粉末冶金发展史篇1

关键词：民国时期；新疆；工业经济

1937年以前；新疆的工业以民间手工业为主，主要有丝绸、毡毯、棉纺、皮革、玉石加工、刀具、马具、酿酒等；政府经营的有用机器制造钱币、弹药、修配枪支、纺织棉布、电灯厂、提炼石油和编织毛织物（如手套、围巾、毛袜等）的工艺厂，还有官商合办的皮革厂等。无论是民营的手工业，还是官办的工业，均规模小，技术落后，产量很低[1]。

一、实施第一期三年计划（1937-1939）

工业方面有以下项目：1.发电厂。这期间在迪化、塔城、伊犁。绥来、乌什、阿山、喀什、吐鲁番等地开办了以照明为主的电灯厂。其中，1937年建成投产的有塔城电厂，为官商合办，装机容量为150千瓦；迪化电厂，由新光电灯公司投资主办，装机容量为250千瓦，后来改装为500千瓦；伊犁电厂，由伊犁第一实业股份有限公司承办，装机容量为25千瓦；绥来电厂，系商办。次年建成投产的有乌什电厂和阿山电厂。1939年建成投产的有喀什噶尔电厂，招商集资承办，装机容量为250千瓦。吐鲁番电厂是迪化新光电灯厂将一台旧发电机移去安装的。2.印刷业。这一时期。新疆建成1个印刷厂、6个印刷所。于1937年建成的有伊犁印刷所、塔城印刷所、弗可山印刷所。均为政府主办，购买美国机器。配有铅字铜模、石印、装订机等。次年建成的有迪化第一印刷厂，由《新疆日报》社承办，有印刷、装订、裁纸等机器，4吨多铅字；迪化第二印刷所，由新疆反帝总会承办，有印刷、装订等机器，7吨多铅字；喀什噶尔印刷所、何克苏印刷所，均为政府主办，用美国机器[2]。3.机器修理业。1939年6月，建成塔城五金器件修理厂，由商会集股承办；次年6月建成迪化汽车修配总厂，官商合办。伊犁汽车修配厂，由伊犁第一实业股份有限公司承办。4.食品加工工业。1939年还建成迪化面粉厂，商办，日加工量14吨。伊犁面粉厂，由伊犁第一实业股份有限公司承办，日加工量105吨。伊犁食油加工厂，商办。伊犁酿酒厂，出产啤酒、汽水等。绥定面粉厂，商办。昌吉食品包装纸厂，商办。1938年建成迪化食油加工厂，商办。塔城面粉厂，商办，日加工量10吨。伊犁水磨面粉厂，商办。次年建成喀什噶尔食油加工厂，商办。迪化奶酪厂，商办，加工牛奶制酪。迪化糖果厂，商办。迪化自来水公司，官商合办。伊犁奶酪厂，商办，制黄油、牛乳饼等。5.纺织工业。1939年年底，全省所建纺织厂拥有棉织机6.6万锭，毛织机1万锭。在和阗、洛浦两县建了毡毯织厂。先为官办，后改为官商合办，产品质精纹美，畅销区内外。6.其他工业。1937年6月建成加工木材的迪化第一、第二锯木厂。第一锯木厂由工程委员会承办/第二锯木厂为商办。伊犁锯木厂，商办。均购买罗克米比例锯木机。伊犁肥皂厂，系商民集资承办。7.采矿业。第一个三年建设计划，制定出开采矿业的各项章程，实行矿业注册，颁发矿业执照，鼓励私人采矿等。阿山成立了金矿局，购买机器采矿，由政府经营。1937年1产金1500两。两年后“可谓开采金矿的鼎盛时期，金夫曾达三千余人”。私人开采者达102户。石油开采和提炼，主要在独山子油矿。机器、人员均由苏联人主管。职工100多人，每日可提炼原油150吨。

二、实施第二个三年建设计划（1940―1942）

结果，无论是重工业还是轻工业在原有基础上均有所发展。1.矿业。煤矿开采，1940年迪化建成宫办煤矿，甩畜力马拉起重出煤。年产原煤1.5―2万吨，并修筑通往煤矿的公路。次年建成迪化六道湾第二煤矿，购置提升机械出煤，年产原煤9―12万吨建成伊犁煤矿，年产原煤5万吨。并对哈密、喀什噶尔、阿山等地煤矿资源进行勘探，政府对私人采煤在财政和技术上给予一定协助。1942年建成塔城煤矿，年产原煤1.5万吨。官办煤矿，政府加大投入，增购机械设备扩大生产，并继续修筑通往煤矿的公路。据统计，该年全省原煤产量达18万吨。采煤技术已由土法逐渐过渡到半机械化[3]。哈密三道岭露天无烟煤，储量丰富，煤质极佳。（2）铁矿及有色金属。1942年对孚远县（吉木萨尔）水西沟铁矿进行土法开采，年产1万吨。经过勘探，伊犁、塔城、拜城、库车、昌吉及迪化八道湾、头屯河等地，均有铁矿；温宿、库车、拜城、莎车、伊犁、巩哈（尼勒克）及迪化柴窝堡均有铜矿；焉耆、乌什、伽师、乌苏、阿山均有铅矿，并有小量开采。温泉县阿拉套山钨矿未列入三年计划，1938年苏联派人勘探，1941年苏方探采并进，有工程人员60余名，矿工3000余名，至1943年停采。开采先后二年有半，共采去钨砂50余吨。（3）金矿。1940年阿山哈萨克牧民暴动，反抗盛世才统治，政府采金受到影响。两年后千余名矿工在苏联专家指导下开采阿山小东沟沙金，规定公私三七分成，即由公家提供给养和工具，产金70%归公，30%归工人，但实施半年未见成效，后改为私人开采。西岔河子保持官营，公私对半分成。从1936―1943年总计政府收购、征课、自采等，共有黄金约五六万两。金夫最多时达万余人。除此之外，伊犁、塔城、奇台、乌苏、昌吉、镇西（巴里坤）、吐鲁番、和阗等地均有金矿。伊犁设金矿局，开采伊宁附近金矿。和阗也设金矿局。总管于阗、且末等地金矿。于阗。且末二地以往由乡约包采，年产金沙3750两。万疋。还有和阗桑皮纸、牛皮箱、玉石加工，南北疆各地擀毡、毛皮产品，伊犁、阿山等地的日用品生产，均有不同程度的发展。

三、第三个三年建设计划从1943年起

此时期由于盛世才投靠，苏联对新疆政策发生了变化，苏联的进口（包括机器、技术、人员等），均已断绝，计划未能正常实施。概而言之，这一时期，由建设厅筹建金属冶制厂。制酸厂、天山化工厂、新丰纱厂等。金属冶制厂和制酸厂建在迪化水磨沟6天山化工厂由省府与天原厂合办，天原出机器技术人员，省方负责建筑费用。新丰纱厂由豫丰纱厂与省府合办，豫丰厂拆移纺织机5000锭，织布机250台，出技术人员，省方负责建筑[4]。

此外，由省营商业银行筹建明新玻璃厂、陶瓷工厂、新民工艺厂等。“新民工艺厂制造肥皂业已出货。明新厂亦于民国三十二年开工制造玻璃，每、日产一千平方公尺。陶瓷则约于民国三十三年春季可以大量出货[5]。

自苏联撤出新疆后，苏联专家的推出导致“许多关节等于瘫痪”[6]新疆工业经济进入停顿徘徊期。

结论

通过上述分析，我们可知，民国时期新疆工业的发展之所以会呈现出鲜明的时段性，其原因是多方面的，主要有三：一是新疆主政者、政府的政策，二是新疆的政局，三是苏联的影响。我们发现，当新疆当局积极支持工业的发展、新疆政通人和、苏联与新疆的关系相对和睦的时候，也正是新疆工业稳步前进或发展较快的时候；反之，则新疆工业发展趋缓甚至遭受严重的挫折。这其中的内在联系生动地展现了政治与经济间的辩证逻辑关系。（作者单位：新疆大学人文学院历史系）

参考文献：

[1]齐少虎，高志刚.新疆工业主导产业演化研究[J].新疆财经，2013，03：47-52.

[2]陈剑平，丁立军.民国时期新疆工业发展述略[J].伊犁师范学院学报（社会科学版），2009，02：49-53.

[3]陈剑平，丁立军.民国期间新疆工业发展状况述略[J].新疆地方志，2009，04：31-36.

[4]陈剑平.试述商会对民国新疆工业的推进作用[J].新疆地方志，2007，02：57-60.

粉末冶金发展史篇2

关键词：微波烧结原理进展

中图分类号：TK11文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）14-0053-03

ThePrincipleandDevelopmentofMicrowaveSinteringTechnology

FangKe；FangLi

（SchoolofMaterialsScienceandEngineering，WuhanInstituteofTechnology，Wuhan430073，China）

Abstract:Microwavesinteringisanewtypeoftechnology，ithasgreatdevelopmentprospectinthefieldsofceramicmaterialsandpowdermetallurgyetc.,anditisgreatlypossibiletobecomethemainmethodofmaterialpreparationinthenewcentury.Thetechnologyofmicrowavesinteringhasmanygreatadvantagessuchasmuchhigherspeed,lowerenergyconsuming,moresafety,nopollution,andsoon,soithassignificanteffectonthedevelopmenteconomicandsocietyinourcountry.Theoriginandevolvement,theprinciple，uniquecharacter，equipment,researchadvanceofthetechnologyarereviewedinthispaper.

Keywords:microwavesintering；principle；development

0引言

微波烧结是指采用微波辐射来代替传统的外加热源，材料通过自身对电磁场能量的吸收（介质损耗）达到烧结温度而实现致密化的过程。二十世纪50年代美国的VonHippel在材料介质特性方面的开创性研究为将微波加热应用于材料烧结奠定了基础[1]；从60年代至90年代，各国研究人员对微波烧结原理、特点和应用等各方面开展了广泛、深入和系统的研究，积累了大量数据和经验，逐渐认识和掌握了这项新型技术，其环保、节能、高效等诸多优点激起众多材料研究人员的兴趣和研究热情，得到各国政府高度重视；90年代后期，微波烧结进入产业化阶段，美国、加拿大、德国等发达国家开始小批量生产陶瓷产品[2-4]。

1微波烧结原理

微波烧结技术是基于物质与电磁场相互作用中产生热效应的原理。当材料的基本细微结构与特定频率的电磁场耦合时，内部微观粒子响应电磁振荡，热运动加剧，材料发生介质损耗，吸收微波能转化为热能。将微波加热原理应用于传统烧结工艺，就是微波烧结。在微波烧结中，因存在电磁场作用，材料介电性能、磁性能以及导电性能等特性对烧结效果具有重要影响[5，6]。

1.1介质材料在外加电磁场作用下，介质材料中的极性分子会受到电场力作用，从原来的随机分布状态转变为依照电场方向取向排列。高频电磁场每秒交替变换几亿次，分子排列取向周期往复改变，发生剧烈运动，电磁能不断被损耗，转化为粒子剧烈运动的动能，材料温度升高。介质材料在电磁场的作用下会产生电子极化、原子极化、偶极子转向极化和界面极化等介质极化，各类极化建立和消除的时间周期存在差异。由于电磁振荡频率很高，材料内部介质极化过程无法跟随外电场变化，极化强度矢量相对于电场强度矢量滞后一个角度，导致有电流产生，构成介质材料的耗散。在微波波段，主要是偶极子转向极化和界面极化产生的吸收电流构成材料的功率耗散[4]。

1.2金属材料金属导体在微波电磁场中，其内部自由电荷在电磁场作用下，会迅速向导体表面聚集。驰豫时间用来表征自由电荷响应电磁场变化的快慢。由于驰豫时间远小于电磁场振动周期，故在每周期刚开始，自由电荷就已聚集于导体表面，内部自由电荷密度为零。块体金属内部不存在自由电荷，缺少与电磁场相互作用、吸收和转化的媒介，因而无法被有效加热[7]。但金属导体置于电磁场中，导体表面会有电流产生，存在欧姆损耗。故只要减小金属导体的宏观尺寸，使之能与微波电磁场完全耦合，就能有效实现加热和烧结[8]。

在微波烧结中，除明显的微波热效应外，还存在一定的微波非热效应，包括活化过程速率增强、化学反应途径改变以及烧结体性能改变等。微波非热效应是微波烧结中的重要因素，使各种微粒的迁移变得更容易发生，且迁移速率提高很多，对材料致密化过程起到明显的促进作用[6,9]，具体表现就是烧结温度更低、升温速度更快、烧结时间大幅缩短。

2微波烧结特点

在传统烧结过程中，材料表面、内部和中心区域温度存在较大梯度，容易导致晶粒不均匀，内部存在较多缺陷。微波烧结依靠微波电磁场辐射透入材料内部，材料整体发生介质损耗而升温，各部分温差小，易得到均匀细晶结构，材料性能得到显著改善。与传统烧结相比，微波烧结主要有整体加热、低温快烧、无加热惯性、选择性加热等显著特点[4]。

微波烧结能耗低，效率高，比传统烧结节能80%左右，而且清洁、安全、无污染。微波烧结能得到均匀细晶显微结构，孔隙少且规则，材料具有更好的延展性和韧性，宏观性能优异[3，10]。微波烧结具有的独特优点预示其在现代材料制备行业中拥有广阔的发展空间，被广泛誉为“烧结技术的一场革命”[6]。

3微波烧结装置

3.1烧结装置微波烧结实验装置由微波发生器（磁控管和调速管）、波导管、加热腔和微波电源组成，加热腔有谐振式和非谐振式两种，谐振式加热腔又有多模场型和单模场型两种[3]。单模场型可形成稳定的电磁波，能量集中，适合烧结低损耗材料，但均匀场区小，无法烧结大尺寸工件；多模场型谐振腔结构简单，易得到较大区域的均匀场强，可用于烧结大尺寸、介质损耗高的材料[11、12]。为得到稳定和均匀的电磁场分布，必须对加热腔进行合理设计。

3.2烧结工艺微波烧结的工艺参数主要有微波源功率、微波频率、烧结时间和升温速度等[1]。研究表明，在同等烧结条件下（烧结温度和保温时间），微波烧结晶粒要明显大于常规烧结，说明微波作用下晶粒生长更快、致密化过程更加迅速；温度过低会导致“欠烧”，过高或保温时间太长会引起晶粒异常长大；升温速度也是重要因素，如升温速度较，加热时间就得适当延长，因而使材料在高温区停留时间较长[13]。

不同类型的材料介质损耗能力不同。一些材料在低温下介质损耗小，几乎不吸收微波能，无法有效加热。对此，可加入介质损耗高的材料，以起到辅助加热的作用，主体材料达到一定温度后，损耗因子迅速增加，可直接吸收微波能[14]；或者采用外加热源――比如电阻加热，在材料临界温度以下起辅助加热作用[15]。在微波烧结中，在样品周围放置介质损耗高的辅助材料有利于提高升温速度和保温，形成稳定均匀的温度场[12]。

研究表明，不同类型的材料在分别放置于电场或磁场区域中时，会表现出极为不同的加热行为。导体材料，如金属或合金粉末压坯，在磁场中的加热效果比在电场区要好；相反，氧化铝、氧化锌等陶瓷材料在纯电场中的升温速率更高。另一方面，在材料与电磁场相互作用过程中，材料结构状态起着关键作用，如铜粉末压坯在电磁场中能有效吸收微波能，而块体铜就不能[16]。

4研究进展

迄今，研究人员已对几乎所有的氧化物陶瓷材料开展了微波烧结研究，较为成功的有Al2O3、ZrO2、ZnO、MgO、SiO2及其复合材料等，B4C、SiC、Si3N4、TiB2、AlN等是采用微波烧结成功制取的非氧化物陶瓷材料[4]。另外，金属粉体具有较强吸波能力[7]，将微波烧结应用于粉末冶金，成功制取了环状、管状和齿轮等结构和形状复杂的金属制品，所制得器件比传统制品具有更加优异的力学性能，显微结构的均匀性好，气孔率很低[17]。

4.1陶瓷材料微波烧结能得到均匀细晶结构，因此微波烧结比常规烧结更容易制备出透明陶瓷[4]，如微波烧结可以实现A1N透明陶瓷的低温烧结[18]，而且大幅缩短烧结时间[4]。

微波烧结可使氧化锌压敏陶瓷材料快速成瓷，获得相同晶粒尺寸微波烧结温度更低，烧结时间更短。但随着烧结时间的延长，晶界Bi相挥发，晶粒迅速长大，电阻片的电性能变差[19]。采用微波烧结法制备氮化硅陶瓷，微波场可以促进Si3N4的α相向β相转变的速度，提高材料密度[20]。

陶瓷材料是脆性体系，如何提高其韧性一直是个难题。在微波烧结制备ZnO2（n）增韧Al2O3复合陶瓷的实验中，得到相对体积密度为95.5%、力学性能较好的15vol%ZrO2/Al2O3复合陶瓷，其硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为13350MPa、6.41MPa・m1/2和502MPa[21]。

在制备纳米陶瓷材料方面，微波烧结可提高Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的强度和韧性，改善材料的显微结构，促进致密化和晶粒生长[22]。微波烧结制备Si3N4纳米陶瓷，在相同密度下，强度比传统烧结样品提高25%~30%[5]；采用微波法制备Al2O3-ZrO2（3Y）纳米复相陶瓷，材料达到了很高的致密度，并提高了断裂韧性[23]。微波烧结Al2O3-TiCN-Mo-Ni纳米金属陶瓷[24]，烧结前后晶粒尺寸变化很小。

研究的陶瓷材料还有氧化锌压敏电阻陶瓷[19,25]、ZrO2/LaNbO4-MoSi2复合陶瓷[26]、TCP/TTCP复合生物陶瓷材料[27]、Al2O3/SiC纳米复合陶瓷[22]、纳米TiO2材料[28]、Bi2O3-ZnO-Ta2O5陶瓷[29]、Al2O3/WC-10Co/ZrO2/Ni金属陶瓷[30]等各种现代陶瓷材料。微波烧结技术在现代材料制备领域中正得到越来越广泛的研究和应用。

4.2粉末冶金钨、钒、铌、钽、钼等难熔金属及其合金材料因高熔点和一些特有性能，在国防军工、航空航天、电子信息、能源、防化、冶金和核工业等领域起着不可替代的作用，相关研究异常活跃。因难熔金属熔点高、塑性差，主要采用粉末冶金法制备。采用传统方法，在烧结过程中晶粒极易迅速长大，导致制品性能降低[31]。

微波磁场下烧结WC-Co硬质合金[32]的升温速率比在电场下要大，但温度只能升至1160℃左右；微波电场下烧结时，可以得到性能较好的合金。微波烧结制备WC-12Co硬质合金，在1400～1475℃范围内，随烧结温度升高，WC晶粒长大不明显，合金密度和硬度增大；在1475℃的烧结温度下保温0min，烧结样品显微组织结构均匀，但保温时间超过30min，由于晶粒异常长大以及钴相分布不均匀，导致合金的密度和硬度急剧下降[33]。

微波烧结制备W-Ni-Fe高密度合金[34，35]，升温速度快，烧结周期短，仅为常规烧结的1/7；微波烧结能促进合金致密化，如烧结时间较短，微波烧结样品的晶粒尺寸小于常规烧结；但微波烧结样品的生长速率更快，不宜过度延长烧结时间。对微波烧结93W-Ni-Fe合金微观组织和力学性能研究表明，试样组织均匀、细小，钨颗粒明显小于传统烧结水平，径向性能分布均匀；微波加热能达到常规尺寸钨合金的透烧深度，但仍存在较多孔洞等缺陷[35]。

在相同温度下烧结Fe-Cu-C合金[36、37]，微波烧结比常规烧结具有更致密的微观结构。而且，金相观察表明，微波烧结有一个致密的核心，边缘多孔。这表明材料自身发热，热传递从内而外，内部温度高于表面[38]。

研究的金属材料还有铜铁合金、钨铜合金及镍基高温合金等。形状记忆合金是一类新型功能合金材料，在航空航天、机械电子、生物工程、临床医疗、能源和自动化等领域用途广泛，其独特的形状记忆效应在于存在热弹性马氏体。合金的微观组织结构对形状记忆效应影响很大，微观组织越均匀越有利于马氏体的均匀分布[39]。如采用微波烧结制备形状记忆合金，其整体加热、低温快烧等特点能大幅优化合金显微结构（细化晶粒，减少缺陷），从而使形状记忆效应得到显著增强。

5结语

工业上已成功实现了陶瓷材料的连续化和小批量生产。加拿大的MicroWear公司建成了一个全部采用微波烧结制造氮化硅陶瓷刀具生产中心，美浓窑业于2000年开发出了可实际应用于陶瓷工业的大型微波高温烧结设备[40]。近年来，中科院沈阳金属研究所在国家新技术“863计划”的资助下，已成功研制出多台MFM-863系列的微波烧结设备。据报道，美国的Spheric科技有限公司已授权中国最大的微波炉生产企业长沙隆泰微波热工有限公司生产工业用高温微波烧结系统。

微波烧结技术是人类社会进入二十世纪六十年代后才出现的新型技术。在文明步入二十一世纪，微波烧结技术因其节能高效、清洁无污染、安全可靠等诸多优点，在现代材料领域拥有广阔的发展空间，市场潜力巨大；在科学研究方面具同样有重大而深远的意义，对技术进步以及社会发展将产生革命性影响。自微波烧结技术诞生以来，各国政府都高度重视，不惜投入巨大的人力和物力资源来开发这一新型技术[3]。

参考文献：

[1]朱文玄,吴一平等.微波烧结技术及其进展[J].材料科学与工程，1998，16（2）：61-64.

[2]张兰亭.纳米硬质合金研究[J].四川有色金属，2005，1：29-34.

[3]范景莲,黄伯云等.微波烧结原理与研究现状[J].粉末冶金工业,2004，14（1）：29-33.

[4]王念,周健.陶瓷材料的微波烧结特性及应用[J].武汉理工大学学报，2002，24（5）：43-46.

[5]艾云龙,刘书红等.陶瓷材料的微波烧结及研究进展[J].热处理技术与装备，2008，29（3）：1-4.

[6]晋勇,谢华锟.微波烧结技术的应用与进展[J].工具技术，2005，39（1）：19-22.

[7]易建宏,罗述东等.金属基粉末冶金零件的微波烧结机理初探[J].粉末冶金工业，2003，13（2）：22-25.

[8]黄铭,彭金辉等.微波与物质相互作用加热机理的理论研究[J].昆明理工大学学报（理工版），2005，30（6）：15-17.

[9]苟斌,吴菊清等.微波与物质相互作用过程中非热效应的机理分析[J].上海有色金属，2001，22（1）：6-8.

[10]吴红,史洪刚等.微波烧结技术的研究进展[J].兵器材料科学与工程，2004，27（4）：59-61.

[11]刘继胜.微波烧结工作原理及工业应用研究[J].机电产品开发与创新，2007，20（2）：20-21.

[12]鲍瑞,易建宏等.微波多模腔快速烧结WC－8％Co硬质合金[J].中国钨业，2009，24（3）：32-35.

[13]罗述东,易建宏,彭元东.微波烧结硬质合金工艺的升温速度分析[J].稀有金属材料与工程，2010，39（5）：820-823.

[14]张玉珍、王苏新.陶瓷微波烧结的发展概况[J].佛山陶瓷，2004，11：31-32.

[15]Dennis,MahlonDenton,Roy,etal,Methodandapparatusfortransportingworkpiecesthroughamicrowavesinteringsystem,USpatent,6,066,290,1999.

[16]JipingCheng，RustumRoy，andDineshAgrawal.Radicallydifferenteffectsonmaterialsbyseparatedmicrowaveelectricandmagneticfields[J].MatResInnovat,2002,5:170-177.

[17]RoyR,AgrawalD,ChengJP,etal.Fullsinteringofpowdered-metalbodiesinamicrowavefield[J].Nature,1999,399(17):665.

[18]卢斌,赵桂洁等.微波低温烧结制备氮化铝透明陶瓷[J].无机材料学报，2006，21（6）：1501-1505.

[19]徐东,施利毅等.微波烧结氧化锌压敏陶瓷的研究进展[J].电磁避雷器，2007，5.

[20]杨锦,刘颖等.微波烧结在陶瓷材料中的应用[J].中国陶瓷工艺，2004，11（5）：30-33.

[21]艾云龙、何文等.微波烧结ZnO2（n）增韧Al2O3复合陶瓷材料组织与性能研究[J].南昌航空大学学报，2009，23（3）：13-18.

[22]王霞，潘成松，陈玉祥.微波烧结Al2O3／SiC纳米复合陶瓷的研究[J].材料开发与应用，2008，23（2）：14-17.

[23]李云凯,纪康俊.纳米Al2O3―ZrO2（3Y）复相陶瓷的微波烧结[J].硅酸盐学报，1998，26(6):740-744.

[24]晋勇,王玉环等.微波烧结金属陶瓷材料的工艺研究[J].工具技术，2004，38（9）：96-98，107.

[25]林枞,徐政等.微波烧结氧化锌压敏电阻的致密化和晶粒生长[J].无机材料学报，2007，22（5）：917-921.

[26]艾云龙、王圣明、刘长虹.微波烧结ZrO2/LaNbO4-MoSi2复合陶瓷耐磨性研究[J].南昌航空大学学报：自然科学版，2009，23（2）：5-9

[27]周洁,高金睿等.微波烧结法制备TCP/TTCP复合生物陶瓷材料的研究[J].硅酸盐通报，2009，28（3）：495-499.

[28]马清花,柴涛,张文笛.吸波材料SiC对微波烧结纳米TiO2的影响[J].中北大学学报：自然科学版，2008，29（4）：361-364.

[29]康利平、沈波、姚熹.微波烧结法制备Bi2O3-ZnO-Ta2O5陶瓷[J].压电与声光，2008，30（3）：319-321.

[30]史晓亮、杨华等.Al2O3/WC-10Co/ZrO2/Ni金属陶瓷的微波烧结[J].中南大学学报：自然科学版，2007，38（4）：623-628.

[31]刘文胜,徐志刚,马运柱.现代烧结技术在难熔金属材料中的应用[J].材料导报：综述篇，2010，24（3）：33-39.

[32]周建,全峰.微波烧结WC-10Co硬质合金的工艺研究.国外建材科技，2007，28（5）：40-42.

[33]杨亚杰,易健宏等.微波烧结制备WC-12Co硬质合金.粉末冶金材料科学与工程，2010，15（1）：84-88.

[34]周承商、易健宏等.W-Ni-Fe高密度合金的微波烧结.中国有色金属学报，2009，19（9）：1601-1607.

[35]李波,尚福军,史洪刚.微波烧结对93W-Ni-Fe合金微观组织和力学性能的影响.兵器材料科学与工程，2010，33（2）：82-85.

[36]彭元东,易健宏等.微波烧结Fe-2Cu-0．6C的性能与组织研究[J].粉末冶金技术，2008，36（4）：269-272.

[37]彭元东、易健宏等.不同温度下微波烧结Fe-Cu-C的性能[J].中南大学学报：自然科学版，2008，39（4）：723-728.

[38]彭元东,易健宏等.微波烧结Fe-2Cu-0．6C合金的保温时间对组织与性能的影响[J].材料工程，2008，4：51-55.

粉末冶金发展史篇3

在湘南奇山秀水之中，有一个叫柿竹园的地方。

过去，它鲜为人知，直到20世纪70年代才引起了世人的瞩目。因为地质勘探队员在柿竹园这座雄伟的大山中，发现竟蕴藏了一座举世无双的特大型多金属矿床。

1980年7月15日新华社播发《湖南发现特大型多金属矿床》的消息，令业界震惊；中外专家，纷至沓来。1987年10月7日《湖南日报》“在地质队员走过的地方”专栏发表了《世界有色金属博物馆――柿竹园》一文，第一次把柿竹园誉为“世界有色金属博物馆”。

但是，因为资源日渐枯竭，为进一步发挥老矿山的价值，保护矿山遗迹，2008年，湖南柿竹园有色金属有限责任公司开始申报矿山公园的创建。2010年，获得国土资源部通过。2012年，在国土部门的支持下，矿山公园第一个基础建设项目――东河流域治理项目破土动工。截至今年8月，已完成东河治理工程一期工程、旅游线路一期改造工程、柿竹园区绿化亮化工程、园路建设工程。

这个古老的多金属矿山开始渐趋完美的转身。

漫长的千年

这一段历史过程，是一个时间跨度漫长，发展极其缓慢的时期。宋代的《宋会要辑方域》记载了宋初年间这里的采锡炼银活动。据此，矿山的原始采矿活动可以追溯到上千年之前。

明朝万历丙子年（1576）编撰的《万历郴州志》上记载：在明嘉靖年间，已有碑志记述金川（船）塘早在百年之前就有采铅锌矿石提炼银的开矿、冶炼活动。碑志表明大约在公元1400年前，这里就有人从事有色金属矿产的采挖和冶炼了，从而表明大约600年前，在柿竹园一带兴起了简单的也就是最初的铅、锌、银的采掘生产和冶炼活动。这里记述的“金川（船）塘”就是以后东波有色金属矿最早的一个生产工区。

“柿竹园”矿产地名的最早出现，是在300多年以后的清朝乾隆年间。据清光绪年间编撰的《湖南通志》记载：“乾隆十一年（1746）题准郴州柿竹园、葛藤坪等处出产锡砂”。这里的“柿竹园”就是现现柿竹园特大型钨钼铋多金属矿床的地方。后来清朝嘉庆二十四年（1820年）编撰的《郴县县志》也有关于金船塘开采铅锌，柿竹园、野鸡尾开采锡矿的记述，这些地方现在还一直留存着古人冶炼铅锌和硫磺留下的黑色瓦砾。

清朝末年到民国初年，这里的开矿活动进入盛期。据《古代至建国前郴州大事记》记载，光绪十九年（1893）王逢斗开办阜康公司，开采金船塘铅锌矿。光绪二十七年（1901）德国礼和洋行等在东波一带开采金属矿。民国4年（1915）郴县金船塘砒矿恢复开采。

经《东波有色金属矿志》查阅湖南省建设厅经济调查所的资料表明，民国时期，这里主要开采磺铁矿，土法冶炼硫磺。

1934年出版的由张人价编写的《湖南之矿业》记述：“郴县产硫甚丰。光绪二十八年，首由阜康公司开采。民国四、五年间，其他公司相继成立……每年产额超过八百吨。除供本省应用外，销行皖、鄂、赣诸省，于各通商大埠遍设湘磺运销局，盛极一时。”

到1930年代末，尚有30多个公司在矿区内开采磺铁矿、铅锌矿及锰、锡、钨矿。

其时著名矿业公司之一――保湘公司曾于民国6年与德国的多福洋行签订过为期15年的矿产品销售合同。保湘公司在金船塘所开的矿窿，被称之为“德国窿”。

如今，这些窿口已被荒石和水充填。

事实上，当时的生产方式极为落后。采矿方法是十分原始的手工挖掘，且都是采富弃贫，浪费极大。采矿作业都是手工凿岩，工人用铁锤、钢钎打眼，装入土硝、硫磺、木炭混合制成的黑色火药，用土引线点火爆破。采得的矿石全部靠人工挑出来，就地手工洗选。当时的选矿方法主要靠人工捡选出精矿块，或用篾筛筛出粉精矿。到清代、民国时期，逐步发展为土法重选，有时也用地灶焙烧法处理杂质。

直到新中国人民政府接收前夕，整个矿区是一个满目疮痍的烂摊子，一片萧条，死气沉沉。

发现世界有色金属博物馆

柿竹园多金属矿工程建设，按时间可分为前后两期。前期从1978年4月1日开工到1980年1月1日柿竹园多金属矿正式成立。后期从1980年1月柿竹园多金属矿建立到1983年1月缓建。前期建设的立项、设计和筹建中的很多工作，都是在东波矿时期完成的。

据《中国矿床发现史・湖南卷》（地质出版社，1996.10）一书提供的资料，新中国成立后，人民政府组织地质勘查队伍在湘南千里山进行了大规模的矿产地质勘查工作。通过一系列的工作，首次发现柿竹园云英岩、矽卡岩、网脉型钨锡矿，并将矽卡岩划分为简单和复杂矽卡岩两种，分别圈出其分布和进行含矿性的了解。

1957年4月19日，地质部湖南办事处对准硫铁铅锌矿体延伸方向施工了第一个钻孔，正式拉开柿竹园钨多金属矿深部勘查的序幕。但该孔只见一层铅锌矿体，在很长一段时间内，被认为属呆矿。

1963年，四八队（由原四二五队、四八队及郴州专署地质局合并而成）的技术负责人陈仕谋力主重上柿竹园矿区，被湖南省地质局采纳。此时正值全局狠抓地质工作质量时期，四八队一改过去重钻探轻地质和重钻坑探轻地表揭露的倾向，狠抓基础地质和综合研究工作。通过地质调查和大量地表工程揭露，终于弄清楚地表有规模大的矽卡岩矿体（处于过去找矿的西部）存在，展示出较大的找矿潜力。国家地质部明确表示“集中优势兵力打歼灭战”。

为此，四八队队部迁入矿区临阵指挥，集中了百余名地质技术人员和大部分施工队伍开展勘查。从1964年起，掀起柿竹园矿区多兵种大会战的高潮。会战以点面地质调查及物化探工作、矿床及物质组分专题研究、矿区资料综合整理、工程勘探等工作平行作业又相互配合的方式展开。

3年后，即1967年底，四八队提交了最终地质勘探详勘报告。报告称，矿石储量1.9亿吨（不含表外矿1.2亿吨），金属储量119万吨。其中，钨62.5万吨，钨储量占全国可利用钨储量的27%，占世界钨储量的14%；铋23.2万吨，占全国储量的74%；钼11.2万吨，占全国储量的5%；萤石矿物4150万吨，占全国伴生萤石总储量的14%；石榴石占该矿床矿石量的27%左右。是世界上罕见的特大型矿床。

柿竹园特大型钨钼铋多金属矿床的发现，引起了国内外的强烈反响，特别是国际地质界反应更强烈。1978年，柿竹园首次接待了来自德国、英国、泰国、瑞典、朝鲜、葡萄牙、澳大利亚等8国的35名专家学者的访问和考察。1980年7月15日，新华社播发《湖南发现特大型多金属矿床》的消息，次日《人民日报》在第一版全文刊载了这一消息。外国专家学者也接连来矿山访问和考察，称这里是“世界有色金属博物馆”。

四八队的这一勘查成果，曾获得地矿部地质找矿一等奖。

湖南最大的部级矿山公园

一个汉字一座城，一座矿山也是一部说不尽的历史。

早在2005年，郴州国土资源局苏仙分局积极组织区内矿山申报危机找矿项目，协助和协调做好项目申报的工作，并成功申报了柿竹园公司东波铅锌矿及玛瑙山铁锰多金属矿的危机找矿项目。

柿竹园有色金属有限责任公司东坡铅锌矿自2006年至2010年开展工作以来，郴州国土资源局苏仙分局做好优化勘查外部环境，经过五年危机矿山接替资源找矿项目的实施，项目取得了重要的找矿成果。比如，据统计，东坡铅锌矿可延长矿山服务年限30年，潜在经济价值350亿元。

但是，资源日渐枯竭的困境已经摆在了所有柿竹园人的面前。

因此，矿山公园的建设被摆上了日程。

今年7月10日，在柿竹园国家矿山公园主题公园内看到，湖南柿竹园有色金属有限责任公司充分挖掘矿冶文化，利用矿区内的各种岩石、矿物晶体和生产工具、矿冶设备，打造出一个别具一格的主题公园。

柿竹园国家矿山公园是我省目前在建的最大的部级矿山公园，2012年启动建设。公园规划面积86.66平方公里，核心景区面积47.06平方公里。包括矿业文化博览区、体育公园、矿业遗迹展示区、井下探秘区、水上游乐区、千里山高山景区、金狮岭原始生态区、矿业文化揽胜漂流带、矿山公园博物馆等“七区一带一馆”，规划投资6.3亿元。

目前，已基本建好主题公园、矿山公园博物馆，预计11月底向公众开放。

主题公园位于东河东侧，占地980亩。主题公园建在废石流堆上，建设期间共转运尾砂4万立方米，治理污染土壤340亩。主题公园内，全部进行了覆土还绿。广场两侧栽种的16棵铁树，硕大的底盆取自于公司下属的钼冶炼厂废弃的冶炼钢锅。公园的标志性建筑――主题碑，由主体和基座构成。其中主体高14.3米，寓意在柿竹园内已探明发现了143种矿物。

粉末冶金发展史篇4

一、全面实施项目带动战略，促进总量和质量的统一

根据自身的资源禀赋和产业特征，包头市在推进新型工业化进程中，主动放弃高消耗、高排放、高污染、粗加工的发展道路，充分发挥比较优势，按照国家产业政策和生产力区域化分工布局的客观经济规律，及时调整产业结构，主动实施产业转型，在延伸产业链条上下功夫，在调整产业结构上做文章，着力培育和打造具有国际竞争力的钢铁、铝业、装备制造、电力、稀土、煤化工六大产业基地。2010年，实施5000万元以上工业重点项目296个，累计完成投资856.9亿元，同比增长21%，创历史最好水平。重点实施的73个工业重点技术改造项目完成投资263亿元，占全部工业重点项目投资完成额的31%。其中，重点实施了以包钢1000万吨配套工程为代表的140万吨宽厚板、矿浆输送工程、9号10号焦炉及配套干熄焦、50万吨高速线材等项目；总规模45万千瓦的山东鲁能集团、龙源（包头）风力发电有限责任公司、宏腾能源公司、金风科技有限公司风电项目，以及博奇垃圾发电、汇能煤矸石发电等共17个电力产业项目，项目总投资309亿元；在土右旗、九原区实施建设的泛海集团煤制甲醇、神华集团煤制烯烃、煤炭循环经济综合开发、恒诺集团煤炭洗焦碱等共9个资源优势向产业优势和经济优势转化项目，项目总投资227亿元。

二、加强行业管理，推进产业结构调整

近年来，包头市充分发挥政府宏观调控职能，制定《淘汰落后产能工作实施方案》，加快产业结构调整，坚决限制淘汰落后生产能力和工艺，清理整顿不符合产业政策、资源消耗大、污染严重的企业，进一步优化了经济结构。

一是大力延伸产业链条。包头市依托基础产业优势，积极发展低能耗、高附加值的资源深加工产业、高新技术产业和非资源产业，延伸产业链条，加大资源加工转化力度，切实改变以能源原材料为主的工业结构。目前，已形成“煤-电-电解铝-合金铝-铝合金制品”、“煤-电-钢铁及其深加工产品”、“煤-电-稀土功能材料-稀土应用产品”等产业链，以煤-电为支撑，钢铁、铝、稀土等链条末端的深加工产品所占比重越来越大，产品附加值大幅度提高。包铝集团电解铝就地加工转化率达到80%，包钢集团“板管轨线”四大精品已占全部钢材总量的70%以上。铝业产业园区、不锈钢产业园区引进延伸加工企业，初步形成了完整的产业链，既实现了地区资源的深度加工转化，又促进了全市工业能耗的有效下降；二是淘汰落后产能。“十一五”期间，全市计划淘汰落后产能为：生铁410万吨、钢160万吨、铁合金0.6万吨、电石3万吨。2010年，关闭淘汰37户100立方米及以下小炼铁企业，压缩落后产能104万吨。采取“上大压小”措施，关停包头一电厂5台共12.4万小机组，全市累计关停小火电机组37.3万千瓦。通过严格市场准入和淘汰落后生产能力和工艺，城市生态环境明显改善。

三、积极推进工业节能降耗，建设资源节约型社会

近年来，包头市围绕“两个重点”和“四个方面”，即重点耗能行业和耗能企业，积极推进结构、管理、技术节能和资源综合利用，确保完成工业节能目标。

一是推进管理节能。研究制定了《包头市重点用能单位节能管理考核办法》，建立能耗指标公告制度，修订和完善主要耗能行业节能设计规范。将年耗能5000吨标准煤以上和钢铁、有色、电力等高耗能行业作为监控重点，与72户年耗能1万吨标煤以上重点能耗企业签订节能目标责任状，加强节能执法检查和重点耗能设备节能监测工作，督促重点耗能企业加强节能管理，提高基础管理水平。积极推广先进节能技术。近年来，先后举办多期节能先进技术培训班，促使多家企业与相关技术单位签订技术改造协议。2010年，组织实施了22个重点节能技改项目，包钢干熄焦、北重节能技术技改等13个项目建成投产。

二是大力发展循环经济。大力组织实施循环经济示范项目，推进园区内部、企业之间、企业内部上下游产品的延伸加工与废弃物的循环利用。通过园区资源、能源、基础设施的集成和共享，拉长产业链条，提高资源利用率。铝业生态园区铝化成箔企业设计产能达6920万平方米，粉煤灰制品企业可消化掉东华热电产生的33万吨粉煤灰。积极落实国家和自治区有关优惠政策，进一步调动企业开展循环经济的积极性。目前，我市有35户企业被国家、自治区有关部门认定为资源节约和综合利用企业，享受优惠政策共减免税额5200多万元；16个涉及资源综合利用、节能环保、清洁生产项目得到近2.5亿元国债资金扶持。2005年以来，以粉煤灰、冶金渣为重点，积极组织开展工业废弃物综合利用。先后组织实施了新创瑞图、包钢冶金渣公司、精正建材等28个重点项目，总投资12亿元，利用粉煤灰和冶金渣生产新型建材。2010年综合利用粉煤灰364万吨左右，综合利用率86.6%；冶金渣345万吨，综合利用率55.4%。

四、加快工业园区建设，促进产业的集中与集聚

结合包头市城乡一体化发展规划、工业结构调整及产业振兴规划，起草完成《关于鼓励工业企业向园区集中以及企业集群化发展方案》，着力推进园区基础设施、空间拓展、服务体系和重点项目四项建设，进一步优化园区发展环境，增强园区承载力。全市9个重点园区2010年完成基础设施投资27亿元，增加可利用土地近2万亩，园区发展空间进一步得到拓展，管理服务体系日益完善。围绕园区主导产业和产业链延伸、协作配套，全力推进工业园区招商引资和项目建设。2010年实施225个投资5000万元以上工业重点项目，完成投资608亿元，同比增长41%。截至2010年末，全市9个重点园区入园企业达1122户，较年初增加121户，完成工业总产值1460亿元，同比增长30%。其中，稀土高新区、装备制造产业园区的产值增长率将超过35%，园区的平台作用进一步凸显。

五、加大技术创新力度，增强企业核心竞争力

2010年，全市围绕提高企业自主创新能力这一中心环节，充分发挥技术创新在推动工业企业加快发展，增强企业核心竞争力方面的作用，采取有效措施，不断探索政府引导、市场主导、企业主体相结合的技术创新发展之路。

一是加快以企业为主体的技术创新体系构建，引导优势企业不断增强科技创新能力。充分发挥大中型企业的龙头作用，鼓励素质好，技术力量强的企业不断加大科技活动经费支出，2010年17户重点科技创新企业科技活动经费支出额超过21亿元，使全市在研究开发及试验平台建设不断向设施完善、仪器先进、手段齐全、环境条件好的新技术新工艺研究试验硬件平台迈进。目前，全市17户重点科技创新企业集中了超过1万人的专职研发人才，通过不断完善创新科技人才激励机制，合理地开发了技术创新人才资源，培养出众多技术带头人。拥有国家企业技术中心5户，自治区级企业技术中心12户，部级、自治区级企业技术中心企业户数居自治区首位。

二是组建区域性和行业技术创新平台，提升全市特别是中小企业技术创新水平。包头装备制造业科技创新服务平台的建设就是充分发挥平台的专业创新设计、快速制造、咨询服务、人才培训、信息技术应用等功能，着力为中小企业的技术开发、人才培养提供服务的典范。目前，服务平台已提供3500平方米的实验场地，9家研发机构及信息机构入驻服务中心，相关业务正在有序展开。稀土科技服务平台则以包钢稀土股份公司技术中心为依托，不断加强企业外部、内部资源整合，大力加强企业技术创新能力建设，辐射带动中小企业，逐步发展成为以稀土资源的综合开发、利用为宗旨，以稀土冶金、环境保护、新型稀土功能材料、稀土在传统产业中的应用为研究重点的服务平台。

三是实施一批技术创新项目，推动企业产业结构调整升级。围绕全市经济结构优化，产业升级，实施重点技术创新项目。钢铁产业以包钢为核心，围绕“板管型线”精品战略，积极推进产品升级换代，开发的“高速铁路用百米钢轨”实现技术领先，市场占有率不断提高，“D32、D36船用宽厚板研究与试制”等一系列新产品和工艺开发，增强了企业竞争力。装备制造业以一机集团、北重集团、北方奔驰、北方股份为核心，围绕重型汽车、风电设备、铁路产品、工程机械，北重集团的E-BZ132掘进机等系列化研制成功；北方奔驰的轻量化车架及轻量化悬架系统的开发；一机集团TY230C履带式推土机成功推向市场；北方股份NTE260电动轮自卸车等项目的研制，使矿用车的产品不断的延伸，更好地满足用户需求，扩大了市场份额。稀土产业则以包钢稀土高科为中心，围绕进一步优化稀土冶金工艺、稀土深加工产品、稀土功能材料及高新技术材料的技术研究与开发，在包头稀土资源选矿新工艺研究、核磁共振影像系统技术研发取得成果。这些项目的实施大部分拥有自主知识产权，并形成多项专利技术，进一步提升了企业市场竞争力和占有率。

四是以技术创新为手段，发展壮大工业自主知名品牌产品，促进工业经济提质增效。不断推进完善以企业为主体的品牌建设体系，加大科技创新力度，为知名品牌创建提供有力的技术支持。2010年北方重工被认定为国家驰名商标，13个产品和7件商标被认定为内蒙古名牌产品和内蒙古著名商标。目前，全市共拥有中国名牌产品5个，中国驰名商标11件，自治区名牌产品83个，内蒙古著名商标42件，总数居自治区各盟市之首。

粉末冶金发展史篇5

关键词：球团冷却;水冷;冶金性能

引言

随着钢铁工业的不断发展，竞争日益激烈，促使高炉冶炼必须采取相应的措施增产、降耗。由于历史原因，我国大部分厂家一直主张100％烧结矿入炉，而这对高炉增产、降耗有很大制约。而球团矿具有含铁量高、粒度均匀、冷强度高、还原性好,可节焦增铁,降低生产成本等优点。所以高炉“精料”方针已成为各生产单位共识，80％高碱度烧结矿配加20％酸性球团矿炉料合理结构逐渐为广大生产厂家所采用。高炉对球团矿的产量需求更大,质量要求更高。所以国内近几年大力发展竖炉球团生产，以适应钢铁工业发展的需要。

竖炉球团生产工艺相对成熟，产量稳定，但在生产过程中球团冷却――这一重要工艺环节往往被忽视，极大影响了球团的质量。

为了了解不同冷却方式对球团矿质量，尤其是球团矿的冶金性能具体有何种影响，作者对此进行了研究。

1原料性能及试验方法

1.1原料性能

试验原料为涟钢提供的两种不同冷却方式生产的球团，其粒度组成和化学成分见表1和表2。

由表中数据可知，同一批次球团产品，采用不同的冷却方式，其粒度组成有很大差别。自然冷却球团>15mm粒级含量为59.61％，而水冷球团>15mm粒级含量为39.60％，即有30％的球团由于强制冷却，发生炸裂，变为粒度较小的球团，因此，冷却方式将极大影响成品球团的粒度。

球团矿化学成分见表2。

1.2试验方法

本试验采用球团抗压强度、还原度、低温还原粉化率、还原膨胀率这几个指标来评价不同冷却方式对球团矿影响。

其中球团冶金性能完全按国家标准进行测试，还原度（RI）采用GB13241-91，低温还原粉化率(RDI)采用GB13242，还原膨胀率(RSI)采用GB13240。

2试验结果及讨论

2.1球团矿抗压强度

冷却制度是决定球团矿强度的重要因素。随着冷却速度增加，球团矿强度下降。快速冷却增加球团矿的破坏应力，破坏焙烧过程中形成的粘结键，破坏球团强度。

由测得数据可知，自然冷却球团抗压强度高于水冷球团15.22%－67.28%。这主要是由于水冷球团冷却速度远远大于自然冷却球团冷却速度，故其强度有很大差别。

2.2冶金性能

两种不同冷却方式球团三项冶金性能指标见表3。

由测得数据可知，水冷球团还原度比自然冷却球团还原度高5.05％，这是水冷球团内部孔隙增多的结果。还原膨胀值水冷球团比自然冷却球团大，测得RSI均小于15％，但是，仅从数值上并不能完全反映还原膨胀所造成的影响。从照片1、2即可看出，水冷球团在还原膨胀后，其粉化非常严重，而自然冷却球团全部保持完整。照片均为球团矿刚从还原罐取出时，球团的原貌。

由照片1可见，水冷球团还原后，仅有10个即55.56%的球基本完整，但这些基本完整的球团表面均有很宽度裂纹。

由照片2可见，自然冷却球团还原后，18个球全部保持完整，仅有3个球表面有明显大裂纹。由此可知，水冷球团进入高炉后，在高炉中进行还原时，将产生大量碎片、粉末，如果其配比过高，将严重影响高炉的顺行；而自然冷却球团则基本维持球形结构，不会对高炉生产造成负面影响。

此外，还测定了两种还原膨胀后的抗压强度，测得自然冷却球团还原膨胀后抗压强度为1152N•个-1，水冷球团还原膨胀后抗压强度为433N•个-1，由此可知，自然冷却球团还原后其抗压强度远远大于水冷球团还原后球团的抗压强度。由于在高炉中，球团还原后过程中必须承受一定料压，所以还原后球团抗压强度高将有利于高炉稳定、顺行，即自然冷却球团在高炉中行为大大优于水冷球团。

4结论

通过试验可知，自然冷却球团粒度比水冷球团粗；各粒级自然冷却球团抗压强度均大于水冷球团抗压强度；自然冷却球团还原膨胀性能大大优于水冷球团。

因此，建议在球团生产中，不要使用水冷方式对球团实施强制冷却。

粉末冶金发展史篇6

1.1常用汽车用TiAl合金制备技术TiAl基合金同Ti合金一样，在高温时具有高的化学活性，因此一般沿用熔炼Ti合金的方法进行熔炼[5]。但相对于熔炼Ti合金来说，熔炼TiAl基合金又具有自身的典型特点，如其合金元素在熔炼过程的反应热高，对间隙元素的敏感性高；存在合金元素含量高，成分容错度小，各元素物性差别大等特征，且其性能对组织敏感性高等问题，这使TiAl基合金熔炼和铸锭变得更加困难。目前已有三种冶金熔炼方法被成功地应用于TiAl基合金的生产[7]：即感应凝壳熔炼、真空电弧熔炼和等离子束熔炼。日本、俄罗斯等国均有采用以上方法熔炼TiAl基合金的方法。日本大同特殊钢公司设计制造了水冷铜坩埚感应熔炼炉—悬浮熔炼炉，再将悬浮熔炼方法与真空吸铸法相结合，开发出了LEVICAST技术，可以熔炼出高质量的TiAI基合金，用于大规模生产。真空自耗电弧熔炼法熔化能力大、熔炼时间短及工艺过程简单，俄罗斯VSMPO公司已经浇注出了直径达到960mm，质量达到1.0-25吨的铸锭。但这种方法必须用较大的压力机制备自耗电极，残料利用率低，不能有效去除低密度夹杂(LDI)和高密度夹杂(I-IDI)等。现有应用感应凝壳熔炼主要用于制备尺寸为75-125mm的小直径铸锭，真空电弧熔炼和等离子束熔炼方法主要用于制备直径尺寸为200-350mm的铸锭。采用后两种工艺应注意大直径尺寸铸锭温度场不均匀引起的热应力造成TiAl基合金铸锭开裂[8]。但这些方法熔炼TiAl基合金均有所不足，如所形成的熔池较浅，熔体温度难以维持，这对成分精确度和均匀性要求较高的TiAl基合金构成不利影响。在TiAl基合金的制备工艺中，除了研究零部件的近净形加工工艺，还需进一步研究增压器涡轮与合金钢轴的结合方式及发动机阀门表面的耐磨处理等相关技术[6]。针对加工现状复杂的汽车发动机关键零部件钛铝合金的制备而言，因其室温延展性和高温热加工性较差，常采用熔模精密铸造工艺一次性铸成形状复杂、壁薄的零部件，且采用该工艺加工的工件的精度准确、表面粗糙度低，大幅度提高了TiAl合金的利用率[9]。目前，发达国家车用发动机部件使用TiAl合金的研究已取得实用化成功。另外，在发动机用钛铝基合金的制备方面，美国GE公司，德国GKSS研究所、汉堡大学及日本京都大学、日本川崎重工株式会社和我国的哈尔滨工业大学等相继成功研制了不同用途的汽车用TiAl金属间化合物部件[10]。

1.2汽车发动机进/排气阀采用轻质TiAl合金排气阀对改善发动机的性能具有重要意义，它可以使发动机能耗节省5-8%，转速提高300rpm，并能减轻噪音和环境污染。因此各国工业界对此非常重视。汽车发动机排气阀是在600-900℃高温下工作的往复部件。在实际运行中，在交变的冲击载荷、蠕变载荷、高温、腐蚀和燃烧气氛等恶劣条件下，常常由于排气阀过早疲劳、蠕变、磨损而引起发动机故障和动力性能下降。因此，要求排气阀材料应具有足够的硬度、耐热、耐冲击、耐磨损、耐腐蚀、不弯曲变形、质轻等特点。为了使得发动机有高输出能，并提高转速，节能减排，对长杆件排气阀的研究就显得尤为重要。但采用精密铸造方法制备该类零件时，由于TiAl熔体流动性和充型性差，易在杆部及端部形成缩孔。这些缺陷在后续热等静压过程可以消除，但会改变零件形状，造成弯曲、凹陷等新的缺陷。日本住友公司、美国福特公司、通用电器公司和德国的一些公司都已相继开发出相应零件。另外，金属型离心铸造方法最适y-TiA1合金排气阀的中、大批量生产，在美国、德国和日本等发达国家，这方面的研究工作相继展开，该工艺在文献中给出其原理图，如图1所示。针对TiAl合金用于汽车零部件而言，国内对TiAl合金铸造技术也开展多年的研究，苏彦庆等利用真空感应凝壳熔炼设备熔铸了TiAl合金483Q发动机排气阀门坯件，经过等静压及机械加工后制得的TiAl合金排气阀门重量比原材质的减少了49.3%。经483Q柴油机台架试验测试结果表明，TiAl合金适宜于制作高热负荷条件下的排气阀门零件。长春工业大学的陈华发明公开了一种钛铝基粉末冶金汽车发动机排气阀材料及其制造方法[15]，其冶金粉末材料的成分及含量(at%)为：Ti45.7-48.9%、Al45.7-47.5%、Nb5.4-6.8%，按一定成分配制的粉末首先经高能球磨，球磨预合成后的粉末置于模具中，进行热压真空烧结，所制备出的TiAl基合金排气阀具有超细晶/纳米晶组织，其中TiAl相晶粒尺寸＜500nm，Ti3Al相晶粒尺寸＜100nm，成分均匀、性能优异。关于元素粉末冶金径向热压法制备汽车发动机进/排气阀的过程如文献[14]中给出的原理图，如图2所示。

1.3增压器用涡轮转子涡轮轻质化能使涡轮转子的惯性降低，加速性能提高[16]。日本川崎重工业株式会社首先制作了TiAl合金精铸增压涡轮转子，并在加速性实验中达到24×104转/分，与Inconel713（即K418）涡轮相比其加速响应性大为提高[3]。目前废气涡轮增压存在的缺点是发动机的扭矩适应性系数降低，发动机的加速特性变差，由此影响车辆起动和加速时的排放标准。而用TiAl合金取代K418类高温合金或耐热钢，可因涡轮转子重量减小、转子惯量降低而改善发动机的加速瞬时响应性。TiAl增压涡轮转子研究运用最成功的是在日本，日本开发了一种用于精铸涡轮的TiAl基合金，其名义成分为Ti-48Al-2Nb-0.7Cr-0.3Si，采用反压铸造法新技术铸造的TiAl金属间化合物增压涡轮已成功应用于三菱等跑车。同时，TiAl涡轮增压器应用最成功的也是在日本，于1998装备了1000台左右的Lancer汽车，到2003年的时候，其数量已经增加到20000台，这些涡轮增压器的成分为Ti-46Al-6.5Nb和一些微量元素。2.4汽车发动机叶片德国材料研究所Wanger采用熔模精密铸造工艺制成了TiAl合金发动机叶片，并在汽轮机工作条件下（700℃，1600r/min）成功进行了旋转实验。另外，日本川崎重工业株式会社和日本的大同特殊钢称采用熔模精密铸造工艺制成了TiAl合金叶轮比耐热合金叶轮达到170000r/min的时间缩短26%左右[3]，且可提高叶轮的最大转速。

2钛铝基合金在汽车发动机零部件上的应用现状

由于TiAl基合金室温塑性低，高温强度、抗氧化性不足，制造困难等不足，使实用化相当困难。日本大同特殊钢公司自上世纪八十年代开展TiAl基合金的实用化研究以来，逐渐开发出了TiAl基合金近净形加工的精密铸造和接合等相关技术，于1998年实现了TiAl基合金的赛车发动机增压器涡轮的实用化[17]。为进一步改善TiAl基合金的高温抗氧化性能，常选用二元合金中性能最好的Ti-33.5%Al为基体合金，加入优化的Cr、Si、Nb各元素，并将其组织设计成韧性较高的γ/α2网篮组织，开发出了用于排气阀的RNT004（Ti-33.5Al-1.0Nb-0.5Cr-0.5Si）和用于涡轮叶片的抗氧化性、蠕变强度都更好的RNT004（Ti-33.5Al-4.8Nb-1.0Cr-0.5Si）TiAl合金。在高温下，RNT004和RNT650的比强度都比通常使用的Inconel751和Inconel713C超合金的高，抗氧化性比二元Ti-33.5Al合金有明显改善。在900℃以下，RNT650显示出与Inconel713C相当的抗氧化性。采用RNT004、RNT650的增压器用涡轮，与传统的Inconel713C的相比，惯性降低、加速性能提高，1998年初，实现了赛车用增压器涡轮的实用化，1999年用LEVICAST铸造法制造了抗氧化性更好的高铌合金涡轮，用于市场售车。为了使发动机具有高输出能和降低燃料费，以及提高转速和减少动阀的磨损，对精密铸造RNT004阀的发动机进行系统试验很有必要。为改善阀表面及轴部的耐磨性，常采用等离子渗碳处理使表面形成了Ti2AlC相而提高耐磨性。TiAl基合金用于涡轮增压器已有十余年的历史，将其广泛用于普通汽车，尤其是轿车，必须降低其制备成本。另外，在TiAl金属间化合物的实用化研究进程中，既要从合金熔炼工艺及成分优化入手，又要结合制造工艺过程中和生产中所存在的问题提出系统的解决方案，以获得制备车用轻质TiAl金属间化合物合金的有效途径。

3结论