稀有金属碳化物研究现状论文

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究现状及发展趋势摘要：综述了铝基复合材料的发展历史及国内外研究现状，重点阐述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料制备工艺的发展现状。同时说明了碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究中仍存在的问题，在此基础上展望了该复合材料的发展前景。关键词：SiCp /Al 复合材料； 制备方法中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1001-3814(2011)12-0092-05Research Status and Development Trend of SiCP/Al CompositeZHENG Xijun, MI Guofa(College of Material Science and Engineer, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China)Abstract：The development history, domestic and foreign research present situation of SiCP /Al composite wasintroduced, the research progress of preparation process for SiCP /Al composite were elaborated, the research on SiCP /Alcomposite was analyzed and the development prospect of the composite was put words：SiCp /Al composite; preparation methods收稿日期:2010-11-20作者简介:郑喜军(1982- ),男,河南西平人,硕士研究生,研究方向为材料加工工程;电话:;E-mail:《热加工工艺》2011 年第40 卷第12 期下半月出版Material & Heat Treatment 材料热处理技术应用进行了广泛的关注和研究，从材料的制备工艺、组织结构、力学行为及断裂韧性等方面做了许多基础性的工作， 取得了显著的成绩。在美国和日本等国，该类材料的制备工艺和性能研究已日趋成熟，在电子、军事领域开始得到实际应用。SiC 来源于工业磨料，可成百吨的生产，价格便宜，SiC 颗粒强化铝基复合材料被美国视为有突破性进展的材料， 其性能可与钛合金媲美，而价格还不到钛合金的1/10。碳化硅颗粒增强铝基复合材料是最近20 年来在世界范围内发展最快、应用前景最广的一类不连续增强金属基复合材料，被认为是一种理想的轻质结构材料，尤其在机动车辆发动机活塞、缸头(缸盖)、缸体等关键产品和航空工业中具有广阔的应用前景[5-7]。在1986 年，美国DuralAluminumComposites 公司发明了碳化硅颗粒增强铝硅合金的新技术， 实现了铸造铝基复合材料的大规模生产， 以铸锭的形式供给多家铸造厂制造各种零件[8-9]。美国Duralcan 公司在加拿大己建成年产11340 t 的SiC/Al 复合材料型材、棒材、铸锭以及复合材料零件的专业工厂。目前，Duralcan 公司生产的20%SiCp /A356Al 复合材料的屈服强度比基体铝合金提高75%、弹性模量提高30%、热膨胀系数减小29%、耐磨性提高3～4倍。美国DWA 公司生产的碳化硅增强复合材料随碳化硅含量的增加，只有伸长率下降的，其他性能都得到了很大提高。到目前为止，SiCp/Al 复合材料被成功用于航空航天、电子工业、先进武器系统、光学精密仪器、汽车工业和体育用品等领域，并取得巨大经济效益。表1 列举了一些SiCp/Al 复合材料的力学性能。目前国内从事研制与开发碳化硅颗粒增强铝复合材料工作的科研院所与高校主要有北京航空材料研究院、上海交通大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学、国防科技大学等。哈尔滨工业大学研制的SiCw/Al 用于某卫星天线丝杆，北京航空材料研究院研制的SiCp/Al 用于某卫星遥感器定标装置[10-11]。国内到目前为止还没有出现高质量高性能的碳化硅颗粒增强铝基复合材料， 虽然部分性能已达到国外产品的指标， 但在产品的尺寸精度上还存在不小的差距，另外制造成本太高，离工业化生产还有一段距离要走。2 铝基复合材料的性能特征(1)高比强度、比模量由于在金属基体中加入了适量的高强度、高模量、低密度的增强物，明显提高了复合材料的比强度和比模量， 特别是高性能连续纤维，如硼纤维、碳(石墨)纤维、碳化硅纤维等增强物，他们具有很高的强度和模量[1]。(2)良好的高温性能，使用温度范围大增强纤维、晶须、颗粒主要是无机物，在高温下具有很好的高温强度和模量， 因此金属基复合材料比基体金属有更高的高温性能。特别是连续纤维增强金属基基复合材料，其高温性能可保持到接近金属熔点，并比金属基体的高温性能高许多。(3)良好的导热、导电性能金属基复合材料中金属基体占有很高的体积百分数， 一般在60%以上，因此仍保持金属的良好的导热、导电性能。(4)良好的耐磨性金属基复合材料，特别是陶瓷纤维、晶须、颗粒增强金属基复合材料具有很好的耐磨性。这是由于在基体中加入了大量细小的陶瓷颗粒增强物，陶瓷颗粒硬度高、耐磨、化学性能稳定，用它们来增强金属不仅提高了材料的强度和刚度，也提高了复合材料的硬度和耐磨性。(5)热膨胀系数小，尺寸稳定性好金属基复合材料中所用的增强相碳纤维、碳化硅纤维、晶须、颗粒、硼纤维等均具有很小的热膨胀系数，特别是超高模量的石墨纤维具有负热膨胀系数， 加入相当含量的此类增强物可降低材料膨胀系数， 从而得到热膨胀系数小于基体金属、尺寸稳定性好的金属基复合材料。(6)良好的抗疲劳性和断裂韧性影响金属基复合材料抗疲劳性和断裂韧性的因素主要有增强物与复合体系制备工艺增强体含量(vol,%)拉伸强度/MPa弹性模量/GPa伸长率(%)SiCP /2009Al 粉末冶金20 572 109 粉末冶金20 552 103 粉末冶金20 496 103 粉末冶金20 724 103 粉末冶金40 441 125 粉末冶金15 689 97 搅拌铸造20 350 98 无压浸渗30 382 125 表1 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的力学性能[1] Mechanical properties of aluminum matrixcomposite reinforced by SiC particle93Hot Working Technology 2011, , 材料热处理技术Material & Heat Treatment 2011 年6 月金属基体的界面结合状态、金属基体与增强物本身的特性以及增强物在基体中的分布等。特别是界面结合强度适中，可以有效传递载荷，又能阻止裂纹扩展，从而提高材料的断裂韧性。(7)不吸潮、不老化、气密性好与聚合物相比，金属性质稳定、组织致密，不存在老化、分解、吸潮等问题，也不会发生性能的自然退化，在空间使用不会分解出低分子物质而污染仪器和环境，有明显的优势。(8)较好的二次加工性能可利用传统的热挤压、锻压等加工工艺及设备实现金属基复合材料的二次加工。由于铝基复合材料不但具有金属的塑性和韧性，而且还具有高比强度、比模量、对疲劳和蠕变的抗力大、耐热性好等优异的综合性能。尤其在最近20 年以来， 铝基复合材料获得了惊人的发展速度，表2 列举了一些铝基复合材料的力学性能。3 主要应用领域 在航空航天及军事领域的应用美国ACMC 公司和亚利桑那大学光学研究中心合作，研制成超轻量化空间望远镜和反射镜，该望远镜的主镜直径为，仅重。ACMC 公司用粉末冶金法制造的碳化硅颗粒增强铝基复合材料还用于激光反射镜、卫星太阳反射镜、空间遥感器中扫描用高速摆镜等；美国用高体积分数的SiCp/Al代替铍材，用于惯性环形激光陀螺仪制导系统、三叉戟导弹的惯性导向球及管型测量单元的检查口盖，成本比铍材降低2/3；20 世纪80 年代美国洛克希德.马丁公司将DWA 公司生产的25%SiCp /6061Al 用作飞机上承载电子设备的支架，其比刚度比7075 铝合金约高65%；美国将SiCp/6092Al 用于F-16 战斗机的腹鳍， 代替原有的2214 铝合金蒙皮， 刚度提高50%，寿命从几百小时提高到8000 小时左右，寿命提高17 倍，可大幅度降低检修次数，提高飞机的机动性，还可用于F-16 的导弹发射轨道；英国航天金属及复合材料公司(AMC)采用高能球磨粉末冶金法研制出高刚度﹑ 耐疲劳的SiCp/2009Al， 成功用于Eurocopter 公司生产的N4 及EC-120 新型直升机[12]；采用无压浸渗法制备的高体积分数SiCp/Al 作为印刷电路板芯板用于F-22“猛禽”战斗机的遥控自动驾驶仪、发电元件、飞行员头部上方显示器、电子计数测量阵列等关键电子系统上， 以代替包铜的钼及包铜的锻钢，可使质量减轻70%，同时降低了电子模板的工作温度；SiCp/Al 印刷电路板芯板已用于地轨道全球移动卫星通信系统； 作为电子封装材料，还可用于火星“探路者”和“卡西尼”土星探测器等航天器上。美国采用高体积分数SiCp /Al 代替Cu-W 封装合金作为电源模块散热器，已用于EV1 型电动轿车和S10 轻型卡车上；美国将氧化反应浸渗法制备的SiC-Al2O3/Al 作为附加装甲，用于“沙漠风暴”地面进攻的装甲车；美国GardenGrove 光学器材公司用SiCp/Al 制备Leopardl 坦克火控系统瞄准镜。 在汽车工业中的应用由山东大学与曲阜金皇活塞有限公司联合研制的SiCp /Al 活塞已用于摩托车及小型汽车发动机；自20 世纪90 年代以来， 福特和丰田汽车公司开始采用Alcan 公司的20%SiC/Al-Si 来制作刹车盘；美国Lanxide 公司生产的SiCp/Al 汽车刹车片于1996年投入批量生产[13]；德国已将该材料制作的刹车盘成功应用于时速为160km/h 的高速列车上。整体采用锻造的SiCp/Al 活塞已成功用于法拉利生产的一级方程式赛车。 在运动器械上的应用BP 公司研制的20%SiCp/2124Al 自行车框架已在Raleigh 赛车上使用；SiCp /Al 复合材料可应用于自行车链轮、高尔夫球头和网球拍等高级体育用品；在医疗上用于假体的制造。4 制备及成型方法一般来说， 根据铝基体状态的不同，SiCp/Al 的制备方法大致可分为固态法和液态法两类。目前主要有粉末冶金法、喷射沉积法、搅拌铸造法和挤压铸造法。 粉末冶金法粉末冶金法又称固态金属扩散法，该方法由于克增强相/ 基体增强相含量拉伸强度/MPa弹性模量/GPa伸长率(%)SiC/Al-4Cu 15 476 92 /ZL101 20 375 101 /ZL101A 20 330 100 /6061 25 517 114 /2124 25 565 114 / 20 226 95 /Al 26 387 112 -表2 金属基复合材料的力学性能[1] Mechanical properties of metal matrix composite[1]94《热加工工艺》2011 年第40 卷第12 期下半月出版Material & Heat Treatment 材料热处理技术服了碳化硅颗粒与铝合金熔液润湿困难的缺点，因而是最先得到发展并用于SiCp/Al 的制备方法之一。具体制备SiCp/Al 的粉末冶金工艺路线有多种，目前最为流行和典型的工艺流程为：碳化硅粉末与铝合金粉末混合一冷模压(或冷等静压)一真空除气一热压烧结(或热等静压)一热机械加工(热挤、轧、锻)。粉末冶金法的优点在于碳化硅粉末和铝合金粉末可以按任何比例混合，而且配比控制准确、方便。粉末冶金法工艺成熟，成型温度较低，基本上不存在界面反应、质量稳定，增强体体积分数可较高，可选用细小增强体颗粒。缺点是设备成本高，颗粒不容易均匀混合，容易出现较多孔隙，要进行二次加工，以提高机械性能，但往往在后续处理过程中不易消除；所制零件的结构、形状和尺寸都受到一定的限制，粉末冶金技术工艺程序复杂，烧结须在在密封、真空或保护气氛下进行， 制备周期长， 降低成本的可能性小，因此制约了粉末冶金法的大规模应用。 喷射沉积法喷射沉积法是1969 年由Swansea 大学Singer教授首先提出[14]，并由Ospray 金属有限公司发展成工业生产规模的制造技术。该方法的基本原理是：对铝合金基体进行雾化的同时，加入SiC 增强体颗粒，使二者共同沉积在水冷衬板上， 凝固得到铝基复合材料。该工艺的优点是增强体与基体熔液接触时间短，二者反应易于控制；对界面的润湿性要求不高，可消除颗粒偏析等不良组织， 组织具有快速凝固特征；工艺流程短、工序简单、效率高，有利于实现工业化生产。缺点是设备昂贵，所制备的材料由于孔隙率高而质量差必须进行二次加工， 一般仅能制成铸锭或平板； 大量增强颗粒在喷射过程中未能与雾化的合金液滴复合， 造成原材料损失大， 工艺控制较复杂，增强体颗粒利用率低、沉积速度较慢、成本较高。 搅拌铸造法搅拌铸造法的基本原理[15-17]：依靠强烈搅拌在合金液中形成涡漩的负压抽吸作用， 将增强体颗粒吸入基体合金液体中。具体工艺路线：将颗粒增强体加入到基体金属熔液中， 通过一定方式的搅拌与一定的搅拌速度使增强体颗粒均匀地分散在金属熔体中，以达到相互混合均匀与浸润的目的，复合成颗粒增强金属基复合材料熔体。然后可浇铸成锭坯、铸件等使用。该方法的优点是：工艺简单、设备投资少、生产效率高、制造成本低、可规模化生产。缺点是：加入的增强体颗粒粒度不能太小， 否则与基体金属液的浸润性差， 不易进入金属液或在金属液中容易团聚和聚集；普遍存在界面反应，强烈的搅拌容易造成金属液氧化，大量吸气及夹杂物混入，颗粒加入量也受到一定限制，只能制成铸锭，需要二次加工。 挤压铸造法挤压铸造法是首先把SiC 颗粒用适当的粘结剂粘结，制成预制块放入浇注模型中，预热到一定的温度，然后浇入基体金属液，立即加压，使熔融的金属熔液浸渗到预制块中，最后去压、冷却凝固形成SiCp/Al。该方法的优点是：设备较简单且投资少，工艺简单且稳定性较好，生产周期短，易于工业化生产，能实现近无余量成型，增强体体积分数较高，基本无界面反应。缺点是容易出现气体或夹杂物，缺陷比较多，需增强颗粒需预先制成预成型体， 预成型体对产品质量影响大，模具造价高，而且复杂零件的生产比较困难。5 SiCp /Al 复合材料发展的建议与对策SiCp /Al 复合材料作为一种新的结构材料有着广阔的发展前景, 但要实现产业化还需做大量的研究工作。除了要对SiCp/Al 复合材料的制备工艺、界面结合状态、增强机制等方面的内容做进一步研究，其相关领域的研究及发展也应给予重视。 现有制备工艺进一步完善和新工艺的开发现有工艺制备方法虽然已经成功制造了复合材料，但很难用于工业化生产且尚处于实验室研究阶段[18]。SiC 颗粒存在于铝液中，使金属液粘度提高，流动性降低，铸造时充填性变差，当颗粒含量增加至20%或在较低温度(<730℃)时，流动性急剧降低以致于无法正常浇注。另外，SiC颗粒具有较大的表面积， 表面能较大，易吸附气体并带入金属液中，而金属液粘度大也易卷入气体并难以排出，产生气孔缺陷。因此，对现有工艺的进一步完善和新工艺的开发成为下一步研究工作的主要任务。 后续加工工艺的研究金属基复合材料的切削加工、焊接、热处理等后续加工工艺的研究较少，成为限制其应用的瓶颈。高强度、高硬度增强体的加入使金属基复合材料成为难加工材料[18-19]，而由于增强体与基体合金的热膨胀系数差异大引起位错密度的提高， 也使金属基复合95Hot Working Technology 2011, , 材料热处理技术Material & Heat Treatment 2011 年6 月材料的时效行为与基体合金有所不同[20]。另外，增强体影响焊接熔池的粘度和流动性， 并与基体金属发生化学反应限制了焊接速度， 给金属基复合材料的焊接造成了极大困难。因此， 解决可焊性差的问题也成为进一步研究的主要方向。 环境性能方面的改善金属基复合材料的环境性能方面的研究， 即如何解决金属基复合材料与环境的适应性， 实现其废料的再生循环利用也引起了一些学者的重视， 这个问题关系到有效利用资源，实现社会可持续发展，因此， 关于环境性能方面的研究将是该领域今后研究的热点。由于铝基复合材料是由两种或两种以上组织结构、物理及化学性质不同的物质结合在一起形成一类新的多相材料， 其回收再利用的技术难度要比传统的单一材料大得多。随着铝基复合材料的批量应用，必然面临废料回收的问题，通过对复合材料的回收再利用， 不但可减少废料对环境的污染还可减低铝基复合材料的制备成本、降低价格，增加与其他材料的竞争力，有利于促进自身的发展。文献[21]配制了混合盐溶剂， 采用熔融盐法成功地分离出颗粒增强铝基复合材料中的增强材料，研究结果表明，利用该技术处理颗粒增强铝基复合材料， 其回收利用率可达85%。6 结语与铝合金基体相比， 铝基复合材料具有更高的使用温度、模量和强度，热稳定性增加及更好的耐磨损性能，它的应用将越来越广泛。然而，在目前的研究中仍然存在许多疑问和有待解决的问题， 例如怎样去克服铝基复合材料突出的界面问题， 并且力求研究结果有助于改善生产应用问题； 在制备过程前后， 怎样通过热处理手段来改善成品的各方面性能；如何利用由于热失配造成的内、外应力使材料服役于各种环境。此外，原位反应中仍不免其他副反应夹杂物存在， 同时对增强体的体积分数也难以精确控制，这些都是亟待研究解决的问题。参考文献：[1] 于化顺．金属基复合材料及其制备技术[M]．北京：化学工业出版社，2006．241．[2] 吴人洁．复合材料[M]．天津：天津大学出版社，2000．[3] 沃丁柱．复合材料大全[M]．北京：化学工业出版社，2000．[4] 毛天祥．复合材料的现状与发展[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，2000．[5] 赫尔(Hull， D)．复合材料导论[M]．北京：中国建设工业出版社，1989．[6] 尹洪峰，任耘，罗发．复合材料及其应用[M]．陕西：陕西科学技术出版社，2003．[7] 汤佩钊．复合材料及其应用技术[M]．重庆：重庆大学出版社，1998．[8] 张守魁，王丹虹．搅拌铸造制备颗粒增强复合材料[J]．兵器材料科学与工程，1997，20(6)：35-391．[9] 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浅谈我国低碳经济发展现状及对策摘 要：全球气候变暖是当前世界各国广泛关注的问题之一，而世界经济的发展对能源需求量的持续增加，使二氧化碳的排放量、温室气体排放所带来的环境和生态问题将进一步加剧。而且我国能源紧张、人均资源占有量低、环境污染严重也使我国面临着较大的国际转移排放压力。倡导发展低碳经济，符合科学发展观的客观要求，也有利于现代能源服务的普及、可再生能源的利用、提高能源效率、改善能源结构和加强能源安全。关键词：低碳经济；现状政策选择一、低碳经济的内涵低碳经济是一种全新的经济理念，低碳经济的提法最早源于英国在2003年发布的能源白皮书“我们未来的能源：创建低碳经济。”从可持续发展的角度认识，低碳经济是通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。从技术角度认识，低碳经济是以市场机制为基础，在制度框架和政策措施的作用下，利用提高能效技术、节约能源技术、可再生能源技术和温室气体减排技术等各种低碳技术，促进整个社会经济朝着高能效、低能耗和低碳排放的模式转型。综上所述，广义的低碳经济是以低排放、低能耗、低污染为标志的绿色生态经济模式。目标是控制碳排放，维持生物圈碳平衡；实质是提高能源利用效率和创建清洁能源结构；核心是技术创新、制度创新和发展观的转变。可以说，发展低碳经济是一场涉及价值观念、国家权益、生产生活方式的全球性革命。二、国外发展低碳经济的现状近年来，越来越多的国家把环境保护作为经济发展战略的重要组成部分，通过制定低碳经济政策，积极推动低碳绿色增长。尤其是为了应对此次全球金融危机，一些国家更是把开发新能源、发展低碳产业作为重振经济的重要动力。德国发展低碳经济的重点是发展生态工业。德国的生态工业政策主要包括六个方面的内容：严格执行环保政策；制定各行业能源有效利用战略；扩大可再生能源使用范围；可持续利用生物智能；推出刺激汽车业改革创新措施以及实行环保教育、资格认证等方面的措施。为了实现从传统经济向绿色经济转轨，德国除了注重加强与欧盟工业政策的协调和国际合作之外，还计划增加政府对环保技术创新的投资，并通过各种政策措施，鼓励私人投资。德国政府希望通过筹集公共和私人资金，建立环保和创新基金，以此推动绿色经济的发展。法国的低碳经济政策重点是发展核能和可再生能源。2008年12月，法国环境部公布了一揽子旨在发展可再生能源的计划，这一计划有50项措施，涵盖了生物能源、风能、地热能、太阳能以及水力发电等多个领域。除了大力发展可再生能源之外，2009年，法国政府还投资4亿欧元，用于研发清洁能源汽车和“低碳汽车”。此外，核能一直是法国能源政策的支柱，也是法国低碳经济的一个重点。美国选择以开发新能源、发展绿色经济作为此次全球金融危机后重新振兴美国经济的主要动力。美国政府低碳经济政策可以进一步分为节能增效、开发新能源、应对气候变化等多个方面。其中，新能源的开发是核心。2009年2月15 日，美国出台了《美国复苏与再投资法案》，投资总额达到7870亿美元，该法案将发展新能源列为重要内容，包括发展高效电池、智能电网、碳储存和碳捕获、可再生能源(如风能和太阳能等)。在节能方面最主要的是汽车节能。此外，为应对气候变暖，美国力求通过一系列节能环保措施大力发展低碳经济。三、我国发展低碳经济的实践在低碳经济的实践上，英国作为低碳经济的先行国，在2006年通过了全球第一个有关低碳经济的法案一《气候变化法草案》，制定了到2020年减少碳排放30％ ，到2050年减少碳排放60％的目标。日本、丹麦和挪威等国的低碳经济和低碳技术也取得了迅速发展，取得了良好的经济、生态和社会效果。国内对低碳经济的实践则主要集中于碳交易和创建低碳城市。(1)碳交易。2006年，世界二氧化碳排放权交易总额达280亿美元，交易的二氧化碳量达到了13亿吨。目前全球有四个交易所专门从事碳金融的交易，包括欧盟的EU ETS、澳大利亚的New South Wales、美国的Chicago Climate Exchange和英国的UK Errs等。此外，还有很多知名金融机构活跃在这些市场上，包括荷兰银行(ABN AMRO)、巴克利(BarclaysCapita1)、高盛(Goldman Sachs)、Morgan Stanley和UBS等。美国的Chicago Climate Exchange是全球第一个也是北美唯一自愿性参与温室气体减排量交易，并对减排量承担法律约束力的组织和市场交易平台，它也是全球唯一同时开展二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化物、六氟化硫6种温室气体减排交易的市场。在中国，2006年兴业银行基于品牌和市场价值与IFC合作签署了《能源效率融资项目(CHUEE)合作协议》(即《损失分担协议》)，成为国内首家推出“能效贷款”产品的商业银行。根据该协议，IFC向兴业银行提供2亿元人民币的本金损失分担，以支持最高可达4．6亿元人民币的贷款组合，兴业银行则以IFC认定的节能、环保型企业和项目为基础发放贷款，IFC则为贷款项目提供相关的技术援助和业绩激励，而中国银行和深圳发展银行则分别推出了“挂钩海外二氧化碳排放额度期货价格”的理财产品。(2)低碳城市的创建。低碳城市是由新能源利用、清洁技术、绿色规划、绿色建筑和绿色消费等一系列要素构成的城市可持续发展模式。2008年，国家发改委与联合国自然基金会开始“低碳城市发展”的全面推广，上海和保定成为首批试点城市，由国家发改委、建设部、科技部、环保总局、商务部等专家组成的项目技术顾问组也正式亮相。同年，世界自然基金会发布了《保定：全球可持续能源生产的“电谷”》，肯定了“保定模式”在发展可再生能源方面做出的贡献。广东省珠海市也在2008年邀请专家研究低碳经济，欲申报国家低碳经济区。四、我国发展低碳经济的政策选择低碳经济是世界经济的发展趋势，是实现资源节约和环境友好的一种经济发展模式。然而，中国正处在工业化发展阶段，发展经济、减少贫困和满足就业等仍是实现现代化的最大任务，向低碳经济转型还面临着许多现实条件的制约。为实现这些目标，必须加强国家对经济的宏观调控，适时适度地创新公共政策，根据政治、经济和社会发展环境的新要求，创立一种具有积极价值的、适宜的政策安排。（一）、调整产业结构，限制高碳产业的市场准入，倡导产业低碳化产业结构对碳排放会产生较大影响，同等规模或总量的经济，如果技术水平相同而产业结构不同，则会导致碳排放量相差较大。以工业制造业、建筑业和交通运输业为代表的第二产业则是能源大户，需要大量消耗能源。我国正处在工业化高速发展时期，第二产业在一定的时期内还会显示强劲的势头，这也是发展的客观需要。所以，根据国情大力调整产业结构，倡导产业低碳化，这是我们当前需要解决的重大问题。（二）、增大陆海碳汇森林可以吸收大量CO2 ．相当于减少了CO2 排放，是良好的碳汇。据研究，我国人工造林的固碳率为1．4吨碳／(公顷?年)，相当于每公顷林地每年可平均吸收5．1吨CO2 。2005年．我国森林面积达到17491万公顷．森林覆盖率从20世纪90年代初期的13．92％。增加到18．21％，为促进全球碳汇建设和温室气体减排做出了巨大贡献。根据国家《林业发展“十一五”和中长期规划》，到2020年我国森林覆盖率将达到23％ 按照我国国土面积约960万km (合96000万hm )计算，相当于2020年比2005年新增森林面积4600万公顷，每年可新增碳汇430．1万吨，相当于减排1578．4万吨CO22005．2020年间累计新增加碳汇5．2亿吨，相当于累计减排18．9亿吨CO2。另外，海洋也是重要的碳汇之一有研究表明，过去200年中人类燃烧化石燃料和制造水泥过程中释放的CO2 ．被海洋吸收了近一半。我国在东海进行的大洋碳通量研究也表明，东海是CO2 的汇。因此，通过加大力度开展研究，尽早比较准确地确定我国邻近海域的碳汇结构和强度．有望进一步增大我国的碳汇规模。（三）、创新文化政策，倡导生态文化生态文明是党在经济和社会转型的紧要关头所形成的又一重要思想创新，并提出了文化“软实力” 的概念。文化是基础国民教育，它奠定国民的品味教养；文化是生活，它决定我们所见、所感、所思的整体环境的真善美或假恶丑；文化是经济，文化产业在现代经济中的重要地位和作用已不言而喻。低碳经济的发展，离不开全民普遍共识的、绿色的生态文化的构建。生态文化作为正在崛起的新兴文化，是倡导人与自然和谐相处的观念体系，是人们最优化的解决人与自然关系问题所反映出来的思想观念的总和，体现在人类为解决所面临的种种生态问题环境问题，与自然和谐相处，求得人类更好地生存与发展的种种措施和手段上。创新文化政策就是要形成以“节约资源，保护环境” 为核心的生态文化，在生活中坚决抵制铺张浪费的奢侈文化，生态的观念深入人心。五、结束语目前，我国正在科学发展观的统领下进行创新型国家建设和资源节约、环境友好型社会建设，这与发展低碳经济的目标基本上是一致的。从经济的角度讲，社会发展的每一个阶段都有一个与其相适应的经济发展模式：工业化初级阶段，经济发展依赖的是原始生产要素的高投入的粗放型经济增长；工业化中级阶段，经济发展以投资和科技进步为主要带动力量；工业化高级阶段则以信息和现代服务业为主要发展方向。中国的经济转型摒弃了传统的“高投入、高污染、低产出”的经济发展模式，走出一条“低投入、低污染、高产出”的路子。公共政策的创新使我们主动融入到低碳经济的实践和世界发展的潮流中，获得更多的可持续发展的资金和技术，为世界经济发展提供一个资源节约和环境友好新模式。参考文献:[1]冯之浚，金涌，牛文元，徐锭明．关于推行低碳经济促进科学发展的若干思考[N]．光明日报理论版，2009-04—21．夏垫堡．发展低碳经济实现城市可持续发展[J]．环境保护，2008 (7A)：33—35．陈晓春，张喜辉．浅谈低碳经济下的消费引导[J]．消费经济，2009 (4)： 71—74．邹骥等，低碳道路的技术转让和资金机制，2009中国可持续发展战略报告—探索中国特色的低碳道路[M]，北京： 科学出版社, 2009陈晓春，谭娟，陈文婕．论低碳消费方式[N]．光明日报理论版，2009—04—21．

有色冶金化工原理分析论文

摘要 ：本文对有色冶金化工的生产过程进行了概括分析，对其中的工艺原理做出归纳探讨，以期让相关理论更加浅显明晰，对实际生产产生增益作用。

关键词 ：有色冶金；化工过程；工作原理

1有色金属冶金技术现状及原理

目前金属的化工冶炼方法主要包括三种方式：火法冶金、湿法冶金和电冶金。

火法冶金

火法冶金在冶金领域是非常传统的生产方式，在整个操作中并未加入水溶液，因此这种方法也叫做干法冶金，主要的原理是制造高温的条件，矿石就能经过化学、物理反应，让其中的金属与其他的成分分离，这样就能提炼出金属单质。实际操作流程的第一步是矿石准备，第二步是冶炼，第三步是精炼。第一步：矿石准备选择精矿后要加入适当的熔剂，对精矿进行加热，让其中的矿料可以在加热情况下形成块状，或者是加入一些粘合剂来制造成型，形成小球状后结成球团，然后放进鼓风炉里进行冶炼。第二步：冶炼这一过程主要是生成两个部分，分别是炉渣和金属液。金属液中也是有着少量的杂质，因此要进行进一步的精炼。这一过程是在鼓风炉中发生，其中加入了必要的材料以及熔剂，并加入焦炭来作为还原剂，主要是为了在铁矿中还原出生铁，在铜矿中还原出粗铜，还有对硫化铅矿进行冶炼，还原出粗铅。除了生成金属液以外，还有诸多杂质组成的炉渣。若是在氧化条件下反应，对生铁用转炉来精炼，在转炉中引入适当的氧气，用氧化的方式将铁水中的杂质去除，并炼出一定品质的钢水，可以将其铸成钢锭，这就是氧化吹炼的过程。造锍熔炼是对硫化铜或者硫化镍矿石进行处理，通常来说是在反射炉以及矿热电炉中进行反应，也可以是用鼓风炉来反应。在其中会加入一些石英石熔剂，便于形成炉渣，炉渣之下会留下熔锍。第三步：精炼。这个步骤是为了将金属液中依旧存在的一些少量杂质进一步去除掉，可以让金属的纯度得到提升。如在炼钢的时候，可以对生铁进行适当的精炼，这样就能在其中去除掉更多的非金属杂质，或者是进行更加深入地脱硫。精炼铜则是将粗铜放在反射炉里氧化，再用电解的.方式进行精炼。不同的金属有着不同的精炼方式，在设备以及原料上都是有所区别的。

湿法冶金

这种方法的另一个名字叫水法冶金，是借助各类熔剂，通过一系列的化学反应，实现对金属的提取以及分离，主要的步骤分为四步，其中第一步就是浸出。①浸出就是将矿物里的目标成分引入到溶液里，便于接下来的步骤逐渐展开。②通过过滤等方法，将浸出液与残渣分离，同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子回收。③采用萃取法或离子交换法，将浸出液中目标组分富集，并和其他杂质离子分离。④从净化液中提取目标金属或化合物。湿法冶金在钴、镍、铝、铜、锌等工业中占有重要地位，世界上全部的氧化铝、大部分锌和部分铜都采用此法生产。湿法冶金对低品位矿和相似金属分离都具有很好的适用性，而且金属回收程度高，不会造成严重的环境污染，生产过程易实现连续化和自动化，利于提高生产效率[1]。

电冶金

电冶金是以电能为能源进行提取和处理金属的工艺，根据电能转化形式的不同分为电化冶金和电热冶金两类。电化冶金是利用电极反应而进行的冶炼方法，对电解质水溶液或熔盐等离子导体通以直流电，电解质便发生化学变化，在阳极上发生氧化反应，而在阴极上发生还原反应。电热冶金具有加热速度快、调温准确、温度高（可达2000℃），可以在各种气氛、压力或真空中作业，具有金属烧损少等优点，是冶炼稀有高熔点金属、半导体材料等的一种主要方法。例如，目前冶炼金属铝就属于电热冶金方式，首先从铝土矿中提取氧化铝，然后在氧化铝中加入冰晶石作为助熔剂，在高温下熔融电解。

2有色冶金化工生产的核心设备的工作原理

虽然冶金化工产品种类众多，冶炼方法一般各不相同，但诸多生产流程所应用原理却大致相同，核心设备上也有着一定的共同点[2]，下面对几种主要设备介绍。高炉冶炼原理：高炉生产乃连续进行，在实际操作中，是从炉顶的位置加入各类原料以及添加剂，从下部的风口鼓入高温达到一千摄氏度以上的热风，同时喷入煤粉等燃料。铁矿石的成分主要是铁的氧化物，这样用高温的方式就可以用燃料在燃烧后形成的一氧化碳，用来进行还原反应，实现对铁矿石中氧化物的还原，就能得到单质铁。这种情况下形成的是高温铁水，从出铁口就可以放出。同时在铁矿石中有着诸多的其他物质，构成了炉渣，炉渣就要从出渣口的位置排出，经过除尘处理之后，这些还能作为一些工业的生产原料。

3结束语

理论对实践具有指导意义，通过对理论的研究解析，了解工艺、反应及设备的本质，使实际生产具有更高的经济效益和时间效益。本文浅析了冶金化工生产中的几种主流方法的原理和工艺流程，对部分设备进行了理论分析。当前我国冶金设备正在高速地革新，冶金设备提升的同时，冶金化工在不同领域也会有广泛的发展前景。面对当前的压力和未来的挑战，我们需要不断深入地研究原理，并与先进技术相结合优化现有设备与工艺，在实践中解决各类有色冶金化工问题。

参考文献

[1]中国工程院化工、冶金与材料工程第十一届学术会议——“‘化工、冶金、材料’前沿与创新”在宁波隆重举行[J].杭州化工，2016，46（04）：44.

[2].济南冶金化工设备有限公司一流的煤化工及焦化设备专业制造商[J].燃料与化工，2016，47（01）：2.

作者：胡睿康 单位：澧县第一中学

YT15的刀具是用来切削钢类零件的。

YT15是一种钨钴钛类硬质合金，具有高的耐磨性，和高的硬度，一般用于刀具材料。适合于半精车、精车。

YT15：Y，（硬，的汉语拼音第一个字母y）；T，含碳化钛，其中含量为15%。

扩展资料：

常用的硬质合金铣刀一般可以为三大类：

1、 钨钴类硬质合金（YG）

常用牌号YG3、YG6、YG8，其中数字表示含钴量的百分率，含钴量愈多，韧性愈好，愈耐冲击和振动，但会降低硬度和耐磨性。因此，该合金适用于切削铸铁及有色金属，还可以用来切削冲击性大的毛坯和经淬火的钢件和不锈钢件。

2、钛钴类硬质合金(YT)

常用牌号有YT5、YT15、YT30，数字表示碳化钛的百分率。硬质合金含碳化钛以后，能提高钢的粘结温度，减小磨擦系数，并能使硬度和耐磨性略有提高，但降低了抗弯强度和韧性，使性质变脆，因此，该类合金适应切削钢类零件。

3、 通用硬质合金

在上述两种硬质合金中加入适量的稀有金属碳化物，如碳化钽和碳化铌等，使其晶粒细化，提高其常温硬度和高温硬度、耐磨性、粘接温度和抗氧化性，能使合金的韧性有所增加，因此，这类硬质合金刀具有较好的综合切削性能和通用性，其牌号有：YW1、YW2和YA6等，由于其价格较贵，主要用于难加工材料，如高强度钢、耐热钢、不锈钢等。

参考资料来源：百度百科-铣刀

从需求出发，比如国家某高端零件的制备对材料有什么要求，要满足材料的性能要求，需要添加稀土元素，进而引出稀土元素的作用，进而引出研究的内容。

YT15的硬度和耐磨性较高，抗弯能力较低 YT类道具不适合加工含Ti的不锈钢，就YT 15来说适合精加工