時間：2023-03-25 10:43:03
導(dǎo)語：在合金工藝論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：鋁合金;預(yù)處理;化學(xué)鍍鎳;附著力
1引言
化學(xué)鍍Ni-P具有厚度均勻、硬度高、抗蝕性優(yōu)異等特點，因此鍍層廣泛被應(yīng)用于需耐磨的工件。但是，鋁合金表面即使在空氣中停留時間極短也會迅速地形成一層氧化膜，以致影響鍍層質(zhì)量，降低鍍層與基體的結(jié)合力。
本項研究得出了比較好的預(yù)處理方案，從而得到結(jié)合力良好，表面比較光亮的Ni-P鍍層。
2實驗方法
2.1實驗工藝流程
試樣制備配制除油溶液化學(xué)除油水洗侵蝕水洗超聲波水洗去離子水洗一次鋟鋅水洗退鋅水洗超聲波水洗去離子水洗二次鋟鋅水洗去離子水洗堿性鍍水洗酸性鍍?nèi)ルx子水洗吹干冷卻
2.2除油配方及工藝
除油：Na3PO4•12H2O(30g/L)NaCO3(30g/L)溫度（65℃）時間（3min）
2.3浸鋅配方及工藝
ZnSO4(40g/l)NaOH(90g/l)NaF(1g/l)Fecl3(1g/l)KNaC4O4H406(10g/L)
溫度（42℃）一次浸鋅時間（90S）二次浸鋅時間（18S）
2.4鍍液配方與工藝
堿性預(yù)鍍液NiSO4•6H2O（30g/l）NaH2PO2•H2O（25g/l）NH4C6H5O7•H2O（100g/l）溫度（65℃）PH值（8.2）施鍍時間（8min）
酸性鍍液NiSO4•6H2O（30g/l）NaH2PO2•H2O（25g/l）NH4C6H5O7•H2O（10g/l）
乳酸C3H6O3（40ml/l）NaC2H302（10g/L）溫度（85℃）PH值（4.8）施鍍時間（120min）3實驗結(jié)果與分析
3.1鍍層表面形貌及硬度
鍍層表面為致密的胞狀、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。小胞之間有明顯的界線，界線基本為直線，說明小胞在長大的過程中相互受到擠壓而發(fā)生了變形，鍍層中存在應(yīng)力。鍍層的含磷量為13.1%，鍍層硬度可達686HV。
溫度是影響化學(xué)鍍沉積速率的最重要因?；瘜W(xué)鍍的催化反應(yīng)一般只能在加熱條件下發(fā)生，溫度升高，離子擴散速度加快，反應(yīng)活性增強，當(dāng)溫度高于50℃時，基體表面才有少量氣泡生成，化學(xué)鍍鎳磷合金才能進行，隨溫度升高基體表面可見明顯鍍層。反應(yīng)溫度低于80℃時，沉積速率較慢；溫度高于80℃，基體表面有大量氣泡生成，沉積速率變快；當(dāng)溫度高于95℃時，鍍液發(fā)生分解，鍍液迅速變黑，產(chǎn)生大量氣泡，在燒杯底部出現(xiàn)黑色沉淀。
3.2pH值對鍍速的影響?yīng)?/p>
在酸性化學(xué)鍍液中，pH是影響沉積速率的重要因素之一。在化學(xué)鍍過程中，隨著反應(yīng)的進行，H+不斷的生成，鍍液的pH值不斷降低，使沉積速率受到影響，因此在施鍍過程中必須隨時補充堿液來調(diào)整pH值在正常的工藝范圍內(nèi)。pH值升高使Ni2+的還原速度加快，沉積速率變快。
4結(jié)語
(1)通過實驗研究得到比較適宜的鋁合金基材化學(xué)鍍鎳的前處理工藝,并得出了一套完整的鋁合金基材表面化學(xué)鍍鎳工藝條件及配方。
(2)溫度和pH值是影響反應(yīng)速度重要的因素，溫度的最佳工藝范圍為85～95℃，超過95℃，鍍液自分解現(xiàn)象嚴重；pH值的最佳范圍是4.5～5.5，pH值超過5.5沉積速度開始下降。
(3)通過性能檢測表明此工藝獲得的鍍層,鍍層硬度可達686hHV,含磷量為11.17%且表面光亮、均勻、結(jié)合力好。
參考文獻
［1］齊曉全.化學(xué)鍍Ni-P工藝在制藥設(shè)備上的應(yīng)用［J］.電鍍與涂飾,2006,25(7):15-16.
［2］ParkerK.ElectrolessNickle.StateoftheArtplatingandSurfaceFinishing，1992，34(3)：29-33.
［3］ColaruotoloJF.TrendsInElectrolessNicklePlating.PlatingandSurfaceFinishing，1985，27(12)：22-25.
【關(guān)鍵詞】職工薪酬 會計準(zhǔn)則 意義 問題
一、新應(yīng)付職工薪酬會計準(zhǔn)則存在的問題
（一）非貨幣利會計核算具有漏洞
在職工薪酬會計制度的不斷發(fā)展過程中，非貨幣形式的職工福利薪酬發(fā)放普遍存在。新會計準(zhǔn)則核算中主要采取三種形式，即將自產(chǎn)產(chǎn)品作為薪酬進行發(fā)放，將外購產(chǎn)品作為福利發(fā)放，或向員工提供無償住房作為薪酬發(fā)放。但在具體操作中，非貨幣利會計核算的問題比比皆是，如新應(yīng)付職工薪酬會計制度依然沒有對非貨幣利的計量方法和適用情況做出清晰和系統(tǒng)的規(guī)范；核算中采取賬面價值還是公允價值沒有明確規(guī)定，并且對兩種計量方式產(chǎn)生差額的處理方式也存在明顯的破綻；而企業(yè)自行生產(chǎn)的產(chǎn)品作為福利向職工發(fā)放，并沒有真正意義上的現(xiàn)金流入，一旦將此作為銷售商品進行處理，可以增加企業(yè)的主營業(yè)務(wù)收入，期末結(jié)轉(zhuǎn)主營業(yè)務(wù)成本，并在利潤表中體現(xiàn)出來。在企業(yè)的利潤額中，這部分利潤是沒有真正實現(xiàn)的毛利，利潤表數(shù)據(jù)缺乏真實性。業(yè)務(wù)金額越大，對利潤表影響就越大。這可能成為企業(yè)操縱利潤的伎倆。
（二）福利費會計核算中存在一定的調(diào)節(jié)空間
新應(yīng)付職工薪酬在應(yīng)付福利費的計提上概念不夠清晰，會計準(zhǔn)則中規(guī)定“企業(yè)應(yīng)根據(jù)歷史經(jīng)驗，在沒有計提比例和計提基礎(chǔ)的前提下，合理預(yù)計應(yīng)付職工薪酬”。在實際會計業(yè)務(wù)中，企業(yè)經(jīng)營業(yè)績和實際情況截然不同，計提福利費的標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一性的規(guī)定，致使企業(yè)在計提福利費的問題上有了彈性空間，產(chǎn)生了一些會計核算問題。例如，一些企業(yè)試圖將職工福利費的計提比例升高，從而增加企業(yè)成本，減少利潤，避免過多繳納企業(yè)所得稅，或是任意降低福利費用比例侵害職工的合法權(quán)益，與此同時，同行之間福利費計提比例參差不齊勢必對會計信息相比較的真實性產(chǎn)生影響。由于財務(wù)和稅法處理差異，使財務(wù)的流動負債和存貨成本產(chǎn)生變動。企業(yè)可能通過調(diào)整福利費的計提比例增加企業(yè)福利費發(fā)生額、降低利潤，這將直接影響所得稅繳納金額。更有企業(yè)根本不對職工福利費進行計提，嚴重影響會計信息真實性。
（三）辭退福利的確認尚不明確
新會計準(zhǔn)則規(guī)定，企業(yè)在當(dāng)期一次性支付給員工的解除勞動合同補償性支出確認為當(dāng)期費用，借方計入管理費用，貸方計入應(yīng)付職工薪酬；辭退福利補償超過一年期限的，企業(yè)應(yīng)選擇合適的折現(xiàn)率，在當(dāng)期管理費用的辭退福利金額中以折現(xiàn)后金額計量，辭退福利與該項金額之差，作為未確認融資費用，在后期支付辭退福利時，計入管理費用。在稅務(wù)方面，如果履行足夠的報批手續(xù)，原則上可以在企業(yè)所得稅前扣除。個人所得稅上，個人取得的一次性收入補償金超出當(dāng)?shù)厣夏曷毠て骄べY3倍金額之外的部分，需要依照規(guī)定如實繳納個人所得稅。和舊準(zhǔn)則相比，新準(zhǔn)則在辭退補償?shù)臅嬏幚矸椒ㄉ献龀隽嗣鞔_規(guī)定，但在實際操作中，這種操作流程和稅法規(guī)定有著鮮明的差異，使企業(yè)的會計核算工作變得錯綜復(fù)雜。與此同時，辭退福利的獲得方式并不能夠信手拈來，其確認也并不明確，在某種程度上辭退福利變相成為企業(yè)調(diào)控利潤的招數(shù)。例如，調(diào)低辭退福利侵害辭退職工利益，調(diào)高辭退福利，使成本增加，利潤降低。
二、新應(yīng)付職工薪酬會計準(zhǔn)則的進步意義
（一）微觀意義
1.使產(chǎn)品成本中的人工成本比例加大，有助于企業(yè)全方位地反映企業(yè)人工成本
原制度中，只是將職工工資總額的14%列入產(chǎn)品成本核算范圍，將提取的福利費按其收益對象分別列入其成本費用，而如保險費、公會經(jīng)費、職工教育費以及住房公積金等按工資比例計提的費用列入管理費用，直接計提當(dāng)期損益，所以在產(chǎn)品成本核算中，人工成本的列支不完整，并且不夠準(zhǔn)確，表面看來企業(yè)人工成本非常低，但真正成本卻隱藏了起來，企業(yè)實際耗用的人工成本無法真實體現(xiàn)，企業(yè)產(chǎn)品成本中的人工成本失真。新準(zhǔn)則中，清晰了職工薪酬的范圍，將企業(yè)向職工支付的報酬及其他相關(guān)支出列入人工成本范疇。核算內(nèi)容做到具體、全面和細化，使企業(yè)真實人工成本信息更加直觀準(zhǔn)確地反映出來，隨著人工成本的增加，導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)品實際價值隨之有上浮趨勢。讓企業(yè)提供的成本及會計信息更加真實可靠，大大提升了會計信息質(zhì)量。
2.對企業(yè)的財務(wù)狀況和經(jīng)營成果產(chǎn)生影響，真實反映企業(yè)利潤
新應(yīng)付職工薪酬會計準(zhǔn)則將影響企業(yè)的財務(wù)狀況和經(jīng)營成果。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，新會計準(zhǔn)則規(guī)定，企業(yè)可以根據(jù)實際發(fā)生的職工福利費列支，在與稅法規(guī)定產(chǎn)生分歧時，職工福利費類的支出超出企業(yè)所得稅稅前列支限額的部分進行納稅調(diào)整。直接影響企業(yè)的流動負債、存貨成本及經(jīng)營成果。第二，在新職工薪酬會計準(zhǔn)則中，企業(yè)要按照除辭退補償外應(yīng)向職工支付的勞務(wù)費用及其他應(yīng)付職工薪酬相關(guān)內(nèi)容確認為負債，依據(jù)收益對象的不同列入產(chǎn)品成本、在建工程及無形資產(chǎn)等成本或當(dāng)期費用，這樣將導(dǎo)致將原來計入期間費用的項目資本化，這樣做的結(jié)果是庫存商品、無形資產(chǎn)和固定資產(chǎn)的入賬價值有所增加，從而也會增加企業(yè)當(dāng)期利潤。
3.讓出口企業(yè)經(jīng)營觀念產(chǎn)生改變
由于新準(zhǔn)則將社會保險、住房公積金等福利性支出列入了產(chǎn)品成本的人工成本當(dāng)中，使人工成本提高，最終提升產(chǎn)品價值。進一步看，新準(zhǔn)則的實施使得出口企業(yè)產(chǎn)品成本得到了提高。由此產(chǎn)生的結(jié)果是出口型企業(yè)將從勞動密集型企業(yè)向技術(shù)密集型企業(yè)轉(zhuǎn)型，大幅提升出口產(chǎn)品的附加值，讓出口產(chǎn)品在國際貿(mào)易中更富競爭力，為拓寬國際市場，增強國際貿(mào)易能力提供強有力的保證。
（二）宏觀意義
1.有利于應(yīng)對國際貿(mào)易中的反傾銷
在過去的會計準(zhǔn)則體系當(dāng)中，應(yīng)付職工薪酬會計核算范疇和內(nèi)涵范圍比較狹窄，導(dǎo)致我國企業(yè)產(chǎn)品人工成本在財務(wù)報表列示中比重偏低，進而導(dǎo)致產(chǎn)品成本較低，這成為了我國出口企業(yè)在國際貿(mào)易中被反傾銷調(diào)查的理由。在職工和職工薪酬的范圍內(nèi)，新會計準(zhǔn)則將其進行了不同程度的擴大，使我國企業(yè)產(chǎn)品成本核算向國際產(chǎn)品成本核算制度靠攏，為我國出口企業(yè)在國際貿(mào)易中面對反傾銷調(diào)查賺足了底氣。
2.有利于國家社保政策的實施
在新會計準(zhǔn)則中，要求企業(yè)披露的職工薪酬信息更加明細、準(zhǔn)確，這些規(guī)定促進了政府和社會大眾對企業(yè)人力成本的監(jiān)督和制約，降低企業(yè)欠薪和拖欠工資情況發(fā)生幾率，避免企業(yè)降低員工福利和不遵守社會勞動保障政策情況的發(fā)生，維護企業(yè)職工利益，有利于國家良好地實施社會保障制度，提高社會保障水平，關(guān)閉以剝削勞動力來賺取價值的企業(yè)，使我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向更有利的方向調(diào)整。
3. 有利于國家扶持高科技企業(yè)政策的實施
新應(yīng)付職工薪酬會計準(zhǔn)則規(guī)定在無形資產(chǎn)研發(fā)方面對符合資本化條件的應(yīng)予資本化，這對研發(fā)企業(yè)來說，為降低企業(yè)賦稅、爭取更多的優(yōu)惠政策和補貼資金提供了良好的條件，所以，在薪酬核算部分，新會計準(zhǔn)則有利于增加研發(fā)經(jīng)費的投入，稀釋了研發(fā)人員待遇和企業(yè)利潤之間的矛盾，保證了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
總之，新應(yīng)付職工薪酬會計制度將職工薪酬的概念、確認、計量和披露推向規(guī)范化，打下了更加準(zhǔn)確、完整核算人工成本的根基，為企業(yè)正確核算資產(chǎn)、成本及當(dāng)期損益提供了保證。在企業(yè)全面反映成本信息、完善補償制度中所起的作用及其重大。會計信息質(zhì)量得到長足提高，對企業(yè)產(chǎn)生積極影響。新的職工薪酬會計制度，對企業(yè)自身發(fā)展和國家經(jīng)濟政策落實起到了積極、正確的影響，推動了國計民生的發(fā)展速度，盡管新的職工薪酬制度存在缺陷，但其正面意義不容小覷。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】S700MC 高強鋼 斷口分層
1 引言
隨著工程機械向裝備大型化、輕量化及重載荷等方向的發(fā)展，高強度鋼使用比例和質(zhì)量要求都有較大提高，國內(nèi)高強度工程機械用鋼的研發(fā)及生產(chǎn)已取得快速進展，對高強鋼的質(zhì)量和強度要求越來越高。S700MC屬于屬低碳微合金冷成型用鋼，采用了鈮、鈦微合金化和控軋空冷技術(shù)，廣泛用于工程機械和車輛結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。
目前，600MPa級及以上的高強熱軋卷板按的強化機制主要有兩種，一是低碳貝氏體系列，其特點是在低C或是超低碳的基礎(chǔ)上加一定貝的Mn、Mo、B、Nb、Cr等合金元素，其組織是細的低碳貝氏體組織。這類鋼的優(yōu)點是有好的低溫沖擊性能，缺點是生產(chǎn)難度大，需要較低的卷取溫度，板卷性能波動大；二是析出強化系列，其特點是在C-Mn鋼的基礎(chǔ)上加一定量的Nb、Ti等微合金元素。析出強化系列的優(yōu)點是成形性能好，容易生產(chǎn)。目前，絕大多數(shù)高強板采用析出強化，本論文的高強鋼S700MC就屬此第二系列[1]。
2 試驗材料與拉伸斷口分層現(xiàn)象
2.1 S700MC化學(xué)成分及力學(xué)性能
S700MC鋼合金成分執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)EN10149-2，化學(xué)成分見表1，鋼卷卷取8小時以后取樣，要求在尾部3米，板寬1/4處取樣，鋼板厚度12.6mm，進行縱向拉伸、沖擊和橫向冷彎實驗，各項性能指標(biāo)均滿足S700MC標(biāo)準(zhǔn)要求，實際測量現(xiàn)場生產(chǎn)樣品，屈服強度和抗拉強度分別為735和850MPa，伸長率18.5%，-20℃沖擊功大于70J，冷彎性能良好。
表1 S700MC鋼化學(xué)成分
Table 1 Chemical composition of S700MC /%
成分 C Si Mn P S Alt Nb Ti V Nb+Ti+V Mo
產(chǎn)品成分 0.056 0.16 1.76 0.017 0.001 0.05 0.055 0.13 0.004 0.189 0.15
2.2 拉伸斷口形貌及分析
S700MC的拉伸試樣，見圖1，通過進行金相分析，S700MC的組織為貝氏體加鐵素體，見圖2，因硬脆相貝氏體體積含量大，鋼板存在較大的殘余應(yīng)力。
在拉伸試樣斷口處取樣進行金相分析，經(jīng)過研磨拋光后，利用金相顯微鏡和掃描電鏡對試樣斷口處夾雜物以及C、Mn的偏析進行觀察，見圖2，發(fā)現(xiàn)中心存在嚴重的偏析，呈明顯的帶狀分布，通常，鋼液在連鑄坯冷卻凝固過程中以樹枝晶的方式長大，由于選擇結(jié)晶，造成晶內(nèi)和枝晶間的化學(xué)成分不均勻，枝晶間富集了較多的碳、合金元素及硫、磷等雜質(zhì)。連鑄坯加熱時，碳作為間隙固溶原子在奧氏體內(nèi)部擴散分布較均勻，而置換固溶原子錳均勻化較困難，枝晶偏析難以徹底改善，在軋制過程中，鑄坯的枝晶偏析逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槌善肪戆宓膸钇鯷2]。對拉力分層處中心試樣重新拋光，進行夾雜物分析，發(fā)現(xiàn)中心存在夾雜物，檢測分析其中B類夾雜物達2.5級，D類和Ds類分別為1.0和1.5級，這也是導(dǎo)致拉伸斷口分層的主要原因。
圖1 S700MC拉伸斷口 圖2 S700MC心部顯微組織（厚度方向）
Fig.1 Tensile fracture of S700MC Fig.2 Microstructure in the1/4 position（thickness direction）
3 S700MC鋼拉伸斷口分層的控制措施
以上研究表明，拉伸斷口分層的產(chǎn)生的根本原因是連鑄坯澆注鋼水在凝固過程中合金元素產(chǎn)生的中心偏析造成的，通過優(yōu)化煉鋼和軋鋼工藝可以加以控制其斷口分層缺陷的形成。
3.1 煉鋼工藝優(yōu)化
連鑄坯澆注過程中的鋼水過熱度、拉速、扇形段輥道開口度及夾雜物控制等因素直接影響連鑄坯中心偏析。鋼水過熱度是影響等軸晶比例的重要因素。非金屬夾雜物，特別是硫化物、氧化物夾雜的偏聚對鋼材的性能產(chǎn)生惡劣影響，嚴重降低鋼材的塑性、韌性[3]。
針對以上因素，對煉鋼工藝進行了以下優(yōu)化：
（1）中包過熱度控制在10～30℃，鑄坯拉速保持1.0m/min 恒速澆鑄。
（2）采用輕壓下以及電磁攪拌技術(shù)，以減輕鑄坯中心偏析。
3.2 軋制工藝優(yōu)化
優(yōu)化軋制工藝主要目的是改善板坯中心偏析對鋼卷中心分層的影響和細化鐵素體晶粒，促進Ti（C、N）和Nb（C、N）的彌散析出，細化晶粒，提高產(chǎn)品強韌性，粗軋采用大壓下工藝，將粗軋的3+5 道次調(diào)整為3+3 道次，以及降低冷卻速率等。
4 結(jié)語
（1）S700MC鋼板拉伸斷口分層產(chǎn)生的主要原因是連鑄坯存在C和Mn等元素產(chǎn)生的中心偏析，使脆性相貝氏體在中心碳、錳偏析的區(qū)域優(yōu)先形成，從而造成整個斷面組織產(chǎn)生較大的差異。
（2）煉鋼工藝可采取控制澆注鋼水過熱度、降低鑄坯拉速、采用動態(tài)壓下或電磁攪拌；軋制工藝粗軋采用大壓下工藝，將粗軋的3+5 道次調(diào)整為3+3道次和降低冷卻速率等控制措施避免或減輕S700MC鋼板拉伸斷口分層。
參考文獻：
[1]陸匠心.700MPa級高強度微合金鋼生產(chǎn)技術(shù)研究[D].東北大學(xué)博士學(xué)位論文，2004.
【關(guān)鍵詞】粉末冶金材料 熱處理 密度 強度 淬透性 碳氮共滲
中圖分類號：J523 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2013）35-079-01
一. 前言
粉末冶金材料在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，特別是汽車工業(yè)、生活用品、機械設(shè)備等的應(yīng)用中，粉末冶金材料已經(jīng)占有很大的比重。它們在取代低密度、低硬度和強度的鑄鐵材料方面已經(jīng)具有明顯優(yōu)勢，在高硬度、高精度和強度的精密復(fù)雜零件的應(yīng)用中也在逐漸推廣，這要歸功于粉末冶金技術(shù)的快速發(fā)展。全致密鋼的熱處理工藝已經(jīng)取得了成功，但是粉末冶金材料的熱處理，由于粉末冶金材料的物理性能差異和熱處理工藝的差異，還存在著一些缺陷。各鑄造冶煉企業(yè)在粉末冶金材料的技術(shù)研究中，熱鍛、粉末注射成型、熱等靜壓、液相燒結(jié)、組合燒結(jié)等熱處理和后續(xù)處理工藝，在粉末冶金材料的物理性能與力學(xué)性能缺陷的改善中，取得了一定效果，提高了粉末冶金材料的強度和耐磨性，將大大擴展粉末冶金的應(yīng)用范圍。
二. 粉末冶金材料的熱處理工藝
粉末冶金材料的熱處理要根據(jù)其化學(xué)成分和晶粒度確定，其中的孔隙存在是一個重要因素，粉末冶金材料在壓制和燒結(jié)過程中，形成的孔隙貫穿整個零件中，孔隙的存在影響熱處理的方式和效果。粉末冶金材料的熱處理有淬火、化學(xué)熱處理、蒸汽處理和特殊熱處理幾種形式：
1.淬火熱處理工藝
粉末冶金材料由于孔隙的存在，在傳熱速度方面要低于致密材料，因此在淬火時，淬透性相對較差。另外淬火時，粉末材料的燒結(jié)密度和材料的導(dǎo)熱性是成正比關(guān)系的；粉末冶金材料因為燒結(jié)工藝與致密材料的差異，內(nèi)部組織均勻性要優(yōu)于致密材料，但存在較小的微觀區(qū)域的不均勻性，所以，完全奧氏體化時間比相應(yīng)鍛件長50%，在添加合金元素時，完全奧氏體化溫度會更高、時間會更長。比如，以不同化合碳含量的燒結(jié)碳鋼為例，淬火溫度如表1所示，
在粉末冶金材料的熱處理中，為了提高淬透性，通常加入一些合金元素如：鎳、鉬、錳、鉻、釩等，它們的作用跟在致密材料中的作用機理相同，可明顯細化晶粒，當(dāng)其溶于奧氏體后會增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，保證淬火時的奧氏體轉(zhuǎn)變，使淬火后材料的表面硬度增加，淬硬深度也增加。另外，粉末冶金材料淬火后都要進行回火處理，回火處理的溫度控制對粉末冶金材料的的性能影響較大，因此要根據(jù)不同材料的特性確定回火溫度，降低回火脆性的影響，一般的材料可在175-250℃下空氣或油中回火0.5-1.0h。
2.化學(xué)熱處理工藝
化學(xué)熱處理一般都包括分解、吸收、擴散三個基本過程，比如，滲碳熱處理的反應(yīng)如下：
2CO≒[C]+CO2 （放熱反應(yīng)）
CH4≒[C]+2H2 （吸熱反應(yīng)）
碳分解出后被金屬表面吸收并逐漸向內(nèi)部擴散，在材料的表面獲得足夠的碳濃度后再進行淬火和回火處理，會提高粉末冶金材料的表面硬度和淬硬深度。由于粉末冶金材料的孔隙存在，使得活性炭原子從表面滲入內(nèi)部，完成化學(xué)熱處理的過程。但是，材料密度越高，孔隙效應(yīng)就越弱，化學(xué)熱處理的效果就越不明顯，因此，要采用碳勢較高的還原性氣氛保護。根據(jù)粉末冶金材料的孔隙特點，其加熱和冷卻速度要低于致密材料，所以加熱時要延長保溫時間，提高加熱溫度。
粉末冶金材料的化學(xué)熱處理包括滲碳、滲氮、滲硫和多元共滲等幾種形式，在化學(xué)熱處理中，淬硬深度主要與材料的密度有關(guān)。因此，可以在熱處理工藝上采取相應(yīng)措施，比如：滲碳時，在材料密度大于7g/cm3時適當(dāng)延長時間。通過化學(xué)熱處理可提高材料的耐磨性，粉末冶金材料的不均勻奧氏體滲碳工藝，使處理后的材料滲層表面的含碳量可達2%以上，碳化物均勻分布于滲層表面，能夠很好地提高硬度和耐磨性能。
3.蒸汽處理
蒸汽處理是把材料通過加熱蒸汽使其表面氧化，在材料表層形成氧化膜，從而改善粉末冶金材料的性能。特別是對于粉末冶金材料的表面的防腐，其有效期比發(fā)藍處理效果明顯，處理后的材料硬度和耐磨性明顯增加。
4.特殊熱處理工藝
特殊熱處理工藝是近些年來科技發(fā)展的產(chǎn)物，包括感應(yīng)加熱淬火、激光表面硬化等。感應(yīng)加熱淬火是在高頻電磁感應(yīng)渦流的影響下，加熱溫度提升快，對于表面硬度的增加有顯著效果，但是容易出現(xiàn)軟點，一般可以采取間斷加熱法延長奧氏體化時間；激光表面硬化工藝是以激光為熱源使金屬表面快速升溫和冷卻，使奧氏體晶粒內(nèi)部的亞結(jié)構(gòu)來不及回復(fù)再結(jié)晶而獲得超細結(jié)構(gòu)。
三. 粉末冶金材料熱處理的影響因素分析
粉末冶金材料在燒結(jié)過程中生成的孔隙是其固有特點，也給熱處理帶來了很大影響，特別是孔隙率的變化與熱處理的關(guān)系，為了改善致密性和晶粒度，加入的合金元素也對熱處理有一定影響：
1.孔隙對熱處理過程的影響
粉末冶金材料在熱處理時，通過快速冷卻抑制奧氏體擴散轉(zhuǎn)變成其他組織，從而獲得馬氏體，而孔隙的存在對材料的散熱性影響較大。通過導(dǎo)熱率公式：
導(dǎo)熱率=金屬理論導(dǎo)熱率×（1-2×孔隙率）/100
可以看出，淬透性隨著孔隙率的增加而下降。另一方面，孔隙還影響材料的密度，對材料熱處理后表面硬度和淬硬深度的效果又因密度影響而有關(guān)聯(lián)，降低了材料表面硬度。而且，因為孔隙的存在，淬火時不能用鹽水作為介質(zhì)，以免因鹽分殘留造成腐蝕，所以，一般熱處理是在真空或氣體介質(zhì)中進行的。
2.孔隙率對熱處理時表面淬硬深度的影響
粉末冶金材料的熱處理效果與材料的密度、滲（淬）透性、導(dǎo)熱性和電阻性有關(guān)，孔隙率是造成這些因素的最大原因，孔隙率超過8%時，氣體就會通過空隙迅速滲透，在進行滲碳硬化時，增加滲碳深度，表面硬化的效果就會降低。而且，如果滲碳氣體滲入速度過快，在淬火中會產(chǎn)生軟點，降低表面硬度，使材料脆變和變形。
3.合金含量和類型對粉末冶金熱處理的影響
合金元素中常見的是銅和鎳，它們的含量與類型都會對熱處理效果產(chǎn)生影響。熱處理硬化深度隨銅含量、碳含量的增加而逐漸增高達到一定含量時又逐漸降低；鎳合金的剛度要大于銅合金，但是鎳含量的不均勻性會導(dǎo)致奧氏體組織不均勻；
4.高溫?zé)Y(jié)的影響
高溫?zé)Y(jié)雖然可以獲得最佳的合金化效果和促進致密化，但是，燒結(jié)溫度的不同，特別是溫度較低時，會導(dǎo)致熱處理的敏感性下降（固溶體中的合金減少）和機械性能下降。因此，采用高溫?zé)Y(jié)，輔助以充分的還原氣氛，可以獲得較好的熱處理效果。
四、結(jié)語
粉末冶金材料的熱處理工藝是一個復(fù)雜的過程，它與孔隙率、合金類型、合金元素含量、燒結(jié)溫度有關(guān)系，同致密材料相比，內(nèi)部的均勻性較差，要想獲得較高的淬透性，要提高完全奧氏體化溫度并延長時間，不均勻奧氏體滲碳可得到不受奧氏體飽和碳濃度限制的高碳濃度。另外，加入合金元素也可提高淬透性。蒸汽處理可顯著提高其防腐性能和表面硬度。
參考文獻：
[1]曹放，粉末冶金材料的熱處理工藝試驗，粉末冶金技術(shù)，1993，11
關(guān)鍵詞：金屬材料 性能 組織 使用
能源、信息、材料是社會發(fā)展的三大支柱。其中材料是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，它是社會發(fā)展和進步的標(biāo)志，是人類文明的重要支柱。而材料又主要分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復(fù)合材料，這其中，金屬材料是人類歷史上系統(tǒng)的應(yīng)用研究時間最長，在目前應(yīng)用也較為廣泛的一種重要材料。
一、金屬材料對人類社會的意義
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。包括純金屬、合金、金屬間化合物和特種金屬材料等。金屬材料可以說是人類社會發(fā)展的見證者，因為它在人類社會各個轉(zhuǎn)型期起到了舉足輕重的作用。人類文明的發(fā)展和社會的進步同金屬材料關(guān)系十分密切。繼石器時代之后出現(xiàn)的銅器時代、鐵器時代，均以金屬材料的應(yīng)用為其時代的顯著標(biāo)志?，F(xiàn)在，種類繁多的金屬材料已經(jīng)成為人類社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，尤其是鋼鐵，對人類文明發(fā)揮著重要的作用。一方面是由于它本身具有比其他材料更加優(yōu)越的綜合性能，能夠更適應(yīng)科技和生活方面提出的各種不同的要求；另一方面，是由于它始終蘊藏著的在性能、數(shù)量、質(zhì)量方面的巨大潛力，能夠隨著日益增長的要求不斷發(fā)展和更新。作為人類最早發(fā)現(xiàn)并開始加以利用的一種材料，金屬可以說從方方面面影響著人類的歷史發(fā)展進程。
二、金屬材料的應(yīng)用
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。有色合金是以一種有色金屬為基體（通常大于50%），加入一種或幾種其他元素而構(gòu)成的合金。有色合金的強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。高性能金屬結(jié)構(gòu)材料指與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料相比具備更高的耐高溫性、抗腐蝕性、高延展性等特性的新型金屬材料，主要包括鈦、鎂、鋯及其合金、鉭鈮、硬質(zhì)材料等，以及高端特殊鋼、鋁新型材等。金屬功能材料指具有輔助實現(xiàn)光、電、磁或其他特殊功能的材料，包括磁性材料、金屬能源材料、催化凈化材料、信息材料、超導(dǎo)材料、功能陶瓷材料等。
農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、工業(yè)現(xiàn)代化、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化都離不開金屬的支持，小到農(nóng)具、機械零件、日常用品，大到飛機、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星、核潛艇等尖端武器以及原子能、電視、通訊、雷達、電子計算機等尖端技術(shù)所需的構(gòu)件或部件大都是由金屬制成?，F(xiàn)在世界上許多國家，尤其是工業(yè)發(fā)達國家，競相發(fā)展金屬、有色金屬工業(yè)，增加金屬的戰(zhàn)略儲備。所以說金屬材料是國民經(jīng)濟、人民日常生活及國防工業(yè)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)材料和重要的戰(zhàn)略物資。
三、影響金屬材料性能的因素
金屬材料，尤其是鋼鐵，因其本身具有優(yōu)越的綜合性能和在數(shù)量、質(zhì)量方面的無限潛力，能夠適應(yīng)社會不斷發(fā)展和需要，所以金屬材料對人類文明發(fā)揮著重要的作用。對其成分、組織結(jié)構(gòu)、性能三者之間的關(guān)系及變化規(guī)律的研究也顯得至關(guān)重要。
金屬材料中往往會含有不同種類的金屬元素，不同金屬元素成份對金屬材料影響不同。例如，鋼除含碳以外，還含有少量錳（Mn）、硅（Si）、硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）和氫（H）等元素。一些元素是為改善鋼材質(zhì)量有意加入的，而另一些是由礦石及冶煉過程中帶入的，稱為雜質(zhì)元素。這些雜質(zhì)對鋼的性能是有一定影響，從而降低鋼材使用性能，為了保證鋼材的質(zhì)量，在國家標(biāo)準(zhǔn)中對各類鋼的化學(xué)成分都有嚴格的規(guī)定。決定金屬材料性能的基本因素是化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)。同一化學(xué)成分，或是同一結(jié)構(gòu)的金屬材料，其某些性能可以在一個大的范圍內(nèi)變化，從而影響其性能（最主要是工藝性能和使用性能）。
金屬材料的工藝性能和使用性能是既有聯(lián)系又不相同的兩類性能。金屬材料從冶煉到制造成器件使用，需要經(jīng)過鑄造、壓力加工、機械加工、熱處理以及鉚焊等一系列的工藝過程，其所具有的那種能夠適應(yīng)實際生產(chǎn)要求的能力統(tǒng)稱為工藝性能，如鑄造性、鍛造性、深沖性、彎曲性、切削性、焊接性、淬透性等。而金屬的使用性能是說金屬材料制作成工件后，在使用過程中，要求其能適應(yīng)或是抵抗作用到它上面的各種外界作用（諸如力學(xué)、化學(xué)、輻射、電磁場以及冷熱作用等，這些作用有強有弱，有大有小，有單一有復(fù)合）。金屬材料的這兩種性能及相輔相成又互相制約，平衡兩者之間的關(guān)系會促進金屬材料發(fā)展，更有效利用資源。
四、新型金屬材料的應(yīng)用
由于金屬材料具有其他材料體系不能完全取代的獨特性質(zhì)和使用性能，例如它具有很高的模量，較高的韌性，并且具有磁性和導(dǎo)電性等優(yōu)異的性能。而且，在其他材料發(fā)展的過程中，金屬材料也在不斷地推陳出新?，F(xiàn)在，許多新興的金屬材料應(yīng)運而生，傳統(tǒng)的鋼鐵材料正在不斷提高質(zhì)量、降低成本、擴大品種規(guī)格，在其加工和處理等工藝上不斷革新。近些年，中國制造業(yè)迅速崛起，作為制造業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)之一的金屬加工、成形行業(yè)，發(fā)展更為明顯：在過去幾年，整個行業(yè)以年均增長20-30%的速度發(fā)展，產(chǎn)品品質(zhì)也在以驚人的速度提升，逐漸獲得整個世界制造業(yè)的認可。新型金屬材料在整個發(fā)展浪潮中更是炙手可熱。
現(xiàn)如今，節(jié)能減排已深入人心，而汽車工業(yè)更是改革重點。汽車工業(yè)節(jié)能減排的首選便是輕量化材料。據(jù)測算，汽車自重減輕10%，其燃油效率可提高5.5%，而鎂、鋁作為實際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在汽車的減重和性能改善中發(fā)揮出重要作用。鋁合金具有密度小、導(dǎo)熱性好、易于成形、價格低廉等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運輸、輕工建材等部門，是輕合金中應(yīng)用最廣、用量最多的合金。鎂合金具有密度小，比強度高，彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機物和堿的腐蝕性能好等有點。如果每輛汽車能使用70公斤鎂，CO的年排放量就能減少30%以上。世界各大汽車公司已經(jīng)將鎂合金制造零件作為重要發(fā)展方向?，F(xiàn)在世界各國的汽車廠商正極力爭取采用鎂合金零件的多少作為自身車輛領(lǐng)先的標(biāo)志。
五、合理利用金屬材料
如今金屬材料工業(yè)中，鋼鐵工業(yè)已經(jīng)具有了一套相當(dāng)完整的生產(chǎn)技術(shù)并擁有相應(yīng)的生產(chǎn)能力，且具有質(zhì)量穩(wěn)定，供應(yīng)方便，性價比高等優(yōu)勢。金屬是可以回收循環(huán)使用的，其本身對環(huán)境并沒有污染，但是在提煉過程中卻會對環(huán)境產(chǎn)生污染。如有色金屬，在生產(chǎn)過程中通常產(chǎn)生大量廢氣、廢水和廢渣，其中含有多種有用組分，有時含有有毒物質(zhì)。因此，在生產(chǎn)過程中，必須注意綜合利用與環(huán)境保護。金屬礦石中常是多種金屬共生，因此必須合理提取和回收有用組分，做好綜合利用，以便合理利用自然資源。
自從人類發(fā)現(xiàn)了金屬，金屬就與我們的生活息息相關(guān)，密不可分。人類在不斷的求知探索中，對金屬材料的運用逐漸成熟，成熟的技術(shù)和先進的工藝方法使得金屬材料為人類社會不斷提供更便捷、更高效的服務(wù)。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：本科生 科研實踐能力 實踐環(huán)節(jié) 實驗室平臺 學(xué)科優(yōu)勢
中圖分類號：G64文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1673-291X（2011）27-0302-02
科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及職業(yè)的多樣性，對工科畢業(yè)生應(yīng)具備的能力與目前傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)周期性長、畢業(yè)生對工作的適應(yīng)性差、培養(yǎng)的學(xué)生類型單一等提出了挑戰(zhàn)。培養(yǎng)、提高本科生的科研實踐能力是一項系統(tǒng)工程，涉及到學(xué)校的政策、教師的能力與積極性、教學(xué)實驗平臺的建設(shè)與管理等諸多方面。根據(jù)材料工程專業(yè)的特點，我們對本科生的科研實踐能力培養(yǎng)進行了以下嘗試。
一、強化實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，改革實踐教學(xué)模式
從適應(yīng)社會發(fā)展要求出發(fā)，首先對教學(xué)計劃進行的調(diào)整，金屬材料工程的總授課計劃學(xué)時從2 600學(xué)時降低到2 300學(xué)時，但原有課程中的實驗學(xué)時不減少。獨立開設(shè)的與專業(yè)有關(guān)的實踐環(huán)節(jié)從原來的14周（金工實習(xí)3周、認識實習(xí)3周、生產(chǎn)實習(xí)4周、畢業(yè)實習(xí)3周）增加到20周（金工實習(xí)3周、認識實習(xí)3周、專業(yè)技能訓(xùn)練4周、專業(yè)課程設(shè)計6周、畢業(yè)實習(xí)3周）。通過調(diào)整內(nèi)容、增加實踐周數(shù)，為提高本科生的實踐能力奠定基礎(chǔ)。在上專業(yè)課課前進行認識實習(xí)，使學(xué)生對材料的生產(chǎn)加工過程及設(shè)備有一個基本的了解。在專業(yè)課進行過程中，將原有的生產(chǎn)實習(xí)改為專業(yè)技能訓(xùn)練。專業(yè)技能訓(xùn)練以專題的形式進行，內(nèi)容包括金屬及合金的熔煉與鑄錠過程及其組織性能研究、合金材料的擠壓與軋制過程及材料的組織性能研究、熱處理工藝與合金組織性能關(guān)系研究、模具設(shè)計與制造等方向。結(jié)合教師的科研課題，擬定15~20個專題，供學(xué)生選擇。學(xué)生也可自行選擇研究課題，由教師指導(dǎo)完成研究計劃。實訓(xùn)結(jié)束后，學(xué)生可以跟隨教師的科研團隊繼續(xù)研究，并將其研究內(nèi)容作為畢業(yè)研究論文提交。學(xué)生參與課題的時間可以從一個短學(xué)期到一年半。通過參與一個完全的科研過程，不但所學(xué)理論知識得到鞏固，熟練掌握各種儀器設(shè)備的使用，而且熟悉了整個科研的工作過程。幾年來的教學(xué)實踐也證明，該教學(xué)模式可以使每一位大學(xué)生都能經(jīng)過系統(tǒng)的、基本科研能力的訓(xùn)練。在第七學(xué)期增設(shè)為期6周、四個方向的專業(yè)課程設(shè)計，全面培養(yǎng)學(xué)生在金屬材料專業(yè)方面的工程設(shè)計能力，為本科生的就業(yè)奠定基礎(chǔ)。畢業(yè)實習(xí)及畢業(yè)設(shè)計（論文）以從業(yè)為目的，以適應(yīng)工作內(nèi)容要求為宗旨，學(xué)生既可以在學(xué)校完成畢業(yè)設(shè)計或畢業(yè)論文工作，也可以到就業(yè)單位進行畢業(yè)論文（設(shè)計）工作，在單位進行畢業(yè)設(shè)計（論文）工作的，所在單位需有專人指導(dǎo)學(xué)生。在校學(xué)生，由教師根據(jù)學(xué)生的就業(yè)方向幫助學(xué)生制定畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容，并指導(dǎo)學(xué)生完成計劃。通過畢業(yè)設(shè)計（論文）活動，縮短了學(xué)生到工作單位的適應(yīng)期。通過遞進式實踐教學(xué)活動，較好地實現(xiàn)了因材施教，培養(yǎng)學(xué)生的實踐科研能力的目的。
二、開放實驗室平臺建設(shè)是保證本科生科研能力培養(yǎng)的基本條件
實驗室是完成實踐教學(xué)的重要基地，改善實驗室的硬件，通過人性化的管理是實現(xiàn)本科生科研能力培養(yǎng)的前提。在學(xué)校的支持下，金屬材料工程實驗室已經(jīng)建設(shè)成為校級重點、免費、開放實驗室。利用省部共建項目基金，投資近千萬添置、更新了適合本科生科研能力培養(yǎng)的儀器設(shè)備，金屬材料實驗室目前是江西省教育廳“人才培養(yǎng)創(chuàng)新實驗區(qū)”建設(shè)項目。通過以上教學(xué)模式及教學(xué)方式的改進，金屬材料工程專業(yè)的實驗內(nèi)容、實驗類型、設(shè)備水平及實驗環(huán)境更趨于合理。金屬材料工程開放型實驗室基本實現(xiàn)全天，開放不僅僅是時間意義上的開放，還包括實驗方案的設(shè)計、實驗計劃的制定、實驗方案的實施都由學(xué)生自主進行，教師作為配角參與、建議、指導(dǎo)本科生的科研實驗活動。通過科研實驗，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，發(fā)現(xiàn)問題及獨立解決問題的能力。
三、導(dǎo)師是實現(xiàn)本科生科研能力培養(yǎng)的關(guān)鍵
強化、發(fā)揮導(dǎo)師在本科生科技能力培養(yǎng)中的作用。金屬材料工程專業(yè)具有較強的師資科研能力、豐富的教學(xué)經(jīng)驗、對教學(xué)工作勤懇、敬業(yè)。這些導(dǎo)師既是學(xué)生科研活動中的指導(dǎo)教師，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的版樣。從大學(xué)二年級開始，由同學(xué)自愿報名選擇導(dǎo)師。通過參與科研活動，學(xué)生的專業(yè)知識、科研能力、工作方法、社交能力、團隊意識都有很大的提高。興趣是學(xué)習(xí)最好的導(dǎo)師。因此，在這些同學(xué)參與教學(xué)科研活動的同時，充分調(diào)動這些同學(xué)的積極性，利用同齡人之間容易溝通、相互影響力大等特點，使他們在其他同學(xué)中起到帶頭、影響作用，從而達到調(diào)動全體同學(xué)主動學(xué)習(xí)、參與科研的目的。由于每位導(dǎo)師都有研究課題、加之開放的實驗室、檢測平臺等，為所有有興趣參與科研的同學(xué)提供的非常好的學(xué)習(xí)條件與環(huán)境。參與教師的科研課題，進行規(guī)范的訓(xùn)練是科研人才培養(yǎng)的必要過程。同學(xué)可以根據(jù)自己實際情況選擇從一個短學(xué)期到一年半不等的參與科研活動的時間。這樣，既可以培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，也保證學(xué)生有機會按照自己的個性發(fā)展。在整個參與科研團隊活動中，實驗室主要起到一個硬件平臺作用，導(dǎo)師起幫扶作用。這種教學(xué)模式，學(xué)生容易獲得自信心、建立主人翁意識。
四、讓學(xué)科優(yōu)勢成為本科生科研能力培養(yǎng)的沃土
金屬材料工程是江西省“九五”、“十五”、“十一五”重點學(xué)科、省級品牌專業(yè)、省級示范碩士點，并建有國家銅冶煉和加工工程技術(shù)研究中心、國家鎢與稀土產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、鎢資源高效開發(fā)及應(yīng)用技術(shù)教育部工程研究中心、省有色金屬加工工程技術(shù)研究中心、省銅冶煉和加工工程技術(shù)研究中心等科研平臺。很多教師主持參與國家和省部級以及企業(yè)科研項目，并在長期的科研工作中形成了具有代表性的研究方向，如高性能銅加工新技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用研究、新能源材料制備技術(shù)及應(yīng)用基礎(chǔ)研究、鎢及稀土新材料制備與應(yīng)用研究、材料設(shè)計及組織性能控制理論與應(yīng)用研究等。本科生在參與教師的課題活動過程中可以更加了解學(xué)科的前沿發(fā)展方向及內(nèi)容、領(lǐng)會科研工作的切入點、找到從事科研工作的感覺。在參與科研的工作的過程中，也切實體會到常言所說的“要想到達頂峰，必有巨大付出”。通過艱辛的科研勞動，不僅可以提高學(xué)生的科研能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考、解決問題、團結(jié)協(xié)作、戰(zhàn)勝困難的意志，使學(xué)生樹立正確的人生觀及世界觀。通過參與科研，加深了對理論教學(xué)的認識與理解，更加激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，提高了自身素質(zhì)，企業(yè)也非常歡迎這種具有一定獨立工作能力的畢業(yè)生，同時，材料工程專業(yè)的考研率及考研升學(xué)率都有提高。
五、開展科技論文競賽活動，給學(xué)生提供一個展示的舞臺
每年學(xué)校和分院都分別開展本科生科技創(chuàng)新論文競賽活動。該活動不僅給本科生提供了一個展示參與科研成果的舞臺，而且也是同學(xué)之間交流、學(xué)習(xí)好場所。對所參與科研活動的同學(xué)來說都有一個從感性階段，上升到理性階段的飛躍。在論文的撰寫過程中，學(xué)生的科技論文寫作能力得到提高。為了寫好科技論文，學(xué)生會積極主動、認真地閱讀外文文獻，這促進了大學(xué)生的專業(yè)英語實際應(yīng)用能力的提高，使我們培養(yǎng)出的學(xué)生更加適合“外向型”人才的需求。
“十年樹木，百年樹人”，學(xué)生的能力培養(yǎng)的長期成效要靠用人單位對畢業(yè)生的歡迎程度及畢業(yè)生在單位的工作能力來證明。注重實踐是提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新意識、增強實際動手能力的必經(jīng)之路。在教育改革縱深發(fā)展的今天，解放思想，勇于實踐，大膽探索新時期教書育人之道，已經(jīng)成為重要的研究課題。實踐證明，“以課題研究為主線，培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力”實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是高等院校教學(xué)活動中非常重要的一環(huán)。通過學(xué)校支持、教師努力、學(xué)生積極主動參與，實現(xiàn)大學(xué)生科研能力及綜合素質(zhì)的提高，更好地適應(yīng)工作要求，早日成為國家的棟梁之才。
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Research of Practice Ability of Undergraduate Students
CAI Wei，RAO Ke，LIU Gan-hua
（Jiangxi University of Science and Technology，Materials Engineering Faculty，Ganzhou 341000，China）
論文關(guān)鍵詞：淬火介質(zhì)；雙液淬火；飛雕淬火
0前言
金屬進行淬火處理時，需要將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時間，隨即浸入淬火介質(zhì)中快速冷卻。鋼的淬火(配合一定溫度的回火)是熱處理工藝中最重要、也是用途最廣泛的工序。根據(jù)加熱溫度的不同、加熱速度的快慢、加熱介質(zhì)及熱源條件、淬火部位的不同及冷卻方式不同，淬火方法有多種分類方法。
生產(chǎn)實踐中應(yīng)用最廣泛的淬火分類是以冷卻方式的不同劃分的。主要有：單液淬火、雙液淬火、馬氏體分級淬火、貝氏體等溫淬火、復(fù)合淬火、特殊工件也采用壓縮空氣淬火(風(fēng)淬)、噴霧淬火、噴流淬火、預(yù)冷淬火法(在空氣、水、油預(yù)冷以及擦水、擦油預(yù)冷)。
常用的淬火介質(zhì)有：水、水玻璃水溶液、過飽和硝鹽水溶液介質(zhì)、氯化鋅．堿光亮淬火介質(zhì)、聚乙烯醇水溶液、礦物油、堿水、熔鹽、熔堿等。
1“飛雕淬火術(shù)”一“擦油水冷”雙液淬火法
淬火介質(zhì)是實施淬火工藝過程的重要保證，對金屬材料熱處理后工件的質(zhì)量有著很大的影響。武漢理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心有一種節(jié)能環(huán)保淬火技術(shù)一“擦油水冷”雙液淬火法，又稱“飛雕淬火術(shù)”(飛雕技術(shù)創(chuàng)新之一)，非常值得推廣。這種淬火方法適合結(jié)構(gòu)簡單的低碳鋼、中碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼及不銹鋼的淬火和表面防銹處理。如：學(xué)生實訓(xùn)的產(chǎn)品小榔頭、手柄、異形非標(biāo)螺母及絲桿。特別是小榔頭，全國理工科大學(xué)生、中專生、技校生及職業(yè)學(xué)校學(xué)生的鉗工和金工實習(xí)，或?qū)嵱?xùn)大多數(shù)要制作小榔頭。小榔頭用這種方法淬火，非常方便。這樣制作小榔頭不僅可以提高硬度，而且可以防銹，學(xué)生還可以了解熱處理知識。
這種方法非常簡單，就是把擦洗機床、維修機床后不要的油棉紗放入水(最好是熱水)中，做成淬火介質(zhì)。那么，薄薄一層油就會浮出水面，形成上油下水淬火介質(zhì)一“飛雕淬火液”，此法可取代“水淬油冷”介質(zhì)。在傳統(tǒng)雙液淬火中用得最多的是先水后油法，而且水油分開，因為這樣可以保證淬火硬度。雖然現(xiàn)在廚房所用菜刀已普及為不銹鋼，但以前廚房所用鐵匠打的菜刀為夾鋼，即刃口為鋼，刀體為鐵，其淬火方法就是先油后水，也有用馬尿淬火的。
我們在生產(chǎn)實踐中，當(dāng)水中發(fā)出“咝”聲，到“咝”聲微弱時立即取出。另一種方法是利用手感考察在水中的震動，震動開始減弱時立即取出。取出后在空氣中冷卻。這樣做的目的是不用再加熱回火，更節(jié)能環(huán)保，讓其自回火。
對于某些局部淬火件，如鏨子、扁鏟等利用冷卻的余熱進行回火，叫自回火。自回火是利用工件的內(nèi)外溫差造成的溫差使得淬火部分達到自回火。一般用在表面淬火的產(chǎn)品，控制冷卻時間，使表面冷到一定的溫度后停止冷卻，這樣靠余熱回火。主要用在尺寸質(zhì)量效應(yīng)較大的工件上，例如：表面層淬完火后，其中部仍然有600—700℃的余溫，那么余溫傳遞到淬完火的表面層，就是一個自回火過程。在生產(chǎn)實踐中進行自回火，主要靠零件表面色彩來控制溫度，如黃色為220—255℃、藍色為300～315℃。也可以用測溫筆或表面測溫接觸溫度計進行測溫。低碳鋼淬火時，由于Ms點溫度較高(>350℃)，淬火時得到的低碳馬氏體，在淬火冷中途便得到回火，獲得回火馬氏體組織，使鋼的強度及韌性均得到提高。所以，低碳鋼會發(fā)生自回火(或稱“淬回火”)。我們配制的“飛雕淬火液”雙液淬火介質(zhì)節(jié)能環(huán)保，一般工廠油棉紗都是隨垃圾一起倒掉，很不環(huán)保。如果把油棉紗反復(fù)泡熱水或冷水(冷水在淬火中也可變熱)，也可以把維修機器的廢機油及皂化液等收集起來，不隨意亂倒，再和水混合在一起，油及皂化液的比例不要超過10％。這樣，既環(huán)保又節(jié)能。其淬火介質(zhì)不易老化，使用壽命長，并具有優(yōu)良防銹、防腐性能。也不用擔(dān)心淬火介質(zhì)不純及淬火介質(zhì)有雜質(zhì)等問題。
2其他常見淬火介質(zhì)特性如下：
化學(xué)工業(yè)出版社2009年2月出版的《熱處理實用淬火介質(zhì)精選》一書介紹了各類淬火介質(zhì)近400個品種和規(guī)格。但主要有下列3類淬火介質(zhì)其特性如下：
(1)純水是應(yīng)用最早、最廣泛、最經(jīng)濟的淬火介質(zhì)，它價廉易得、無毒、不燃燒、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、冷卻能力強。通過控制水的溫度、提高壓力、增大流速、采用循環(huán)水、利用磁場作用等，均可以改善水的冷卻特性，減少變形和開裂，獲得比較理想的淬火效果。但由于這些方法需增加專門設(shè)備，且工件淬火后性能不是很穩(wěn)定，所以沒有能得到廣泛推廣應(yīng)用。所以，純水只適合于少數(shù)含碳量不高、淬透性低且形狀簡單的鋼件淬火之用。多數(shù)工件用純水淬火易開裂，淬裂的原因是眾所周知的：純水的低溫冷卻速度太快。這是純水的一大缺點。純水因為水溫升高，冷卻的蒸汽膜階段會迅速延長，使這種因素引起的內(nèi)應(yīng)力長期存在，為產(chǎn)生變形提供了塑性好、應(yīng)力大和作用時間長的條件，因此不僅引起嚴重的硬度不均，更會加大工件的淬火畸變。純水的冷卻特性對水溫特別敏感。
(2)淬火油通常以精制程度較高的中性石蠟基油為基礎(chǔ)油，它具有閃點高、粘度低、油煙少，抗氧化性與熱穩(wěn)定性較好，使用壽命長等優(yōu)點，淬火油只使用于淬透性好、工件壁厚不大、形狀復(fù)雜、要求淬火變形小的工件。淬火油對周圍環(huán)境的污染大，淬火時容易引起火災(zāi)。
(3)熔鹽易老化，對工件有氧化及腐蝕的作用。熔堿有氫氧化鈉，氫氧化鉀等，它具有較大的冷卻能力，工件加熱時若未氧化，淬火后可獲得銀灰色的潔凈表面，也有一定的應(yīng)用。但熔堿蒸氣具有腐蝕性，對皮膚有刺激作用，使用時要注意通風(fēng)和采取防護措施。
3結(jié)語
論文內(nèi)容摘要:人類的生存發(fā)展需要設(shè)計和造物,但設(shè)計和造物一刻也離不開大自然的恩賜。她慷慨地為我們提供物質(zhì)資源;人類為適應(yīng)不同的自然環(huán)境創(chuàng)造了不同功能和形式的器物;自然規(guī)律又以“巧生”啟發(fā)了人類的許多發(fā)明創(chuàng)造,因此,自然與設(shè)計有著不解之緣。
人類是大自然的產(chǎn)物,并依靠自然資源而生存。自然為不同地域的人類提供相同或截然不同的資源，人類造物活動才有了可能性；人為適應(yīng)自然要創(chuàng)造不同功能和形式的器具、用品，人類造物活動才有了多樣性，從這個角度，我們把自然稱為“設(shè)計之母”。當(dāng)然，如果沒有人類的智慧，自然永遠是自然，絕無可能成為人造物。正如明代科學(xué)家宋應(yīng)星（1587-1666年）反用古語所取的書名——“天工開物”。中國科技史家潘吉星對此作了這樣的分析：“‘天工開物’思想強調(diào)人與天（自然界）相協(xié)調(diào)，人工（人力）與天工（自然力）相配合，通過技術(shù)從自然界中開發(fā)出有用之物，這種思想還有個內(nèi)涵是，自然界本來蘊藏著取之不盡，用之不竭的美好而有用之物，但
不會從天而降、輕易取得，而是‘巧生以待’，必借人力和人的技術(shù)通過水火這種自然力的作用，再用金屬、木石工具從自然界開發(fā)出來，為人所用。”⑴然而,自然的存在先于人類,如果沒有自然的慷慨賜予,人類的設(shè)計只能是無米之炊。
一、自然是設(shè)計的物質(zhì)之源
自然界所生萬物皆可為人類設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ)，反過來說，沒有自然界的金、木、水、土、空氣，人類根本無法生存，又何談設(shè)計和造物。但是,不同自然環(huán)境為人類提供的物質(zhì)基礎(chǔ)，有的相同，有的又很不相同。這對于設(shè)計的發(fā)生階段有很大的影響。
人類最初利用的相同物質(zhì)可以列舉出石、木、動物的骨角、黏土以及水和火，所以世界上多數(shù)原始民族都有石器、木器、骨角器和陶器，并且先后發(fā)明了弓箭、獨木舟，在原始社會的最后階段又發(fā)明了銅器。它們在形制上雖有差別，但在器物的種類上卻是相同的。
不同的自然環(huán)境會提供不同的物質(zhì)資源，形成有差異的設(shè)計。如紡織品，埃及最早的紡織原料是野生亞麻，隨著原始農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人們種植亞麻用于織布。從開羅博物館所藏的一件緊身衣來看，埃及古王國時期的亞麻布衣料質(zhì)地光滑細膩，幅寬達60英寸，細紗有幾十米長⑵。美索不達米亞的蘇美爾人“最早的紡織品原料是羊毛”⑶。中國最早的紡織原料除野生的葛和麻纖維以外，最引人注目的是天然蠶絲。傳說黃帝妃嫘祖發(fā)明養(yǎng)蠶和繅絲，其后在相當(dāng)長的時間里，只有中國出產(chǎn)絲織品。以上所說的亞麻、羊毛和絲這幾種不同的紡織原料，都是不同自然生態(tài)條件下形成的異性。
二、自然是設(shè)計的“課題”之源
人類在不同地域會遭遇不同的生態(tài)環(huán)境，我們常說的海洋文化、大陸文化、大河文化等不同文化類型,也包含著不同的設(shè)計。這些設(shè)計所以不同，是因為當(dāng)?shù)鼐用褚m應(yīng)環(huán)境、利用環(huán)境，進而要改造環(huán)境，就會出現(xiàn)需要解決的問題。在不同的生態(tài)環(huán)境中，這些問題可能不同，因而解決的方式也有不同。如果我們把問題看成“課題”，那么解決問題的方案就是設(shè)計。從這個意義上，可以把自然生態(tài)看成設(shè)計課題的來源。
人類最初的設(shè)計往往以順應(yīng)自然環(huán)境的方式來解決問題和矛盾,這與當(dāng)時的技術(shù)技能、實踐經(jīng)驗和對自然的認識水平相關(guān)。如人類的居所直接聯(lián)系著基本生存問題，這不僅關(guān)系著人身安全，也關(guān)系著如何便于獲取和利用生活資源的問題。最初的人類居所由樹上巢居轉(zhuǎn)移到地面的天然山洞穴居。新石器時期，永久性居所遷到河湖附近的階地，已無天然穴居的可能，于是出現(xiàn)豎穴或地穴式建筑，使用木骨泥墻和木柱支撐地面以上的頂蓋。到晚期，則出現(xiàn)了夯土墻、石砌墻和土坯墻的地面建筑。這些建筑形式遍布于我國南北各地溫帶氣候區(qū)。而東南沿海地區(qū)的臨水干欄式建筑和北方黃土高原窯洞式建筑，則因適應(yīng)自然環(huán)境形成了截然不同的形式。
干欄式建筑的“干欄”，是從少數(shù)民族語言轉(zhuǎn)譯而來的。我國新石器時期的河姆渡文化、良渚文化都發(fā)現(xiàn)有干欄式建筑的遺跡。⑷其中，河姆渡文化的遺存較為典型。"河姆渡文化盛行一種栽樁架板高于地面的干欄式建筑。在河姆渡遺址各文化層，都發(fā)現(xiàn)了與這種遺址有關(guān)的圓柱、方樁、板樁、梁、柱、木板等木構(gòu)件，共達數(shù)千件。干欄式建筑是我國長江以南地區(qū)新石器時代以來重要建筑形式之一，目前以河姆渡發(fā)現(xiàn)為最早。"⑸
同類的建筑在歐洲也可以見到。如瑞士日內(nèi)瓦湖邊，1854年干旱的冬季，水面降到很低的程度，暴露了新石器和早期青銅時代建于湖淀木樁上的房屋的基礎(chǔ)?！斑@種湖上居所類似今天在西里伯斯島及其他地方所見到的方式。不但古代站臺的木樁還保留著，而且在下面泥炭堆里還找到了大量的木器、骨器、石器、陶制器皿及裝飾品、剩余的食物等等。甚至還發(fā)現(xiàn)有網(wǎng)罟和衣服的殘片。”⑹
以上這些建筑，都需要大量木材，可以想見當(dāng)時在這些遺址周圍森林茂密，有理想的取材之地。北方黃土高原的情況就很不相同，在木材漸見稀少的情況下，在新石器時期晚期出現(xiàn)了窯洞式住所。我們都知道，窯洞建筑在黃土高原上，至今還在廣泛使用。"迄今為止時代最早的窯洞式建筑發(fā)現(xiàn)于甘肅的寧縣陽遺址，屬仰韶文化晚期遺存。龍山時期窯洞式建筑則發(fā)現(xiàn)較多，主要見于甘肅東部、寧夏南部、內(nèi)蒙古中南部、陜西和山西的黃土高原地區(qū)。這些窯洞式建筑基本分布在青藏高原以東、太行山以西、秦嶺以北的黃河中上游第二級階梯上。這里屬溫帶半干旱氣候區(qū)，海拔較高，地下水位普遍較深，黃土堆積也較豐厚（最厚可達200余米），且多梁峁、臺塬，為窯洞式建筑出現(xiàn)并長期流行提供了自然環(huán)境基礎(chǔ)。"⑺
根據(jù)考古學(xué)家分析，窯洞建筑在局部地區(qū)流行，與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的變化有關(guān)。一是建筑和生活用燃料大量使用木材，使這一地區(qū)森林資源極度萎縮，又不像南方那樣容易再生；二是約公元前3000-前2000年的龍山期氣溫呈下降趨勢，黃土高原地區(qū)氣候向干涼發(fā)展。以上兩方面因素使木材用量少而又冬暖夏涼的窯洞應(yīng)運而生，在生態(tài)環(huán)境無法改善的情況下，這種建筑形式得以長期流傳，至今已達數(shù)千年之久。
三、自然是設(shè)計的“巧思”之源
有一位學(xué)者在談?wù)撎斓卦煳锱c人類制作的關(guān)系時說："規(guī)律如河道，行船有順逆。大自然總是采取‘順流而下’的方式展示自然規(guī)律，而人類往往以‘逆流而上’的蓄勢來運用同一條規(guī)律。……與滾滾波濤順流而下的自然造物相比，人工制作不過是逆流而上的幾葉小舟?！雹?/p>
人類的設(shè)計雖然在窺探大自然的奧秘，并按自然規(guī)律來進行自己的創(chuàng)造，但往往不是先作出科學(xué)的總結(jié)，再進行實踐的探索。早期的人類，只能憑經(jīng)驗直覺指導(dǎo)實踐，符合自然規(guī)律的才能成功，違背自然規(guī)律的就會失敗。在第一只獨木舟下水之后幾千年，古希臘物理學(xué)家阿基米德才提出關(guān)于浮力的定律；在人工取火幾千年后，18世紀的俄國化學(xué)家羅蒙諾索夫才提出燃燒是物質(zhì)氧化的原理。總之，當(dāng)初的設(shè)計是經(jīng)驗性的創(chuàng)造活動，然后再總結(jié)規(guī)律使之完善。在這樣的反復(fù)實踐之中，自然界不經(jīng)意的“巧生”直接啟發(fā)了設(shè)計的“巧生”，也就是某些物質(zhì)特殊的原生狀態(tài)啟發(fā)了人的智慧，從而完成了一些十分關(guān)鍵的物質(zhì)創(chuàng)造，例如從純銅到青銅合金的發(fā)現(xiàn)就是如此。
“銅是人類最早認識和使用的金屬之一。人類開始以天然銅鍛制小件工具和飾物，繼而發(fā)明冶銅技術(shù)?！雹吞烊汇~鍛制的紅銅并不堅硬，但延展性強，用于裝飾十分理想，制作工具則很勉強。此后，先后出現(xiàn)了硬度較高的砷銅合金和錫銅合金（青銅），至青銅產(chǎn)生，銅才得到比較廣泛的應(yīng)用。
20世紀80年代以前，考古界對砷銅還比較陌生，這一概念的引出，因于對中國四壩文化青銅器的檢測。砷是一種劇毒的半金屬，大多以硫化物形式夾雜在銅、鉛、鎳、鈷等金屬礦物中，其中一種灰色晶體砷可用于制作硬合金材料。砷銅合金的出現(xiàn)，一種可能是人為實驗的結(jié)果，更大的可能是因為砷銅共生，在冶煉中自然生成較硬的銅合金?？脊艑W(xué)家在討論這一問題時有一種意見是："最初，人們首先使用的是地表常與自然銅伴生的孔雀石、藍銅礦等，用這種礦石冶煉的銅是較純的自然銅。接著是開采氧化礦層中的礦石，冶煉出的銅往往含較多的砷或銻。含砷的銅經(jīng)過冷鍛會很快硬化，其性能優(yōu)于紅銅?？墒?，一旦采用了硫化礦石，由于在焙燒階段大量的砷要流失，所以煉出的銅又是較純的銅，其硬度低于砷銅。在這種情況下，人們需要尋找新的物質(zhì)來提高銅的硬度，銅錫合金就成為生產(chǎn)“硬銅”的基本工藝，并最終導(dǎo)致青銅時代的到來。顯然，銅器的起源發(fā)展依紅銅、砷銅、青銅的先后序列，也是由銅礦礦床的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定的。"⑽
然而，對錫銅合金的產(chǎn)生，也有一種認為是巧合的看法。西方學(xué)者認為，原始人“偶然把一堆銅礦石和普通石塊一起筑成他們用來烹煮的火炕時發(fā)現(xiàn)了煉銅的秘密”，由于銅與錫常常同在一個礦脈里，煉銅時就偶然產(chǎn)生了銅錫合金。英國人類學(xué)家赫·喬·威爾斯認為："在中國、康沃爾和其它地方，常在同一礦脈里，有銅礦石又有錫礦石；在匈牙利，銅和銻混在一起；因此，與其說是由于手藝，倒不如說是偶然，古代冶煉的人才找到了較硬又較好的青銅。所謂‘純銅’器具常常包含一小部分錫，這時期沒有發(fā)現(xiàn)過錫器，也沒有證據(jù)表明早期人類曾把錫看成另一種金屬。在印度鋅和銅的礦石出現(xiàn)在一起，黃銅（這是兩種金屬的合金）也是這樣偶然制成的。"⑾
關(guān)于銅與砷、銅與錫合金的偶然發(fā)現(xiàn)僅僅是最初出現(xiàn)銅器時的狀況，隨著實踐經(jīng)驗的豐富，工匠們逐漸找到銅（古稱“金”）錫配比與合金硬度的關(guān)系，成書于春秋晚期的《考工記》就有關(guān)于“六齊”的記錄。⑿雖然實物分析表明，商周青銅器的合金配置較“六齊”更復(fù)雜，但“六齊”仍是世界上關(guān)于銅錫配比最早的文字記載。
除青銅合金之外，煉丹引起對汞及其化合物的認識也是一例。丹砂即朱砂，朱砂是一種緋紅色的礦物，成分為一硫化汞，是提取汞的重要原料，也是古代制作紅顏料（銀朱）的重要原料。在煉丹術(shù)出現(xiàn)前后，從原始社會到秦漢，在墓葬中用朱砂撒遍死者全身，或以朱砂鋪墊時有發(fā)現(xiàn)。河南偃師二里頭遺址Ⅲ區(qū)發(fā)掘的2號墓，墓底鋪墊朱砂厚達6厘米。⒀這種現(xiàn)象應(yīng)與山頂洞人在尸體周圍撒赤鐵礦粉相似，與巫術(shù)與象征生命有關(guān)?！艾F(xiàn)在化學(xué)史專家多認為，中國的煉丹術(shù)可能是發(fā)韌于戰(zhàn)國和秦代齊燕方士的求‘不死之藥’”。⒁煉丹與青銅冶煉有一定關(guān)系。“但煉丹又不同于青銅冶煉，它是以‘抽砂煉汞’，用汞來制造金汞齊和藥金、藥銀的主要內(nèi)容?！雹佑捎诠苋芙饨稹y、鉛、錫等金屬，常用于提煉金銀。金與汞的合金，古稱“金汞齊”，是鎏金工藝的重要材料。方士從丹砂提煉水銀，制成金汞齊為器皿鍍金，是因為相信用鍍金器皿飲食可以長壽，由此產(chǎn)生了一種鎏金新工藝。
自然界萬物幾乎都以它們的特性和內(nèi)質(zhì)不斷地啟發(fā)著人類設(shè)計的“巧思”。竹木富有彈性的枝條啟發(fā)人發(fā)明了弓弩，木材浮在水上的性能啟發(fā)人發(fā)明了船舶，草木灰覆蓋在陶器上燒成釉，熔化的石英成了玻璃，空氣和水流動的規(guī)律產(chǎn)生了流體動力學(xué)，天體運行的規(guī)律產(chǎn)生了天文學(xué)，空氣急劇膨脹的原理產(chǎn)生了火藥，磁鐵與磁場的相應(yīng)關(guān)系產(chǎn)生了指南針……冥冥之中，大自然造物的奧秘在一點點地啟發(fā)人類的創(chuàng)造，大自然才是真正的設(shè)計之母。
摘要：
樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪由于具有自銳性好、胎體柔性和易于修整等特點而廣泛用于各種難加工材料精密加工。文章主要就樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪的設(shè)計思路、性能影響因素以及加工應(yīng)用進行簡單綜述，最后對提高我國樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪性能提出了幾點建議。
關(guān)鍵詞：
樹脂結(jié)合劑；金剛石砂輪；精密加工；修整
1樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪介紹
樹脂結(jié)合劑超硬材料工具主要是以金剛石或cBN為磨料，以樹脂粉為粘接劑，加入適當(dāng)?shù)奶畛洳牧?，?jīng)過配方設(shè)計、稱混料、熱壓成型、二次固化、后續(xù)加工處理等工藝過程制成的適用于不同磨削要求的超硬工具［1］。與陶瓷結(jié)合劑或金屬結(jié)合劑超硬磨具相比，它具有制造工藝簡單，原材料易得，成本低等特點，且能夠大量適用低品質(zhì)超硬磨料，加工對象廣泛，如各種難加工鋼材、硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷、石材等。由于樹脂超硬磨具在磨削過程中具有較好的自銳性，不易堵塞，磨出的工件具有表面質(zhì)量好，砂輪易于修整等優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用。樹脂金剛石工具所用的樹脂結(jié)合劑主要分為酚醛樹脂和聚酰亞胺樹脂兩大類，其種酚醛樹脂金剛石工具實際工作溫度不超過120℃，聚酰亞胺樹脂耐熱性稍好，可在260℃下長期使用。由于聚酰亞胺樹脂的價格相對昂貴，尤其是近年來科學(xué)家對酚醛樹脂進行改性使其實際工作溫度也能到達200℃以上，如英國AdvancedResinsLimited公司的939P，故酚醛樹脂的使用日益廣泛。本文將主要介紹樹脂金剛石工具的設(shè)計思路及影響因素。
2樹脂結(jié)合劑金剛石工具的設(shè)計樹脂結(jié)合劑金剛石工具的設(shè)計主要基于如下五個方面［2］：
（1）粘結(jié)性必須好。結(jié)合劑能均勻分布于磨料表面，將磨粒牢固地把持在磨具中，并且能牢固地粘結(jié)在基體上，既使磨料不易過早脫落，又防止結(jié)合劑與基體分離，保證生產(chǎn)安全。
（2）磨削效率高，耐磨性好，加工光潔度（或表面粗糙度）好。樹脂結(jié)合劑因具有彈性和脆性，所以在磨削中自銳性好，不易堵塞，但耐磨性較差。因此我們在研究和設(shè)計結(jié)合劑配方時必須考慮在保證光潔度要求的前提下，既要有高的磨削效率，又要盡可能有高的耐磨性。結(jié)合劑的配制非常關(guān)鍵，要選擇最佳配比的結(jié)合劑，既要滿足較高的磨削效率，又要滿足較好的耐磨性，二者兼顧，才能保證磨削加工的要求，又能達到降低成本的目的。
（3）耐熱性要好。如果結(jié)合劑的耐熱性較差，使磨具在使用過程中不耐高溫，消耗快，甚至因為磨削熱過高，而使磨具燒傷、裂紋、脫環(huán)等，因此（1）選用耐熱性好的粘結(jié)劑和加入適當(dāng)?shù)奶畛淞?，以提高其耐熱性；?）盡可能采用冷卻液進行濕磨，以提高磨具的耐用度；（3）如果采用干磨，則盡可能使進刀量小一些，以提高磨具的耐用度。
（4）結(jié)合劑強度必須高。結(jié)合劑的強度直接影響磨具在使用過程中的磨削效率、磨耗的大小、工件質(zhì)量好壞以及安全性能等，因此必須對影響結(jié)合劑強度的因素有所了解。影響結(jié)合劑強度的因素主要有：（1）填充料的加入會使結(jié)合劑強度提高或降低，多數(shù)填充料加入后能使機械強度提高，并且在一定范圍內(nèi)隨著添加量的增加而增加，但磨耗比降低。有的填充料，如石墨和固體二硫化鉬，加入后使強度反而降低，因此根據(jù)要求合理選用填充料；（2）磨具的成型密度（或磨具的氣孔率）會影響結(jié)合劑強度。磨具的成型密度低，氣孔率就高，則結(jié)合劑強度低，反之結(jié)合劑強度高。因此要合理設(shè)計磨具氣孔率參數(shù)；（3）磨具成型的硬化溫度和二次硬化溫度高低以及升溫曲線都會影響結(jié)合劑強度。
（5）結(jié)合劑硬度必須合適，耐磨性能好。結(jié)合劑的強度必須與金剛石（或cBN）磨粒的磨損速度相匹配，不能因為結(jié)合劑的磨耗過快，而使磨粒過早脫落，那樣的話，磨料就得不到充分使用，造成浪費。
3樹脂結(jié)合劑金剛石工具的影響因素
樹脂金剛石工具由樹脂結(jié)合劑、填料和金剛石磨料經(jīng)混合后熱壓固化而成。其性能也直接受樹脂結(jié)合劑、填料和金剛石磨料的影響。
3．1結(jié)合劑的影響，主要包括結(jié)合劑種類和含量的影響等
（1）各種樹脂結(jié)合劑金剛石工具的共同特點是耐熱性較差，在加工工件的過程中，金剛石工具和工件之間產(chǎn)生的熱量容易使局部溫度過高，一旦達到臨界值，樹脂結(jié)合劑對金剛石的把持失效，金剛石在沒有完全磨鈍的條件下就會脫落，從而使加工費用大幅提升。目前主要是通過對樹脂結(jié)合劑進行改性來提高其耐熱性能的。高良倡［3］采用方烷基醚改性酚醛樹脂，其耐熱性能夠達到180℃以上。杜楊等［4］以有機硅預(yù)聚合物、硼酸、苯酚和甲醛為原料合成的新型含硼硅酚醛樹脂BSP，由于酚醛樹脂結(jié)構(gòu)中引入B—O鍵和有機硅鏈，BSP樹脂具有優(yōu)良的耐熱性和韌性，同時也改善了樹脂的耐水性和儲存穩(wěn)定性。肖東政等［5］采用BMI（雙馬來酰亞胺）改性酚醛樹脂獲得了耐熱性較好的雙馬來酰亞胺改性酚醛樹脂。
（2）樹脂結(jié)合劑含量的影響。樹脂結(jié)合劑含量對金剛石工具加工性能有較大的影響。文獻［24］介紹了在單晶硅片減薄砂輪中，樹脂結(jié)合劑含量增加，砂輪的硬度、抗壓強度逐漸增大，當(dāng)樹脂結(jié)合劑含量增加到一定程度時，砂輪磨耗比的提高趨于緩慢，同時砂輪表面容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，同時含量越高，堵塞現(xiàn)象越嚴重。
（3）樹脂結(jié)合劑粒度的影響。國內(nèi)用作金剛石磨具生產(chǎn)的樹脂粉粒度大多在80～180目之間，這樣的粒度范圍存在兩個缺陷，一是影響磨具的壓制成形性能，二是可能影響結(jié)合劑的性能。在壓制過程中，樹脂粉雖可受熱軟化，并有一定流動性，達到包覆磨粒的目的，但在壓制過程中，結(jié)合劑料是在模具內(nèi)受壓的，空間有限，樹脂的流動范圍也有限，當(dāng)樹脂粉粒度粗時，就會有部分磨料粘結(jié)不牢固，從而過快脫落。有研究表明當(dāng)樹脂粒度細化后，可改善成形料的流動性，有利于磨具的熱壓成形［6］。
3．2填充料的影響，主要包括填料種類和含量的影響等
填充料是金剛石磨具的一個重要組成部分，加入適量的填充料不僅可以大大降低成本，還可提高磨具的機械強度，延長使用壽命。（1）填充料種類較多，加入不同種類的填料對磨具的影響也不同。按性質(zhì)和用途可分為四類：①不活潑填充料。用于可塑工藝，目的是降低磨具成本；②活潑填充料。增塑吸附效應(yīng)，使磨粒與結(jié)合劑粘合能力增強；③補強填料。如玻璃纖維，碳纖維等，目的是增加結(jié)合劑強度；④降低結(jié)合劑強度填料。制成適合修整工具的磨具。在超硬材料樹脂磨具中，其作用主要是用來改善結(jié)合劑的耐熱性、硬度、強度，最終目的是提高耐用度。填充料的種類繁多，對于金剛石樹脂磨具，酚醛樹脂結(jié)合劑所用填料，國內(nèi)常見的是Cr2O3，ZnO和Cu粉；聚酰亞胺結(jié)合劑所用填料，除Cu粉外，國外用于干磨時加Zr、Co、CaCO3等，用于濕磨時，可加石英粉（SiO2）、鋁氧粉（Al2O3）等陶瓷材料。車劍飛等［7］人采用原味生產(chǎn)法對酚醛樹脂進行了納米粒子TiO2＼Al2O3＼SiO2填充改性，研究了納米粒子填充改性對樹脂分子結(jié)構(gòu)、耐熱性、沖擊性能和流變性能的影響，結(jié)構(gòu)表明，改性結(jié)構(gòu)無影響，能夠顯著提高樹脂的耐熱性能，提高其分解溫度約150℃，當(dāng)填充量為5wt％時，用TiO2改性樹脂的沖擊強度可提高到普通酚醛樹脂的231％。各種改性樹脂又都具有不同的特性，鄒文俊等［8］利用納米SiO2（原位聚合和共混方法分散到酚醛樹脂中）改性酚醛樹脂，可提高磨具的耐熱性以及磨削比，且材料價格廉價，適用性較高。陳鋒等［9］研究表明，銅錫合金粉的銅錫比例，含量、粒度對樹脂結(jié)合劑超硬制品的力學(xué)性能影響顯著，只有選擇適當(dāng)銅錫比例、含量、粒度的銅錫合金粉才能獲得具有優(yōu)異力學(xué)性能的樹脂超硬制品。
3．3磨料金剛石的影響，主要包括金剛石鍍覆、種類和粒度等的影響
（1）金剛石表面鍍覆金屬后，單顆粒抗壓強度都有所提高，同時磨耗比下降，即延長了使用壽命。與不鍍覆的金剛石相比，具體作用還包括以下幾個方面：①鍍層減緩對樹脂結(jié)合劑的熱脈沖，金剛石鍍層的導(dǎo)熱率比金剛石小，因此金剛石磨粒接觸工具時，產(chǎn)生的瞬時高溫經(jīng)過鍍層后傳給樹脂，從而保護緊接磨料部位的樹脂不受高溫損傷；②鍍層提高金剛石與結(jié)合劑的結(jié)合強度，金屬鍍層內(nèi)包金剛石，外部與樹脂結(jié)合劑能良好粘結(jié)；③鍍層提高金剛石顆粒抗破碎強度，鍍覆金屬后金剛石顆粒的缺陷得到彌補，起到了補強作用，且鍍層含有韌性金屬，有利于提高顆?？蛊扑閺姸?；④鍍層對磨粒起隔離保護作用，隔絕外界氧及其它有害介質(zhì)的作用，同時在磨削高溫下，鍍層對金剛石晶體的石墨化能起抑制作用。
（2）國內(nèi)外超硬材料廠家對超硬磨料進行了較為細致的分類，其中低品質(zhì)的金剛石磨料或通過特殊工藝處理的具有高自銳性和微破碎性的金剛石磨料，主要用于樹脂結(jié)合劑金剛石工具的制備。如E6公司提供的PDA433，PDA321，PDA311，PDA211等牌號的金剛石，具有高自銳性和微破碎性。目前國內(nèi)樹脂模具普遍使用RVD型金剛石磨料，其顆粒多為針片狀，晶型不規(guī)則，強度低、脆性大、表面粗糙但磨削鋒利，與樹脂結(jié)合劑結(jié)合良好；近年來國內(nèi)開發(fā)的多晶CSD型金剛石磨料用于樹脂結(jié)合劑磨具，顯著提升了樹脂金剛石工具的鋒利度。
3．4修整對樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪的影響
修整過程是砂輪制備中不可或缺的因素，通過整形能夠獲得各種形狀的樹脂金剛石砂輪，通過砂輪修銳使樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪表面金剛石出刃，合適的修整加工直接影響砂輪的使用性能。鄒大程［10］設(shè)計了一種新型樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪修整方法，并用白剛玉、碳化硅、碳化硼、鉬、鉬鐵合金等方法分別進行砂輪修整實驗，通過對比分析各種方法的修整力、表面形貌精度、砂輪修銳效果以及磨削性能，以此對比不同修整方法對樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪的修整效果。選用適合于實際應(yīng)用的修整技術(shù)將有助于提高樹脂金剛石砂輪的使用性能。
4樹脂結(jié)合劑金剛石工具的應(yīng)用
樹脂結(jié)合劑超硬工具具有磨削力小、磨削熱少、自銳性好、加工效率高、加工表面光潔度高等優(yōu)異特性，主要用于切割、精磨、半精磨、刃磨和拋光等加工，目前已經(jīng)成為超硬工具中使用量最大的一類，在貴重陶瓷材料加工，半導(dǎo)體材料加工，磁性材料加工，金屬材料加工方面的應(yīng)用越來越廣泛。樹脂金剛石研磨盤應(yīng)用于顯示屏玻璃加工，替代傳統(tǒng)游離磨料研磨加工，能夠提高顯示屏的加工效率，改善表面質(zhì)量，降低加工成本。鄧朝暉等［11］對納米結(jié)構(gòu)金屬陶瓷（n－WC／Co）涂層材料在金剛石砂輪精密磨削工程中的磨削力進行了較詳細的試驗研究。在相同磨削條件下，納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層的磨削力始終高于常規(guī)結(jié)構(gòu)陶瓷涂層的磨削力；同等磨削條件下，樹脂結(jié)合劑砂輪磨削工具按所需的磨削力大于金屬結(jié)合劑砂輪。本俊之等［12］利用紫外線固化樹脂開發(fā)樹脂結(jié)合劑金剛石線鋸替代傳統(tǒng)游離磨料切削半導(dǎo)體大直徑硅片，解決了傳統(tǒng)切割加工工作環(huán)境惡劣、生產(chǎn)效率低等問題。Ke－h(huán)uaLi等［13］對IC硅片超精密背面用樹脂2000＃金剛石砂輪加工問題進行了研究，結(jié)果表明通過優(yōu)化結(jié)合劑配方，使結(jié)合劑磨損速度與金剛石脫落速度達到匹配，材料去除率達到10．236mm3／s，表面粗糙度Ra為5．122nm。林培勇等［14］介紹了樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪在單晶硅片磨削中軸向磨削力的變化規(guī)律以及軸向磨削力與磨削工藝參數(shù)之間的關(guān)系，為樹脂砂輪在單晶硅應(yīng)用方面的力學(xué)分析提供一個思路。
5結(jié)語
從目前的市場而言，我國已經(jīng)是樹脂金剛石砂輪的生產(chǎn)使用大國，產(chǎn)品數(shù)量已經(jīng)遠遠超過了國外樹脂金剛石砂輪，但質(zhì)量上還有相當(dāng)大的差距，國內(nèi)目前只局限于生產(chǎn)中低端砂輪。例如，筆者曾經(jīng)在國內(nèi)某合金加工廠見到3A1－150的樹脂砂輪，美國進口單價為人民幣10000元，該廠廠長介紹說國內(nèi)沒有廠家能夠提供該產(chǎn)品，就連轉(zhuǎn)型比較成功的韓國金剛石企業(yè)新韓公司和二和公司都不能生產(chǎn)。筆者認為提高樹脂金剛石砂輪質(zhì)量應(yīng)該從如下幾個方面開展工作：
（1）從樹脂源頭來開展工作，樹脂結(jié)合劑砂輪制造廠家、樹脂生產(chǎn)廠家和砂輪使用廠家形成聯(lián)盟共同開發(fā)合適的樹脂結(jié)合劑，同時細化樹脂的粒度。
（2）引進控溫精度高的熱壓機，優(yōu)化熱壓合成工藝以及二次固化工藝。筆者了解國外樹脂砂輪生產(chǎn)商采用的熱壓機溫度誤差控制在3℃以內(nèi)，而國內(nèi)設(shè)備溫差基本上都在5℃以上。
（3）優(yōu)化砂輪配方，根據(jù)不同的加工對象來設(shè)計砂輪配方，形成配方與使用對象相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，便于指導(dǎo)砂輪的配方設(shè)計。
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