第一篇：日用陶瓷材料的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

日用陶瓷材料的應(yīng)用與發(fā)展 法學(xué)092

劉婷

09437105 陶瓷材料是人類(lèi)應(yīng)用時(shí)間最早，并且應(yīng)用領(lǐng)域最廣的材料之一。它是一種天然或人工合成的粉狀合成物，經(jīng)過(guò)成型或高溫?zé)Y(jié)，由金屬元素和非金屬的無(wú)機(jī)化合物構(gòu)成的固體材料。

陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、原料豐富、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在，最受關(guān)注的三大固體材料是金屬材料、高分子材料，以及陶瓷材料。按照其用途的不同，通常可將陶瓷材料分為工業(yè)、藝術(shù)和日用陶瓷三大類(lèi)。其中工業(yè)陶瓷是指應(yīng)用于各種工業(yè)的陶瓷制品，包括建筑陶瓷、化工陶瓷、電子陶瓷和特種陶瓷幾大類(lèi)；藝術(shù)陶瓷主要指花瓶、雕塑等以陳列欣賞和美化環(huán)境為主要作用的陶瓷；而日用陶瓷主要是指如餐具、茶具、潔具等日常生活中應(yīng)用的陶瓷制品。本文主要研究日用陶瓷的應(yīng)用形式及其發(fā)展趨勢(shì)。

陶瓷材料與其他材料

相對(duì)而言，金屬材料具有良好的延展性和可塑性，具有良好的熱傳導(dǎo)性，可是其耐溫性和耐腐蝕性較差。高分子材料具有耐腐蝕性和可加工性，色彩豐富，但是其機(jī)械強(qiáng)度，耐高溫性和耐磨性較差。陶瓷具有高硬度、耐磨、耐酸、耐堿、耐熱、耐冷等優(yōu)越的性能，肌理富于變化，色彩豐富而且不褪色，造型可塑性強(qiáng)，在豐富人們的物質(zhì)和精神生活，美化環(huán)境，以及提升生活品質(zhì)等方面可達(dá)到作用，是其他材料不可替代的。陶瓷致命的缺點(diǎn)在于高脆性和韌性差，這是材料結(jié)構(gòu)所決定的。在室溫下，陶瓷材料分子結(jié)構(gòu)幾乎不會(huì)產(chǎn)生滑移和位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，材料處于受力狀態(tài)時(shí)無(wú)法通過(guò)塑性變形來(lái)松弛應(yīng)力[2]。但是隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和陶瓷新品種的開(kāi)發(fā)，必然可在其原有基礎(chǔ)上逐步改善其容易碎裂的不足，滿足相應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

現(xiàn)在，金屬材料和高分子材料越來(lái)越多的應(yīng)用于餐具，容器等日用產(chǎn)品，走入了人們的日常生活中。其優(yōu)勢(shì)在于，易于批量生產(chǎn)成本低，具有良好的韌性，不易碎裂，高分子材料產(chǎn)品更具有色彩豐富而亮麗，造型多樣，尺寸標(biāo)準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)，甚至在一定程度上替代了瓷器的原有地位，特別是在快餐店等場(chǎng)所的應(yīng)用廣泛。但是瓷器作為傳統(tǒng)的日用產(chǎn)品材料，耐磨易洗，質(zhì)地溫潤(rùn)光澤，花色紋飾高雅，并且具有較高的藝術(shù)價(jià)值，其正統(tǒng)地位和品質(zhì)仍是不可替代的。因此，陶瓷在日用餐具容器的設(shè)計(jì)方面，應(yīng)當(dāng)注意與其他材料產(chǎn)品的檔次區(qū)別，揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揚(yáng)本身的特色。

日用陶瓷材料的應(yīng)用

陶瓷是人民日常生活中所不可缺少的日用品，幾千年來(lái)一直是人類(lèi)用以生活的主要餐具、茶具和容器。在人民生活水平日益提高的形勢(shì)下，與人民生活密切相關(guān)的陶瓷制品必然面臨對(duì)品質(zhì)和數(shù)量提出更高要求的局面。而且，陶瓷又是制造美術(shù)陳設(shè)器皿的最耐久最富于裝飾性的材料，陶瓷的堅(jiān)致潔白、明潤(rùn)如玉、便于塑造、適于多種裝飾手段、變化萬(wàn)千、豐富多彩是其它材料所無(wú)法替代的。

目前，陶瓷在日用方面的發(fā)展，除了與日常生活息息相關(guān)的傳統(tǒng)餐具，茶具，各種容器之外，還可以應(yīng)用于家具類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)當(dāng)中。

將陶瓷應(yīng)用于家居設(shè)計(jì)當(dāng)中，不僅能體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)特性的實(shí)用價(jià)值，使家具耐磨損、易清潔、不變形、不褪色，而且具有其他材料無(wú)法比擬的藝術(shù)效果。將陶瓷材料應(yīng)用于家具設(shè)計(jì)中，是目前陶瓷制品的發(fā)展方向之一。家具材料的發(fā)展具有多元化的趨勢(shì)，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)要減少天然林珍貴木材的采伐量，也會(huì)影響到全實(shí)木家具的生產(chǎn)量?？纱罅Πl(fā)展非木材資源的復(fù)合材料與實(shí)木混合原料的家具，減少實(shí)木用量。多元化材料的開(kāi)發(fā)與運(yùn)用是必然趨勢(shì)，也將給家具業(yè)的發(fā)展帶來(lái)更廣闊的空間。在這種發(fā)展趨勢(shì)下，陶瓷材料因其獨(dú)有的裝飾韻味和諸多優(yōu)越性能備受關(guān)注[1]。但是，要將陶瓷材料廣泛的應(yīng)用于家具設(shè)計(jì)中，材料成本過(guò)高仍是一大制約因素，而易碎等弱點(diǎn)也還有待于研究解決。

日用陶瓷的發(fā)展趨勢(shì)

陶瓷材料自誕生之日起，一直受到人們的關(guān)注。陶瓷材料的發(fā)展與人類(lèi)歷史有著密切的關(guān)系，瓷器的發(fā)明及技術(shù)的進(jìn)步對(duì)人類(lèi)的文明和生活都產(chǎn)生了巨大的影響，幾乎成為社會(huì)發(fā)展中文化藝術(shù)和技術(shù)進(jìn)步的重要時(shí)代標(biāo)志[3]。

新品種材料的出現(xiàn)和工藝水平的不斷進(jìn)步推動(dòng)著陶瓷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，材料性能不斷提升，不僅在工業(yè)、電子、航天、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，而且在建筑、裝飾、生活日用方面的產(chǎn)品性能不斷優(yōu)化提升，為人類(lèi)營(yíng)造著舒適、便捷、高品質(zhì)的生活空間。

陶瓷材料發(fā)展趨勢(shì)

陶瓷材料的發(fā)展趨勢(shì)是復(fù)合化、多功能化、智能化、材料工藝一體化，單一特性和功能的材料很難滿足現(xiàn)代技術(shù)對(duì)材料綜合性能的要求[4]。人們?cè)趥鹘y(tǒng)陶瓷的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，功能豐富的多種新型陶瓷。在日用陶瓷領(lǐng)域，分析日用產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合陶瓷的特性得出以下發(fā)展方向。

納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。開(kāi)發(fā)功能性與結(jié)構(gòu)性結(jié)合的復(fù)合材料，促使產(chǎn)品向輕、薄、小的方向發(fā)展。當(dāng)材料特征尺寸縮小到納米級(jí)，可能使陶瓷材料產(chǎn)生獨(dú)特的電、熱、聲、光、熱等物理和化學(xué)特性。由于普通陶瓷材料太硬太脆，加工極困難，很難像金屬一樣進(jìn)行切割、鉆孔等操作，這也是普通陶瓷材料應(yīng)用受局限的原因之一，但是納米陶瓷的出現(xiàn)卻使陶瓷材料有希望改變這些塑性局限性。陶瓷材料一直給人“易碎”的印象，雖然具有諸多優(yōu)越性能，但因其易碎的特性而限制了它的應(yīng)用范圍，納米陶瓷同樣可能改善陶瓷材料的韌性。納米陶瓷技術(shù)將有可能改變陶瓷的致命弱點(diǎn)。這樣的話，陶瓷材料作為一種家具新材料，將給家具造型設(shè)計(jì)帶來(lái)更多的可能性，并可以以主體材料的形式出現(xiàn)。

智能材料是陶瓷發(fā)展的更高階段，是陶瓷疊層化技術(shù)、復(fù)合技術(shù)、集成化技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)和微電子技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，是陶瓷新材料發(fā)展的熱點(diǎn)，具有誘人的應(yīng)用前景。集傳感、執(zhí)行、處理、傳輸和控制于一體的新材料有待發(fā)展。目前多采用陶瓷復(fù)合和集成技術(shù)，將已有具有某些智能化屬性的功能材料、驅(qū)動(dòng)器和反饋系統(tǒng)等組合起來(lái)的智能材料系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。如高級(jí)轎車(chē)的減震裝置和智能雨刷。

隨著陶瓷材料的研究和發(fā)展，很多新型特種陶瓷材料被開(kāi)發(fā)利用，陶瓷新品裝飾材料不斷面世，應(yīng)用領(lǐng)域也越拓越寬，給人類(lèi)的生活以越來(lái)越重要的影響。例如：(1)發(fā)光陶瓷。國(guó)外市場(chǎng)上推出的這種發(fā)光陶瓷，它是在瓷磚光澤釉或無(wú)光澤釉表面，利用絲網(wǎng)印刷方法，在所定圖案下放以僅在紫外線照射下產(chǎn)生熒光的顏料，并采用熒光顏料與熱固性樹(shù)脂混合加熱或在800攝氏度下烘烤處理法，該陶瓷用于裝飾具有獨(dú)特的裝飾效果。(2)超輕陶瓷。日本研制出一種比木頭更輕的能浮在水上的超輕量陶瓷，它是將一種被稱(chēng)為“中空樹(shù)脂填料”的物質(zhì)按一定數(shù)量的比例同粘士摻和而成，用這種材料制成的陶瓷器，其比重下降至0.3，但其強(qiáng)度卻與傳統(tǒng)陶瓷無(wú)異。用這種超輕陶瓷材料燒制鋪蓋屋頂?shù)耐咂?，重量輕、耐地震，而且降低運(yùn)輸成本。(3)柔性陶瓷。其成分中除含有粘土外，還含有合成橡膠，因而具有柔軟性。用這種軟陶瓷可制作磚面、衛(wèi)生潔具、貼面層等，具有一定的韌性，不易破碎，其表面光滑、阻燃、隔音，便于貯藏[5]。

陶瓷材料在家具領(lǐng)域的應(yīng)用前景是廣闊的。這不僅因?yàn)樘沾勺鳛橐环N獨(dú)特的藝術(shù)媒介語(yǔ)言，有其特有的材質(zhì)特性與歷史文化底蘊(yùn)。以材料語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，它溫和的質(zhì)地，多變的釉彩，豐富的肌理，以及在制作中的偶然性，賦予陶藝相比其他材料無(wú)法成就的魅力。同時(shí)，陶瓷材料具有硬度強(qiáng)、耐磨、耐酸、耐堿、耐冷、耐熱等優(yōu)越性能，被運(yùn)用于現(xiàn)代裝飾中，是其它材料所無(wú)法抗衡的。通過(guò)現(xiàn)代材料科學(xué)技術(shù)手段，納米陶瓷技術(shù)將有可能改變陶瓷材料易碎這一致命弱點(diǎn)，使其成為一種高強(qiáng)度、高韌性的家具新材料，這將給家具造型設(shè)計(jì)與裝飾設(shè)計(jì)的變化帶來(lái)更多的可能性與發(fā)揮空間。

陶瓷產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)(1)降低成本

開(kāi)發(fā)新型快速成型技術(shù)，降低陶瓷產(chǎn)品成本。要滿足日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、日益縮短產(chǎn)品更新周期。陶瓷材料制備工藝是降低陶瓷制品生產(chǎn)成本、提高陶瓷材料可靠性和可重復(fù)性。從提高產(chǎn)能、節(jié)約能源的角度去實(shí)現(xiàn)陶瓷的生產(chǎn)，降低陶瓷產(chǎn)品的成本。從原料選取、利用，加工技術(shù)，完善包裝，降低運(yùn)輸損耗各方面改善，降低陶瓷制品的成本。

(2)綠色化

“綠色”這個(gè)時(shí)下健康的代名詞，是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。作為與人們生活密切相關(guān)的日用品，‘綠色產(chǎn)品’使用安全，成為大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。利用新型材料替代鉛元素，保證陶瓷產(chǎn)品對(duì)人體的安全和健康，是陶瓷產(chǎn)品綠色化的發(fā)展方向之一。

除了材料的綠色化，生產(chǎn)過(guò)程也要綠色化。要在保護(hù)環(huán)境的前提下，努力提高資源利用效率、節(jié)省能源，對(duì)不可再生的天然礦物原料鉆探、開(kāi)采、利用制定科學(xué)規(guī)劃。大力提倡低質(zhì)料、廢渣廢棄物的使用，禁止用優(yōu)質(zhì)料做低附加值產(chǎn)品，提高能源、資源的利用效率，減少環(huán)境污染，推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。積極推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，把生態(tài)工業(yè)、清潔生產(chǎn)、生態(tài)農(nóng)業(yè)等措施綜合起來(lái)，使資源得到最有效利用，污染物排放最少。

建設(shè)節(jié)約型產(chǎn)業(yè)將是我國(guó)陶瓷工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。從粗放型向精細(xì)、精準(zhǔn)、節(jié)約型轉(zhuǎn)化，更多地采用節(jié)能新技術(shù)，以節(jié)能、降耗為重點(diǎn)，大力開(kāi)發(fā)和推廣使用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和環(huán)保技術(shù)，努力開(kāi)發(fā)低消耗、無(wú)污染、高性能、多功能、高附加值的新陶瓷產(chǎn)品。

(3)藝術(shù)傳承

陶瓷文化一直以來(lái)都是中國(guó)人的驕傲，從它的身上可以看到中國(guó)歷史的變遷和文化的堆積。陶瓷的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)不斷演化、不斷更新的過(guò)程，這個(gè)家族日益豐富多彩。彩陶、黑陶、白陶、唐三彩、紫砂器、青瓷、白瓷、青花瓷、五彩繽紛的彩繪瓷陶器作為一種生活用品，從它產(chǎn)生之時(shí)開(kāi)始，就和藝術(shù)密不可分，無(wú)論是器形還是紋飾，都是藝術(shù)的創(chuàng)造或模仿。也許，沒(méi)有一種材料能像陶瓷一樣在每一個(gè)時(shí)代都參與了人類(lèi)的生活。而在當(dāng)今的現(xiàn)代生活中沒(méi)有陶瓷藝術(shù)是不可想象的，這一古老的文明為現(xiàn)代人們的生活增添了許多情趣與歷史文化的積淀。

因此，未來(lái)陶瓷發(fā)展趨勢(shì)不能忘記對(duì)歷史的繼承，注重民族藝術(shù)的傳承性。(4)設(shè)計(jì)現(xiàn)代化——特色與個(gè)性

陶瓷制品幾千年來(lái)在中國(guó)歷史上一直占有了它獨(dú)特的一席，它早已深入到了普通百姓的家中并受到喜愛(ài)。

然而陶瓷作為一種古老悠遠(yuǎn)的文化，近幾年卻受到了來(lái)自西方文化的沖擊，外國(guó)的瓷器正在以它們時(shí)尚多變的形象對(duì)傳統(tǒng)的陶瓷文化做出挑戰(zhàn)，另外隨著搪瓷等一些的其它材質(zhì)的日用品的出現(xiàn)，陶瓷文化面臨的舶來(lái)品的沖擊，中國(guó)的傳統(tǒng)陶瓷受到了前所未有的沖擊?！爸挥惺澜缧?，才有更深刻的民族性。倘若一個(gè)民族的東西，不具備普遍性特質(zhì)，那就根本難以為其他民族所理解”

陶瓷設(shè)計(jì)要跟上時(shí)代的發(fā)展，就必須更新設(shè)計(jì)觀念，把握時(shí)尚的價(jià)值體系，設(shè)計(jì)師通過(guò)對(duì)時(shí)尚動(dòng)向，以及對(duì)市場(chǎng)各方面的反饋信息進(jìn)行組合重構(gòu)，從而使陶瓷更遠(yuǎn)，更新的發(fā)展。

日用陶瓷發(fā)展出現(xiàn)的新格局，顯示著陶瓷材料新技術(shù)與新工藝的廣泛應(yīng)用。但日用陶瓷要想發(fā)展，就應(yīng)有與時(shí)俱進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上要?jiǎng)?chuàng)新，走可持續(xù)發(fā)展道路，節(jié)能降耗，生產(chǎn)“綠色陶瓷”和“生態(tài)陶瓷”。參考文獻(xiàn)：

[1]鄭豐銀.論陶瓷藝術(shù)在現(xiàn)代家庭裝飾中的意義[J].中國(guó)陶瓷.2003 [2]華南工學(xué)院等.陶瓷材料物理性能[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版.1980 [3]李國(guó)禎，郭演儀.中國(guó)名瓷工藝基礎(chǔ)[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985

[5]葉國(guó)珍.先進(jìn)陶瓷材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].今日科技，2002 [6]費(fèi)利君.中國(guó)古代陶瓷紋樣中的象征意味[J].美與時(shí)代.2005 [4]謝征芳等.特種陶瓷的發(fā)展與展望[J].中國(guó)陶瓷工業(yè)，2000

第二篇：現(xiàn)代CAPP的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代CAPP的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

自20世紀(jì)80年代以來(lái),CAPP技術(shù)一直是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn),國(guó)內(nèi)外對(duì)CAPP技術(shù)進(jìn)行了大量的探討與研究.近10年來(lái),CAPP無(wú)論是在技術(shù)水平還是應(yīng)用程度上都取得了很大的發(fā)展.根據(jù)覆蓋18個(gè)國(guó)家的國(guó)際制造戰(zhàn)略調(diào)查項(xiàng)目(International Manufacturing Strategy Survey,IMSS)2000年所得到的數(shù)據(jù),總結(jié)得出結(jié)論:3年內(nèi)CAPP和共享數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用將顯著增加.而3年來(lái)國(guó)內(nèi)CAPP市場(chǎng)增長(zhǎng)的趨勢(shì)也證明了這一點(diǎn),預(yù)計(jì)未來(lái)3年這種高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)還將繼續(xù).……

一、引言

60年代末，人們就開(kāi)始了CAPP的研究與開(kāi)發(fā)，最早研究CAPP技術(shù)的國(guó)家有挪威及前蘇聯(lián)等。但在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的是設(shè)在美國(guó)的國(guó)際性組織CAM-I于1976年開(kāi)發(fā)的CAPP(CAM-I's Automated Process Planning)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)最早開(kāi)發(fā)的CAPP系統(tǒng)是同濟(jì)大學(xué)的修訂式TOJICAP系統(tǒng)和西北工業(yè)大學(xué)的創(chuàng)成式CAOS系統(tǒng)，其完成的時(shí)間都在80年代初。

經(jīng)過(guò)20多年的歷程，國(guó)內(nèi)外對(duì)CAPP技術(shù)已進(jìn)行了大量的探討與研究，無(wú)論在研究的深度上和廣度上都不斷取得進(jìn)展。

但是，同CAD、CAM等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)相比，CAPP在應(yīng)用方面仍是薄弱環(huán)節(jié)。一方面，這是由工藝設(shè)計(jì)問(wèn)題的復(fù)雜性和特性所決定的；另一方面，也受CAPP發(fā)展的大背景和指導(dǎo)思想影響。因此，盡管在國(guó)內(nèi)外CAPP研究中，各種新概念、新方法不斷涌現(xiàn)，但CAPP的發(fā)展缺乏堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)是公認(rèn)的事實(shí)。

本文從CAPP的應(yīng)用角度，回顧C(jī)APP的發(fā)展歷程、探討CAPP未來(lái)的發(fā)展，以期為制造業(yè)信息化中的CAPP應(yīng)用提供一些思路。

二、基于自動(dòng)化思想的修訂/創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的CAPP研究開(kāi)發(fā)中，人們依據(jù)工藝決策方式，將CAPP系統(tǒng)劃分為兩大類(lèi)：修訂式(Variant，亦稱(chēng)派生式)CAPP系統(tǒng)和創(chuàng)成式(Generative，亦稱(chēng)生成式)CAPP系統(tǒng)。根據(jù)技術(shù)發(fā)展及實(shí)際開(kāi)發(fā)需求，也有兼容上述兩種方法的混合式系統(tǒng)，以及影響更大的應(yīng)用人工智能（AI）及專(zhuān)家系統(tǒng)（ES）技術(shù)的CAPP專(zhuān)家系統(tǒng)。這類(lèi)系統(tǒng)以自動(dòng)化為唯一目標(biāo)，以期在工藝設(shè)計(jì)上代替工藝人員，因此，造成開(kāi)發(fā)應(yīng)用中的諸多問(wèn)題：系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、難度大；工藝人員在使用中需交互輸入大量的零件信息，麻煩而又容易出錯(cuò)，難以掌握系統(tǒng)的使用；系統(tǒng)功能和應(yīng)用范圍有限(局限性大)，缺乏適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境變化的靈活性和適用性，難以推廣應(yīng)用。

為了解決上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外不斷地在開(kāi)發(fā)工具（包括專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具）的開(kāi)發(fā)、面向?qū)ο?O-O)技術(shù)的應(yīng)用、CAD/CAPP集成應(yīng)用等方面進(jìn)行探索，但未能有效推進(jìn)CAPP的實(shí)用化。

三、基于計(jì)算機(jī)化思想的實(shí)用化CAPP系統(tǒng)

20世紀(jì)90年代以來(lái)，CAPP的實(shí)用化問(wèn)題引起研究者和企業(yè)技術(shù)工作者的重視，以實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)化為目標(biāo)或強(qiáng)調(diào)CAPP應(yīng)用中計(jì)算機(jī)的輔助作用的實(shí)用化CAPP系統(tǒng)成為新的主題。這些實(shí)用CAPP系統(tǒng)或是專(zhuān)用開(kāi)發(fā)或是基于商品化系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，大致可分為以下兩大類(lèi)。

1．基于Word/Excel/AutoCAD及其他圖形系統(tǒng)的工藝卡片填寫(xiě)系統(tǒng)

由于以自動(dòng)化為目標(biāo)的修訂/創(chuàng)成式CAPP應(yīng)用存在的問(wèn)題，許多企業(yè)自行基于Word/Excel/AutoCAD等通用軟件開(kāi)發(fā)工藝卡片填寫(xiě)系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，很多只是基于簡(jiǎn)單模板的計(jì)算機(jī)卡片，僅取得了一定的應(yīng)用效果，但也有不少是企業(yè)在工藝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的基礎(chǔ)上花費(fèi)大量人力、物力所開(kāi)發(fā)出來(lái)的，取得了很好的應(yīng)用效果。

1997年以來(lái)，國(guó)內(nèi)推出了幾個(gè)商品化CAPP系統(tǒng)，其中許多是基于AutoCAD和其他一些圖形系統(tǒng)的工藝卡片填寫(xiě)工具系統(tǒng)。這類(lèi)系統(tǒng)片面強(qiáng)調(diào)工藝設(shè)計(jì)的“所見(jiàn)即所得”，完全以文檔為核心，忽視企業(yè)信息化中產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的重要性，存在難以保證產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、一致性和進(jìn)行工藝信息集成的致命問(wèn)題。這類(lèi)系統(tǒng)基以文件形式進(jìn)行管理，有些雖然宣稱(chēng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理，事實(shí)上是基于文件封裝概念的管理，產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性和工藝信息集成等問(wèn)題仍無(wú)法解決。

2．基于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的CAPP系統(tǒng)

從信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)角度，分析產(chǎn)品工藝文件中所涉及的數(shù)據(jù)/信息，建立結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)模型，并以模型驅(qū)動(dòng)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。一些企業(yè)開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用CAPP系統(tǒng)基本屬于該類(lèi)系統(tǒng)，大都采用通用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。CAPPFramework作為商品化CAPP應(yīng)用框架，以面向?qū)ο蠓治雠c信息建模為基礎(chǔ)，采用ODBC技術(shù)來(lái)適應(yīng)各類(lèi)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了模型驅(qū)動(dòng)下的“所見(jiàn)即所得”工藝設(shè)計(jì)界面，為工藝信息的可靠、有效集成和CAPP的深入應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

在國(guó)內(nèi)推出的商品化CAPP系統(tǒng)中，有些雖然也強(qiáng)調(diào)了產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的重要性，但仍以文檔為核心組織數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化程度低。這類(lèi)系統(tǒng)只能稱(chēng)其為基于半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的CAPP系統(tǒng)。

實(shí)用化CAPP系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，看上去是回退到CAPP系統(tǒng)發(fā)展的初級(jí)階段，但實(shí)際上并非如此。目前實(shí)用化CAPP系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)應(yīng)用過(guò)程中，其目與傳統(tǒng)目標(biāo)有很大的不同，這類(lèi)CAPP系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的企業(yè)得到應(yīng)用，短短幾年已取得相當(dāng)顯著的效果。目前，CAPP的發(fā)展正在逐步體現(xiàn)現(xiàn)代先進(jìn)制造思想，向工藝設(shè)計(jì)與工藝管理一體化的制造工藝信息系統(tǒng)發(fā)展。

四、面向產(chǎn)品的CAPP應(yīng)用與制造工藝信息系統(tǒng)

在制造企業(yè)中，最終產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)的工藝設(shè)計(jì)通常涉及到產(chǎn)品裝配工藝、機(jī)械加工工藝、鈑金沖壓工藝、焊接工藝、熱表處理工藝、毛坯制造工藝、返修處理工藝等各類(lèi)工藝設(shè)計(jì)，在一般產(chǎn)品的機(jī)械加工工藝中通常涉及到回轉(zhuǎn)體類(lèi)零件、箱體類(lèi)零件、支架類(lèi)零件等各種零件類(lèi)型。顯然，若采用以零組件為主體對(duì)象的CAPP應(yīng)用模式，CAPP在企業(yè)的應(yīng)用只能是局部的應(yīng)用，CAPP的應(yīng)用缺乏應(yīng)有的廣度，從而使CAPP的發(fā)展缺乏堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。從企業(yè)發(fā)展長(zhǎng)遠(yuǎn)看，必將造成企業(yè)工藝管理上的不一致與不協(xié)調(diào)，將在根本上阻礙CAPP的應(yīng)用和發(fā)展。CAPP應(yīng)用應(yīng)從以零組件為主體對(duì)象的局部應(yīng)用走向以整個(gè)產(chǎn)品為對(duì)象的全面應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)與管理的一體化，建立企業(yè)制造工藝信息系統(tǒng)。

1．面向產(chǎn)品的CAPP方法論

面向產(chǎn)品的CAPP方法論的基本內(nèi)容是：CAPP系統(tǒng)首先應(yīng)是以產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)為中心的集工藝設(shè)計(jì)與信息管理為一體的交互式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，并逐步集成檢索、修訂、創(chuàng)成等多工藝決策混合技術(shù)及多人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)混合智能(Human-machine Hybrid Intelligence)和人、技術(shù)與管理的集成，逐步和部分實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)與管理的自動(dòng)化，從設(shè)計(jì)和管理等多方面提高工藝人員的工作效率，且在應(yīng)用中不斷積累工藝設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)。

(1)CAPP系統(tǒng)首先應(yīng)是交互式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 在以交互式為基礎(chǔ)的CAPP系統(tǒng)模式下，工藝人員是工藝決策的主體，系統(tǒng)采用檢索、修訂、創(chuàng)成等多工藝決策混合技術(shù)及多人工智能技術(shù)將著眼于局部工藝決策功能的自動(dòng)化，并作為從整體上提高工藝人員的工作效率的手段之一，而不是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)工藝決策全過(guò)程的自動(dòng)化，更不應(yīng)成為CAPP所要實(shí)現(xiàn)的唯一或主要目標(biāo)。

(2)產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)是CAPP系統(tǒng)的中心 產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的重要組成部分，也是企業(yè)生產(chǎn)信息的匯集處。產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的完整性、一致性及企業(yè)產(chǎn)品工藝信息的集成與共享對(duì)于企業(yè)信息化具有重要的意義，而工藝卡片是工藝數(shù)據(jù)的格式化表現(xiàn)形式，完全可由系統(tǒng)自動(dòng)生成。在此基礎(chǔ)上，CAPP也完全可自動(dòng)完成各個(gè)層次(產(chǎn)品層、部件層、零件層)的工裝設(shè)備、材料、工藝關(guān)鍵件、外協(xié)外制件、工藝分配工時(shí)定額、輔助用料、關(guān)鍵工序等各類(lèi)統(tǒng)計(jì)匯總功能，并自動(dòng)生成匯總統(tǒng)計(jì)報(bào)表（明細(xì)表），這樣不僅可以極大地提高工藝文件的編制效率，而且可最大限度地減少不必要的人為失誤。

(3)產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)及管理的一體化 從企業(yè)管理來(lái)看，工裝設(shè)備、材料、工藝關(guān)鍵件、外協(xié)外制件、工時(shí)定額、輔助用料、關(guān)鍵工序等各類(lèi)統(tǒng)計(jì)匯總、產(chǎn)品工藝文件的更改與歸檔管理等產(chǎn)品工藝管理工作占有十分重要的地位；有的企業(yè)工藝數(shù)據(jù)的匯總、計(jì)算、抄寫(xiě)等重復(fù)性勞動(dòng)占全部工作量的50-60%。工藝人員的很大部分時(shí)間用于工藝數(shù)據(jù)的匯總統(tǒng)計(jì)等重復(fù)性勞動(dòng)工作，不僅工作效率低，而且很難保證工藝文件的準(zhǔn)確性、一致性。

隨著CIMS、敏捷制造等新的生產(chǎn)方式和哲理的出現(xiàn)和發(fā)展，在企業(yè)為了增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和快速響應(yīng)市場(chǎng)的變化而采用這些新技術(shù)的環(huán)境下，僅僅實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)程編制的計(jì)算機(jī)化難以滿足企業(yè)信息化的需求。除了方便的計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程編制功能外，更要包含對(duì)企業(yè)制造工藝信息及工藝工作流進(jìn)行快速有效的管理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)及管理一體化，建立企業(yè)完整的制造工藝信息系統(tǒng)。

2．制造工藝信息系統(tǒng)

在企業(yè)中，完整的制造工藝信息系統(tǒng)要以各專(zhuān)業(yè)工藝的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)工藝信息管理、面向制造的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、材料定額編制、工藝分工與工藝設(shè)計(jì)流程管理、產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)綜合管理等工藝管理功能以及與CAD/PDM、ERP的集成和資源共享。

五、基于知識(shí)的CAPP綜合智能化

建立以交互式CAPP為基礎(chǔ)的制造工藝信息系統(tǒng)，并不排斥在CAPP智能化方向的努力。在建立豐富的工藝知識(shí)庫(kù)基礎(chǔ)上，應(yīng)用各種人工智能決策技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各階段各種有效的智能化在線輔助，仍是CAPP發(fā)展的重要目標(biāo)。

在一個(gè)企業(yè)CAPP應(yīng)用的早期階段，交互式設(shè)計(jì)是主要的設(shè)計(jì)方式。隨著工藝數(shù)據(jù)與知識(shí)的大量積累，不僅交互式設(shè)計(jì)的效率將大大提高，更為重要的是為各種智能決策功能的開(kāi)發(fā)提供了很好的條件和基礎(chǔ)。

1.計(jì)算機(jī)輔助工藝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化

CAPP的應(yīng)用將大大促進(jìn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化；反過(guò)來(lái)，工藝的標(biāo)準(zhǔn)化是提高CAPP應(yīng)用效果的重要方面，并將從根本上提高工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量。無(wú)論是早期的成組工藝，還是企業(yè)內(nèi)部開(kāi)展的標(biāo)準(zhǔn)化工作，由于受計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)的限制，所取得的實(shí)際效果有限。在面向產(chǎn)品的CAPP應(yīng)用模式下，工藝的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化可貫穿在CAPP的應(yīng)用過(guò)程中，并可開(kāi)發(fā)工藝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的計(jì)算機(jī)輔助工具軟件。

2.基于實(shí)例的相似工藝自動(dòng)檢索

采用相似工藝檢索技術(shù)，不僅可大大減少工藝人員的工作強(qiáng)度和對(duì)有經(jīng)驗(yàn)工藝人員的依賴，而且會(huì)提高產(chǎn)品工藝的繼承性和重用性，促進(jìn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。在傳統(tǒng)的修訂式CAPP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，需要事先花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行零件的編碼與標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程的編制等準(zhǔn)備工作。而在面向產(chǎn)品的CAPP應(yīng)用模式下，相似工藝的自動(dòng)檢索是基于實(shí)例的相似工藝自動(dòng)檢索。成組技術(shù)(GT)、基于實(shí)例(Case-Based)的技術(shù)、模糊邏輯等是實(shí)現(xiàn)基于實(shí)例的相似工藝自動(dòng)檢索的基礎(chǔ)。3.工藝知識(shí)自動(dòng)獲取

學(xué)習(xí)是智能的重要特征。機(jī)器學(xué)習(xí)是CAPP智能化的重要方面，國(guó)內(nèi)外在應(yīng)用ANN等人工智能技術(shù)進(jìn)行工藝知識(shí)自動(dòng)獲取方面作了許多的研究工作，但受訓(xùn)練樣本等的限制，存在一定的局限性。隨著CAPP的廣泛應(yīng)用，企業(yè)將積累豐富的產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)將為充分利用這些企業(yè)的寶貴財(cái)富提高CAPP系統(tǒng)的智能化程度提供新的方法。

顯然，面向產(chǎn)品的CAPP應(yīng)用為開(kāi)發(fā)各階段各種有效的智能化在線輔助決策功能提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)，也必將CAPP的智能化推向一個(gè)新的階段。

六、結(jié)束語(yǔ)

工藝過(guò)程設(shè)計(jì)是典型的復(fù)雜問(wèn)題，包含了分析、選擇、規(guī)劃、優(yōu)化等不同性質(zhì)的各種功能要求，所涉及的范圍十分廣泛，用到的信息量相當(dāng)龐大，又與具體的生產(chǎn)環(huán)境及個(gè)人經(jīng)驗(yàn)水平密切相關(guān)。而長(zhǎng)期以來(lái)，CAPP的研究開(kāi)發(fā)忽視了對(duì)工藝準(zhǔn)備活動(dòng)所涉及的基礎(chǔ)任務(wù)、方法和數(shù)據(jù)的深入研究和探索，缺乏一種對(duì)工藝業(yè)務(wù)活動(dòng)的整體把握，過(guò)多的局限于某些局部環(huán)節(jié)，從而造成開(kāi)發(fā)、實(shí)施具體應(yīng)用系統(tǒng)的困難，也使新概念、新技術(shù)、新方法的采用一直缺乏應(yīng)用和理論基礎(chǔ)。因而，從現(xiàn)代制造業(yè)整個(gè)產(chǎn)品生命周期對(duì)工藝工作的需求出發(fā)，以未來(lái)虛擬企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)化全球制造為背景，以CAPP的全面應(yīng)用為基礎(chǔ)，建立工藝設(shè)計(jì)與管理一體化的制造工藝信息系統(tǒng)，是制造企業(yè)信息化的重要基礎(chǔ)。

摘自《CAD/CAM與制造業(yè)信息化》

第三篇：汽車(chē)材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)探討

http://www.tmdps.cn 得到無(wú)間隙原子的材料組織[9]。IF鋼是目前世界最先進(jìn)的汽車(chē)用鋼之一。由于沒(méi)有間隙原子，IF鋼具有優(yōu)越的深沖性能，近年來(lái)由于冶煉技術(shù)的提高，鋼材強(qiáng)度也進(jìn)一步提高，目前其最高強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到了440MPa[10]。高強(qiáng)度的IF鋼廣泛用于制造車(chē)身結(jié)構(gòu)件和“開(kāi)合件”，能使汽車(chē)構(gòu)件減輕、變薄，因此，發(fā)展、應(yīng)用前景很廣闊[11-13]。

BH鋼（Bake Hardenable Steel）,即烘烤硬化鋼。這是一種低碳、低屈服強(qiáng)度和較好成形性的鋼。在其成形過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)變硬化，隨后通過(guò)油漆烘烤（約170℃）或高溫處理，產(chǎn)生烘烤硬化，能很好的解決鋼板的成形性和抗凹陷性的矛盾，還能獲得良好的表面質(zhì)量[14]。世界多家汽車(chē)公司均已掌握了BH鋼的相關(guān)工藝技術(shù)，諸如特殊的沖壓工藝技術(shù)、激光焊接技術(shù)等，使BH鋼的應(yīng)用范圍向制造汽車(chē)外覆件，如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋板、車(chē)門(mén)等發(fā)展[15]。

DP鋼（Dual Phase Steel），雙相鋼。雙相鋼最早發(fā)展于20世紀(jì)70年代，其組織中主要由鐵素體和馬氏體組成。馬氏體為強(qiáng)化相，以小島狀形式分布于鐵素體上，其體積分?jǐn)?shù)通常隨強(qiáng)度的增加而增加；軟相鐵素體是連續(xù)的，從而使這類(lèi)鋼具有極好的延展性。但是，當(dāng)發(fā)生形變時(shí)，應(yīng)變主要集中在被島狀馬氏體包圍的強(qiáng)度相對(duì)較低的鐵素體上，產(chǎn)生高硬化速率且具有高延伸率[16]。因此，與具有相同屈服強(qiáng)度的普通鋼相比，DP鋼具有更高的抗拉強(qiáng)度，是一種高成形性、高強(qiáng)度的鋼材，制造工藝和方法比較簡(jiǎn)便。它主要用于需要高強(qiáng)度、高抗碰撞吸收能且對(duì)成形要求嚴(yán)格的汽車(chē)零件，如車(chē)輪、保險(xiǎn)杠、懸掛系統(tǒng)等[17]。如美國(guó)通用和福特公司用雙相鋼制造汽車(chē)輪輻，質(zhì)量減輕約14%，而疲勞壽命可達(dá)普通碳素鋼的2倍[18]。

TRIP鋼（Transformation Induced Plasticity Steel）,相變誘導(dǎo)塑性鋼。此種鋼是由貝氏體、奧氏體和鐵素體組成的一種低碳型高強(qiáng)度鋼。因其應(yīng)變誘發(fā)殘余奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，提高了鋼材的強(qiáng)度和延性而得名[19]。TRIP鋼比具有同樣強(qiáng)度的鋼材有更高的疲勞強(qiáng)度。這是由于在鋼材變形時(shí)形成的疲勞裂紋的尖部，局部的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體產(chǎn)生了顯著的加工硬化，并伴隨相變產(chǎn)生的壓應(yīng)力阻礙了疲勞裂紋的擴(kuò)展，因而改善了疲勞性能[20]。在汽車(chē)制造中選用TRIP鋼制成車(chē)架橫梁件或者其他構(gòu)件上，可以充分發(fā)揮這種鋼既有高強(qiáng)度、又有高塑性的特點(diǎn)，達(dá)到輕量化和降低油耗、減少排放的目的，而且可以改善整車(chē)的安全性能，提升該車(chē)的性能等級(jí)[21]。

鍍鋅板因其具有良好的可焊性、成形性、鍍層附著能力，特別是優(yōu)良的耐蝕性，近年來(lái)發(fā)展和應(yīng)用非常迅速，現(xiàn)在已開(kāi)發(fā)出很多產(chǎn)品[22]。早期鍍層多為純鋅鍍層，近年來(lái)又開(kāi)發(fā)出了熱鍍Zn10%-Fe20%合金鍍層板、電鍍Zn-Ni合金鍍層板等新產(chǎn)品，其鍍層結(jié)合力、防腐性能、成形性能以及綜合性價(jià)比等更好。目前，圍繞汽車(chē)輕量化、高安全性、綠色環(huán)保等因素，大量新的鍍層鋼板正在研發(fā)當(dāng)中，原有產(chǎn)品也正在進(jìn)行性能改進(jìn)。

超細(xì)晶粒鋼是當(dāng)前世界汽車(chē)用鋼鐵材料研究的熱點(diǎn)。超細(xì)晶粒鋼是21世紀(jì)先進(jìn)高性能結(jié)構(gòu)材料的代表。其強(qiáng)化思路具有明顯的特點(diǎn)，即通過(guò)晶粒的超細(xì)化同時(shí)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌化，完全

http://www.tmdps.cn 具有高的彈性變形能力；②其密度約為鋼的1/3，純鋁的密度僅為2.68g/cm3;③具有良好的導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱性比鋼大3倍，僅次于銅；④機(jī)械加工性能比鋼高4.5倍；⑤單位質(zhì)量導(dǎo)電率為銅的2倍；⑥其表面具有良好的耐蝕性，可形成致密的氧化膜，即使在酸性介質(zhì)中也具有良好的耐蝕性；⑦加工性能好，可鑄造，容易和一些金屬融合形成性能優(yōu)異的鋁合金，可鍛造、焊接、軋制、沖壓成形，類(lèi)同于鋼，以滿足不同的使用個(gè)加工要求；⑧無(wú)磁、無(wú)毒、無(wú)火花放電[32-34]。

汽車(chē)用鋁合金主要有變型鋁合金和鑄造鋁合金兩大類(lèi)[35]。變型鋁合金主要用于制造汽車(chē)散熱系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車(chē)身等。鑄造鋁合金主要用于制造變速箱殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、輪轂等。未來(lái)汽車(chē)材料構(gòu)成比例中，鋁合金的比例還會(huì)進(jìn)一步增加。如在德國(guó)的試驗(yàn)車(chē)中，鋁合金使用率達(dá)到了全部材料質(zhì)量的30%?？梢灶A(yù)言，未來(lái)若干年鋁合金仍舊是汽車(chē)輕量化選材的首選材料[36]。

除了鋁合金外，鎂合金也是車(chē)用輕質(zhì)合金材料之一。雖然鎂合金的用量遠(yuǎn)不如鋁合金，在汽車(chē)上的應(yīng)用比例約占0.3%，平均質(zhì)量約5KG，但是，近年來(lái)鎂合金的用量正在迅速增加[37]。

鎂合金材料具有密度小、可回收、比剛度接近鋁合金和鋼材、比強(qiáng)度高于鋁和鋼材、易切削、尺寸穩(wěn)定性好、優(yōu)良的阻尼減震性能、抗EMI電磁波等優(yōu)點(diǎn)[38]。

研究汽車(chē)用鎂壓鑄件并將鎂合金材料應(yīng)用于汽車(chē)制造是汽車(chē)輕量化的熱點(diǎn)。鎂合金用于制造座椅、輪圈可以減少振動(dòng)，提高汽車(chē)安全性和舒適性，制造發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋、離合器殼、變速器殼等在降低噪聲方面優(yōu)于一般金屬材料。此外，鎂合金還被大量應(yīng)用于制造汽車(chē)儀表、車(chē)門(mén)框架、轉(zhuǎn)向盤(pán)等元件。歐盟、日本、美國(guó)等用鎂合金以制造零部件為主，占汽車(chē)用鎂合金用量的80%以上[39-40]。

除了常用鎂合金外，各種新型鎂合金相繼問(wèn)世，據(jù)2007年第1期《現(xiàn)代材料動(dòng)態(tài)》報(bào)道，一種耐熱、抗蠕變稀土鎂合金汽車(chē)材料由瑞格鎂業(yè)研發(fā)成功，并用于制造多個(gè)汽車(chē)部件。

鈦合金屬于新型結(jié)構(gòu)材料。鈦合金具有優(yōu)異的綜合性能，密度小，密度僅為鋼的60%左右，比斷裂韌性和比強(qiáng)度高，抗腐蝕性能優(yōu)異，在較高的溫度下仍能保持較高的強(qiáng)度和其他機(jī)械性能，可在450℃~500℃的溫度環(huán)境下長(zhǎng)期工作而不失效。鈦合金還有較好的低溫性能，如間隙元素極低的鈦合金TA7，在—253℃還具有一定的塑性[41-42]。

隨著科學(xué)技術(shù)的日漸成熟和低成本鈦合金的開(kāi)發(fā)，鈦合金在汽車(chē)材料上的應(yīng)用得到了不斷的發(fā)展。日本正在用Ti-5Al-2Cr-Fe合金試制曲軸。寶馬、法拉利、本田、通用等世界著名汽車(chē)廠家已經(jīng)將鈦制連桿、氣門(mén)、氣門(mén)彈簧等應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)。通用、大眾公司底盤(pán)系統(tǒng)中懸掛系統(tǒng)的加速器、制動(dòng)踏板、緊固件等也采用了鈦制零件。此外，鈦制輪轂、閥、螺栓、中控臺(tái)面板等零件在通用、福特等汽車(chē)產(chǎn)品中亦可見(jiàn)[43-44]。

4.車(chē)用陶瓷

陶瓷是一種具有獨(dú)特的力學(xué)、熱學(xué)性能的無(wú)機(jī)非金屬材料。它具有高溫強(qiáng)度高、耐腐蝕、5

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第四篇：金屬材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

金屬材料的發(fā)展現(xiàn)狀與前景

摘要：金屬是人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中最不可或缺的材料，更是人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的關(guān)鍵所在，本篇論文主要論述金屬材料的種類(lèi)、性能及在社會(huì)發(fā)展中的重要應(yīng)用，并且展望金屬材料在未 的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：金屬材料、鎂合金、鋁合金、稀土、汽車(chē)

引言

金屬材料是指由金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱(chēng)。包括純金屬、合金、金屬間化合物和特種金屬材料等。

人類(lèi)文明的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步同金屬材料關(guān)系十分密切。繼石器時(shí)代之后出現(xiàn)的銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代，均以金屬材料的應(yīng)用為其時(shí)代的顯著標(biāo)志?，F(xiàn)代，種類(lèi)繁多的金屬材料已成為人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。我們對(duì)金屬材料的認(rèn)識(shí)應(yīng)從以下幾方面開(kāi)始：

一、分類(lèi)：

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(chēng)鋼鐵材料，包括含鐵90％以上的工業(yè)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(jié)構(gòu)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(qiáng)度和硬度一般比純金屬高，并且電阻大、電阻溫度系數(shù)小。

3、特種金屬材料包括不同用途的結(jié)構(gòu)金屬材料和功能金屬材料。其中有通過(guò)快速冷凝工藝獲得的非晶態(tài)金屬材料，以及準(zhǔn)晶、微晶、納米晶金屬材料等；還有隱身、抗氫、超導(dǎo)、形狀記憶、耐磨、減振阻尼等特殊功能合金，以及金屬基復(fù)合材料等。

4、金屬材料按生產(chǎn)成型工藝又分為鑄造金屬、變形金屬、噴射成形金屬，以及粉末冶金材料。鑄造金屬通過(guò)鑄造工藝成型，主要有鑄鋼、鑄鐵和鑄造有色金屬及合金。變形金屬通過(guò)壓力加工如鍛造、軋制、沖壓等成型，其化學(xué)成分與相應(yīng)的鑄造金屬略有不同。噴射成形金屬是通過(guò)噴射成形工藝制成具有一定形狀和組織性能的零件和毛坯。

二、性能

金屬材料的性能可分為工藝性能和使用性能兩種。為更合理使用金屬材料，充分發(fā)揮其作用，必須掌握各種金屬材料制成的零、構(gòu)件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能（使用性能）及其在冷熱加工過(guò)程中材料應(yīng)具備的性能（工藝性能）。

材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱膨脹性、磁性等）、化學(xué)性能（耐用腐蝕性、抗氧化性），力學(xué)性能也叫機(jī)械性能。

材料的工藝性能指材料適應(yīng)冷、熱加工方法的能力。

三、應(yīng)用現(xiàn)狀：

金屬材料的發(fā)展已從純金屬、純合金中擺脫出來(lái)。隨著材料設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)及使用性能試驗(yàn)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的金屬材料得到了迅速發(fā)展，新的高性能金屬材料不斷開(kāi)發(fā)出來(lái)。如快速冷凝非晶和微晶材料、高比強(qiáng)和高比模的鋁鋰合金、有序金屬間化合物及機(jī)械合金化合金、氧化物彌散強(qiáng)化合金、定向凝固柱晶和單晶合金等高溫結(jié)構(gòu)材料、金屬基復(fù)合材料以及形狀記憶合金、釹鐵硼永磁合金、貯氫合金等新型功能金屬材料，已分別在航空航天、能源、機(jī)電等各個(gè)領(lǐng)域獲得了應(yīng)用，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1、鎂及鎂合金

鎂由于優(yōu)良的物理性能和機(jī)械加工性能，豐富的蘊(yùn)藏量，已經(jīng)被業(yè)內(nèi)公認(rèn)為最有前途的輕量化材料及21世紀(jì)的綠色金屬材料，未來(lái)幾十年內(nèi)鎂將成為需求增長(zhǎng)最快的有色金屬。1.1在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用

20世紀(jì)70年代以來(lái)，各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)汽車(chē)的節(jié)能和尾氣排放提出了越來(lái)越嚴(yán)格的限制，這些要求迫使汽車(chē)制造商采用更多高新技術(shù)，生產(chǎn)重量輕、耗油少、符合環(huán)保要求的新一代汽車(chē)。據(jù)測(cè)算，汽車(chē)自重減輕10%，其燃油效率可提高5.5%，如果每輛汽車(chē)能使用70公斤鎂，CO的年排放量就能減少30%以上。鎂作為實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在汽車(chē)的減重和性能改善中的重要作用受到人們的重視。1.2、電子及家電用鎂合金

汽車(chē)行業(yè)對(duì)鎂合金的大量需求，推動(dòng)了鎂合金生產(chǎn)技術(shù)的多項(xiàng)突破，鎂合金的使用成本也大幅度下降，從而促進(jìn)了鎂合金在計(jì)算機(jī)、通訊、儀器儀表、家電、醫(yī)療、輕工等行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展。其中，鎂合金應(yīng)用發(fā)展最快的是電子信息和儀器儀表行業(yè)。在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上電磁屏蔽、散熱和環(huán)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(chǎn)品更豪華、美觀。在電子信息和儀器儀表行業(yè)的鎂合金制品的單位重量和尺寸不如汽車(chē)零部件，但它的數(shù)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(yè)鎂合金的消耗量急劇增加，成為拉動(dòng)全球鎂消耗量增加的另一重要因素。1.3、其它應(yīng)用領(lǐng)域

其它如鋁合金添加劑、鎂犧牲陽(yáng)極和型材用鎂合金等。鎂犧牲陽(yáng)極作為有效的防止金屬腐蝕的方法之一，廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離輸送的地下鐵制管道和石油儲(chǔ)罐。目前，作為鎂犧牲陽(yáng)極的鎂合金有3～4萬(wàn)噸/年的市場(chǎng)需求量，且每年以20%的速度增長(zhǎng)。鎂合金型材、管材，以前主要用于航空航天等尖端或國(guó)防領(lǐng)域。近幾年由于鎂合金生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的提高，其生產(chǎn)成本已下降到與鋁合金相當(dāng)?shù)某潭龋瑯O大地刺激了其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用，如用做自行車(chē)架、輪椅、康復(fù)和醫(yī)療器械及健身器材。

2、鈦及鈦合金

鈦及鈦合金具有密度小、比強(qiáng)度高和耐蝕性好等優(yōu)良特性。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)及國(guó)防工業(yè)的發(fā)展，鈦日漸被人們普遍認(rèn)識(shí)，廣泛地應(yīng)用于汽車(chē)、電子、化工、航空、航天、兵器等領(lǐng)域。

從鈦金屬的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，以美國(guó)、日本為例，美國(guó)鈦的最大應(yīng)用領(lǐng)域是航空航天，占到總消費(fèi)量的58.5%；日本則是火力、核電廠，及板式熱交換器，兩者合計(jì)占總消費(fèi)量的41.9%。從下表可以看出，與美國(guó)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(xiāo)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(chē)架、輪椅等等。美日兩國(guó)在化學(xué)工業(yè)及油氣田鉆探裝置上的用鈦量都在增加。在計(jì)算機(jī)磁盤(pán)(真空鍍膜)、纖維紡織機(jī)的框架、餐具、帳篷用具、拐杖和照相機(jī)等方面都巧妙地使用鈦。

3、鋁及鋁合金

鋁合金具有密度小、導(dǎo)熱性好、易于成形、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、輕工建材等部門(mén)，是輕合金中應(yīng)用最廣、用量最多的合金。隨著電力工業(yè)的發(fā)展和冶煉技術(shù)的突破，其性價(jià)比大為提高，目前交通運(yùn)輸業(yè)已成為鋁合金材料的 合性能等具有非常積極的作用，在汽車(chē)領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。

泡沫鋁材被認(rèn)為是一種大有前途的未來(lái)汽車(chē)的良好材料。泡沫鋁材在汽車(chē)制造中的應(yīng)用多為三明治式的三夾板，即：芯層為泡沫鋁或泡沫鋁合金，上下層為鋁板或其他金屬薄板。德國(guó)卡曼汽車(chē)公司用三明治式復(fù)合泡沫鋁材制造的吉雅輕便轎車(chē)的頂蓋板的剛度，比原來(lái)的鋼構(gòu)件高7倍左右，而其質(zhì)量卻比鋼件輕25%。

四、發(fā)展展望

可以預(yù)見(jiàn)的是，金屬材料依然不會(huì)被人類(lèi)忽視，甚至應(yīng)該是更受到重視和發(fā)展。但是就金屬材料從古至今的長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)律我們可以發(fā)現(xiàn)，金屬在人類(lèi)的應(yīng)用歷史，正呈現(xiàn)著一種不斷減重的趨勢(shì)，即人類(lèi)所最為依賴和一種的金屬質(zhì)量正在逐漸減少。這其實(shí)并不奇怪，在人類(lèi)日新月異的技術(shù)，幾乎越是高端的技術(shù)，就越是追求精巧別致，比如如今火熱的納米技術(shù)，核能開(kāi)發(fā)等。而金屬作為傳統(tǒng)的人類(lèi)常用材料，自然也要跟上這一趨勢(shì)。這也便是人類(lèi)在利用金屬的過(guò)程會(huì)漸漸向質(zhì)量輕的金屬去靠攏。從最初的銅鐵，到之后的鋁，到如今，未來(lái)最熱門(mén)的金屬已變?yōu)榱随V，鈦等輕金屬，這些，既證明了人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步，同時(shí)也讓金屬的價(jià)值得到了越來(lái)越大的發(fā)掘和提高。而在這其中，稀土的金屬的開(kāi)發(fā)已成為了全世界的一個(gè)焦點(diǎn)，稀土金屬又稱(chēng)稀土元素，是元素周期表ⅢB族中鈧、釔、鑭系17種元素的總稱(chēng)。稀土元素是典型的金屬元素，它們的金屬活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬，比其他金屬元素都活潑，可與多種元素化合，稀土氧化物的熔點(diǎn)都很高，生成自由能負(fù)值很大，說(shuō)明它們都是很穩(wěn)定的化合物。由于稀土元素的特殊性質(zhì)，決定了稀土的用途。其中煉鋼生產(chǎn)中最常用的有兩種，一是稀土合金，塊狀稀土硅鐵合金，以前用于大包投入，大包壓入，粉狀一般用于大包內(nèi)噴粉、模鑄中注管?chē)姺鄣确椒尤脘撝?；二是混合稀土金屬，制成絲(φmm-φmm)或棒(≥φmm)，絲用于鋼包、中注管或連鑄結(jié)晶器，使用喂絲機(jī)喂入鋼中，棒采用模內(nèi)吊掛的方法熔入鋼中。稀土金屬包芯線作為線性添加材料的新品種，由于喂絲技術(shù)在煉鋼生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，必將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

可以肯定的是，在未來(lái)，隨著人類(lèi)生活中的不斷需要，還會(huì)有更多的金屬被開(kāi)發(fā)出他獨(dú)特的用途，成為人類(lèi)社會(huì)中所必不可少的材料。也將同樣引起未來(lái)科技的震蕩，從而強(qiáng)力的推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展。好不夸張的說(shuō)，未來(lái)社會(huì)人類(lèi)能否生存，是否能利用好一些新興金屬將在很大程度上起著決定性的因素。因而，金屬在未來(lái)的前景依然一片大好。

金屬材料與人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的關(guān)系已不需多言，其體現(xiàn)的價(jià)值早已不再是簡(jiǎn)單一種人類(lèi)所熟知的材料而已了。更多的，是一種社會(huì)進(jìn)步的推動(dòng)力。顯而易見(jiàn)，金屬材料的存在讓人類(lèi)的社會(huì)的進(jìn)步加速了很多。而能夠?qū)W會(huì)利用金屬材料，毫無(wú)疑問(wèn)，也是人類(lèi)社會(huì)在不斷前進(jìn)中的一大幸事。所以，我們應(yīng)該感謝金屬材料在人類(lèi)社會(huì)中起到的作用，也應(yīng)更好的在未來(lái)利用好金屬，讓他的光芒更加閃耀。參考文獻(xiàn)：

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第五篇：淺談分布式防火墻技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

淺談分布式防火墻技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

傳統(tǒng)的防火墻分為包過(guò)濾型和代理型，他們都有各自的缺點(diǎn)與局限性。隨著計(jì)算機(jī)安全技術(shù)的發(fā)展和用戶對(duì)防火墻功能要求的提高，目前出現(xiàn)一種新型防火墻，那就是“分布式防火墻”，英文名為“Distributed Firewalls”。它是在目前傳統(tǒng)的邊界式防火墻基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的。但目前主要是以軟件形式出現(xiàn)的，也有一些國(guó)際著名網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了：集成分布式防火墻技術(shù)的硬件分布式防火墻，做成嵌入式防火墻PCI卡或PCMCIA卡的形式，但負(fù)責(zé)集中管理的還是一個(gè)服務(wù)器軟件。因?yàn)槭菍⒎植际椒阑饓夹g(shù)集成在硬件上，所以通常稱(chēng)之為“嵌入式防火墻”，其實(shí)其核心技術(shù)就是“分布式防火墻”技術(shù)。

1．分布式防火墻的產(chǎn)生

1．1 傳統(tǒng)防火墻的缺陷

傳統(tǒng)防火墻根據(jù)所采用的技術(shù)，可以分為包過(guò)濾型和代理型。下面重點(diǎn)介紹包過(guò)濾型防火墻和應(yīng)用網(wǎng)關(guān)防火墻的原理及其缺點(diǎn)。

包過(guò)濾防火墻的工作原理：包過(guò)濾技術(shù)包括兩種基本類(lèi)型：無(wú)狀態(tài)檢查的包過(guò)濾和有狀態(tài)檢查的包過(guò)濾，其區(qū)別在于后者通過(guò)記住防火墻的所有通信狀態(tài)，并根據(jù)狀態(tài)信息來(lái)過(guò)濾整個(gè)通信流，而不僅僅是包。包過(guò)濾是在IP層實(shí)現(xiàn)的，因此，它可以只用路由器完成。包過(guò)濾根據(jù)包的源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口及包傳遞方向等報(bào)頭信息來(lái)判斷是否允許包通過(guò)。過(guò)濾用戶定義的內(nèi)容，如IP地址。其工作原理是系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層檢查數(shù)據(jù)包，與應(yīng)用層無(wú)關(guān)，包過(guò)濾器的應(yīng)用非常廣泛，因?yàn)镃PU用來(lái)處理包過(guò)濾的時(shí)間可以忽略不計(jì)。而且這種防護(hù)措施透明，合法用戶在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根本感覺(jué)不到它的存在，使用起來(lái)很方便。這樣系統(tǒng)就具有很好的傳輸性能，易擴(kuò)展。但是這種防火墻不太安全，因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)應(yīng)用層信息無(wú)感知――也就是說(shuō)，它們不理解通信的內(nèi)容，不能在用戶級(jí)別上進(jìn)行過(guò)濾，即不能識(shí)別不同的用戶和防止IP地址的盜用。如果攻擊者把自己主機(jī)的IP地址設(shè)成一個(gè)合法主機(jī)的IP地址，就可以很輕易地通過(guò)包過(guò)濾器，這樣更容易被黑客攻破?；谶@種工作機(jī)制，包過(guò)濾防火墻有以下缺陷：

（1）特洛伊木馬使包過(guò)濾器失效；

（2）第0個(gè)分段中便過(guò)濾TCP；

（3）只能訪問(wèn)部分?jǐn)?shù)據(jù)包的頭信息；

（4）不能保存來(lái)自于通信和應(yīng)用的狀態(tài)信息；

（5）處理信息的能力有限。

（6）允許1024以上的端口通過(guò)； 應(yīng)用網(wǎng)關(guān)防火墻也存在著許多缺陷：

（1）不能為UDP、RPC等協(xié)議族提供代理；

（2）可提供的服務(wù)數(shù)和伸縮性也有限；

（3）不能被設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)透明工作；

（4）容易消除阻斷的URL；

（5）無(wú)法保護(hù)操作系統(tǒng)；

（6）管理復(fù)雜，影響系統(tǒng)的整體性能等。

基于上述原因，一種新型的防火墻技術(shù)，分布式防火墻（Distributed Firewalls）技術(shù)產(chǎn)生了。它可以很好地解決邊界防火墻以上的不足，它通過(guò)把防火墻的安全防護(hù)系統(tǒng)延伸到網(wǎng)絡(luò)中各臺(tái)主機(jī)，一方面有效地保證了用戶的投資不會(huì)很高，另一方面給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)全面的安全防護(hù)。

1．2 分布式防火墻定義

1．廣義分布式防火墻

防火墻是一道介于開(kāi)放的、不安全的公共網(wǎng)與信息、資源匯集的內(nèi)部網(wǎng)之間的屏障，由一個(gè)或一組系統(tǒng)組成。

圖

（二）其工作原理由圖所示。

廣義分布式防火墻是一種全新的防火墻體系結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)絡(luò)防火墻、主機(jī)防火墻和中心管理三部分：

（1）網(wǎng)絡(luò)防火墻（Network Firewall）：用于內(nèi)部網(wǎng)與外部網(wǎng)之間(即傳統(tǒng)的邊界防火墻)和內(nèi)部網(wǎng)與子網(wǎng)之間的防護(hù)產(chǎn)品，后者區(qū)別于前者的一個(gè)特征是需要支持內(nèi)部網(wǎng)可能有的IP和非IP協(xié)議。

（2）主機(jī)防火墻（Host Firewall）：有純軟件和硬件兩種產(chǎn)品，是用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器和桌面機(jī)進(jìn)行防護(hù)。它是作用在同一內(nèi)部子網(wǎng)之間的工作站與服務(wù)器之間，以確保內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的安全。它達(dá)到了應(yīng)用層的安全防護(hù)，比起網(wǎng)絡(luò)層更加徹底。

（3）中心管理（Central Management）：這是一個(gè)防火墻服務(wù)器管理軟件，負(fù)責(zé)總體安全策略的策劃、管理、分發(fā)及日志的匯總。這是新的防火墻的管理功能，也是以前傳統(tǒng)邊界防火墻所不具有的。

2．分布式防火墻的特點(diǎn)

綜合起來(lái)分布式防火墻技術(shù)具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)：

1．保護(hù)全面性

分布式防火墻把Internet和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)均視為“不友好的”。它們對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行保護(hù)的方式如同邊界防火墻對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)一樣。對(duì)于Web服務(wù)器來(lái)說(shuō)，分布式防火墻進(jìn)行配置后能夠阻止一些非必要的協(xié)議，如HTTP 和 HTTPS之外的協(xié)議通過(guò)，從而阻止了非法入侵的發(fā)生，同時(shí)還具有入侵檢測(cè)及防護(hù)功能。

2．主機(jī)駐留性

分布式防火墻是一種主機(jī)駐留式的安全系統(tǒng)。主機(jī)防火墻對(duì)分布式防火墻體系結(jié)構(gòu)的突出貢獻(xiàn)是，使安全策略不僅僅停留在網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間，而是把安全策略推廣延伸到每個(gè)網(wǎng)絡(luò)末端。

3．嵌入操作系統(tǒng)內(nèi)核

主要是針對(duì)目前的純軟件式分布式防火墻。操作系統(tǒng)自身存在許多安全漏洞，運(yùn)行在其上的應(yīng)用軟件無(wú)一不受到威脅。分布式主機(jī)防火墻也運(yùn)行在主機(jī)上，所以其運(yùn)行機(jī)制是主機(jī)防火墻的關(guān)鍵技術(shù)之一。為自身的安全和徹底堵住操作系統(tǒng)的漏洞，主機(jī)防火墻的安全監(jiān)測(cè)核心引擎要以嵌入操作系統(tǒng)內(nèi)核的形態(tài)運(yùn)行，直接接管網(wǎng)卡，在把所有數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢查后再提交操作系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)這樣的運(yùn)行機(jī)制，除防火墻廠商自身的開(kāi)發(fā)技術(shù)外，與操作系統(tǒng)廠商的技術(shù)合作也是必要的條件，因?yàn)檫@需要一些操作系統(tǒng)不公開(kāi)內(nèi)部技術(shù)接口。

4．類(lèi)似個(gè)人防火墻

針對(duì)桌面應(yīng)用的狹義分布式防火墻與個(gè)人防火墻有相似之處，如都對(duì)應(yīng)個(gè)人系統(tǒng)，但兩者的差別又是本質(zhì)的。首先，它們的管理方式不同，個(gè)人防火墻的安全策略由系統(tǒng)使用者自己設(shè)置，目標(biāo)是防止外部攻擊;而針對(duì)桌面應(yīng)用的狹義防火墻的安全策略是由管理員統(tǒng)一設(shè)置，除了對(duì)該桌面系統(tǒng)起到保護(hù)作用外，還對(duì)該桌面系統(tǒng)的對(duì)外訪問(wèn)加以控制，并且這種安全機(jī)制是使用者不能改動(dòng)的。其次，個(gè)人防火墻面向個(gè)人用戶，而針對(duì)桌面應(yīng)用的狹義防火墻面向的是企業(yè)級(jí)用戶，是企業(yè)級(jí)安全解決方案的組成部分。

5．適用于服務(wù)器托管

不同的托管用戶都有不同數(shù)量的服務(wù)器在數(shù)據(jù)中心托管，服務(wù)器上也有不同的應(yīng)用。對(duì)于安裝了中心管理系統(tǒng)的管理終端，數(shù)據(jù)中心安全服務(wù)部門(mén)的技術(shù)人員可以對(duì)所有在數(shù)據(jù)中心委托安全服務(wù)的服務(wù)器的安全狀況進(jìn)行監(jiān)控，并提供有關(guān)的安全日志記錄。3．分布式防火墻的優(yōu)點(diǎn)

綜合起來(lái)這種新的防火墻技術(shù)具有以下幾個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：

1．分布式體系結(jié)構(gòu)保護(hù)內(nèi)網(wǎng)安全

分布式的系統(tǒng)構(gòu)架能夠滿足不同形態(tài)和規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)模的變化，系統(tǒng)的靈活性得到充分的體現(xiàn)。[5]分布式的安全思路是在保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)安全的前提上，達(dá)到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全，某個(gè)節(jié)點(diǎn)的脆弱環(huán)節(jié)不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全遭到破壞。因此，創(chuàng)新的分布式的體系架構(gòu)對(duì)于內(nèi)網(wǎng)和移動(dòng)辦公的防黑和防木馬、防病毒都起到很好的防護(hù)作用。

2．集中管理

獨(dú)特的集中管理方式，對(duì)所有節(jié)點(diǎn)的管理可以通過(guò)統(tǒng)一的安全策略管理服務(wù)器來(lái)完成。中央策略管理服務(wù)器是一個(gè)集成的管理環(huán)境，負(fù)責(zé)給各個(gè)節(jié)點(diǎn)分發(fā)安全策略，記錄客戶端的工作狀態(tài)，記錄客戶端強(qiáng)制復(fù)制的日志，記錄服務(wù)器日志，并可以生成，指派，掃描和檢查所有的客戶端安全策略。通過(guò)集中管理控制中心，統(tǒng)一制定和分發(fā)安全策略，真正做到多主機(jī)統(tǒng)一管理，最終用戶“零”負(fù)擔(dān)。同時(shí)，通過(guò)不同的集中管理控制策略的制定，還可以對(duì)最終用戶的上網(wǎng)行為進(jìn)行控制。

3．中央控制策略動(dòng)態(tài)更新

管理員在管理服務(wù)器更新安全策略之后，會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)動(dòng)態(tài)分發(fā)到各個(gè)客戶端節(jié)點(diǎn)，只要客戶端的機(jī)器空閑，客戶端就會(huì)自動(dòng)從統(tǒng)一策略服務(wù)器更新策略，用戶也可以手動(dòng)啟動(dòng)安全策略更新程序。客戶端將會(huì)自動(dòng)加載這些新的安全策略。安全策略在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^(guò)程中是以加密的形式完成的，不會(huì)被黑客竊聽(tīng)安全策略的具體內(nèi)容。同時(shí)客戶端所自行采用的安全策略只能比統(tǒng)一分發(fā)的中央控制策略的安全級(jí)別更高，不可以低于統(tǒng)一分發(fā)的中央控制策略的安全級(jí)別。

4．系統(tǒng)擴(kuò)展性增強(qiáng)

分布式防火墻隨系統(tǒng)擴(kuò)充提供了安全防護(hù)無(wú)限擴(kuò)充的能力。因?yàn)榉植际椒阑饓Ψ植荚谡麄€(gè)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器中，所以它具有無(wú)限制的擴(kuò)展能力。隨著網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)，它們的處理負(fù)荷也在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)一步分布，因此它們的高性能可以持續(xù)保持住。而不會(huì)像邊界式防火墻一樣隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大而不堪重負(fù)。

4．分布式防火墻的主要功能

綜合起來(lái)分布式防火墻技術(shù)具有以下幾個(gè)主要功能：

1．控制網(wǎng)絡(luò)連接（包過(guò)濾、基于狀態(tài)的過(guò)濾）

2．應(yīng)用訪問(wèn)控制

3．網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控

4．入侵檢測(cè)

5．防御黑客攻擊

6．腳本過(guò)濾（對(duì)常見(jiàn)的各種腳本，如JavaScript、VBScript等ActiveX腳本進(jìn)行分析檢查）

7．日志管理

8．客戶端定制的安全策略

9．對(duì)安全策略、日志和數(shù)據(jù)庫(kù)的備份

10．統(tǒng)一的安全策略管理服務(wù)器 5．分布式防火墻技術(shù)的發(fā)展

隨著分布式防火墻技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)分布式防火墻技術(shù)將主要向兩個(gè)方向發(fā)展：分布式主動(dòng)型防火墻技術(shù)和分布式智能型防火墻技術(shù)。

1．分布式主動(dòng)型防火墻

隨著分布式防火墻技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)分布式防火墻技術(shù)將向分布式主動(dòng)型防火墻技術(shù)發(fā)展。不是被動(dòng)地防止攻擊，而是將內(nèi)部的攻擊拒絕在攻擊者處。有效防止來(lái)自內(nèi)部的拒絕服務(wù)攻擊，使服務(wù)器能正常提供服務(wù)，從而克服分布式防火墻在防止拒絕服務(wù)攻擊上的不足。

2．分布式智能型防火墻

分布式智能型防火墻是未來(lái)分布式防火墻發(fā)展的另一個(gè)方向。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）透明流量分擔(dān)技術(shù)

保證了防火墻能夠加大帶寬，同時(shí)又起到雙機(jī)設(shè)備的作用，顯著提高防火墻的可用性。其巨大的吞吐能力，保證了客戶網(wǎng)絡(luò)巨大數(shù)據(jù)流的來(lái)往，并且不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)速度和性能。

（2）內(nèi)核集成IPS模塊

分布式智能型防火墻將IPS作為一個(gè)模塊集成到里面，直接在主干上直接監(jiān)測(cè)并且阻斷供給，更高效更安全。并且，如果單獨(dú)放置IPS，那么這些DOS攻擊以及防掃描的工作就被提到了應(yīng)用空間去完成，顯然沒(méi)有集成之后的IPS直接在防火墻的內(nèi)核處理的效率和穩(wěn)定性高。

（3）預(yù)置防IP欺騙策略

智能型分布式防火墻的“防黒客”功能，能夠?qū)P欺騙，碎片攻擊，源路由攻擊，DOS攻擊等各種黑客攻擊進(jìn)行有效的抵抗和防御。

結(jié)論：

縱觀防火墻技術(shù)的發(fā)展歷史，分布式防火墻技術(shù)無(wú)疑是一座里程碑。它不但彌補(bǔ)了傳統(tǒng)邊界式防火墻的不足，而且把防火墻的安全防護(hù)系統(tǒng)延伸到網(wǎng)絡(luò)中各臺(tái)主機(jī)，一方面有效地保證了用戶的投資不會(huì)很高，另一方面給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)全面的安全防護(hù)。分布式防火墻分布在整個(gè)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器中，具有無(wú)限制的擴(kuò)展能力，隨著網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)，它們的處理負(fù)荷也在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)一步分布，進(jìn)而持續(xù)保持高性能。然而當(dāng)前黑客入侵系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及網(wǎng)絡(luò)病毒朝智能化和多樣化發(fā)展，對(duì)分布式防火墻技術(shù)提出了更高的要求。分布式防火墻技術(shù)只有不斷向主動(dòng)型和智能型等方向發(fā)展，才能滿足人們對(duì)防火墻技術(shù)日益增長(zhǎng)的需求。