第一篇：海上自動化系統在油氣田開發生產中的應用

海上自動化系統在油氣田開發生產中的應用

作者：周魯川 鞏… 文章來源：勝利油田海洋石油開發公司 點擊數：

241 更新時間：2008-7-3 20:48:44 自動化系統結構及規模

埕島油田自動化系統結合海上生產單位的管理體制，從平臺的布局、功能、生產管理方式等實際出發，將整個系統設為三級。

第一級為陸地中心站(設在公司辦公樓)：根據整體方案，陸地中心站既是埕島油田生產信息中心,也是生產指揮中心。在陸地中心站可以監視整個埕島油田的生產動態，處理油田生產信息，打印油田生產報表。另外，陸地中心站與外部信息系統聯網，數據自動進入公司信息站的ORACLE數據庫進行長期存儲，同時工程地質技術人員可通過網絡獲取必要的數據，進行油井生產情況分析。

第二級為中心平臺站(設在中心平臺控制室)：中心平臺控制室的計算機可以監控中心平臺站及周圍所屬衛星平臺站的生產運行情況，并通過數字微波向陸地中心站傳送數據。

第三級為衛星平臺站(設在采油平臺上)：衛星平臺站負責監視及控制衛星平臺的生產運行情況。衛星平臺站為無人值守站，其主要配置和功能如下：

·各類一次儀表。檢測油水井、工藝設備、可燃氣體和火災等測控參數，并將測控參數傳送給遠程終端RTU，同時執行RTU的控制命令。

·遠程終端RTU一套。負責接收一次表輸出的信號，進行數據處理、判斷，并將判斷結果通過無線信道發往中心平臺控制室，同時接收中心平臺控制室發來的控制命令，實現對衛星平臺的遙測遙控。·MDS4000無線數據傳輸設備一套。用于與中心平臺站的無線數據傳輸。

SCADA系統數據傳輸采用兩級數據傳輸網絡，即陸地中心站對中心平臺站，中心平臺站對衛星平臺站。

(1)陸地中心站對中心平臺站無線通訊設備選用美國MDS公司的擴頻微波系統，傳輸距離≥50Km，傳輸容量為2MBPS，以自動化數據傳輸為主，兼顧語音、圖象等多媒體傳輸。

(2)中心平臺站對衛星平臺站無線數據傳輸設備選用美國MDS4000系列的無線電臺系統，傳輸距離≥12Km，傳輸速率為9600BPS。通訊方式為一點對多點。

目前，埕島油田自動化系統已建成三套冗余的SCAN3000系統、38套遠傳終端RTU和2臺就地PLC。見下圖(自

動

化

測

控

系

統

結

構

圖)

。自動化系統的功能及改進(1)系統功能

埕島油田自動化測控系統于1998年11月份部分平臺開始試運行，2000年8月份采油平臺開始撤人，自動化系統投入正式運行。目前，已實現自動化監控的無人值守井組平臺31座，單井平臺3座，占設計方案中衛星平臺數的90%。自動化測控系統的主要功能包括： ① 機采井監控

目前，海上生產以電潛泵和螺桿泵井為主，因此機采井的管理是油田生產管理最為關鍵的環節。海上自動化系統充分考慮到了這個因素，每口電泵井都安裝了三相電流傳感器、電壓傳感器器、運行狀態檢測、油壓、套壓、回壓壓力變送器、油溫變送器、啟停控制裝置，以及保護中心裝置；每口螺桿泵井安裝了電流傳感器、電壓傳感器、啟停控制裝置。可實現機采井泵的遠程啟停、超限報警停機和油井的油壓、套壓、回壓、溫度數據實時檢測，使管理人員能及時了解電泵、螺桿泵的生產動態，包括電泵井的缺相、短路、過載、欠載以及螺桿泵井供液情況，為機采井的優化管理提供可靠的技術支持。

② 原油升溫設備測控

安裝電加熱器進出口溫度傳感器后，可檢測電加熱器的工作狀況以及計量輸油的油溫情況，根據設計方案，衛星平臺上的電加熱器自身為一閉環控制，因此只需檢測其工況即可。

③ 自動選井計量

遙控井口電動三通閥，通過液氣兩相分離器(通過浮球控制的三通調節閥實現氣液分流，實現分離)、質量流量計、旋進旋渦流量計，實現遙控自動選井計量。計量時，質量流量計計量液體，旋進旋渦流量計計量氣體，并且將檢測采集到的數據發往中心平臺站和陸地中心站。

④ 安全系統監控

井口及井下安全閥監控 根據海上作業規程要求，海上油氣井井下管柱均下有井下安全閥，井口裝置配有井口安全閥，以便在事故狀態時實現對油井的可靠控制，在井口、井下安全閥控制柜上裝有壓阻壓力變送器和緊急關斷閥，并通過平臺可編程控制器實現對油井安全閥壓力的檢測和安全閥的搖控緊急關斷。平臺油井的安全閥系統不能通過平臺可編程控制器自行關斷，只有在非常緊急的情況下，由陸地中心站或中心平臺站向平臺RTU發出3次以上關斷命令并確認后而關斷，排除了可能的誤報警自動關斷。

平臺油氣泄漏監測 在平臺四周及關鍵部位安裝了可燃氣體探測器，檢測油氣在空氣中的濃度，達到監測油氣泄漏的目的，確保平臺設施安全生產，同時可以根據報警情況而采取相應的措施。

火災煙霧報警監測 在計量平臺安裝了感溫探頭、平臺配電間安裝了感煙探頭來探測平臺可能發生的火災情況，并將檢測到的情況通過遠程終端RTU，上傳到中心平臺和陸地中心站，根據報警情況，提示操作人員采取果斷措施，將平臺損失減少到最低程度。

平臺海管進出口溫度、壓力監測 在每個平臺海管的進出口都安裝了溫度傳感器和壓力變送器，通過對海管溫度壓力的監測，達到檢測某一段海管是否堵塞、破損的目的。

分離器高低液位監測 在氣液兩相分離器上，安裝有高低液位控制器，來監測分離器高低液位。根據液位報警情況，工作人員就可以了解到分離器及浮球連桿的工作情況。確保選井計量順利實施和計量設施的安全。

采油平臺入海管緊急關斷 在平臺原油匯管入海管處裝有海管緊急關斷閥，一旦采油平臺出現嚴重漏油事件，通過遙控緊急關斷閥的關斷，達到平臺與海管隔離的目的，將可能出現的污染降低到最低程度，保證平臺安全生產。

自動化系統的投產減少了井組平臺的生產管理人員，系統投產前，每座井組平臺需要4名管理人員，投產后，僅需2名平臺維護人員，31座撤人平臺可減少管理人員62名，另外，自動化系統的實施也減少平臺建造面積及生活設施配置，降低了平臺造價。

(2)系統特點及先進性

① 以PLC為核心控制器組成SCADA系統

RTU(遠程終端控制器)憑著適應惡劣環境、可靠性高、耗電少等特點在傳統的SCADA系統中應用廣泛，而本系統的RTU位于配電室內，環境較好，也有充足的電力供應，因此在設計之初就考慮以通用PLC為核心，配數傳電臺組成RTU。其優點是價格適中、編程維護方便、配件充足，也便于以后升級。本系統采用AB公司的SLC 500系列PLC和MDS的數傳電臺組成RTU，事實證明是成功的。

② 整體結構化設計

由于我們從設計、選型、組態、編程，到現場施工、調試、投運，直至改造全程參與，所以整個系統從現場儀表、儀表柜、RTU柜，到測控點分配、系統組態編程均為結構化設計，降低了編程工作量，方便現場培訓及維護。

③ 應用雙冗余SCADA系統

該系統采用SCAN 3000作為SCADA系統軟件，硬件配置及軟件均為雙冗余配置。以中心1號平臺站為例，正常情況下SCANCP1A為主機，SCANCP1B為備機，當主機或網絡連接出現故障時，備機自動切換為主機，保證系統監控不間斷。主機與備機之間的網絡連接也是雙冗余配置，任一條鏈路故障不會影響系統聯絡。

④ 擴頻微波多媒體傳輸技術

海上平臺遠離陸地、環境惡劣，交通極為不便，要求有一套完善的通訊手段做保證。埕島油田自動化采用了先進的擴頻微波通訊設備，集數據、語音、圖象傳輸于一體。數據傳輸用于埕島油田生產運行參數傳到陸地監控中心；語音傳輸用于生產指揮調度；圖象傳輸用于電視會議。

(3)存在問題及改進

① 自動化計量技術的改進

海上井組平臺自動計量是通過遙控電動三通閥，將所需計量的油井倒入計量管線實現的。自去年8月份井組平臺撤人后，由于種種原因，油井自動化計量的精確度受到了很大的影響。針對這種情況，我們影響油井自動化計量的主要原因進行了認真地分析，主要包括以下幾個方面：

電動三通閥存在問題 油井自動化計量是根據電動三通閥的反饋信號來判斷正在計量的油井井號及產量的，及當系統收到所需計量油井電動三通閥的計量狀態反饋信號，而該井組其它油井都在混輸狀態，則判斷該口油井正在計量，并將質量流量計信號和氣體流量計信號進行累積，從而得出該口油井的產液量和產氣量。根據這種判斷，如果井組平臺有一個或多個電動三通閥損壞，不能輸出反饋信號，則程序的自動判斷出現混亂，影響了自動化計量數據的準確性。

流量計量程不合適 質量流量計原設定量程為0－20t/h，而目前館陶組油井平均日液能力為46t/d，因此，質量流量計量程設定與實際情況存在一定的偏差，影響了計量精度；氣體流量計原參數設定為工況下的產量，不便于日常應用，需要重新設定；

根據以上分析，我們主要在以下幾個方面進行了改進，提高了油井自動化計量的準確度。

系統程序修改 針對系統程序方面存在的不足，我們進行了修改，增加了自動/手動轉換功能，即電動三通閥都正常工作的油井，使用自動計量功能；對電動三通閥損壞(無反饋信號)的油井使用手動計量功能。同時，為便于操作，每個井組平臺增加了一幅計量畫面，顯示該井組所有油井的計量實時數據和歷史數據。(見下圖)

調整流量計量程 氣體流量計統一換算為標準狀況下的產量，并根據各井組實際情況進行不同設置。對于產氣量特別大的井組(如CB11G、CB25A)量程設定為0-700 m3/h，其余井組設定為0-250 m3/h。質量流量計量程統一設定為0-10t/h。

加強電動三通閥的維修 對于損壞的電動三通閥及時進行維修，以保證遙控倒井的正常進行，截至2001年10月底，累積維修電動三通閥40余井次。目前電動三通閥的完好率達到90％以上，保證了遙控倒井的順利進行。

通過以上各項措施，既滿足了最大產量計量要求，又減小了計量誤差，系統運行可靠性大大提高，目前，應用自動化計量的31座撤人平臺，取得了良好的效果。

② 電加熱器遙控技術的實施，提高了平臺運行生產安全

海上井組平臺電加熱器采用自身溫控設備實行回路調節，即根據原油溫度的高/低的判斷，實現電加熱器的停/啟。海上井組平臺撤人后，一旦電加熱器本身的回路調節失效，將會造成嚴重后果。CB11F、CB27A井組平臺曾出現過電加熱器自身溫控調節失效，造成電加熱器干燒的現象，影響了海上的安全生產。針對這種情況，并結合實際生產需要，我們提出了電加熱器遙控強制啟停技術改造方案，同時改造電加熱器本身溫控設備，以達到雙重保險的作用。電加熱器改造完畢后，主要具有以下功能：

在電加熱器上增加了熱電偶傳感器，實現了多級溫度傳感； 主測量儀器選擇進口器件，提高了測量精度及穩定性； 實現了高/低溫停/啟，高溫截止，高溫跳閘三級溫控調節；

電加熱器加溫時處于一個模糊加溫狀態，無大電流沖擊現象，實現了主開關和可控硅的緩沖保護； 實現了中心平臺對井組平臺電加熱器的遙控啟停。

電加熱器的自動化改造目前已完成18座平臺的工作量，預計2001年年底之前全部完成。管理經驗

海上井組平臺撤人后，自動化管理工作的重要性大大提高，為提高自動化系統的運行可靠性和運行質量，為油田開發管理服務和提供技術支持，保障公司原油產量的穩定發展，在自動化管理方面我們主要做了以下工作：

(1)加大儀表維修維護的管理力度

針對海上平臺撤人初期，存在部分遺留問題的實際情況，我們組織開展了樣板平臺建設工作，完成了CB1B、CB4B、CB25A、CB1C等4座樣板平臺，自動化數據全準率達到98%以上。其余平臺以樣板平臺為標準，針對自動化存在問題，積極開展整改工作，大大提高了自動化數據的準確度，滿足了正常生產的需要。另外，利用春秋季季電網檢修的有利時機，對所有油井進行了遙控開關井測試和海管緊急切斷閥的調試工作，保證海上安全生產。

(2)加強規章制度建設

根據海上生產實際，結合自動化系統投產后的實際運行情況，我們于2001年1月1日開始實施了《自動化系統運行管理規定》，明確了各有關單位和人員的職責，制訂了儀表巡檢、維護、校驗等管理規定和具體的考核辦法，同時，在具體實施過程中，為方便自動化管理，先后建立健全了《儀表維修維護臺帳》、《油井開關井測試記錄》、《系統運行維護記錄》、《油水井作業期間自動化管理制度》等資料和制度。以上制度的建立，提高了自動化系統的運行管理水平。

(3)加強油井跟蹤分析

自動化錄取數據具有儲存時間長，采樣間隔短，數據精度高等特點。因此，井組平臺撤人后，為了充分發揮自動化系統的作用，我們充分利用自動化系統的這一優勢，進行油井跟蹤分析工作，每天校對油井生產數據，并與歷史數據進行對比，分析數據波動趨勢。

通過分析油井的溫度、油壓、回壓、套壓、電流、電壓以及計量數據，可以對每口油井的生產情況進行有效的分析，對數據波動較大的油井進行24小時重點跟蹤分析，及時確定油井出現問題的原因；通過干溫、干壓、加熱器溫度等數據，可以判斷海管波動趨勢、加熱器工作狀態，分析該井組的生產情況。下步措施和建議

(1)定期進行系統檢修工作

自動化系統現場儀表線路數量繁多，隨著使用壽命的延長，必然出現一些在日常生產管理中不易被發現的問題。因此，自動化系統應每年統一進行檢修，除在電網檢修期間進行油井遙控啟停和安全閥、緊急關斷閥的開關功能測試外，還應每年定期進行現場儀表和線路的檢修工作，并定期進行儀表標定工作。在檢修過程中，要對自動化儀表數據和現場實際數據進行逐一對比，對于出現的問題，及時進行解決，保證自動化系統各項功能的正常實現。

(2)加強儀表和設備的維護工作

自動化儀表和設備是實現系統遙測遙控功能的關鍵，其工作精度和穩定性直接影響到系統功能的實現，加上海上特殊的工作環境，必需加強儀表和設備維護保養工作，嚴格按照有關規章制度進行儀表和設備的維護、保養和檢修工作。特別是要加強油井作業期間儀表和設備的維護、檢修工作，除對作業井進行儀表拆除和保護外，還要對臨近的油井加強保護。對于作業后改變泵型或控制柜的油井，要立即進行遙控開關井、電流電壓傳感器等線路的修復和測試工作。

(3)建立全方位的系統管理網絡

隨著電力自動化和圖像監控系統的實施，加上現有的自動化系統和雷達監控系統，將形成一套完整的自動化管理系統。因此，有必要建立全方位的系統管理網絡，明確各有關單位和人員的職責，保障各個系統的正常運行。

(4)進一步開發完善系統功能和網絡應用，讓自動化在油田開發、工程、地質技術工作中充分發揮效益

目前從公司信息網上獲得的自動化監控數據，存在查詢速度慢，采樣周期長，存儲時間短等缺陷，為了使工程地質技術人員能夠更好、更快的獲取數據，進行高質量的數據分析，我公司將進一步開發完善自動化監控數據的網絡應用功能，達到網上數據的傳遞和顯示基本與陸地中心站的監控數據同步，使自動化在油田開發、工程、地質技術工作中充分發揮效益。結束語

埕島油田自動化測控系統采用了先進的儀表及系統技術，它的實施給油田的生產管理帶來了新的活力。我們應結合埕島油田的生產實際，認清系統運行現狀，開創一條具有埕島油田特色的自動化生產管理的新路子，努力適應海上發展的需要，不斷提高海上油井管理水平。

第二篇：論農務管理自動化系統在甘蔗制糖生產中的應用

摘要介紹農務管理自動化系統在甘蔗制糖生產中的應用實踐。實踐表明，該農務管理自動化系統投入甘蔗制糖生產中后，在保證甘蔗新鮮度，提高甘蔗糖分，保證高產糖率方面發揮了較為重要的作用，降低了制糖生產成本，且投資較省，經濟效益顯著。關鍵詞 甘蔗；農務；制糖；管理軟件1 概述南寧糖業股份有限公司創建于1999年，是由南寧市6家大中型制糖、造紙企業組成的國有控股上市公司，經過幾年的發展，企業規模不斷壯大，截至目前已控股（參股）了16家企業。目前南寧糖業主要的生產能力為：日榨甘蔗2.7萬噸，年產機制糖50萬噸，機制紙5萬噸，商品蔗渣漿10萬噸，食用酒精3萬噸，公司年產糖量約占廣西食糖產量的10，占全國食糖產量的5，主導產品碳酸法和亞硫酸法白砂糖，曾多次榮獲國家、行業、區、市獎勵，并被國內外著名的百事可樂、可口可樂、健力寶等廠家列為原料定點廠。20xx/20xx年榨季總榨甘蔗371.77萬噸，20xx年公司銷售收入突破20億元。目前，南寧糖業形成了以甘蔗制糖為主，綜合利用制糖過程產生的廢糖蜜、甘蔗渣制造酒精、商品蔗渣漿，以蔗渣漿生產機制紙及其他制品的產業結構，甘蔗成為公司產業鏈的最主要生產原料。在制糖生產中，甘蔗成本約占食糖成本的70，且制糖生產要求所榨甘蔗糖分高、新鮮度好，以提高產糖率，增加企業的經濟效益，所以農務管理是制糖生產的重要環節，是影響制糖企業效益好壞的主要因素，更牽扯到廣大蔗農的利益，涉及面較廣。為了較好地兼顧糖廠和蔗農的利益，就要下大力氣抓好農務管理，且只能走高效、低耗的道路。近年來，隨著信息化技術的發展，利用信息化技術來改造傳統業務，優化企業的物流、信息流、資金流，充分利用企業內的各項資源，建立更高效、更合理的業務流程，實現企業管理的整體最優化，提高企業的競爭力，降低運營成本已成為企業發展的趨勢和迫切需要。為此，南寧糖業成立了企業信息化建設項目工作小組，在20xx年啟動信息化建設，遵循“總體規劃，分布實施”的原則，依據實用、高效、可拓展的要求，統一組織了企業信息化建設的總體規劃和分布實施方案。在第一期的信息化建設中，先后投入230多萬元，首先建成了綜合報表查詢、倉庫、農務管理三個管理軟件系統。第一期建設完成后，使用倉庫系統取得了公司降低庫存資金300多萬元，使用農務系統的糖紙廠、伶俐糖廠因提高甘蔗蔗糖分而產生經濟效益500多萬元的良好效果。按公司信息化建設原來的規劃：先期開發的農務管理自動化系統在試用廠應用成熟后，再推廣到公司其他廠使用。但由于系統設計、開發實施等原因，20xx/20xx版農務管理自動化系統不具備較好的適用性、擴展性，不能較好滿足各直屬廠的需求，只能推廣到兩個廠使用，而且各直屬廠原有的農務系統都不具備這樣的條件，無法完成推廣應用的任務。為了進一步深入推進信息化建設，全面提高農務管理水平，20xx年4月，南寧糖業決定按信息化的總體規劃建設一套公司統一的農務管理自動化系統。在吸取以往經驗的基礎上，由公司成立項目組負責系統功能設計及關鍵環節把關，與外公司合作開發新版農務管理自動化系統。該農務管理自動化系統的應用對公司直屬香山、東江糖廠蔗區甘蔗的砍、運實現了計算機調度管理，取得了較為滿意的效果。下面，就對該農務管理自動化系統作簡要介紹：2農務管理自動化系統在甘蔗制糖生產中的開發與應用實踐2.1農務管理自動化系統設計開發的出發點、難點和技術關鍵新版農務管理自動化系統設計的出發點是：（1）要有較好的兼容性、擴展性、統一性；（2）能基本包括公司內各廠的基本需求，推廣到各廠時，保持主體框架和基礎數據庫同時能進行少量、局部的二次開發；（3）隨著生產的發展，能較好進行升級，主要對多分支處理選項改動，對數據庫的存儲過程改動，減少對系統主體程序的改動；（4）在數據的共享應用及提供決策依據，體現全公司的統一。該系統要能合理安排砍蔗計劃，保證甘蔗在較高糖分時砍伐，同時公平合理安排運蔗，保證甘蔗的新鮮度和較低的營運成本，要能滿足生產擴大及甘蔗種植、砍運情況變化的要求。另外，蔗農、運輸方要求能及時和公平的安排砍運甘蔗、發放蔗款、運費、合理的處理貸款的扣付。該系統要能對龐雜的、關聯的數據進行及時、有效地處理，盡量的排除人為因素的不良影響，達到及時、公平的目的。新版農務管理自動化系統開發的難點在于：（1）一套系統要兼容5個直屬糖廠的具體管理需求（每個糖廠因為傳統、地域特點、管理模式、蔗農情況不同而有詳細不同的管理需求，甚至兩個直屬糖廠間的某個具體環節管理需求差異達到60％），5個糖廠的管理需求都包含在一套系統而不影響系統整體結構、基礎數據統一性、數據處理性能，提供數據的共享應用和統一公司層報表。（2）農務系統應用環境較為復雜，隨應用需求變動而程序變更較大，甚至在同一生產期內變化較大。

第三篇：計算機輔助設計在材料生產中的應用

計算機輔助設計在材料生產中的應用

學 專 姓

院

材料科學與工程 稱

防腐131班

名

藍 文 程

計算機輔助設計在材料生產中的應用

摘要

計算機輔助設計是利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作,簡稱CAD。在工程和產品設計中，計算機可以幫助設計人員擔負計算、信息存儲和制圖等項工作。在設計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優方案；各種設計信息，不論是數字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內存或外存里，并能快速地檢索；設計人員通常用草圖開始設計，將草圖變為工作圖的繁重工作可以交給計算機完成；利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關的圖形數據加工工作。

隨著現代計算機技術的飛速發展，計算機輔助設計CAD（Computer Aided Design）在生產中的應用日益廣泛，本文主要從計算機輔助設計在材料生產中的應用等方面闡述了其在材料計中的顯著優勢，并對目前國內企業產品開發過程三維CAD系統應用現狀和存在問題進行了分析。

關鍵詞：計算機輔助設計 三維CAD 應用 緒 論

開始于上世紀50年代后期的計算機輔助設計技術，從最初的僅僅被簡單的作為圖板的替代品到70年代的二維制圖過度到三維建模再到現在的集產品的構思、功能設計、結構分析、加工制造、數據管理于一體的智能CAD技術，計算機輔助設計經歷了一個漫長又曲折的發展歷程。在今天，CAD技術越來越廣泛的用于生產中。CAD技術從二維CAD向三維CAD的過渡

2.1 CAD簡介

計算機輔助設計是利用計算機強大的圖形處理能力和數值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創新成果的一種技術。自1950年計算機輔助設計（CAD）技術誕生以來，已廣泛地應用于材料、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產品的設計效率飛速地提高。現已將計算機輔助制造技術（Computer Aided Manufacturing，CAM）和產品數據管理技術（Product Data Management，PDM）及計算機集成制造系統（Computer Integrated manufacturing system，CIMS）集于一體。

產品設計是決定產品命運的研究，也是最重要的環節，產品的設計工作決定著產品75%的成本。目前，CAD系統已由最初的僅具數值計算和圖形處理功能的CAD系統發展成為結合人工智能技術的智能CAD系統（ICAD）(Intelligent CAD)。21世紀，ICAD技術將具備新的特征和發展方向，以提高新時代制造業對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應能力。

以智能CAD（ICAD）為代表的現代設計技術、智能活動是由設計專家系統完成。這種系統能夠模擬某一領域內專家設計的過程，采用單一知識領域的符號推理技術，解決單一領域內的特定問題。該系統把人工智能技術和優化、有限元、計算機繪圖等技術結合起來，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規設計過程，借助計算機的支持，設計效率有了大大地提高。

CAD技術正從二維CAD向三維CAD過渡。三維設計軟件具有工程及產品的分析計算、幾何建模、仿真與試驗、繪制圖形，工程數據庫的管理，生成設計文件等功能。三維CAD技術誕生以來，已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產品的設計效率得以迅速提高。我國CAD技術的研究、開發和推廣已取得較大進展，產品設計已全面完成二維CAD技術的普及，結束了手工繪圖的歷史，對減輕人工勞動強度、提高經濟效益起到了明顯的作用。有相當一部分CAD應用較早的企業已完成了從二維CAD向三維CAD轉換，并取得了巨大的經濟效益和社會效益。隨著市場經濟的逐步深入，市場競爭日趨激烈，加強自身的設計能力是提高企業對市場變化和小批量、多品種

要求的迅速響應能力的關鍵。2.2 三維CAD的優勢

首先CAD技術以實用的零件實體建模優勢和簡便的產品造型修改和實體裝配圖的生成被用在機械設計的多個方面設計軟件為三維建模提供了多種工具，包括最基本的幾何造型如球體、圓柱等，對簡單的零件，可通過對其結構進行分析，將其分解成若干基本體，對基本體進行三維實體造型，之后再對其進行交、并、差等布爾運算，便可得出零件的三維實體模型。對于較復雜的圖形，軟件提供了草圖工具，設計人員可以通過它先勾勒出截面，再拉伸出較復雜的幾何形體。為了滿足人們不斷提高的審美要求，目前主要流行的幾款三維設計軟件基本上都提供面片模塊，該模塊為設計人員提供了非常方便的曲面設計工具。對于具有大塊曲面的零件，設計師可以方便地對單個面或片體進行變形處理，以達到需要的曲面。

企業生產的產品往往是按系列區分，各系列中每一代產品與上一代產品之間的區別較小，也許只是增加了一個功能部件或是產品造型尺寸上有所改動。三維CAD可以方便地修改一些參數就能達到設計師更改造型的目的。三維CAD在建模中一般使用參數化建模，整個建模的步驟和產品的外型尺寸被參數化，這些參數是與產品的造型直接關聯的。若要對尺寸或造型進行局部的更改，只需要更改相關參數，整個造型將被自動更新。這樣不僅大大減少了設計人員的工作量，還保證了產品外造型的延續性。

實體裝配不僅能讓設計人員直觀地看到各零件裝配后的狀態，還可以測量各零件之間的空間大小，方便零件的布置。在裝配完成后，零件可以被隱藏或設置成半透明的狀態，方便設計人員觀察內部結構。此外，在裝配狀態下，軟件提供的標準件庫，也方便了設計人員對標準件型號的選擇。裝配狀態下的干涉分析也是常用的功能，計算機通過計算各裝配零件的體積的大小和位置來確定是否有相交的部分，并確定各零件是否干涉，自動生成分析報告，明確指出互相干涉零件的名稱和干涉的尺寸。方便設計師修改產品設計尺寸。

另外隨著技術發展，為了減輕人工勞動強度，提高產品的精度，制造行業裝備從普通機床逐步到數控機床和加工中心，模具激光快速成型技術（RPM）等，幾乎應用到整個制造行業。這些數控加工裝備基本都具有與各三維設計軟件的接口。當產品模型在三維CAD軟件中完成后，再由CAD軟件模擬出加工刀具路徑，隨后生成數控語言，通過接口輸入數控設備中，再由數控設備按照模擬出的加工路徑加工產品。

2.3 CAE簡介

CAE是三維CAD軟件的重要模塊，CAE功能包括工程數值分析、結構優化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學、運動學仿真等。CAD技術在建模模塊完成產品造型后，才能由CAE模塊針對設計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結構合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態特性進行分析。CAE技術在我國也得到了廣泛應用，以汽車制造業為例，國內多家主車廠和汽車設計公司在使用三維CAD軟件完成新車型的設計后，進行CAE分析，如干涉檢查、鈑金成型分析、塑料件拔模角分析、車身強度剛度的測試，在車窗、車門、雨刮器等運動部件上廣泛采用CAE模塊中的運動仿真功能，計算出零件的運動軌跡，以及零部件在運動中的狀態，為設計人員提供直觀的參考。這些分析工作大大提高了新車型的可靠度，縮短了新車型的開發周期，減少了返工，節約了研發成本。采用三維CAD技術，機械設計時間縮短了近1/3。同時，三維CAD系統具有高度變型設計能力，能通過快速重構，得到一種全新的機械產品，大大提高了工作效率。

3計算機輔助設計在材料加工中的應用

材料加工CAD技術是傳統材料加工技術與計算機技術、控制技術、信息處理技術等相結合的產物，是材料加工和技術進步和標志。材料加工CAD又可分為鑄造成形CAD、塑性成形CAD、焊接成形CAD、注射成型CAD以及模具CAD等幾個方面：

3.1 鑄造成形CAD

包括鑄造工藝CAD以及鑄造工裝（模具/模板）CAD。前者的主要功能有鑄造澆注系統設計，冒口補縮系統設計，冷鐵的設計，砂芯的設計，鑄造分型面的確定，加工余量的確定，起模斜度的確定，開放澆注系統庫、冒口庫、冷鐵庫、芯頭庫的建立，工藝圖的標注與打印等，可以實現鑄造工藝的快速準確設計。另外，基于有限分析的優化技術在CAD系統配套使用，例如充型過程模擬、凝固過程模擬、應力應變分析、微觀組織模擬等，為制定合理的鑄造工藝起到了有力的指導作用。

鑄件棄型流動與凝固過程數值模擬在短短十余年的發展過程中，由二維到三維，由簡單到復雜，由工作站到微機，由實用化到商品化，為鑄造生產提供越來越重要的指導作用。華中科技大學推出的商品化三維模擬軟件華鑄CAD。這些鑄造模CAD軟件在鑄造生產中取得了顯著的效益。已覆蓋了鑄鋼、球墨鑄鐵、灰鑄鐵、鑄鋁和鑄銅等各類鑄件，大到一二百噸，小到幾千克，無論是解決縮孔和縮松，還是優化澆冒口結構，提高生產效率，改進浮渣等方面，都發揮了明顯的作用。

3.2 塑性成形CAD

包括冷沖模、沖裁模、彎曲模、拉伸模以及鍛造模設計CAD。隨著工業技術的發展，產品對模具的需求愈來愈多。傳統的模具設計與制造方法不能適應工業產品及時更新換代和提高質量的要求。因此，國外先進工業國家對模具CAD/CAM技術的開發非常重視。早在20世紀60代的初期，國外一些飛機和汽車制造公司就開始了CAD/CAM的研究工作，投入了大量人力和物力。各大公司都先后建立了自己的CAD/CAM系統，并將其應用于模具的設計與制造。目前，應用CAD/CAM技術較普遍的為美、日、德等國。日本豐田汽車公司于1965年將數控用于模具加工。20世紀80年代初期開始用覆蓋件沖模CAD/CAM系統。該系統包括設計覆蓋件的NTDFB和CADET軟件和加工凸、凹模的TINCA軟件。利用坐標測量儀測量粘土模型，并將數據送入計算機。將所得圖形經平滑處理后，再把這些數據用于覆蓋件設計、沖模的設計與制造。該系統有較強的三維圖形功能，可在屏幕

上反復修改曲面形狀，使工件在沖壓成形時不致產生工藝缺陷，從而保證了模具和工件的質量。模具型面的模型保存在數據庫中，TINCA軟件可利用這些數據，進行模具型面的數控加工。美國的Diecomp公司開發的計算機輔助級進模設計系統PDDC，可以完成冷沖模設計的全過程，包括從輸入產品和技術條件開始設計出最佳樣圖，確定操作順序、步距、空位、總工位數，繪制帶料排樣圖，輸入模具裝配圖和零件圖等，比傳統設計提高功效8倍以上。在優化設計方面，利用有限元技術的應力應變分析在塑性成形CAD中已獲得較為普遍應用。

我國模具CAD/CAM的研究與開發始于20世紀70年代末，發展也很迅速。到目前為止，先后通過國家有關部門鑒定的有精沖模、普遍沖裁模、級進模、汽車覆蓋模、輥鍛模、錘鍛模和注塑模等CAD/CAM系統。但直到現在有些系統仍處于試用階段，尚未在生產中推廣應用。為迅速改變我國模具生產的落后面貌，今后應繼續加速模具CAD/CAM的研究開發和推廣應用工作。

3.3焊接成形CAD 目前，在焊接結構生產的各個環節中計算機得到廣泛應用。90年代初，國際焊接學會將這類應用概括為“計算機輔助焊接技術”（CAW）。現在CAW已不限于焊接結構和接頭的計算機輔助設計、焊接工裝計算機輔助設計、焊接工藝計算機輔助計劃、焊接工藝過程計算機輔助管理等以計算機軟件為主的許多方面，而且還涵蓋了焊接過程模擬、焊接工藝過程控制、傳感器以及生產過程自動化等與計算機應用有關的方面。

20世紀80年代提出了計算機集成制造系統的概念。可以認為，CIMS是從訂貨到加工、直至發貨的全部過程的各個步驟都可以從計算機中及時得到必需的信息集成系統。焊接CIMSA系統，自20世紀90年以來在造船、橋梁、建筑、汽車等行業中得到了一些應用。以船舶生產為例，設計人員首先要根據設計標準和用戶要求進行初步設計，然后在對結構強度、剛度分析的基礎上，還要考慮制造能力，再進行分段的詳細設計。這些工作可運用CAD、CAE等軟件來實現。焊接生產的計劃管理與裝配焊接過程設計，則通過計算機的CAPM和CAPP系統來實現。

3.4 注射成型CAD 包括產品圖模具型腔圖的尺寸轉換、標準模架與典型結構的生成、模具零件圖和總培育圖的生成、模具剛度與強度校核、設計進程管理、模具成本分析與計算等。注射模工藝分析已成熟的商品化軟件，可以預測注射成型流動和保壓階段的壓力場、溫度場、應

力應變場和凝固層的生成，從而有效地指導實際生產。

在西方先進工業國家，注射模CAD/CAE/CAM技術的應用已非常普遍。公司之間模具訂貨所需的塑料制品資料已廣泛使用電子文檔，能否具有接受電子文檔的模具CAD/CAM系統已成為模具企業生存的必要條件。當前代表國際先進汪洋的注射模CAD/CAE/CAM的工程應用具體表現在如下方面：

（1）基于網絡的模具CAD/CAE/CAM集成化系統開始使用。英國Delcam公司在原有軟件DUCT5的基礎上，為適應最新軟件發展及實際需求，向模具行業推出了可用于注射模CAD/CAM的集成化系統。該系統覆蓋了幾何建模、注射模結構設計、反求工程、快速原型、數控編程及測量分析等領域。系統的每一個功能既可獨立運行，又可通過數據接口作集成分析。

（2）微機軟件在模具行業中發揮著越來越重要的作用。在90年代初，能用于注射制品幾何造型和數控加工的模具CAD/CAM系統主要是在工作站上采用UNIX操作系統開發和應用，如在模具行業中應用較廣的美國Pro/E、UGII、CADDS5，法國CATIA、EUCLID和英國的DUCT5等。隨著微機技術的飛速進步，在90年代后期，基于Windows操作系統的新一代微機軟件，如Solid Works、Solid Edge、MDT等嶄露頭角。這些軟件不僅在采用NURSB曲面三維參數化特征造型等先進技術方面繼承了工作站級CAD/CAM軟件的優點，并且在Window風格、動態導航、特征樹、面向對象等方面具有工作站級軟件所不能比擬的優點，深得使用者的好評。

（3）模具CAD/CAE/CAM系統的智能化程度正逐步提高。當前，面向制造、基于知識的智能化功能現已成為衡量模具軟件先進性和實用性的重要標志之一。許多軟件都在智能化方面做了大量的工作。如以色列Cimatron公司的注射模專家系統，能根據脫模方向優化成分模面，其設計過程實現了加工參數的優化等，這些具有智能化的功能可顯著提高注射模的生產率和質量。

（4）三維設計與三維分析的應用和結合是當前注射模技術發展的必然趨勢。在注射模結構設計中，傳統的方法是采用二維設計，即先將三維的制品幾何模型投影為若干二維視圖后，再按二視圖進行模具結構設計。這種沿襲手工設計的方式已不能適應現代化生產的集成化技術的要求，在國外已有越來越多的公司采用基于實體模型的三維模具結構設計。與此相適應，在注射過程模擬軟件方面，也開始由基于中性層面的二維分析方工式向基于實體模型的三維分析方式過渡，使三維設計與三維分析的集成得以實現。

參考文獻

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第四篇：波爾多液在果樹生產中的應用

波爾多液在果樹生產中的應用

波爾多液是由硫酸銅、石灰和水配制成的天藍色懸膠體，其有效成分是堿式硫酸銅，是一種常用的保護性殺菌劑，具有藥效持久、耐雨水沖刷、原料便宜、病菌不易產生抗性等優點，被廣泛應用于果樹病害防治。但如果配制、使用不當，也會給果樹生產造成損失，因此，使用時應注意一些事項。1 波爾多液的成分

波爾多液成分為硫酸銅、石灰和水，因噴施對象不同，硫酸銅和石灰的比例不同，根據二者比例，波爾多液可分為等量式（1：1）、倍量式（1：2）、半量式（1：0.5）、少量式（1：0.25～0.4）和多量式（1：3～4）五種。波爾多液中硫酸銅越多，石灰越少，殺菌力越強，抵抗雨水沖刷力越弱，殘效期越短;反之，殺菌力越弱，抵抗雨水沖刷力越強，殘效期越長。2 波爾多液的配制方法 2.1 兩液法

用一半水溶解硫酸銅，一半水溶解生石灰，然后將二者同時倒入第三容器，邊倒邊攪拌。2.2 稀銅濃灰法

用大量水溶解硫酸銅，少量水溶解石灰，再將稀硫酸銅緩緩倒入濃石灰中，邊倒邊攪拌。質量好的波爾多液應呈懸膠體狀態，天藍色，微堿性，PH值7.5左右。3 配制時注意事項 3.1 選擇優質的原料

石灰要選用色白、質輕、塊狀的優質生石灰，若用消石灰，用量要增加30%；硫酸銅要選用藍色、有光澤的硫酸銅結晶體,含有紅色或綠色雜質的粉末狀硫酸銅不能使用。3.2 選擇合適的容器

配制波爾多液時不能使用鐵、鋁等金屬器皿，以免發生置換反應，可選用木制或水泥等非金屬器皿。

3.3選擇正確的配制程序

配制波爾多液時，兩液溫度不能高于氣溫；用稀銅濃灰法配制時，嚴禁將濃石灰倒入稀硫酸銅中，否則，易產生藥害。另外，波爾多液要隨配隨用，不可久置，更不能過夜。無論用哪種方法配制波爾多液，都要將硫酸銅和石灰溶解后的殘渣過濾干凈，以免發生藥害。4 使用時注意事項

4.1 根據樹種、品種選擇合適的波爾多液配方比例

在各類果樹中核果類、柿、蘋果、梨等對銅離子較敏感，其中柿最敏感，應選用多量式高倍波爾多液，硫酸銅:石灰:水為1：3～4:400～600;蘋果、梨一般用多量式波爾多液，硫酸銅:石灰:水為1：3:200～250；棗樹上用倍量式波爾多液，硫酸銅:石灰:水為1：2:150～200；蘋果中的金冠、紅玉、喬納金使用波爾多液易產生果銹；桃、李、杏等核果類果樹生長期不能使用波爾多液，否則導致早期落葉；葡萄對石灰較敏感，一般用半量式或少量式波爾多液，硫酸銅:石灰:水為1：0.5～0.7:200～240。

4.2 根據果樹生育期、天氣狀況確定是否使用波爾多液

波爾多液為保護性殺菌劑，應在果樹發病前噴施，在果實采收前20-25天停止施用，以免污染果面；幼果期不能使用，可用鋅銅波爾多液代替，其配比為硫酸鋅：硫酸銅：石灰:水為0.5：0.5：1:180～200；有霧天氣、或葉片上露水未干時、或雨前不能使用，夏季應在晴朗天氣、下午5時以后噴施。4.3 注意藥劑的合理混用

波爾多液為堿性農藥,不能與克螨特、多菌靈、托布津、三氯殺螨醇、代森銨、代森鋅、代森錳鋅、甲霜靈、殺螟松等絕大多數農藥混用；不能與防落素、赤霉素、多效唑、2,4-D、矮壯素、乙烯利等植物生長調節劑混用；不能與硼砂(酸)、磷酸二氫鉀等葉面肥混用。與上述藥劑和肥料交替使用如間隔期過短,會發生反應而降低藥效或完全失效。波爾多液能與0.2%～0.3%尿素混用,但應隨配隨用；與馬拉硫磷、對硫磷、水胺硫磷、殺螟硫磷混用時，也應隨混隨用；還能與敵百蟲混用。4.4 一旦產生藥害，及時挽救

蘋果中的金冠、紅玉、喬納金幼果期使用易產生果銹，誤噴后應立即噴施防銹靈解救；若噴后遇雨，應在雨后加噴一次稀石灰水；如已產生藥害，首先要進行葉面噴肥或噴施植物生長調節劑，濃度低于常規濃度，要立即澆水施肥，中耕松土，為根系創造良好的土壤環境，增強根的吸收能力，并且在秋季增施優質有機肥。

第五篇：金屬材料在軍工生產中的應用

金屬材料在軍工生產中的應用

人類文明的發展和社會的進步同金屬材料關系十分密切。繼石器時代之后出現的銅器時代、鐵器時代，均以金屬材料的應用為其時代的顯著標志。現代，種類繁多的金屬材料已成為人類社會發展的重要物質基礎。

金屬材料的結構及其性能決定了它的應用。而金屬材料的性能包括工藝性能和使用性能。工藝性能是指在加工制造過程中材料適應加工的性能，如鑄造性、鍛造性、焊接性、淬透性、切削加工性等。使用性能是指材料在使用條件和使用環境下所表現出來的性能，包括力學性能（如強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等）、物理性能（如熔點、密度熱容、電阻率、磁性強度等）和化學性能（如耐腐蝕性、抗氧化性等）。

我們對金屬材料的認識應從以下幾方面開始：

一、分類：

金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。

1、黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括含鐵90％以上的工業純鐵，含碳 2％～4％的鑄鐵，含碳小于 2％的碳鋼，以及各種用途的結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金、精密合金等。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。

2、有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。有色合金的強度和硬度一般比純金屬高，并且電阻大、電阻溫度系數小。

3、特種金屬材料包括不同用途的結構金屬材料和功能金屬材料。其中有通過快速冷凝工藝獲得的非晶態金屬材料，以及準晶、微晶、納米晶金屬材料等；還有隱身、抗氫、超導、形狀記憶、耐磨、減振阻尼等特殊功能合金，以及金屬基復合材料等。

金屬材料具有許多優良性能，是目前國名經濟各行業、各部門應用最廣泛的工程材料之一，特別是在車輛、機床、熱能、化工、航空航天、建筑等行業各種部件和零件的制造中，發揮了不可替代的作用。

在航空航天中的應用。航空航天產品受使用條件和環境的制約，對材料提出嚴格要求。采用的結構材料須輕質、高強、耐高溫和耐高溫腐蝕。航空航天材料主要包括航空航天結構材料和航空航天功能材料。結構材料主要包括運載火箭及導彈材料和航天飛行材料。運載火箭箭體用金屬材料主要是高強鋁合金，推進劑儲存箱用金屬材料主要是高強可焊鋁鋰合金。火箭發動機主要使用電壽材料、高溫合金、超低溫鈦合金、高強鈦合金、不銹鋼、金屬間化合物等材料。

二、金屬材料的發展趨勢 金屬材料，尤其是新型金屬材料在目前的情況下，應用較為廣泛，前景依然不錯，這種狀況將持續很長時間，非金屬材料的研究進展將決定這種狀態的時間長短。（1）鎂及鎂合金

鎂由于優良的物理性能和機械加工性能，豐富的蘊藏量，已經被業內公認為最有前途的輕量化材料及21世紀的綠色金屬材料，未來幾十年內鎂將成為需求增長最快的有色金屬。汽車、摩托車等交通類產品用鎂合金，鎂作為實際應用中最輕的金屬結構材料，在汽車的減重和性能改善中的重要作用受到人們的重視。世界各大汽車公司已經將鎂合金制造零件作為重要發展方向。電子及家電用鎂合金，汽車行業對鎂合金的大量需求，推動了鎂合金生產技術的多項突破，鎂合金的使用成本也大幅度下降，從而促進了鎂合金在計算機、通訊、儀器儀表、家電、醫療、輕工等行業的應用發展。其中，鎂合金應用發展最快的是電子信息和儀器儀表行業。在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上電磁屏蔽、散熱和環保方面的考慮，鎂合金成了廠家的最佳選擇。另外，鎂合金外殼可使產品更豪華、美觀。在電子信息和儀器儀表行業的鎂合金制品的單位重量和尺寸不如汽車零部件，但它的數量大、覆蓋面廣，其用量也是巨大的。所以，近幾年電子信息行業鎂合金的消耗量急劇增加，成為拉動全球鎂消耗量增加的另一重要因素。其它如鋁合金添加劑、鎂犧牲陽極和型材用鎂合金等。鎂犧牲陽極作為有效的防止金屬腐蝕的方法之一，廣泛應用于長距離輸送的地下鐵制管道和石油儲罐。（2）、鈦及鈦合金

鈦及鈦合金具有密度小、比強度高和耐蝕性好等優良特性。隨著國民經濟及國防工業的發展，鈦日漸被人們普遍認識，廣泛地應用于汽車、電子、化工、航空、航天、兵器等領域。鈦合金所具有的這一系列突出優點，使其在飛機結構和航空發動機中獲得了越來越廣泛的應用。近年來，世界鈦工業和鈦材加工技術得到了飛速發展，海綿鈦和鈦合金加工材的生產和消費都達到了很高的水平。我國鈦資源豐富，儲量居世界前列，目前已經成為世界上繼美國、俄羅斯、日本之后，具有完整工業體系和生產能力的世界第4大鈦工業國，加強我國鈦合金材料的研究和應用推廣對促進我國航空工業的快速發展具有重要意義。伴隨著鈦工業的發展，我國鈦及鈦合金的標準從建立、發展也已經歷近40年，現已形較為完整的標準體系。從鈦的應用領域來看，以美國、日本為例，美國鈦的最大應用領域是航空航天，占到總消費量的58.5%；日本則是火力、核電廠，及板式熱交換器，兩者合計占總消費量的41.9%。從下表可以看出，與美國相比，日本在更多方面使用鈦。在體育用品方面，除了在高爾夫球桿頭上使用鈦以外，還有短距離用跑鞋的銷釘、羽毛球拍及冰杖等登山器具、滑雪滑冰用的冰刀刃、自行車架、輪椅等等。美日兩國在化學工業及油氣田鉆探裝置上的用鈦量都在增加。在計算機磁盤(真空鍍膜)、纖維紡織機的框架、餐具、帳篷用具、拐杖和照相機等方面都巧妙地使用鈦。

相對于美國、前蘇聯、德國、英國、法國等工業化國家在鈦合金工業領域發展而言，我國在鈦合金材料方面的研究和應用起步較晚。與上述鈦工業化強國存在不小的差距。我國生產的熔煉用的海綿鈦的純凈度低，鈦合金鑄錠的雜 質含量高，組織均勻性差，熔煉工藝的穩定性不高。鈦合金半成品加工設備的能力普遍偏低，同時造成鈦合金半成品的質量低且不穩定。從鈦合金材料標準角度來看，與美國112項AMS宇航專用鈦合金材料標準相比，我國的鈦合金材料標準數量明顯不能滿足于未來航空工業的發展需求。在標準的技術內容方面與上述國家的差距則主要體現在鈦合金半成品的規格、質量要求、檢驗測試手段及品種類型等。我國鈦合金材料和鈦合金材料標準與這些國家產生差距的原因有兩方面：一是我國鈦工業化歷史的時間短，在我國開始鈦合金研究的時候，上述國家已經進入鈦的工業化階段了；二是終端航空武器裝備的差距，各種型號的大型軍用運輸機、轟炸機、殲擊機、武裝直升機等。為了滿足我國航空武器裝備的需求，更好地服務于國防事業，在鈦合金材料的研究和應用領域及鈦合金材料的標準化工作領域應著手開展以下的工作。（3）、鋁及鋁合金

鋁合金具有密度小、導熱性好、易于成形、價格低廉等優點，已廣泛應用于航空航天、交通運輸、輕工建材等部門，是輕合金中應用最廣、用量最多的合金。隨著電力工業的發展和冶煉技術的突破，其性價比大為提高，目前交通運輸業已成為鋁合金材料的第一大用戶。

鋁鋰合金具有低密度、高比強度、高比剛度、優良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能和卓越的超塑成型性能，用其取代常規的鋁合金可使構件質量減輕15%，剛度提高15%～20%，被認為是航空航天工業中的理想結構材料。在航天領域，鋁鋰合金己在許多航天構件上取代了常規高強鋁合金。鋁鋰合金作為儲箱、儀器艙等結構材料具有較大優勢。國外預測，含鈧鋁-鎂合金及其它系列的鋁合金有可能成為下一代飛機的重要結構材料。TiAl基合金的板材除了有望直接用作結構材料外，還可以用作超塑性成型的預成型材料，并用于制作近凈成型航空、航天發動機的零部件及超高速飛行器的翼、殼體等

總之，隨著科技的進步，未來將會有大量的金屬及金屬合金產品面世。金屬的應用將會應用到極致，其發展趨勢也將一片明朗。（4）、鋁合金材料在航空航天中的應用

鋁合金是亞音速飛機的主要用材，目前民用飛機結構上的用量為70%～80%，其中僅鋁合金鉚釘一項每架飛機就有40～150萬個；據波音飛機公司的統計，制造各類民用飛機31.6萬架，共用鋁材7100千噸，平均每架用鋁22噸。鋁制零部件在先進軍用飛機中的比例雖低一些，但仍占其自身總質量的40%～60%。據預測，2010年全球航空航天鋁材的消費量可達60萬噸，年平均增長率約為4.5%。

航空航天鋁材的價格比普通民用鋁材的價格高得多，為后者的18倍左右，是一個非常重要的市場，而其政治與軍事意義則尤為重大。2002年美國航空航天鋁材的價格為33000～44100美元/噸，而普通民用鋁材的價格只不過2200～3500美元/噸。美國是世界航空航天工業巨頭，其用鋁約占全球此領域用鋁量的50%強，其他國家如法國、俄羅斯、中國、日本、巴西、加拿大、英國等的用量為50%弱。2002年，全世界航空航天用鋁量約42萬噸，其中美國的用量為21.4萬噸。美國鋁業公司（Alcoa）是世界航空航天鋁材的主要供應者，占全球總供應量的35%以上，為了保持其在該領域的世界霸主地位，獲得更大的利潤，經過精心的全面的調查研究與策劃后，于2002年提出了一個名為“20-20攻關計劃（20-20Initiative）”的計劃。計劃內容與目標包括：在20年時間內，開發一批新的高性能鋁合金，改進鋁制零部件的設計，采用高技術制造工藝，使鋁制零部件的質量下降20%，使鋁制零部件的制造成本與維護費用減少20%。鋁鋰合金具有低密度、高比強度、高比剛度、優良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能和卓越的超塑成型性能，用其取代常規的鋁合金可使構件質量減輕15%，剛度提高15%～20%，被認為是航空航天工業中的理想結構材料。在航天領域，鋁鋰合金己在許多航天構件上取代了常規高強鋁合金。鋁鋰合金作為儲箱、儀器艙等結構材料具有較大優勢。

國外預測，含鈧鋁-鎂合金及其它系列的鋁合金有可能成為下一代飛機的重要結構材料。TiAl基合金的板材除了有望直接用作結構材料外，還可以用作超塑性成型的預成型材料，并用于制作近凈成型航空、航天發動機的零部件及超高速飛行器的翼、殼體等。

三、結語

隨著金屬合金材料日益廣泛的應用到各個領域中，甚至于軍事武器裝備，勢必對金屬合金材料的研究與開發創造了更好的機遇，也對金屬合金材料提出了更嚴格更高標準的要求，開創出更多性能優異的金屬合金材料勢在必行。