额，也扩大了辐射和服务范围，有效提高了莱钢的市场竞争力和社会影响力。二是努力提高产品质量和附加值，提高用户的价值创造能力。践行“打造钢铁精品，真诚回报社会”的企业使命，依靠技术创新提高产品技术含量，改善产品质量，降低成本，与用户共享价值创造成果，促进共同发展。截至目前，莱钢共获得省级以上名牌产品21个，涵盖了主业所有的主导产品和辅业的部分特色产品，名牌数量仅次于海尔集团，位列全省第二位，省管企业第―位。莱钢H型钢成为全国冶金行业首批获得“中国名牌”的产品。凭借优异的质量和服务，莱钢的产品已经陆续打人秦山核电站、奥运工程、中央电视台等国家重点工程。三是建立产销研一体化运作体系。调整组织结构，改革考核激励政策，搭建产销研一体化运作体系，从组织框架和机制运作上，使全集团形成统一面对市场的整体团队，举全集团之力提高为下游产业服务的能力和水平。由此，莱钢市场用户导向型企业建设取得初步成效，作为钢铁产品加工制造企业，我们在国民经济错综复杂的产业链条网络中，较好地履行了基础环节的重大责任，做出了越来越大的贡献。

二、建设资源节约型、环境友好型企业，履行好节能环保责任

钢铁工业资源消耗量大，污染物排放量高，必须将建设资源节约型、环境友好型企业作为不可推卸的义务，切实履行好节能环保责任。近年来，莱钢积极探索提升企业发展质量的有效途径，逐步从高能耗、高水耗、高污染、高投入的粗放型发展模式中摆脱了出来，走上了一条科学发展的新路子。这是钢铁企业从“两高一资”向节能环保和销纳社会废弃物转型的必由之路。

(一)优化工艺结构，加快淘汰落后

进入新世纪以来，莱钢将结构战略性调整作为发展的主线，致力于改善莱钢的工艺结构、产品结构。在钢铁市场异常火热的情况下，宁可舍弃巨大的经济利益，加快淘汰落后，陆续淘汰了3座25t电炉、2座128m3高炉、2座4，3m焦炉。同时，新上了大高炉、大转炉、大焦炉等现代化工艺装备，引进了顶燃式热风炉、数字化蓄热式加热炉等世界先进设备，通过以大换小、以新换旧，实现了主体工艺装备大型化、现代化、节能化，从根本上起到了治理污染源点、提高资源能源利用效率的作用。

(二)发展循环经济，推进节能减排

莱钢是钢铁行业发展循环经济较早的企业之一。从2001年开始，就确立了《莱钢建设生态化钢厂》的课题，先后与东北大学、北京钢铁研究总院联合组成了专家课题组，全面开展循环经济理论的研究，并应用于生产、建设和技术改造的各个环节。2005年10月，莱钢被国家发展改革委确定为国家第一批循环经济试点单位。

莱钢充分发挥理论研究较早和起步较早的优势，努力将循环经济向更高层次拓展，取得了明显成效。其中，高标准推广应用国际先进情结生产技术和污染治理技术，冶金“三干”技术等十几项行业新技术得到成功应用，大大提高了设备运行效率，降低了资源能源消耗，控制了污染源点；大胆尝试无水或少水工艺，实现工业用水串级利用，形成了“三干、多串、零排放”的节水新模式，吨钢水耗3.5吨，连续三年保持国内领先水平，多次受到国家发改委的通报表扬。依托国家“863”公关成果，回收利用氧化铁皮等钢铁副产品，建成了亚洲最大的粉末冶金生产基地；推广应用高炉TRT和干熄焦发电等技术，高炉煤气、焦炉煤气回收利用率分别达到95％和97％；依托主导产品H型钢，独家承担建设部重点研究课题――“H型钢钢结构节能住宅建筑体系研究”，达到了国内领先水平。“十五”以来，累计节电33.83亿千瓦时，节水3.23亿吨，节约动力煤297万吨，节能量达14.5万吨标准煤，实现节能降耗效益61亿元。

目前，莱钢正努力完善“四大功能”(钢铁产品制造功能、能源转换功能、内部废弃物消化功能、社会废弃物消纳处理功能)；依靠“四个支撑”(管理创新、技术创新、工艺优化、政策支持)；建立“四个循环”(铁素资源回收利用、二次能源回收利用、固体废弃物回收利用、水资源循环利用)；实现“四个提高”(经济效益、产品水平、资源能源利用效率、环境质量水平)。莱钢的目标是：把莱钢建成资源节约型、清洁生产型、环境友好型、持续发展型的―流钢铁强企。

(三)加强环境建设，保持区域生态平衡

在建设发展的过程中，莱钢始终把维护区域生态平衡、提高广大员工及周边居民的生活质量作为重中之重，持之以恒常抓不懈。近年来，累计投资近29亿元用于发展循环经济、节能减排、治理污染、改善区域环境。莱钢每年投入上千万元，同地方联手，综合整治区域内主要河流牟汶河，拦河蓄水1700余万立方米，形成了滨水景观廊道，既美化了环境，又为工业及生活用水提供了保障。至2006年底，绿化投资1.2亿元，冶金绿化面积达390万平方米，建设生态防护林150余万平方米，绿化覆盖率达35％，优化了区域内大气质量，改善了生态环境，初步形成了山、水、林、企一体化的花园式生产、生活空间。

三、建设和谐企业，履行好社会责任

党的十七大报告指出：“科学发展和社会和谐是内在统一的。没有科学发展就没有社会和谐，没有社会和谐也难以实现科学发展。”构建和谐企业是企业落实科学发展观的必然要求，也是企业必须担当的社会责任。作为特大型国有钢铁企业，多年来莱钢秉承“共赢共享，直到永远”的核心价值观，以对员工、相关方、社会高度负责的态度，积极承担社会责任，推进和谐企业建设。

对员工负责，企业与员工共同发展。践行“与员工共创辉煌”的理念，为员工的学习、成长搭建平台，形成企业与员工共同发展的良好环境。用发展的办法解决历史遗留问题，实现了“不把一名富余人员推向社会，不让一名敬勘业爱岗的员工受下岗和失业之苦”的郑重承诺，员工年平均收入在“十五”期间增长了1倍。关心困难员工生活，维护弱势群体的利益，建立了“送温暖工程基金”、“员工互助储金”、“员工意外伤害互助金”和“员工患大病医疗互助基金”，本金合计达到1.5亿元。目前，莱钢没有一户家庭看不起病，没有一名员工子女上不起学02005年，莱钢获得“全国创建和谐劳动关系模范企业”称号。

对相关方负责，与相关方建立了长期稳定的战略合作伙伴关系。以价值链条为纽带，莱钢先后与100多家国内外大宗原燃料供应商、装备制造商、战略用户、铁路、港口等企业建立了长期稳定的战略合作伙伴关系，形成利益共同体，共谋发展。莱钢诚信经营、共赢共享、共担风险的理念与做法，得到了相关方的充分认可。

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产品领域覆盖船用齿轮箱及可调螺旋桨、工程机械变速箱及驱动轿、汽车变速器、工业齿轮箱、风电增速箱、农业机械变速箱、粉末冶金制品、大型精密齿轮等十大类千余个品种，产品技术和品质居国内领先水平。

杭齿集团公司科协创建于1984年，现有科协会员792人，十次被评为全国“讲理想、比贡献”活动先进集体，公司科协先后被中国科协评为优秀“科技工作者之家”和“全国企业科协先进集体”。

健全组织机构 完善制度建设

公司管理层极为重视“讲、比”竞赛活动，在人力、物力、财力上给予大力支持，成立了以公司总经理、科协主席为组长的“讲、比”活动领导小组；成立了以总工程师为主任委员的“讲、比”项目评审委员会；公司科协负责“讲、比”活动的组织与协调，科协秘书处负责“讲、比”活动日常管理。公司每年都安排百万以上的奖励资金，对优秀“讲、比”项目与科技工作者进行奖励，为“讲、比”活动提供了有力的物质保障。

公司规范“讲、比”活动的各项制度，颁发了《杭州前进齿轮箱集团股份有限公司科技成果和双革四新成果奖励暂行规定》、《杭州前进齿轮箱集团股份有限公司“讲、比”竞赛活动重点项目立项、审批办法》等，做到了“讲、比”活动有立项、有鉴定、有评审、有奖励。除对优秀“讲、比”项目、先进集体和先进个人给予精神奖励、物质奖励外，还将“讲、比”成果作为科技工作者考核晋升的重要依据，激励了广大科技人员参赛的热情与主动性。

创新“讲、比”理念 培育创新文化

公司管理层始终坚持理想比指标更重要、团队比个人更重要的创新理念，并将它结合到“讲、比”活动中来。把创新“讲、比”理念，培育“讲、比”文化，作为促进“讲、比”活动开展，培育科技人才的重要内容。

为弘扬团队的协作精神，促进企业自主创新能力的提升，在“讲、比”活动中，增设“优秀团队奖”，目的在于改变科技人员单打独斗、孤军奋战的状况，为促进科技人员之间的相互交流，特别是不同专业的科技人员之间的相互交流建立平台，形成了团结协作的创新氛围，加速了科技人才的成长。

为推动重大创新项目和原始创新项目的开展，建立了“讲、比”重点项目的激励机制。生产一代、储备一代、设计一代、规划一代是企业技术进步和发展所必须的，集团根据产品开发和技术攻关的规划，对有关企业发展、技术进步、核心竞争能力提升的项目，实行重点项目预先资助制度，以确保这些项目能较好、较快地完成。

先进的理念培育先进的创新文化，优秀的企业创新文化必定能通过全体员工的创造活动产生强大的创新能力，推动企业创新发展。

拓展“讲、比”范围 关注活动细节

“讲、比”原来只有新产品开发被设定为评比范畴，这一门槛的设置，造成了科技人员参与面小的情况，致使该项活动的群众性特点不能有效体现，为此，公司科协把“讲、比”活动的评比范围扩大到科技成果、双革四新及科技论文这一范畴。这一举措拓宽了科技人员的参与范围，既发挥了科协组织的作用，又充分地调动了广大科技人员的参与热情。

“年初立项、全程督促、总结评比”是关系到“讲、比”活动成败缺一不可的三个环节。这几年，随着“讲、比”项目的不断增多，技术能力的不断提高，经济效益也不断攀升。市级优秀项目达到8项，产生经济效益为1.3亿元。事实证明在企业开展“讲、比”活动，切实为科技人员提供了展示才华、贡献才智的舞台，广泛地调动了生产、管理、技术等各方面科技人员的积极性和创造性，为企业技术进步和科技创新贡献了力量。

培育人才队伍 提升创新能力

在“讲、比”活动中，激励和号召全体中青年科技人员，立足本专业岗位，充分发挥主观能动性，激发自己的创新热情，全身心地投入到“讲、比”活动中去。先后分五批聘任了50名和6名“中青年技术带头人”和“中青年管理带头人”。每人每年享受8000元的聘任津贴，与公司的学术带头人、职业技能带头人形成一个体系。此项工作由公司科协负责实施，在中青年科技、管理人员中引起了很大反响。目前已有6位带头人走上了中层领导岗位，20位带头人成为杭齿集团国家级技术中心的各研究所负责人，已成为公司今后发展的中坚力量，夯实了“讲、比”活动的基础。

按照产学研相结合的形式，组建了国家级博士后科研工作站，与浙江大学、重庆大学、吉林大学、中南大学等全国一流高等院校合作，共同培养博士后高层次人才，开展高水平的技术创新工作，为公司的人才培养与“讲、比”活动的提升提供了更有效的载体。

围绕企业建设 实现“讲、比”价值

充分利用“讲、比”活动这一平台，在开展活动中，始终围绕企业建设为中心，以促进企业技术进步和提高经济效益为目标进行，把研究开发、引进技术的消化吸收再创新、技术改造、技术攻关作为活动的主要内容，促进了企业产品改进和质量的提高，有力促进了企业创新体系再建设，大力提高了技术创新能力，充分体现出“讲、比”活动的价值和魅力。

2010～2011年，“讲、比”活动立项448项，参加人员达3659人次，经济效益达2.1亿元，其中多项“讲、比”成果被评为市级技术创新项目。杭齿集团公司两年来科技研发硕果累累，共开发170多种新产品，累计拥有各类实用、发明专利128件，其中有效专利115件，发明专利9件；主持起草、修订的国家和行业标准22项。活动中也涌现出一批优秀科技工作者，有的已成为企业科技进步的带头人。

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年全区工业工作指导思想：以中央和省市区经济工作会议精神为指导，全面贯彻落实科学发展观，坚持工业立区不动摇，以项目建设为总抓手，以实施工业调整提升工程为重点，着力抓好五大特色产业基地、着力建立完善工业发展五个支撑平台，着力抓好五十家重点企业，全力打造生态特色工业城市，为全区经济社会发展做出更大贡献。

年全区工业经济发展的主要预期目标：全区规模以上工业增加值增长15%，销售收入、利润、利税增长25%、30%、28%；企业技术改造投资增长25%以上；万元GDP综合能耗全面完成“十一五”任务目标。

一、加强调度协调，确保工业经济平稳增长

1、加强运行监测和预警预测。继续加强对重点产业、重点企业、重点产品的监测，准确把握经济运行动态。坚持实行月调度季通报制度，继续抓好对50家重点优势企业、高耗能企业、亏损企业和30项重点项目的跟踪管理，准确把握经济运行中出现的苗头性、趋势性问题，及时提出工作措施和政策建议，促进工业经济平稳健康运行。

2、进一步加大市场开拓力度。积极实施差异化营销策略，把开拓市场和产品结构调整紧密结合起来，细化市场，满足不同层次的消费需求。引导企业坚持国际、国内市场两手抓，组织我区企业参加全国、全省、全市重要展会，帮助企业开拓国际国内市场，进一步加强工商联合、工农结合、工工联合、工建联合。建立与外贸部门的联合会商机制，引导企业拓宽外贸渠道，提升出口产品质量和产品附加值，扩大企业外贸出口。

3、努力为企业提供资金保障。加强与金融机构的交流和协调配合，通过组织银企洽谈会、项目对接会等方式，积极向金融机构推荐项目和企业，为项目找资金，为资金找项目。进一步加快企业信用评估及担保、再担保体系建设，明确办理抵质押登记的部门、收费标准及办理时限，解决企业融资环境中存在的突出问题。广泛宣传金融信贷政策，开展企业融资培训，帮助企业了解政策，掌握政策，用足、用活、用好各种融资方式和信贷产品。

4、抓好煤电运的综合协调。加强电力运行监测、调度，认真组织好电力迎峰度夏（冬）各项工作及重大节日、大型社会活动的电力保障工作。围绕电力设施保护、变电站、配电室管理等重点工作，认真行使电力管理职能，切实保障电力工业安全运行。加强对煤炭、原油、天燃气、资金等重要生产要素市场供求情况的调度，搞好分析预测，确保工业经济平稳健康发展。

二、深入实施工业调整提升工程，推进工业转型升级

1、着力推进工业布局调整。按照区委、区政府制定的“一核二区三片”的城乡产业布局和新区工业区、老城工业区年工业发展规划，加快科技、耐火材料、减速机等企业向“两区”搬迁步伐，通过搬迁改造实现生产规模、研发能力、工艺装备水平、企业管理的全面提升。加快新区工业区发展，重点是8平方公里核心区建设，完善道路、供排水、电力、燃气、污水处理等基础设施和汪溪湖配套服务区建设，全力打造工业发展的集聚区、招商引资的示范区，经济增长的亮点区。

2、着力抓好产业结构调整优化。以新材料、新能源、节能环保、汽车船舶配套产业为重点，加快战略性新兴产业发展，突出抓好金晶集团太阳能导电膜玻璃、华成集团风力发电增速器、博泵科技核装备及船用泵、海洲粉末冶金、工陶新材料等一批高新技术项目，尽快形成产业竞争力。抓好传统产业改造提升，抓住国家出台的一系列政策机遇用先进适用技术、先进工艺、先进装备，加快对传统产业改造提升。深入推进工业化与信息化融合，力争用两年时间，全区50家重点企业及50%以上规模企业主要生产工艺装备达到国内先进水平，其中20家企业达到国际先进水平。

3、着力抓好五大特色基地建设。在集中力量抓好机电、新材料、陶琉三大产业的基础上，立足我区优势和特色，按照“高端化、集群化、生态化、特色化”的发展要求，着力建设五大特色产业基地。节能环保机电装备制造业基地。依托省节能环保产业示范基地的品牌优势，积极引导电机、减速机、泵业、建材机械等主导产品，在节能环保上作文章，不断加强产品技术创新，建成国内领先、具有较强核心竞争力的节能环保机电装备产业示范基地。先进泵业制造基地。充分发挥“中国泵业名城”、“优质泵业基地”的品牌优势，依托集团等骨干企业，加强产业配套协作、资源整合，建设世界先进泵类生产制造基地。优质汽车配件基地。突出抓好汽车部件、集团汽车底盘部件和汽车板簧生产基地建设，整合产业资源、拉长产业链条，全力打造产品种类全、产业聚集度高、国内一流的汽车配件生产基地。新材料产业基地。以功能玻璃、钛白粉、粉末冶金、窑炉新材料为主导，大力发展高新技术产品，着力提高技术创新能力，放大优势，淘汰落后产能，打造世界一流的窑炉材料生产基地、亚洲最大的钛白粉生产基地、功能玻璃基地和粉末冶金基地。陶琉文化产业基地。重点在挖掘文化内涵上做文章，加强产品换代与创新，提高产品技术含量和工艺水平，打造名副其实的中华陶琉文化城。

4、着力建立完善工业发展五个支撑平台。坚持抓服务、搞协调、优环境、促发展，全力打造工业发展的要素支撑。建立技术研发平台。加快推进以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系建设，引导和鼓励企业建立企业技术中心、工程技术研究中心和实验室。到年力争10家企业建立省级以上研发机构，20家企业建立市级以上研发机构，全面提升企业研发能力和创新水平。建立技术服务平台。围绕泵业、微电机、减速机、耐火材料、陶琉等优势主导产业，以政府为主导，以龙头企业为依托，建立行业平台，实现大型仪器设备、检测检验等共建共享，推进产业链整体创新。力争用2-3年的时间，五个产业基地都分别建立2-3家公共服务平台。建立融资平台。健全中小企业信用担保体系，着力完善机制、扩大规模、规范运作，缓解企业资金压力。有计划、有重点扶持发展一批担保公司、小额贷款公司、创业投资公司，切实解决中小企业融资难问题。建立物流平台。立足我区产业优势，规划建设2-3个具有区位优势和具备综合服务功能的物流基地，整合优化运输资源，完善物流业发展环境，为企业提供专业物流服务，降低运输仓储成本。建立公共服务平台。健全完善区行政审批服务中心功能，着力打造“短平快”、“一站式”的服务模式，构建更加便捷高效的服务网络，为企业提供政策、人才、环境等方面服务和支持。

5、着力增强企业自主创新能力。加快建立以企业为主体、以市场为导向、以市场化手段推进的技术创新机制和创新体系。把市场机制融入技术创新的全过程，打破传统的开发模式，积极探索更加有利于调动研发人员积极性和创造性的市场化运作模式，建立起技术创新与企业效益、个人收入挂钩的激励约束机制。整合企业内部资源，加强专业技术人才队伍建设，建立健全企业技术中心，强化车间、班组等生产第一线的技术改革，提高自主创新能力。整合社会资源，深化产学研联合攻关，加强与国际知名公司特别是世界500强企业的技术合作与交流，提高合作创新能力。引导企业树立战略眼光，大力引进技术、引进人才，加快优秀创新团队建设，借智借脑借力提升企业自主研发能力。深入实施技术标准和品牌化战略，提升企业采用国际先进标准的能力，积极争创省长质量奖，争创全国优质泵类产品生产基地和省级优质耐火材料、汽车配件、日用陶瓷生产基地，新增中国驰名商标和中国名牌产品2个以上，省著名商标和名牌产品5个以上。

6、着力推进节能减排。突出结构、工程和技术节能减排，严格执行能评、环评和“三同时”制度，从源头控制高耗能、高污染行业发展。加强对重点用能企业监管，开展能效对标活动，提高能源资源利用率。加快淘汰落后产能，依法关闭“土小”企业，扎实推进淘汰高耗能变压器、锅炉和电机系统改造等三大节能改造工程。突出大气和水污染治理，完成万杰热电厂脱硫、宏源焦化厂除尘等项目建设。抓住泰青威天然气贯通我区的难得机遇，优化我区能源结构。大力发展循环经济和低碳经济，启动二氧化碳减排工作，力争工业固体废弃物资源综合利用率达到90%。加大土地整理、储备交易和闲置土地处置力度，积极引导企业节约集约用地，进一步拓展发展空间。确保“十一五”节能减排目标全面完成。

三、集中全力抓投入上项目，培植新的经济增长点

1、着力抓好项目实施。今年全区确定工业建设项目146项，计划总投资107.97亿元，年度计划投资67.64亿元；项目全部竣工达产后，预计新增销售收入284.03亿元，新增利税39.92亿元。其中，确定首批技术改造项目89项，计划总投资58.95亿元，年度计划投资37.03亿元；项目全部竣工达产后，预计新增销售收入116.76亿元，新增利税21.17亿元。建立项目档案，实施定期调度，各有关部门要进行联网跟踪，形成合力，及时发现项目实施中的问题，帮助协调解决，加快项目实施进度，争取早投产、早见效。对国家和省市财政支持的项目，督促帮助企业完善安全、节能、环保、核准备案等手续，保证资金专款专用，经得起检查。

2、着力抓好项目储备。按照省市重点产业调整振兴规划的方向和重点，结合“十二五”规划编制，实施“市场驱动创新战略”。围绕市场，聚焦客户需求，围绕产业链和发展产业集群选项目，围绕新产品开发、提高工艺装备水平和产品质量，节能减排、安全生产、推进工业化与信息化融合等凝练项目，及时调整充实项目资源库，保持项目建设的持续拉动。加强对国家、省市产业政策措施的研究、解读，提前做好项目用地审批、环境影响评价、项目审核（备案）等前期工作，力争更多的项目列入国家、省市投资计划。

3、着力抓好工业招商引资。坚持数量与质量、外资与内资、引资与引智“三并重”，全面加强招商引资工作，重点在产业招商、大企业招商、园区招商、资源招商等方面做文章，发挥龙头项目带动作用，进一步完善重大工业招商项目统筹协调机制，引导招商工作按照产业政策、工业布局规划开展。

四、突出重点，做大做强优势企业

1、进一步推进重点企业发展。集中优质资源和生产要素，扶持10家龙头、20家骨干、20家成长型企业加快发展。力争到年，培育销售收入30-50亿元或税收过亿元的企业15家，销售收入10-30亿元或税收过5000万元的企业15家，销售收入2-10亿元或税收过1000万元的企业20家。鼓励扶持企业上市融资，加快企业规范化改造，力争到年有3-5家企业在境内外上市，形成梯次推进的格局。

2、鼓励支持中小企业加快发展。实施中小企业成长工程，积极引导中小企业与大型企业和重大产业化项目协作配套，不断延伸产业链，在新能源、新材料等领域，培育发展一批高新技术中小企业，促进中小企业结构调整和产业升级。继续推进中小企业信用服务、担保、公共服务“三大体系”建设，加强对优势中小企业和重点产业链中配套中小企业的融资担保，提高中小企业的自我发展能力。

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关键词　中国 新加坡 材料学科 对比

材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代，随着高技术群的兴起，又把新材料与信息技术、生物技术并列作为新技术革命的重要标志。现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。材料科学与工程是国民经济发展的重要支撑，是航天、航空、信息、国防等高新技术进步的基础。该专业培养从事金属、无机非金属、高分子材料的制备与加工和电子封装技术领域的高级研究和工程技术人才。以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面研究的学科。国内外材料科学与工程专业的设置也存在很大差异。

一、新加坡材料科学与工程专业设置特点

材料科学与工程的专业设置一般分为宽口径和窄口径两种模式，新加坡南洋理工大学材料科学与工程专业的设置采取宽口径的模式，专业设置与学院的科研紧密挂钩，材料科学与工程学院只设置材料科学与工程一级专业，不在划分二级专业方向，学生在一二年级进行相应的公共课程学习后，学院根据老师的科研方向，设置不同的课程，课程涉及到聚合物材料与器件、能源材料去器件、电子材料与器件、纳米材料与器件等，学生可根据自己的兴趣选择相应的专业课程。

高校不仅要传授学生专业知识，更应该加强学生动手能力方面的能力培养，新加坡南洋理工大学为了提高学生的动手能力，学校设置不同的研究项目并给与相应的资金资助，让学生提前进入实验室，参与到教授的科研工作中，培养学生对科研的兴趣。

新加坡是一个以石油化工、船舶制造、电子电器、生物制药等产业为主的国家，相应的学科建设与本国的经济发展紧密结合。新加坡的材料学科专业设置与建设充分结合其经济的发展，为本国的经济发展输送了大量的专业能力扎实，动手能力强的现代化材料科学与工程方面的人才。

二、我国材料科学与工程专业设置特点

我国的材料学科最初沿袭苏联体制，专业划分很细，涉及材料的专业超过20个，如硅酸盐工程、无机非金属材料、建筑材料、电子材料及元器件、钢铁冶金、有色冶金、粉末冶金、金属材料及热处理等。1998年，教育部对本科专业目录进行调整，将上述20余个专业合并为冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理、材料化学等6个专业，同时在引导性专业目录中提出材料科学与工程专业。

“九五”期间，教育部面向21世纪教改计划“工科材料类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践”项目的研究认为，以材料科学与工程一级学科为基础，按二级学科设置工科材料类专业的思路是完全符合中国的国情，切实可行的。不同的学校可根据不同的类型、不同的办学条件按一级学科、二级学科、三级学科设置不同专业并选择确定不同的培养模式。培养模式的选择和确定首先可根据各个学校的教学软件和硬件条件，或是按是否“211工程”重点大学或学科，划分研究型大学和技术型的大学，前者着重培养高层次的研究型人才，后者重点培养工艺工程师和高等职业技术人才。在同一所大学中，通过大二后的分流教育使一部分学生直接面向技术和应用型工作，一部分学生则为继续深造侧重基础科学研究的教育。

三、广西地方高校材料科学与工程专业设置的思考

地方院校是我国高等学校的重要组成部分，已经成为我国实施大众化高等教育的生力军并发挥着越来越重要的作用。正确认识学校所处的社会环境、在高等教育中的角色和自身条件，进行科学合理的学科定位，是地方本科院校健康、稳定和可持续发展的根本保证，也是地方本科院校当前必须迅速解决的重要问题。广西地处岭南有色金属带，铝、铟、锰、锌、锑、钨、铌、钽、重稀土、轻稀土等有色金属矿产具有明显优势，有色金属产业已成为广西国民经济重要的支柱产业。但2009年《有色金属产业调整和振兴规划》指出我国有色金属产业存在的深层次矛盾仍很突出，部分产品产能过剩，产业布局亟待调整，产业集约化程度低，资源保障程度不高，自主创新能力不强，再生利用水平较低，淘汰落后产能任务艰巨。广西有色金属资源目前主要作为金属原材料或初级矿产品外销，资源没有得到科学、高效的利用。因此，广西高校应加强相应的有色金属资源方面的人才培养。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要》、《国家十一五科学技术发展规划》已将新材料定为优先发展的领域，加大了对新材料的支持力度，把新材料产业列为支柱产业和重点高新技术产业，予以精心培育和重点支持。随着广西北部湾发展战略一级广西千亿元产业项目的顺利实施，为广西工业的发展提供了巨大的发展机遇，同时也为广西高等院校特色专业建设提供了更广阔的空间。在这一背景下，如何发挥地域优势、密切广西的有色金属产业，建设具有地方特设的材料科学与工程专业是一个需要积极探索的重要课题，具有十分重要的理论和实践意义。因此，探索材料科学与工程特色专业建设的途径，并找到适合我区经济发展与我校学科持续发展的人才培养模式，不仅可为我区新专业的设置提供客观依据，同时对加快新建本科专业的可持续发展具有重要的现实意义。

四、结束语

我国材料科学与工程的专业设置具有自己的优势和特色，但是需要充分借鉴国外的相关经验，取其精华，只有这样，才能培养出适应社会发展的材料科学专业人才。

参考文献：

[1]林金辉，汪　灵，邱克辉，陈善华，叶巧明，沈忠民.材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系建设.高等教育研究，　2007，　24（2）：　54-56.

[2]天津大学材料科学与工程学院教学改革小组.面向未来的材料科学与工程专业教学改革与实践，.高等工程教育研究，　2005，　增刊，24-30.

[3]陈益兰，　曹德光.无机非金属材料专业教学改革的探索.广西大学学报（自然科学版），　2002，　27（增刊）：46-48.

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