第一篇：材料加工新技術

1.材料技術的概念和分類：將材料科學和其他相關學科(如計算機、機械、自動控制)的知識應用于材料(制備)生產和使用的實際，以獲得所需的材料產品、提高材料的使用效能的技藝。分類：(1)制備技術;(2)成形與加工技術;(3)改質改性技術;(4)防護技術；(5)評價表征技術；(6)模擬仿真技術；(7)檢測與監控技術。

按照傳統的三級學科進行分類，材料加工技術(方法)包括機加工、凝固加工、粉末冶金、塑件加工、焊接、熱處理等。按照被加工材料在加工時所處的相態不同進行分類：氣態加工、液態加工、半固態加工、固態加工。材料加工技術的總體發展趨勢：過程綜臺、技術綜合、學科綜臺。主要特征：(1)性能設計與工藝設計的一體化；(2)在材料設計、制備、成形與加工處理的全過程中對材料的組織性能和形狀尺寸進行精確控制 材料加工技術的主要發展方向：（1）常規材料加工工藝的短流程化和高效化；（2）發展先進的成形加工技術實現組織與性能的精確控制；（3）材料設計、制備與成形加工一體化；（4）開發新型制備與成形加工技術，發展新材料和新制品；（5）發展計算機數值模擬和過程仿真技術，構建完善的材料數據庫；（6）材料的智能制備與成形加工技術。快速凝固定義為：由液相列固相的相變過程進行得非常快，從而獲得普通鑄件和鑄錠無法獲得的成分、相結構和顯微結構的過程。實現快速凝固的兩個基本方法是：（1）快速冷卻：通過提高鑄型的導熱能力，增大熱流的導出速度可使凝固界面快速推進，實現快速凝固（2）深過冷：快冷法只能在薄膜、細線及小尺寸顆粒中實現，減少凝固過程中熱流導出量是大尺寸試件中實現快速凝固的唯一途徑，通過抑制凝固過程的形核，使合金溶液獲得很大的過冷度，從而凝固過程釋放的潛熱被過冷溶體吸收，可大大減少凝固過程要導出的熱量，獲得很大的凝固速度。金屬快速凝固的組織特征：（1）偏析形成傾向減小（2）形成非平衡相（3）細化凝固組織（4）析出相的結構發生變化（5）形成非晶態 快速凝固技術的用途：（1）獲得新的凝固組織，開發新材料（2）制備難加工材料薄帶、細小線材和塊體材料（3）簡化制備工序，實現近終形成形。

線材快速凝固成形：玻璃包覆熔融紡線法、合金溶液注入快冷法、旋轉水紡線法、傳送帶法 帶材快速凝固成形：單輥法、雙輥法、溢流法、甩出法、體材料快速凝固成形：噴射沉積技術、大塊非晶合金

3定向凝固是指在凝固過程中采用強制手段，在凝固金屬和未凝固金屬熔體中建立起特定方向的溫度梯度，從而使熔體沿著與熱流相反的方向凝固，最終得到具有特定取向柱狀晶的技術 定向凝固方法有：（1）發熱劑法（2）功率降低法（3）高速凝固法（4）液態金屬冷卻法（5）流態床冷卻法（6）區域熔化液態金屬冷卻法（7）連續定向凝固

連續定向凝固：在連續定向凝固過程中對鑄型進行加熱，使它的溫度高于被鑄金屬的凝固溫度，并通過在鑄型出口附近的強制冷卻，或同時對鑄型進行分區加熱與控制，在凝固金屬和未凝固溶體中建立起沿拉坯方向的溫度梯度，從而使熔體形核后沿著與熱流（拉坯方向）相反的方向，按單一的結晶取向進行凝固，獲得連續定向結晶組織（連續柱狀晶組織）甚至單晶組織。OCC法特點：（1）可以得到完全單方向凝固的無限長柱狀組織（2）是一種近終形連鑄生產技術（3）凝固過程中固液界面始終凸向液相，有利于析出的氣體及夾雜進入液相（4）鑄錠中缺陷少，組織致密，消除了橫向晶界。簡述半固態加工的概念：在金屬凝固過程中，對其施以劇烈的攪拌作用，充分破碎樹枝狀的初生固相，得到一種液態金屬母液中均勻的懸浮著一定球狀初生固相的固液混合漿料（固相組分一般50%），即流變漿料，利用這種流變漿料直接進行成形加工的方法稱之為半固態金屬的流變成形；如果將流變漿料凝固成錠，按需要將此金屬錠切成一定大小，然后重新加熱至金屬的半固態溫度區，這時的金屬錠一般稱為半固態金屬坯料。利用金屬的半固態坯料進行成形加工，稱為觸變成形。特點：（1）溶質元素的局部濃度不斷變化（2）宏觀變形抗力很低（3）隨著固相分數的降低，呈現黏性流體特征，在微小外力作用下即可很容易變形流動（4）當固相在極限值（75%）一下時，漿料可以進行攪拌，并容易混入各種異種材料的粉末、纖維等（5）固相粒子間無結合力，容易分離，由于液相成分存在又容易將分離部位連接形成一體化，特別液相成分很活躍，不僅半固態金屬間的結合，而且與一般固態金屬材料也容易形成很好的結合（6）可加工含有陶瓷顆粒、纖維等難加工材料（7）當施加外力時，液相和固相成分存在分別流動的情況（8）上述現象在固相分數很高或很低或加工速度特別高的情況下都很難發生。獨特優點：（1）黏度比液態金屬高，容易控制（2）流動應力比固態金屬低（3）應用范圍廣。金屬半固態制備方法：（1）電磁攪拌法（2）機械攪拌法（3）應變誘導熔化激活法（4）液態異步軋擠法（5）超聲振動法（6）粉末冶金法（7）傾斜冷卻板制備法（8）低過熱度鑄造法制備半固態金屬漿料或坯料 直接將金屬熔體“軋制”成半成品帶坯或成品帶材的工藝稱為連續鑄軋

結晶器為兩個帶水冷系統的旋轉鑄軋輥，熔體于很短的時間內（2~3S）在其輥縫間完成凝固和熱軋兩個過程。雙輥薄帶鋼鑄軋影響因素：（1）鋼水流動的影響（2）凝固行為的影響（3）鑄軋速度的影響（4）側封的影響（5）鑄軋力和輥縫控制問題 鑄軋基本條件：（1）澆鑄系統預熱溫度（2）金屬液面高度。熱平衡條件：（1）鑄軋溫度（2）鑄軋速度（3）冷卻強度 鑄軋產品缺陷：（1）條痕（2）孔洞（3）橫波（4）白條（5）黑皮（6）板面不平（7）邊部不齊 實現連續擠壓滿足兩個基個條件：(1)不需借助擠壓軸和擠壓墊片的直接作用，即可對坯料施加足夠的力以實現擠壓變形；(2)擠壓簡應具有無限連續工作長度，以便使用無限長的坯料 連續擠壓有哪些優缺點 優點：（1）利用擠壓型腔與坯料之間的摩擦，擠壓變形能耗大大降低；（2）可以省略常規熱擠壓中坯料的加熱工序；（3）可以實現真正意義上的無間斷連續生產，獲得長度達到數千乃至數萬米的成卷制品；（4）具有廣泛的使用范圍；（5）設備緊湊，占地面積小，設備造價及基建費用較低。缺點：（1）對坯料預處理要求高；（2）主要適用于生產小斷面型材，生產大斷面型材時效率低；（3）由于坯料的預處理效果、難以獲得大擠壓比等原因，該法生產的空心制品在焊縫質量、耐高壓性能等方面不如常規擠壓-拉拔生產的制品好；（4）對工模具材料的耐磨耐熱性能要求高；（5）工模具更換比常規擠壓困難；（6）對設備液壓系統、控制系統要求高。

連續鑄擠：坯料以熔融金屬的形式通過電磁泵或重力澆鑄連續供給，由水冷式槽輪與槽封塊構成的環型型腔同時起到結晶器和擠壓筒的作用。優點：金屬處于液態與半固態或接近熔點的高溫狀態，能耗低（2）凝固開始到結束始終處于變形狀態，有利于細化晶粒，減少偏析、氣孔等缺陷（3）直接液態金屬成形，省略坯料預處理工序，工藝流程簡單，設備結構緊湊。

7雙金屬包覆鑄造的方法有哪些？途徑方法的共同關鍵技術是什么？

（1）水平磁場制動復合連鑄法 ：水平磁場的作用強度；兩種金屬的澆鑄速度（2）包覆層連續鑄造法：溫度的正確設定、匹配與控制；輥芯防氧化（3）電渣包覆鑄造法

（4）反向凝固連鑄復合法：側封技術；凝固控制技術；母帶預處理技術（5）復合線材鑄拉法：鋼絲表面預處理；鑄拉工藝控制（6）雙流連鑄梯度復合法（7）雙結晶器連鑄法（8）充芯連鑄法

復合鑄造是指將兩種或兩種以上具有不同性能的金屬材料鑄造成為一個完整的鑄件，使鑄件的不同部位具有不向的性能，以滿足使用的要求。常見的復合鑄造工藝有鑲鑄工藝、重力復合鑄造、離心復臺鑄造。

復合鑄造鑄件的質量除取決于鑄造合金本身的性能外，更主要地取決于兩種合金材料界面結合的質量。在雙金屬復合鑄造過程中，兩種金屬中的主要元素在一定溫度場內可以相互擴散、相互熔融形成一層成分勺組織介于兩種金屬之間的過渡臺金層，一般厚度為40～60 μm。控制各工藝因素以獲得理想的過渡層的成分、組織、性能和厚度，是制造優質復合鑄造鑄件的技術關鍵。按界面結合狀態，層狀復合材料可以分為哪兩大類？

機械結合法：鑲套（熱裝和冷壓入）、液壓擴管、冷拉拔。

冶金結合法：爆炸成形、擴散熱處理、軋制、擠壓、粉末塑性加工、摩擦焊接、復合鑄造。等溫成形特點、適用范圍

等溫成形方法是通過模具和坯料在變形過程中保持同一溫度來實現的，從而避免了坯料在變形過程中溫度降低和表面激冷的問題。特點：（1）降低材料的變形抗力；（2）提高材料的塑性流動能力；（3）成形件尺寸精度高、表面質量好、組織均勻、性能優良；（4）模具使用壽命長；（5）材料利用率高 適用范圍：（1）低塑性材料的成形（2）優質或貴重材料的成形（3）形狀復雜的高精度零件的成形（4）采用低壓力成形大型結構零件（5）研究材料的塑性變形規律 10 激光焊和電子焊統稱為高能束焊，試比較這兩種方法在工藝上的應用

激光焊、電子束焊特點：（1）能量密度高（2）焊接速度快（3）焊接金屬冷速快容易得到細晶組織（4）焊接熱影響范圍小，殘余應力和變形小。

激光焊、電子束焊應用：一般金屬材料的激光焊與電子束焊都有良好的抗熱裂和冷裂能力，焊接性較普通電弧焊時焊接性好。激光焊拼焊的沖壓成型板了毛坯可大幅度降低成本，提高質量，激光焊接的組合齒輪具有變形小，精度高，接頭剪切強度大，生產效率高等特點，焊后可直接裝配使用。電子束焊穿透能力強，焊縫深寬比大，因此在大厚件焊接方面電子束焊接具有不可替代的地位，涉及的材料主要有鈦合金、高強鋼、高溫合金、不銹鋼、復合材料等。電子束焊還能應用于金屬間化合物的連接。試說明粉末冶金的特點，并舉出一種粉末冶金的工藝

（1）可以直接制備具有最終形狀和尺寸的零件，是一種無切削，少切削的新工藝，有效降低生產的資源和能源消耗（2）可以實現多種類型的復合，充分發揮各組員材料各自的特性，是一種低成本生產高性能金屬基和陶瓷基復合材料的工藝技術（3）可以生產普通熔煉法無法生產的具有特殊結構和性能的材料和制品。（4）可以最大限度的減少合金成分的偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。（5）可以制備非晶、微晶、準晶、納米晶和過飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料（6）可以充分利用廢舊原料，是一種有效的材料再生和綜合利用新技術

工藝：霧化制粉技術（二流霧化、離心霧化），機械合金化制粉技術，超微粉末制粉技術，粉末注射成型技術，溫壓成型技術，熱壓成型技術，等靜壓成型技術，場活化燒結技術。

等靜壓成形按其特性分成冷等靜壓(CIP)和熱等靜壓(GIP)。前者常用水或油作壓力介質，故又稱液靜壓、水靜壓或油水靜壓；后者常用惰性氣體作壓力介質，故又稱氣體熱等靜壓。

第二篇：材料加工新技術

材料加工新技術

姓名: 學號

專業：材料加工工程日期： 2013/11/6

金屬材料短流程、近終形生產工藝

人類在探索新材料的過程中，也在不斷地探索和完善材料的制備技術。近幾十年來，隨著高新技術在冶金領域的應用，金屬材料短流程、近終成形技術也得到了很快的發展。金屬材料的近終成形是集金屬合成、精煉、凝固、成形于一道工序的一次成形技術，它實現了減少工序，縮短生產周期，提高金屬利用率，提高金屬性能。目前已使用的金屬近終成形技術有近終形連鑄、粉末冶金、噴射沉積成形、電渣轉注、電磁鑄造、金屬泥成型等。近終形連鑄

近終形連鑄技術是指澆鑄接近最終產品(板坯或者帶坯)形狀的連鑄技術。作為一種新型的連鑄技術,對鋼鐵生產工藝進步產生了巨大的影響。近終形連鑄主要包括薄板坯連鑄技術,薄帶連鑄技術和異型坯連鑄技術等。同傳統工藝相比,它主要具有工藝簡單、生產周期短、低能量消耗、生產成本低、質量較高等優點。這些優點恰好彌補了傳統工藝加工量較大、工序復雜、能耗大、生產周期長、成本較高、勞動強度大等不足。此外,利用薄帶連鑄技術的快速凝固效應可以獲得一些難以生產的材料和新功能材料。

連鑄技術已成為現代材料工業，尤其是鋼鐵工業最主要的技術之一。西方發達國家鋼生產中的連鑄比已達90%,我國的連鑄比也接近90%。作為取代模鑄的一種新工藝,連鑄已帶來巨大的經濟效益。但傳統的連鑄坯需要多道加工工序才能制成最終的產品,因此造成大規模的設備投資和很大的能耗。為了減少投資,降低能耗,提高產品質量,各種種近終形連鑄相繼出現。

1.1薄板坯連鑄技術

薄板坯連鑄技術(TSCC)指澆鑄厚度為40～80 mm的薄板鑄坯,是傳統連鑄板坯厚度的1/3～1/6,可以直接進入熱精軋機。薄板坯連鑄連軋技術有很多優點,如其能耗是常規板坯連鑄坯熱送時的1/4,直接熱裝時的1/2。但采用TSCC新技術給冶金工藝帶來很多困難,如拉坯速度明顯提高、保護渣量增加、冷卻效率要求很高等。目前,世界上已建成的典型工藝流程有CSP(Compact Strip Plant)、ISP(In-line Strip Plant)、CONROLL、FTSC(Flexible Thin Slab Casting)等。

1.1.1 CSP技術

CSP工藝又稱為緊湊式熱帶生產工藝,是由德國施羅曼-西馬克公司開發成功的,是目前應用最廣泛的薄板坯連鑄連軋工藝。目前已有22條生產線32流鑄機(包括我國在內)成功地投入了工業生產。

CSP的工藝過程為:采用立彎式連鑄機生產厚50～60 mm的鑄坯,經分段剪切后,送入輥底式均熱爐(120～185 m)進行加熱、均熱。薄板坯經加熱爐入口段、加熱段和均熱段加速到20～30 m/min進入軋制工序。六機架精軋機組將厚50～60 mm的鑄坯軋制成1.2～12.7 mm的帶材,經層流水簾冷卻后卷取。生產線全長約270 m。

優點:流程短、生產簡便、穩定、產品質量好、成本低、有很強的市場競爭力等。

缺點:對鋼水質量要求高、難以生產很寬或較厚的鋼板等。

1.1.2 ISP技術

ISP技術也稱作在線熱帶鋼生產工藝,是由德國曼內斯曼-德馬克公司1989年開發成功的,是世界上第一個在工業條件下采用固液鑄軋技術的生產工藝,也被稱為無頭軋制工藝。首臺ISP生產線是于1992年1月在意大利阿維迪公司克雷莫納(Cremona)廠建成投產的。目前,世界上有6條ISP生產線在運行中。ISP的工藝過程為:鋼包車→中間罐→薄片狀浸入式水口→結晶器→鑄軋段(厚約40 mm)→大壓下量粗軋機(厚約20 mm)→剪切機→感應加熱爐→克日莫那爐→精軋機→層流冷卻→地下卷取。生產線全長約175 m。

優點:生產線布置緊湊、生產能耗少等。

缺點:感應加熱爐設備較復雜且維修困難、薄片形水口壽命較短等。

1.1.3 CONROLL技術

該技術是由奧鋼聯工程技術公司(VILG)開發成功的。目前,已有5條生產線在運行中。其工藝過程為:CONROLL連鑄機與熱軋機平行布置,鑄坯按Dynacs冷卻模型冷卻,鑄機尾部裝有一臺火焰切割裝置,將鑄坯切成所需長度后進入連續式加熱爐,薄板坯離開加熱爐后,通過粗軋機架5個道次的可逆式軋制,軋成厚25 mm后進入帶卷箱,經過高壓噴水除磷,最后在6機架精軋機上軋成厚1.7～12.7 mm的熱軋帶鋼,出軋機再經層流冷卻后,卷曲成卷。

優點:生產效率高、產品成本較低等。

缺點:生產線的緩沖能力未必足、鑄坯尺寸范圍較窄等。

1.1.4 FTSC技術

該技術被稱為高質量產品的靈活性薄板坯軋制工藝,是由意大利著名的達涅利(Danieli)公司開發的一種薄板坯連鑄連軋工藝。FTSC工藝流程為:煉鋼爐→爐外精煉爐→薄板坯連鑄機→旋轉式除磷機→隧道式加熱爐→二次除磷機→立輥軋機→粗軋機→保溫軌道→三次除磷裝置→精軋機→輸出輥道和帶鋼冷卻段→地下卷取機。

FTSC工藝的特點是采用了三點除磷、H2結晶器、動態軟壓下裝置、熔池自動控制系統、全液壓寬度自動控制軋機、輥道式隧道加熱爐等技術。

優點:鋼種澆鑄范圍較寬、板坯尺寸范圍較大、軋制過程操作靈活等。缺點:生產成本較高、對鋼水質量要求較高等。

1．2 薄帶連鑄技術(SCC)薄帶坯連鑄技術指澆鑄厚度為幾毫米(厚25mm)或1 mm左右的成品或者半成品。其工藝方案因結晶器的不同分為帶式、輥式、輥帶式等,其中研究得最多、進展最快、最有發展前途的當屬雙輥薄帶連鑄技術。該技術在生產0.72 mm厚的薄鋼帶方面具有獨特的優越性,其工藝原理是將金屬液注入一對反向旋轉且內部通水冷卻的鑄輥之間,使金屬液在兩輥間凝固形成薄帶。雙輥鑄機依兩輥輥徑的不同分為同徑雙輥鑄機和異徑雙輥鑄機,其中尤以同徑雙輥鑄機發展最快,已接近工業規模生產的水平。

與熱軋帶鋼傳統技術相比,該工藝省去了板坯連鑄、火焰清理、加熱、粗軋及全部或部分熱軋,可使設備投資節省40%～50%,生產成本降低10%～20%,噸鋼節能0.628 GJ,經濟效益明顯。其缺點主要是年產量低、有些技術問題比較復雜(如:側邊密封、雙輥表面冷卻及澆鑄過程控制等)。

德國、美國還開發出了一種稱為反向凝固的帶鋼連鑄連軋法,利用該工藝可以鑄造復合金屬帶,高效經濟,并且不會出現漏鋼事故。

1.3 異型坯連鑄技術(BBCC)指澆鑄除了方坯、板坯、圓坯、矩形坯以外的具有復雜斷面的連鑄坯。其特點有:表面積大,散熱條件好,在二冷區內就能完全凝固,冶金長度短；矯直為固相矯直,許用應變較大,對矯直有利,矯直后形狀變形大；斷面形狀復雜,各點的散熱條件差別很大,因而溫差就大,易于產生裂紋,所以拉速和鑄機半徑受到限制。異型坯連鑄技術主要用于工字梁(H型鋼)連鑄。最早的工字形坯連鑄機于1968年在加拿大Algoma公司正式投產使用,但由于鑄坯斷面復雜,易于產生偏析和內部裂紋等問題,長期以來發展緩慢。隨著煉鋼技術的進步和連鑄工藝的日趨完善,工字形坯連鑄機不斷增加。目前,世界上已有20多條工字形坯連鑄生產線,能生產出腹板厚度和翼緣厚度都小于80 mm的工字形坯。國內馬鞍山鋼鐵公司的工字形坯連鑄生產線已進行了多次試生產。但在生產過程中異型坯質量經常發生波動,直接影響了H型鋼的實物質量,主要有腹板表面縱裂、表面劃傷等缺陷。此外,近終形連鑄還有線材連鑄(WCC)、空心圓管式連鑄和噴射沉積成形等。連鑄連軋技術向棒、線材乃至異型坯領域擴展,已成為必然趨勢。粉末冶金

粉末治金技術的主要優點是它的近終成形的特點,即從金屬粉末直接制造出接近于最終形狀的零件.采用這種技術可以避免傳統工藝中的疏松、縮孔、材料組織的枝晶偏析及晶粒長大等鑄造缺陷,有助于提高零件的各項力學性能。因此,粉末冶金技術在制造一些形狀復雜的零件及用鑄造方法無法得到優良性能的零 件方面,具有很大的優越性。

陶瓷模工藝是一種粉末冶金技術。陶瓷模工藝過程包括:陶瓷模的制備、裝粉、二次包套、熱等靜壓和脫模陶瓷模的制備包括在蠟模上涂覆陶瓷料漿、脫除蠟模以及燒結幾個過程。蠟模是一個與所要獲得的零件形狀一致,尺寸經放大處理的石蠟或塑料模。裝粉就是將金屬原料粉末裝入陶瓷模內。由于陶瓷模是多孔的,不能直接置于熱等靜壓的壓力容器中進行處理,因此,將陶瓷模置于一形狀簡單的金屬包套中,在金屬包套與陶瓷模之間,填充陶瓷顆粒作為傳壓介質。將金屬包套置于壓力容器中,進行熱等靜壓,三向壓力均勻作用于金屬包套上,通過陶瓷顆粒傳到陶瓷模上,再通過陶瓷模保形傳壓,使原料粉末成形并致密化.對于不同材料,熱等靜壓的工藝參數也不同,如鈦鋁合金材料,要求溫度超過980℃,壓力不小于103 MPa,才能獲得全致密的、粉末顆粒間結合良好的零件。熱等靜壓后,將金屬包套剝去,倒出陶瓷顆粒,小心地敲去零件表面的陶瓷模即可脫模。陶瓷模工藝原理如下圖所示：

此項工藝中最為關鍵的工序是陶瓷模的制備,陶瓷料漿成分及配制,料漿的均勻涂覆方法及厚度控制、脫蠟及燒結等每一步都影響陶瓷模的性能,從而影響零件的制取.國外十分重視研究這道工序,且大都是保密的。

此項工藝于七十年代末由美國Crucible公司研究開發出來,主要用于一些形狀復雜,性能要求較高的零件,如增壓發動機的渦輪。國內目前尚無這方面的研究成果。噴射沉積成形

噴射沉積成形技術是在粉末冶金惰性氣體霧化制粉的基礎上發展起來的一 種近終成形技術。原理如下圖所示：

它是利用已精煉的液態金屬,經霧化成滴射流,使半凝固的顆粒在底襯上沉積,形成盤、棒、帶、管等噴射沉積成形技術的關鍵是熔融金屬經高壓霧化成微小彌散的液態顆粒,以高速噴射到水冷基板上。到達基板前金屬熔滴不能完全凝固,而到達基板后必須很快凝固,不能形成金屬熔池。英國Swansea大學的Singger教授首先提出了噴射沉積概念,八十年代英國的Aurora鋼公司應用這一原理生產M-2高速鋼,由于冷卻速度非常大(103～104 K/s),碳化物非常細小,用這種高速鋼制成的刀具工作壽命比普遍鑄-鍛造制出的同鋼種工具提高60%。美國麻省理工學院(MIT),用這種方法生產出強度、延伸率及缺口性能良好的Al-Li合金。這種方法還可以用于制取金屬基復合材料和多層不同成分的金屬復合材料。電渣轉注

電渣轉注法由烏克蘭巴頓電焊研究院首先提出。其原理如下圖所示： 6

自耗電極通入電流后,在渣池中析出焦耳熱,將電極熔化,熔化金屬在溶煉室中集聚,轉注入三面封閉的固定式鑄模,液態金屬在固定模內凝固成形。

轉注使液態金屬與熔渣接觸面積擴大,鋼-渣反應時間增長,有利于鋼中非金屬夾雜物被爐渣吸附和溶解,有利于冷卻過程中過飽和氣體形成氣泡逸出。這一技術的難點是金屬液位的控制,熔煉移動過快會導致漏鋼,過慢又會使鑄模中的凝固外延到熔煉室,造成熔煉室卡死。電磁鑄造

電磁鑄造是無鑄模連續鑄造。液體金屬在電磁場約束下,保持自由表面狀態下凝固成形,其表面光潔似鏡面,在強磁場的作用下,金屬組織和結構得到改善。前蘇聯首先發明了這種鑄造技術,美國、法國、瑞士相繼引進這項技術用于工業化生產,瑞士鋁公司利用這種技術生產出大量鋁合金。電磁鑄造鋁錠表面光潔,無偏析、拉傷等鑄造缺陷,既省去了銑面和切邊工序,又具有良好的內部組織性能。我國在70年代開始研究電磁鑄造技術,1989年大連理工大學鑄造工程中心用此項技術成功地研制出了120mm×50mm×1000mm的鋁錠。這項技術與傳統鑄造有很大區別,鑄件成形過程受溫度場、應力場、流速場及濃度場的綜合影響,控制參數繁多,某一環節控制不當必將影響鑄件的組織及材料的性能。金屬泥成形

美國麻省理工學院Fleming教授首先提出了金屬泥成形,隨后,日本大力開發金屬泥成形技術。目前,有色金屬及其合金半固態金屬泥制備與成形技術較為成 熟,利用這項技術已生產出鋁鎂合金汽車零件。

金屬泥成形的優越性是,生產周期短,無疏松、縮孔、氣孔及宏觀偏析等鑄造缺陷,能耗小,工模具損耗小，產品規格與品種的靈活性好。目前制備半固態金屬泥主要采用電磁攪拌法，同時探索非均勻形核法、應變誘導熔體活化的SIMA法制備金屬泥。采用壓鑄、擠壓、注射、模壓等方法對半固態金屬泥進行加工。

金屬材料短流程、近終形生產工藝的出現和快速發展應歸功于近代冶金學的研究成果和現代控制技術的進步。21世紀的金屬材料仍將在世界經濟中占據重要的位置，同時激烈的競爭也是在所難免。各國目前都相當重視金屬材料短流程、近終形生產技術的研究與開發，它將使金屬工業的面貌煥然一新，所帶來的可觀經濟效益與社會效益也是令人振奮的。金屬材料短流程、近終形生產工藝具有極大的發展潛力，中國在這方面的研究與國外還有較大差距，各金屬材料企業應高度重視這一技術的開發應用，應借鑒國外成功的先進經驗和他們的研究成果，加大投入，加快研究步伐，爭取早日趕上世界先進水平，最終達到降低金屬材料成本、不斷改善材料性能的目的，進而使中國的金屬材料短流程、近終形生產技術取得重大突破。

第三篇：材料加工新技術論文

題目：噴射沉積技術的發展及其應用

院（部）系 所 學 專 業 年級、班級 完成人姓名 學號

材料科學與工程

材料工程 2014級 衛明 2014730056

噴射沉積技術的發展及其應用

摘要：噴射沉積技術是一種新的金屬成形工藝,作為高性能結構件的一種先進制坯技術,應用愈來愈廣泛。本文對該工藝進行了綜述，并介紹了噴射沉積技術的特點及其在諸多領域的應用現狀。

關鍵詞：噴射沉積；應用；現狀

Development and Its Application of Spray Deposition Technology

Abstract : The spray deposition technology is a new metal forming technology.As an advanced technology, it was applied more widely in manufacturing high-performance structural blanks.The process was reviewed and the characteristic of spray deposition technology and prospects of spray forming and application status.Key words : spray forming ；application ；status

1.前言

金屬的噴射沉積技術是一種新的金屬成形工藝。由于人們對液態金屬經霧化到動態固結這一過程的不同理解, 它往往又被冠之以噴射成形(SF)、噴射沉積(SD)、噴射鑄造(SC)、液體動態固結(LDC)及控制噴射沉積(CSD)等名稱。噴射成形的概念最早是由英國Swansea 大學冶金及材料工程系Singer 教授于1968 年首先提出,并于1972 年獲得專利[1]，而作為一種工程技術則是從1974 年英國OsprayMetals 公司取得專利權開始。噴射成形技術包括金屬熔化、霧化和沉積等三個工藝過程。即將金屬熔化成液態金屬后,霧化成熔滴顆粒, 隨即直接沉積在具有一定形狀的收集器上,從而獲得致密的大塊金屬實體。這一過程全部是在密閉艙體內完成, 完全取消了粉末處理、燒結等工序,避免了金屬的污染。由于液態金屬是在惰性氣流作用下霧化和沉積, 所獲得的金屬實體具有偏析小、晶粒細小等特性[2]。利用這一技術可以得到一般快速凝固方法無法得到的大尺寸的金屬實體。總之,霧化噴射沉積技術既克服了傳統鑄造過程中存在的晶粒粗大、偏析嚴重的缺點,又屏棄了粉末冶金工藝中工序繁多、氧化嚴重等不足,同時又兼有粉末冶金技術的優點,是一種極具競爭力的快速凝固工藝。因此引起了各國科技、企業界的廣泛重視,得到了迅速的發展。

噴射沉積技術是在Ospray 技術的基礎上增加真空熔化處理技術而形成的。預處理的合金在坩堝中通過真空感應冶煉后, 通過漏斗狀計量口流入Ospray 工藝裝置,熔化的合金流經過2 次高純度的氬氣霧化成很細的霧滴[3]。再將霧化后的金屬熔滴直接噴射到金屬基底，在基底上沉積形成半凝固沉積層, 依靠金屬基底的熱傳導使沉積層不斷地凝固形成較致密的預制坯料。通過更換不同形狀的冷卻機體而噴霧成形各種形狀的預制坯(如圓盤、塊坯、環形坯或管坯等),隨后進行鍛造。合金沉積的形狀和厚度通過芯棒的退回來控制。其生產環類或殼類零件長達1.5 m, 直徑達51.4m。在合金熔化過程中,允許添加其他合金,不像常規制坯那樣要進行嚴格地隔離[4]。一般情況下,氧含量<10 ppm,氮含量<60ppm。噴射沉積技術制坯有如下特點: ①該技術與傳統的粉末冶金技術相比,簡化了霧化和固化生產工藝,縮短了生產時間,生產成本降低20%～40%,同時也避免了雜質的介入。②噴霧沉積工藝過程是在真空、氬氣和氮氣環境中進行, 該方法解決了合金RSPM 工藝中粉末表面氧化的問題,減輕了原始顆粒界面(PPB)對合金性能的不利影響,顯微組織均勻(沒有宏觀析出物)、致密、晶粒細,晶粒尺寸達A STM5～8，其制坯的孔積率為0.2%～2.0%。③用該項技術所制坯料的熱加工性得以改善。因為在合金霧化過程中, 使合金化學成分的均勻性得到改善，晶粒得到細化。其效果與真空感應熔化-真空電弧再熔化真空感應熔化-真空電火花再熔化方法相比更加突出。這對于超強度材料在高溫合金和硅鋁合金中應用無疑起到促進作用。④用噴射沉積工藝制坯可以改善材料切削加工性噴射沉積技術作為高性能結構件的一種先進冶金制坯技術逐漸受到廣泛的重視。利用噴射沉積技術可以使合金零件的制造既快捷又經濟。如高質量鎳基超強合金用于渦噴發動機生產，通過一步轉換就能制成預成型的環類或殼類毛坯，大大縮短了制坯的生產周期,簡化工藝過程。

2.噴射沉積技術的應用

2.1 噴射沉積技術在合金制造中的應用 噴射沉積技術目前已被廣泛用來研究和開發多種快速凝固材料，取得了很好的效果，所研制的不銹鋼，工具鋼，高強度低合金鋼，高合金鑄鐵，耐磨、精密合金，高溫合金以及鋁、鎂等輕合金的組織和性能都得到了改善。下面以部分高溫合金及硅鋁合金為例作簡要介紹。

2.1.1噴射沉積技術在高溫合金制造中的應用

高溫合金是發動機制造必需的材料，其制坯工藝受到工業界的普遍重視。采用噴射沉積制坯，不但能改善高溫合金的顯微結構和性能，還可以直接生產成最終形狀或接近最終形狀的產品，提高材料的利用率,降低產品的成本。噴射沉積制坯高溫合金的顯微結構比熔鑄材料均勻，特別是為改善強度和高溫性能增加了溶質含量的合金，其性能如拉伸、蠕變抗力、應力斷裂和低周疲勞性能改善尤為明顯。另一方面還解決了導致高溫合金性能惡化的兩種主要缺陷:氣孔和夾雜。2.1.2 噴射沉積技術在硅鋁合金制造中的應用

噴射沉積硅鋁合金經鍍金處理后用作電子電路中微波放大器的模塊。無線電頻率(RF)和微波的封裝材料要求極其嚴格，如低的熱膨脹系數(CTE)(與鎵砷化合物和氧化鋁相當或稍高)，較高的熱傳導性(>100W·m-1K-1),低密度(<3 g·cm-3)，具有一定的剛度(>100GPa)。另外，還應便于加工、電鍍和激光焊接以及不受環境溫度變化等因素的影響。從這些要求看，Si-Al 合金是比較理想的材料。其優點隨Si 含量的提高表現得尤為突出。但Si含量過高，尤其是超過共晶點時會形成粗大針狀或片狀多角形Si 相，嚴重降低合金的力學性能。采用噴射沉積技術，可顯著改善合金的纖維組織，減少偏析，提高合金固溶度等，使合金性能得以大幅度提高。利用該技術得到一種新的合金，叫做可控膨脹(CE)合金。CE 合金的CTE 可隨著Si 含量變化在Al 和Si 的CTE 之間變化。CE 合金在封裝應用上也表現出明顯的優點，其重量比純鋁輕15%以上，強度超過高強鋁合金。CTE 隨溫度變化不明顯，當溫度變化從-50～300℃時，CTE 變化不超過10%，彈性模量大于110GPa，密度，剛度大,如Si-30Al 是53 G Pa·cm 3/ g, 與Kovar(54Fe-29Ni-17Co)的17 G Pa·cm3/g 和Cu275W 的15 G Pa·cm3/g 相比要高得多。由于Si-Al 合金中含有極硬的硅粒子,加以鋁基體比較軟，常規坯料在加工時很難保證加工精度和低的表面粗糙度及好的表面形狀，且刀具易磨損，加工高溫鋁合金就更不易了。但采用Ospray工藝制坯的高硅(wSi≯70%)Si-A l 合金，利用鈦氮化物涂層硬質合金刀具可以順利地進行機械加工，表面粗糙度Ra≤1.6滋m,甚至還可以加工出棱邊。在鉆孔時,若鉆頭上涂一層很薄(<10滋m)的復晶金剛石(PCD)涂層，還可避免孔口的塌陷。對非環形槽等可以采用電火花、激光等方便地加工出來。

2.2 噴射沉積技術在貴金屬領域的應用前景

目前，噴射沉積技術在鋁合金、高溫合金、金屬間化合物中的應用已基本成熟。從貴金屬材料的應用領域和材料的形狀類型(塊、片、絲、膜等)考慮, 噴射沉積技術可以應用到貴金屬材料及其復合材料的制備和生產中。(1)電接觸材料的生產(如:AgSnO2、Pt-Ir、Pd-Ag、Au-Cr)。

可以預期，利用噴射沉積技術能消除電接觸材料成分的宏觀偏析、抑制微觀偏析的生成、細化晶粒，從而可改善和提高貴金屬電接觸材料的綜合性能。如加工性、氧含量、抗電蝕性等。并減少加工工序、降低成本。

(2)某些貴金屬焊料(如:Ag-Cu28、Au-Sn20共晶合金)的生產可實現成分亞穩固溶擴展，及形成均勻細化的微觀組織。由此來改善和提高材料的加工性能。(3)為貴金屬與金屬基復合材料的制備提供了一種可能的制備途徑(如；Pt-Pd-Rh-RE 與金屬基復合催化材料)。目前，純貴金屬催化網的使用效率在70%左右，如能在有色金屬基體上沉積適量的貴金屬催化材料，通過擠壓、拉制制備出貴金屬與金屬基復合催化網，可大量節約貴金屬。

(4)利用低密度噴射可完成離散表面涂層的生產(如錸管涂銥航空航天火箭噴管復合材料)。噴射沉積技術為貴金屬復層材料的生產提供了較為理想的技術方法，并可提高噴管的高溫抗氧化性，從而減少冷卻用燃料的攜帶量。總之，噴射沉積作為一項新興的快速凝固材料制備技術，雖然還存在很多值得研究的問題，但隨著人們對噴射沉積技術各領域逐步深入的研究，必將對國民經濟的可持續發展和國防工業的發展起到重大的推動作用。2.3 噴射沉積技術在Al-Si 電子封裝材料中的應用

A l-Si 合金是一種綜合性能可以滿足電子封裝要求的合金體系，其熱膨脹系數(C TE)和熱導率隨硅含量的變化在一定范圍內連續可調.因此，通過設計材料的成分, 可制備出新型輕質并具有熱傳導率高、熱膨脹系數低、與半導體硅和砷化鎵匹配及硅含量高(50 %～ 70 %)的Al-Si 合金材料，使之滿足現代封裝技術的要求。

硅含量較低的Al-Si 合金一般可通過熔化鑄造成形，但硅質量分數大于50 %時,Al-Si 合金鑄態的顯微組織主要由粗大的、孤立的、多面化和高縱橫比的一次硅晶體組成，這對材料的力學性能和可加工性將產生不利的影響。針狀一次硅相的尺寸為毫米級，這導致材料的顯微組織極度各向異性，使此合金極不適合用于電子封裝。例如，用于電子封裝的板材厚度為1 ～ 5 mm，如果采用鑄造材料，那么單個顆粒硅晶體將有可能穿透整個板厚，并且硅顆粒易沿擇優晶體學平面發生單方向開裂，這使材料的加工極難達到表面涂裝所要求的高精度。采用噴射沉積技術制備的A l-Si 合金，可在不改變材料成分的前提下大幅度提高材料的性能。在噴射成形過程中，經過霧化的Al-Si 合金熔滴在飛行過程中即開始形成硅晶體。在沉積坯表面的凝固相被破碎而產生大量的硅相形核，這些核心長大并相互碰撞限制了硅相的長大，使其無法形成鑄造組織中那樣孤立的、高度取向性的硅顆粒，而且所形成的硅晶體隨機取向，解決了顯微組織與性能各向異性的問題。這樣使沉積坯在結構上實現了連貫性，具有各向同性的合金組織和性能，有利于材料表面的精細加工。目前，關于硅質量分數高于50 %的Al-Si 合金電子封裝材料的研究十分活躍。歐共體實施BRI TE/EU RAM 計劃來開發以Al-Si 合金為基礎的新型電子封裝材料。由歐共體支持的英國Ospray公司于2000 年用噴射沉積技術生產出硅含量最高達到70 %的A l-Si 合金，制備出了A l-27Si ,A l-42Si，Si-50Al，Si-40Al，Si-30Al 系列合金。該公司還可根據用戶的需求設計材料的成分，大幅度拓展了Al-Si合金的應用，滿足了電子封裝業的需求。

目前，國內主要有北京有色金屬研究院、北京科技大學、中南大學和中國科學院等單位進行了相關研究，并且取得了一定的成果。田沖等人[5] 采用噴射沉積技術制備了Al-70Si 合金，其組織均勻，Si 相粒子細小，沒有粗化和偏析的現象。該合金的CTE 為(7 ～ 8)×10-6K-1，熱導率大于100 W/(m ·K)，密度為2.46 g/cm3，機械加工性能良好，可以用普通刀具進行車、銑、刨、鉆孔加工.魏衍廣等人[6 研究了沉積態合金的顯微組織及其隨溫度變化的規律, Al-70Si 合金的熱加工變形溫度為560 ～ 590 ℃.王曉峰等人[7] 采用噴射沉積與熱等靜壓結合的方法制備了性能良好的Al-70Si 合金.王磊等人[8] 用該法制備的Al-70Si 合金, 其C TE 為(7 ～ 9)×10-6 K-1 , 熱導率為120 W/(m ·K), 抗彎強度為180 MPa。

3.結論

綜合已有的研究成果，可見噴射沉積技術有其獨特的優越性：①高的致密度。多種合金的直接沉積一般可達理論密度的95%以上，在工藝成熟條件下可達到99%以上。隨后對坯件加工則很容易達到完全致密。②較低的含氧量。噴射沉積過程是在惰性氣氛中瞬間完成的, 因此金屬中的氧含量得到了很好的控制, 而且由于液態金屬一次成形,工序簡單,避免了粉末冶金工藝中因篩分、貯存、運輸等工序帶來的氧化,減輕材料的受污染程度。③屬于快速凝固的范疇。根據合金類型、霧化沉積條件的不同和沉積坯尺寸大小, 合金的冷卻速度可在103～106K·s-1 之間變化。因此噴射沉積合金具有一般快速凝固的組織特征, 主要是晶粒組織細化、宏觀偏析消除,合金成分趨于均勻。④流程短工序簡化。由于可減少中間工序的投資和能耗,經濟性好,因此比粉末冶金具有更強的競爭力。⑤合金性能得到改善。由于快速凝固的組織優勢，各種噴射沉積材料的組織性能，如耐蝕、耐磨、磁性、強度、韌性等性能指標均較常規鑄鍛工藝生產的材料有大幅度提高，或可與粉末冶金材料相當。

噴射沉積技術把液態金屬的霧化和霧化熔滴的沉積自然地結合起來, 以較少的工序將合金直接從液態制備成致密、組織細化、成分均勻、結構完整并接近零件實際形狀的材料和坯件.用噴射沉積技術生產的A l-Si 系列電子封裝材料可與大多數半導體材料匹配，在國外這種材料已進入實用化和商品化階段，但是國內在高硅鋁合金電子封裝材料的研制及這類材料的產品化方面還有些差距，進行這方面研究和開發是十分必要的。

參考文獻：

[1] 李慶春．霧化噴射沉積技術的發展概況及展望[ J]．材料科學與工程，2009，（4）:8-10.[2] 彭超群，黃伯云．噴射沉積技術[J]．有色金屬,2012，（1）：12-14.[3] David M，Jacobson．Spray-formed silico-aluminum[J]．Advanced Materials & P rocesses，2000，(10)：196-201．

[4] 徐寒冰．噴射沉積技術進展及工業應用[J]．機械工程材料，2013，（6）：1-5.[5] 田沖, 陳桂云, 楊林, 等.噴射沉積硅鋁電子封裝材料的第 2 卷 第 1 期

徐高磊, 等:噴射沉積技術在 Al-Si電子封裝材料中的應用 13組織與性能[J].功能材料與器件學報, 2006 , 12(1):57.[6] 魏衍廣, 熊柏青, 張永安, 等.噴射成形70Si30Al 合金在加熱保溫過程中顯微組織的演變規律[J].中國有色金屬學報, 2014, 16(4):681.[7] 王磊, 張永安, 劉紅偉, 等.噴射成形70Si30Al 合金封裝材料的組織性能研究[J].稀有金屬, 2007 , 31(1):4.[8] 王曉峰, 趙九洲, 田沖.噴射沉積制備新型電子封裝材料70 %Si-Al 的研究[J].金屬學報, 2005 , 41(12):1277-1279.

第四篇：鋁合金型材加工新技術

鋁合金型材加工新技術

鋁合金型材加工新技術，隔熱鋁合金型材施工工藝有以下三種，新型的隔熱鋁合金型材產品的推廣使用將在節能和環保方面對我國國民經濟起到重要作用。

一、灌注輥壓一體隔熱鋁合金型材

灌注輥壓一體隔熱鋁合金型材是采用機械加工的方法，把兩部分型材通過隔熱條進行連接，在連接的隔熱條腔內灌注PU樹脂起到雙效隔熱斷橋的作用。其工藝是綜合灌注PU樹脂隔熱鋁合金型材與嵌條隔熱鋁合金型材兩種工藝而成，工藝要求嚴格復雜。它通過隔熱條來阻斷熱量在鋁型材上的傳導，對K值起到了有效地降低作用。而灌注PU樹脂阻止了熱量的對流傳導，雙效節能，節能效果更加顯著。灌注輥壓一體隔熱鋁合金型材制作的產品各項指標很大程度地優于國家現階段的標準要求，具有廣闊的發展前景。

二、嵌條隔熱鋁合金型材。

嵌條隔熱鋁合金型材是采用機械加工的方法，把兩部分型材通過隔熱條進行連接，連接的隔熱條起到隔熱斷橋的作用。嵌條隔熱鋁合金型材生產工藝為：型材貼保護膜→鋁型材開齒→穿隔熱條→輥壓成形。其加工難點是，開齒深度和輥壓型材變形量。新起草的國家標準中規定了其抗拉強度和剪切強度值，從而要求開齒深度必須保證將隔熱條與鋁合金型材輥壓緊密連接在一起。為了保證達到國標要求，開齒深度和輥壓的變形量必須達到工藝參數的要求；復合處鋁。鋁合金型材以其強度高、水密性及氣密性好、外觀精美、加工簡便等優點，20世紀80年代初開始在我國建筑行業中得到廣泛應用。但是，進入90年代末，由于鋁合金的導熱性能好，制作的門窗產品對于建筑物的保溫性能差這一問題逐漸被人們所重視。隔熱鋁合金型材保溫原理型材的幾何尺寸要滿足尺寸精度要求，確保產品質量合格。嵌條隔熱鋁合金型材制作的門窗產品各項指標完全達到國家標準要求。

三、灌注PU樹脂隔熱鋁合金型材

灌注PU樹脂隔熱鋁合金型材生產工藝為：擠壓型材→灌注PU樹脂→切斷金屬冷橋。灌注PU樹脂隔熱鋁合金型材的加工工藝難度較大，灌注鋁合金型材制作的門窗產品抗風壓強度、氣密性能、水密性能、門窗產品的導熱系數、隔聲性能等各項性能指標完全能夠滿足建筑鋁合金隔熱型材的標準要求和新出臺的建筑門窗國家標準的七個性能指標要求。

第五篇：紡織品染整加工基本原理及新技術發展趨勢

紡織品染整加工基本原理及新技術發展趨勢

姓名：孫旗陽學號：091312206

摘要：新型紡織纖維對紡織品對于提高我國紡織品的核心競爭力起著重要的作用，了解到紡織品練漂、染色、印花、整理等加工基本原理和一些后期處理方法，未來紡織品的發展將趨于高科技化，只用當紡織品與現代科技同步行走才能再創紡織業的輝煌。

關鍵詞：紡織纖維基本原理新技術趨勢

提到紡織品染整加工現狀及新技術發展趨勢。

首先我們要知道什么是紡織品。紡織纖維經過加工織造而成的產品稱之為紡織品，中國是世界上最早生產紡織的國家之一。紡織纖維分天然纖維和化學纖維兩種。亞麻、棉紗、麻繩等是從植物中獲取的，屬于天然纖維；羊毛和絲綢來自動物，也是天然纖維。化學纖維的種類很多，例如尼龍、人造纖維、玻璃纖維等等。纖維是紡織品的基本組成物質，纖維與紡織品的使用性能、審美特性和經濟性之間存在著非常密切的關系。

紡織品的基本組成物質，纖維與紡織品的使用性能、審美特性和經濟性之間存在著非常密切的關系。

纖維對紡織品的使用性能起著決定性的作用。紡織品的使用性能主要包括物理機械性能，如強伸性、耐磨性、耐熱性的等，化學性能，如耐酸、耐堿，耐氧化劑以及耐有機溶劑等性能。雖然不同的紗線、織物結構和染整加工對紡織品的使用性能也起著決定性的作用。纖維是影響其審美特性的主要因素。紡織品的審美特性主要指外觀風格，包括眼神、光澤、手感、懸垂性、蓬松性和尺寸穩定性等。另外纖維也是影響其產品經濟性的重要因素。紡織品的經濟性主要包括纖維的成本和加工費用，紡織纖維的優化和選擇可以直接影響紡織品的制作成本。此外，紡織纖維種類的不斷增加，促進了紡織品的多樣化，尤其是近年來合成纖維的發展。，為紡織品的在纖維上的選擇提供了更廣闊的天地，使產品的在品種上千變萬化，在形態上千差萬別，在功能利用上各具特色。

時代在進步，社會在發展，新型纖維的出現也大大改變了紡織品的形態和其產業格局世界各國都把發展新材料作為發展經濟、推動技術進步的重要方面，各種新型紡織纖維用于當今高技術領域的重要材料。目前全球新型纖維產品的市場規模超過千億美元，已成為紡織行業的新型“戰略支柱產業”之一。

新型紡織纖維產業具有技術含量高、市場規模大、產業輻射面廣、拉動效應顯著等特點。同時，新一代新型纖維技術也是我國“十二五”期間新興產業發展的重要組成部分，大力發展新型紡織纖維產業，實現關鍵技術和產業的突破，對于提升我國紡織產業核心競爭力、推動產業轉型升級意義重大

據統計，目前，新型纖維應用于針織品行業占到80%，應用于家用紡織品占20%。我國新型纖維不但市場很大，其產品的平均利潤率較高，是純棉產品的1-2倍。由于其主要生產原料是新型纖維，棉花價格的巨幅波動對企業效益的影響基本上可以忽略不計。一些著名網站認為，各相關企業應在完善紡織纖維產業鏈的同時，重視新型紡織纖維產業的發展，科學把握技術發展趨勢和節奏，超前部署高新技術研究實現我國紡織產業由跟隨式發展向引領式發展的跨越。

二、紡織品的基本加工原理和工藝（1）練漂

練漂是紡織物精練和漂白的總稱，也就是退漿、精練、漂白、絲光等加工過程的統稱。練漂的基本目的是去除纖維上所含的天然纖維雜志，天然纖維都含有雜質，在紡織加工過程中又加入了各漿料、油劑和沾染的污物等，這些雜質的存在，既妨礙染整加工的順利進行，也影響織物的服用性能。練漂的目的是應用化學和物理機械作用，除去織物上的雜質，使織物潔白、柔軟，具有良好的滲透性能，以滿足服用要求，并為染色、印花、整理提供合格的半制品。

（2）染色

紡織材料中的染色是把纖維制品染上顏色的加工過程，使染料和纖維發生化學或物理化學結合，或在纖維上生成不溶性有色物質的工藝過程。染料應在纖維上有一定的耐水洗、曬、摩擦等性能，這種性能稱為染色牢度。紡織品的染色，歷史悠久。《詩經》中有藍草、茜草染色的記載，中國在東周時期使用植物染料已較普遍。長沙馬王堆漢墓出土的絢麗多彩的絲織物，也表明2000多年前中國的染色和印花技術已達到一定水平。染色分浸染法和軋染法兩種。

（3）印花

織物印花是在紡織品上通過特定的機械化和化學方法，局部施以染料或涂料，從而獲得有色圖案的加工過程。

織物印花是一種綜合性的加工技術、生產的過程通常包括：圖案設計、花網制作、仿色打樣、色漿配置、印花、蒸化、水洗處理等幾個工序，在生產過程中各工序間良好的協調、相互配合才能生產處合格的印花產品。歷史當中，隋唐時期已有大量的印花織物通過“絲綢之路”傳輸到西域，五、六世紀又傳至日本，解放后的印花工藝技術及生產得到很大發展，先后發展了平版篩網印花、圓網印花等機械化生產。

將染料或涂料在織物上印制圖案的方法有很多種，主要有三種工藝，一是直接印染，將各種顏色的花形圖案直接印制在織物上的方法即為直接印花，此種印花工藝是幾種印花方式最簡單而又最普遍的一種。二是撥染，在已經經過染色的織物上，印上含有還原劑或氧化劑的漿料將其地色破壞而局部露出白地或有色花紋。染有地色的織物用含有可以破壞地色的化學品的色槳印花，這類化學品稱為

拔染劑。拔染槳中也可以加入對化學品有抵抗力的染料。如此拔染印花可以得到兩種效果，即拔白和色拔。三是防染，即在織物上先印以防止地色染料上染或顯色的印花色漿，然后進行染色而制得色地花布的印花工藝過程。

（4）織物整理

織物的整理就廣義而言是指織物在下織機后所經過的一切為改善其品質而經行加工的過程，包括紡織廠的織物補修和印染廠的染整加工的全過程，從狹義來說，是織物在練漂、染色或印花以后的加工過程。

織物染整的目的是通過物理化學、物理和化學的方法加工，改善織物的外觀和內在質量，提高服用性能或賦予其特殊功能。按照整理的目的，織物整理大致可以分為4類，一是形態穩定的整理，二是增進織物外觀整理，三是改善織物手感整理和最后的功能特殊整理。

（5）紡織品的質量、安全以及后期處理。

質量是企業的生命，許多企業因質量過硬贏得聲譽，拓展了市場；也有一些企業因質量問題而流失客戶，甚至在經營中被索賠。因此在任何企業中都必須十分重視產品質量的管理。印染布的外觀質量檢驗，包括外觀質量檢驗和送樣進行內在的檢驗。產品按照質檢的結果進行分等分級、開剪和包裝。印染布的外觀質量檢驗在撿布碼布機上進行，印染布的外觀疵點，有一般外觀疵病，染色布外觀疵病、印花布外觀疵病和外觀疵病。織物除了外觀質量以外，內在質量也很重要，會直接影響服用性能，因此必須進行內在質量的檢驗。

隨著我國人民生活水平的提高和紡織品對外貿易的快速增長，人們對紡織品的安全問題也越來越重視。可以說紡織品的安全問題涉及千家萬戶、與每個人的健康都有直接關系，國家也出示了相應的法律法規來保證紡織品的安全問題如《國家紡織產品基本安全技術規范》等。

紡織品的印染加工需要大量的用水，平均每萬米織物需耗水250噸左右，同時加工進程中產生大量的化學藥品、染料以及各種制劑，其中大部分隨著加工殘液放于污水中，所以印染工廠也是最大的污染水源之一。在印染加工中，在實在生產工作要防止或減少廢水的產生，實現清潔生產。目前用于印染廢水處理的主要方法有生化法、化學法以及幾種工藝結合的理方法，而廢水處理中的預處理主要是為了改善廢水水質，去除懸浮物及可直接沉降的雜質，調節廢水水質及水量、降低廢水溫度等，提高廢水處理的整體效果，確保整個處理系統的穩定性，因此預處理在印染廢水處理中具有極其重要的地位。

三、紡織品新技術

隨著紡織工業的發展，紡織技術不斷形成新的發展趨勢。近年來條形碼的廣泛應用，使得零售商能隨時掌握已售商品的詳細信息和顧客的需求動態，這對紡織工業提出了更高的要求。紡織品個性化、舒適化、功能化、時尚化的潮流，促進了紡織品小批量、多品種趨勢的形成。市場的需求加上科技的高速發展，把紡織服裝這個古老的傳統工業越來越融合于現代工業體系，使之從過去的粗放型、勞動密集型產業逐步轉變成集約型、資本和技術密集型的產業。專家認為，國際流行的紡織技術可以歸納為以下幾個方面：

（1）過程應用計算機化

計算機為主體的現代信息控制技術，已經滲透到了紡織服裝的各個領域。全球紡織工業普遍采用電子、電腦程序控制，從市場信息到產品的花型設計，顏色、織物結構的設計，到紡紗、織布、染整等生產領域和管理領域都能找到電子計算機的身影。利用電腦來監測和作為生產輔助手段，可以實現小批量、多品種的市場需求，增強產品競爭能力，達到經濟效益的最大化。據介紹，歐洲70％的服裝企業幾乎采用了CAD（電子計算機輔助設計）系統，日本織造企業的CAD系統使用率卻多達80％。

（2）紡織機械機電一體化

專家把紡機技術的發展趨勢歸納為：高速高產、優質高效作為紡織機械發展追求的目標；努力擴大機械的工藝性能，適應市場對紡織品的變化需求；電子技術的應用范圍不斷擴大，水平不斷提高；節能和環保得到更廣泛的關注。目前機電一體化已經成為國際紡織機械發展的趨勢，據介紹，國外幾乎所有提花機和大圓機等都已安裝了電子提花裝置，采用紋版CAD系統來試制卡盤，改變了原來的機械方法。

（3）紡織技術復合化

紡織技術復合化主要體現在三個方面：第一是化學纖維的復合技術和加工技術；第二是天然纖維相互混紡交織交并，以及天然纖維和各種化學纖維的混紡交織交并產品和加工技術；第三是多層織物的復合技術、包括組織結構復合、粘合復合、涂層等。各種天然纖維和化學纖維都有自身的優缺點，通過多種纖維的復合技術可以充分發揮各種纖維的優良特性，改善織物性能。現在紡織服裝面料經常見到三種以上纖維的混紡交織交并，有的甚至達到五、六種纖維的混紡交織交并，這類面料在市場上可以說是身價不菲。

（4）印染后整理技術現代化

由于廣泛采用電子計算機進行產品的設計，以及采用電腦測配色和電腦分色制版等工藝方法，印染后整理的質量得以大幅度提高。目前，國際紡織業界在生態染整技術方面發展很快。染化料有短流程、無污染等，現在的印染技術已廣泛采用無水加工技術、無制版印花技術、低溫等離子處理等技術，通過高效的復合制和先進的印染技術工藝使得印染后整理工藝流程更短，生產效率更高，產品性能更好。

四、結論

紡織品未來的發展是趨于高科技化的。

20世紀80年代以來，高科技紡織品在整個紡織品市場中的比例不斷增長。資料顯示，最近5年，發達國家高科技紡織品的市場份額就增長1倍多。在歐洲紡織品市場上，高科技紡織品的市場占有率已達40％以上。目前，高科技紡織品主要有高性能的化學纖維、高技術的產業用紡織品、特種醫療和保健用紡織品等等，這些高科技紡織品的廣泛應用對紡織技術提出了更高的要，當紡織品與現代科技同步行走才能再創紡織業的輝煌。

參考文獻

[1] 蔡再生.纖維化學與物理[M].北京：中國紡織出版社，2004.[2] 姚穆等.紡織材料學 [M].京：紡織工業出版社，1990.[3] Akira N.Raw Material of fiber.New Hampshire:Science Publishers,Inc..2000

[4]范雪榮.紡織品染整工藝學（第二版）[M].北京.中國紡織出版社，2006.[5]戴銘辛.我國染整設備目前的發展態勢[J].染整技術，1998（6）：1-5

[6]上海印染行業協會.印染手冊（第二版）[M].北京：中國紡織出版社，2003.[7]李澤堯.紡織生產質量控制[M].福建：廈門大學出版社，2007

[8]Warner S B.Fiber Science.New Jersey: Prentice-Hall.Inc.,2005