第一篇：材料先進(jìn)加工技術(shù)

1.快速凝固

快速凝固技術(shù)的發(fā)展，把液態(tài)成型加工推進(jìn)到遠(yuǎn)離平衡的狀態(tài)，極大地推動(dòng)了非晶、細(xì)晶、微晶等非平衡新材料的發(fā)展。傳統(tǒng)的快速凝固追求高的冷卻速度而限于低維材料的制備，非晶絲材、箔材的制備。近年來快速凝固技術(shù)主要在兩個(gè)方面得到發(fā)展：①利用噴射成型、超高壓、深過冷，結(jié)合適當(dāng)?shù)某煞衷O(shè)計(jì)，發(fā)展體材料直接成型的快速凝固技術(shù)；②在近快速凝固條件下，制備具有特殊取向和組織結(jié)構(gòu)的新材料。目前快速凝固技術(shù)被廣泛地用于非晶或超細(xì)組織的線材、帶材和體材料的制備與成型。2.半固態(tài)成型

半固態(tài)成型是利用凝固組織控制的技術(shù).20世紀(jì)70年代初期，美國麻省理工學(xué)院的Flemings教授等首先提出了半固態(tài)加工技術(shù)，打破了傳統(tǒng)的枝晶凝固式，開辟了強(qiáng)制均勻凝固的先河。半固態(tài)成型包括半固態(tài)流變成型和半固態(tài)觸變成形兩類：前者是將制備的半固態(tài)漿料直接成型，如壓鑄成型（稱為半固態(tài)流變壓鑄）；后者是對(duì)制備好的半固態(tài)坯料進(jìn)行重新加熱，使其達(dá)到半熔融狀態(tài)，然后進(jìn)行成型，如擠壓成型（稱為半固態(tài)觸變擠壓）3.無模成型

為了解決復(fù)雜形狀或深殼件產(chǎn)品沖壓、拉深成型設(shè)備規(guī)模大、模具成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、靈活度低等缺點(diǎn)，滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)產(chǎn)品多樣性（多品種、小規(guī)模）的需求，20世紀(jì)80年代以來，柔性加工技術(shù)的開發(fā)受到工業(yè)發(fā)達(dá)國家的重視。典型的無模成型技術(shù)有增量成型、無摸拉拔、無模多點(diǎn)成型、激光沖擊成型等。4.超塑性成型技術(shù)

超塑性成型加工技術(shù)具有成型壓力低、產(chǎn)品尺寸與形狀精度高等特點(diǎn)，近年來發(fā)展方向主要包括兩個(gè)方面：一是大型結(jié)構(gòu)件、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、精密薄壁件的超塑性成型，如鋁合金汽車覆蓋件、大型球罐結(jié)構(gòu)、飛機(jī)艙門，與盥洗盆等；二是難加工材料的精確成形加工，如鈦合金、鎂合金、高溫合金結(jié)構(gòu)件的成形加工等。5.金屬粉末材料成型加工

粉末材料的成型加工是一種典型的近終形、短流程制備加工技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)材料設(shè)計(jì)、制備預(yù)成型一體化；可自由組裝材料結(jié)構(gòu)從而精確調(diào)控材料性能；既可用于制備陶瓷、金屬材料，也可制備各種復(fù)合材料。它是近20年來材料先進(jìn)制備與成型加工技術(shù)的熱點(diǎn)與主要發(fā)展方向之一。自1990年以來，世界粉末冶金年銷售量增加了近2倍。2003年北美鐵基粉末。相關(guān)的模具、工藝設(shè)備和最終零件產(chǎn)品的銷售額已達(dá)到91億美元，其中粉末冶金零件的銷售為64億美元。美國企業(yè)生產(chǎn)的粉末冶金產(chǎn)品占全球市場(chǎng)的一半以上。可以預(yù)見，在較長一段時(shí)間內(nèi)，粉末冶金工業(yè)仍將保持較高的增長速率。粉末材料成型加工技術(shù)的研究重點(diǎn)包括粉末注射成型膠態(tài)成型、溫壓成型及微波、等離子輔助低溫強(qiáng)化燒結(jié)等。6.陶瓷膠態(tài)成型

20世紀(jì)80年代中期，為了避免在注射成型工藝中使用大量的有機(jī)體所造成的脫脂排膠困難以及引發(fā)環(huán)境問題，傳統(tǒng)的注漿成型因其幾乎不需要添加有機(jī)物、工藝成本低、易于操作制等特點(diǎn)而再度受到重視，但由于其胚體密度低、強(qiáng)度差等原因，他并不適合制備高性能的陶瓷材料。進(jìn)入90年代之后，圍繞著提高陶瓷胚體均勻性和解決陶瓷材料可靠性的問題，開發(fā)了多種原位凝固成型工藝，凝膠注模成型工藝、溫度誘導(dǎo)絮凝成形、膠態(tài)振動(dòng)注模成形、直接凝固注模成形等相繼出現(xiàn)，受到嚴(yán)重重視。原位凝固成形工藝被認(rèn)為是提高胚體的均勻性，進(jìn)而提高陶瓷材料可靠性的唯一途徑，得到了迅速的發(fā)展，已逐步獲得實(shí)際應(yīng)用。

7.激光快速成型

激光快速成形技術(shù)，是20實(shí)際90年代中期由現(xiàn)代材料技術(shù)、激光技術(shù)和快速原型制造術(shù)相結(jié)合的近終形快速制備新技術(shù)。采用該技術(shù)的成形件完全致密且具有細(xì)小均勻的內(nèi)部組織，從而具有優(yōu)越的力學(xué)性能和物理化學(xué)性能，同時(shí)零件的復(fù)雜程度基本不受限制，并且可以縮短加工周期，降低成本。目前發(fā)達(dá)國家已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，主要應(yīng)用于國防高科技領(lǐng)域。國內(nèi)激光快速成形起步稍晚于發(fā)達(dá)國家，在應(yīng)用基礎(chǔ)研究和相關(guān)設(shè)備建設(shè)方面已有較好的前期工作，具備了通過進(jìn)一步研究形成自身特色的激光快速成形技術(shù)的條件。8.電磁場(chǎng)附加制備與成型技術(shù)

在材料的制備與成形加工過程中，通過施加附加外場(chǎng)（如溫度場(chǎng)、磁場(chǎng)、電場(chǎng)、力場(chǎng)等），可以顯著改善材料的組織，提高材料的性能，提高生產(chǎn)效率。典型的溫度場(chǎng)附加制備與形加工技術(shù)有熔體過熱處理、定向凝固技術(shù)等；典型的力場(chǎng)附加制備與成形技術(shù)有半固態(tài)加工等；典型的電磁場(chǎng)附加制備與成形加工技術(shù)有電磁鑄軋技術(shù)、電磁連鑄技術(shù)、磁場(chǎng)附加熱處理技術(shù)、電磁振動(dòng)注射成形技術(shù)等。近年來，有關(guān)電磁場(chǎng)附加制備與成形加工技術(shù)的研究在國際上已形成一門新的材料科學(xué)分支——材料電磁處理，并且得到迅速發(fā)展。9.先進(jìn)連接技術(shù)

①鋁合金激光焊接 ②鎂合金激光焊接

③機(jī)器人智能焊接 10.表面改質(zhì)改性

在材料的使用過程中，材料的表面性質(zhì)和功能非常重要，許多體材料的失效也往往是從表面開始的。通過涂覆（或沉積、外延生長）表面薄層材料或特殊能量手段改變?cè)牧媳砻娴慕Y(jié)構(gòu)（即對(duì)處理進(jìn)行表面改性），賦予較廉價(jià)的體材料以高性能、高功能的表面，可以大大提高材料的使用價(jià)值和產(chǎn)品的附加值，是數(shù)十年來材料表面加工處理研究領(lǐng)域的主要努力方向。

材料加工技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)，可以概括為三個(gè)綜合，即過程綜合、技術(shù)綜合、學(xué)科綜合。由于上述材料加工技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)，可以預(yù)見，在今后較長一段時(shí)間內(nèi)，材料制備、成型與加工技術(shù)的發(fā)展將具有以下兩個(gè)主要特征：（1）性能設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的一體化。（2）在材料設(shè)計(jì)、制備、成型與加工處理的全過程中對(duì)材料的組織性能和形狀尺寸進(jìn)行精確控制。

實(shí)際上，第一個(gè)特征實(shí)現(xiàn)材料技術(shù)的第五次革命、進(jìn)入新材料設(shè)計(jì)與制備加工工藝時(shí)代的標(biāo)志。實(shí)現(xiàn)第二個(gè)特征則要求具備兩個(gè)基本條件：一是計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)的高度發(fā)展；二是材料數(shù)據(jù)庫的高度完備化。基于上述材料加工技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)和特征，金屬材料加工技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾個(gè)方面。1）常規(guī)材料加工工藝的短流程化和高效化。

打破傳統(tǒng)材料成形與加工模式，工藝環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)近終形、短流程的連續(xù)化生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率。例如，半固態(tài)流變成形、連續(xù)鑄軋、連續(xù)鑄擠等是將凝固與成形兩個(gè)過程合二為一，實(shí)行精確控制，形成以節(jié)能、降耗、提高生產(chǎn)效率為主要特征的新技術(shù)和新工藝。

目前國外鋁合金和鎂合金半固態(tài)加工技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入較大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用階段。鋁合金半固態(tài)成型方法主要有流變壓鑄

2）發(fā)展先進(jìn)的成形加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)組織與性能的精確控制

例如，非平衡凝固技術(shù)、電磁鑄軋技術(shù)、電磁連鑄技術(shù)、等溫成形技術(shù)、低溫強(qiáng)加工技術(shù)、先進(jìn)層狀復(fù)合材料成形、先進(jìn)超塑性成形、激光焊接、電子束焊接、復(fù)合熱源焊接、擴(kuò)散焊接、摩擦焊接等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)組織與性能的精確控制，不僅可以提高傳統(tǒng)材料的使用性能，還有利于改善難加工材料的加工性能，開發(fā)高附加值材料。

3）材料設(shè)計(jì)（包括成分設(shè)計(jì)、性能設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)）、制備與成形加工一體化

發(fā)展材料設(shè)計(jì)、制備與成型加工一體化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)材料和零部件的高效，近終形，短流程成型。典型的技術(shù)有噴射技術(shù)、粉末注射成形、激光快速成型等，是不銹鋼、高溫合金、鈦合金、難熔金屬及金屬間化合物、陶瓷材料、復(fù)合材料、梯度功能材料零部件制備成型加工的研究熱點(diǎn)。材料設(shè)計(jì)、制備與成形加工的一體化，是實(shí)現(xiàn)真正意義上的全過程的組織性能精確控制的前提和基礎(chǔ)。

4）開發(fā)新型制備與成形加工技術(shù)，發(fā)展新材料和新產(chǎn)品

塊體非晶合金制備和應(yīng)用技術(shù)、連續(xù)定向凝固成形技術(shù)、電磁約束成型技術(shù)、雙結(jié)晶器連鑄與充芯連鑄復(fù)合技術(shù)、多坯料擠壓技術(shù)、微成形加工技術(shù)等，是近年來開發(fā)的新型制備與成形加工技術(shù)。這些技術(shù)在特種高性能材料或制品的制備與成形技術(shù)加工方面具有各自的特色，受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

5）發(fā)展計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬與過程仿真技術(shù)，構(gòu)建完善的材料數(shù)據(jù)庫 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算材料科學(xué)已成為一門新興的交學(xué)科，是除實(shí)驗(yàn)和理論外解決材料科學(xué)中實(shí)際問題的第3個(gè)重要研究方法。它可以比理論和實(shí)驗(yàn)做得更深刻、更全面、更細(xì)致，可以進(jìn)行一些理論和實(shí)驗(yàn)暫時(shí)還做不到的研究。因此，基于知識(shí)的材料成形工藝模擬仿真是材料科學(xué)與制造科學(xué)的前沿領(lǐng)域和研究熱點(diǎn)。根據(jù)美國科學(xué)研究院工程技術(shù)委員會(huì)的測(cè)算, 模擬仿真可提高產(chǎn)品質(zhì)量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技術(shù)成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入設(shè)備利用率30%～60%，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和試制周期30% ～60%等。目前，模擬仿真技術(shù)已能用在壓力鑄造、熔模鑄造等精確成形加工工藝中，而焊 接過程的模擬仿真研究也取得了可喜的進(jìn)展。高性能、高保真、高效率、多學(xué)科及多尺度是模擬仿真技術(shù)的努力目標(biāo)，而微觀組織模擬（從mm、μm到nm尺度）則是近年來研究的新熱點(diǎn)課題。通過計(jì)算機(jī)模擬，可深入研究材料的結(jié)構(gòu)、組成及其各物理化學(xué)過程中宏觀、微觀變化機(jī)制，并由材料成分、結(jié)構(gòu)及制備參數(shù)的最佳組合進(jìn)行材料設(shè)計(jì)。計(jì)算材料科學(xué)的研究范圍包括從埃量級(jí)的量子力學(xué)計(jì)算到連續(xù)介質(zhì)層次的有限元或有限差分模型分析，此范圍可分為4個(gè)層次：納米級(jí)、微觀、介觀及宏觀層次。在國外，多尺度模擬已在汽車及航天工業(yè)中得到應(yīng)用。鑄件凝固過程的微觀組織模擬以晶粒尺度從凝固熱力學(xué)與結(jié)晶動(dòng)力學(xué)兩方 面研究材料的組織和性能。20世紀(jì)90年代鑄造微觀模擬開始由試驗(yàn)研究向?qū)嶋H應(yīng)用發(fā)展，國內(nèi)的研究雖處于起步階段，但在用相場(chǎng)法研究鋁合金枝晶生長、用Cellular Automaton 法研究鋁合金組織演變和汽車球墨鑄鐵件微觀組織與性能預(yù)測(cè)等方面均已取得重要進(jìn)展。鍛造過程的三維晶粒度預(yù)測(cè)也有進(jìn)展。6）材料的智能化制備與成形加工技術(shù)

材料的智能化制備與成形加工技術(shù)是1986年由美國材料科學(xué)界提出的“第三代”材料成形加工技術(shù)，20世紀(jì)90年代以來受到日本等先進(jìn)工業(yè)國家的重視它通過綜合利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和先進(jìn)控制技術(shù)等，以成分、性能、工藝一體化設(shè)計(jì)與工藝控制方法，實(shí)現(xiàn)材料組織性能與成形加工質(zhì)量，同時(shí)達(dá)到縮短研制周期、降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境負(fù)荷的目的。

材料的智能化制備與成形加工技術(shù)的研究尚處于概念形成與探索階段，被認(rèn)為是21世紀(jì)前期材料成形加工新技術(shù)中最富潛力的前沿研究方向之一。其他的材料先進(jìn)制備與成形加工前沿技術(shù)

電磁軟接觸連鑄、鈦合金連鑄連軋技術(shù)、高性能金屬材料噴射成形技術(shù)、輕合金半固態(tài)加工技術(shù)、泡沫鋁材料制備、鋼質(zhì)蜂窩夾芯板擴(kuò)散-軋制復(fù)合、金屬超細(xì)絲材制備技術(shù)、超細(xì)陶瓷粉末燃燒合成、模具表面滲注鍍復(fù)合強(qiáng)化、金屬管件內(nèi)壁等離子體強(qiáng)化技術(shù)、鈦合金激光熔覆技術(shù)、非納米晶復(fù)合涂層制備技術(shù)等。

第二篇：先進(jìn)加工技術(shù)

工程訓(xùn)練報(bào)告

先進(jìn)加工技術(shù)----3D打印

學(xué)院：機(jī)械與汽車工程學(xué)院

班級(jí)：機(jī)械13--4 姓名：姜暉

學(xué)號(hào)：201301011215

先進(jìn)加工技術(shù)--------3D打印

眾所周知，傳統(tǒng)的打印技術(shù)及其所配套的打印設(shè)備只能進(jìn)行簡單或者稍微復(fù)雜的二維平面打印。然而，隨著時(shí)代的發(fā)展，特別是對(duì)于加工效率，加工精度的要求日益增長的情況下，傳統(tǒng)的二維打印越來越力不從心，在一次次高科技革命的推動(dòng)下，3D打印應(yīng)運(yùn)而生。

3D打印，也稱為3D立體打印技術(shù)，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

3D打印技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。原理方面與傳統(tǒng)的二維打印機(jī)相同，打印盒內(nèi)裝有粉末等打印材料與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物的一種快速成型技術(shù)。

相對(duì)于傳統(tǒng)打印機(jī)，3D打印機(jī)所用原理基本相同，但是所用的原料并不相同，傳統(tǒng)打印機(jī)所用的材料是墨粉和各種紙張，而3D打印機(jī)內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實(shí)實(shí)在在的原材料，當(dāng)打印機(jī)與電腦連接后，在電腦進(jìn)行控制下，按照設(shè)計(jì)人員設(shè)定的三維立體模型，將原材料一層一層疊加起來，將計(jì)算機(jī)的立體模型變?yōu)橐粋€(gè)實(shí)實(shí)在在的立體產(chǎn)品。

3D打印存在著許多不同的技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。

介紹了3D打印技術(shù)，就不得不介紹3D打印的工作過程.3D打印最重要的一個(gè)過程就是設(shè)計(jì)過程，3D打印的設(shè)計(jì)過程是：先通過計(jì)算機(jī)建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。

其次便是相切面包一樣，對(duì)模型進(jìn)行切片處理：打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

打印機(jī)打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米來計(jì)算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機(jī)如ObjetConnex 系列還有三維 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機(jī)相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。用傳統(tǒng)方法制造出一個(gè)模型通常需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天，根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時(shí)間縮短為數(shù)個(gè)小時(shí)，當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。

傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術(shù)則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對(duì)較少的產(chǎn)品。一個(gè)桌面尺寸的三維打印機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。

完成以上步驟后，便只剩下完成打印了：三維打印機(jī)的分辨率對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠（在彎曲的表面可能會(huì)比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當(dāng)前的三維打印機(jī)打出稍大一點(diǎn)的物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技術(shù)可以同時(shí)使用多種材料進(jìn)行打印。有些技術(shù)在打印的過程中還會(huì)用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時(shí)就需要用到一些易于除去的東西（如可溶的東西）作為支撐物。

現(xiàn)行的3D打印有多種成型方法，每項(xiàng)各有利弊：

電子束是3D金屬打印成型最快方法電子束快速成型技術(shù)目前還有一些技術(shù)難點(diǎn)尚待進(jìn)一步研究，比如成型過程中廢熱高，金屬構(gòu)件中金相結(jié)構(gòu)控制較為困難，特別是成型時(shí)間長，先凝固的部分經(jīng)受的高溫時(shí)間長，對(duì)金屬晶態(tài)成長控制困難，進(jìn)而引起大尺度構(gòu)件應(yīng)力復(fù)雜等等。

電子束成型對(duì)復(fù)雜腔體，扭轉(zhuǎn)體，薄壁腔體等成型效果不佳，他的成形點(diǎn)陣精度在毫米級(jí)，所以成型以后仍然需要傳統(tǒng)的精密機(jī)械加工，也需要傳統(tǒng)的熱處理，甚至鍛造等等。

但電子束快速成型速度快，是目前3D金屬打印類打印速度最快的，可達(dá)15KG／小時(shí)，設(shè)備工業(yè)化成熟度高，基本可由貨架產(chǎn)品組合，生產(chǎn)線構(gòu)建成本低，具有很強(qiáng)的工業(yè)普及基礎(chǔ)，同時(shí)，電子束快速成型設(shè)備同時(shí)還能具有一定的焊接能力和金屬構(gòu)件表面修復(fù)能力，應(yīng)用前景廣泛。在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，目前美國和中國在電子束控制單晶金屬近凈形成型技術(shù)方面正積極研究，一旦獲得突破，傳統(tǒng)的單晶渦輪葉片生產(chǎn)困難和生產(chǎn)成本高的問題將獲得極大的改善，從而大大提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)研制改進(jìn)等提供了極大的助力。

由于電子束成形精度受到電子束聚焦和掃描控制能力的限制，激光作為更高精度的能量介質(zhì)引起高度重視，激光成形技術(shù)幾乎是和電子束成形技術(shù)同步起步發(fā)展，但是，由于穩(wěn)定的10KW以上級(jí)的大功率激光器到2008年才開始逐步工業(yè)化，所以激光成形技術(shù)在最近才出現(xiàn)噴涌的盛況。

激光數(shù)字成型技術(shù)主要有兩個(gè)類別，一是激光近凈成形制造（LENS）、金屬直接沉積（DMD），這個(gè)類別的技術(shù)和電子束快速成型類似，也是利用控制掃描區(qū)域形成控制的熔融區(qū)，用金屬絲或金屬粉同步掃描點(diǎn)添加，金屬熔融沉積，這項(xiàng)技術(shù)算電子束快速成型的高精度的進(jìn)化成果，激光的掃描點(diǎn)陣精度可以比電子束高一個(gè)數(shù)量級(jí)，可以得到更高精度的零件，從而進(jìn)一步減少材料的耗量和機(jī)械加工的需求，同時(shí)它還能保留電子束快速成型的打印速度快的優(yōu)勢(shì)。

這類區(qū)域熔融的技術(shù)需要大尺度的腔體提供零件加工所需的真空環(huán)境，這限制了加工零件的尺寸，激光熔融區(qū)的大小和功率直接相關(guān)，越大形的構(gòu)件加工能力要求越高，由于電子束對(duì)金屬的熱效應(yīng)深度比較大，而激光熱效應(yīng)深度較小，激光成形時(shí)胚體受熱和散熱狀況要好于電子束，因此它能形成很薄的熔化區(qū)和更細(xì)密均勻的沉積構(gòu)造，凝固過程中的金相結(jié)構(gòu)更容易控制，熱應(yīng)力復(fù)雜度要低很多，可以制造更精確的形狀和更復(fù)雜零件，也能制造較薄壁的零件類型。美DRAPA，洛克希德先進(jìn)制造技術(shù)中心，和飛利浦、賓州大學(xué)等于2013年演示的先進(jìn)制造

DM概念，就是基于這類技術(shù)基礎(chǔ)。

激光3D打印幾乎可直接加工出工業(yè)零件

目前主流的激光打印機(jī)是利用硒鼓靜電吸附墨粉，激光掃描熔融墨粉形成圖像的，這種打印方式精度可達(dá)300PPI，利用激光打印和粉末冶金技術(shù)結(jié)合，新一代的最有希望的最精密成型的技術(shù)是以直接金屬激光燒結(jié)（Direct metal laser sintering，DMLS）和選區(qū)激光（selective laser sintering，SLS）為代表的激光精密數(shù)字成形。這兩者都是在基底鋪設(shè)金屬粉末，由激光掃瞄燒結(jié)，所不同的是，直接燒結(jié)是邊鋪粉邊燒，而選區(qū)燒結(jié)是先鋪整層粉末，然后激光掃描燒結(jié)，這種燒結(jié)每次沉積厚度約20－100微米，通過反復(fù)多次的沉積最終獲得三維立體的零件。

激光精密成形的優(yōu)點(diǎn)是精度高，成形點(diǎn)陣可以小于0.01毫米，可以得到近似平滑的表面，能夠處理空腔，薄壁等復(fù)雜空間扭轉(zhuǎn)體，和相互交叉穿透的復(fù)雜空腔和管路，幾乎可以加工出直接應(yīng)用的工業(yè)零件。

激光3D打印零件強(qiáng)度略小于鍛造機(jī)加件

高精度激光燒結(jié)對(duì)激光的功率要求中等，燒結(jié)點(diǎn)溫度雖然高，但是點(diǎn)陣小，每點(diǎn)陣金屬熔融凝固量很少，全過程熱釋放低，材料胚體溫度接近常溫區(qū)，較少形成復(fù)雜的熱應(yīng)力情況，金屬凝固形成的金相較為均勻細(xì)密，大多為細(xì)小的晶格態(tài)，類似于經(jīng)過鍛造的金屬構(gòu)件，獲得金屬零件強(qiáng)度略小于鍛造機(jī)加件。

美國德州大學(xué)奧斯汀分院最早于1986年提出SLS的專利，由DTM公司提供商用設(shè)備，美國麻省理工1988年提出DMLS的概念和專利，但目前商用化設(shè)備主要的供應(yīng)商都來源于歐洲，德國EOS略占優(yōu)勢(shì)，MTT 公司和 Concept Laser 公司也具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。中國于1998年以后開始開展SLS方面的研究，2000年以后，隨著商品化光纖激光器的成熟，國內(nèi)在SLS方面取得一定成果，2004年起，有至少3家公司和單位提出SLS技術(shù)應(yīng)用化的專利，在航空領(lǐng)域因材料強(qiáng)度方面的問題，早期的應(yīng)用主要在快速建立冶金應(yīng)用模具方面。

作為一種主流的高新技術(shù)，3D打印有著非常廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域：軍工，航天，醫(yī)學(xué)，甚至于建筑行業(yè)，均存在著3D打印技術(shù)的影子.3D打印技術(shù)目前在全球也是前沿技術(shù)和前沿應(yīng)用，最尖端的航空工業(yè)對(duì)這種技術(shù)最為關(guān)注也最嚴(yán)謹(jǐn)，美國90年代中期就獲得這類技術(shù)的工業(yè)嘗試，但是他們一直稱為近凈成型加工技術(shù)，F(xiàn)－22,F－35都有應(yīng)用，不過因?yàn)橐恍┘庸すに嚨仍颍绹矝]有能大規(guī)模應(yīng)用，但美國將這一技術(shù)一直作為先進(jìn)制造技術(shù)而由美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局（DRAPA）牽頭，組織美國30多家企業(yè)對(duì)這一技術(shù)長期研究。

美國如此重視，我國自然也不甘落后。最近幾年，中國航空工業(yè)捷報(bào)頻傳，先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)殲-20，殲-31，艦載機(jī)殲-15，運(yùn)輸機(jī)運(yùn)-20一大批高新機(jī)不斷誕生，接踵而出，最為引人關(guān)注的是，在2013年全球3D打印熱潮中，以北航和西工大兩個(gè)科研主體帶動(dòng)，沈飛、成飛、西飛等數(shù)家航空制造企業(yè)為主體，成為全球第二個(gè)能夠在實(shí)際應(yīng)用中利用3D打印技術(shù)制造飛機(jī)零件的國家。

與其他的高新技術(shù)一樣，3D打印技術(shù)也有著自身的缺點(diǎn)和不足之處。

3D打印零件強(qiáng)度還難以作為飛機(jī)受力構(gòu)件

3D打印概念的出現(xiàn)是一種制造工業(yè)領(lǐng)域革命性的新技術(shù)，目前的諸多成形手段和方法都有各自的具體優(yōu)點(diǎn)和缺陷，在航空領(lǐng)域，選擇燒結(jié)SLS技術(shù)看起來潛力最大，應(yīng)用前景最廣泛，它的材料適應(yīng)范圍最廣，從鋁合金、鈦合金、高強(qiáng)度鋼、高溫合金到陶瓷都能處理，但是它屬于微觀粉末冶金的范疇，快速成形中，粉末冶金技術(shù)中因熔融——凝固過程過快，成形體中容易夾雜空穴，未完全熔融的粉末，胚體缺陷還有可能包括激光掃描線方向形成的熔融——凝固不均勻金相微觀線狀晶格排列，這些都會(huì)嚴(yán)重影響了成形件的強(qiáng)度。

目前激光選區(qū)成形的構(gòu)件大多都只能達(dá)到同牌號(hào)金屬鑄造的強(qiáng)度水平，雖然這已經(jīng)能讓構(gòu)件進(jìn)入正常的應(yīng)用領(lǐng)域，但顯然要承擔(dān)象飛機(jī)這樣的主要結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件還是有很大限制的。

3D金屬打印零件表面還需進(jìn)一步機(jī)械加工直接金屬激光燒結(jié)DMLS技術(shù)因?yàn)橹苯佑眉す馊廴诮饘俳z沉積，金屬本身是致密體重熔，不易產(chǎn)生粉末冶金那樣的成形時(shí)的空穴，這個(gè)技術(shù)生產(chǎn)的構(gòu)件致密度可達(dá)99％以上，接近鍛造的材料胚體，目前國際國內(nèi)都主要利用這種技術(shù)制造高受力構(gòu)件，它能達(dá)到同牌號(hào)金屬最 高強(qiáng)度的90～95％左右的水平，接近一般鍛造構(gòu)件。

目前的金屬3D打印構(gòu)件都不能直接形成符合要求的零件表面，它都必須經(jīng)過表面的機(jī)械加工，去除表面多余的，不連續(xù)的，不光滑的金屬，才能作為最終使用的零件，因此，盡管3D打印可以獲得復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)和一些復(fù)雜的管路和腔體，但是這些管路和腔體的機(jī)械加工很有可能無法進(jìn)行，其零件的重量效率，管路流動(dòng)效率等方面不一定能夠滿足實(shí)際需求，因此，盡管3D打印可能能一步直接完成很多復(fù)雜零件的成形，但其還不具備直接取代傳統(tǒng)機(jī)械加工的能力。

3D打印對(duì)飛機(jī)大型構(gòu)件制造還存在問題

直接成形的金屬零件在生產(chǎn)過程中因?yàn)榉磸?fù)經(jīng)受局部接近熔點(diǎn)溫度受熱，內(nèi)部熱應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，在成形某些大型細(xì)長體，薄壁體金屬構(gòu)件時(shí)，應(yīng)力處理和控制還不能滿足要求，實(shí)際上到目前為止一直影響3D打印在航空業(yè)的應(yīng)用也正是因?yàn)檫@個(gè)原因。

美國從1992年開始就不斷利用這類技術(shù)希望能夠直接生產(chǎn)飛機(jī)用的大型框架，粱絎，整體壁板等，正是因?yàn)閼?yīng)力復(fù)雜，大型構(gòu)件成形過程中或成形后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重變形，嚴(yán)重到無法使用。所以3D打印技術(shù)盡管很早就出現(xiàn)了，但國外航空工業(yè)界還持有相當(dāng)?shù)谋Ｊ貞B(tài)度也是有原因的。激光3D打印工業(yè)化面臨精細(xì)度難題目前激光成形技術(shù)面臨工業(yè)化的兩個(gè)方向相互間有矛盾，一是打印精細(xì)度，目前的打印精細(xì)度SLS最高，基本在1～0.1毫米左右，而其他技術(shù)加工生成的零件表面精度則在0.8～5毫米之間，目前市場(chǎng)銷售的2D激光打印機(jī)點(diǎn)陣精度在1200DPI左右即0.02毫米，這個(gè)精度可以獲得近似光滑的曲面，提高精度受到打印耗材粉末的粒徑粗細(xì)和激光熔融金屬液態(tài)滴狀表面張力影響，要把精度提高到0.1毫米以下還有很大困難，不過鋪粉預(yù)處理、激光超快速融化——凝固等技術(shù)的出現(xiàn)會(huì)為提高激光成形的精度有很大幫助。

激光3D打印工業(yè)化面臨打印速度難題另一個(gè)發(fā)展方向則是提高打印速度，目前激光打印的速度還是較慢的，每小時(shí)印重量大多都在1公斤以下，最好水平也只有9公斤／小時(shí)左右，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，特別是大規(guī)模化生產(chǎn)，這個(gè)速度是不夠的，現(xiàn)在的激光成形基本還是單光頭單層鋪粉作業(yè)，未來為了提高打印速度和應(yīng)對(duì)超大型構(gòu)件打印，已經(jīng)有多光頭多層鋪粉同步打印的設(shè)計(jì)出現(xiàn)。

激光成形目前尚屬于單一技術(shù)應(yīng)用，但是在工業(yè)界，激光沖擊強(qiáng)化在冶金方面應(yīng)用已經(jīng)有10幾年的歷史了，激光打印成形實(shí)際上很有希望能夠直接集成激光沖擊強(qiáng)化，激光淬火等技術(shù)，它能讓激光成形的構(gòu)件更加致密，且具有高級(jí)別的強(qiáng)度，實(shí)際上激光3D打印機(jī)都能簡單的通過軟件控制來實(shí)現(xiàn)激光沖擊強(qiáng)化的功能。

現(xiàn)在3D打印技術(shù)還只是露出第一縷曙光

新的制造方法需要新的一系列處理工藝配合，3D打印目前只能算一絲曙光，真正達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用產(chǎn)生效益，還需要很長的時(shí)間發(fā)展和積累。

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)是信息革命在攻克傳統(tǒng)工業(yè)的最后堡壘的終結(jié)的沖鋒號(hào)，因而引發(fā)了一系列的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域研究的新課題，激光粉末冶金，微沉積金相學(xué)，微觀淬火、鍛造，激光沖擊強(qiáng)化等一系列機(jī)械制造，冶金等領(lǐng)域的課題將會(huì)讓已經(jīng)暮氣沉沉的傳統(tǒng)冶金科學(xué)，和制造科學(xué)領(lǐng)域重新充滿發(fā)展的動(dòng)力，在未來的數(shù)十年間，誰在這些技術(shù)領(lǐng)域獲得應(yīng)用化的實(shí)際成果，可能會(huì)影響和顛覆現(xiàn)有的制造工業(yè)的基本面貌,未來可謂潛力無限。

第三篇：材料先進(jìn)加工技術(shù)論文

材料先進(jìn)加工技術(shù)

結(jié)課論文

院系：

學(xué)號(hào)： 姓名： 指導(dǎo)教師：

目次

說明???????????????????????????????1

1、焊接成形工藝?????????????????????????????1 1.1焊接成形工藝發(fā)展歷史???????????????????1 1.2常見焊接工藝簡介??????????????????????1 1.3焊接技術(shù)的應(yīng)用??????????????????????5 1.4 國內(nèi)焊接技術(shù)現(xiàn)狀????????????????????????6

2、特種加工技術(shù)?????????????????????????????7 2.1特種加工技術(shù)的特點(diǎn)??????????????????????8 2.2幾種特種加工技術(shù)簡介?????????????????????11 2.3特種加工的發(fā)展趨勢(shì)??????????????????????11 3.先進(jìn)制造技術(shù)???????????????????????????12 3.1先進(jìn)制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀????????????????????12 3.2先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)??????????????????????13 3.3先進(jìn)制造技術(shù)原理???????????????????????12 3.4工業(yè)機(jī)器人?????????????????????????14 3.5先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)???????????????????14 參考文獻(xiàn)???????????????????????????????16

材料先進(jìn)加工技術(shù)結(jié)課論文

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說明：本論文綜合余進(jìn)老師講課重點(diǎn)焊接成型工藝，周琦老師講課重點(diǎn)高壓特種加工技術(shù)，以及王克鴻老師先進(jìn)制造技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容筆記，分三部分進(jìn)行內(nèi)容介紹。通過查閱相關(guān)書籍及論文、互聯(lián)網(wǎng)、圖書館圖書借閱等途徑，結(jié)合自己本科專業(yè)課學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)整理而成。

1、焊接成型工藝

1.1焊接成形工藝發(fā)展歷史

焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使同性或異性兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。焊接應(yīng)用廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。

焊接技術(shù)是隨著金屬的應(yīng)用而出現(xiàn)的，中國最古代早的焊接的焊接方法主要是鑄焊、釬焊和鍛焊，在商朝時(shí)期制造的鐵刃銅鉞，就是鐵與銅的鑄焊件，其表面銅與鐵的熔合線蜿蜒曲折，接合良好。春秋戰(zhàn)國時(shí)期曾侯乙墓中的建鼓銅座上有許多盤龍，是分段釬焊連接而成的。19世紀(jì)末，當(dāng)Oscar Kjellberg成立伊薩公司以探索他發(fā)明的涂層焊條時(shí)，伊薩從一開始就和電弧焊的發(fā)展結(jié)下了不解之緣。19世紀(jì)80年代，焊接只用于鐵匠鍛造上。工業(yè)化的發(fā)展和兩次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)對(duì)現(xiàn)代焊接的快速發(fā)展產(chǎn)生了影響。基本焊接方法—電阻焊、氣焊和電弧焊都是在一戰(zhàn)前相繼出現(xiàn)。但20世紀(jì)早期，氣體焊接切割在制造和修理工作中占主導(dǎo)地位。過些年后，電焊得到了同樣的認(rèn)可。

1.2常見焊接工藝簡介

焊接的本質(zhì)就是通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程，使兩個(gè)分離的固態(tài)物體產(chǎn)生原子（分子）間結(jié)合力而連接成一體的成形方法[1]。1.2.1、熔焊

使被連接兩物體表面局部加熱融化成液體，然后冷卻成一體的焊接方法，如：手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、氬弧焊等。(1)手工電弧焊

1888年，俄羅斯發(fā)明了手工電弧焊接技術(shù)，使用無藥皮的裸露金屬棒來產(chǎn)生保護(hù)氣體。直到20世紀(jì)初，在瑞典發(fā)明卡爾伯格過程（Kjellberg process）和Quasi-arc方

材料先進(jìn)加工技術(shù)結(jié)課論文

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法傳入英國后，藥皮焊條才開始發(fā)展起來。由于成本較高，剛開始人們不怎么使用藥皮焊條。但隨著人們對(duì)好的焊縫質(zhì)量需求的日益增長，手工電弧也開始使用藥皮焊條。

原理：利用焊條與工件之間產(chǎn)生的電弧將焊條和工件局部加熱熔化，焊芯端部熔化后的熔滴和熔化的母材融合在一起形成熔池。焊條藥皮熔化后形成熔渣并放出氣體，在氣、渣的聯(lián)合保護(hù)下，有效地排除了周圍空氣的有害影響，通過高溫下熔渣與熔池液態(tài)金屬之間的冶金反應(yīng)，得到優(yōu)質(zhì)焊縫。因?yàn)槿墼鼤?huì)冷卻、凝固，所以一旦焊縫焊完（或在熔敷下個(gè)焊道前）就必須從焊道上清除熔渣。在焊鉗更換新的焊條前，手工電弧過程只能完成短焊縫的焊接。焊縫熔深淺，熔敷質(zhì)量取決于焊工的技能。過程示意圖如下：

手工電弧焊特點(diǎn)：簡便靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。同時(shí)它使用的設(shè)備簡單，易于移動(dòng)，并且費(fèi)用也比其它電弧焊方法要低。但是，手工電弧焊對(duì)焊工的操作技術(shù)要求較高，焊接質(zhì)量在一定程度上決定于焊工的操作技術(shù)。此外，手工電弧焊勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)率低。因此，手工電弧焊適用于焊接單件或小批量產(chǎn)品，短的和不規(guī)則的、各種空間位置的以及其它不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化焊接的焊縫。可焊工件厚度在1．5mm以上，1mm以下的薄板則不適于手工電弧焊。(2)埋弧自動(dòng)焊

埋弧焊焊接原理：在焊絲與焊件之間燃燒的電弧是埋在顆粒狀焊劑下面的。電弧熱將焊絲端部及電弧直接作用的母材和焊劑熔化并使部分蒸發(fā)，金屬和焊劑所蒸發(fā)的氣體在電弧周圍形成一個(gè)封閉空腔，電弧在這個(gè)空腔中燃燒。空腔被一層由熔渣所構(gòu)成的渣膜所包圍，這層渣膜不僅很好地隔絕了空氣和電弧與熔池的接觸，而且使弧光不能輻射出來。被電弧加熱熔化的焊絲以熔滴形式落下，與熔融母材金屬混合形成熔池。密度較小的熔渣浮在熔池之上，熔渣除了對(duì)熔池金屬起機(jī)械保護(hù)作用之外，焊接過程中還與熔池金屬發(fā)生冶金反應(yīng)，從而影響焊縫金屬的化學(xué)成分。電弧向前移動(dòng)。熔池金屬逐漸冷卻后結(jié)晶形成焊縫。浮在熔池上的熔渣冷卻后形成渣殼可繼續(xù)對(duì)高溫

材料先進(jìn)加工技術(shù)結(jié)課論文

下焊縫起保護(hù)作用，避免被氧化。如下圖。

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埋弧自動(dòng)焊具有生產(chǎn)率高、焊縫質(zhì)量高和勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)，而也因其具有只適應(yīng)于平焊且焊接設(shè)備比焊條電弧焊設(shè)備復(fù)雜等劣勢(shì)使其應(yīng)用受到局限。(3)鎢極氬弧焊

鎢極氬弧焊是在惰性氣體——?dú)鍤獾谋Ｗo(hù)下，利用鎢電極與焊件之間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲(如果使用填充焊絲)的一種氣體保護(hù)焊方法，如下圖所示。焊接時(shí)氬氣從焊槍的噴嘴連續(xù)噴出，在電弧周圍形成惰性氣體保護(hù)層隔絕空氣，防止對(duì)鎢極，熔池以及鄰近熱影響區(qū)的有害影響，從而獲得優(yōu)質(zhì)接頭。鎢極氬弧焊按操作方式分為手工焊和自動(dòng)焊兩種。手工鎢極氬弧焊時(shí)，焊槍的移動(dòng)和填充焊絲的添加完全靠操作者手工操作。鎢極組弧自動(dòng)焊時(shí)，如果焊件固定電弧移動(dòng)，則焊槍移動(dòng)和填充焊絲的送進(jìn)全靠機(jī)械自動(dòng)進(jìn)行。(4)熔化極氣體保護(hù)焊

熔化極氣體保護(hù)焊用連續(xù)送進(jìn)的焊絲與被焊工件之間燃燒的電弧作為熱源來熔化焊絲與母材金屬于，通過焊槍噴嘴輸送保護(hù)氣體，使電弧、熔化焊絲、熔池及其附近的母材金屬免受周圍空氣的有害作用。從焊槍連續(xù)送進(jìn)的焊絲不斷熔化以熔滴形式過渡到熔池中去，與熔化的母材金屬融合形成焊縫金屬。由于熔化極氣體保護(hù)焊對(duì)焊接區(qū)保護(hù)簡單、方便、明弧無渣、焊接區(qū)便于觀察，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化焊接和進(jìn)行全位置焊接，而且生產(chǎn)率高，因此在生產(chǎn)中日益廣泛地被采用。

1.2.2壓力焊

壓力焊，對(duì)焊件待焊處加壓或加壓又加熱，最后在壓力下焊接的方法，如：電阻焊，摩擦焊，冷壓焊等[2]。

近代首例電阻焊實(shí)例是在1856年。James Joule（Joule加熱原理發(fā)明者）成功用

材料先進(jìn)加工技術(shù)結(jié)課論文

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電阻加熱法對(duì)一捆銅絲進(jìn)行了熔化焊接。第1臺(tái)電阻焊機(jī)用于對(duì)接焊。1886年，英國的Elihu Thomson造出了第1個(gè)焊接變壓器并在來年為此項(xiàng)工藝申請(qǐng)了專利。該變壓器在2V空載電壓時(shí)能產(chǎn)生200A電流輸出。此后，Thomson又發(fā)明了點(diǎn)焊機(jī)、縫焊機(jī)、凸焊機(jī)以及閃光對(duì)焊機(jī)，后來點(diǎn)焊成為電阻焊最常用的方法，如今已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)和對(duì)其它許多金屬片的焊接上。1964年，Unimation生產(chǎn)的首批用于電阻點(diǎn)焊的機(jī)器人在通用汽車公司使用。

壓焊又稱固相焊接，利用摩擦、擴(kuò)散和加壓等物理作用克服兩個(gè)連接表面的不平度，擠出氧化膜或其它污染物，使兩個(gè)連接表面上的原子相互接近到晶格距離，從而在固態(tài)條件下實(shí)現(xiàn)兩物體的連接。大都在加壓的同時(shí)伴隨加熱措施，但加熱溫度又遠(yuǎn)低于物體的熔點(diǎn)。因此壓焊除擴(kuò)散焊之外一般不需要保護(hù)措施。按加熱方法不同，分為冷壓焊、摩擦焊、超聲波焊、電阻焊、爆炸焊、斷焊、擴(kuò)散焊等，電阻焊又分為點(diǎn)焊、縫焊、凸焊、對(duì)焊等。

電阻焊是焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流流過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之在加壓條件形成接頭的一種焊接方法。按工藝特點(diǎn)主要分有：點(diǎn)焊、縫焊、凸焊和對(duì)焊；按所用電流波形分有交流、直流和脈沖電流三大類。

點(diǎn)焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，接通電流后利用電阻熱將焊件局部熔化，形成焊點(diǎn)的方法。

縫焊是焊件裝配成搭接或?qū)咏宇^并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件并轉(zhuǎn)動(dòng)，連續(xù)或斷續(xù)送電，從而產(chǎn)生一連串熔核相互搭疊的密封焊縫的電阻焊方法。論文篇幅限制，就不一一介紹了。

1.2.3、釬焊

釬焊，將焊件及熔點(diǎn)低于焊件的釬焊材料同時(shí)加熱，至焊料融化，并與相鄰的焊件相互作用、擴(kuò)散，冷凝后實(shí)現(xiàn)連接的方法。釬焊接頭根據(jù)需要，可將焊料重熔、拆開，所以是一種辦永久性的連接。釬焊常以搭接形式裝配，焊件之間保持很小的間隙，采用熔點(diǎn)比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作為釬料，在低于母材熔點(diǎn)而高于釬料熔點(diǎn)的溫度下加熱，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。

釬焊與熔焊或壓焊相比，主要不同在于：釬焊時(shí)只有釬料熔化而母材保持固態(tài)，材料先進(jìn)加工技術(shù)結(jié)課論文

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釬料熔點(diǎn)低子母材熔點(diǎn)，其成分與母材也有很大差別，熔化釬料依靠潤濕和毛細(xì)作用吸入并保持在母材待焊處間隙中，依靠液態(tài)釬料與固態(tài)母材之間的相互擴(kuò)散形成冶金結(jié)合。

釬焊過程：表面清洗好的工件以搭接型式裝配在一起，把釬料放在接頭間隙附近或接頭間隙之間。當(dāng)工件與釬料被加熱到稍高于釬料熔點(diǎn)溫度后，釬料熔化（工件未熔化），并借助毛細(xì)管作用被吸入和充滿固態(tài)工件間隙之間，液態(tài)釬料與工件金屬相互擴(kuò)散溶解，冷疑后即形成釬焊接頭。

釬焊具有加熱溫度低，對(duì)母材組織和性能影響小，且容易保證焊件尺寸精度、可實(shí)現(xiàn)異種金屬或合金，金屬與非金屬的連接等優(yōu)點(diǎn)。某些釬焊方法可一次焊接完成幾十條或成百條釬縫，生產(chǎn)工率高。但釬焊接頭的強(qiáng)度較低，耐熱性差、裝配精度要求高。

1.3焊接技術(shù)的應(yīng)用

1.3.1焊接技術(shù)在機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用

機(jī)床行業(yè)的焊接技術(shù)的應(yīng)用是隨著國外引進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展起來的。同時(shí)，國內(nèi)焊接技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了機(jī)床行業(yè)焊接技術(shù)的應(yīng)用。目前，鈑金加工在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用的主要焊接技術(shù)有以下幾個(gè)方面: 1.氣體保護(hù)焊等高效率焊接技術(shù)的應(yīng)用2.數(shù)控切割技術(shù)應(yīng)用3.鋼板預(yù)處理技術(shù)應(yīng)用。1.3.2焊接技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用

宇航技術(shù)中所用的各類火箭、衛(wèi)星、飛船、星球車、空間站以及太陽能電站等，它們的結(jié)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)，以及所用的各種儀器等都有一些共同特點(diǎn)，不僅要求零部件質(zhì)量極為可靠，能經(jīng)受各種惡劣環(huán)境，如強(qiáng)力振動(dòng)，因日照變化引起的高低溫度交替沖擊，失重，宇宙線幅射，超高真空環(huán)境中運(yùn)作；而且要求零件尺寸小，重量輕，氣

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密性好。因此，對(duì)宇航零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇及加工工藝都提出了極為苛刻的要求，實(shí)踐證明為了滿足上述特點(diǎn)，電子束焊接技術(shù)是必不可少的強(qiáng)有力的工具之一。

此外，焊接技術(shù)在建筑行業(yè)、汽車行業(yè)鐵路、造船和醫(yī)藥工業(yè)、能源和電子工業(yè)、機(jī)器設(shè)備制造和食品工業(yè)都得到廣泛應(yīng)用。

1.4國內(nèi)焊接技術(shù)現(xiàn)狀

新中國建立以來，特別是改革開放25年來，中國先后自行研制、開發(fā)和引進(jìn)了一些先進(jìn)的焊接設(shè)備、技術(shù)和材料。目前國際上在生產(chǎn)中已經(jīng)采用的成熟焊接方法與裝備，在國內(nèi)也都有所應(yīng)用，只是應(yīng)用的深度和廣度有所不同而已。中國的制造企業(yè)已經(jīng)在采用諸如電子束焊接、激光焊接、激光釬焊和激光切割、激光與電弧復(fù)合熱源焊接、單絲或雙絲窄間隙埋弧焊、４絲高速埋弧焊、雙絲脈沖氣體保護(hù)焊、等離子弧焊接、精細(xì)等離子弧切割、水射流切割、數(shù)控切割系統(tǒng)、機(jī)器人焊接系統(tǒng)、焊接柔性生產(chǎn)線、變極性焊接電源、表面張力過渡焊接電源（STT）和全數(shù)字化焊接電源等。甚至目前在國際上比較熱門的攪拌摩擦焊技術(shù)，也已經(jīng)應(yīng)用到產(chǎn)品的生產(chǎn)上。中國的焊接生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高，但是存在問題的嚴(yán)重性也不容忽視。

總體來看，中國2004年的焊接材料生產(chǎn)總量達(dá)到210萬噸，比美國、日本、德國三國焊接材料產(chǎn)量的總和還多，但是其中手工焊接用的焊條產(chǎn)量占７3%，各種機(jī)械化、自動(dòng)化焊接用焊絲占25%，焊接的機(jī)械化/自動(dòng)化率為35%，達(dá)到歷年來的最高比例。然而，這僅相當(dāng)于日本20世紀(jì)70年代末焊接機(jī)械化/自動(dòng)化率的水平，日本1979年焊接材料的總產(chǎn)量為40萬噸，手工焊條占58%，各種焊絲占42%，焊接的機(jī)械化/自動(dòng)化率為44%[3]。

綜上所述，焊接工藝已經(jīng)不是一種輔助工藝，它在最近幾年已經(jīng)成為制造業(yè)中的關(guān)鍵加工手段，完成了許多關(guān)系國計(jì)民生與國防建設(shè)的重大戰(zhàn)略性產(chǎn)品的生產(chǎn)，中國已經(jīng)毫無懸念地成為世界首屈一指的焊接大國。但是國內(nèi)焊接生產(chǎn)中應(yīng)用的關(guān)鍵焊接材料、焊接設(shè)備嚴(yán)重依賴國外進(jìn)口，具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品不多，而且總體研發(fā)、創(chuàng)新水平和速度都不高，與焊接大國的形象形成了巨大的反差。如果繼續(xù)下去，將會(huì)逐步成為中國經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略安全的薄弱環(huán)節(jié)。

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2.特種加工技術(shù)

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近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、國防軍工和航空航天技術(shù)發(fā)展迅速，與此同時(shí)，高度、高韌性、高強(qiáng)度和高脆性等難切削材料的應(yīng)用日益廣泛，制造精密細(xì)小、形狀復(fù)雜和結(jié)構(gòu)特殊工件的求也在日益增加。社會(huì)需求與技術(shù)進(jìn)步的結(jié)合促使特種加工技術(shù)不斷進(jìn)步和快速發(fā)展。所謂特種加工，是一種利用化學(xué)能、電能、聲能、機(jī)械能以及光能和熱能對(duì)金屬或非金屬材料進(jìn)行加工的方法[4]。其工作原理不同于傳統(tǒng)的機(jī)械切削方法，即加工過程中工件與所用工具之間沒有明顯的切削力，工具材料的硬度也可低于工件材料的硬度。特種加工技術(shù)在國內(nèi)外各行各業(yè)的應(yīng)用中取得了巨大成效，它們有著各自的特點(diǎn)，特殊材料或特殊結(jié)構(gòu)工件的加工工藝性發(fā)生了根本變化，解決了傳統(tǒng)加工方法所遇到的各種問題，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中不可缺少的重要加工手段和關(guān)鍵制造技術(shù)。

2.1特種加工技術(shù)的特點(diǎn)

特種加工與一般機(jī)械切削加工相比，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在某種場(chǎng)合上，它是一般機(jī)械切削加工的補(bǔ)充，擴(kuò)大了機(jī)械加工的領(lǐng)域。它具有以下較為突出的特點(diǎn)。

（1）不用機(jī)械能，與加工對(duì)象的機(jī)械性能無關(guān)，有些加工方法，如激光加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學(xué)加工等，是利用熱能、化學(xué)能、電化學(xué)能等，這些加工方法與工件的硬度強(qiáng)度等機(jī)械性能無關(guān)，故可加工各種硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、特殊性能的金屬和非金屬材料。

（2）非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。

（3）微細(xì)加工，工件表面質(zhì)量高，有些特種加工，如超聲、電化學(xué)、水噴射、磨料流等，加工余量都是微細(xì)進(jìn)行，故不僅可加工尺寸微小的孔或狹縫，還能獲得高精度、極低粗糙度的加工表面。

（4）不存在加工中的機(jī)械應(yīng)變或大面積的熱應(yīng)變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好。

（5）兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復(fù)合加工，其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。

（6）特種加工對(duì)簡化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積

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極的影響。

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2.2幾種特種加工技術(shù)簡介

2.2.1電火花加工

電火花加工的原理是基于工具和工件之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達(dá)到對(duì)零件的尺寸形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。按工具電極和工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式和用途的不同，電火花加工工藝大致可分為電火花成形加工、電火花線切割、電火花磨削和鏜磨、電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工、電火花高速小孔加工、電火花放電沉積與刻字六大類。(1)電火花放電沉積的基本原理與特點(diǎn)

電火花放電沉積的原理是利用脈沖電路的充放電原理，采用導(dǎo)電材料(硬質(zhì)合金、石墨、合金鋼、鋁和銅等)作為工具電極(陽極)，在空氣或特殊的氣體中使之與被強(qiáng)化的金屬工件(陰極)之間產(chǎn)生火花放電。當(dāng)工具電極與工件達(dá)到某個(gè)距離電場(chǎng)強(qiáng)度足以使介質(zhì)電離擊穿時(shí)兩者之間就產(chǎn)生火花放電，使電極端部與工件表面微區(qū)發(fā)生熔化甚至氣化，熔融金屬在熱作用，電磁力和機(jī)械力的作用下沉積在工件表面。電極與工件的放電間隙頻繁發(fā)生變化，電極與工件間不斷發(fā)生火花放電，從而實(shí)現(xiàn)放電沉積。(2)極性效應(yīng)

在電火花放電加工過程中，無論是正極還是負(fù)極，都會(huì)受到不同程度的電蝕。這種單純由于正、負(fù)極性不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。因此，當(dāng)采用窄脈沖、精加工時(shí)應(yīng)選用正極性加工；當(dāng)采用長脈沖、粗加工時(shí)，應(yīng)采用負(fù)極性加工，此時(shí)可得到較高的蝕除速度和較低的電極損耗。從提高加工生產(chǎn)率和減小工具損耗的角度來看，極性效應(yīng)愈顯著愈好，故在電火花加工中必須充分利用。當(dāng)用交變的脈沖電流加工時(shí)，單個(gè)脈沖的極性效應(yīng)便相互抵消，增加了工具的損耗，因此，電火花加工一般采用單向脈沖電源。

(3)電火花加工中電極損耗分析與解決措施

電火花在整個(gè)加工過程中要受到各種干擾因素的影響, 這些干擾因素直接或間接地影響著加工質(zhì)量。在電火花加工過程中電極損耗分為絕對(duì)損耗和相對(duì)損耗。造成電極損耗的原因有：小面積精加工，加工件結(jié)構(gòu)尺寸偏小，加工時(shí)間過長，電極裝夾不當(dāng)?shù)纫蛩亍Ｒ虼藶榱藴p少電極的損耗一般有以下方法：（1）有效排除電蝕物（2）

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(4)電火花加工的發(fā)展趨勢(shì)

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電極材料和加工參數(shù)的合理選用（3）提高加工技能和安全操作意念等等。

電火花線切割加工技術(shù)在相當(dāng)長的時(shí)間里間都是采用精規(guī)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行一次切割成型,其切割速度與加工表面質(zhì)量之間存在著一定的矛盾。中國特有的高速走絲電火花線切割機(jī)長期存在的加工質(zhì)量問題, 可以采用多次切割工藝來解決。現(xiàn)目前中速走絲電火花線切割機(jī)是一種價(jià)格較低, 加工精度、粗糙度、加工效率介于高速走絲與慢走絲的一種機(jī)床,具有很好的發(fā)展前景。2.2.2電化學(xué)加工

電化學(xué)加工是通過電化學(xué)反應(yīng)去除工件材料或在其上鍍覆金屬材料等的特種加工。該方法主要包括電解、電鍍、電鑄、電化學(xué)拋光等工藝方法，其中電解加工使用于深孔、型孔、型腔、型面、倒角去毛刺、拋光等，電鑄加工適用于形狀復(fù)雜 精度高的空心零件，如波導(dǎo)管、注塑用的模具、薄壁零件、復(fù)制精密的表面輪廓、表面粗糙度樣板、反光鏡、表盤等零件；涂敷加工可針對(duì)表面磨損、劃傷、銹蝕的零件進(jìn)行涂敷以恢復(fù)尺寸；對(duì)尺寸超差產(chǎn)品進(jìn)行涂敷補(bǔ)救、對(duì)大型、復(fù)雜、小批工件表面的局部鍍防腐層、耐腐層，以改善表面性能。電鍍、電鑄可以復(fù)制復(fù)雜、精細(xì)的表面。刷鍍可修復(fù)磨損的零件，改變?cè)砻娴奈锢硇阅埽泻艽髮?shí)用價(jià)值。2.2.3離子束加工

聚焦離子束技術(shù)是一種集形貌觀測(cè)、定位制樣、成分分析、薄膜淀積和無掩膜刻蝕各過程于一身的新型微納加工技術(shù)。離子束納米加工,具有傳統(tǒng)加工方法無可比擬的優(yōu)勢(shì)而逐漸成為新一代精加工方法，在微納米加工、操縱以及器件的研制等方面具有重要應(yīng)用。納米測(cè)量學(xué)在納米科技中起著信息采集和分析的不可替代的重要作用,納米加工是納米尺度制造業(yè)的核心,發(fā)展納米測(cè)量學(xué)和納米加工的一個(gè)重要方法就是電子束與離子束技術(shù)。2.2.4超聲波加工

超聲加工是利用超聲頻作小振幅振動(dòng)的工具，并通過它與工件之間游離于液體中的磨料對(duì)被加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工。超聲加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和拋光。其加工原理是超聲波發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動(dòng)，通過振幅擴(kuò)大棒（變幅桿）使固定在變幅桿端部的工具振產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，迫使磨料懸浮液高速地不斷撞擊、拋磨被加工表面使工件成型。超聲加工的主要特點(diǎn)：不受材

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料是否導(dǎo)電的限制；工具對(duì)工件的宏觀作用力小、熱影響小，因而可加工薄壁、窄縫和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或強(qiáng)度、韌性越大則越難加工；由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度應(yīng)比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料；可以與其他多種加工方法結(jié)合應(yīng)用，如超聲振動(dòng)切削、超聲電火花加工和超聲電解加工等。

高效超聲波光整技術(shù)是利用超聲波振動(dòng)冷壓加工原理。它是將一臺(tái)高效超聲波表面光整設(shè)備裝于車床刀架上，利用工件的回轉(zhuǎn)，磨頭對(duì)零件表面作高頻率短促的往復(fù)振動(dòng)沖擊運(yùn)動(dòng)，以一定的沖擊力敲擊被加工表面的加工方法。其冷壓加工是充分利用金屬的塑性，使零件的表面層金屬在外力作用下產(chǎn)生細(xì)微塑性殘余變形，從而達(dá)到改變其表面性能，形狀和尺寸的目的。2.2.5激光加工技術(shù)

激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料（包括金屬與非金 屬）的原理進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一種加工新技術(shù)，涉 及到光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門學(xué)科。

公認(rèn)的激光加工原理是兩種：分別為激光熱加工和光化學(xué)加工(又稱 冷加工)。激光熱加工指當(dāng)激光束照射到物體表面時(shí)，引起快速加熱，熱力把對(duì) 象的特性改變或把物料熔解蒸發(fā)。熱加工具有較高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生熱激發(fā)過程，從而使材料表面（或涂層）溫度上升，產(chǎn)生變態(tài)、熔融、燒蝕、蒸發(fā)等現(xiàn)象

激光加工的特點(diǎn)

①由于激光加工熱影響區(qū)域小，光束方 向性好，其幾乎可以加工任何材料。常用來進(jìn)行選擇性加工，精密加工。

②由于激光加工是無接觸式加工，工具不會(huì)與工件的表面 直接磨察產(chǎn)生阻力，所以激光加工的速度極快、加工對(duì)象受熱影響的范圍較小而 且不會(huì)產(chǎn)生噪音。

③由于激光束的能量和光束的移動(dòng)速度均可調(diào)節(jié)，因此激光加工 可應(yīng)用到不同層面和范圍上。

2.2.6高壓水射流切割工藝

這項(xiàng)新技術(shù)采用的是水的0.80～1．50mm射流，噴射速度為600～800米／秒（速度大于2馬赫）。水壓為3000～4000巴（bar），用水量每分鐘僅4升。為了用磨料如氧化鋁或碳化硅等切割不銹鋼，在噴射水流抵達(dá)鋼材前，向水流內(nèi)射入磨料顆粒。現(xiàn)代

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化的設(shè)備可切割20．0mm厚的不銹鋼。切邊準(zhǔn)確、切面干凈光滑。切割作用所產(chǎn)生的熱由水帶走，金屬溫度僅為50～60℃。這樣再加上由噴射水流在金屬上所產(chǎn)生的力，就可以防止變型，提高切割精度[5]。由于高壓水射流切割屬于冷切割，在切割過程中產(chǎn)生的熱量很少，并且熱量很快被水流帶走，所以不會(huì)造成工件切口附近的材料氧化、金相組織發(fā)生變化，也不會(huì)使工件發(fā)生變形，同時(shí)也避免了某些材料有害物質(zhì)的揮發(fā)[5]。高壓水射流切割具有以下特點(diǎn)：

② 高壓水射流切割屬于點(diǎn)切割，切割時(shí)作用在工件上的力很小，不會(huì)使工件產(chǎn)生附加應(yīng)力或應(yīng)力變形，這對(duì)于切割某些表面完整性要求高的零部件及其補(bǔ)充加工有著特殊的意義。

③ 高壓水射流切割沒有粉塵危害，因?yàn)榍懈钏樾己芸鞎?huì)隨水流進(jìn)入收集器而被排走，這對(duì)于石棉制品、玻璃鋼制品、酚醛夾層材料以及陶瓷制品等材料的切割是非常有利的。

④ 由于高壓水射流切割所使用的噴嘴孔徑很小，使得切口的間隙很窄，這可以大大節(jié)約材料，特別是對(duì)于某些貴重金屬的切割，提高了材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本。

⑤ 高壓水射流切割設(shè)備大都采用計(jì)算機(jī)或機(jī)器人控制的數(shù)控切割裝置，可以實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，所以采用高壓水射流不但可以切割各種板狀材料，也可以切割三維曲形的零部件。

2.3特種加工的發(fā)展趨勢(shì)

為進(jìn)一步提高特種加工技術(shù)水平及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍, 當(dāng)前特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下幾點(diǎn):1)采用自動(dòng)化技術(shù)。充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)特種加工設(shè)備的控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,使加工設(shè)備向自動(dòng)化、柔性化方向發(fā)展, 這是當(dāng)前特種加工技術(shù)的主要發(fā)展方向。2)趨向精密化研究。高新技術(shù)的發(fā)展促使高新技術(shù)產(chǎn)品向超精密化與小型化方向發(fā)展, 對(duì)產(chǎn)品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴(yán)格的要求。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì), 特種加工的精密化研究已引起人們的高度重視, 3)開發(fā)新工藝方法及復(fù)合工藝。為適應(yīng)產(chǎn)品的高技術(shù)性能要求與新型材料的加工要求, 需要不斷開發(fā)新工藝方法, 包括微細(xì)加工和復(fù)合加工, 尤其是質(zhì)量高、效率高、經(jīng)濟(jì)型的復(fù)合加工, 如工程陶瓷、復(fù)合材料以及聚晶金剛石等[6]。

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先進(jìn)制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個(gè)過程的工程學(xué)科,是以提高質(zhì)量、效益、競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo),包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高檔、使用要方便、價(jià)格要合理、外形要美觀、自動(dòng)化程度要高、售后服務(wù)要好、要滿足人們?cè)絹碓礁叩囊?就必須采用先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)。

先進(jìn)制造技術(shù)不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個(gè)學(xué)科、包含了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、到產(chǎn)品銷售、用戶服務(wù)等整個(gè)產(chǎn)品生命周期全過程的所有相關(guān)技術(shù)，涉及到設(shè)計(jì)、工藝、加工自動(dòng)化、管理以及特種加工等多個(gè)領(lǐng)域，并逐步融合與集成。可基本歸納為以下四個(gè)方面：

a、先進(jìn)的工程設(shè)計(jì)技術(shù) b、先進(jìn)制造工藝技術(shù)

c、制造自動(dòng)化技術(shù) d、先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)、制造哲理與生產(chǎn)模式

3.1先進(jìn)制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀

新材料成形加工技術(shù)的研究開發(fā)，是近二、三十年來材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最為活躍的方向之一。先進(jìn)制備與成型加工技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，加上了新材料的研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)程，促成了諸如微電子和生物醫(yī)用材料等新興產(chǎn)業(yè)的形成，促進(jìn)了現(xiàn)代航天航空，交通運(yùn)輸，能源環(huán)保等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

先進(jìn)工業(yè)國家對(duì)材料制備與成型加工技術(shù)的研究開發(fā)十分重視。美國制定了“為了工業(yè)材料發(fā)展計(jì)劃”，其核心是開放先進(jìn)的制備與成型加工技術(shù)，提高材料性能，降低生產(chǎn)成本，滿足未來工業(yè)發(fā)展對(duì)材料的需求。德國開展的“21世紀(jì)新材料研究計(jì)劃”將材料制備與成型加工技術(shù)列為六個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容之一。在歐盟的“第六框架”計(jì)劃中，先進(jìn)制備技術(shù)時(shí)新材料領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。日本在20世紀(jì)90年代后期，先后實(shí)施了“超級(jí)金屬”、“超鋼鐵”計(jì)劃，重點(diǎn)是發(fā)展先進(jìn)的制備加工技術(shù)，精確控制組織，大幅度提高材料的性能，達(dá)到減少材料用量、節(jié)省資源和能源的目的。同時(shí)開展本科學(xué)領(lǐng)域色前沿和基礎(chǔ)研究，并綜合利用相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)理論和科技發(fā)展成果，提供預(yù)備新材料的新原理新方法，也是材料科學(xué)與工程學(xué)科自身發(fā)展的需求。

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3.2先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)

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現(xiàn)代的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法；進(jìn)行全生命周期設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)全過程采用信息技術(shù)；加快采用新材料、新工藝；產(chǎn)品開發(fā)周期短，返工少，成本低，努力做到一次成功；產(chǎn)品有創(chuàng)新，在國際市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)能力。

而材料則由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料向高性能、復(fù)合化、結(jié)構(gòu)功能一體化發(fā)展，尤其需要先進(jìn)制備與成型加工技術(shù)及裝備，可使材料的生產(chǎn)過程更加高效，節(jié)能和潔凈。材料成形加工技術(shù)是以成形技術(shù)為手段、以材料為加工對(duì)象、以過程控制為質(zhì)量保證措施、以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造為目的技術(shù)。以材料為加工對(duì)象的特點(diǎn)決定了材料科學(xué)也成為技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，而以過程控制為質(zhì)量保證措施這一特點(diǎn)，決定了控制理論也成為重要組成部分。因此，材料成形加工技術(shù)是以材料學(xué)科和自動(dòng)化專業(yè)及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等為基礎(chǔ)進(jìn)行發(fā)展的技術(shù)。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)科交叉，材料成形加工也緊密地依賴諸如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、微電子、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)論、信息論、控制論及現(xiàn)代化管理等各門學(xué)科及其最新成就。

3.3先進(jìn)制造技術(shù)原理

3.3.1材料的精確成形

金屬材料的精確成形包括液態(tài)金屬精確成形(鑄)、金屬材料塑性精確成形(鍛)、金屬材料的精確連接成形(焊)。

無機(jī)非金屬材料的精確成形包括陶瓷精確成形(塑性滾壓成形法、注漿成形法、粉料壓力成形法和特種成形法四種)、玻璃精確成形(吹制法、拉制法、壓制法和吹/壓制法四種)等。

高分子材料的精確成形包括液態(tài)高分子材料精確成形(如環(huán)氧樹脂的澆注成形等)，固態(tài)高分子材料精確成形(如塑料的注射成形、擠出成形等)。3.3.2快速成形技術(shù)

快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機(jī)，將一層層的材料堆積成實(shí)體原型。快速成型（RP）的技術(shù)設(shè)想，即是利用連續(xù)層的選區(qū)固化生產(chǎn)三維實(shí)體。快速成型制造是將制品離散成為相互獨(dú)立的層并將各層獨(dú)立制造。快速成形技術(shù)是在計(jì)算機(jī)控制下，基于離散、堆積的原理采用不同方法堆積材料，最終完成零件的成形

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與制造的技術(shù)。從成形角度看，零件可視為“點(diǎn)”或“面”的疊加。從CAD電子模型中離散得到“點(diǎn)”或“面”的幾何信息，再與成形工藝參數(shù)信息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點(diǎn)到面，由面到體地堆積零件。從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件[7]。

3.3.3高分子材料加工技術(shù)

現(xiàn)代材料科學(xué)的范圍定義為研究材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和組成、合成和加工、材料的性能這四個(gè)要素以及它們之間的相互關(guān)系。高分子材料科學(xué)的基本任務(wù)是：研究高分子材料的合成、結(jié)構(gòu)和組成與材料的性質(zhì)、性能之間的相互關(guān)系；探索加工工藝和各種環(huán)境因素對(duì)材料性能的影響；為改進(jìn)工藝，提高高分子材料的質(zhì)量，合理使用高分子材料，開發(fā)新材料、新工藝和新的應(yīng)用領(lǐng)域提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.4 工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人是一種可編程的智能型自動(dòng)化設(shè)備，是應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的替代人進(jìn)行工作的高度自動(dòng)化系統(tǒng)。最近，聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采用的機(jī)器人的定義是：“一種可以反復(fù)編程的多功能的、用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)”。在無人參與的情況下，工業(yè)機(jī)器人可以自動(dòng)按不同軌跡、不同運(yùn)動(dòng)方式完成規(guī)定動(dòng)作和各種任務(wù)。機(jī)器人和機(jī)械手的主要區(qū)別是：機(jī)械手是沒有自主能力，不可重復(fù)編程，只能完成定位點(diǎn)不變的簡單的重復(fù)動(dòng)作；機(jī)器人是由計(jì)算機(jī)控制的，可重復(fù)編程，能完成任意定位的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。

3.5先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

輕量化、精確化、高效化將是未來材料成形加工技術(shù)的重要發(fā)展方向。新材料加工技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾個(gè)方面[8]。

1）常規(guī)材料加工工藝的短流程化和高效化。

2）發(fā)展先進(jìn)的成形加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)組織與性能的精確控制

3）材料設(shè)計(jì)（包括成分設(shè)計(jì)、性能設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)）、制備與成形加工一體化 發(fā)展材料設(shè)計(jì)、制備與成型加工一體化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)材料和零部件的高效，近終形，短流程成型。

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4）開發(fā)新型制備與成形加工技術(shù)，發(fā)展新材料和新產(chǎn)品

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塊體非晶合金制備和應(yīng)用技術(shù)、連續(xù)定向凝固成形技術(shù)、電磁約束成型技術(shù)、雙結(jié)晶器連鑄與充芯連鑄復(fù)合技術(shù)、多坯料擠壓技術(shù)、微成形加工技術(shù)等，是近年來開發(fā)的新型制備與成形加工技術(shù)。

5）發(fā)展計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬與過程仿真技術(shù)，構(gòu)建完善的材料數(shù)據(jù)庫

高性能、高保真、高效率、多學(xué)科及多尺度是模擬仿真技術(shù)的努力目標(biāo)，而微觀組織模擬（從mm、μm到nm尺度）則是近年來研究的新熱點(diǎn)課題。通過計(jì)算機(jī)模擬，可深入研究材料的結(jié)構(gòu)、組成及其各物理化學(xué)過程中宏觀、微觀變化機(jī)制，并由材料成分、結(jié)構(gòu)及制備參數(shù)的最佳組合進(jìn)行材料設(shè)計(jì)。

6）材料的智能化制備與成形加工技術(shù)

材料的智能化制備與成形加工技術(shù)是1986年由美國材料科學(xué)界提出的“第三代”材料成形加工技術(shù)，20世紀(jì)90年代以來受到日本等先進(jìn)工業(yè)國家的重視它通過綜合利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和先進(jìn)控制技術(shù)等，以成分、性能、工藝一體化設(shè)計(jì)與工藝控制方法，實(shí)現(xiàn)材料組織性能與成形加工質(zhì)量，同時(shí)達(dá)到縮短研制周期、降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境負(fù)荷的目的。

材料的智能化制備與成形加工技術(shù)的研究尚處于概念形成與探索階段，被認(rèn)為是21世紀(jì)前期材料成形加工新技術(shù)中最富潛力的前沿研究方向之一。

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共 16 頁 參考文獻(xiàn)

[1]《材料成形技術(shù)基礎(chǔ)》，西安交通大學(xué) 邢建東 陳金德，機(jī)械工業(yè)出版社2010.1第二版

[2]《機(jī)械制造基礎(chǔ)》，趙建忠，北京理工大學(xué)出版社，2008.7:89-90 [3]百度文獻(xiàn).國內(nèi)外焊接技術(shù)的發(fā)展前景.[2012-11-22].http://wenku.baidu.com/view/36674be19b89680202d82501.html [4] 《特種加工技術(shù)》，趙萬生，高等教育出版社，2001.6第一版 [5]百度百科.高壓水射流切割

[6] 張紋,蔣維波.特種加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[ J ].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù), 2006, 32(3): 24225.[7] 謝建新等編著，材料加工新技術(shù)與新工藝，北京：冶金工業(yè)出版社，2004 [8]榮烈潤，材料成形加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，航空精密制造技術(shù)，2009年02期

第四篇：先進(jìn)材料加工成形技術(shù)專題報(bào)告

先進(jìn)材料加工成形技術(shù)專題報(bào)告

摘要：本文對(duì)材料加工成形技術(shù)現(xiàn)狀做了一個(gè)概述，同時(shí)對(duì)未來先進(jìn)材料加工技術(shù)作了展望。重點(diǎn)介紹了幾種先進(jìn)材料加工成型技術(shù)的應(yīng)用，包括激光加工技術(shù)，超聲加工技術(shù)，電磁加工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：先進(jìn)材料 加工技術(shù) 激光加工 超聲加工 電磁加工

0 引言

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是社會(huì)現(xiàn)代化的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)[1]。人們通常把材料、信息和能源并列為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱，這三大支柱是現(xiàn)代社會(huì)生存和發(fā)展的基本條件之一，而材料科學(xué)顯得尤為重要[2]。一般而言，材料可以分為傳統(tǒng)材料和先進(jìn)材料兩大類，先進(jìn)材料是指那些新近開發(fā)或正在開發(fā)的，具有優(yōu)異性能的材料。先進(jìn)材料不僅是對(duì)于高科技和新技術(shù)有重要的影響，同時(shí)也是發(fā)展高科技的物質(zhì)基礎(chǔ)，可以說掌握先進(jìn)材料是一個(gè)國家在科技上處于領(lǐng)先地位的標(biāo)志。

但是更為重要的是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)材料的生產(chǎn)，制備，應(yīng)用都越來越發(fā)雜，這就迫切需要材料加工成形技術(shù)的發(fā)展。正如學(xué)者認(rèn)為的材料制備、[3]成形與加工技術(shù)發(fā)生了一場(chǎng)“靜悄悄的革命”一樣。材料成形加工技術(shù)與科學(xué)作為制造業(yè)的重要組成部分，其發(fā)揮著重要的作用，有時(shí)候甚至可以對(duì)材料的性能產(chǎn)生決定性影響。特別是現(xiàn)在先進(jìn)材料在航空航天，機(jī)械，汽車領(lǐng)域越來越多的采用，其加工成形技術(shù)的重要性也尤為突出[4]。如今，為了適應(yīng)全球競(jìng)爭(zhēng)的需要，同時(shí)也為了占據(jù)有利形勢(shì)，改善材料及相關(guān)制備技術(shù)對(duì)國家是非常重要的[5]。

當(dāng)今先進(jìn)材料加工成形技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了很多變化。從尺度上看，精密制造技術(shù)已經(jīng)突破了微米級(jí)技術(shù)，進(jìn)入了亞微米和拉米技術(shù)領(lǐng)域。同時(shí)，在加工過程中也更多的開始強(qiáng)調(diào)成形質(zhì)量的問題，其要求開始向無缺陷方向過度。值得注意的是，現(xiàn)在成形加工技術(shù)也越來越與社會(huì)需求聯(lián)系緊密，其傾向于快速化方向發(fā)展，來提高競(jìng)爭(zhēng)力。并且隨著復(fù)合材料的應(yīng)用日益廣泛，也迫切需求其加工成形工藝的提高。就目前發(fā)展情況來看，材料成形加工過程也在向建模與仿真靠近，同時(shí)也注重材料加工成形的信息化與清潔化，這也是未來材料發(fā)展的主流方向。幾種先進(jìn)材料加工技術(shù)

1.1 激光加工技術(shù)

激光具有亮度高、方向性強(qiáng)、單色性和相干性好等性能，加上激光的空間控制性和時(shí)間控制性很好，易獲得超短脈沖、尺度極小的光斑，能夠產(chǎn)生極高的能量密度和功率密度，足以融化世界上任何金屬和非金屬物質(zhì)，特別適合自動(dòng)化加工，而且對(duì)加工對(duì)象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大[6]。由于激光熱處理有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢(shì)，其解決了困擾已久的傳統(tǒng)金屬熱處理不能解決或不易解決的技術(shù)難題。激光加工技術(shù)作為一項(xiàng)綜合集成激光技術(shù)、新材料技術(shù)、計(jì)算機(jī)與數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)代化先進(jìn)制造技術(shù)，一直得到世界各國重要研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)的重視和推廣

目前激光加工技術(shù)有五大熱點(diǎn)：激光焊接、激光成形與制造、新激光器與新激光加工研究、激光表面強(qiáng)化及激光加工過程的傳感、檢測(cè)與控制。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些研究方面還可以進(jìn)一步細(xì)分。而激光熱處理的技術(shù)關(guān)鍵有三個(gè)：高功率的激光器；多自由度的加工設(shè)備并與計(jì)算機(jī)配套；不同應(yīng)用的激光處理工藝[7]。

[8]分析對(duì)比中國與國際激光加工研究領(lǐng)域不難看出：(1)中國激光材料加工研究緊扣國際研究主導(dǎo)方向，研究成果豐碩；(2)中國在激光表面強(qiáng)化領(lǐng)域基礎(chǔ)扎實(shí)，實(shí)力雄厚，特別是激光熔覆技術(shù)的研究特色鮮明；(3)現(xiàn)在中國激光焊接與激光成形制造領(lǐng)域的研究與產(chǎn)業(yè)化緊密結(jié)合，形成了良性發(fā)展；(4)但是也明顯看到我國在新型激光器和應(yīng)用方面的研究嚴(yán)重不足，光學(xué)元器件方面研究也很微弱，成為了掣肘我國激光加工技術(shù)提高的瓶頸。

1.2 超聲加工技術(shù)

超聲加工是利用超聲振動(dòng)工具在有磨料的液體介質(zhì)中或干磨料中產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕作用來去除材料，或給工具或弓箭沿一定方向施加超聲頻振動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)加工，或利用超聲振動(dòng)使工件相互結(jié)合的加工[9][10]方法。大量實(shí)驗(yàn)研究和加工結(jié)果表明,超聲振動(dòng)加工有能量集中、瞬間作用、快速切削的特性，能有效地改變傳統(tǒng)加工的切削機(jī)制，具有獨(dú)特的加工工藝效果。

超聲加工系統(tǒng)由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿、振動(dòng)傳遞系統(tǒng)、工具、工藝裝置等構(gòu)成。近年來，隨著不同領(lǐng)域?qū)嶋H加工的特殊需要，超聲加工系統(tǒng)的應(yīng)用研究有了新的發(fā)展[11]。目前超聲加工技術(shù)主要應(yīng)用在深小孔加工、拉絲模及型腔模具研磨拋光、難加工材料超聲加工、超聲振動(dòng)切削以及超聲復(fù)合加工。但是隨著超聲技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)材料要求的提高，未來超聲加工發(fā)展趨勢(shì)主要集中在[12]超聲振動(dòng)切削技術(shù)、超聲復(fù)合加工技術(shù)和微細(xì)超聲加工技術(shù)等方面。

值得一提的是由于非金屬硬脆材料同時(shí)具有高脆性、底斷裂韌性及材料彈性與強(qiáng)度非常接近等特點(diǎn)，因此加工難度大[13]，而超聲加工方法很好的解決了這些問題，在其領(lǐng)域內(nèi)得到了大量應(yīng)用。1.3 電磁加工技術(shù)

材料的電磁加工是指利用電磁能量實(shí)現(xiàn)材料的熔化、精煉和成形等加工過程，其理論基礎(chǔ)是研究電磁場(chǎng)和流體間相互作用的電磁流體力學(xué)[14]。利用磁性的同性磁極相吸,異性磁極相斥,位于磁場(chǎng)中的磁性物質(zhì)按磁力線有序排列原理,將高強(qiáng)度磁性顆粒置于工件與工具之間,并處于高頻轉(zhuǎn)換的磁場(chǎng)之中,輔以一定的工具運(yùn)動(dòng)作用,磁力與工具運(yùn)動(dòng)之間形成“共振”,使磁性顆粒在工具及磁場(chǎng)的作用下以很大的加速度不斷地撞擊被加工表面,把工件材料剝落下來,從而形成加工過程[15]。

由于電磁加工中電磁力的易控性和沒有接觸摩擦，用它作為加工的執(zhí)行手段，使大量的復(fù)雜操作，簡化到少數(shù)手柄上。只有電磁加工時(shí)如此的易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化[16]和生產(chǎn)的高速度。

材料電磁加工的特點(diǎn)可以概括為：(l)以最廉價(jià)和方便的手段將高密度電磁能量作用于各種材料,特別是金屬材料;(2)除去加熱功能以外,充分發(fā)揮電磁場(chǎng)的各種功能.例如對(duì)熔融金屬進(jìn)行非接觸性攪拌、輸運(yùn)和形狀控制;(3)運(yùn)用電磁流體力學(xué)理論可以有效地解決加工過程中的各種問題,例如電磁力的計(jì)算;(4)與電磁場(chǎng)相關(guān)的各種檢測(cè)及控制技術(shù)日新月異,為材料電磁加工技術(shù)的研究和發(fā)展提供了條件.2 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和物質(zhì)生活的需要，材料科學(xué)的發(fā)展會(huì)不斷向前，而先進(jìn)材料作為未來的主流方向，其加工成形技術(shù)也顯得尤為重要，本文以上介紹的方法也只是一小部分，其代表著先進(jìn)材料加工成形技術(shù)發(fā)展的一些成果，可以預(yù)見，材料作為三大支柱之一，其成形加工技術(shù)也會(huì)迅速發(fā)展，帶來更多的效益。引用文獻(xiàn) [1] 材料科學(xué)技術(shù)百科全書編輯委員會(huì)，材料科學(xué)技術(shù)百科全書（上冊(cè)）.北京：中國大百科全書出版社，1995.[2]陳擁軍，魏強(qiáng)民，李建寶.先進(jìn)材料科學(xué)與應(yīng)用的展望[J].21世紀(jì)青年學(xué)者論壇.[3]Thomas W E.The quiet revolution in materials processing[C], Advanced Materials and Processing, Proceedings of PRICM-3, 1998.3-11 [4] 榮烈潤，新世紀(jì)材料成形加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J],金屬加工.2012,23:(36-38).[5] Federal research and development program of materials science and technology[R].USA, 1995.[6] 江海河，激光加工技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展及展望[J]，光電子技術(shù)與信息.2001,14(4):1-4.[7] 孫曉輝，激光加工技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[J].機(jī)械工人.2004,4:35-37.[8] 鐘敏霖，劉文今.國際激光材料加工研究的主導(dǎo)領(lǐng)域與熱點(diǎn)[J].中國激光.200811(35):1654-1658.[9] 曹鳳國，張勤儉.超聲加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J].電加工與模具.2005年增刊：25-28.[10] 張存信,楊繼先,曹文燕.超聲振動(dòng)精密加工研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].熱處理技術(shù)與裝備,2006,27(5).[11] 曹鳳國.超聲加工技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.[12] 張雄，焦鋒.超聲加工技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)[J].工具技術(shù).2012,46(1):3-5.[13] 郭昉，田欣麗，張保國等.超聲振動(dòng)在非金屬硬脆材料加工中的應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝.2009,9:14-18.[14] 張軍，傅恒志，謝發(fā)勤等.金屬熔體的電磁成形與凝固[J].材料研究學(xué)報(bào).1997,11(6):612-614.[15] 陳養(yǎng)厚，電磁成型加工及其實(shí)現(xiàn)方法研究[J]，濰坊學(xué)院學(xué)報(bào).2010,10(6):6-8.[16] 王金光.電磁加工探討[J].電加工.

第五篇：N.材料先進(jìn)制備加工技術(shù)-2011中國材料研討會(huì)

2011中國材料研討會(huì) 5.17-5.20 北京

國家會(huì)議中心

N．材料先進(jìn)制備加工技術(shù) 分會(huì)主席：謝建新、曲選輝、劉雪峰

單元N1：5月19日上午 主持人：謝建新，李元元 08：30---09：00am *N1 多場(chǎng)作用下金屬粉末成形燒結(jié)一體化方法的研究進(jìn)展

李元元，李小強(qiáng)，楊超；華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院

為了探索高致密、高性能、短流程、節(jié)能和低成本的金屬粉末成形與燒結(jié)方法，分別對(duì)電-熱-力三場(chǎng)和電-磁-熱-力四場(chǎng)作用下的粉末成形與燒結(jié)機(jī)理、關(guān)鍵技術(shù)以及相應(yīng)裝備進(jìn)行了研究。研制出一套集電、磁、熱、力多個(gè)場(chǎng)作用下的粉末成形與燒結(jié)一體化設(shè)備；建立了多個(gè)場(chǎng)作用下的粉末成形與燒結(jié)模型；明晰了場(chǎng)間的交互作用機(jī)理和燒結(jié)機(jī)理；優(yōu)化了多場(chǎng)作用下碳化鎢、鎢基、鈦基、鐵基等粉末的成形和燒結(jié)一體化工藝；證實(shí)在電-熱-力三場(chǎng)作用基礎(chǔ)上耦合交變磁場(chǎng)可改善溫度場(chǎng)分布，進(jìn)一步促進(jìn)粉體致密、改善燒結(jié)組織與性能。研究表明，多場(chǎng)作用下的粉末成形燒結(jié)一體化方法在制備優(yōu)質(zhì)粉末冶金材料和零件方面優(yōu)勢(shì)顯著。

09：00---09：30am *N2 多元多相合金及其結(jié)構(gòu)件鑄造過程的凝固基礎(chǔ) 介萬奇；西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

本文從我國古代鑄造技術(shù)的發(fā)展說起，概括了凝固理論與技術(shù)的應(yīng)用背景和發(fā)展歷程。宏觀總結(jié)了自20世紀(jì)50年代以來現(xiàn)代凝固理論與技術(shù)的發(fā)展。進(jìn)而分析了近年來多組元合金凝固理論及技術(shù)研究的新進(jìn)展，這些進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：(1)將熱力學(xué)原理與擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的分析相結(jié)合，進(jìn)行多元合金凝固過程的分凝行為、凝固路徑和相析出規(guī)律的預(yù)測(cè)；(2)采用二元合金凝固擴(kuò)展模型、界面尋蹤模型和相場(chǎng)分析等方法，進(jìn)行多元合金凝固過程生長形貌演變規(guī)律的研究；(3)鑄錠與鑄件宏觀凝固過程的模擬研究。進(jìn)而指出了凝固理論與技術(shù)研

究的4個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，即：(1)多元多相合金非平衡凝固行為的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)耦合理論；(2)多元多相合金凝固過程的多層次表征及跨層次耦合；(3)多元多相合金非平衡凝固過程中熔體-界面-傳輸?shù)膮f(xié)同調(diào)控原理；(4)電磁場(chǎng)及高能束作用下多元多相合金的凝固行為及其控制原理。最后介紹了作者關(guān)于多組元合金凝固的4個(gè)方面的研究工作，即：鑄錠與大型鑄件中的宏觀偏析；枝晶凝固中固相分?jǐn)?shù)變化與微觀偏析；三組元合金的凝固模型；II－VI族化合物半導(dǎo)體晶體生長過程中的分凝與偏析。

09：30---09：50am

N3

雙流澆注連續(xù)鑄造工藝參數(shù)對(duì)凝固液穴的影響 鄭小平，張衛(wèi)文，邵明；華南理工大學(xué)

雙流澆注連續(xù)鑄造技術(shù)（DSPCC）是一種“液-液復(fù)合”制備層狀金屬復(fù)合材料的新興工藝，其特點(diǎn)是兩股液態(tài)金屬熔體通過對(duì)流傳質(zhì)形成具有毫米級(jí)微觀尺度、成分與組織梯度過渡的冶金結(jié)合界面。本文利用雙流澆注連續(xù)鑄造技術(shù)制備了7075/6009鋁合金梯度復(fù)合鑄錠，分析了鑄造溫度、鑄造速度、節(jié)流孔徑、內(nèi)導(dǎo)管插入結(jié)晶器深度這四個(gè)雙流澆注連續(xù)鑄造工藝參數(shù)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)凝固液穴的影響，并利用內(nèi)層合金元素?cái)U(kuò)散來表征鑄造工藝參數(shù)，研究了內(nèi)層合金元素?cái)U(kuò)散與凝固液穴的關(guān)系，結(jié)果表明：在7075/6009合金的雙流澆注連續(xù)鑄造過程中，鑄造溫度、節(jié)流孔徑和鑄造速度顯著影響著凝固液穴的深度和寬度，而內(nèi)導(dǎo)管插入結(jié)晶器深度變化對(duì)液穴寬度與深度的影響較小。內(nèi)層合金元素?cái)U(kuò)散與凝固液穴存在r*2?R2?2Rqv(Rq)c?h?s?s?h??H?H?c的關(guān)系，通過試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算分析反映了基本一致的變化規(guī)律。

09：50---10：10am

休息

www.tmdps.cn+Al2O3）/Fe復(fù)合材料。研究了Al元素的加入及其加入量對(duì)鈦鐵礦原位合成鐵基復(fù)合材料還原過程的影響。研究表明：FeTiO3–Al–C–N2體系中Al先與鈦鐵礦發(fā)生反應(yīng)生成鈦的中間產(chǎn)物TixOy和Al2O3，接著C、N2與TixOy反應(yīng)，最終產(chǎn)物中主要存在三相，即TiCN相、Al2O3相和Fe的固溶相。此外，當(dāng)體系中鋁的含量過高時(shí)，產(chǎn)物中會(huì)出現(xiàn)AlN相。

02：30---02：50pm

N10 硅對(duì)熱處理態(tài)M2高速鋼中共晶碳化物的影響 王維青，潘復(fù)生，湯愛濤；重慶大學(xué)

高速鋼中碳化物的類型、形貌、數(shù)量和分布等是決定高速鋼的性能的重要因素，尤其是共晶碳化物，而合金元素以及熱處理對(duì)碳化物有明顯的影響。本文通過金相、掃描電鏡、X射線衍射分析的方法研保溫2.5h的熱處理過程中，片層狀M2C碳化物分解為MC和M6C碳化物，在后續(xù)變形中破碎為細(xì)小的碳化物顆粒，0.8%Si的M2高速鋼中碳化物的尺寸稍小些。而魚骨狀M6C在熱處理過程中形態(tài)上沒有變化，在后續(xù)變形后仍有尺寸較大的塊狀碳化物，這對(duì)性能不利。

02：50---03：10pm

N11

雙金屬氣壓頂出充芯連鑄工藝的研究 梁賀，臧勃林，吳春京；北京科技大學(xué)

采用自制研究設(shè)備，運(yùn)用氣壓頂出充芯連鑄法，通過確定合理的工藝參數(shù)，制備出外徑為12mm，內(nèi)徑為8mm的鉛包錫和銅包鋁雙金屬復(fù)合棒坯。復(fù)合棒坯連續(xù)穩(wěn)定，表面質(zhì)量良好，包覆層厚度均勻，界面實(shí)現(xiàn)了冶金結(jié)合。對(duì)銅包鋁雙金屬復(fù)合棒坯后續(xù)拉拔加工，獲得了直徑為0.95mm銅包鋁復(fù)合導(dǎo)線，通過對(duì)其力學(xué)性能和導(dǎo)電性能進(jìn)行檢測(cè)，性能高于傳統(tǒng)相同直徑銅包鋁復(fù)合導(dǎo)線。

03：10---03：30pm

休息

03：30---03：50pm

N12 鐵粉溫高速壓制成形的研究

陳進(jìn)，肖志瑜；華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院

溫高速壓制（WHVC）是一種結(jié)合溫壓和高速壓制為一體的粉末冶金成形方法，通過沖錘沖擊上模沖產(chǎn)生的沖擊波使加熱的溫粉末迅速成形。該方法很好地結(jié)合了溫壓和高速壓制的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)粉末中不添加潤滑劑，粉末加熱溫度可不受潤滑劑的限制。得到的壓坯比傳統(tǒng)高速壓制密度要高。本文以鐵粉為原料，利用自行設(shè)計(jì)制造的一套利用重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的溫高速壓制成形裝置研究鐵粉的成形規(guī)律，采用正交實(shí)驗(yàn)的方法研究了落錘沖擊高度、模具加熱溫度、裝粉量對(duì)鐵基冶金材料的溫高速壓制成形的www.tmdps.cn

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壓坯密度以及生坯強(qiáng)度的影響，為優(yōu)化鐵基冶金材料的最佳溫高速壓制工藝提供一定的參考依據(jù)。

03：50---04：10pm

N13

Fatigue Property of Cu-12wt%Al Alloys Fabricated by Continuous Unidirectional Solidification 黃海友，聶銘君，欒燕燕，謝建新；北京科技大學(xué)

In this paper, the tensile mechanical properties and fatigue strength of single-crystalline and continuous-columnar-grained Cu-12wt%Al alloy rods prepared by vertical continuous unidirectional solidification(OCC)technology were investigated and compared with those properties of polycrystalline Cu-12wt%Al alloy prepared by conventional casting.The results of tensile mechanical test indicated that single-crystalline and columnar-grained samples had more excellent mechanical properties comparing with the polycrystalline alloy.For single-crystalline samples, the elongation was 8.7% and the tensile strength up to 717MPa, which was twice as much as that of polycrystalline samples(332MPa).For columnar-grained samples, the tensile strength was 380MPa and the elongation reached 24.2%, which was 6.5 times as much as that of polycrystalline alloy(3.7%).The fatigue strengths of single-crystalline, columnar-grained and polycrystalline alloys were measured by using descent method, which were 413MPa, 303MPa, 256MPa, respectively.Compared with the conventional casting polycrystalline samples, the single-crystalline and continuous-columnar-grained samples had higher fatigue strength.The fatigue strength of single-crystalline samples was 1.6 times as much as that of polycrystalline samples and higher than continuous-columnar-grained samples.Compared with the aging state QBe2.0 bronze(tensile strength 1250MPa, fatigue strength 200MPa), the tensile strength of single-crystalline Cu-12wt%Al alloy was 2/3 of that of QBe2.0, but the fatigue strength was twice.04：10---04：30pm

N14

奧氏體不銹鋼管坯二輥斜軋穿孔裂紋的形成及控制

張凱，宋仁伯；北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

奧氏體不銹鋼圓管坯高溫塑性差，易開裂，在穿孔過程中內(nèi)壁經(jīng)常出現(xiàn)裂紋（內(nèi)裂）。相關(guān)文獻(xiàn)研究了管坯的化學(xué)成分、α相、穿孔工藝對(duì)裂紋的影響，認(rèn)為雖然管坯質(zhì)量對(duì)穿孔內(nèi)裂產(chǎn)生一定的影響，但產(chǎn)生內(nèi)裂的主導(dǎo)原因還在穿孔工藝上。但是由于其工藝參數(shù)的調(diào)整在實(shí)際生產(chǎn)中較難把握規(guī)律，造成了產(chǎn)品成本高，生產(chǎn)周期長，開發(fā)新產(chǎn)品困難等問題。本文用有限元軟件ANSYS/LS-DYNA根據(jù)某鋼廠提供的錐形二輥斜軋穿孔機(jī)的實(shí)際幾何參數(shù)，建立了三維有限元模型，并以0Cr18Ni10Ti奧氏體不銹鋼為例，模擬了穿孔過程。

管坯在斜軋穿孔時(shí)，受曼乃斯曼效應(yīng)影響，管坯心部容易過早出現(xiàn)孔腔，孔腔如果提前出現(xiàn)就容易在穿出的毛管內(nèi)外表面產(chǎn)生裂紋、分層、內(nèi)折等缺陷。由于孔腔形成是由于中心部分金屬受到交變切應(yīng)力和很大的拉伸應(yīng)力作用的結(jié)果。中心破裂屬于韌性-脆性斷裂。根據(jù)第一強(qiáng)度理論，模擬中設(shè)置了最大拉應(yīng)力單元失效準(zhǔn)則判斷孔腔是否提前出現(xiàn)。管坯旋轉(zhuǎn)前進(jìn)到頂頭，受頂頭作用，材料也會(huì)屈服破壞，產(chǎn)生斷裂。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，模擬中同時(shí)設(shè)置了Von mises等效應(yīng)力失效準(zhǔn)則。

在ANSYS/LS-DYNA中，同時(shí)設(shè)置上述兩種單元失效判據(jù)，模擬了穿孔過程，得到了各階段管坯的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D和金屬的流動(dòng)規(guī)律，顯示了裂紋的形成與分布；并得到軋制時(shí)存在打滑現(xiàn)象，易對(duì)管坯外表面質(zhì)量產(chǎn)生影響，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)還會(huì)加劇軋輥的磨損，使生產(chǎn)效率降低，應(yīng)當(dāng)盡量控制打滑；實(shí)際生產(chǎn)中存在兩軋輥磨損程度不同或更換頻率不同導(dǎo)致兩軋輥表面摩擦系數(shù)不同，模擬得到兩軋輥表面摩擦系數(shù)的差異容易在管坯外表面引起裂紋；同時(shí)得到了管坯傾斜進(jìn)入孔型時(shí)對(duì)管坯的影響。本文對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中管坯的裂紋控制具有很好的參考價(jià)值。

04：30---04：50pm

N15

粉末冶金高釩冷作模具鋼不同熱處理狀態(tài)析出相的研究

李小明，況春江；安泰科技股份有限公司

www.tmdps.cn

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粉末冶金高釩冷作模具鋼中的微細(xì)析出相對(duì)其性能有重要影響，本文采用電解的方法提取了粉末冶金高釩冷作模具鋼中的析出相，并對(duì)不同熱處理狀態(tài)合金的析出相進(jìn)行了定量分析，用X射線衍射、掃描電鏡、激光粒度、X射線小角衍射、ICP等方法對(duì)析出相的種類、形態(tài)、粒度分布和成分進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)合金的析出相為V6C5，淬火態(tài)試樣中一次析出碳化物尺寸大多處于0.631μm-2.512μm之間。回火態(tài)合金中有大量細(xì)小的二次析出相，響的規(guī)律與強(qiáng)度變化的規(guī)律相反。造成銀包鋁絲材力學(xué)性能上述變化規(guī)律的主要原因是其力學(xué)性能受退火軟化、界面擴(kuò)散相變以及由于擴(kuò)散導(dǎo)致的包覆層和芯材合金化三種機(jī)制共同作用，在較低退火溫度和較短退火時(shí)間的條件下，退火軟化起主要作用，而在較高退火溫度和較長退火時(shí)間條件下擴(kuò)散相變和合金化起主要作用。

09：00---09：30am *N17 其尺寸在10nm-96nm之間，二次析出相占總析出相質(zhì)量分?jǐn)?shù)29.7%。析出相中除C、V元素外，還存在Mo、Cr、Fe三種元素，相比一次析出相，二次析出相中Cr、Fe的含量較高。

單元N3：5月20日上午 主持人：曲選輝，劉雪峰 08：30---09：00am *N16 退火對(duì)銀包鋁絲材界面與力學(xué)性能的影響

劉新華，劉雪峰，謝建新；北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院

銀包鋁復(fù)合絲材在航空航天、儀器儀表領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本文采用冷靜液擠壓和拉拔的方法制備了銀包鋁絲材，研究了退火對(duì)所制備的絲材界面與力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，在150℃30分鐘以下退火時(shí)，界面無明顯新相生成，而200℃以上退火時(shí)則有明顯的新相生成；界面中新生成的相主要為Ag3Al電子化合物（μ相）。退火溫度和退火時(shí)間對(duì)界面的影響規(guī)律不同：隨退火溫度增加，無論在哪一退火時(shí)間下，界面層厚度均增加比較顯著；而同一退火溫度下，尤其是在退火溫度較低時(shí)，增加退火時(shí)間時(shí)，界面厚度增加并不明顯，但退火溫度提高時(shí)，界面層厚度隨退火時(shí)間增加的趨勢(shì)加快，退火溫度是界面層厚度的敏感因素；經(jīng)150℃、200℃和300℃退火30分鐘后的厚度分別為5~7μm、7~9μm和10~12μm。銀包覆層和鋁芯在界面附近的成分受退火影響，溫度低于200℃時(shí)，成分變化不明顯，退火溫度高于200℃時(shí)，成分明顯隨距離變化；低于300℃時(shí)擴(kuò)散過程以銀向鋁中擴(kuò)散為主，但當(dāng)溫度升高到300℃時(shí)，鋁也開始明顯向銀一側(cè)擴(kuò)散。退火對(duì)銀包鋁絲材的力學(xué)性能有明顯的影響，在150℃和200℃退火時(shí)，隨著退火時(shí)間增加，絲材強(qiáng)度先增大后減小，而在300℃退火時(shí)，隨著退火時(shí)間增加，絲材強(qiáng)度一直增大；退火對(duì)絲材延伸率影集成計(jì)算材料工程及其在鑄件開發(fā)過程中的應(yīng)用 張瑞杰，曲選輝；北京科技大學(xué)

集成計(jì)算材料工程被定義為將計(jì)算手段所得的材料信息，與產(chǎn)品性能分析和制造工藝模擬相結(jié)合。其中包含了產(chǎn)品開發(fā)所需的多種信息：材料微觀組織模型、微觀結(jié)構(gòu)—性能模型、材料數(shù)據(jù)庫、成本分析模型等等，目標(biāo)是在產(chǎn)品真正投產(chǎn)之前，通過集成計(jì)算過程使材料選擇、加工制造和產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化成為一個(gè)整體系統(tǒng)。預(yù)期可以實(shí)現(xiàn)更有效的探尋新材料、盡可能發(fā)掘新材料的潛力、優(yōu)化制造工藝系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)、減少產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間和成本。本文將重點(diǎn)結(jié)合鋁合金鑄件的生產(chǎn)工藝，介紹集成計(jì)算材料工程在鑄件開發(fā)過程中的應(yīng)用。鑄件生產(chǎn)過程中主要有熔煉、澆鑄、凝固、固溶、時(shí)效等主要的工序，這些工序中發(fā)生的主要物理現(xiàn)象在尺度上跨度很大，因此需要在不同尺度范圍內(nèi)對(duì)鑄件生產(chǎn)過程中的物理現(xiàn)象進(jìn)行建模，比如：充型、凝固微觀組織形成、次生相溶解、強(qiáng)化相析出等等。建立不同尺度微觀組織模型對(duì)產(chǎn)品性能的影響模型，并且建立不同尺度模型之間的連接關(guān)系，定量研究不同工序?qū)罄m(xù)工序及最終產(chǎn)品性能的影響。并且根據(jù)對(duì)鑄件生產(chǎn)全工藝過程的分析，反饋在材料選擇、鑄造、時(shí)效等環(huán)節(jié)中對(duì)產(chǎn)品性能影響的負(fù)面因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)鑄造工藝各個(gè)工序的優(yōu)化。

最后，本文簡要介紹目前集成計(jì)算材料工程在其他產(chǎn)品開發(fā)過程中的應(yīng)用情況，并且討論集成計(jì)算材料工程的廣泛應(yīng)用所面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

09：30---09：50am

N18

攪拌摩擦加工細(xì)晶AZ91鎂合金的組織和力學(xué)性能研究

王賽香，張大童；華南理工大學(xué)國家金屬材料近凈成形工程技術(shù)研究中心

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攪拌摩擦加工技術(shù)（FSP）是在攪拌摩擦焊（FSW）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型劇塑性變形技術(shù)，在細(xì)晶金屬材料制備方面具有較大的應(yīng)用潛力。本文研究了鑄態(tài)AZ91鎂合金經(jīng)攪拌摩擦加工后的顯微組織和力學(xué)性能。顯微組織觀察表明，合金經(jīng)FSP加工后粗大的鑄態(tài)樹枝晶變成細(xì)小的等軸晶粒，在旋轉(zhuǎn)速度400r/min、行走速度60mm/min加工條件下?（Mg）晶粒尺寸約為3μm；位于晶界處的粗大?相（Mg17Al12）轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小顆粒相。顯微硬度及拉伸力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)攪拌摩擦加工后材料的硬度、抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率均顯著提高；在旋轉(zhuǎn)速度600r/min、行走速度60mm/min時(shí)攪拌區(qū)的平均硬度、抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率分別為83HV、317.6MPa和21.6%（母材的分別為63.8HV、112.4Mpa和16.6%）。拉伸斷口分析表明，鑄態(tài)合金屬脆性斷裂，而攪拌摩擦加工合金由于晶粒明顯細(xì)化，斷裂表面存在較多的韌窩，屬韌性斷裂。

09：50---10：10am

休息

10：10---10：30am

N19 納米水基板帶鋼軋制液摩擦特征與潤滑性能研究 孫建林，王冰，武元元；北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

全新概念的水基納米潤滑是當(dāng)前板帶鋼冷軋生產(chǎn)應(yīng)對(duì)節(jié)能減排的重要措施之一，為此論文以幾種典型的納米粒子為例，通過修飾與分散，制備了板帶鋼水基軋制液。借助SEM、XRD、四球摩擦試驗(yàn)機(jī)和四輥軋機(jī)，分析測(cè)試了納米粒子的形貌特征、摩擦學(xué)性能、軋制潤滑性能及軋后板帶鋼表面質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：粒徑在10-50nm的納米Cu、納米Fe3O4、納米MoS2等金屬納米粒子表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，由此制備的水基軋制液具有無毒環(huán)保、軋制潤滑性能好、軋后表面質(zhì)量優(yōu)等特點(diǎn)。另外還初步分析了納米潤滑機(jī)理，為納米潤滑在材料加工中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

10：30---10：50am

N20 不銹鋼表面陰極微弧電沉積氧化鋁涂層的制備及組織性能研究

薛文斌，金乾，杜建成；北京師范大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院射線束技術(shù)與材料改性教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

以Al(NO3)3乙醇溶液為電解液，利用陰極微弧電沉積技術(shù)在304不銹鋼表面制備了80 μm厚的氧化鋁涂層。采用掃描電鏡和X射線衍射分析了涂層的形貌、成分和相組成，測(cè)試了涂層的抗高溫氧化及電化學(xué)腐蝕性能，并探討了陰極微弧沉積氧化鋁涂層的機(jī)理。涂層由γ-Al2O3和的α-Al2O3組成。涂層中含有少量的Fe、Cr、Ni元素，表明膜/基界面附近的不銹鋼基體在微弧放電作用下也參與氧化鋁涂層的沉積和燒結(jié)過程。具有氧化鋁涂層的不銹鋼在800 ℃恒溫氧化速率降低將近1倍，同時(shí)它的腐蝕電位有所提高，腐蝕電流密度降低1個(gè)數(shù)量級(jí)，其耐腐蝕性能得到提高。

10：50---11：10am

N21

高分子鏈的冷流和去擁擠（unjamming）轉(zhuǎn)變 薛奇；南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院高分子科學(xué)與工程系

高分子材料的加工通常需要在遠(yuǎn)高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)才可進(jìn)行，這一過程將消耗大量能源、導(dǎo)致聚合物降解污染環(huán)境并且使材料難以再回收利用。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)增大高分子鏈間鄰近度時(shí)，單獨(dú)通過施加壓力就可以使高分子鏈在遠(yuǎn)低于比量熱法測(cè)得的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)發(fā)生流動(dòng)。此時(shí)相比于自由體積的理論,體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不但沒有升高, 反而降到了測(cè)試的溫度。而這一現(xiàn)象與近年來凝聚態(tài)物理中的一個(gè)重要課題即擁擠（Jamming）理論密切相關(guān)，通過擁擠相圖我們發(fā)現(xiàn)，在玻璃體系中，堆積密度、施加的負(fù)載與體系的溫度這三個(gè)因素共同決定了體系所處的狀態(tài)。這為我們研究高分子的玻璃化轉(zhuǎn)變以及高分子材料加工提供了新的思路。

11：10---11：30am

N22 脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)下的電磁成形技術(shù)

邱立，李亮，呂以亮；華中科技大學(xué)國家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心（籌）

電磁成形技術(shù)是利用脈沖電磁力驅(qū)動(dòng)工件成形的高速率加工技術(shù)，其具有改善成形性能、減少起皺、提高成形范圍等優(yōu)點(diǎn)，是輕合金等難成形材料成形技術(shù)的研究熱點(diǎn)。但現(xiàn)有電磁成形技術(shù)因驅(qū)動(dòng)線圈強(qiáng)度不夠，只能提供10T左右的磁場(chǎng)，加工工件的厚度一般小于2mm，這嚴(yán)重限制了電磁成形技術(shù)的www.tmdps.cn

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發(fā)展。

本文借鑒脈沖磁體的設(shè)計(jì)理論及優(yōu)化技術(shù)，結(jié)合電磁成形驅(qū)動(dòng)線圈自身的特性，成功研制出可提供40T磁場(chǎng)的高強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)線圈，并建立了一套脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)電磁成形設(shè)備系統(tǒng)。選用2a12鋁合金板，利用該系統(tǒng)已完成：

1、2mm厚80mm*160mm方形盒拉延。實(shí)驗(yàn)表明，電磁板材成形以流動(dòng)形式變形，拉延高度為20mm，變形后的板材最薄處為1.88mm。

2、5mm厚內(nèi)孔翻邊。預(yù)孔直徑為30mm，用于Cu-Zr-Ni系統(tǒng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬，預(yù)測(cè)了Cu-Zr-Ni系統(tǒng)的成分三角形可以劃分成三類區(qū)域，即晶態(tài)區(qū)、非晶態(tài)區(qū)以及晶態(tài)-非晶態(tài)共存區(qū)。同時(shí)采用分子靜力學(xué)計(jì)算出Cu-Zr-Ni系統(tǒng)晶態(tài)區(qū)的非晶和固溶體能量差，從能量角度預(yù)測(cè)了最優(yōu)的非晶成分區(qū)域。

02：00---02：30pm

*N24

Origin of lathy ferrite in AISI 304 stainless steel 翻邊高度為18mm，一次翻邊系數(shù)為0.55。

3、8mm厚沖孔。沖孔直徑為50mm，一次放電完成，斷面光滑無毛刺。選用0.1mm厚銅箔，利用該系統(tǒng)已完成：

1、一次完成多孔沖裁。在直徑為100mm的銅箔上完成直徑從2mm到16mm的一系列沖孔。

2、完成微結(jié)構(gòu)成形。在銅箔面上切割出一條0.19mm寬的線槽。實(shí)驗(yàn)證明，脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)能有效提高電磁成形的加工能力，拓展了其實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的前景。

單元N4：5月20日下午 主持人：楊院生，李家好 01：30---02：00pm

*N23 熱力學(xué)和原子相互作用勢(shì)計(jì)算Cu-Zr-Ni系統(tǒng)的非晶形成范圍

崔苑苑，李家好，柳百新；清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系

Cu-Zr-Ni塊體金屬玻璃系統(tǒng)由于其良好的非晶形成能力和優(yōu)異的機(jī)械性能，成為了理論和實(shí)驗(yàn)研究的典型系統(tǒng)。在Cu-Zr-Ni塊體金屬玻璃的研究中，存在一個(gè)基礎(chǔ)性的問題，即非晶形成范圍。由于金屬玻璃制備過程中動(dòng)力學(xué)因素的限制，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬間化合物難以形核和長大，與非晶相競(jìng)爭(zhēng)的主要是結(jié)構(gòu)簡單的固溶體。因此，研究Cu-Zr-Ni系統(tǒng)非晶形成范圍的問題，就可以轉(zhuǎn)化為比較非晶和過飽和固溶體的相對(duì)穩(wěn)定性，從而確定Cu-Zr-Ni系統(tǒng)的最大過飽和固溶度，進(jìn)而確定Cu-Zr-Ni系統(tǒng)的非晶形成范圍。本研究采用基于原子相互作用勢(shì)的分子動(dòng)力學(xué)模擬，模擬過程的關(guān)鍵是如何描述原子之間的相互作用，即構(gòu)建合適的Cu-Zr-Ni系統(tǒng)的原子相互作用勢(shì)。為此，本研究使用實(shí)際存在的金屬間化合物的物理性能進(jìn)行擬合，同時(shí)采用改進(jìn)的TB-SMA勢(shì)形式，從而保證在整個(gè)計(jì)算范圍內(nèi)能量及其導(dǎo)數(shù)都連續(xù)光滑。將構(gòu)建的原子相互作用勢(shì)應(yīng)during directional solidification

付俊偉，楊院生；中國科學(xué)院金屬研究所

Formation and evolution details of the skeletal ferrite in AISI 304 stainless steel were investigated by liquid quenching and directional solidification techniques.The origin of lathy ferrite in AISI 304 stainless steel was confirmed.Experimental results showed that a coupled microstructure, consisting of thin lathy ferrite and austenite, solidified directly from the melt without dendrite ferrite with the withdraw velocity of 150 ?m/s.During the formation of the coupled microstructure, solutes Cr and Ni are rejected into liquid.As solidification proceeds, retained liquid transforms into austenite and lathy ferrite becomes coarse gradually.When solidification is completed, solid-state transformation from ferrite to austenite takes place.The thinner ferrite in the coupled microstructure is consumed by the solid state transformation.The microstructure at room temperature is composed of thin ferrite and austenite.The ferrite is parallel arrangement in the austenite matrix.Formation of the two-phase coupled microstructure is analyzed.02：30---02：50pm

N25

基于FVM的分流模非穩(wěn)態(tài)擠壓過程數(shù)值模擬研究 程磊，謝水生，黃國杰；北京有色金屬研究總院有色金屬材料制備加工國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

由于空心鋁型材分流模擠壓過程中金屬流動(dòng)及變形的復(fù)雜性，采用基于拉格朗日網(wǎng)格描述的有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，研究對(duì)象僅局限于形狀簡單、截面尺寸和擠壓比小的空心型材，對(duì)于大斷面復(fù)雜截面鋁型材分流模擠壓過程的數(shù)值模擬尚未見報(bào)

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道。針對(duì)上述問題，采用基于歐拉網(wǎng)格描述的有限體積法，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型材分流模非穩(wěn)態(tài)擠壓過程的數(shù)值模擬，不僅可以完整的模擬分流模擠壓焊合過程，而且具有計(jì)算時(shí)間短、模擬精度高的優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)行大型復(fù)雜截面鋁型材擠壓焊合過程研究的一種十分有效方法。

02：50---03：10pm

N26 噴射軋制工藝參數(shù)對(duì)鋁帶材固相分?jǐn)?shù)和孔隙率影響規(guī)律的模擬研究

劉允中，李鳳仙，謝金樂；華南理工大學(xué)國家金屬材料近凈成形工程技術(shù)中心

噴射軋制是一種金屬半固態(tài)近凈成形新技術(shù)，將熔體霧化、噴射沉積、雙輥熱軋有機(jī)結(jié)合，可在一步工序內(nèi)從液態(tài)金屬直接制備高性能金屬板帶材，對(duì)噴射軋制過程中鋁合金材料的固相分?jǐn)?shù)和孔隙率進(jìn)行模擬研究有助于揭示致密化機(jī)理和指導(dǎo)工藝優(yōu)化。初步建立了噴射軋制過程中熔滴霧化和沉積階段的凝固和動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)噴射軋制中沉積階段孔隙的形成規(guī)律進(jìn)行了分析，結(jié)果表明可通過減小沉積時(shí)的孔隙率和在軋制階段提供必要的厚度減薄率以獲得致密材料。研究了噴射軋制主要工藝參數(shù)（如：熔滴飛行距離、氣體初始速度、過熱度和熔體質(zhì)量流率）對(duì)7050鋁合金帶材沉積與成形過程中平均固相分?jǐn)?shù)、孔隙率和厚度減薄率的影響規(guī)律，對(duì)致密化過程進(jìn)行了理論分析。在此基礎(chǔ)上對(duì)噴射軋制的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，可使沉積材料有最低的孔隙率，且能穩(wěn)定連續(xù)制備致密帶材。

03：10---03：30pm

N27 軋輥噴淬熱處理過程溫度的測(cè)量與計(jì)算機(jī)控制 李莎，劉增輝，趙永龍；北京科技大學(xué)

針對(duì)噴淬過程中水霧、水膜、氧化鐵皮及其他干擾對(duì)輥身表面溫度測(cè)量的影響，本文采用紅外測(cè)溫儀配用自行設(shè)計(jì)的空氣吹掃裝置實(shí)現(xiàn)了噴淬過程輥面溫度的測(cè)量，并選用峰值保持+復(fù)合濾波的數(shù)字濾波方法對(duì)所測(cè)溫度進(jìn)行抗干擾處理。以紅外測(cè)溫儀實(shí)測(cè)輥面溫度為控制參數(shù)，根據(jù)實(shí)際溫度與目標(biāo)溫度的差值情況，通過調(diào)節(jié)噴淬機(jī)的冷速，實(shí)現(xiàn)噴淬過程中按照軋輥的目標(biāo)溫度曲線進(jìn)行控制，提高了軋輥的噴淬質(zhì)量。

03：30---03：50pm

N28 稀土納米材料的應(yīng)用進(jìn)展

張文毓，侯世忠；洛陽船舶材料研究所

本文概述了稀土納米材料的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了稀土納米材料在發(fā)光材料、永磁材料、陶瓷、催化劑、貯氫材料、環(huán)保材料等領(lǐng)域的應(yīng)用,對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。希望對(duì)稀土納米材料有所了解。

稀土納米材料的研究與應(yīng)用將有助于發(fā)現(xiàn)新性質(zhì)，開拓新材料，已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。稀土元素特殊的電子構(gòu)型使其具有特殊的光、電、磁性質(zhì)。而被譽(yù)為新材料的寶庫。納米技術(shù)與稀土相結(jié)合形成的新型材料包括稀土納米陶瓷、催化劑、永磁材料、發(fā)光材料、防曬材料、生物醫(yī)藥材料等。這些新型材料在信息、生命科學(xué)等領(lǐng)域必將發(fā)揮重要的作用。因此開展稀土納米材料的研究、應(yīng)用與開發(fā)將是一次新的機(jī)遇，對(duì)于我們稀土大國具有重要的意義。

稀土納米材料研究現(xiàn)狀包括：稀土納米粉體、稀土化合物納米薄膜、稀土納米結(jié)構(gòu)的陶瓷、稀土納米復(fù)合與組裝、稀土納米磁性材料、稀土納米催化劑、稀土納米發(fā)光材料、稀土納米光學(xué)材料。目前開發(fā)研究和應(yīng)用的領(lǐng)域包括:.稀土發(fā)光材料、.納米超導(dǎo)材料、.稀土納米磁性材料、.稀土高性能陶瓷、.稀土納米催化劑、稀土紫外線吸收劑、稀土精密拋光、稀土納米貯氫材料、稀土納米環(huán)保材料、稀土納米薄膜材料、稀土納米合金等。

近年來，隨著納米技術(shù)的問世，納米技術(shù)與稀土相結(jié)合形成的新材料使稀土的應(yīng)用增加了不少新的內(nèi)涵，發(fā)揮出其更大的潛能。在新的前沿技術(shù)方面,又發(fā)現(xiàn)了稀土不少新的應(yīng)用。稀土納米材料在 21世紀(jì)必將發(fā)揮越來越重要的作用。更重要的是發(fā)揮稀土納米材料的優(yōu)異特性，開發(fā)其新的應(yīng)用。

墻展 NP1

Mn對(duì)Mg-6Al合金擠壓棒材組織與性能的影響 張志強(qiáng)，樂啟熾，崔建忠；東北大學(xué)材料電磁過程研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

本文對(duì)不同Mn含量的Mg-6Al進(jìn)行反向擠壓，考察Mn對(duì)Mg-6Al鎂合金擠壓棒材組織與性能的影響。研究結(jié)果表明，在試驗(yàn)范圍內(nèi)隨著Mn含量的增加Mg-6Al-xMn合金擠壓棒材晶粒逐漸變小，硬

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度有增大的趨勢(shì)；擠壓棒材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率均隨著Mn含量的增加現(xiàn)增加后降低。Mn含量為0.5%的擠壓棒材抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度最高，責(zé)任公司

航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向空心葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)重要零件，其無余量葉片精密鑄造技術(shù)含量高，目前生分別為293 MPa、173 MPa； Mn含量為0.7%的擠壓棒材延伸率最大，達(dá)20%。

NP2

釬焊工藝對(duì)鋁合金真空釬焊焊縫組織的影響

高飛，陳召松，趙飛；貴州永紅航空機(jī)械有限責(zé)任公司

鋁合金真空釬焊時(shí)釬焊工藝對(duì)焊縫組織性能有重要影響，其中焊縫中大量存在的Si偏聚組織是影響焊縫強(qiáng)度不高的主要原因。本文采用15min-90min六種不同釬焊保溫時(shí)間和595℃-620℃六種不同保溫溫度對(duì)鋁合金散熱器進(jìn)行真空釬焊試驗(yàn)，通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、X射線能譜儀、硬度試驗(yàn)等研究確定保溫時(shí)間和保溫溫度對(duì)焊縫組織的影響關(guān)系。結(jié)果表明，隨著釬焊保溫時(shí)間的延長和適量的提高保溫溫度，焊縫間的元素?cái)U(kuò)散越來越充分，Si偏聚形狀由原來的樹枝狀向點(diǎn)狀轉(zhuǎn)變，當(dāng)釬焊工藝為615℃保溫75min時(shí)，焊縫組織中只有少量點(diǎn)狀Si偏聚組織，絕大部分為固溶體，釬料對(duì)母材有少量溶蝕，結(jié)合更為牢固，工藝較佳。

NP3

減少承壓鑄件的鑄造缺陷，提高鑄件檢漏合格率 白素春；中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

我們所生產(chǎn)的鋁合金筒體鑄件技術(shù)條件要求鑄件表面不能有夾渣、針孔、縮孔、縮松等缺陷，并且需要承受 FS6 氣密性檢驗(yàn)，水壓試驗(yàn) 1.22 Mpa，筒體鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大，壁厚不均，鑄造熱節(jié)偏多，容易產(chǎn)生鑄造缺陷。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，筒體鑄件鑄造缺陷多，打壓合格率 50% 左右，通過對(duì)大型鋁合金鑄件鑄造特點(diǎn)的分析，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，利用樹脂砂造型，采用底注式澆注系統(tǒng)，總結(jié)出一套有效的提高大型鋁合金鑄件承壓件檢漏合格率的有效方法。

NP4

一種渦輪導(dǎo)向葉片無余量精鑄工藝研究

韓宏；中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限產(chǎn)工藝尚不成熟不能滿足批產(chǎn)需求。本文總結(jié)了對(duì)該類葉片精鑄的工藝研究，包括了對(duì)該類葉片生產(chǎn)工藝的陶瓷型芯制造工藝、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制殼工藝、澆注工藝、振動(dòng)光飾工藝等方面進(jìn)行的試驗(yàn)工作。通過研究，摸索出了一套適合航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向空心葉片的無余量精鑄工藝路線，獲得了合理的工藝參數(shù)，成功研制出首批合格葉片并參加了試車考核，為該類葉片實(shí)現(xiàn)批產(chǎn)應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

NP5

異型截面鋁材穿孔針擠壓成形規(guī)律的數(shù)字化研究 李峰，徐永超，初冠南；哈爾濱理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

為了揭示異型截面鋁型材穿孔針擠壓成形規(guī)律，以導(dǎo)彈尾翼構(gòu)件為例，本文采用非線性有限元對(duì)其過程進(jìn)行了三維熱力耦合模擬，系統(tǒng)地分析了工藝條件對(duì)溫升變化、附加拉應(yīng)力及成形載荷的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明：在低速擠壓范圍內(nèi)，坯料上最高溫度峰值均呈減小趨勢(shì)變化，且隨著擠速的增加，最高溫度峰值的降幅隨之減小，而模口處軸向附加拉應(yīng)力的數(shù)值則相應(yīng)地增大；成形過程中模口處的軸心部位為高溫區(qū)，隨著軸心距的增加，溫度值呈梯度減小的趨勢(shì)變化；且隨著壓下量的增加，溫度減小的梯度趨勢(shì)逐漸變緩，藉此為異型截面材穿孔針擠壓成形的工藝設(shè)計(jì)及變形流動(dòng)控制提供理論依據(jù)。

NP6

Mechanism of Stainless Steel Machinability Improvement by Adding Copper

張孟儀，Zhimin Zhong；國核電站運(yùn)行服務(wù)技術(shù)有限公司

本文主要研究在4Cr13鋼中添加銅和硫以改善其切削性能。在4Cr13鋼中添加銅所起到的效果和添加硫相似。應(yīng)用掃描電鏡（SEM）和高分辨透射電鏡（HRTEM）對(duì)4Cr13Cu中易切削相的分布和尺寸進(jìn)行觀察研究，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)易切削相的組成為銅-石墨復(fù)合相，該相彌散分布在鋼的基體中，大小約

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為10nm。經(jīng)切削試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，銅-石墨復(fù)合相起到潤滑顆粒的作用，潤滑了切削刀具，減少了刀具磨損量，從而提高了不銹鋼的切削性能。

NP7

釕金屬濺射靶材燒結(jié)工藝研究

羅俊鋒，丁照崇，王欣平；北京有色金屬研究總院 下，燒結(jié)體密度隨燒結(jié)溫度的增高而遞增。在1350℃保溫2小時(shí)真空燒結(jié)條件下，凝膠注模成形出的不銹鋼力學(xué)性能優(yōu)良，晶粒尺寸適中，燒結(jié)體的相對(duì)密度達(dá)98.7％，抗拉強(qiáng)度可達(dá)1058.9MPa，并可成形出形狀復(fù)雜的較大尺寸的不銹鋼坯體。

NP10

采用熱壓、放電等離子燒結(jié)及直接熱壓等燒結(jié)工藝制備了釕金屬靶材，通過微觀結(jié)構(gòu)與氧含量分析對(duì)比了三種工藝方法對(duì)釕金屬靶材制備的影響。結(jié)果表明，隨著制備溫度的升高釕靶晶粒尺寸增大，氧含量降低；通過工藝優(yōu)化，三種方法均能得到密度達(dá)到99%以上的釕靶；放電等離子燒結(jié)與直接熱壓工藝都具有快速成型的特點(diǎn)；放電等離子燒結(jié)制備的釕靶組織均勻性最好。

NP8

低碳鋼變形奧氏體相變后鐵素體晶粒尺寸的數(shù)值計(jì)算

贠冰，孫建林，高雅；北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

摘要：根據(jù)熱力學(xué)理論和形核生長理論，對(duì)低碳鋼在奧氏體非再結(jié)晶區(qū)變形后，連續(xù)冷卻過程中的組織演變進(jìn)行了數(shù)值分析。鐵素體相變動(dòng)力學(xué)模型是根據(jù)“形核長大”和“位置飽和”機(jī)制，采用Cahn的相變動(dòng)力學(xué)理論和Scheil疊加原理建立的；同時(shí)計(jì)算了鐵素體的晶粒尺寸。模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本相符。

NP9

17-4PH不銹鋼粉凝膠注模成形工藝的研究

劉小婷，邵慧萍，郭志猛；北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院

本文對(duì)17-4PH不銹鋼粉末進(jìn)行了凝膠注模成形的研究，比較研究了水基和非水基凝膠體系的工藝參數(shù)對(duì)其性能的影響。結(jié)果表明：非水基凝膠體系的漿料具有較好的流變學(xué)性能，且燒結(jié)制品具有更高的致密度和力學(xué)性能。在非水基凝膠體系中，單體的濃度直接影響其成形坯體強(qiáng)度，在最佳工藝條件下，其生坯的抗彎強(qiáng)度可達(dá)38MPa；燒結(jié)體密度隨著單體濃度的增大呈先增后減的趨勢(shì)；在一定溫度

板料V形彎曲中凸模深度對(duì)彎曲影響規(guī)律的研究 董文正，林啟權(quán)，李彥濤；湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

板料V形件彎曲變形過程一般分為正向自由彎曲，正、反向彎曲和校正彎曲三個(gè)階段，由于在彎曲成形過程中工件的內(nèi)外層從拉應(yīng)力過渡到壓應(yīng)力有彈性變形存在，工件在卸載后內(nèi)、外層纖維因彈性恢復(fù)而分別伸長和縮短，結(jié)果使得工件彎曲的曲率和角度發(fā)生顯著變化，產(chǎn)生彈性回跳或彈性回復(fù)現(xiàn)象，從而降低了影響工件的成形精度。本文首次提出了彎曲凸模深度（即彎曲凸模斜壁直邊的長度）這個(gè)概念，推倒彎曲凸模深度與模具結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的計(jì)算公式及基于凸模深度的回彈公式。并利用有限元軟件Deform對(duì)彎曲成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了凸模深度對(duì)成形過程的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)彎曲結(jié)束階段板料出現(xiàn)明顯的“分流面”，并通過理論分析計(jì)算出分流面的精確位置，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程具有重要的指導(dǎo)意義。

NP11

激光直接沉積TB6鈦合金的成形性研究

于承雪，李懷學(xué)，景財(cái)年；北京航空制造工程研究所

通過激光熔化同軸輸送的TB6鈦合金粉末，分析了激光直接沉積TB6鈦合金的成形缺陷、顯微組織和力學(xué)性能。結(jié)果表明：氣孔和未熔合是激光直接沉積TB6鈦合金典型的兩種缺陷，氣孔形貌呈圓球形，隨機(jī)分布于成形件內(nèi)部；未熔合缺陷呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，主要分布在沉積層的層間和道間。激光直接沉積TB6鈦合金的顯微組織主要以等軸晶為主，其沉積態(tài)的拉伸斷口為沿晶/穿晶混合斷裂方式。激光直接沉積TB6鈦合金沉積態(tài)的拉伸強(qiáng)度與其鍛件相當(dāng)，其沿沉積、掃描、搭接等三個(gè)方向的拉伸強(qiáng)度相差不大，約為各向同性。熱等靜壓導(dǎo)致激光直接沉積TB6

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鈦合金的拉伸強(qiáng)度降低約200MPa，而塑性提高2倍。該結(jié)果對(duì)調(diào)控激光直接沉積鈦合金的組織與性能具有重要意義。

NP12

放電等離子燒結(jié)制備高性能WC/(Fe-Cu-Ni-Mo-C)合金材料

賴燕根，李小強(qiáng)，陳健；華南理工大學(xué)國家金屬材料近凈成形工程技術(shù)研究中心

采用高能球磨方法制備了WC/(Fe-Cu-Ni-Mo-C)合金粉末，通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)將其快速固結(jié)成形，研究了該合金粉末的燒結(jié)行為，并對(duì)不同WC含量的燒結(jié)樣品進(jìn)行了密度、硬度及橫向斷裂強(qiáng)度的測(cè)試，同時(shí)分析了試樣的顯微組織和斷口形貌。結(jié)果表明：試樣的密度接近全致密，硬度及橫向斷裂強(qiáng)度隨WC含量的增加呈先增后減的變化趨勢(shì)，當(dāng)WC質(zhì)量百分比含量為10%，燒結(jié)溫度為850 ℃及燒結(jié)壓力為50 MPa時(shí)，所得試樣的密度達(dá)到8.09 g/cm3，硬度值為HRC 57及橫向斷裂強(qiáng)度為2780 MPa；該燒結(jié)材料的顯微組織以珠光體為主，另外還包含塊狀鐵素體、奧氏體及彌散分布的WC硬質(zhì)顆粒相，斷口形貌呈現(xiàn)出典型的韌窩特征。NP13

噴射軋制過程中沉積物形貌的數(shù)值模擬

李鳳仙，劉允中，羅霞；華南理工大學(xué)國家金屬材料近凈成形工程技術(shù)中心

對(duì)噴射軋制過程中軋輥表面的沉積層厚度和形貌進(jìn)行深入研究，可使噴射軋制具有最大的沉積效率，且能穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)致密帶材。在噴射軋制中霧化后的熔滴沉積到軋輥表面形成沉積層，沉積層增長到一定厚度達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其形貌將保持不變。采用坐標(biāo)追蹤方法，建立了霧化后熔滴沉積到軋輥表面的質(zhì)量流率分布、厚度和形貌模型，可較好地預(yù)測(cè)不同工藝參數(shù)下沉積層的幾何尺寸和形貌，并對(duì)咬入角進(jìn)行了定性的分析。研究了工藝參數(shù)（如軋輥半徑、軋輥轉(zhuǎn)速、參考位置處最大質(zhì)量流率、軋輥間距、噴射距離等）對(duì)沉積物幾何特征的影響，結(jié)果表明：最大質(zhì)量流率、軋輥半徑、軋輥轉(zhuǎn)速對(duì)沉積物厚度和形貌有顯著影響，在此基礎(chǔ)上采用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)主要工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

NP14

1350鋁合金與純銅異種材料的攪拌摩擦焊接頭組織與性能的分析

李夏威，張大童；華南理工大學(xué)

采用攪拌摩擦焊對(duì)3mm厚的1350鋁合金和純銅板材進(jìn)行了對(duì)接，并對(duì)接頭的組織和性能進(jìn)行了分析.試驗(yàn)結(jié)果表明在攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為1200rpm，焊接速度為80mm/min且鋁合金位于后退側(cè)，純銅位于前進(jìn)側(cè)時(shí)能得到內(nèi)部組織致密、無缺陷的接頭.在鋁合金和純銅側(cè)均發(fā)現(xiàn)了熱影響區(qū)、機(jī)械熱影響區(qū)和攪拌區(qū)，熱影響區(qū)的晶粒略有長大，機(jī)械熱影響區(qū)的晶粒發(fā)生了較大的彎曲和變形，攪拌區(qū)的組織為明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的組織.接頭處沒有金屬間化合物生成，結(jié)合界面處鋁、銅元素僅發(fā)生少量的擴(kuò)散.攪拌區(qū)的垂直于焊接方向的橫截面上的顯微硬度基本介于鋁合金和純銅之間.接頭抗拉強(qiáng)度為73Mpa，斷后伸長率為1.7%，拉伸試樣斷裂區(qū)位于攪拌區(qū)鋁-銅結(jié)合面，斷口掃描照片顯示鋁合金側(cè)有少量的韌窩及撕裂棱存在，其余斷裂表面形貌較為平坦，為脆性斷裂.NP15

ZrO2/Al90Mn9Ce1 核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的SPS制備及其性能研究

張迪，王明罡，趙占奎；長春工業(yè)大學(xué)先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

用放電等離子(Spark Plasma Sintering)法燒結(jié)表面包覆 10wt%ZrO2 納米粉末的微米 Al90Mn9Ce1 合金復(fù)合粉末, 得到高致密的陶瓷結(jié)構(gòu), 內(nèi)充金屬合金的塊體復(fù)合材料, 燒結(jié)溫度僅為 520℃.該材料由蜂窩狀封閉 ZrO2 陶瓷殼壁和 Al90Mn9Ce1 合金核體組成, 核殼單元尺寸約為 10~40 μm, 殼壁厚 2~3 μm.燒結(jié)后材料的抗壓強(qiáng)度達(dá)到 525 MPa, 顯微硬度達(dá)到 316 Hv.這種ZrO2/Al90Mn9Ce1 復(fù)合材料的成功制備, 為新型陶瓷/金屬復(fù)合材料的設(shè)計(jì)提供了新思路.NP16

AZ91D鎂合金等離子噴涂NiCoCrAlY/AZ50的工藝研究

蘆笙，翁志平，陳靜；江蘇科技大學(xué)

本文利用大氣等離子噴涂技術(shù)（APS）在AZ91D鎂合金表面成功地制備了NiCoCrAlY/(Al2O3+50wt%ZrO2，簡稱AZ50）復(fù)合www.tmdps.cn

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陶瓷涂層。采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以結(jié)合強(qiáng)度為指標(biāo)，優(yōu)化了AZ50復(fù)合陶瓷涂層的工藝參數(shù)并通過OM、SEM、XRD等分析方法對(duì)涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。研究表明：噴涂功率、送粉量、噴涂距離、主氣流量和噴涂次數(shù)對(duì)噴涂的性能有重大的影響；AZ50復(fù)合涂層由α-Al2O3，γ-Al2O3，t’-ZrO2，1.5倍。

NP19

高球形度超低氧含量鋁青銅粉末研制 于軍，章徳銘，楊永琪，任先京； 北京礦冶研究總院 t-ZrO2和c-ZrO2組成，呈典型的層片狀結(jié)構(gòu)并含有少量的氣孔和微裂紋，涂層和基體的結(jié)合處是涂層最薄弱的環(huán)節(jié)。

NP17 AZ91D鎂合金等離子噴涂NiCoCrAlY/陶瓷涂層的工藝和性能

蘆笙，陳燕，陳靜；江蘇科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

本文利用正交試驗(yàn)對(duì)AZ91D鎂合金等離子噴涂NiCoCrAlY/Al2O3-13%TiO2陶瓷涂層的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，研究噴涂次數(shù)對(duì)涂層結(jié)合性能的影響規(guī)律，確定優(yōu)化的工藝參數(shù)及最佳噴涂次數(shù)。借助OM、SEM、EDX等手段，對(duì)涂層顯微組織進(jìn)行觀察分析，并對(duì)涂層的硬度進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果表明，工藝參數(shù)對(duì)涂層結(jié)合強(qiáng)度有重要影響，其主次關(guān)系的順序?yàn)椋弘娫垂β?送粉量>噴涂距離>主氣流量。隨著噴涂次數(shù)的增加，即涂層厚度的增加，結(jié)合強(qiáng)度減小。斷裂均發(fā)生在過渡涂層處，且各元素含量在界面處均發(fā)生突變，沒有明顯的擴(kuò)散現(xiàn)象。鎂合金表面噴涂陶瓷層后硬度明顯提高。

NP18 P對(duì)鐵素體區(qū)熱軋Ti-IF鋼組織和性能的影響研究 景財(cái)年，劉敬廣，王作成；山東建筑大學(xué)

對(duì)兩種不同磷含量的普通Ti-IF鋼和高強(qiáng)Ti+P-IF鋼，在800℃鐵素體區(qū)經(jīng)4道次熱軋、模擬罩式退火后，測(cè)量了退火鋼板的力學(xué)性能、顯微組織和二相粒子。結(jié)果顯示普通IF鋼的延伸率和r值大于高強(qiáng)IF鋼，在高強(qiáng)Ti+P-IF鋼中有FeTiP二相粒子的析出，兩種鋼板的顯微組織都是再結(jié)晶鐵素體，但鋼板中心部組織比邊部組織要粗大，兩種鋼板在鐵素體區(qū)軋制都獲得了很好的深沖性能，r值都大于1，Ti-IF鋼深沖性能更好，其原因是添加P后形成FeTiP粒子不利于深沖織構(gòu)的形成，Ti-IF鋼{111}<112>和{554}<225>織構(gòu)是Ti+P-IF鋼的新型發(fā)動(dòng)機(jī)要求鋁青銅軟支撐耐磨涂層具有較低的氧化物雜質(zhì)含量以及較高的結(jié)合強(qiáng)度，因此，對(duì)高性能鋁青銅粉末的研究迫在眉睫。本文采用自主開發(fā)的真空霧化設(shè)備，通過加入添加劑的方式引入合金元素、鋁脫氧熔煉、大角度和低壓力的惰氣霧化工藝實(shí)現(xiàn)了細(xì)粒徑、球形鋁青銅合金粉末的高產(chǎn)率制備。所研制的粉末具有球形度高、低氧含量和低成本等特點(diǎn)。采用XRD、SEM等測(cè)試手段對(duì)該粉末及其組成的銅鋁/鎳石墨涂層進(jìn)行了國內(nèi)外材料及其涂層的理化性能的對(duì)比分析，結(jié)果表明國產(chǎn)鋁青銅合金粉末具有與Metco 51NS相同的物理性能、化學(xué)性能及工藝性能，涂層達(dá)到了相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)要求，滿足了新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)用銅鋁/鎳石墨封嚴(yán)涂層材料研制對(duì)原材料的需求。

NP20

雙掃描噴射成形工模具鋼工藝及性能研究

張勇，張國慶，李周，袁華，許文勇，劉娜，高正江，王孝平；

北京航空材料研究院先進(jìn)高溫結(jié)構(gòu)材料國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

本文主要研究了雙掃描噴射成形的工藝及制備的工模具鋼SFT15的力學(xué)性能和微觀組織。結(jié)果表明，雙掃描噴射成形工模具鋼SFT15沉積坯平均體密度為8.2g/cm3，達(dá)到理論密度的99％。采用噴射成形制備的SFT15高速鋼晶粒細(xì)小，無宏觀偏析，組織致密。經(jīng)過熱變形加工可大幅提高噴射成形工模具鋼的力學(xué)性能。采用SEM、TEM研究了SFT15的微觀組織，絕大部分為小于20μm的等軸晶，晶界和晶內(nèi)分布一些M6C型碳化物，熱處理后SFT15工模具鋼組織主要為回火馬氏體和碳化物。

NP21

Tungsten doped ZrB2 powder synthesized synergistically by co-precipitation and solid-state reaction methods

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2011中國材料研討會(huì) 5.17-5.20 北京

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Yanshan Jiang, Ruixing Li, Yun Zhang, Bin Zhao, Junping Li, Zhihai Feng；

Key Laboratory of Aerospace Materials and Performance(Ministry of Education), School of Materials Science and Engineering, Beihang University

Firstly, an amorphous precursor of hydrous nano-ZrO2-WO3 powder was precipitated by a co-precipitation method in alcohol-water mixed solvent using ammonia as a precipitator.Then, tungsten doped ZrB2 powder was successfully synthesized via a solid-state reaction by borothermal and carbothermal reduction using as-synthesized amorphous nano-ZrO2-WO3.The mass and heat flow of the samples were monitored by thermal analysis.The crystallographic structure was identified by X-ray diffractometry.The specific surface area of the powder was determined using a NOVA-2200e analyzer.The size and morphology of the particles were characterized by SEM and TEM microscopies.The combined effects of uniformly distributed tungsten and the complex physicochemical changes effectively improved the solid state reaction.NP22 水熱合成氧化釔彌散鐵基復(fù)合材料的制備 劉青，郭志猛，羅驥； 北京科技大學(xué)

結(jié)合共沉淀法與水熱合成法，以氯化鋁、氯化釔和氨水所得的氫氧化物沉淀為前驅(qū)物，在水熱溫度100-200°、保溫3-7h的條件下可以制備出彌散相在納米級(jí)的彌散強(qiáng)化鐵基材料。研究了反應(yīng)條件，如加入分散劑的種類及含量、水熱溫度、水熱時(shí)間等對(duì)水熱合成的影響，從而得到了最佳的工藝參數(shù)。用SEM分析了彌散相的大小及分布確定了最佳的分散劑的種類及含量，通過力學(xué)性能的比較，進(jìn)一步確定了最佳的水熱溫度及時(shí)間。

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