粉末冶金的意义范文

导语：如何才能写好一篇粉末冶金的意义，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 生产工艺 粉末冶金高速钢 粉末注射成形

中图分类号：TF12 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0098-02

粉末冶金具有高效节能、节省材料、保护环境以及能够进行金属成形的批量生产等特点。而粉末冶金的工艺步骤主要是先制取粉末，然后将粉末原料的配量进行混合，最后将其成形并凝固。粉末冶金可以根据材料所具有的性能要求以及零件所需使用的性能要求，在一定的范围当中对材料的成分进行混合[1]。粉末冶金产业当中所制造生产出来的产品基本上都铁基方面的机械零件。根据粉末冶金工艺的工艺特点来看，粉末冶金还可以将其制成高熔点的金属，就比如钨和钼这两种高熔点金属，同时也可制成金属陶瓷的材料，像一些质地坚硬的合金以及一些高温材料。还有多孔材料、假合金、过滤材料、摩擦材料等一系列的材料，这些材料的生产和制造只能够使用粉末冶金的工艺来进行制备和生产，因此粉末冶金工艺完全具有跨越传统冶金工艺的可能性。在粉末冶金高速工具钢和粉末注射成型这两大冶金工艺发展最为突出。

1 粉末冶金高速钢

粉末冶金新工艺，气雾化的高速钢粉末颗粒进行冷却的速度通常都比较高，而且这些高速钢的粉末颗粒当中也已经不存在偏析的粉末用热情况，和铸锻形成的高速钢相比，具有无偏析、颗粒小、分布均匀；热加工方面的性能较好；可磨性较高；在热处理方面变形比较小；力学性能优异；提升了刀具切削的寿命，真正扩大了其使用的领域和范围等一系列优质的性能。对粉末冶金高速钢的研究最早起始于20世纪70年代的美国和瑞典的两家著名工业工厂，当时的主要工艺路线使用的是气雾化制粉以及热等静压等相关的技术。如今粉末高速钢的产量已经占据铸锻高速钢全部产量的10%～15%，国外目前所拥有的，具有代表性的粉末冶金高速钢的生产企业至少有5家，主要有美国、乌克兰、瑞典、法国、奥地利以及日本等国，其中美国在高速钢方面的用量以及远远的超出了普通容量的高速钢[2]。如今，国外工业企业内的粉末冶金高速钢的产量发展以及达到了第三代的技术水平，此前第一代为20世纪70年代美国和瑞典内的两家企业所投入生产的高速工具钢，而第二代则为1994年，法国高速钢公司以及瑞典的工业企业改进了制备气雾化前钢液的熔炼工艺，这种改进工艺所生产出的产品即为第二代。第三代就是2000年，由Bohler-Uddeholm集团，进行全线投产，且质量比起第二代还有所加强的高速钢。在对生产线的钢熔炼工艺方面，对喷粉设备加以改进，同时对由氮气雾化后的粉末颗粒的尺寸进行细化。正是粉末颗粒尺寸的细化，促使第三代的高速钢在抗弯强度方面比起第二代还要提高到20%以上。所以，第三代的高速钢在生产工艺方面主要是以微小纯净为主。

2 粉末冶金工具钢

2.1 高钒冷作模具钢

这种钢的类型主要是利用粉末冶金的工艺特点来对冷作工具钢进行开发，其中最主要的区别就是增加合金当的钒含量来提升合金的耐磨性，而第一个被作为高性能耐磨钢材的是CPM 10V，这一类型的钢材在CPM系列的粉末冶金高钒冷作模具钢当中是一种最具代表性的钢材。在Crucible 集团当中也逐渐形成了含钒高达1%～18%的耐磨工具钢[3]。这类性能较高的工具钢开始广泛的应用于冷作冲头以及在模具方面，主要适用于耐磨损的方面。由北京安泰科技公司研发的AHP9VNb2在成本方面对比Microclean K390要低很多，不过在硬度上却和AHP10V相差不多，而抗弯性却提高了10%左右。

2.2 耐蚀耐磨工具钢

在众多制造操作当中，通常工具和其耐磨的部件在承受运动部件或者是其他的一些工作介质的研磨颗粒的接触而出现的磨损情况，一般很容易受到潮湿、酸或者是其他的一些腐蚀性的作用等。所以，针对这些工作就需要研发出一些高性能的耐磨耐蚀的粉末冶金工具钢。

如表1所示，粉末冶金耐磨耐蚀材料含有约14%～24%Cr，约3%～15%V，约1%～3%Mo，这些材料总和大约117%～3175%C。

2.3 粉末冶金易切削工具钢

粉末冶金的发展主要是为了能够有效的提高工具模材料的可磨削性能，以及降低工具模在加工方面的成本。通常需要采用添加硫含量的形式来对可磨削性能进行提升，不过如果采用的是传统的铸锻生产法的话，则较高的硫就可能会增加材料的热脆，促使其韧性开始下降的风险出现，针对这些问题，只需使用粉末冶金工艺就能获得很好的解决。

3 粉末注射成型的发展

3.1 粉末注射成型的发展现状

技术注射所生产出的元器件通常应用的领域范围比较广，像在IT、医疗、机械汽车以及通信方面等，都对这类元器件有所应用。这个不同于MIM在市场产品当中的份额是因地域而异，其中汽车行业在欧洲方面的市场份额大约占据着50%以上，形成了一种主导性的地位，而在北美洲地域应用占据主导的行业则是医疗以及牙科方面的应用。通过对这些资料的分析，可以看出在汽车方面的应用在往后必将有着相当可观的增长值，主要是在PIM高温汽油和柴油引擎的涡轮减压器等方面。

3.2 粉末微注射成形新工艺

随着工业技术的不断发展，全球对于精细及结构复杂的零部件需求越来越大，因此粉末微注射技术开始推出，其所制备出来的微型零件的质量几乎以毫克来进行统计，同时还保留了传统方面的PIM，所以粉末微注射技术有着批量生产精细复杂形状的微型零部件的重要潜力。而微注射技术的主要应用领域具体有：（1）化学工具，粉末微注射技术在微化学当中主要制备出作用于微反应器、混合器以及交换器等微流体的装置等[4]。（2）在医学方面的应用，在医学上主要是用于制备微型的人骨结构、微型的外科仪器组件以及牙科微型元件等等医疗方面的器具。（3）共注射成型方面，可用于共注射成形领域。可以将磁性材料和非磁性材料以及硬性、软性材料、导电和绝缘材料等有效的结合起来。（4）微型零部件，主要是一些微型的机械零件，像一些小齿轮、叶轮或者是拉伸部件等。

4 结语

综上所述，粉末冶金生产工艺的发展主要分为粉末冶金高速工具钢和粉末注射成型这两大冶金工艺发展类别，这两种冶金工艺发展类型经过多年的探索和研究，如今已经趋于完善，并广泛的运用在各个行业领域当中。

参考文献

[1] 任朋立.浅析粉末冶金材料及冶金技术的发展[J].新材料产业，2014（9）：17-20.

[2] 徐坚，王文焱，张豪胤，等.元素Cr对粉末冶金Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响[J].粉末冶金工业，2014（6）：11-15.

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（一）博弈模型的构建

考虑在国有垄断行业特定区域有4个博弈主体：政府、国有民航企业、潜在进入者民营企业、消费者。由于在研究政府对民营企业准入规定过程中，消费者的影响并不直接，所以只考虑消费者被动接受市场结构变化，不考虑其参与民营企业准入博弈。由于国有民航企业在运营时要投入沉淀成本，以Z1表示，因此它的成本函数修正为C1=c1Q1+Z1。同时由于制度的规定，国有民航企业也要缴纳一定的与利润相关的税额，税率以r1表示，因此其净收益为

民营企业被国有民航企业的利润吸引进入。刚进入要付出的沉淀成本为Z2，进入时受抵制的成本为E。同样地，民营企业要缴纳的税率为，因此其净收益为

政府相关部门负责对国有民航企业和民营企业的监管，从政府税收中获得财政收入。假设政府效率为，理想政府的目标是社会福利最大化，低效率政府是自身收益 最大化。当只有垄断企业时政府的目标效用函数：

（二）民营企业进入民航业的博弈过程分析

由于国有民航企业利润的吸引，进入前投入沉淀成本Z2，向政府发出申请，试图进入民航业，如果政府拒绝其进入，博弈结束。如果政府斟酌，民营企业继续进入，国有企业实施抵制措施，如果此时政府拒绝，博弈结束。当政府允许民营企业进入，国有企业默许或抵制，民营企业继续进入或退出，直至出现纳什均衡。

设定政府审批通过民营企业的进入申请，此时国有航空企业和民营企业之间存在着完全信息静态博弈，国有航空企业的战略集是（威胁，等待）（即国有航空企业采取掠夺性定价威胁民营企业的预期进入，或者短期内继续维持价格不变），民营企业的战略集是（差异化进入，同质化进入）（即民营企业以差异化新产品进入，或者以同质化产品进入），构造博弈矩阵为：

如果民营企业以同质化产品进入市场，市场需求结构将发生很大变化，会遭到国有垄断企业掠夺性低价的威胁而不能进入。民营企业选择低价格产品进入，国有航空企业的利润减为0。博弈中国有航空企业和民营企业的净收益关系为：。异质化进入是民营企业的占优策略，而该模型中不存在纳什均衡，所以，无论国有航空是否威胁进入，民营企业都选择以低价格进入。由于民航市场不会自动达到纳什均衡，所以就要政府的介入，以达到社会福利最优，也就是鼓励民营航空企业以异质化产品进入，对国有民航企业形成一定的威慑作用，从而鼓励其改革创新，充分发挥资源优势，达到资源利用最大化。

三、政策建议

1.放松对民航业的管制。严格的航空管制本身是刚性的进入壁垒，并替代了其他进入壁垒。由于严格的管制造成了航线、航油、航材、飞行员、机场等要素市场的滞后，民营航空难以在要素市场进行资源的优化配置，使其争夺市场份额的手段非常有限。

2.理想政府会考虑消费者剩余增加是否足以弥补政府受损而做决策，进入门槛相对较高，此时即使政府以良好的制度设计和环境允许民营企业进入，但民营企业还会遇到很多困难和障碍而碰壁，政府必须从产品和要素市场上对民营和国有民航企业加以引导、调控。

3.在国有寡头垄断市场结构下，规模经济形成的进入壁垒的存在决定了应实施不对称管制。规模经济使实施有利于民营航空的制度变迁极其困难。因此，除放松管制外，应倾斜性地采取有利于民营航空公司的不对称管制，通过制度间的互动推进市场化改革。

参考文献

[1]Michael Y.Yuan. The effects of barriers to entry on monopolistic intermediary online services: The case of a digital library[J]. Socio-Economic Planning Sciences，2008(42)

[2]Takashi Negishi. Marx，economies of scale，and the falling rate of profit[J].Japan and the World Economy，1998(10)

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[关键词]Al；Zn；Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料；组织和性能；影响

中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0337-01

20世界40年代，我国对铁基粉末冶金摩擦材料就开始了研究，在50年代，将其应用在了航天领域。铁基材料不仅耐高温，而且承载能力强，价格低廉。但是，铁基粉末冶金摩擦材料与钢铁等金属材料混合使用时，容易发生粘结【1】。为降低铁的塑性，使其强度得到进一步增强，因此添加了其他元素来达到这一目的。在上世纪60年代，我国开始研制铁基粉末冶金制动材料，并且取得了一定成就。随着社会经济和交通运输业的发展，摩擦材料的应用更加广泛，对制动性能的要求更加严格。鉴于此，本文结合新工艺、新技术对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料展开进一步的研究和探讨。

一.粉末冶金摩擦材料新技术

实践表明，当前广泛使用的钟罩炉加压烧结法存在能耗大、原材料利用率低、成本较大等缺点。因此，新工艺、新技术的研究是为了在保证产品性能的前提下，保证生产成本最低，获得较好的经济效益和社会效益。

（一）无压烧结工艺

研究资料表明，传统的烧结工艺最突出的问题就是资源浪费【2】。因此，相对于传统的烧结工艺，无压烧结工艺不需要施加压力就能够实现材料的烧结，因此，这一项新型的工艺得到了广泛应用。现实中，无压烧结工艺主要有轧制法、电镀法以及离子喷涂法等。该项工艺制备的材料具有摩擦系数小、孔隙率较高等特点。

（二）粉末轧制工艺

此种工艺指的是压实被引入旋转轧辊之间的粉末，使之形成粘聚状态的半成品，然后对其进行活化烧结的一种工艺。通过实践表明，粉末轧制工艺所制备的材料，具有较高的使用性能。

（三）表面处理技术

表面处理技术主要包含两个方面，一是通过对材料表面进行渗氮、渗硼及硼铬共渗来达到摩擦材料烧结的目的；另一方面，通过处理材料表面，使其形成氧化膜。而提高产品的质量和改善多层烧结，是通过骨架与粉末层的粘结来实现的【3】。

二.Al、Zn对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响

（一）.试验方案

为了进一步了解Al、Zn对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响，本文进行了试验分析。本实验用纯度大于99%的Al和Zn及纯度大于99.5%的Fe-18Cu各200目。并结合试验需要，准备了最先进的试验机、混料机、显微镜等设备。本实验中，试样制备的工艺为：原料配料、混合压制加压烧结。为了保障试验的可靠性，对各项工艺参数进行了严格的设置，对各项材料性能也进行了专业的测试。

（二）. Al对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响

众所周知，Cu不仅导热性能好，而且抗氧化能力强，因此和铁质对偶件的相溶性比较小，因此铜基摩擦材料耐磨且结合平稳。但是，在高负荷条件下，铜基粉末冶金摩擦材料摩擦系数不稳定。因此，结合铁基与铜基材料的优点，研制新型的摩擦材料有非常重要的意义。

通过试验表明：

（1）Al 元素添加量对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能有一定的影响。当添加量低于3%时，材料组织有 AlCu4新相生成，其基体组织也被细化，而且晶粒分布非常均匀。当添加量不断增加时，材料的力学性能也不断提高。试验表明，当Al 元素添加量为 2%时，基体力学性能最好，硬度达到95.5HB，抗压强度达到368Mpa。

（2）试验表明，当Al含量增加时，材料摩擦系数先呈上升趋势，而后又缓慢下降；当Al含量等于2%时，材料表面形成致密的薄氧化膜；当Al含量等于3%时，材料表面生成较厚氧化膜，而且容易剥落；此外，试验表明材料的磨损主要为犁削磨损。

（3）Zn对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响

Zn具有强化基体的功能，通过试验表明，Zn对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响如下：

（1）当添加0%-2%的Zn元素时，材料在显微镜下显示有FeZn3新相生成，添加Zn的材料组织孔隙率下降，晶粒细化；当Zn含量增加时，材料的抗压强度先呈上升趋势，后逐渐下降；当Zn含量为1%时，该材料硬度和抗压强度最佳，分别达到103HB和383MPa。

（2）当加大Zn元素的添加量时，材料的摩擦系数先下降后上升。在转速500r/min、Zn含量为1%时，摩擦系数为0.268；当转速1500r/min、Zn含量为1.5%时，摩擦系数为0.260；在转速为中速时，加入Zn元素的材料的磨损形式为氧化磨损；当转速为高速时，材料磨损形式主要是疲劳磨损以及磨粒磨损。

三. 结束语

铁基粉末冶金摩擦材料和铁质对偶件有较大的相溶性，所以容易在摩擦时拉伤对偶表面，甚至产生较深的沟槽，导致制动性能降低或不稳定。而铜基摩擦材料，不仅抗氧化性能较好，而且耐磨性好，但是铜基摩擦材料的制备成本较高。因此，要满足使用性能以及考虑经济成本，研发价格经济、性能又好的摩擦材料是当前市场备受关注的问题。本文主要结合新工艺和新技术，对铁铜基粉末冶金摩擦材料进行试验和研究，并且从物理性能以及力学性能等多方面来阐述研究结果，从而揭示Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料的组织结构和性能，为Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料的进一步应用与开发提供科学的资料【4】。

参考文献：

[1] 杨明.Al、Zn对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响[D].南京航空航天大学，2011.09（14）：117-118.

[2] 黄建龙，王建吉，党兴武，陈生圣，谢军太.铝含量对铜基粉末冶金材料性能的影响[J].与密封，2013，01（31）：156-160.

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论文关键词： 金融学专业　人才培养模式　教育教学改革　理论与实践

论文摘 要： 作者从本校金融学本科专业教育面临的外部环境变化与挑战入手，指出了本校原有金融高等教育发展模式存在的问题，在此基础上提出了构建本校金融高等教育模式即“商学院”模式的观点，旨在培养基础扎实、适应面宽、综合素质高、实践能力强的应用型金融人才，为此相应地规划了课程体系和实践性内容，并提出了教材的选用原则、教学方法与教学手段改进的措施。

一、我校金融学本科专业教育面临的外部环境变化与挑战

21世纪的金融发展呈现出不同于以往金融阶段的新特点及新趋势，伴随着这些新特点和新趋势，银行经营的理念也必将发生新的变化，与此同时，银行业之间的竞争将会越来越激烈。银行业之间的竞争归根结底是人才的竞争。能够适应国际竞争的市场型、国际性、复合型、高素质的金融人才在我国远不能满足市场需求，而我区现有金融从业人员中这类人才则更是少之又少，这将严重阻碍我区金融业的发展，同时也给担负培养高素质金融人才重任的金融高等教育带来严重挑战。面对新世纪、新经济、新金融的冲击和挑战，有必要对我校金融本科专业的教学模式、教学手段、教学方法进行改革。

二、我校金融学高等教育发展现状分析

1.金融学高等教育培养目标定得较高，缺乏特色。

现有的金融学本科专业制定的人才培养目标未能较好地考虑金融业目前的发展状况、地方实际和本校实际情况，定得较高，未能注重在培养学生的理论基础的同时强调金融本科生从事金融实务工作的能力。

2.现有的金融学本科专业课程体系设置存在许多问题。

未能充分体现培养目标的要求，并且不明确课程体系设置是走“经济学院”模式还是走“商学院”模式之路；未能很好地遵循循序渐进的教育规律，分层安排四年的教学计划，使层层之间能有机地结合为一个整体；在课程体系设计上虽也设置了许多新课，但从教学内容上看存在交叉重复现象，各课程之间的定位及逻辑关系未能恰当地处理好，等等。

3.在教学方法、教学手段和实践性教学环节上也存在许多问题。

在教学手段上仍以教师讲授为主，启发式教学、互动式教学应用较少，未能注重案例教学、模拟教学模糊，与外界联系较少，等等。

三、我校金融学本科专业教育教学改革的指导思想和原则

指导思想是：加强基础，精简内容，优化课程，构建多样化人才培养新体系、全面推进素质教育，培养创新人才。原则：（1）加强基础，拓宽专业，扩大面向，培养复合型人才；（2）压缩课内学时、增加课外学时、减课不减压，给学生更多的自主时间，还学习主动权和自主权给学生，促进学生个性发展和创新能力培养；（3）加强平台课程建设，立体构架课程体系，推动课程体系整体优化，建立有利于多样化人才成长的教学体系；（4）大力推进教学内容与教学方法改革，更新教学内容，强调课内、课外结合，将课外教育环节全面纳入培养计划；（5）引入现代化教学手段，提高教学质量；（6）立足知识传授，注重能力培养，突出素质提升，融知识、能力和素质培养于一体，培养能面向未来世界、把握环境变化、适应工作转移的人才；（7）加强实践教学，培养学生理论联系实际的能力；（8）注重交流技能的培养。

四、我校金融学本科专业的培养目标

目前我国金融学教育呈现出多头并进的竞争格局，传统的金融学优势专业通过创新极力维持固有的地位，综合性的一流大学依靠学校名牌和综合资源优势抢夺高端市场，一般的综合大学和各种专科性大学遍地开花争办金融专业。对于我校金融专业而言，如何在下挤上压、前堵后追的严峻形势下找到自己的市场领域和发展空间，已经成了一个非常重要的问题。根据我校金融学科的基础和金融资源的整合能力，应坚持“立足兵团，服务新疆，面向全国”的定位。因此，我校金融学科的发展要强调办学特色，以差异性竞争策略来获得领先的地位，并将其落实到课程体系设置和具体教学之中。

结合以上专业定位，我们认为我校金融学本科人才培养目标为：本专业培养具备管理、经济、法律、会计等方面的知识和能力，掌握金融学、经济学、财务管理的基本理论和基本知识，具备从事金融业务操作和公司理财及投融资运营的基本能力，以及有较高的外语和计算机应用水平，能够在银行与非银行金融机构从事金融管理，以及在各类工商企业从事投融资业务工作的高素质应用型人才。

在该培养目标中我们认为应特别强调以下几点：注重素质教育和原理性教育；重视学生创新能力的培养和实践操作能力的培养，尤其是应用能力的培养；强化学生的外语水平和计算机的操作能力；注意培养学生的竞争意识和适应社会的能力。

五、关于金融学本科专业课程体系的安排

在分析了西方国家金融学高等教育课程体系设置及特点的基础上，我们认为我校金融学本科专业课程体系的安排应该考虑前述培养目标的界定，倾向于基础性、适应性、应用型人才，参照国外“商学院”模式金融学科的课程设置，并结合我校的实际和金融发展新趋势的需要，增加一些微观应用课程，进行课程整合，适当归并和改革专业课以优化课程结构；进一步完善实践教学，增加综合性实践环节，强化学生的应用能力。根据这个思路，在对金融学本科专业课程及知识、能力、素质结构的分析基础上安排课程体系。该课程体系安排的特点是：（1）能依托我校经、管、法等学科优势，突出金融学科发展中对财经、管理、法律及理工知识交叉、渗透的特点，便于把学生培养成为能适应金融学科理论及实践性发展要求的复合型金融人才；（2）把金融领域中最重要、最基本的课程作为专业主干课，既涵盖现代金融学的主要内容，又符合国家教委对金融专业的统一要求，各专业方向的学生均要学习，体现了宽口径的要求；（3）注重了微观应用性课程，减少了重复设课的现象；（4）以《货币金融学》、《金融市场学》为专业基础课，改变了传统的以《货币银行学》、《国际金融》为专业基础课的观点；（5）体现了教学内容向综合化方向发展的趋势。

六、关于金融学本科专业教材的编写与选用

教材是教学过程诸环节中一个十分重要的基础性环节，一套规范且高质量的教材，是教师传授知识的重要载体和学生学习的主要依据，也是规范教学内容，实现专业培养目标的基本手段。在对国外教材进行研究的基础上，考虑到21世纪经济社会的发展和高等教育改革的要求，21世纪我国高等教育教材的大体模式应该是：21世纪优秀的高等教育教材应是由我国著名高等教育学家编写，被大多数院校采纳，能满足培养高素质人才的需要，全面系统反映现代高等教育的最新发展水平和趋势，顺应信息时代的教育方式，并便于教学的新型教材。为此我校金融学本科专业教材选择的基本程序是：（1）首选面向21世纪高等教育获得一、二、三等奖的教材；（2）选择面向21世纪教育部推荐教材；（3）选择省部级优秀教材；（4）在国内没有的教材通过两个途径解决：一是选择国外翻译的教材。二是自行编写。选用原则是：选择2000年以后编写的教材；选择权威部门推荐教材。

七、关于教学方法和教学手段的改革

教学方法与教学手段是保证教学质量的基础，也是提高办学水平的关键环节之一。只有采用科学的教学方法及较完备的教学手段，才能实现各门课程的设置意图及理想的教学效果，以实现我们提出的培养目标。目前，我校金融学专业教学存在着教学方法较单一、教学手段较落后的情况。因此提倡教学方法与教学手段全方位地改革与创新，增加投入，添置设备，以利于我校金融学科教学效率和整体水平的提高。在教学方法上我们提倡针对基础课、专业基础课和专业课的特点施以相应的教学方法，并鼓励教师积极参与社会实践；而在教学手段上要求积极采用现代信息技术，以使教学内容始终保持科学性、新颖性、系统性、综合性等特点，以适应培养高素质金融人才的需要。同时应实行考试形式多样化，对有多名教师授课的课程坚持统一出题、统一阅卷、统一评分标准，以保证考核的公平性与同一性，促进总体教学水平的提高。

最后需要指出的是，金融学本科专业教育教学改革不是孤立的，它与学校教育体制改革密切联系，还需要有关部门采取相应的配套改革措施。

参考文献：

［1］张亦春.金融学专业教育研究报告［M］.北京：高等教育出版社，2000.

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关键词：人才培养；专业建设；学科建设

中图分类号：G642.0?摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）32-0215-03

地方本科院校应注重培养适应地方国民经济及社会发展需要的人才，它不同于学术型大学和职业技术院校，它是高等教育学术性与职业性的结合[1，2]。为此，探索地方院校专业培养模式具有重要意义。本文着重探索与改革我地方院校——厦门理工学院金属材料工程专业应用型本科人才培养模式。

一、专业设置宗旨

专业设置主要从如何培养人才中去理清思路，从如何满足社会需求中去发掘人才内涵，从人才培养需求中凝练专业特色。为此，专业设置要考虑以下几个方面。

（一）学院培养思路

厦门理工学院（以下简称“学院”）树立了“以学生为本，为产业服务”的办学理念，围绕“培养什么样的人”和“怎样培养人”，逐步形成以“就业需求和素质养成”为导向，以培养学生“实践应用能力和创新创业精神”为核心，涵盖设计选材、制造成型和就业销售的整个人才全培养周期，形成自成体系的人才培养思路，即：构建以就业需求和素质养成为导向的实践性、创新型人才培养体系，培养综合素质高、实践能力强、具有创新创业精神和国际化视野的高级应用型专门人才。

（二）专业人才需求

国家“十一五”社会经济发展规划纲要首次提出支持“海峡西岸”经济发展，厦门作为我国5个经济特区之一，机械、电子作为厦门市支柱行业，与材料均有很大的关系。2009年5月厦门市政府提出培育18条百亿以上产值产业链和产业集群，其中与金属材料工程相关的就包括汽车产业链、工程机械产业链、飞机维修及其零部件制造产业链、船舶制造产业集群、LED和太阳能光伏产业链、钨制品产业链等7条，黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业在海西经济发展中占有重要的地位。在福建省内的厦门钨业集团、厦门厦工机械股份有限公司、福建省南平铝业有限公司、福建南平太阳电缆股份有限公司、厦门金龙客车、厦门航空、厦华电子、厦门路达工业有限公司、东南（福建）汽车工业有限公司等大型企业及配套的众多中小企业，对金属材料工程专业方面的技术人员都有较大的需求。

（三）专业特色

结合学院培养思路与专业人才需求，突出以金属基复合材料的制备与性能评价、金属材料变形过程的计算机模拟、粉末冶金材料为重点研究对象，建设具有鲜明特色的金属材料工程专业，它是对福建省内材料学科与工程学科的有益补充和完善，将更好地满足海西（厦门）经济发展对人才的需求。

二、专业培养模式规划

本专业培养模式主要从培养目标、专业核心知识、能力和素质构成及其课程体系方面考虑。

（一）培养目标

本专业培养适应海峡西岸经济区，尢其是满足厦门市经济建设与社会发展需要的，德智体美全面发展，基础扎实，知识面宽，能力强，素质高，富有创新精神，重点面向厦门市机械行业，亦能在电子、化工、冶金、矿山、能源和国防等行业中，从事金属材料和金属复合材料的加工及热处理、表面处理、粉末冶金、材料性能检验、材料腐蚀与防护、失效分析等方面的生产技术、生产组织和技术管理等方面工作，以及研制与开发新材料、新工艺和新设备等方面工作的高素质应用型人才。

（二）专业核心知识、能力和素质的发展表格

根据专业培养目标要求，对本专业应用型人才应具备的素质、能力及其培养实践结构细化，详见表1。

（三）课程体系

本专业培养模式的核心在于课程体系的设置，包括主要课程、实践教学环节以及专业实验。

1.主要课程：金属学原理、物理化学、材料性能学、金属材料学、金属热处理原理与工艺、材料现代分析测试方法、计算机在材料科学与工程中的应用、粉末冶金原理等。

2.主要实践教学环节：工程训练、“两课”教学实践、基础理论教学实践、材料性能综合实验、材料热处理综合实验、粉末冶金综合实验、专业认知实习、生产实习等专业实习、毕业实习、毕业论文。

3.主要专业实验：金相样品的制备与显微组织的观察、金属铸锭组织、金属变形与再结晶、铁碳合金平衡组织观察、钢的淬透性测定、铸件显微组织分析、焊口组织分析、金属缺陷检验、金属失效分析等近四十个实验。

三、专业培养模式实施工作细则

（一）人才培养与就业关系

为满足地方经济建设需求，着重培养应用技术人才，掌握专业核心能力。部分企业要求学生具有科研创新能力，同时也要培养这方面的能力。目前金属材料工程专业教师的科研方向有粉末冶金材料研究、金属陶瓷材料研究、新型金属材料研究、表面处理、腐蚀与防护技术研究。学院鼓励学生在学习过程中参与教师的科研活动，培养学生的大材料、大工程观念，培养学生的初步科学研究能力，并提倡学生积极开展大学生科技创新活动。

（二）教育思想观念改革

根据学院办学理念，调研专业人才需求状况，设置了特色较显明的金属材料工程专业，规划了培养方案，对课程体系进行了探索，用新的教育思想观念改革教学内容、理论课体系、实践（验）课体系。教学内容、课程设置、实践（验）体系符合新人才培养模式，培养应用型技术人才，设置了专业课及专业选修课，培养学生的基本素质、通用能力、专业基础能力、专业核心能力、专业拓展能力、实践能力、广泛兴趣、专业情趣、专业研究能力和测试分析方法，培养学生富有创新、团队协作、勇于实践的精神。

（三）“双证书”制度

全面落实学院办学指导思想和定位，体现“以生为本”的办学思想，构建以就业需求和素质养成为导向的实践性、创新型人才培养体系，促进学生知识、能力、素质协调发展，构建“人才规格+职（执）业认证”相结合的应用型课程体系，保证毕业生获得严格的专业素质教育和职（执）业能力训练。

具体目标：2010级本科生毕业时须取得1本职业资格证书；从2011级本科生开始，毕业时须取得2本职业资格证书。

（三）导师制

为贯彻落实德、智、体、美协调发展的教育方针，推进教育部“高等学校教学质量与教学改革工程”，完善学分制教学管理，充分发挥教师在教育教学中的主导作用，倡导教师更多地参与本科生教育教学工作，建立新型师生关系，不断提高学生培养质量，学院决定在本科生教育教学中实行导师制。

金属材料工程专业教师按照导师制工作手册要求落实导师的工作职责，主要有如下几方面。

1.遵循教育教学规律，教书育人，关心学生综合素质的协调发展。

2.指导学风建设。引导学生树立人生理想，引导学生热爱专业；指导学生合理安排选课计划和学习进程；帮助学生端正学习态度，指导学习方法，引导性地帮助解决学习方面的问题。

3.指导学生课外实践活动。指导学生课外课题研究选题和立项，完成专题文献综述与相关科研论文，组织科研课题讨论会，吸收学生充当科研助手，动员和组织学生参加校、系的课外科技竞赛活动，从而促进学生科学素养和创新能力的培养和提高。

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关键词：重型汽车；排气制动阀；阀体卡滞；气缸漏气

1 概述

排气制动，即通过控制汽车尾气的排放来实现汽车辅助制动。对于经常行驶于山区及湿滑路面的车辆，排气制动对防止侧滑、延长轮胎的使用寿命，节省燃料，以及保护行车制动器处于低温状态而延长其使用寿命具有重要的意义[1]。国产重型卡车采用蝶形排气制动阀结构，其安装位置及组成结构分别见图1、图2所示。

图1 安装位置

近年来，国产重卡蝶形排气制动阀失效频次极高，售后索赔额较高。通过对失效件的分析，发现主要失效方式有两种：一、制动阀卡滞或卡死，二、气缸卡塞、漏气。

2 失效模式检查及分析

2.1 制动阀卡滞或卡死失效

2.1.1 解剖分析

外观检查制动阀卡死的零件，连接板、气缸等外观完好无损伤，蝶阀片及其工作腔体内壁附着严重的锈蚀产物及少量黑色积炭。拆卸检查，气缸外观良好，活塞杆拉出、复位无卡滞，气缸、推杆连接处转动灵活，连接板外观完好，各连接处无脱开、松动等。蝶阀片在工作腔体内处于打开的最大位置，无法转动。进一步解剖检查（见图3），安装在固定端的压缩弹簧锈蚀，连接板侧腔体轴孔内轴套内壁及外端面锈蚀严重。将轴打出，卡死端轴和一轴套配合（见图4），肉眼可见表面及轴套内壁有严重的高温锈蚀。轴的转动带动阀片开启关闭，轴和轴套高温锈蚀卡死，导致阀片不能转动。

2.1.2 理化检查结果

对转轴、轴套、阀片腔体、阀片等零件进行理化检查，转轴材料为40Cr，调质热处理，基体硬度平均为311HV，轴套材料为铁基粉末冶金材料，烧结制品，孔隙率较大。阀片为灰铸铁材料，金相组织良好，基体硬度平均为266HBW5/750，阀片腔体也是灰铸铁，金相组织良好，基体硬度平均为158HBW5/750。

2.1.3 分析结果

蝶阀片、阀片腔体、转轴等零件质量基本正常，轴套孔隙率则较大。排气制动阀工作在发动机排放的高温、高水蒸气含量、高氧化性气氛含量等复杂环境中，碳钢零件或表面未经任何防腐、防高温氧化处理会被迅速氧化。高热、高湿环境下，粉末冶金材料孔隙中储存的油脂极易气化逸出，导致其作用尽失，孔隙更利于氧化性气氛浸入加速氧化，直接影响转轴与轴孔的配合间隙量。在二者综合作用下，转轴与轴套之间转动困难，最终造成制动阀零件卡死。

2.2 气缸卡塞、漏气失效

2.2.1 解剖分析

气缸外观及内部结构见图5、图6。卡塞的气缸外观无异常，活塞杆伸出端无防尘罩等结构。将气缸中部环向切开观察，可见内部各部件表面布满黄褐色粉状物及红褐色附着物见图7。经分析判断，黄褐色粉状物主要为泥浆脱水后的细小颗粒，红褐色附着物则为铁的低温氧化锈蚀产物，O型橡胶圈及气缸端盖上亦附着此类物质。塑料缸盖由于活塞杆处灰尘进入，往复运动磨损，缸盖变形导致密封不良，造成气缸漏气，图8为漏气气缸缸盖（已磨损变形）。

2.2.2 理化检验结果

活塞杆导向套、弹簧支座、气缸端盖、缸盖所采用的材料均为高性能工程塑料，缸体为ZL101铸铝合金，弹簧为65Mn弹簧钢，组织性能良好，O型圈、活塞密封圈为PVDF-聚偏氟乙烯，防尘罩材料为EPDM三元乙丙橡胶。

2.2.3 结果分析

因气缸内异物（粉尘、水珠等）进入，导致缸内各零部件或锈蚀、或互相黏着，导致活塞杆与活塞杆导向套间、或活塞密封圈与气缸内壁间难以滑动，最终引起卡塞现象。由此判断，卡塞气缸内的金属锈蚀产物及粉末状粉尘是导致其卡塞的主要原因。

外来异物（粉尘、水珠等）首先堆积在破裂防尘罩处，活塞杆进入气缸过程中，形成相对的负压环境，堆积在防尘罩破裂口处的异物被动进入气缸，吸附在活塞密封圈及活塞杆O型密封圈表面，当活塞杆工作时，这些吸附物刮擦并损伤密封圈、缸体内壁及活塞杆等，造成密封不严，导致气缸漏气。

3 解决方法

3.1 制动阀卡滞或卡死失效解决方案

排气制动阀高温高湿的工作环境，轴和轴套的锈蚀造成卡滞或卡死，导致了功能的失效，所以提高轴和轴套的耐蚀性是唯一的解决途径，故改进采用1Cr18Ni9Ti不锈钢的轴和轴套，解决了制动阀卡死的失效故障。

3.2 气缸卡塞、漏气失效解决方案

失效气缸为塑料缸盖带呼吸孔，外加橡胶防尘罩，在实际使用中，防尘罩脱落或破裂，吸入大量的尘土和水汽，造成气缸内腐蚀和活塞杆磨损，导致卡塞和漏气失效，解决方案主要是防止灰尘进入，将缸盖用铝合金材料代替原来的塑料缸盖，用外装消音器取代原来的塑料缸盖的呼吸孔，同时去掉防尘罩，解决了气缸卡塞、漏气失效故障。见图9、图10。

4 结束语

重型汽车排气制动阀阀片卡滞、卡死失效，气缸卡塞、漏气失效均为腐蚀引起的失效故障，阀体和排气管相连，处于发动机排放产生的高温高湿环境，轴和轴套选用普通钢铁材料易造成锈蚀，改用不锈钢材料解决了腐蚀卡死失效故障；气缸在防尘罩脱落或破裂的情况下，塑料缸盖呼吸孔吸入尘土、水汽，造成腐蚀卡塞及磨损变形漏气失效。改变为铝合金缸盖加装消音器结构，解决了该故障。改进后的方案已批量装车，并试验验证效果良好。

参考文献

[1]蒋雪生.辅助制动系统在客车上的使用[J].客车技术与研究，2004，

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今天我们选择新材料产业中的靶材进行分析。靶材虽然不为普通人所熟悉，但是却频繁地出现在多个相关的国家级产业规划中。就目前来看，靶材的确是我国材料领域中的一个明显的瓶颈，比如大尺寸钨钼靶材，其应用领域是极具战略意义的显示、光伏和半导体行业，我国是钨钼资源大国，但该产品却始终为欧美企业垄断，如若国内企业能够成功量产，其产品的未来发展和潜在价值可想而知。下面我们就靶材进行具体分析：

靶材介绍

靶材是什么？靶材主要指在溅射沉积技术中用做阴极的材料，因此靶材也常被称作溅射靶材。该阴极材料在带正电荷的阳离子撞击下以分子、原子或离子的形式脱离阴极而在阳极表面重新沉积。

溅射是制备薄膜材料的主要技术之一，它利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，形成高速度能的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面，被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料，称为溅射靶材。各种类型的溅射薄膜材料在半导体集成电路、记录介质、平面显示以及工件表面涂层等方面都得到了广泛的应用。

靶材主要应用于电子及信息产业，如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等；亦可应用于玻璃镀膜领域；还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。

根据形状分为长靶、方靶、圆靶；根据成分可分为金属靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材；根据应用不同又分为半导体关联陶瓷靶材、记录介质陶瓷靶材、显示陶瓷靶材、超导陶瓷靶材和巨磁电阻陶瓷靶材等。

《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中明确了七大战略性新兴产业，其中新材料产业需要大力发展稀土功能材料、高性能膜材料、特种玻璃、功能陶瓷、半导体照明材料等新型功能材料。之后的《新材料产业“十二五”发展规划》中提出积极发展高纯稀有金属及靶材，并将其作为稀有金属材料列为重点发展方向。

与此对应的《新材料产业“十二五”重点产品目录》则将靶材具体描述为包括超大尺寸高纯铝、铜、铬、钼溅射靶材；高纯铜合金、镍合金和钼溅射靶材；高纯钼及其靶材。我们发现靶材产品频繁地出现在国家产业规划中，尤其是大尺寸、高纯度的钼靶材。靶材产品种类比较多，但工艺和市场具有相似特征，下面我们就以钼靶材为例子来介绍靶材行业的现状、趋势和机会。

靶材投资机会

钼靶材是钼行业的高端产品，广泛用于导电玻璃、STN/TN/TFT-LCD、光学玻璃、离子镀膜等行业，适用所有平面镀膜及旋转镀膜系统，已经成为平面液晶显示器和光伏衬底镀膜核心原料之一，是一种具有广阔市场前景的新兴钼产品。钼靶材的密度大、纯度高、组织均匀，且生产工序长，具有很高的技术含量，因而该产品基本被普兰西、H.C斯泰科、贺利氏、日立金属等国际巨头垄断，国内能够成为平面液晶显示器制造商合格供应商的钼靶材企业仅有高新四丰和苏晶两家。由于其应用领域特殊而且有较高的技术门槛，因此成为国家重点鼓励发展的方向之一。

工艺及经营

钼靶材的生产使用粉末冶金技术。与目前大多数金属与合金都采用模具内熔化和铸造的方法相反，粉末冶金术摒弃了熔化操作，其做法是先挤压金属粉末，然后在低于材料熔化温度的条件下进行热处理（烧结）并制得产品。粉末冶金术中最重要的因素是金属粉末本身、挤压工艺和烧结工艺和成型工艺。该工艺主要用于生产熔点为2000℃及以上的材料。该工艺特别经济实惠，即使生产少量产品也不例外。除此之外，通过使用定制的粉末混合物，能够生产一系列非常均匀的材料，并赋予其某些特殊性质。

在产品生产时，先将钼粉末与合金元素混合以后填入模具内，然后用高达2000巴的压力挤压混合物。接着在专用的高温炉内对压制成形的零件进行烧结，最后再经过锻造、轧制或拉伸等成型工序，就能够保证制品形成致密的微观结构，并且材料具有出色的热稳定性、硬度或流动性。产品生产过程的核心环节是对钼胚的烧结和加热轧制部分。

在钼靶产品中，钼粉占据主要成本，约占产品成本的85%左右，因此钼粉价格对钼靶材价格影响明显。另外，钼靶材的下游液晶面板、半导体等制造业都属于寡头垄断的竞争格局，对质量要求极高。比如液晶面板，由于面板生产线投入巨大，因而下游客户对产品质量的一致性要求严格，通常对原料供应商实行前期认证和后期质量的全程监控。

因此，相关企业经营模式的核心在于获得业内龙头客户认证，一旦取得主要下游客户的认证，就能够获得稳定的销售，而这种经营模式的劣势表现在原材料价格波动和超量库存减值风险。

市场容量

从液晶面板领域看，近年来，由于便携式个人计算机、电视机、手机等对平板显示器件的巨大需求，作为平板显示产业主流技术的薄膜晶体管液晶平板显示器（TFT-LCD）技术得到了迅猛发展。全球TFT-LCD生产厂家主要集中在中国内地、中国台湾、韩国和日本等亚洲地区，占有全球90%的显示器市场份额。随着LCD的发展， LCD溅射靶材的消费量也快速增长， 年增长率约为20%。2006年全球钼溅射靶材的需求量约为700吨，2007年则为900吨左右。

另外，一条11万平米/月产量的液晶面板生产线，一个月正常生产需要钼靶约5～6套，一套钼靶为10～12个钼靶，根据规格不同，每根钼靶重量平均约为100KG，按照目前全球已投入生产的生产线计算，需求量约为25.9亿元；若按照5～6套/11万平米的使用量推算，目前钼靶在液晶面板领域的市场容量为30～50亿元。

行业分析机构预测，至2015年将有13条8.5代的液晶生产线出现在中国内地，将有1500亿元的投资进入中国液晶制造业。钼靶材作为制备平面显示金属电极用材料，市场需求很大。撇开手机、电脑不谈，仅就电视机的用屏数量而言，根据业内预计，到2015年，国内生产国内销售的电视机将达到7000万台，国内生产出口销售的将达到8000万台，总量1.5亿台，而一条8.5代液晶面板生产线如果只切割电视屏的话，一年最多供应1500万片，所以说光满足电视机生产的屏幕需求量就需要10条8.5代线。

随着新能源行业的发展，钼溅射靶在薄膜太阳能光伏电池上的应用也日益增加。钼溅射靶材主要通过溅镀形成CIGS（铜铟镓硒）薄膜电池电极层，溅射薄膜太阳能电池的制备需要高纯钨钛靶、大尺寸高纯钼靶，仅2009年1GW的薄膜太阳能电池就需求溅射靶材超过20亿元。

行业评价

行业总体描述（见上表）。

通过波特五力模型（见上图）来看，行业竞争力主要表现为技术门槛，因此业内竞争压力不大，主要的潜在风险表现为原材料价格的波动和下游客户在产品价格、供应量等方面的强势地位。

因此，随着溅射技术应用推广和相应市场的扩大，钼靶材将会在未来保持持续发展。特别是在中国，具备了钨钼原料资源和下游产品消费的显著优势，配套行业加速向国内转移并不断扩大，加之国内综合成本优势，因此技术成熟、产品多样化、质量一致性好的厂家将会迎来快速发展机遇。

虽然不同的靶材产品会有各自的特点，但是通过对钼靶材分析可以对整个靶材产品的经营、市场、趋势等有一个整体判断，我们认为随着信息、电子、新能源等行业的发展，溅射镀膜技术的应用将会愈加广泛，而靶材作为溅射镀膜技术基础性的核心材料之一，未来的市场前景巨大。伴随着国内材料产业的升级和市场的需求，今后必将会产生一批合格的靶材生产企业。在判断该类企业时应当重点关注：产品质量、成本和产品延伸能力。

产品的性能、能否量产和产品一致性，决定了企业能否进入下游主要客户的供应商序列并长期供货，获得客户的认可。

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【关键词】粉末精整液压机 送料 自动化

500吨粉末液压机的自动上下料装置。本装置主要由上料输送装置、抓取装置、旋转角度检测定位装置、旋转浸油装置、多工位机械手、下料输送装置、气动系统和电气控制系统等组成。本装置具有自动化程度高、安全、可靠的特点。工件参数：直径Φ30mm～Φ130mm；高度≤50mm（一般30～40mm），最小高度20mm；壁厚4～20 mm；重量：70g～400g；材料为以铁基为主的金属零件。生产节拍：自动上下料装置单次的循环时间需小于2秒，与压机配合节拍可达到10次/min。工作时间：330天/年，3班/天。设备主要包含：上料输送装置、抓取装置、旋转角度检测定位装置、旋转浸油装置、多工位机械手、下料输送装置、气动系统和电气控制系统等。总布置图见下图1所示。

图1总布局

1 上料输送装置

此装置采用柔性输送链，对工件进行传输，主要由架体、链板、电机减速机等组成，传送链最大有效宽度为130mm（能够保证最大工件平稳、顺利的通过）。输送方式由电机减速机带动链板沿水平运动，从而实现对工件的水平输送。输送链两侧有导向装置，防止工件在输送过程中掉下传送带，并且此导向装置可以根据工件的大小调节角度，用于将工件逐个导向到输送链末端的定位装置处。在传送链末端装有工件定位装置及定位发信开关，用以工件定位及定位检测，且此工件定位装置可以根据工件的大小来调整以达到工件的中心与抓取装置的气爪中心相匹配，为下一步送料机械手抓工件做准备。输送链与机身之间设有连接支架，以提高整体刚性。

2 抓取装置

抓取装置由伺服电机、电缸、气爪、支架等组成。该装置把工件从上料输送装置上抓取到旋转角度检测定位装置上。该装置有2个轴，可以实现X轴水平移动和Z轴垂直升降，Z轴上装有3点气爪，通过更换不同的工装夹具以加持不同大小的工件，3点气爪上有可以更换工装夹具的通用接口，此接口必须与用户现场的工装夹具接口需一致。此装置的送件精度为±0.1mm，且此装置必须有一定的刚度，保证在运行中稳定、可靠。X轴驱动方式为伺服电机加电缸，以保证定位精度。

3 旋转角度影像测量装置

抓取机械手把工件从上料输送装置上抓取到旋转工作台上，视觉系统的工业相机对工件拍照并与标准图像对比，生成的数据结果反馈给PLC，PLC控制伺服电机带动工件旋转到指定位置，与标准图像重合，便精确定位，定位精度为±0.1度。影像系统必须对用户的各种工件都能达到±0.1度的定位精度。此装置设计时要保证足够的刚度，保证影像系统不受压机精整震动的影响。工作台上设有检测开关，确认工件被放置到工作台上才开始工作。该装置配备西门子19"一体机，型号为：IPC677C 触摸式19" 24VDC。

4 旋转浸油装置

此装置用于将工件进行浸油和喷油两种功能。多工位机械手将伺服旋转盘上对中好的工件拾取到浸油装置的气动升降平台上，系统发信号，气动升降平台下降，使工件整体浸入油内，待浸油完成，系统发信号，气动升降平台上升，使工件整体脱离油面，浸油完成，等待机械手拾取。使用伺服旋转功能时，伺服电机带动工件旋转至设定的角度或圈数，旋转时的转速可以根据实际需要进行设定。油箱上预留旋转影像装置的连接接口。油箱内部设有也为检测开关，检测液位的上下极限，当油量不足时进行报警。检测开关需耐腐蚀。油箱设有加油和防油装置，方便操作。

5 输送机械手

输送机械手由支架，X轴伺服电机、电缸、Z轴伺服电机、滚珠丝杠及导向装置、架体、夹紧气缸、气爪，通用夹具等组成。机械手有5个气爪，可同时拾取5个工件。伺服电机驱动机械手带动工件到下一工位，每个工位间距350mm。采用伺服电机驱动可以使机械手定位准确，运动平稳。机械手的夹持、进给等由气缸、伺服电机驱动，机械手通过更换夹爪，可以满足不同参数零件的夹持。输送速度可调，与液压机的压制速度保持一致。输送机械手的定位精度为±0.1mm。

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关键词：放电等离子烧结 快速成型技术 研究进展

中图分类号：TF124 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（a）-0036-02

随着科学研究和工业技术的不断发展进步，航空航天、汽车制造、精密器械等领域对材料性能及加工工艺的要求越来越高。放电等离子烧结具有快速、低温、高度致密化的优点，是一种无切屑、少废料近净成形材料成型工艺，广泛应用于强度高、密度大、质量轻合金材料、陶瓷复合材料等特种材料的制备，是当前关注度最高、研究最热的特种成型工艺之一。国内外高校企业和专家学者通过实验测试和数值模拟等多种方法手段进行了大量研究，推动了此种成型工艺日趋成熟，广泛应用。

1 放电等离子烧结机理

放电等离子烧结是一种新兴的压力辅助烧结技术，融合了单轴热压烧结和等离子活化两种技术，具体工艺过程为：在真空环境下，将成型材料粉末（金属、非金属或复合材料均可）密封于导电模具（一般为石墨模具）中，通过模具两端的电极和冲头将脉冲电流施加于模具中需要烧结的成型粉末上，烧结过程同时，对工件施加单轴压力，从而使成型粉末迅速烧结成高性能的材料或零件。放电等离子烧结还可以通过调节烧结温度、轴向压力，调整模具配置，控制烧结材料的晶粒大小和微观结构，是一项非常有发展前景的高新技术。

放电等离子烧结过程包括：轻压跟踪-放电活化阶段，粉末受到压力紧密堆积，施加在工件两端的高强度脉冲电压击穿粉末的氧化膜，产生轻微放电；重压成形-热塑变形阶段，由于粉末放电活化作用，在相对较低的压力和温度下粉末即可极大地提高致密性[1]。放电等离子烧结在利用焦耳热烧结成型的基础上，通过辅助电流激活粉末的活化作用，使粉末颗粒持续保持热塑状态，低压、低温下即可形成高致密化纳米晶体材料，在制造难以熔融在一起或者是熔点较高的复合材料方面具有明显优势。

2 放电等离子烧结的究现状

早在20世纪30年代，美国科学家便开始探索利用脉冲电流进行材料烧结，但直到1965年，这项技术才真正应用于实际。放电等离子烧结以其独特的加工优势，吸引了国内外科研人员对其进行了大量研究，其中美、日、韩等国在烧结工艺和烧结材料上做了大量系统研究，技术水平一直处于前列；我国对放电等离子烧结技术的研究起步较晚，但发展迅速，国内高校和科研院所等在放电等离子烧结理论和应用工艺等方面做了深入研究。

2.1 实验研究方面

放电等离子烧结实验研究大多围绕材料制备和不同参数对烧结工艺影响两个方面。

对硬质合金的放电等离子烧结研究发现，放电等离子烧结不但可在外界环境要求不高的条件下制备难容合金材料，还能极大提高烧结合金材料的力学性能；采用放电等离子烧结进行钛镍记忆合金加工制备时，可在较短时间内实现钛镍合金致密化[1]，有效解决了熔炼生产无法得到组分均匀和形状复杂的合金这一难题。

放电等离子烧结工艺还常用于制备陶瓷复合材料、电磁材料等功能性材料。研究发现，放电等离子烧结过程中，通过电流激发作用能够有效降低超高温陶瓷材料的烧结温度，控制晶粒的尺寸，使材料快速致密化，以提高陶瓷材料的烧结性能和力学性能；实验表明，应用放电等离子烧结制备磁体，通过脉冲电流的激发作用能够促进磁体的相变，提高磁体的致密性，减少杂质的产生，改善电磁材料性能[2]；应用放电等离子烧结技术对纯碳化硅粉末进行烧结，可成功制备相对密度为98%，晶粒尺寸小于100 nm的多晶碳化硅块体。

国内外专家学者还对放电等离子烧结的重要参数如烧结温度、压力、电流强度对成型粉末熔合过程的影响进行了深入研究。研究发现，最佳的烧结温度不应超过粉末颗粒完全熔化的温度。以铝粉放电等离子烧结为例，随着烧结温度的提高，烧结工件的密度、硬度也会随之增强，但过高的温度会使粉末颗粒表面会产生强烈的塑性变形、机械旋转和原子扩散现象，反而使材料性能变差。此外，烧结温度的控制还与粉末颗粒尺寸密切相关。

在烧结升温过程中，烧结颈的增长状况直接影响试件的致密化程度，对于可导电的纳米颗粒，烧结过程的高温会使颗粒局部蒸发、表面氧化膜去除，从而使电流传导更加畅通，确保烧结颈尺寸均匀增长。此外，烧结颈还与材料收缩率变化、颗粒晶向、颗粒结构相关。

2.2 模拟研究方面

由于放电等离子烧结工艺中的粉末尺度非常小，受放电等离子烧结粉末成型环境的限制，一般方法很难对烧结过程、成型机理、影响因素进行准确的分析，获取烧结过程中的实时参数和检测也十分困难，因此模拟研究成为放电等离子成型技术不可或缺的研究手段之一。

应用ABAQUS或MATLAB等有限元模拟软件对放电等离子烧结过程进行模拟，可获得粉末、模具、冲头间的温度场分度、热场分布和电场分布，研究发现粉末与模具壁之间的存在着温度梯度和较大压力梯度，模具表面温度和试样温度存在近似线性的关系，导热率低的粉末会形成较大的温度梯度等等。科研人员还通过有限元计算模拟出放电等离子烧结系统的电流密度和温度分布变化，从而提出一种准确捕获温度曲线的参考原则。

有限元法能够模拟出放电等离子烧结过程粉末成型的宏观变化，但从原子尺度解释烧结机制还有一定局限性。因此有学者应用分子动力学模拟将模拟尺度缩小到了原子尺度，在原子尺度下研究各种材料微观特性，实现烧结过程的可视化，准确捕获试验研究无法测量的物理量，具有重要的指导意义。

分子动力学模拟为纳米颗粒的研究提供了一个良好的平台，取得了大量的研究成果，如镍纳米颗粒、铜纳米颗粒、氧化钛纳米颗粒等的烧结，可通过观察两颗粒间烧结颈与收缩率的变化来分析烧结过程。研究发现，由于颗粒间晶向异性，在烧结初期晶向会发生变化，形成不同类型的烧结颈[3]，而颗粒间的表面扩散、粘性流动、塑性变形和表面张力也会对烧结过程产生影响。

3 结语

科研人员围绕着放电等离子烧结进行了大量的实验、模拟研究。通过实验研究能够制备出新型特种材料，但无法详细解释材料性能变化的机理；模拟研究虽能够从微观角度揭示烧结模具内各种场的分布，解释简单的烧结机制，但无法与实验M一步融合。随着研究的细化与深入，放电等离子烧结的烧结机制将逐渐被人们揭开神秘的面纱。对于加工难以熔合在一起的合金或高熔点材料，放电等离子烧结表现出明显优势，在金属混合物、多孔材料的制备和不同材料组成的层状复合材料的生产等领域也将有突破性进展。

参考文献

[1] 王海兵，刘咏，羊建高，等.电火花烧结的发展趋势[J].粉末冶金材料科学与工程，2005，10（3）：138-143.

[2] 张小明.TiNi形状记忆合金的电火花烧结[J].钛工业进展2000（3）：8.

[3] 张同亮，刘丹敏，饶光辉，等.SPS制备Mn1.2Fe0.8P0.76

篇10

关键词：钽基合金 抗高温氧化 合金化 晶粒细化 涂层

中图分类号：TG174.442 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（c）-0150-03

Abstract：Ta-based alloys offer great potential as important materials of construction in space field due to their high melting points and excellent general mechanical properties.But，the biggest problem to restrain their application is their poor oxidation resistance at elevated temperatures.This paper reviews the current oxidation resistant protection technologies of Ta-based alloys in the following aspects：alloying effect，grain refinement and coating techniques.And it analyzes the existing problems in the current research.

Key Words：Ta-based alloy；High-temperature oxidation-resistent；Alloying；Grain refinement；Coating

随着我国航天航空事业的快速发展，发动机的工作温度不断升高，这对于高温结构材料的要求也日益苛刻，寻找一种在1 800 ℃ 及其以上高温环境中稳定工作的耐超高温材料已成为材料研究人员的工作方向。

钽属ⅤB族难熔金属，熔点高达3 033 ℃，密度为16.68 g/cm3，晶格类型：体心立方，导热系数（25 ℃）54W/M・K，线膨胀系数（0～100 ℃）6.5×10-6，耐蚀性能良好，不仅有优异的机械性能、稳定的物理化学性质，而且高温力学性能良好。钽基合金的优良特性使其成为了航天航空领域及其重要的高温结构候选材料。

但是，钽基合金自身抗氧化性能较差，600 ℃就开始发生氧化，随着氧化层的不断增厚，氧化物与金属界面之间产生的内应力会使氧化层开裂导致脱落，随后不断发生再次氧化、脱落，形成灾难性氧化。因此，改进钽基合金的抗高温氧化性能具有十分重要的意义[1-6]。

1 通过合金化提高抗高温氧化性能

查阅文献可知提高钽基合金抗高温氧化性能的元素主要有Cr、Ti和Si及各种稀土元素等，其中Si是提高钽基合金抗高温氧化性能最重要的元素。

添加少量Cr时，合金表面的氧化膜内层可形成尖晶石型氧化物，对提高抗高温氧化性能有一定的改善作用；当添加量达到20%，会形成完整的Cr2O3膜，具有良好的抗氧化性能；但如果继续增加Cr的添加量，效果反而越来越差。

Ti与O的亲和力很大，在空气或氧化性气氛中，钛表面会生成一层致密的、附着力强的、惰性大的TiO2氧化膜，保护基体不被氧化。当Ti的添加量达到25at%时，可以将氧的扩散率减小到原来的1/10。

Si是提高钽基合金抗高温氧化性能最常用的元素。通过氧化形成SiO2膜在各种气氛中都具有优异的抗氧化性能，可以有效地阻止氧向钽基合金内部的扩散，而且SiO2玻璃在高温下有一定的流动性，具备自愈合能力，并且能够承受一定的机械变形，是最常用的添加元素。

另外，在钽基合金中加入稀土元素如La、Ce、Y等，也能够有效改善抗高温氧化性能，添加量一般在1at%以下；当以稀土氧化物的形式添加时，其添加量一般为1%～3%。稀土或稀土氧化物作为活性元素，可以增强氧化膜与基体的粘结力，从而提高其抗高温氧化的性能[8-12]。

2 晶粒细化改善抗高温氧化性能

合金的抗氧化性能与显微组织，尤其是晶粒的大小有很大关系。当合金成分确定以后，晶粒尺寸的影响就显得尤为重要。细化晶粒的方法有表面喷丸、冷轧、激光处理和快速凝固等，均可提高钽基合金的抗高温氧化性能。晶粒细化一般通过两种机制来提高合金的抗氧化性能：（1）通过改善氧化膜的粘附性，使其不与基体发生相互的扩散；（2）通过晶界扩散发生选择性氧化，形成保护性能良好的氧化膜。许多研究结果都表明，随着合金的晶粒尺寸减小，其抗高温氧化的性能均有不同程度的提高[1-6]。

3 防护涂层提高抗高温氧化性能

钽基合金表面抗高温氧化防护涂层的研究始于20世纪70年代，主要是借鉴铌合金与钼合金的防护方法。目前抗高温氧化防护涂层的研究主要集中在Ta-10W合金上。

3.1 钽基合金高温防护涂层的分类

从目前的研究方向来看，钽基合金抗高温氧化防护涂层主要分为硅化物涂层和金属涂层。

硅化物涂层是利用涂层中的Si元素氧化后生成SiO2玻璃膜，有效阻止外界氧向钽基合金内部的扩散，从而达到抗高温氧化的防护效果。硅化物涂层抗氧化性能良好，而且具有优越的热稳定性，使用温度可达1 800 ℃。国内外的一些研究机构和学者采用多种方法制备了综合性能良好的硅化物涂层。美国等几十个研究单位研制了多种防护涂层，如塞尔凡尼亚公司研制的R512A（Si-20Cr-5Ti）涂层材料，成功应用于航天飞机的发动机推力室等。但硅化物涂层存在的问题是，当使用温度超过1 800 ℃时，SiO2玻璃膜会在高温下迅速挥发而失效，导致钽基合金的灾难性氧化，因此，也限制了硅化物涂层在超高温环境中的使用。

金属涂层的研究首先是由俄罗斯人提出的。IITRI研制Hf-Ta金属包覆层防护Ta-10W合金。通过向钽基合金中加入Hf改善其抗氧化性。1 800 ℃以下时，通过氧化形成内层为HfO2、外层为Ta2O5的结构；而在1 800 ℃以上时，形成内层为HfO2、外层为Ta2Hf6O19的结构，提高合金的抗高温氧化性能。美国Sylvania公司受其启发，研制了用料浆熔烧法制备的Hf-Ta防护层，并命名为R515（Hf-20Ta-0.25Si），可以在2 220 ℃使用1 h；通过向Hf-20Ta合金中加入合金元素，改进其性能，研究发现仅有钼对抗氧化性能略有提高；在R515中加入2%Al可改善熔烧性能，抗高温氧化性能可在2 000 ℃短时使用。

以R515为基础加入Al、Cr、Si、B、Ir等的研究发现Hf-Ta-Cr-B，Hf-Ta-Cr-Al，Hf-Ta-Ir-Al等防护层系统。在1 371 ℃时的抗氧化寿命在450 h以上，是钽基与铌基合金中温长周期使用的最有希望的塑性防护层。

在R515基础上发展了复合防护层。底层为90HfB2-10MoSi2粉末，于1 820 ℃熔烧15 min制成，为多孔性化合物层；再以Hf-20Ta-0.25Si料浆涂其上并熔烧以堵塞填充孔隙，可在1 800 ℃长时间使用[11-19]。

3.2 钽基合金高温抗氧化涂层的制备方法

目前制备钽基合金高温抗氧化涂层比较成熟的工艺方法有：包渗法、料浆烧结法、热喷涂法及离子溅射法等。

（1）包渗法。

包渗法一般是在真空烧结炉内或者保护性气氛下，在一定温度范围内（800 ℃～1 500 ℃）进行，制备方法简单，涂层与基体之间为冶金结合，因而结合力良好，不易脱落，缺点是涂层不均匀，厚度不易控制。

（2）料浆烧结法。

料浆烧结法是将硅化物浆料涂覆于钽基合金表面，在真空烧结炉内进行高温熔烧处理，通过浆料和基体之间的扩散得到结合力良好的涂层，其成分和厚度都很均匀可控，同时具有热传递好、渗镀速度快等优点，因而是近年来很受关注的制备方法。

（3）热喷涂法。

热喷涂是将喷涂材料加热熔化或半熔化成液滴或夹带固体的液滴，高速喷射到钽基合金的表面，形成抗高温氧化防护涂层的工艺方法。从20世纪50年代研制的自熔性合金粉末和放热型复合粉末，改善了涂层的多孔性结构，实现了涂层与基体的冶金结合，极大地扩充了热喷涂的应用领域。缺点是异形件表面制备的涂层厚度及均匀性不易控制。

（4）离子溅射法。

离子溅射法是在真空条件下利用高荷能粒子轰击材料表面，使材料表面原子或分子以一定能量逸出，然后在基体表面沉积成膜的工艺方法。溅射法可获得各种材料的膜层，在各种物理气相沉积中最容易控制抗高温氧化防护涂层的组分，缺点是在零件内腔不易制备厚度均匀的高温防护涂层[13-19]。

4 存在的问题及发展趋势

作为极具潜力的高温结构材料，钽基合金在航天航空领域有着十分广阔的应用前景，研究钽基合金的抗高温氧化性能具有十分重要的意义。虽然国内外在钽基合金抗高温氧化防护方法方面已经开展了大量的研究工作，并且也取得了一定的进展，但仍然有一些问题有待进一步的研究。

（1）合金化在提高钽基合金抗高温氧化性能的同时，也会降低钽基合金的高温力学性能；而且通过合金化来提高钽基合金抗高温氧化性能的效果是有限的。因此，在采用合金化的方法提高钽基合金抗高温氧化性能的同时，也必须考虑其对高温力学性能的影响，从而达到性能的最佳优化。

（2）通过晶粒细化也可以提高钽基合金的抗高温氧化性能，实现自我防护。但目前国内外关于晶粒度对合金抗高温氧化性能影响的研究还比较零散，缺乏系统性，今后还需要继续开展相关的研究工作。

（3）钽基合金高温涂层目前存在的问题是涂层与基体的热膨胀系数匹配性较差，在受到热疲劳或热冲击时容易剥落。另外还可能发生涂层与基体、涂层与环境之间的不良化学反应，从而导致钽基合金力学性能的下降。为了解决这一问题，可以考虑采用梯度复合涂层的制备方法。今后的研究重点也将集中在：①对现有的涂层制备工艺进行优化，进一步提高涂层的抗高温氧化性能；②将多种涂层制备方法进行复合，制备出综合性能优异的梯度复合涂层；③开发新的抗高温氧化涂层材料。

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