发布时间：
3D打印又称为增材制造，近年来得到了快速发展，应用领域不断增加。我整理了浅谈3d打印技术论文，欢迎阅读!
3D打印技术
摘 要：3D打印又称为增材制造，近年来得到了快速发展，应用领域不断增加。本文对3D打印的原理及应用现状进行了分析，对3D打印在教学领域的应用模式进行了探讨。
关键词：3D打印;应用现状;教学领域
1 引言
3D打印，又称为增材制造，是快速成型技术的一种，被誉为 “第三次工业革命的重要标志”，以其 “制造灵活”和“节约原材料”的特点在制造业掀起了一股浪潮。近年来，随着3D打印技术的逐步成熟、精确，打印材料种类的增加，打印价格的降低，3D打印得到了快速发展，应用领域不断增加，不仅在机械制造、国防军工、建筑等领域得到广泛应用，也逐渐进入了公众视野，走进学校、家庭、医院等大众熟悉的场所，在教育、生物医疗、玩具等行业也得到了广泛关注及应用，作为教育工作者，本文将在介绍3D打印的原理、优势、应用现状的基础上，重点探讨3D打印在教育领域的角色及应用模式。
2 3D打印概述
3D打印原理
3D打印(3D printing，又称三维打印)，是利用设计好的3D模型，通过3D打印机逐层增加塑料、粉末状金属等材料来制造三维产品的技术[1]。一般来说，通过3D打印获得物品需要经历建模、分割、打印、后期处理等四个环节[2]，其中3D虚拟模型，可以是利用扫描设备获取物品的三维数据，并以数字化方式生成三维模型，或者是利用AutoCAD等工程或设计软件创建的3D模型，有些应用程序甚至可以使用普通的数码照片来制作3D模型，比如123D Catch[3]。
3D打印的优势
与传统制造技术相比，3D打印不需事先制模，也不必铸造原型，大大缩短了产品的设计周期，减少了产品从研发到应用的时间，降低了企业因开模不当可能导致的高成本风险，使得特殊和复杂结构的模型的制作也变得相对简单，产品也更能凸显个性化。另外，3D打印是增材制造，使用金属粉或其他材料，使部件从无到有制造出来，大大减少了原材料和能源的消耗，生产上实行了结构优化。
3D打印的应用现状
近年来，3D打印得到了快速发展，几乎应用于各个领域。在模具加工和机械制造领域，使用3D打印相对快速地进行模具的设计与定制，打印复杂形状的各种零件，打印具有足够强度的个性化几何造型的物件。在航空航天、国防军工领域，3D打印应用于外形验证、关键零部件的原型制造、直接产品制造等方面。如空客公司从打印飞机小部件开始，逐步发展，计划在2050年左右打印出整架飞机。生物医疗领域，医学工作者利用3D打印技术打印出患者的心脏模型，缺损下颌骨模型，患者外伤性脑内血肿颅脑模型等，用于辅助诊断并制定术前手术方案，降低了手术难度，减少了手术时间，为患者带来了精准化的治疗。人工椎体和人体气管软骨的打印让人体器官的3D打印成为可能。3D打印的处方药产品SPRITAM(左乙拉西坦)片剂可用于各种癫痫疾病的治疗。建筑工程领域，3D打印建筑不需使用模板，打印的建筑物重量轻，强度大，时间短，产生的建筑垃圾及建筑粉尘少，且可以循环使用，绿色环保。3D打印在首饰、食品、玩具和日常用品的设计和生产中也有广泛应用，可以很好地彰显用户的个性化特点和需求。3D打印在太阳能电池板和特殊材料的制造方面的应用也有突破。
3 3D打印在教学领域的应用
3D打印在教学方面的探索性活动也已经展开，并应用在数学、航空、电子、设计、机电工程、生物医学、天文等大部分学科中，取得了良好的教学效果。基于3D打印的快速生成能力，使得数字化模型能快速转化为立体实物，借助立体实物的生成过程及使用可以提高教学效果，增强学生合作、设计、创新等能力。
打印三维教具学具辅助教学
在课程教学中，借助于多媒体教学手段，一些抽象的图像可以相对直观的显示出来，但针对的是群体，形成的是暂时的视觉感受，印象并不是很深刻，也不易理解。借助3D打印，可以把数字化的图像转化成实物的教具和学具，每个同学都有机会亲手感受，而且还可以亲自设计、策划，无疑对知识点的理解，知识的掌握及应用有很大的促进作用。比如：数学课可以打印出几何曲面、剖面立体实物;动画设计可以打印出3D人物，动物角色模型，且可以根据实效及时修改;语文课可以把要讲解的地域打印出来，如北京的胡同，同学们可以拿着模型理解胡同的特点，体验胡同文化，讲述胡同的来龙去脉;机械制造课可以根据课程内容打印相关的零件、齿轮、连杆等。
实习实践过程中辅助创新设计
职业学校实习实践教学活动较多，钳工实习、数控机床实习、电子电工实习、动画设计、物联网设计等，都需要借助相应的模型，并设计出一定的模型。借助于3D打印，同学们对需要设计的模型有一个大体的认识，然后经过集体分组的讨论、设计、修改等过程，不仅能增加学生的学习兴趣，促进学生交互学习，协作学习，且能提高学生的设计水平、思维能力和实践能力。比如在模具设计实习中，采用项目式教学法，应用3D打印，学生分组设计、分组打印，学生在亲眼目睹自己的设计零件打印成型的过程及成品后，学习兴趣大增，多次讨论修改的过程也大大提升学生的设计水平。在CAD课程实践环节中，使用3D打印机，可以根据教学需要来设计教学内容，对学生的设计作品3D打印出来进行评比并组装，不仅使学生熟练掌握设计软件建模的基本思路和流程，而且对如何从设计作品到具体的实物的生成有一个明确的认识，有利于日后学生进一步的学习和发展。
就业创业指导
近年来，大学毕业生人数急剧增加，就业压力增大，国家大力提倡大学生创业，整个社会也兴起了一股自主创业的热潮。对于职业学校的学生来说，有一定的专业知识，有较强的动手操作能力，有创业的热情与激情。借助于3D打印设备，创业指导老师可以指导学生创办创意设计3D打印工作室，利用所学的专业知识，设计出相关产品并打印出来进行销售，同时也可为社会客户提供DIY服务，收取一定的培训费和制作费，也可以在校企合作的基础上为合作企业提供设计和3D打印服务。通过3D打印的上述创业实践活动，加深学生对专业知识的巩固、对设计过程的了解，并培养创新创业意识和能力。
图书馆应用
图书馆引入3D打印服务是图书馆从文献服务走向创新服务的途径。国外很多图书馆都开展3D打印服务，国内的综合图书馆，如上海图书馆、苏州图书馆也开展3D打印服务，高校中的上海交通大学图书馆也开展3D打印服务，并且通过举办3D打印设计大赛积极推广此项服务，通过比赛普及3D打印知识，让同学们了解3D打印前沿科技，启发学生们用创新思维发现问题、智慧解决问题。学校图书馆可以配备一两台3D打印机，并在保证健康和安全的基础上，充分考虑费用、提交步骤、等待和筛选时间等、制定详细的3D打印制度或政策，并鼓励学生打印原创作品，以发挥学生的专业特长，激发学生的创造力和想象力。
4 结束语
3D打印正从工业领域，走向各个应用领域。不久的将来，也会像电脑、手机、互联网一样进入我们的社会和每个家庭。教育工作者应积极利用这项新技术，促进教学模式和教学活动的创新，更好地提高教学质量和教学效果，提高学生的实践能力和创新水平。
参考文献
[1] 张飞相. 3D打印技术的发展现状及其商业模式研究[J]. 新闻传播， 2016(2)： 51-53.
[2] 李青，王青. 3D打印―一种新兴的学习技术[J]. 远程教育杂志2013(4)：29-35.
点击下页还有更多>>>浅谈3d打印技术论文
3d打印技术的发展，给我们的工作生活带来了很大的便利。下文是我整理了3d打印技术论文 总结 范文 ，欢迎大家阅读!3d打印技术论文总结范文篇一：《三维打印快速成形技术及其应用》 摘 要： 文章 对三维打印快速成形技术进行了分析，研究了三维打印快速成形技术的实现方案，并就其系统结构的运行方式做出了说明，最后对三维打印快速成形技术在多个行业领域中应用价值的实现进行了剖析，望能够引起各方人员的关注与重视，促进其进一步发展。 关键词：三维打印;快速成形技术;系统结构;应用 三维打印快速成形技术的核心是：建立在微喷射原理基础之上，通过喷射方式自喷嘴中喷出一定的液态微滴，在此基础之上根据预先设置的路径逐层打印并成形。相对于传统意义上的立体印刷技术或者是叠层实体制造技术而言，三维打印快速成形技术有着非常确切的优势，包括对激光系统要求较低，设备投入资金较少，运行性能可靠，维护工作量少，成本低廉等多个方面。同时，三维打印快速成形技术能够在常温环境下操作，运行安全可靠，可适用的成形材料类型众多，价格均衡，有实践价值。因此，三维打印快速成形技术已成为当前整个快速成形行业中最具综合发展潜力与空间的技术手段之一，有着非常广阔的应用前景。文章即围绕三维打印快速成形技术的实现及其应用要点展开分析，望引起重视。 1.三维打印快速成形技术的实现 从喷射材料上入手，可对三维打印快速成形技术的实现方案进行分类，主要有两种类型：第一是建立在粘结成形基础之上的三维打印快速成形技术，第二是建立在直接成形基础之上的三维打印快速成形技术。具体分析如下： 粘结成形下的三维打印快速成形技术 下图(如图1)为粘结成形下三维打印快速成形技术的基本工作原理。在本技术方案实施下，首先需要在工作台上均匀铺设一层粉末状材料，然后参照零件截面形态，将粘结材料有选择性的打印至粉末层上，使实体区域内的粉末材料完全粘结起来，形成截面对应的轮廓，打印完一层后将工作台向下移动，然后重复以上操作步骤，直至完成整个工件。 直接成形下的三维打印快速成形技术 下图(如图2)为直接成形下三维打印快速成形技术的基本工作原理。在本技术方案实施下，首先需要根据待打印的零件截面形状，控制打印头在截面有实体的区域内打印光固化实体材料，同时需要在可支撑区域内对固化支撑材料进行打印，然后利用紫外灯照射技术，在光固化材料的基础之上同步进行边固化打印工作。逐层进行固化处理直至完成对整个工件的打印工作，最后将支撑材料去除掉，以得到对应的成形工件。 2.三维打印快速成形系统结构 在三维打印快速成形技术实现的过程当中，主要的工作流程为：第一步，采集粉末原料;第二步，将粉末平铺至打印区域当中;第三步，在模型横截面上对打印机喷头进行定位，同时喷涂适当的黏结剂成分;第四步，送粉活塞上升同时实体模型下降，以继续打印;第五步，重复以上操作直至模型打印作业完成;第六步，将多余粉末去除掉，对模型进行固化。建立在该技术基础之上，整个三维打印快速成型系统运行需要完成的动作流程包括：打印喷头沿X轴向以及Y轴向的扫描运动，成型腔活塞沿Z轴向运动，储粉腔活塞沿Z轴向运动，铺粉辊筒转向运动以及平向运动等。其中，喷头X轴向运动采取的是传统喷墨打印机 操作系统 中的字车运动系统，引入光栅技术进行检测，X轴向打印精度可以达到5670dpi单位以上。同时，喷头Y轴向扫描运动能够带动打印机沿与X轴垂直的方向匀速动作，双侧驱动方式为步进电机驱动，光栅检测，闭环控制，三维打印成形中的定位精度可以达到级别。同时，整个三维打印快速成形系统还可以通过应用步进电机的方式为涡轮减速器提供驱动作用力，以驱动丝杆螺母运动，在半闭环条件下实现对铺粉厚度的合理控制(注：铺粉电机运动仅需要控制电机的启停状态，同时配合合理设置转动速度的方式完成工作任务，即应用常规直流电机就能够满足相应的工作要求)。 3.三维打印快速成形技术的实际应用 三维打印快速成形技术在生物工程领域中的应用 生物工程领域研究中对无生物活性支架以及假体的制作一直都是备受关注的工作内容之一，传统技术手段需要对生物活性材料进行激光加热或烧结，对材料的生物活性有不良影响。而通过对三维打印快速成形技术的应用，能够将参与生命体代谢行为且可降解的组织工程材料制成内部结构具有多孔疏松特性的人工骨材料，将活性因子填充于疏松孔内，起到代替人工骨骼的目的。 三维打印快速成形技术在制药工程领域中的应用 当前口服药物制剂的制造 方法 主要有粉末压片以及湿法颗粒这两种类型，无论是哪种制药方法，都存在分解速度过快，难以到达血液，或短时间内血液中药物浓度过高的问题，对人体有非常不良的影响。而通过对三维打印快速成形技术的应用，则能够为药物释放可控性功能的实现提供有力的技术性支持，相信随着单药、多药复合释药性口服可控释放药片以及药物梯度控释给药系统等技术的成功研制与应用，三维打印快速成形技术的应用潜力将得到更进一步的扩大与提升。 三维打印快速成形技术在元件制造领域中的应用 通过对三维打印快速成形技术的应用，能够为产品结构设计检查工作的开展提供非常好的支持，同时，依托该技术能够快速制造产品所对应的功能原型件，从而尽早的展开对产品设计性能的检测工作，缩短设计反馈周期，提高开发有效性，降低开发成本。 4.结束语 结合本文以上分析认为：三维打印快速成形技术作为当前快速成形领域中最具发展潜力的技术手段之一，对比其他快速成形技术而言，有着众多的应用优势，其应用空间也是非常广阔的。特别是在当前快速成形领域学科不断发展与优化的背景之下，三维打印快速成形技术也势必会逐步得到更为广泛与深入的应用。且由于此种技术手段可供选择的材料范围广阔，故而在多个行业的应用价值正逐步显现出来，值得引起重视。本文即围绕三维打印快速成形技术及其应用的相关问题进行分析与探讨，希望以上引起各方人员的高度关注与重视。 参考文献： [1]李晓燕，张曙，余灯广等.三维打印成形粉末配方的优化设计[J].机械科学与技术，2006，25(11)：1343-1346. [2]晁艳普，白政民.金属微滴三维打印成形数据处理软件的设计开发[J].机械设计与制造，2014，(8)：236-239. [3]庄佩，连芩，李涤尘等.仿生多材料复合增强骨软骨支架的制造及性能研究[J].机械工程学报，2014，(21)：133-139. [4]刘厚才，莫健华，叶春生等.三维打印快速成形系统中的数据压缩方法[J].华中科技大学学报(自然科学版)，2008，36(5)：90-92. 3d打印技术论文总结范文篇二：《三维打印技术的应用与启示》 2013年数字南京 教育 装备工作目标：推进科技实践活动室或技能创造室的装备，全面实现每一所学校拥有一个以上主题鲜明、品质优良，与学校科技实践活动相适应、与学校科技艺体特色发展相适应的实验室;全市创新推进并累计装备建成100个高水平、高品质的机器人、三模科技、农业科技 种植 园等特色实验室，成为南京科技教育的核心与引领基地。评选100个优质科技实验室[1]。 为此，江苏省南京市教育装备与勤工俭学办公室主任后有为带队去山东省济南市历城区观摩三维打印技术培训，参观学校创新实验室，从而了解山东在创新实验室建设方面的一些做法，以及在创新大赛上获得佳绩和向高校输送人才的 经验 。 一、社会为什么需要创新设计和技术应用 《中国玩具制造业利润研究 报告 》显示：以玩具加工业为例，一个芭比娃娃在美国市场上的平均价格为美元，而制作这个芭比娃娃的中国企业只能拿到 美元加工费。中国企业所依赖的是相对低廉的劳动力和原材料成本，对外的竞争力也只是低成本带来的价格优势，所以只能依靠大批量生产，以薄利多销来赚取不多的加工费。我国很多行业产品生产的关键技术大部分来自进口，其中：工程机械高技术产品80%;数控机床70%;石油化工装备76%;集成电路芯片制造设备80%;光纤制造装备100%;通讯、半导体、生物、医药和计算机行业60%～90%;彩电、手机和微机的CPU都是掌握在别人手里[1]。 历史上，中国是人类创新和技术进步的摇篮，世界著名科技史学家李约瑟博士曾经列举了中国传入西方的26项技术，世界科技史上的前27项重要发明中18项来自中国。我国古代科技发明灿若星辰，对世界科技发展做出了巨大贡献。美国学者坦普尔在《中国：发明与发现的国度》一书中详细描述了“中国领先于世界”“西方受惠于中国”的中国古代100项技术发明。以史为鉴，古为今用，技术进步源于创新，创新设计源于服务现实，创造未来。大项目是创意，小改进也是创意，高科技是创意，简约明快也是创意。功能原理是创意，美化外观也是创意。灵感来源于生活，创意让世界更美好。 二、创新设计在初高中技术教学中的应用 我国“十二五”规划提出要深入实施科教兴国战略和人才强国战略，加快建设创新型国家，需要创新型人才，创新型人才培养，教育是基础和前提。同志强调：“要注重从青少年入手培养创新意识和实践能力，积极改革教育体制和改进 教学方法 。” 2011年，奥巴马总统推出的新版《美国创新战略》指出，美国未来的经济增长和国际竞争力取决于其创新能力。“创新教育运动”指引着公共和私营部门联合，以加强创新技术教育。 三维打印技术是专家预测的2013年十大技术革命之一，在打印过程中，打印机将根据计算机设计的模型从底部开始逐层堆积塑料、金属、合金等材料。凭借三维打印技术可以依据数字设计文件制造出固体结构，一旦物品能够在家或办公室远程打印出来，新技术将引发一场制造业革命[2]。三维打印技术在初高中技术教学中的应用，将对培养创新型人才产生重要作用。 1.提高教学效率，发展学生的 创新思维 三维设计软件、结构设计软件在三视图学习中针对学生学习时间少、没有基础等问题提供全新的教学手段，辅助三视图及其画法教学，快速识读技术图。学生进行创新设计时，设计软件提供简单易学的设计手段及完整的设计资源库。直观的三维模型系统教学手段，让设计像搭积木一样简单有趣，对立体模型进行平行移动、旋转、放大、多视窗等操作[3]。 2.降低学习坡度，突破教学难点 从三维设计到二维出图，学生在三维设计软件里轻松完成，快速工程图的生成能使学生做到设计与动手能力的完美结合，促进教育教学改革与学生学习方式的变革，是促进师生共同成长的研究与实践过程。 3.动手动脑结合，强调学生的动手创造 三维打印是一种快速成型技术，它以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体，让动手与动脑相结合，让信息技术与通用技术相结合，让三维设计与二维设计相结合，让学生的设计和加工相结合。通过三维动画可以让学生更好地理解弹性碰撞，让机械机构运动的分析更加直观清晰。 三、创新设计帮助学生放飞创新的翅膀 创新设计软件平台在教育信息化中的精确定位是和探究实验室、通用技术实验室、综合实践实验室、信息技术实验室、动漫社相结合。创新软件系列产品及三维打印机将掀起一场教育创新运动。通过创新软件的运用，让我们的孩子和美国的孩子同步学习和发展，学有度、思无界、行无疆，创新设计软件平台及三维打印技术在教育中的促进作用有三： 一是可以引导中学生在生活中发现问题，去主动思考如何解决问题，而不是简单地去抱怨问题，培养学生的人文精神和社会责任感。 创意来源： 在高层楼房擦玻璃是很危险的，有没有既安全又方便的擦窗户方案?窗户有调节风、光的作用，如何利用窗户来改善室内的空气循环和光线照明? 设计原理：百叶窗的结构有可调节性，此类窗户也可以使用类似的结构，即将每扇窗分成若干扇小窗，每扇小窗可以绕轴旋转。这样可以实现调节风和光的作用，并且在雨天也可以开窗。尤其是高层楼房窗户玻璃的擦洗变得十分简便了。 二是可以帮助中学生固化自己生活的直接经验和亲身经历中的“小灵感”，并通过自己的设计―制作―评价，达到“创造”的教学效果。 案例2：可升降课桌椅 创意来源：学校普遍存在着课桌椅不符合学生身材的现象，总会让人觉得或高或低，影响学生的身体健康，于是便想到去设计一种可以升降且更具实用性的课桌椅。 设计原理：把思路定格在齿轮的传动上。在桌腿内部各安装两个齿轮和两条齿条，中间有一根传动轴连动，再在其中一个桌腿的一侧开孔，利用一个把手转动齿轮，这样便能使桌面水平升降 。 图6 利用三维打印技术制作出来的齿轮组 三是可以让中学生高度综合各学科、各方面的知识，并立足于实践，实现“做中学”和“学中做”。 案例3：自动上下楼梯的自助轮椅车 创意来源：家里有残疾人，上下楼梯不方便，有没有可以帮助残疾人自动上下楼梯的自助轮椅车呢? 设计原理：市面上有自动上下台阶的拖车，主要是依靠行星轮系的工作原理。如果把这个原理应用到轮椅上，不就是可以帮助残疾人自动上下楼梯的自助轮椅车吗? 案例4：物理学科中的成像原理 创意来源：来源于初中物理实验凸透镜成像实验。这个实验十分重要，但许多学生只知道概念而不清楚其中的原理与演示的过程。创意的意义在于把生活中的现象用自己的方式表现出来。 设计原理：运用新颖的视觉与动画，让大家耳目一新，将传统的枯燥教学转换为全新的模式，从而调动起大家的学习兴趣和热情。 四、创新设计大赛为学生提供创新实践的平台 为了丰富中小学生学习生活，激发创新精神，培养实践能力，全面推进素质教育，培养有国际竞争力的创新人才，2013年第十四届全国中小学电脑制作活动和第二届中国国际学生信息科技创意大赛专门设立了比赛项目(9)创新未来设计[4]。参赛者参考生活中的常见事物，通过计算机三维立体设计平台创作设计作品。要求首先完成设计 说明书 ，根据设计说明书，通过软件进行三维模型的设计、搭建和零件装配，并制作相关功能演示动画。 作品设计的事物尺寸不超过150 mm×200 mm×200 mm，薄厚不小于2 mm。 初中组设计命题为“未来桥梁”，在保证桥结构稳定的前提下，从功能、外观等方面进行创意设计。桥所应用的情境不做约束，可充分结合自己设定的场景进行设计。 高中组设计命题为“智慧汽车”，从外形、功能等方面加以创意设计。车辆的动力源和工作环境不做约束。 提交文件包括：设计作品，ICS或EXB文件;演示动画，SWF，3GP，MPG，AVI或MOV文件;设计说明书。 作品(含设计作品、演示动画、设计说明书)总大小不超过50 MB。 五、我们的思考 从山东省的创新办学标准来看，他们已经在如下方面做了尝试：创新设计软件和探究实验室相结合(初、高中)，和通用技术实验室相结合(高中)，和技术教室相结合(初中)，和综合实践实验室相结合(小学)，和信息技术实验室相结合(通用)，和动漫室相结合(通用)。 南京市教育装备与勤工俭学办公室主任后有为说过：我们不一味追求最新的、豪华的、最先进的设备设施，而是选择科学的、实用的、适用的和优质的设备设施。这对于建设创新实验室提供了很好的思路，选择科学的、适用的、适度领先的物质技术及其承载信息，并通过恰当的、优化的、科学的形式整合成能促进教育与学校发展的，能促进教育教学改革与学生学习方式变革的，能促进师生共同成长的研究与实践过程。 组织相关人员调研三维打印应用 参考文献 [1] 张武城.创造创新方略[M] .北京：机械工业出版社，2011. [2] 维克托・巴雷拉.专家预测2013年十大技术革命 包括三维打印技术[EB/OL]. 3d打印技术论文总结范文篇三：《试谈3D打印技术在建筑业应用》 从20世纪80年代起，随着计算机技术、新材料技术的快速发展，3D打印技术不断进步，逐渐走向人们的视野。李晓梅(2014)认为自3D打印机发明30余年来，经历了迅猛发展已成为当今最有生命力的先进制造技术之一[1]。 本文采用文献研究的方法，针对3D打印在建筑行业的应用找出优点及不足，为3D技术在建筑行业的应用提供发展方向和理论参考。 一、3D打印技术在建筑业的应用 (一)3D打印技术概念 江洪(2013)认为3D打印技术是一种增加制造技术，采用分层制造，逐层叠加的方式形成三维实体的技术[2]。李小丽(2014)总结道，3D打印是包括CAD建模、测量、材料、数控等学科[3]。 (二)3D打印技术在建筑业应用优点 李福平(2013)认为3D打印建筑技术优势为速度快;不需要使用模板，可以大幅节约成本，并且具有低碳、绿色、环保的特点[4]。杨健江(2015)认为相较于传统建筑模式，3D打印不仅节约资源，利用废弃物进行制造[5]。丁烈云(2015)认为建筑3D打印数字建造技术满足日益增长的非线性、自由曲面等复杂建筑形式的设计建造要求，是全新的设计建造方法论的革新[6]。 本文将建筑3D打印技术的优点整理如下： 1.基于施工层面。根据图纸以及相关数据，就可制造出建筑墙体、楼板等，大大节约了建筑时间;从设计文件里获得各种指令并进行工作，要求操作业者掌握的操作技能水平要求很低，一方面大大降低了人力成本，另一方面将操作者对产品质量带来的影响因素降到了最低;避免了施工现场存在的安全隐患，保障作业人员的人身安全，减少事故和伤亡。 2.基于经济层面。所需要的材料多可以就地取材，极大节省建造的运输成本;零部件生产一体化成型，既缩短了制造时间，节约了人力成本，又减少了采购及运输成本;仅需更换设计文件和打印材料就可生产不同的零件。 3.基于材料层面。采用增材制造方法，材料利用率高;3D打印技术可打印出高成本曲线建筑;遵照计算机程序，比人工的更加准确，产品质量有保证;打印过程中依据精确的几何计算，采用坚固耐用的材料，质量有保证;墙体是空心的相比钢筋混凝土实心墙体，3D 打印建筑的墙体要轻许多。 4.基于环保层面。原材料可以来源于建筑垃圾、工业垃圾，达到了节能环保、资源再生和改善环境的目标;采用干法施工可避免施工粉尘和噪声影响，生产制造过程中产生的废气、液等有害物质低，减少材料浪费和排污;打印过程几乎不产生噪声和大振动。 (三) 目前建筑3D打印技术存在的问题 3D打印技术虽发展迅速，但仍存在弊端。 1.精度问题。3D 打印技术由于工艺问题导致两层材料之间不能光滑过度，且只能形成样式简单且单一的条纹。影响建筑外立面的美观性。而在一定微观尺度下，如果需要制造的对象表面是圆弧形，那么这种具有一定厚度的条纹，就会造成精度上的偏差。 2.行业规范问题。3D打印建筑在行业内还没有任何相关的规范条例。使用年限和房屋产权等一系列问题都没有权威部门的认可。 3.材料性能问题。3D打印建筑多数为低矮建筑，相较于传统方式，在强度、刚度和加工性上均有不足。且其打印是水平逐层打印，缺少纵向钢筋。 4.设备问题。受限于工作原理，目前3D打印机打印速度较慢，且设备和原材料的价格居高不下在一定程度上阻碍了3D打印技术的发展。 5.伦理安全性问题。伴随着3D打印技术的发展和进步，人体器官的3D打印技术面临着伦理上引起大众质疑的困境。3D打印技术引发的安全风险也收到相应的质疑。 二、结论与展望 本文通过对3D打印技术的相关知识及其在建筑业应用的优缺点、发展前景的梳理和归纳，得到如下结论： 首先，缺少关于适应多元材料的打印设备系统和工艺流程系统的研究，缺少交流和互相融合。 其次，国内外学者研究建筑3D打印研究的初步成果较多，但是缺乏系统、完善的方法体系。 最后，3D打印技术近期发展迅猛，但3D打印的相关专业规定及法律条文并没有得到良好的研究。为避免矛盾与事故的发生，解决由3D打印所造成的冲突，建立公平、公正、完善的相关规定必不可少。 猜你喜欢： 1. 3D打印技术学习心得体会 2. 3d打印必读的10本书 3. 3d打印调研报告 4. 3d打印技术调研报告 5. 3d打印技术学习心得
一、前言
激光增材制造（LAM）属于以激光为能量源的增材制造技术，能够彻底改变传统金属零件的加工模式，主要分为以粉床铺粉为技术特征的激光选区熔化（SLM）、以同步送粉为技术特征的激光直接沉积（LDMD） [1] 。目前 LAM 技术在航空、航天和医疗领域的应用发展最为迅速 [2~4]。鉴于相关领域主要涉及金属结构制造，本文重点开展金属LAM 技术的发展研究。
随着金属零件使用性能和结构复杂程度的提高，采用铸造、锻造等传统工艺实施制造的难度、成本和周期迅速增加，而兼具技术先进性和资源经济性的 LAM 技术为高性能、复杂结构制造提供了新型解决方案：实现拓扑优化结构、点阵结构、梯度材料结构、复杂内部流道结构等不再困难，结构功能一体化、轻量化、超强韧、耐极端载荷、超强散热等新型结构得以应用，相应结构效能大幅提高 [1,4]。例如，美国通用电气公司（GE）SLM 航空发动机燃油喷嘴、北京航空航天大学 LDMD 飞机钛合金框是典型应用案例。
从当前国内外金属 LAM 技术的发展情况来看，真正走向产业化的技术方向还属少数，这是因为基础理论积淀、关键技术突破、工程化应用技术成熟度、技术研发商业化推广等方面在不同程度上制约了 LAM 技术产业化应用。目前国内外研究主要集中在控性研究，侧重孔隙率、裂纹、组织特征、各向异性等基础研究 [5~9]。有关控形、检测、产品标准等偏向产品研发的研究报道较少，这也表明金属 LAM 整体上处于从技术研究向产业应用过渡的发展阶段。
本文通过文献、现场和问卷调研，对金属 LAM 领域研究与应用的发展现状和趋势进行系统梳理，分析国内与国外、理论研究与应用需求的差距，提出产业化应用涉及的核心关键技术和瓶颈工艺，以期推动我国金属 LAM 技术产业应用的发展。
二、金属激光增材制造需求分析
LAM 基于数模切片，通过逐层堆积来实现金属零件的近净成形制造，尤其适合复杂形状零件、梯度材质与性能构件、复合材料零件和难加工材料零件的制造，在航空航天等先进制造方向备受青睐。一方面，相关零件外形复杂多变、材料性能要求高、难以加工且成本较高；另一方面，新型飞行器朝着高性能、长寿命、高可靠性、低成本的方向发展，采用复杂、大型化的整体结构成为设计亟需。
SLM 成形的零件精度较高，但零件尺寸受加工室限制，故 SLM 主要用于小尺寸或中等尺寸的复杂精密结构精确成形，相应产品结构的功能属性一般大于承载属性。为了满足总体性能需求，航空发动机的燃油喷嘴（具有复杂的内部油路、气路和型腔）、轴承座、控制壳体、叶片，飞机舱门支座、铰链，辅助动力舱格栅结构进气门、排气门，卫星支架等零件，需进行结构创新设计，成为 SLM 技术的适宜应用对象。
LDMD 成形的零件力学性能好，但尺寸精度相对不高，主要用于中等尺寸或大尺寸复杂承力结构的制造，相应产品结构的承载属性一般大于功能属性。航空发动机各类机匣、压气机 / 涡轮整体叶盘等结构，形状较为复杂，为了提高效能甚至需采用异种或功能梯度材料结构。为了兼顾质量减轻和承载效能提升，飞机接头、起落架、承力框、滑轮架，高速飞行器机翼 / 空气舵的格栅结构承载骨架等承力构件，需进行结构拓扑优化设计。这类结构突出的复杂性和制造难度，对 LDMD 技术提出了明确需求。
此外，飞机、发动机的某些带有局部凸台、耳片等特殊结构的承力构件，采用锻造工艺将难以保证局部构型和性能；大型飞机的超大规格钛合金承力框已经超出现有锻造设备的加工能力上限。这对锻造 + 增材制造 / 增材连接的复合制造技术提出了明确需求。
三、国外金属激光增材制造发展现状
（一）技术研究现状
1. 激光选区熔化技术
相关企业采用真空感应气雾化（VIGA）、无坩埚电极感应熔化气体雾化（EIGA）、等离子旋转雾化（PREP）、等离子火炬（PA）等方法制备 SLM 用粉末，具有批量供货能力，占据了全球主要市场 [10] 。
LAM 工艺研究的关注点主要是组织性能调控，完成了较多有关 SLM 组织、缺陷、性能及其与工艺参数的关系研究。例如，对于不锈钢零件SLM，增加激光功率、降低扫描速度均有利于提高致密度 [11] ；高的表面粗糙度和孔隙率都会降低AlSi10Mg 铝合金 SLM 的耐腐蚀性能，而形成的氧化膜可提高耐腐蚀性能；AW7075 铝合金 SLM 试样内部产生垂直于增材方向的裂纹，而预热铝粉对裂纹控制无改善作用，内部裂纹导致疲劳寿命远低于传统工艺 [7] 。
能量密度对 Ti-6Al-4V 钛合金的 SLM 组织和缺陷存在明显的影响 [5,12,13]：低能量密度造成片层状的 α+β 相组织，容易引发气孔和熔合不良现象；高能量密度造成针状马氏体 α′ 组织，促进铝元素偏聚和 α2 -Ti3Al 相形成；沉积态 Ti-6Al-4V 合金疲劳强度比锻件降低约 80% [6] ；热等静压可降低孔隙率并改善性能。对于 CMSX486 单晶合金 SLM，低能量密度减少裂纹，高能量密度降低孔隙率 [8] 。CM247LC 合金 SLM 纵截面主要由柱状 γ 晶粒组成，Hf、Ta、W、Ti 偏聚增加了沉淀物和残余应力，造成零件内部开裂 [14] 。IN738LC 高温合金 SLM 的微裂纹与 Zr 在晶界处富集偏析有关 [15] 。适量添加 Re 可以细化 IN718 合金的树枝状晶，但过量的 Re 对疲劳强度不利 [14] 。SLM 的 Hastelloy-X 合金经热处理形成等轴晶，屈服强度降低；经热等静压后抗拉强度恢复沉积态水平，延伸率可提高 15% [16] 。
对于金属 LAM 工艺，国外开展了较多精细的研究。据了解，德国设备商针对一种新材料进行 SLM 工艺开发，需耗时 6~8 个月，调整参数达70 余个。通过拓扑优化来实现结构轻量化设计也是SLM 应用研究的重点，国外对应提出了设计引导制造、功能性优先等新理念。还发展了特殊支撑设计技术，使得制件与基板分离无需线切割，有效缩短了取件周期。
此外，金属 LAM 标准研究和制定工作一直与技术应用同步发展。2002 年，美国发布了《退火Ti-6Al-4V 钛合金激光沉积产品》，随后陆续颁布了19 项相关标准，涵盖产品退火和热等静压制度、时效制度，制造过程消除应力退火制度等诸多方面。标准的及时形成对 LAM 技术的产业应用发挥了基础支撑作用。
2. 激光直接沉积技术
1995 年，美国约翰斯 · 霍普金斯大学、宾夕法尼亚州立大学、MTS 系统公司共同开发了基于大功率 CO2 激光器的大尺寸钛合金零件 LDMD 技术，沉积速率为 1~2 kg/h，促成 LDMD 零件在飞机上的应用 [12] 。
LDMD 技术研究主要包括成形工艺和组织性能。美国桑地亚国家实验室和洛斯 · 阿拉莫斯国家实验室制备的 LDMD 成形零件，其力学性能接近甚至超过传统锻造零件。瑞士洛桑联邦理工学院研究了单晶叶片 LDMD 修复过程的稳定性、零件精度、组织、力学性能与工艺参数的关系，形成的修复技术已获得工程应用。
国外学者针对 Ti-6Al-4V 合金的 LDMD 技术进行了深入研究，揭示了工艺参数和增材制造组织、力学性能之间的联系，阐明了工艺调整和热等静压对组织、性能的调整作用 [13,17~19]。LDMD 技术为材料显微组织控制提供了较大的自由度：通过调节镍基高温合金 LDMD 形核与生长条件得到了符合预期的单晶与多晶组织 [9] ；美国国家航空航天局（NASA）发展的混合沉积多种金属于同一结构的 LDMD 技术，可使零件性能随部位不同而变化。德国企业将 LAM 技术与传统切削加工方法进行整合，可加工出传统工艺难以制造的复杂形状零件，且产品精度提高、表面粗糙度改善 [11] 。
（二）设备发展现状
LAM 技术推广应用的基础是经济高效的 LAM 设备。SLM 设备研制集中在德国、法国、英国、日本、比利时等国家，LDMD 设备研制国家主要有美国和德国等。
1. 激光选区熔化设备
德国是 SLM 技术及设备研究起步最早的国家，EOS 公司推出的 SLM 设备具有一定的技术优势，相关设备应用于 GE 公司 LEAP 航空发动机燃油喷嘴的加工制造，通过监控增材制造过程来进一步提高制造产品的质量；Realizer GmbH 公司的全方位设计、零件堆叠技术方案别具特色；Concept Laser 公司的设备以构建尺寸大见长；SLM Solutions 公司的激光技术和气流管理技术处于领先位置。美国3D Systems 公司依靠其专用粉末沉积系统的技术优势，可以成形精密的细节特征。英国 Renishaw PLC 公司在材料使用灵活性、更换便捷性方面具有技术特色。
2. 激光直接沉积设备
美国 EFESTO 公司在大尺寸金属 LAM 方面具有技术优势，所研制的 LDMD 设备工作室尺寸可达 1500 mm 1500 mm 2100 mm。美国 Optomec 公司推出的 LDMD 设备具有 900 mm 1500 mm 900 mm 的工作室空间，配置了 5 轴移动工作台，最大成形速度为 kg/h。德国企业提供的激光综合加工系统也是主流的 LDMD 设备。
近年来，增减材复合加工设备成为市场新热点。日本 DMG 公司推出了配有 2 kW 激光器、辅以5 轴联动数控铣床的 LDMD 设备，成形速度较普通粉床提高 20 倍，可在制造过程中铣削最终零件的不可达部位。日本 Mazak 公司推出的相关设备能够进行 5 轴车铣复合加工，使用对象包括多棱体锻件或铸件、回转体零件和复杂异形零件。
（三）应用状况
钛合金 LAM 在航空领域取得重要应用。美国率先将 LDMD 钛合金承力零件用于舰载歼击机；Carpenter 技术公司采用高强度的定制不锈钢进行增材制造，生产先进的航空齿轮；F-22 飞机维修采用了 SLM 耐蚀支架，使得维修时间显著缩短。英国成功将 LDMD 技术应用于无人机的整体框架制造。
SLM 技术在航空发动机的复杂零件制造方面获得广泛应用。美国 GE 公司率先将 SLM 技术应用于高压压气机的温度传感器外壳生产，产品获得美国联邦航空管理局（FAA）批准，配装了超过400 台 GE90-40B 航空发动机。GE 公司 LEAP 系列航空发动机的燃油喷嘴同样采用 SLM 技术进行生产（2020 年具备 44 000 个 / 年的生产能力）。美国普惠公司采用 SLM 技术生产管道镜套筒，配装了 PW1100G-JM 航空发动机。英国罗罗公司采用SLM 制造了遄达 XWB-97 航空发动机的钛合金前轴承组件（包含 48 个翼型导叶）。
2012 年起，LAM 技术获得了航天飞行器制造方面的应用。NASA 采用 LAM 技术制造 RS-25 火箭发动机的弯曲接头，在零件、焊缝、机械加工工序的数量方面相比传统方法下降了约 60%；若氢氧火箭发动机采用整体化设计和制造方法，零件总数将下降 80%。法国泰雷兹集团采用 SLM 技术制造了 Koreasat5A、Koreasat7 通信卫星的测控天线支撑零件（铝合金），降低质量约 22%，节省经费约30%。
LAM 技术的推广应用，加速了航空航天飞行器的结构拓扑优化和点阵结构设计。欧洲 Astrium 公司 Eurostar E3000 卫星平台的遥测 / 遥控天线铝合金安装支架，采用 LAM 进行整体制造后降低质量约 35%、提高结构刚度约 40%。美国 Cobra Aero 公司与英国 Renishaw PLC 公司合作，完成了具有复杂点阵结构的发动机整体部件 LAM 制造。此外，增减材复合加工技术开始走向应用。维珍轨道公司（Virgin Orbit）使用增减材混合机床进行火箭发动机燃烧室零件制造与精加工，2019 年完成了 24 次发动机测试运行。
（四）发展经验与启示
回顾国际上金属 LAM 技术的发展过程，以产业发展牵引技术研究和设备开发，通过产业链整合提高市场竞争力是重要的经验。应用企业关注自身产品的制造质量和生产成本，作为技术发展的主体和最大受益者，由其来整合材料、工艺、设备、验证、标准研究和人员培训，可以更加高效地推动LAM 产业的发展。例如，美国 GE 公司 LAM 产业应用居于世界领先地位，主要归因于产业链整合策略，收购了制造质量控制公司和增材制造设备公司以加强 LAM 产业链条的完整性；产品制造利用了遍布全球的 300 多台工业级制造设备。国外企业注重 LAM 产品制造方面的人员培训，如 GE 公司设有增材制造培训中心，配置专门设备，每年可培训数百名工程师。
四、国内金属激光增材制造发展现状与差距分析
（一）发展现状
1. 金属 LAM 技术
国内围绕 LDMD 组织、缺陷、应力变形控制等完成了较多的研究工作 [11,13,14]。北京航空航天大学发展了钛合金大型结构件 LDMD 内部缺陷和质量控制等关键技术 [20] 。西北工业大学完成了飞机超大尺寸钛合金缘条的 LDMD 制造，成形精度和变形控制达到较高水平。沈阳航空航天大学提出分区扫描成形方法，有效控制了 LDMD 过程零件变形和开裂。有研工程技术研究院有限公司突破了叶盘和进气道的 TC11、TA15/Ti2AlNb 异种材料界面质量控制及复杂外形一体化控制难题，产品通过试验考核。
国内针对 SLM 技术方向重点开展了形状尺寸、表面粗糙度精确控制等研究。西安铂力特激光成形技术有限公司采用 SLM 方法加工的流道类零件最小孔径约为 mm，薄壁零件的最小壁厚约为 mm；零件整体尺寸精度达到 mm，粗糙度Ra 不大于 μm。南京航空航天大学以 SLM 精密制造为主线，通过全流程控制来提升零件综合性能。西安交通大学将 LAM 应用于空心涡轮叶片、航天推进器、 汽车 零件等的制造 [11] 。
中国航发北京航空材料研究院完成了 LAM 技术综合研究：LDMD 制造的镍基双合金涡轮整体叶盘通过超转试验考核，增材修复的伊尔 -76 飞机起落架获得批量应用；研制了 LAM 超声扫查与评价系统，建立了检测标准与对比试块，评价和无损检测技术成果应用于飞机滑轮架、框架等装机零件的批量检测。
在 SLM 粉末方面，国内产品基本满足成形工艺要求。中国科学院金属研究所突破了 SLM 用超细钛合金和高温合金粉末的洁净化制备技术，性能达到进口产品水平。西安欧中材料 科技 有限公司研制的钛合金和高温合金粉末产品获得工程应用。
2. 金属 LAM 设备
国内的LDMD和SLM设备研发能力相对较强，获得一定份额的市场应用。西安铂力特激光成形技术有限公司自主开发了 SLM 系列装备、激光高性能修复系列装备。南京中科煜宸激光技术有限公司研制了自动变焦同轴送粉喷头、长程送粉器、高效惰性气体循环净化箱体等核心器件，形成了金属LDMD 系列化装备。此外，北京易加三维 科技 有限公司、北京星航机电装备有限公司在工业级和小型金属 SLM 设备小批量生产，上海航天设备制造总厂有限公司在标准型和大幅面 SLM 设备和机器人型 LDMD 设备研制等方面均取得了良好进展。
3. 金属 LAM 应用
LDMD 主要应用于承力结构制造。北京航空航天大学制造的主承力框、主起落架等部件获得了航空航天飞行器、燃气涡轮发动机等装备应用。航空工业沈阳飞机设计研究所通过工程化应用验证来促进 LDMD 技术成熟度提升，实现了 8 种金属材料、10 类结构件的飞行器应用。航空工业第一飞机设计研究院实现了大型飞机外主襟翼滑轮架、尾翼方向舵支臂 LDMD 零件的装机应用。北京机电工程研究所实现了大尺寸薄壁骨架舱段结构的 LDMD 制造及应用。
SLM 主要应用于复杂形状零件制造。在航空领域，中国航空制造技术研究院实现了 SLM 产品装机应用；航空工业成都飞机设计研究所在飞机上使用了 SLM 辅助动力舱格栅结构进 / 排气门；航空工业直升机设计研究所在通风格栅结构、淋雨密封结构、进气道多腔体结构等方面实现了 SLM 零件装机应用。在航天领域，上海航天设备制造总厂有限公司的贮箱间断支架、空间散热器、导引装置等 SLM 产品获得装机应用；北京星航机电装备有限公司的舱段类结构件、操纵面等 SLM 产品通过地面试验及飞行试验验证；北京机电工程研究所实现了小型复杂零件的 SLM 制造，操纵面、支架等产品的技术成熟度达到 5 级；鑫精合激光 科技 发展（北京）有限公司应用 SLM 制造了大尺寸薄壁钛合金点阵夹层结构件（集热窗框），满足了深空探测飞行器的严格技术要求。
此外，西安铂力特激光成形技术有限公司利用SLM 技术，每年可为航空航天领域提供 8000 余件零件；华中 科技 大学通过增减材复合加工方式制造了具有随形冷却水道的梯度材料模具，获得了较多的行业应用。
（二）面临的差距
1. 金属 LAM 材料设计和制备技术存在差距
国内 LAM 专用材料的设计理论和方法体系尚显薄弱，专用材料设计工作少而分散。材料基因组技术缩短研发周期并降低研发成本，在国外相关材料设计方面取得了成功应用。国内在材料基因组技术的研究以及用于提高 LAM 专用材料性能等方面的基础较为薄弱。
在粉末制备方面，国内真空氩气雾化制粉技术相对成熟，制备的不锈钢、镍基合金类粉末性能基本满足成形工艺要求。但在钛合金、铝合金超细粉末制备方面存在不小差距，主要问题是粉末球形度差、细粉收得率低，不能满足 SLM 成形要求，使得实际应用仍依赖进口。
2. 金属 LAM 装备设计和制造技术存在差距
我国与美国、德国等 LAM 技术强国的差距主要在于工艺装备。国内应用的 SLM 设备较多依赖德国进口，而大尺寸工程应用的 SLM 设备主要依靠进口。国内企业在激光器、振镜等核心部件方面缺乏自研能力，国产设备的加工尺寸、稳定性、加工精度亟待提升，有关粉末流态、熔池状态等过程监控与成形的国产控制软件不够完善。
3. 金属 LAM 工艺研究不足
随着涡轮发动机、飞机等重要装备用材的使用性能不断提高，材料工艺性出现了下降。国内对航空主干材料的 LAM 工艺研究不足，未能形成应力变形、开裂控制等有效方法，制件内部组织缺陷的问题尚未得到根治，制件力学性能均匀一致性、批次稳定性欠佳。而先进航空发动机、高速飞行器所需的超高温结构材料的 LAM 工艺研究更为欠缺。
4. 产品尺寸精度和表面粗糙度不满足技术要求
LDMD 飞机结构件一般留有加工余量，尺寸精度和表面粗糙度不一定是关键制约因素。然而涡轮发动机零件多为带内部流道、空腔的复杂结构零件，相应 SLM 成形尺寸精度约为 mm、表面粗糙度Ra 约为 ，尚与精密铸件存在差距。相关产品还面临着成形、内表面加工等技术研究不足的问题。
5. 金属 LAM 的指导标准欠缺
现阶段我国 LAM 行业面临的共性问题是缺少质量控制标准，使得在金属 LAM 产品的设计、材料、工艺、检测、组织性能、尺寸精度等方面缺乏验收依据。作为零件应用基础的无损检测、力学性能、冶金图谱等基本数据，由于缺乏整理而致使产品标准制定困难、产业化应用推广保障不足。
五、我国金属激光增材制造关键技术分析
1. 激光加工头等核心器件的设计制造
开展具有自主知识产权核心器件研制，重点在于提高处理器、存储器、工业控制器、高精度传感器、数字 / 模拟转换器等基础器件质量性能，开展工艺装备核心器件、关键部件的设计与制造；研发高光束质量激光器及光束整形系统，大功率激光扫描振镜、动态聚焦镜等精密光学器件，高精度喷嘴加工头等核心部件。
2. 扫描策略、参数规划及在线监控
突破数据设计、数据处理、工艺库、工艺分析及工艺智能规划、在线检测与监测系统、成形过程自适应智能控制等方面的软件技术，构建具有自主知识产权的 LAM 核心支撑软件体系。
3. 基于材料基因组的 LAM 材料设计优选
发展远离平衡条件的专用材料高通量技术模型，开发适用于高通量计算的多尺度模拟算法。研究成分和组织结构微区可控的粉体材料制备技术，通过高通量实验来建立材料基因数据库。通过高通量计算、实验、数据库的协同，快速研发具有优异性能的 LAM 专用材料。
4. 主干材料典型结构 LAM 控性与控形
针对若干关键材料及典型零件，开展 LAM 控性、控形共性关键技术、零件工程化应用的研究。掌握零件生产制造过程中影响最终质量的因素和解决措施，形成工程可用的 LAM 技术体系，涉及原材料控制、工艺设备、成形工艺、热处理、机械加工、表面处理、无损检测和验证试验等。重视LAM 零件的均匀一致性和批次稳定性，契合工程实际应用需求。
六、结语
为了在金属 LAM 技术及其工程应用方面迎头赶上，我国 LAM 的发展应遵循“技术 – 产品 – 产业”的客观规律，夯实组织性能控制技术基础，补齐核心设备在硬件 / 软件研发与集成方面的短板，强化产品质量控制、标准和验证，稳步推进产业化应用。
（1）夯实激光增材制造研究基础，发挥高等院校和科研院所的技术 探索 与攻关能力。由工业部门或应用单位牵头开展产品 LAM 工艺开发和性能验证，本着先易后难原则，由常规金属逐步向金属间化合物、铌 – 硅超高温合金等先进材料方向拓展。
（2）有序推进工程化应用研究。先期在航空、航天领域选取代表性产品开展 LAM 质量控制、标准和验证工作，尽快实现产品量产和工程应用；随后逐步向结构复杂、工况苛刻、加工性差的高价值产品拓展，在核工业、兵器、 汽车 、电力装备等先进制造领域推广应用。
（3）扎实开展 LAM 产品质量控制标准研究与制定。积累有关 LAM 的缺陷无损检测、力学性能、冶金图谱、疲劳寿命等基本数据，确定材料、工艺、无损检测、组织与力学性能、尺寸精度、表面粗糙度等方面验收依据，制定我国 LAM 产品技术标准。
（4）结合工业实际需求，在高等院校、职业技术学院增设 LAM 相关专业，为企业培养专业技术和技能人才。在优势技术企业内设立 LAM 培训中心，对我国诸多行业的设计人员、工艺人员和设备操作人员进行专项培训，从而为 LAM 产业发展提供智力支持。
面向能源互联网的智能配电系统与装备阅读会议通知，请戳下面标题会议通知︱2019智能配电技术研讨会分析智能配电系统发展趋势研讨配电物联网对装备制造业的挑战和机遇参会注册，请识别下方二维码征稿｜第四届轨道交通电气与信息技术国际学术会议征稿｜中国电工技术学会电机与系统学报（英文季刊）摘要哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院的研究人员程海松、姚友素等，在2018年《电工技术学报》增刊2上撰文（论文标题为“基于双边LCC补偿的无线能量数据传输系统设计”），提出一种基于双边LCC补偿的新型无线能量数据传输系统，具体介绍功率传输电路以及数据调制、发送、接收、解调电路的原理。详细介绍系统中每个元件的功能，总结系统设计的步骤，分析功率传输和数据传输之间的串扰以及减小干扰的设计规则。最后建立一个100W的样机。实际测量得到功率传输效率为，数据传输速率为119kbit/s，并且样机数据传输电路抗干扰能力强。在耦合系数降低的情况下依然能够正常工作，测量得到的功率传输与数据传输之间的干扰非常小，功率传输和数据传输几乎不受这些干扰的影响。无线电能传输系统因具有高可靠性、灵活、安全性能好等优点，近年来成为国内外研究的热点，并被应用于电动汽车、消费电子、植入式医疗等领域。在很多应用中，进行无线电能传输的同时也需要进行数据通信，以实现反馈控制、状态监测等功能。射频通信是许多无线通信的无线电能传输系统采用的通信方式之一。但随着传输功率的增加，磁场干扰增强，射频通信的可靠性将会降低。目前为止，已经提出了多种基于磁场耦合的无线能量数据传输（Wireless Power and Data Trans- mission, WPDT）技术。在一些小功率应用场合，通过频移键控（Frequency Shift Keying, FSK）直接调制功率载波来实现电源侧向负载侧的数据传输，并通过负载调制键控（Load Shift Keying, LSK）来实现反向数据传输，功率传输与数据传输共用同一组耦合线圈。但由于直接对功率载波进行调制，这种通信方式对功率传输的干扰大，不适用于大功率场合，并且数据传输速率受到功率载波频率的限制，通信速率不高。为了解决上述问题，提出通过两组耦合线圈分别传输能量和数据的技术。由于两组线圈分开放置，减小了数据传输对功率传输的干扰。并且数据载波能够工作在很高的频率，提高了数据的传输速率。但是由于这种结构增加了额外的数据耦合线圈，设备的体积以及成本增加。另一种方案是多种载波通过同一耦合线圈进行传输。这种方案借鉴了电力线通信的思想。在发送数据时，先将数据调制到高频载波上，经功率放大后耦合到功率传输电路上。高频信号经松耦合变压器传输到接收端，接收机通过耦合电路提取高频信号，再经滤波、放大、解调后还原成二进制数字信号。这项技术不需要增加额外的线圈，并且由于数据载波和功率载波频率不同，数据传输对功率传输的干扰较小。高频的数据载波还可以提高数据的传输速率。本文将采用这种方案进行研究。载波信号的耦合方式主要有电容耦合和电感耦合，分别通过并联的耦合电容或串联的耦合电感传递载波。多数基于载波的无线能量数据传输系统都采用电感耦合。电感耦合对数据载波的衰减比较大，并且数据提取电路设计复杂。因此本文选用电容耦合，电容耦合属于直接耦合，电路简单，传输特性较电感耦合更理想，对载波的衰减更小。本文提出一种基于电容耦合的无线能量数据传输系统，建立详细的通信模型并分析具体的电路，总结实际系统的设计步骤。所设计系统数据传输速率达到119kbit/s。比文献[5]（20kbit/s）、文献[6]（）中的数据传输速率高很多。在数据传输电路中加入限流电阻，减小了数据传输的功率损耗，同时数据传输增益可以灵活地调节，在大功率场合也能达到很高的信噪比。数据传输电路抗干扰能力强，在耦合系数降低的情况下依然能够正常工作。图1 无线能量数据传输系统示意图图6 无线能量数据传输系统设计流程图11 无线能量数据传输系统样机结论本文主要提出了一种使用电容耦合和双边LCC补偿的新型无线能量数据传输系统。介绍了系统的设计步骤，设计并搭建了一个100W的样机，通过一系列实验验证了方案的可行性。在线圈对正情况下实际测量的功率传输效率高达，数据传输速率119kbit/s。数据传输抗干扰能力强，在耦合系数降低的情况下，系统依然能够正常地工作。与加入数据传输电路相比，没有数据传输电路时的输入输出功率分别降低了和。数据传输对功率传输的干扰很小，数据传输增益可以通过电阻Rin-ser进行调节，以适应不同功率等级下的应用
增刊都 不是核心期刊！！增刊 评职称 都没有什么用处。
这种学报没有报酬的。能发就不能错了。。
没有进入第八版北大核心。 根据北京大学图书馆官方网站（）信息，第八版《中文核心期刊要目总览》（2017年版）于2018年12月由北京大学出版社正式出版发行。
再根据第八版《中文核心期刊要目总览》（2017年版），可以看到关于噪声收录的期刊只有“声学技术、应用声学”，没有噪声和振动控制。
非常猥琐，建议你小心。这人讨厌的很，很难相处，而且小气。斤斤计较，爱发脾气，我们这的人都不喜欢她。
个人简介李双田（－ ），山西省忻州市人，研究员，中国科学院声学研究所理学博士（1997）。1992年北京邮电学院工学硕士研究生毕业到中国科学院声学研究所学习和工作。曾任中国科学院声学研究所第十研究室（即语言与通信研究室）副主任、主任等职。现任中国科学院声学研究所所长助理、所党委委员、纪委委员、应用工程部主任，中国声学学会理事、中国声学学会语言听觉和音乐声学分会委员、中国电子学会信号处理分会委员、中国仪器仪表学会信号处理分会委员、《信号处理》编委。工作内容主要从事数字信号处理的理论与算法研究及其在语音、通信、仪器仪表中的应用研究工作。在调制解调、自适应滤波、数字信号处理、信号检测与估计、语音信号的数字处理等方面有比较深入的研究。根据国家和产业界的具体应用需求，应用通信理论、信息论、信号检测与估计理论、数字信号处理理论和技术，解决了一系列系统或设备中的关键问题。 先后主要参加或主持了“短波高速数据传输（HF MODEM）”、“863视听多媒体通信终端与系统”、“军用无线短波数字接收机”、“电力线载波机的数字化调制解调”、“DSP在电测仪表和程控功率源中的应用”、“数字式多通道语音通信记录系统”、“语音编码算法与应用研究（包括中-低-超低速率语音编码、氦语音处理）”、“智能电话终端的语音与通信关键技术（包括软件MODEM、全双工免提、语音拨号和语音压缩存储的核心技术）”等项目的研究工作。目前主要从事语音编码、氦语音解扰、回声抵消、语音增强、特定场合下有限词汇语音识别、语音信号的盲源分离、软件调制解调器（MODEM）、特种场合的语音和通信终端与系统等方面的研究及有关的高新技术开发。发表文章№ 李双田 吴楠 裴真 李昌立 袁津润, “数字式多通道语音通信记录的一种新方法”, 《仪器仪表学报》,(已录用,近期发表)№ 李双田 李昌立，"短波数字接收机的算法研究和DSP实现"，《中国科技发展经典文库》，2001年№ 成少锋 李双田, "全双工免提电话中的回波抵消算法研究" 《信号处理》 2001年增刊№ 李昌立 李双田, "网络电话的种类、结构和发展前景" 《信号处理》 2001年增刊№ 邹绘华 李双田, "BD-VAD算法”， 《声学技术》，2001年增刊№ 邹绘华 李双田, "基于频谱斜率约束的变速率语音编码算法研究"，《信号处理》 2001年增刊№ 李景强 李双田 李昌立 袁津润 王晔，"用DSP实现单边带调制解调的几种算法及性能比较",《信号处理》1999年第15卷增刊，P646-649№ 李双田 李昌立 袁津润 王晔，"电网频率与谐波的精确测量算法研究",《信号处理》1999年第15卷增刊，P465-468№ 李景强 李昌立 李双田，"精密正弦波发生器算法研究谐波分析及DSP实现",《信号处理》1999年第15卷增刊，P461-464№ 李双田 李昌立 陈丹平 袁津润，"短波数字接收机的算法研究和DSP实现",《电子学报》1999年7月, July 1999 № Li Shuangtian，Chen Danping，Li Changli，“DSP Algorithms for Use in A DSP-Based HF Radio Receiver”, International Conference on Signal Processing Applications and Technology (ICSPAT'98) September 13-16,1998 Toronto, Ontario, Canada№ 李双田，"软件无线电发展概况及无线数字接收机的算法和DSP实现",1998年4月, 中国科学院声学研究所学术报告 № 李昌立 李双田，"DSP的发展概况和应用前景”, 1998年2月,《中兴新通讯》№ 李双田，"短波高速单音串行HF MODEM研制报告”, 1997年12月, 中科院声学所研究报告№ 李昌立 李双田 陈丹平 袁津润，"无线短波数字接收机的设计与实现",《第八届语音图像与通信信号处理全国学术会议论文集》,1997年10月№ 李双田 李昌立 莫福源，"8PSK系统的载波恢复和定时恢复算法的研究",《第八届语音图像与通信信号处理全国学术会议论文集》,1997年10月 № 李双田 李昌立 莫福源，"数据引导自适应均衡器的算法研究与实验结果",《第八届语音图像与通信信号处理全国学术会议论文集》,1997年10月 № 李双田 李昌立，"单音串行HF MODEM的研究及DSP实现”, 1996年7月,《通信学报》第17卷第4期№ 吴德本 李双田，"短波串行调制解调器的系统研究及实现",《北京邮电大学学报》, № 李昌立 李双田 莫福源 吴德本，"HF信道多制式调制解调器", 《第三届短波超短波通信学术会议论文集》, № 李双田 李昌立 莫福源 吴德本，"单音串行HF调制解调器的算法及实现",《第三届短波超短波通信学术会议论文集》, № LI Shuangtian，WU Deben，Li Changli "Further Study and TMS320C30 Real-time Implementation of Kalman/Godard Adaptive Equalization Algorithm (KGA) Used for High Speed HF MODEM", Proceedings of 1992 International Conference on Communication and Technology (ICCT'92) September 16-18, 1992 Beijing China.联系方式邮政编码：100080通讯地址：北京2712信箱单位地址：北京市海淀区中关村路17号单位电话：住宅电话：传真号码：电子邮件：
教你怎样给枸杞夏季修剪，让它挂的果又多又大。
枸杞树在施不同的氮磷钾配合肥中，以氮磷钾全肥产量最高，果粒最大，其次是氮钾肥区。枸杞施什么肥：枸杞基肥以农家肥为主，化肥为辅。农家肥主要有羊粪、牛马圈粪、油渣（饼粕）和人粪尿等。农家肥不但可以改良土壤、提高肥力，它还是一种很好的完全肥料，能供给枸杞生长所需的各种营养成分。枸杞树在各个生长时期所需的肥料不同，从萌芽到开花前主要应满足枝叶生长对氮素的需要；在花芽分化、枝叶生长和果实生长发育高峰期，应以氮、磷、钾肥配合施用较好。枸杞的施肥方法就和大家讲到这里了，希望大家能够根据枸杞的生长特点科学施肥.
跟露地站在的枸杞，土壤要求还是有差别的，盆栽种植还是要选择使用，一些比较疏松透气砂质的肥沃土壤，并且在种植之前，要施足底肥，像有机肥、豆饼之类的，都可以作为底肥使用。在春季萌发前栽培，生长期管理，在头年的冬天施基肥一次，然后就在第二年春季萌芽时再施2至3次基肥即可。修剪时要去旧枝留新枝，修去过密的老枝和枯枝，这样有利于保持枸杞树良好和旺盛生机，达到多结果。
土质要酥松肥嗷，不要有积水，否则会导致枸杞根溃烂，枯叶泛黄，要做好支架，别让区枝落到地上去，这样，保证阳光充足，要适当的施点肥料，一般5到6个月枸杞就熟了，可以踩摘了。保证光照充足，枸杞枝条生长健壮，花果多，果粒大、产量高、品质好，枸杞多生长在碱性土和砂质壤土，最适合在土层深厚肥沃的壤土上栽培。科学剪枝，减少病虫害对植株的伤害。
秋施基肥：在采果结束的时候，十月初，这时候施肥是一年一度的基本工作。以有机肥为主，再辅以化肥。肥量要比种植前施有机肥多一倍，并且要多用一种慢效的无机肥。可将当年的结果母枝及过密枝剪除。 注意在生长季节放室外向阳处，经常保持盆土湿润，每月施一次稀薄饼肥水，现蕾后改施以磷钾肥为主的稀薄液肥。幼果膨大期改施1~2次复合液肥，有利果大色艳。
的灰钙土、荒漠土上种植枸杞，生长发育正常，并能获得高产。据王强等研究报道，在宁夏的中宁县土壤含盐量为3~4g/kg和6-7g/kg两个质量分数范围的土壤，种植枸杞，都能够正常生长发育。
基肥一般在秋季施入，以腐熟的农家肥、饼肥为主，将肥料施入沟内并及时封土，具体的施用量因树龄而不同。枸杞生长前期以氮磷肥为主，后期以氮磷钾肥为主。在高温天气，应该减少氮肥的用量，避免产生肥害。枸杞开花结果期需肥量较大，为弥补基肥的不足，叶面喷施昆仑风兑15~30公斤水，使作物根系发达粗壮，作物增产，增强作物抗病能力。追肥时间应选择在阴天、晴天的早晨或下午4点之后，可防止肥料的蒸发。
在网上找下，（材料化学前沿）或者（材料科学）这样的期刊~里面可以参考下这类的论文~可以免费下载下来~找下灵感
在纤维增强注射成型过程中，纤维取向对成型制品的力学性能有很大的影响，使制品的性质呈现各向异性，或在固化制品中产生残余应力而产生翘曲变形。并且，纤维取向也是制品微观结构的主要特征。因此纤维取向的预测，对与纤维取向相关的力学性能进行分析，从而达到预测和控制产品性能的要求，对此类产品的生产具有非常重要的意义。 论文针对短纤维增强注射成型过程，采用数值方法预测纤维增强注射成型制品的取向分布，对纤维增强复合材料熔体流动以及增强纤维的取向进行分析，预测最终制件中的纤维取向分布，不仅可以为产品设计提供重要的依据，还可以建立成型工艺条件与最终制件中的纤维取向之间的定量关系。主要工作包括： (1)理论研究一个浸没在Newton流体中刚性的椭圆形质点(纤维)的动力学特征，分析了纤维在稳态剪切流和简单拉仲流中纤维的运动，解析解表明：剪切流动使纤维沿流动方向排列，而拉仲流动趋向于使纤维沿拉仲方向排列。 (2)重点研究取向张量的性质，取向张量和取向分布函数之间的关系，取向张量的描述精度，以及取向张量的闭合近似理论的精度。 (3)在注射成型流动引起的纤维取向的数值预测中，将短纤维增强的热塑摘要 2-3ABASTRACT 3-5目录 5-7第一章 绪论 注射成型短纤维复合材料纤维取向预测的意义 研究现状 论文的主要工作 9-11第二章 短纤维在悬浮液中的动力学行为 悬浮液中纤维动力学方程 空间中任一线元的变化速率的连续介质力学解 悬浮液中椭圆形纤维动力学方程 稳态剪切流中纤维的运动 稳态剪切流中纤维的运动方程 稳态剪切流中纤维运动周期和轨迹 简单拉伸流中纤维的运动 22-23第三章 纤维取向状态的描述 纤维取向的描述 纤维取向的张量描述 纤维取向张量的演化方程 闭和近似理论 修正的混合闭和近似-模型1 修正的混合闭和近似-模型2 取向张量和流变、力学性质的估计 37-41第四章 纤维增强注射成型取向分布预测 纤维增强注射成型过程的取向行为 注射成型过程的流动分析 控制体积概念 压力场的有限元方程 温度场的有限差分解 熔体前沿位置确定及时间步长 纤维取向的数值分析 纤维取向的数值算例 53-59第五章 结论与展望 59-61参考文献 61-64攻读硕士学位期间发表的主要论文 64-65致谢 65
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] 韩桂泉，胡喜兰，李京伟．无压浸渗制备结构/ 功能一体化铝基复合材料的性能及应用[J]．航空制造技术，2006(01)：95．[10] 李昊，桂满昌，周彼德．搅拌铸造金属基复合材料的热力学和动力学机制[J]．中国空间科学技术，1997，2(1)：9-161．[11] 桂满昌，吴洁君，王殿斌，等．铸造ZL101A/SiCp复合材料的研究[J]．铸造，2001，50(6)：332-3361．[12] 任德亮，丁占来，齐海波，等．SiCp /Al 复合材料显微结构与性能的研究[J]．航空制造技术，1999，(5)：53-551．[13] Clyne T W，Withers P J．An Introduction to Metal MatrixComposites [M]．London：Cambridge University Press，1993．[14] Lee Konbae．Interfacial reaction in SiCp /Al composite fabricatedby pressureless infiltration [J]．Scripta. Materialia，1997，36(8)：847．[15] 张淑英， 张二林． 喷射共沉积金属基复合材料的发展现状[J]．宇航材料工艺，1996，(4)：4-5．[16] Clegg A J．Cast metal matrix and composites [J]．TheFoundryman，1991，8：312-3191．[17] Mortensen A， Jim I．Solidification processing of metal matrixcomposites [J]．Inter. Mater. Rews.，1992，37(3)：101-128．[18] Lloyd D J．Particle reinforced aluminium and magnesiummatrix composites [J]．Inter. Mater. Rews，1994，39(1)：218-231．[19] Quigleg O， Monagham M， O'Reilly P．Factors effecting themachinability of Al/SiC metal matrix composite [J]．J. .，1994，43：21-23．[20] Looney L A， Monagham M， O'Reilly P．The turning of anAl/SiC metal-matrix composite [J]．J. Mater. Process. Tech.，1992，33：553-557．[21] 费良军，朱秀荣，童文俊，等．颗粒增强铝基复合材料废料回收的试验研究[J]．复合材料学报，2001，18(1)：67-70．