冶金工程毕业论文题目
冶金工程毕业论文题目大家了解了吗，有哪些题目可以供大家选择呢?下面我为大家介绍冶金工程毕业论文题目，希望能帮到大家!
41、摆线转子数控加工程序的研究
42、球团烟气氨法脱硫控制系统及仪表检测
43、PDCA循环在高炉本体安装项目中的应用
44、山西文水炼钢连铸EPC项目风险管理研究
45、冶金建设工程质量监督重点
46、试论机电自动化在工程机械制造中的应用分析
47、冶金建设项目计划管理模式优化
48、基于逆向工程的激光熔覆搭接率的确定
49、冶金机械设备安装研究
50、机电自动化在工程机械制造中的应用
51、冶金流程工业机械装备智能化与在役再制造工程战略研究
52、微波技术在冶金工程中的运用与实践探索
53、再制造工程技术在冶金工业中的应用探微
54、冶金防腐工程的浅析
55、冶金工程中可回收式锚索施工工艺探讨
56、多点驱动带式输送机的设计研究
1、润滑系统在冶金设备中的应用与分析
2、冶金电气设备安装工程安装调试要点
3、浅谈微波技术在冶金工程中的运用
4、起重机械检验过程中的设备问题和管理研究
5、HTR-PM余热排出系统水冷壁制造方案
6、中国钢铁企业固体废弃物资源化处理模式和发展方向
7、沈阳有色冶金设计研究院
8、镍基合金在激光熔覆再制造中的应用研究综述
9、新型水泥基复合注浆材料的配比实验
10、大型冶金工程项目机电安装BIM应用研究
11、冶金工程实验室安全管理实践与思考
12、深竖井支洞在水工隧洞中的应用
13、氧化亚铁硫杆菌及其应用研究进展
14、冶金工程质量管理与改进
15、浅谈铁路信号工程技术施工管理
16、基于X射线实时成像技术的产品缺陷检测
17、BIM技术在大型冶金工程中的实际应用
18、工业含铬废水处理技术研究进展
19、冶金工程设计的发展现状和展望
20、H公司电石冶炼厂建设项目的`采购风险管控研究
21、钙镁诱导低合金高强度钢针状铁素体强韧化机制研究
22、链箅机-回转窑制备全赤铁矿氧化球团的关键技术研究
23、基于透明计算技术的智能手表设计与实现
24、箱型钢柱加固的非线性有限元分析
25、浅析海外冶金与矿山工程的设计管理
26、端曲面齿联轴器的创成原理及设计
27、膜技术在含金属离子废水中的应用进展与发展趋势
28、反渗透技术在冶金行业的应用
29、选择性激光烧结在3D打印中的应用
30、冶金工业高压供配电系统施工与运营关键技术
31、冶金外墙装饰施工中的问题及应对策略探析
32、多铁性颗粒复合材料内部的平行多裂纹问题
33、高铬型钒钛磁铁矿中铬氧化物还原热力学影响因素分析
34、中碳钢中的氧化物冶金行为及脉冲磁场对其的影响
35、冶金机械设备安装的关键问题探讨
36、现代钢铁冶金工程设计方法研究
37、加载环境对合金超高周疲劳行为的影响
38、电气安装与调试成套技术在炼铁及轧钢工程快速改造大修中的应用
39、盾构刀盘驱动无级变速离合器摩擦副烧损失效机理的研究
40、绿色可循环钢铁厂工程设计研究与实践
57、Cu基金属粉末的特种微成形工艺及性能评估
58、创建面向冶金生产过程的开放型自动化专业人才培养模式
59、汽轮发电机组设备安装施工技术
60、冶金设备安装调试要点分析
61、酸性环境用低温无缝钢管(-50℃)的研制
62、微型流化床反应分析的方法基础与应用研究
63、新型滤筒除尘器的性能实验研究及工业应用
64、高强度贝氏体精轧钢筋性能优化及断裂行为研究
65、激光增材制造镍基高温合金数值模拟与试验研究
66、冶金自动化工程项目风险管理研究
67、多热源作用下侧吸罩流场及捕集效率特性的研究
68、典型冶金原辅料的微波吸收特性及其应用研究
69、基于光场成像理论的弥散介质光热特性重构
70、铁合金等离子体的时空特性研究
71、活塞式发动机故障诊断方法研究与工程应用
72、铜冶炼项目管理工作中遇到的问题探究
73、概算包干模式下冶金工程的造价管理初探
74、基于METSIM的钨冶炼工艺过程仿真研究
75、基于直觉模糊层次分析法的大型高炉工程施工阶段风险评价研究
76、磷矿浆脱除燃煤锅炉烟气中SO_2的研究
多孔金属材料的制备工艺及性能分析
多领域有着广泛的应用前景。本文概述了多孔金属材料的常用制备方法及其主要性能。
关键词:多孔金属材料;制备;性能;应用
摘 要
:多孔金属材料是一种性能优异的新型功能材料和结构材料
,具有独特的结构和性能
,在很
科学家极大的兴趣
,成为材料类研究的热点方向之
1 引言
一
,自
20世纪
90年代以来
,美国的哈佛大学、英国
在传统的金属材料中
,孔洞
(宏观的或微观的
)的剑桥大学、德国的
Fraunhofer材料研究所、日本的
被认为是一种缺陷
,因为它们往往是裂纹形成和扩东京大学等对多孔金属材料的制备工艺和性能进行
展的中心
,对材料的理化性能及力学性能产生不利了广泛的研究
,获得了一批研究成果
[2-5]。在我国
,
的影响。但是
,当材料中的孔洞数量增加到一定程多孔金属材料的基础和应用研究也逐步得到重视和
度时
,材料就会因孔洞的存在而产生一些奇异的功发展。近年来
,研究队伍不断壮大
,在制备技术、结
能
,从而形成一类新的材料
,这就是多孔金属材料。构和物性等方面的基础研究以及在各种民用和国防
按照孔之间是否连通
,可以把多孔金属材料分为闭领域的应用研究均取得了一定的进展
,已经引起我
孔和通孔两类
,如图
1所示。该类材料具有良好的国政府、中科院和航空航天等部门的高度重视
,尤其
吸能性能、高阻尼性能、吸声性能、电磁屏蔽性能及值得一提的是
,我国在
2005年立项的国家重大基础
良好的导热导电性能
[1] ,因而在一般工业领域
(如研究计划
(973计划
)“超轻多孔材料和结构创新构
汽车工业
)、国防科技领域及环境保护领域等有着型的多功能化基础研究
”
,更是体现了对该类材料
广泛的应用前景
,它的设计、开发和应用引起了中外研究的重要性和迫切性。
水化物等,然后将均混的混合物压制成密实块体即
到目前为止
,已开发的制备多孔金属的方法很
多
,涉及到的领域也非常广。根据在制备过程中金
属所处的状态
,可将多孔金属的制备工艺分为以下
三类
:液相法、粉末烧结法和沉积法。
2. 1 液相法
液相法包括的种类比较多
,且较易制备大块的
多孔金属和产品易商业化
,成为多孔金属材料制备
的主要手段,液相法主要包括以下几种:
2. 1. 1 颗粒渗流法
颗粒渗流法[ 6 ]原理是首先将颗粒在模具内压
实,烘干形成预制块。然后通过压力将金属液渗入
中,并强烈搅拌使空心小球分散,最后得到空心球与
金属基体形成的多孔金属材料。空心球铸造法的特
点是孔径和孔隙率易于控制,材料综合力学性能好。
2. 2 粉末冶金法
粉末冶金法主要包括粉末烧结发泡法、烧结-
脱溶法、松散粉末烧结法、中空球烧结法等。
2. 2. 1 粉末烧结发泡法
这种工艺[ 12 ]是首先将金属粉末和相应的发泡
剂按一定比例均匀混合,发泡剂可以是金属氢化物、
半成品,最后将此半成品加热到接近或高于混合物
熔点的温度,使发泡剂分解,金属熔化,从而形成多
孔泡沫材料。此种方法易于制作近半成品的零件和
到颗粒预制块的间隙中,最后将颗粒溶除即可得到
通孔结构的多孔金属材料。
2. 1. 2 精密铸造法
精密铸造法
[8]是首先用耐火材料浆料填满海
绵状泡沫塑料的孔隙
,待耐火材料固化后
,加热除去
塑料
,即形成一个多孔预制块体。然后把液态金属
液浇入到预制块上
,加压渗流
,这一点类似于渗流过
程。最后再除去耐火材料
,就形成与原来海绵状塑
料结构相同的多孔金属材料。
2. 1. 3 熔融金属发泡法
熔融金属发泡工艺可分为两种
,发泡剂发泡和
通气发泡
[9, 10 ]。前者是在熔融的金属液中加入发泡
剂
(如
TiH2 ) ;后者则是在金属液中通入气体
(如惰
性气体
)。这两种工艺的共同特点是可制备孔隙率
高、尺寸大、闭孔结构的多孔金属
,但过程控制较为
复杂
,孔结构分布均匀性不高。
2. 1. 4 空心球铸造法
空心球铸造法
[11 ]的原理是先采用商用酚醛塑
料小球在惰性气体环境中加热直至塑料碳化
,形成
中空的小球。然后将这些中空的小球加入到金属液
三明治式的复合材料
,而且孔隙率较高
,孔分布均
匀。
2. 2. 2 烧结
-脱溶法
这种制备工艺
[13 ]首先是将金属粉末和可去除
填充颗粒均匀混合
,其中可去除填充颗粒一般包括
两类
,一类为可溶于水或其它溶剂的盐
(如
NaCl
等
),一类为可分解有机物
(如尿素、碳酸氢氨等
),
均混后把混合物压制成致密的半成品
,然后在一合
适的温度烧结。若填充颗粒为可分解有机物
,则烧
结过程中颗粒会分解气化
;若填充颗粒为可溶性盐
,
则在烧结后可用溶剂将其溶去便得到多孔金属材
料。
2. 2. 3 松散粉末烧结法
松散粉末烧结
[14 ]是把松散状态的金属粉末不
经压实直接进行烧结的方法。此种方法可用于生产
多孔金属电极。
2. 2. 4 中空球烧结法
通过将金属中空球烧结
,使之扩散结合而制造
多孔材料的方法。此方法制造的多孔材料兼有通孔
和闭孔。金属中空球可通过下述方法制备
:在球形
树脂上化学沉积或电沉积一层金属
,然后将树脂除
明显的三阶段特征
,即初始的弹性段
(Linear Elasticity)、中间的平台段
( Plateau)和最后
的致密段
(Densification)。其中
,平台段的起始点应
力称为泡沫材料的屈服或坍塌强度
,此强度远小于
其基体的屈服强度
[1]。当多孔金属材料受到外加
载荷时
,因屈服强度低很容易发生变形
,而且变形量
大、流动应力低
,在变形过程中通过孔的变形、坍塌、
破裂、胞壁摩擦等形式消耗大量能量而不使应力升
的。
高
,从而能有效地吸收冲击能。这种在较低应力水
形成金属烟。金属烟在自身重力作用及惰性气流的平下吸收大量冲击能的特征正是冲击缓冲所需要
携带下沉积和冷却。因其温度低
,原子难以迁移和
扩散
,故金属烟微粒只是疏散地堆砌起来
,形成多孔3. 2 高阻尼性能
泡沫结构
[16 ]。
多孔金属材料可看作是由三维网络状金属骨架
去
,或将树脂球和金属粉一同混合
,随后烧结使金属
粉结合
,同时树脂球挥发
[ 15 ]。
2. 3 沉积法
沉积法主要包括金属气相蒸发沉积法、原子溅
射沉积法和电化学沉积法三种。
2. 3. 1 金属气相蒸发沉积法
在较高惰性气氛中
,缓慢蒸发金属材料
,蒸发出
来的金属原子在前进过程中与惰性气体发生一系列
碰撞作用
,使之迅速失去动能
,从而部分凝聚起来
,
与高压惰性气体原子碰撞
2. 3. 2 原子溅射沉积法
在惰性气体的压力下,元素原子在飞溅路程中
,金属原子一方面捕获气
体原子
,另一方面凝聚成金属液滴
,然后到达衬底。
在衬底上获得均匀包裹气体原子的金属体
,最后在
高于金属熔点的温度下把金属加热足够长的时间使
捕获的气体膨胀
,形成多孔金属材料。这种方法的
特点是孔结构非常理想
,但成本昂贵
,不易制备大
件
[ 17 ]。
2. 3. 3 电化学沉积法
这种方法是以聚氨基甲酸乙脂发泡材料为骨
架
,进行电解沉积
,然后加热去除有机聚合物骨架
,
得到多孔金属材料。这种方法制备的多孔材料不但
孔隙率高
,孔分布均匀
,且孔互相连通呈三维网状结
构
[ 18 ]。
3 多孔金属材料的主要性能
多孔金属材料作为一类区别于致密材料的新型
材料
,具有一些其基体或母体所不具备的特殊性能
和功能
,主要表现如下
:
3. 1 吸能性能
图
4 多孔金属材料典型的压缩应力
-应变曲线
多孔金属材料的应力
-应变
(σ
-ε)响应具有
与孔洞所组成的两相复合材料。除了孔洞与金属基
体之间所形成的界面外
,材料内部还存在其它大量
微观的
(主要是位错
)和宏观的
(较小的孔洞和裂
纹
)缺陷
,其组织状态和缺陷分布极不均匀。因此
当外力作用于多孔金属材料上时
,将在基体中产生
不均匀的应变
,特别是在孔洞
(宏观的或微观的
)或
裂纹附近
,其应变情况更为复杂
,从而引起缺陷区域
原子重排。缺陷区的这种响应是粘滞性的
,因而引
起粘滞性应变
,造成能量的损耗
,导致材料的阻尼增
加。
3. 3 吸声性能
多孔金属材料的高孔隙率结构使其具有良好的
吸声性能
[19 ]。一般来讲
,通孔或半通孔多孔金属的
吸声效果比闭孔的好。多孔金属材料的吸声机制主
要可归为两种
,即声波经过多孔金属时流动阻力的
升高造成的粘性损失以及声波与孔洞表面热量交换
造成的热损失。
3. 4 电磁屏蔽、导热和导电性能
多孔金属具有良好的导电性和很高的比表面
积
,因此具备很高的电磁屏蔽性能
,即良好的吸收和
反射电磁波的能力。同时又具有良好的导热性
能
[ 20, 21 ]。
3. 5 其它性能
质轻
,易着色
,易加工
,耐高温。
4 结语
(1)多孔金属材料具有良好的理化性能和力学
性能
,因而可以作为功能材料和结构材料
,具有良好
的应用前景。多孔金属材料的制备工艺很多
,因而
可以满足多样化的需求
,可以根据不同的应用需求
采用不同的制备工艺。
and energy absorbing characteristic of foamed aluminum.
(2)部分制备工艺在结构的可控性、孔径的均Metall[J]. Mater. Trans, 1998 (A29): 2497-2502.
匀性、样品的大尺寸化等方面仍存在局限性
,因而制[10 ]Cymat Corp, Canada. Product Information Sheets. http: / /
备工艺还需要进一步的探索和完善。
www. cymat. com.
(3)随着工业和科技的进步
,人们对多孔金属
[11 ]张勇
,舒光冀
,何德坪
.用低压渗流法制备泡沫铝合金
[J ].材料科学进展
, 1993 (7) : 473 -47.
材料的需求量越来越大
,要求也越来越高
,但目前的
[12]J. Baumeister, J. Banhart, M. Weber[M]. German Pa2
研究也只是涉及到了多孔金属材料的一部分性能特terntDE 4426627. 1997.
点
,相当多的潜在价值尚未被开发出来
MechanicalBehaviorofMetailicFomas[J].
. Mater. Sci, 2000 (30):191-227.
Olurin,N.A.
,或仅局限在
(44) : 105 -110.
[ 14 ]B. C.
社,1982.
[13]YA Novel sintering
processformanufacturingAlfoams[J].
. Y. Zhao, D. X. Sun. -dissolution
实验室阶段
,因而对性能的研究又提出了新课题。Scr. Mater, 2001
参考文献
:
[1]L. J.
Gibson, M. F. Ashby. Cellular Solids: Structure and 拉科夫斯基
.工程烧结材料
[M ].冶金工业出版
Properties. 2nd ed[M ], Cambridge University Press, UK,
1997.
[15]O. Andersen, U. Waag, L. Schneider, G. Stephani, B.
[2 ]L.
J. Gibson. Kieback. Novel Metallic Hollow Sphere Structures [ J ].
Annu. RevAdv. Eng. Mater, 2000 (2) : 192 -195.
[3]O.
B. Fleck, M. F. Ashby, Deformation and [16]张流强
,常富华
.低密度金属泡沫的研制
[J ].功能材
FractureofAluminum Foams[J]. Mater. Sci. Eng. 2000 料
, 1996, 27 (1) : 88 -91.
(A291): 136-146. [17]E.J. Lavernia,N. J. Grant. SprayDepositionofMetals?:
[4]J.
Banhart, W. Brinkrs. FatigureBehaviorofAluminum AReview[J]. Mater. Sci. Eng, 1998 (98):381-394.
Foams[J]. J. Mater. Sci, 1999 (18):617-619. [18]X. Badiche, S. Forest, T. Guibert, Y. Bienvenu, M.
[5]Y. Yamada, C. Wen, K. Shimojima,M. Mabuchi. Effects Corset, H. Bernet. MechanicalPropertiesandNon-Hom2
ofCellGeometryon theCompressivePropertiesofNickelFo2 ogeneousDeformation of Open -Cell Nicked Foams?: Ap2
mas[J]. Mater. Trans, 2000 (41):1136-1138. plicationoftheMechanicsofCellularSolidsandPorousMa2
[6]张勇
,舒光冀
,何德坪
.用低压渗流法制备泡沫铝合金
terials[J]. Mater. Sci. Eng, 2000 (A289):276-288.
[J ].材料科学进展
,1993 (7):473 -478. [19]许庆彦
,陈玉勇
,李庆春
.加压渗流铸造多孔铝合金及
[7 ]J.
Banhart. Manufacture, characterization and application 其吸声性能
[J]1铸造
,1998 (4):1 -4.
ofcellularmetalsandmetalfoams[J]. ProgressinMateri2 [20 ]黄福祥
,金吉琰
,范嗣元等
.发泡金属的电磁屏蔽性能
als Science, 2001 (46) : 559 -632. 研究
[J]1功能材料
, 1996 (27) : 52 -54.
[8]F. Frei, V. Gergely, A. Mortensen, T.W. Clyne. The [21]J. Kovacik, F. Simancik.Aluminum FoamModulusofE2
effectofpriordeformationon thefoamingbehaviorof“form2 lasticity and Electrical Conductivity According To Percola2
grip”precursormaterial[J ] 1Adv. Eng. Mater, 2002 (4): tionTheory[J]. Scr. Mater, 1998 (39):239-246.
749 -752. [责任编辑 朱联营
]
[9]F. S. Han, Z. G. Zhu , J. C. Gao. Compressive deformation
On the Preparation and Properties of the PorousMetallicMaterials
HAO Gang -ling1 , HAN Fu -sheng2 ,
LIWei-dong1, BAIShao-min1,YANGNeng-xun 1
(1. College of Physics and Electronic Information, Yanan University, Yanan, Shaanxi 716000
2. KeyLaboratoryofMaterialsPhysics, InstituteofSolidStatePhysics,
Chinese Academy of Sciences, Hefei, Anhui 230031)
Abstract: Porousmetallicmaterialswithuniqueexcellentstructuresandpropertiescanbeutilizedasnew function2
aland structuralmaterials, which indicatsthattheporousmetallicmaterialshaveawidelypromisingapplication in
manyfields. Thevariouspopularmanufacturingmethodsandthemainpropertiesoftheporousmetallicmaterials,
in the present paper, were summarized.
Key words: porousmetallic materials; preparation; properties; ppplication
模具制造技术与发展趋势
摘要】论述了模具与模具工业概况,以及我国模具工业的现状和发展趋势,指出了我国模
具技术与国外的差距,同时对国内外的模具市场进行了分析。
关键词:模具制造技术;发展;模具工业
1引言
模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工
艺装备,是最重要的工业生产手段和工艺发展方向,
一个国家工业水平的高低在很大程度上取决于模具
工业的发展水平,模具工业的发展水平是一个国家工
业水平的重要标志之一。模具工业称作“黄金工业”。
国民经济的5大支柱产业:机械、电子、汽车、石
化、建筑,都要求模具工业的发展与之相适应,模具是
“效益放大器”,用模具生产的最终产品价值,往往是
模具自身价值的几十倍、上百倍,模具生产水平的高
低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标
志,也在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产
品的开发能力,因此,振兴和发展我国的模具工业,日
益受到人们的重视和关注。
2模具与模具工业概述
模具是一种专用工具,用于成形(型)各种金属或
非金属材料所需要零件的形状制品,这种专用工具统
称模具。
模具是工业生产中最基础的设备,是实现少切削
和无切削的不可缺少的工具,广泛用于工业生产中的
各个领域,如汽车、摩托车、家用电器、仪器、仪表、电
子等,它们中60%～80%的零件都需要模具来进行制
造;高效大批量生产的塑料件、螺钉、螺母和垫圈等标
准件也需要模具来生产;工程塑料、粉末冶金、橡胶、
合金压铸、玻璃成型等更需要用模具来成型。
2.1我国模具工业的现状
我国模具工业从起步到飞跃发展,历经了半个多
世纪,近几年来,我国模具技术水平有了很大的发展
和提高;大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了
一个新台阶,模具质量及寿命明显提高,模具交货期
大大缩短。模具CAD/CAE/CAM技术广泛地得到应
用,并开发出了自主版权的模具CAD/CAE/CAM软
件。电加工、数控加工在模具制造技术发展中发挥了
重要作用。
2.2我国模具工业的发展趋势
当前,我国工业生产的特点是产品品种多、更新
快和市场竞争激烈,在这种情况下,用户对模具制造
要求是“交贷期短”“、精度高”“、质量好”和“价格低”,
模具技术的发展应该与这些要求相适应。
现代模具制造技术是以两大技术的应用为标志
的,一是数控加工技术,二是计算机应用技术。
(1)数控加工技术包括:数控机械加工技术、数控
电加工技术和数控特种加工技术。
数控机械加工技术:模具制造中的数控车削技
术、数控铣削技术,这些技术正在朝着高速切削的方
向发展。
数控电加工技术:如数控电火花加工技术、数控
线切割技术。
数控特种加工技术:通常利用光能、声能和超声
波等来完成加工的,如快速原型制造技术等,它们为
现代模具制造提供了新的工艺方法和加工途径。
(2)计算机技术。
CAD/CAM技术:用于建模和为数控加工提供NC
程序。
CAE技术:主要是针对不同的模具类型,以相应
的基础理论,通过数值模拟方法达到预测产品成型
(形)过程的目的,改善模具设计。
仿真技术:主要是检测模具数控加工的NC程序,
减少实际加工过程中的失误。
网络技术:通过局域网和广域网达到异地同步通
信、及时解决问题的目的。
2.3我国模具技术与国外的差距
虽然我国模具工业在过去10多年中取得了令人
瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较
大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中占
的比重较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多
先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分
大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。
(1)产需矛盾。
工业发展水平的不断提高,工业产品更新速度加
快,对模具的要求越来越高,尽管改革开放以来,模具
工业有了较大的发展,但无论是在数量上,还是在质量
上仍满足不了国内市场的需要,目前满足率只能达到
70%左右,造成产需矛盾突出的原因:一是专业化、标
准化程度低,除少量标准件外购外,大部分工作均需模
具厂去完成,加工企业管理体制上的约束,造成模具制
造周期长,不能适应市场要求;二是设计和工艺技术落
后,如模具CAD/CAM技术普及率不高,加工设备数控
化程度低等,也造成了模具生产效率不高,周期较长。
(2)产品水平。
衡量模具产品的水平,主要有模具加工的制造精
度和表面粗糙度,加工模具的复杂程度、模具的使用
寿命和制造周期等,国内外模具产品水平仍有很大差
距,见表1、表2和表3所示。
(3)工艺装备水平。
我国机床工具行业已经可以提供成套的高精度
模具加工设备,如加工中心、数控铣床、数控仿形铣
床、电加工机床、座标磨床、光曲磨床和3坐标测量机
等。但在加工和定位精度、加工表面粗糙度、机床刚
性、稳定性、可靠性、刀具和附件的配套性方面,与国
外相比,仍有较大差距。
3我国模具技术的发展趋势
当前,我国工业生产的特点是产品的品种多、更
新快和市场竞争激烈,在这种情况下,用户对模具制
造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低,因此,
模具工业的发展趋势是非常明显的。
3.1模具产品的大型化和精密化
模具产品成型(形)零件的日趋大型化,以及由于
高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几
百腔),使模具日趋大型化。
随着零件微型化和模具结构发展的要求(如多工
位级进模工位数的增加,其步距精度的提高),精密模
具精度已由原来的5μm提高到2～3μm,今后有些模
具加工精度公差要求在1μm以下,这就要求发展超
精加工。
3.2多功能复合模具
新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上
开发出来的,一副多功能模具除了冲压成形零件外,
还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务,通
过多功能模具生产出来的不再是单个零件,而是成批
的组件。
3.3新型的热流道模具
塑料模中由于采用热流道技术,可以提高模具制
造的生产效率和质量,并能大幅度节省制作的原材料
和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模的一大
变革,国外模具已有一半用上了热流道技术,有的企
业甚至已达80%以上,效果十分明显。
3.4气体辅助注射模和高压注射成型工艺模具
气体辅助注射成型是一种塑料成型的新工艺,它
具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成
型、壁厚差异较大等优点,可在保证产品质量的前提
下,大幅度降低成本。
3.5快速经济模具
目前快速经济模具在生产中的比例将达75%以
上,一方面是制品使用周期短和品种更新快,另一方面
制品的花样变化频繁,均要求模具的生产周期越快越
好。因此,开发快速经济模具越来越引起人们的重视。
3.6高速铣削加工
国外近年来发展的高速铣削加工,主轴转速可达
到40000～100000转/min,快速进给速度可达到30～
40m/min,换刀时间可提高到1～3s,这样就大幅度提高
了加工效率,如在加工压铸模时,可提高7～8倍,并可
获得Ra≤10μm的加工表面粗糙度,形状精度可达
10μm。另外,还可加工硬度达60HRC的模块,形成了
对电火花成型加工的挑战。因此,高速铣削加工技术
的发展,促进了模具加工的发展,特别给汽车、家电行
业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。
4模具市场分析
从模具市场发展的总体趋势来看应该是平稳向
上的,国内外行家都称现代模具工业是不衰亡工业。
模具市场的总体趋势虽然平稳向上,但各类模具的表
现却不可能一致,冲模、塑料模和压铸模的总和一般
占模具总量的80%左右,在未来的模具市场中,塑料
模和压铸模的发展速度将高于冲模,它们在模具总量
中的比例将逐步提高。
模具需要量是根据有关主机产量及其技术发展
来进行预测的,模具需求发展高于主机发展速度是一
般规律。国内的汽车、摩托车行业的模具市场是模具
最大的市场,
4.1家用电器行业
单台电冰箱需用模具生产的零件约150个,共需
模具约350副,价值约400多万元,其中冲模与塑料
模之比为2:1。单台洗衣机需用模具生产的零件约为
500多个,共需模具200副,价值约2000万元到3
000万元,其中冲模与塑料模之比为1:2～1:3。单台空
调器仅塑料模就需近20副,价值约为150万元左右。
单台微波炉共需模具近100副,价值约200万元。
4.2电子及通讯产品
电子产品中,音像产品是模具的主要市场,其中
以彩色电视机为主,单台彩电大约有150个零件需用
模具生产,共需模具约140副,价值约700万元,其中
塑料模约10副,价值120万元左右。
4.3建材行业
随着建筑业的发展,建材的需求量将大幅度增
长,塑料型材和铝合金型材模具需求量将日益增大,其
中塑料型材模具增幅将高于模具行业总体发展水平。
4.4塑料制品
2005年,我国塑料制品将达1800万吨,其中工程
塑料是我国重点支持和优先发展的产业,目前满足率
只有36.2%,预计每年将有25%的增长率。
4.5国际模具市场分析
目前世界模具市场供不应求,近几年,世界模具
市场总量一直为600～650亿美元,美国、日本、法国和
瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/
3。我国模具出口数量极少,模具标准件虽已开始向香
港和东南亚地区出口,但为数也不多,1998年模具出
口总额约为0.96亿美元,约为全国模具总产值的
3.6%,与其他先进国家相比差距甚大。我国模具钳工
技术水平高,劳动力成本低,只要配备一些先进的数
控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通
外贸渠道,模具出口将会有很大发展。
随着经济的高速发展,中、高档模具比例将不断
增大,这也是产品结构调整所带来的市场走势。
综上所述,未来几十年,国内外模具市场需求很
旺,前景很好。
5参考文献
[1]蒋建强.模具数控加工技术[M].北京:电子工业出版社,2005.
[2]李发致.模具先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2003.
[3]孔德音.模具制造学[M].北京:机械工业出版社,1998.
[4]蒋建强.数控加工技术与实训[M].北京:电子工业出版社,
2003
镁法海绵钛爬壁钛生成量的初探
沈俊宇
（遵义钛业股份有限公司 贵州省 563004）
摘要：在海绵钛的还原生产过程中，反应器的上部器壁会生成大量环状的爬壁钛，一炉产品爬壁钛的生成量少则500 kg左右，多则达800至1000 kg，爬壁钛不仅产品取出困难，增加操作人员劳动强度，而且其质量较差，经济损失大。本文分析了海绵钛爬壁钛的形成机理及生产过程中爬壁钛增多的原因，提出了还原中后期最大加料速度限制，以缓解反应剧烈程度和控制反应液面高度在1#范围内小幅波动，防止形成新的活性中心，是生产过程中减少爬壁钛生成量的主要途径。
关键词：海绵钛 爬壁钛 生成量 加料速度 反应液面高度
A Study the Production of the Titanium on Walls Produced in the Process of Sponge Producing by Magnesium Process
Junyu，Shen
(Zunyi Titanium CO.LTD.Guizhou 563004)
Abstract：A quantity of annular titanium will be produced on upper walls of reactors during the reduction and distillation。The production per batch is from 500kg to 800 or 1,000kg. It is difficult for operators to take products out ,and also influences the quality .Therefore ,the titanium on walls not only strengthens the labor intensity ,but also causes a big loss The paper analyzes the formation mechanism of the titanium on wall and reasons why its production increases.Also,in order to ease the strong reaction,make the liquid level in reaction waves no more than 1’’and prevents the formation of new active centers ,the paper introduces a main method to reduce the production of the titanium on walls,that is to retrict the max.feed speed in mid or late period of reduction and distillation.
Keywords:titanium sponge the titanium on walls production feed speed liquid level in reaction
1 前言
在海绵钛的还原生产过程中，反应器的上部器壁会生成大量环状的爬壁钛，如图1所示。爬壁钛会导致以下不良后果： 第一，由于目前使用双法兰反应器，反应器上部热损失较大（上部有三圈水套，反应器约300 mm高度在加热炉外），上部爬壁钛中的氯化镁很难被蒸发出去，使爬壁钛中含有较高的杂质元素氯，剥取产品时会看到反应器口部（爬壁钛的最上部）粘有大量的镁和氯化镁。第二，海绵钛还原、蒸馏反应器为铁制反应器，由于爬壁钛在反应器器壁上粘附较强，加之双法兰反应器上部热损失大，为保证反应器上部温度，蒸馏期间加热炉1#、2#加热电阻丝送电频率高且时间长，致使爬壁钛普遍有发亮现象，分析结果显示杂质元素铁含量较高。第三，爬壁钛在反应器上部空间极易被泄漏进的空气污染，使产品中杂质元素氮、氧含量较高。由表1可看出，产品分析爬壁钛质量级别基本上在3—5级（极少部分在2级以上），同时，也有少部分因杂质元素过高成为等外品。一炉产品爬壁钛的生成量少则500kg左右，多则达800至1000 kg，经济损失较大。另外，爬壁钛过多也给产品取出带来困难，增加操作人员劳动强度。为了减少爬壁钛生成量，降低损失，我们进行了控制液面高度及调整料速试验。
表1 2007年下半年爬壁钛质量统计表
分析批数（批） 2级品批数（批） 3～5级品批数（批） 等外品批数（批） 2级品影响因素 3～5级品、等外品影响因素
75 12 51 12 HB、Fe、Cl、O、N HB、Fe、Cl
2 爬壁钛形成机理
镁还原TiCl4主要反应为：TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2，在还原反应刚开始时，加入的TiCl4大部分气化，发生气相TiCl4—气相Mg或气相TiCl4—液相Mg反应，同时也有一部分TiCl4液体未来得及气化，进入液镁中，发生液相TiCl4—液相Mg间的反应。还原刚开始在反应器铁壁和熔镁表面夹角处上，一旦有钛晶粒出现后，裸露在熔镁面上方的钛晶体尖峰或棱角便成为活性中心。[1] 镁还原TiCl4主要在此活性中心上进行。液镁靠表面张力沿铁壁和钛晶体毛细孔上爬，被吸附在活性中心上，与气相TiCl4反应生成最初的海绵钛颗粒。随着反应的进行，生成的海绵钛颗粒依赖其与反应器壁的粘附力和熔体浮力的支持沿反应器壁在熔体表面逐渐长大，并浮在熔体表面。随着生成的海绵钛块增厚、增大，加之排放氯化镁，失去熔体浮力支持的海绵钛块体大部份就会沉落在熔体底部，这样在反应器器壁上，将有环状海绵钛粘附在其上，其实，这部分也是最初的爬壁钛。另外，在还原反应初期，液镁有很大的蒸发表面，而空间压力较低，故镁具有很大的蒸发速度。还原反应中期，反应温度较高和对反应器底部加热时，也会有部分镁蒸发。镁蒸气挥发后，冷凝在反应器器壁和大盖底部，与气相TiCl4反应也会生成部份爬壁钛。海绵钛块沉落熔体底部后，熔体表面会重新暴露出液镁的自由面，还原反应将恢复到较大的速度。随着反应的进行，在熔体表面会重新生成海绵钛桥，通过排放氯化镁，钛桥被破坏，海绵钛块靠自重下沉，又为下一层海绵钛生长创造条件，爬壁钛也在这一过程中逐渐形成，还原反应如此周而复始进行，直至镁的利用达到65%—75%之后。
3 生产中爬壁钛增多原因分析
3.1中后期加料速度
随着还原反应的进行，特别是进入中期后，加料速度逐渐增加，反应进行的非常剧烈，熔体表面反应区中心部最高温度可达1200℃以上，而镁的沸点仅1105℃，此时镁处于沸腾状态。加之目前还原操作料速按玻璃转子流量计实际刻度与自动加料系统对照进行加料，因玻璃转子流量计出厂时是用水标定，当被测介质改为TiCl4时，其修正系数，经计算应为1.13。当玻璃转子刻度显示最大加料量为150 kg /0.5h，实际料速已达160～170 kg /0.5h。这样更加剧了反应的剧烈程度，沸腾的液镁将不断吸附在最初反应器壁上已形成的少量环状爬壁钛上，通过钛晶体毛细孔上爬，与气相TiCl4反应生成新爬壁钛，使原环状爬壁钛增多、增厚。另外，由于反应剧烈程度增加，也加剧了液镁的气化，液镁蒸气挥发后，冷凝附着在反应器器壁上部和大盖底部，与气相TiCl4反应生成爬壁钛，这些爬壁钛主要粘附在反应器器壁上部和大盖底部。因此，最大料速持续的时间越长，生成爬壁钛也就越多（表2）。
表2 部分大料速爬壁钛生成量统计表
最大料速
（kg /0.5h） 持续的时间
（h） 爬壁钛占毛产量
比例（%）
生产炉-1 155～165 35 12.75
生产炉-2 145～155 40 13.55
生产炉-3 155～165 36 15.67
生产炉-4 155～165 40 10.35
生产炉-5 155～165 35 10.75
3.2 反应液面高度
反应液面高度太低、波动范围过大会增加爬壁钛生成量，其原因如下：第一，当反应液面高度过低时，TiCl4距液镁表面间距面相对较远，发生液相TiCl4—液相Mg间的反应相对减少，气相TiCl4与镁蒸气反应相对增加，从而增加爬壁钛生成量。第二，因未定时、定量准确排放MgCl2，反应液面高度大幅上下波动，易在钛晶体活性中心之外，形成新的活性中心，液镁靠表面吸引力沿铁壁和钛晶体孔隙上爬，被吸附在活性中心上，这样在反应器壁上会粘附形成新的爬壁钛。因此，不控制好液面高度，及时准确排放MgCl2，也将增加爬壁钛的生成量（表3）。
表3 反应液面高度大幅波动量统计表
反应液面高度波动范围 爬壁钛占毛产量
比例（%）
生产炉-6 1#～2# 11.88
生产炉-7 1#～2# 12.82
生产炉-8 1#～2# 13.67
生产炉-9 1#～2# 15.02
生产炉-10 1#～2# 14.02
生产炉-11 1#～2# 12.81
4 措施
通过上述分析，可以知道爬壁钛是海绵钛生产过程中必然要形成的，但其生成量是可以控制的，因此，我们对加料速度以及反应液面高度进行了调整。结合生产实践，采取两项措施：第一，我们对部分处于通风不好而影响散热的炉子还原中期最大加料速度限制在135～140 kg /0.5h，以缓解反应剧烈程度，特殊炉次，因反应温度太低，可以适当提高至160～170 kg /0.5h，但持续时间不能太长，最多3～4 h;后期最大料速限制在105～110 kg /0.5h。第二，控制反应液面在1#范围内小幅波动，防止形成新的活性中心，以达到降低爬壁钛生成量的目的（表4）。
表4 调整料速及排放MgCl2制度试验对比表
料速及排放MgCl2制度 平均爬壁钛占毛产比例(kg) 平均钛坨重量(kg) 平均加料时间
(h) 中期平均最大料速(kg /0.5h) 后期平均最大料速(kg /0.5h)
调整前 11.56 5291 89 160 120
调整后 8.28 5483 87 138 107
从表4的统计数据可以看出，通过控制最大料速以及控制好液面高度及时准确的排放MgCl2，产品生成的爬壁钛占毛产比例大大下降，调整前平均爬壁钛为11.56％，调整后平均爬壁钛8.28％，平均下降3.28％。在进行调整料速试验期间，对生产炉-59一炉产品还原中期加料再次进行提高料速到155～165 kg /0.5h试验，结果爬壁钛增至占毛产量的14.93％，从这点也证明了加料速度对爬壁钛形成的影响。此外，调整前，钛坨平均重5291 kg，调整后，钛坨平均重5483 kg，平均毛产重量未受影响；调整前平均加料时间89小时，调整后平均加料时间87小时，加料时间也略有减少。试验在降低爬壁钛生成量的同时，缩短了还原生产周期，降低了还原电耗，取得了较好的效果。
5 结论
5.1对处于通风不好而影响散热的炉子还原中期最大加料速度限制在135～140kg /0.5h，后期最大料速限制在105～110 kg /0.5h
5.2控制反应液面高度在1#范围内小幅波动。
本试验在巩固海绵钛钛坨产量的情况下，降低了爬壁钛生成量，试验取得了效果，为进一步研究探索海绵钛爬壁钛生成量打下了基础。
参考资料
[1] 莫畏， 邓国珠 ，罗方承 . 钛冶金[M].版次（第二版）.北京:冶金工业出版社,1998:281-293
哈哈 怎么想到一路去了的啊 我也想找这方面的论文的呀！！好难得弄的啊！！你哪里的呀！！？？
