粉末冶金新技术
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粉末冶金新技术范文第1篇
关键词：湘南地区；信息技术；企业；规模经济
一、在生产管理中应用
主要是进行生产观念、生产计划、流程控制和生产决策过程的创新。湘南地区企业使用适合自身条件的生产管理系统，使企业在组织生产活动时，能够科学合理地投入各种资源，通过生产管理系统，可对企业生产管理活动进行有效管理，并可根据实际情况不断进行完善，使之更适合自身需要，能够适时适地投入适量生产力要素，进行科学合理生产。这其中涉及到信息技术的许多方面，如遥感技术、通信技术、计算机智能化技术以及自动控制技术等，并通过信息技术的不断创新，特别是信息系统技术和互联技术，使得企业进行生产计划、产品开发、产品设计、生产制造及营销等一系列活动构成一个完整有机系统，使企业生产与经营之间的内在联系更加紧密，并互相渗透，朝着一体化方向发展，从而使企业管理更加有效，能够更加灵活地适应环境变化。信息技术的应用，不仅提高企业的生产速度，而且通过信息系统提高了整个生产作业系统的工作效率、效能，包括提高速度、降低成本、提高准确度、提高质量、提高服务水平、辅助决策等，以此形成产品、服务的竞争优势，这对企业规模经济发展奠定基础。
二、在营销管理中应用
湘南地区企业借助于信息技术进行营销管理，突破以往的营销理念、方式和规模，有效提高了企业市场营销信息处理速度和决策能力，使企业营销管理更加有效，从而降低交易成本、减少库存，提高交易速度、规模和效益。
在营销手段上，扩展企业传统的营销手段，通过信息技术、网络技术，使企业、厂商、客户、其他相关部门等之间的业务往来通过信息网络技术实现，方便地传递各种规格的文件，交换所需的营销的信息；使用电子订货系统使企业方便地获得订货信息；通过互联的计算机信息系统，企业可动态地获悉各地市场、各分销处、各个客户及各类产品的销售、存货、回款等情况，及时对企业营销策略进行调整；利用计算机网络进行广告宣传，接受订货等，为消费者提供个性化服务要求的商品和服务，并且可以采用调查抽奖法、注册中奖法、会员优惠法等激励措施，使访问者能及时获得有价值的信息，使访问者访问的次数、频率提高，对被访问的公司的忠诚度也随之增强。
企业的营销管理，在内部使用基于内联网的营销管理系统，包括库存管理系统、销售系统等。在外部，主要是应用基于外联网的营销措施，一般有：设立网站，进行信息交流；在网站上开设有关售后服务、技术指南、问题解答等咨询服务；进行网络贸易管理，让客户可以在网上订货、设计产品、支付等。对于企业客户，建立客户信息资料库和销售产品信息资料库，并同时应用于以上各信息系统中，便于客户管理与跟踪、市场客户定位和个性化客户服务。
三、在财务管理中应用
在信息经济时代，基于互联网的财务管理信息系受到湘南地区企业的欢迎。现在，许多企业主管、经理们在企业外面工作活动时，要用到企业内部的许多适时的财务信息，就可以充分发挥信息技术作用，只需通过互联网，便可达到与在企业内部开会一样的效果，商讨、获取相关资料信息。企业内部还将有关财务信息输入电子公告板，即时传达到各分公司，各分公司也一样能从公告板上获取所需的其他部门的信息，了解每日各地分公司的营业状况与供货状况，完成订货与财务清算，为企业的重要决策提供依据。
四、在人力资源管理中应用
为了管理复杂环境下多样的、重要的人力资源，湘南地区企业广泛应用人力资源信息系统进行管理，帮助管理者解决人力资源问题，为高层管理者提供战略计划信息和决策依据。
在开发应用这些系统时，一般先建立职员信息资料库，并将它与其他信息系统进行集成，更能促进系统有效地运行，如工资系统、业绩系统等，充分调动职员的积极性、主动性和创造性。使人力资源管理从传统的从属地位、事务性静态管理转变到战略性、前台式、动态的管理。如，企业内部的人事流动、晋升、培养等，可从信息资料库中对职员的教育程度、培训情况、工作表现、专业技能等进行分析，从而发现潜在的合适人选，减少“大材小用”，“小材大用”的情况出现，以便进一步培养发展，使企业人才资源得到合理有效的使用；企业员工的招收，可利用网络远距离获取相关信息并加以分析、评价和反馈，再进行录用、培养、考核、分配等。
随着信息技术的高速发展，虚拟企业和虚拟组织将不断出现，员工甚至可通过互联网在家办公，完成工作任务，一个员工也可同时为几家企业工作，届时，互联的人才资源信息系统的应用将会更有利于湘南地区企业人力资源配置。
五、在组织结构优化中应用
传统管理组织结构是金字塔型，存在组织层次过多、信息的渠道过长、反应迟缓、各职能部门相互隔离、各级之间的信息常常扭曲、失真等弊端。而信息技术的应用则使湘南地区企业的管理层次较少，以网络型的扁平化组织结构代替多层次的垂直型组织结构，提高了信息传递的效率和工作效率，加强了部门之间的相互沟通，提高了企业的决策速度和整体的反应灵敏度，从而使企业能够迅速抓住市场机会。这些应用，都需要对信息资源进行采集、录入等。通过信息系统对这些信息资源进行加工，得出新的有用信息，为企业管理实践服务；将信息直接通过计算机程序，生成可以在网络中方便查询与检索的数据库文件，方便信息的传输和再利用等。这个阶段应用，主要是要通过信息系统的应用、创新来带动企业管理的创新、优化，力求利用信息技术提供实时、准确、共享和互动的信息，来明确和优化企业的各项管理流程，达到降低业务成本和提高工作效率、增加收益的目标。
六、在战略管理中应用
面对变化莫测、激烈竞争的市场，信息技术的发展影响着湘南地区企业战略的制定、规划、实施、评价和修正等。
一是信息技术使企业快速方便地获取外部环境信息，及时分析企业所面临的机会与威胁，实现战略调整与转移。运用信息技术使企业对其所处的产业环境、行业吸引力、盈利水平做出快速、准确的分析，从而及时地调整经营战略，有力地采取紧缩战略、稳定战略或发展战略等，及时地投身于优势产业中去。二是信息技术使企业发现内部优势与弱势，培育企业核心能力。企业的竞争优势的根源在于组织内部，只有良好的内部运转管理，才能使企业具备竞争优势。
七、在企业文化中应用
在信息技术广泛应用的今天，湘南地区企业文化的内容及其传播方式都发生了很大的变化。
现代企业文化强调：协同与创新、共享与利用、竞争与联合并存。在传统企业中，这是一对难以调和的矛盾，而高度发达的信息技术，特别是网络技术将赋予个体更大的权力和空间，人与人之间的关系将主要是资源互动关系，组织将不再会冻结个性，而是将激发人的潜能。另外，虚拟企业的出现，使各个独立的企业组成网络联盟，使企业能运用自身最强的优势和有限的资源，最大限度地提高企业的竞争力。这种通过联盟、合作来形成竞争优势的新观念打破了传统“有你无我，势不两立”的竞争观念，减少了企业内耗，充分利用各种可用资源。
企业利用信息技术将本企业在生产经营活动中的各种行为规范、群体意识、价值观念及员工的优秀事迹、优良传统和作风，通过文字条例信息在企业中显性化，以便将企业的精神文化、制度文化和物质文化融为一体，形成特有的企业文化，并利用企业信息网络进行有意识地倡导、宣传和发扬，使这种管理理念根植于企业全体员工中，贯彻到实际行动上，增强企业的凝聚力，培养员工积极向上、勇于开拓的企业精神。
八、在企业管理方法中应用
信息技术发展使湘南地区企业管理涌现出许多新的管理方法。如在企业经营预测、决策方面有：回归分析法、运筹分析法、决策树法、投入产出法、德尔菲法、时间序列分析法等；在人力资源管理方面有：X理论、Y理论、X+Y理论、Z理论等；在生产管理方面有：计算机辅助设计/制造、计算机集成制造系统、智能化控制系统、柔性制造系统、虚拟开发制造系统、资源计划系统等；在质量管理方面有：IS09000系列质量体系认证、全面质量管理、零缺陷管理等；在设备管理方面有：设备更新选择、全员设备管理、动态规划、故障分析法等；在企业财务管理方面有：投资成本效益分析、量本利分析、现值分析、投资回报分析、投资风险分析、投资组合分析等。这些管理方法的产生、应用与现代管理信息技术息息相关，它们与数据处理系统、电子数据交换系统、计算机模拟系统、决策支持系统、专家系统等相结合，在企业管理中发挥了更大作用。
九、在企业集成化管理中应用
当企业对信息技术的应用达到了较高水平时，企业需要集成化管理。同时，还要通过互联网使众多的企业能进行结盟、交易和业务协同，充分利用互联网提供的信息共享和实时交互，完成协同式的商业运作，减少中间过程。为了实现企业集成化管理，企业规范了内部基础管理，通过信息化的手段实现了基本管理流程。整个大系统下的子系统的信息交流灵活、互为共享，同时又互为制约。
企业在集成管理内部资源的同时，还充分利用外部资源，对客户、市场、供应商、同行进行跟踪、联系甚至是联盟，以提高对市场变化的反应灵敏度，从而获得领先的地位和竞争优势。实现企业间的供应链管理、客户关系管理等。
结语：正是信息技术在湘南地区企业的深入化应用，促使企业不断提高自身管理水平，强化企业的合纵连横，企业规模经济发展水平和效益逐步提升，产业协同与创新得到落实，整个湘南地区经济得到可持续发展。
参考文献：
粉末冶金新技术范文第2篇
关键词 TiAl基合金；粉末冶金；力学性能
中图分类号TF12 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0045-02
0 引言
作为高温结构材料，TiAl基合金正受到业内界人士的越来越高度关注，良好的抗氧化性能，低密度，耐高温性能等，让其比之镍基合金和钛基合金更具优越性[1]，因此成为航空，国防，军工等高科技领域极具吸引力的材料。然而，室温塑性低，高温屈服应力高和加工成形性差等，使得TiAl合金广泛应用受到严重的制约。因此，研究和开发针对TiAl合金合理高效的制备与成形技术，是科技工作者的一个重要课题。常规制备TiAl基合金的方法主要有粉末冶金，铸造，铸锭冶金等。其中粉末冶金方法有其显著独特优点：克服了铸造缺陷，如疏松缩孔等；加入合金元素来制备复合材料变得容易；材料成分均匀，显微组织细小，力学性能优异；复杂零件易于实现近净成形。
1 预合金粉末制备工艺
采用预合金粉末成型工艺制备TiAl基合金首先要制备γ-TiAl预合金粉末，之后经过模压成型与烧结反应而制得所需制件的工艺。此工艺的成本有些昂贵，因为，Ti熔点高且活性比较大，需要在制备过程中严格控制工艺，故难度也较大。现阶段，发展出来很多方法制备γ-TiAl预合金粉，其中主要被采用的有：雾化法、机械合金化法（MA）、自蔓延高温合成法（SHS）等。此工艺所获材料其晶粒大小，相分布以及合金元素分布的均匀性与相应的锻件相比，都得到显著提高。用预合金法，德国姆波公司制造出大型客机连接臂，和直升机叶片连杆接头，产品相比于锻件，材料和成本分别节省40%和34%[2]。随后美国坩埚公司又开发出，可以制备全致密，形状复杂的钛合金近形产品的陶瓷模热等静压技术，使得合金材料的力学性能得到进一步提升。
2 元素粉末法
元素粉末法是对Ti、Al和Nb、Cr、Mo等外加元素预压成形，在高温下反应合成之后进行致密化来制备TiAl基合金材料的，制品组织细小、成分均匀。此法优点是成本比较低，工艺设备简单而且容易添加各种高熔点合金元素，通过均匀化混合和高温反应能避免成分偏析。元素粉末法制备TiAl基合金，已经得到了广泛研究，所制备出来的材料性能可与铸造TiAl基合金媲美。元素粉末法制备TiAl合金时Ti，Al元素会发生扩散反应，基本反应过程为[3]：6Ti+6Al4Ti+2TiAl3， 4Ti+2TiAl3Ti3Al+TiAl+2TiAl2，Ti3Al+2TiAl2+TiAl 6TiAl。
3 成型工艺
预合金粉末属硬脆粉末，不便直接模压成形，所以采用挤压方式进行成形。有冷挤压和热挤压两种方式。此工艺让粉末晶粒得到了细化，组织均匀性和粉末间的高温扩散能力得到提高。对于元素粉末挤压可以消除压坯膨胀开裂，而对于预合金粉末，挤压也提高了粉末变形能力。随着科技的进步，出现了很多新技术如：温压技术，流动温压技术，模壁技术，爆炸压制技术，高速压制技术等。这使得粉末冶金成形技术正向高性能化，高致密化方向发展。
4 烧结反应工艺
以下是对目前出现的几种TiAl合金粉末冶金烧结工艺简单介绍。
4. 1热压和热等静压
热压和热等静压是目前两种很可行的制备钛铝基合金的工艺。在压制的过程粉末的受力比较均匀，所得制件的致密度很高，力学性能很优异。经文献和实践所知，在1100℃～1300℃，压力大于100MPa时，将雾化TiAl预合金粉末，直接进行热等静压效果为最好。刘咏等人用此热等静压的工艺方法所制得的钛铝基合金制件，致密度高，显微组织细小，结果很是成功[4]。
4.2 自蔓延高温合成工艺
自蔓延高温合成（也被称为燃烧合成方法），是利用化学反应过程所生成的热量和产生的高温，而使自身反应持续下去，进而获得所需材料或制品的方法。该工艺简单，高效节能，成本低且制品质量高，自问世后在世界范围内得到了广泛的研发与应用。其中开发出来的SHS制备粉体，烧结，致密化技术，能够制备出常规方法难以制备出的TiAl化合物，且产物形状复杂，致密度高，目前SHS粉末技术已成功应用与工业生产且技术越发成熟。
4.3 放电等离子烧结
放电等离子体烧结亦叫作等离子体活化烧结，最早源于20世纪30年代年美国人的脉冲电流烧结原理，但此快速烧结工艺真正发展成熟是90年代从日本开始的，此后才得到广泛的关注与研发。在装有粉末的模具上联通瞬间，断续，高能脉冲电流，粉末颗粒间就能产生等离子放电现象，产生的高活性离子化的电导气体，迅速消除粉末粒表面的杂质和气体， 并加快粉末的净、活、均化等效应[5]。SPS艺有其独特优势：加热均匀，烧结温度低且升温速度快，产品组织细小均匀且致密度高。研究表明，用MA技术与SPS技术结合制备出的TiAl合金，组织均匀，性能优良。
4.4 粉末注射成形工艺
此技术是把塑料注射成形工艺和传统粉末冶金技术相互结合，而发展成为一种新型的近净成形的工艺。主要步骤为：混合粉末与粘结剂，注射成形，脱模，烧结。此工艺制备的制件致密度高，组织均匀，性能优越，能够制备质量要求高且精密复杂的制品，而且成本低，自动化程度高，材料利用率几近百分百。因此该工艺在国际上很热门，很受欢迎。采用PIM工艺制备出的TiAl合金组织细小均匀，相对密度高，性能优良，而且成本与传统工艺比大大降低，当然此方面的研究还有广阔空间。
5 粉末冶金TiAl基合金的力学性能
作为高温结构材料，TiAl合金因为低的密度，高强度系数，良好的抗氧化性能和抗蠕变性能等，而备受关注与欢迎。然而因低室温延展性，难加工性，使其被广泛应用受到制约[6]。如何使其强度和延展性相平衡是一个很大挑战，有关此方面的研究工作一直在进行。研究表明，TiAl合金中增加Nb能改善TiAl合金高温抗氧化性能，适量Cr可以提高延性，B可以细化晶粒， 提高抗蠕变性能。经过不断地改进和完善，粉末冶金TiAl合金的一些力学性能已得到了显著的提高。近期研究发现，合金添加Mo，V和Ag能改善显微组织，在1350度烧结能提高其致密度能达到96%，而抗压缩强度可达到1782MPa。然而，孔隙的难以彻底消除，间隙元素难于控制等问题，还需要不断地克服。
6 结论
TiAl合金因其独特的性能在军工，航空等高技术产业占有重要地位，采用粉末冶金工艺制备TiAl基合金，优势明显，能够制备得精密度很高的制件。在TiAl合金制备技术中，极富吸引力，进而脱颖而出。然而，粉末冶金法制备TiAl基合金技术并不是完美至极的，还有一些工作需要进一步研究和拓展：控制间隙元素和杂质的污染；合金元素的合理选择与添加，改善TiAl合金的性能；进一步完善致密化技术，让显微组织更加均匀细化，消除孔隙缺陷等；进一步研发让生产低成本，高效率，规模化，不但为军用而且为民所用，促进经济的发展。粉末冶金钛铝合金技术有其独特的优势和地位，若得到进一步改进和完善，对我国的经济发展，国力的提升，具有重大意义。
参考文献
[1]Q.Liu，P.Nash. The effect of Ruthenium addition on the microstructure and mechanical properties of TiAl alloys[J]. Intermetallics 2011（19）：1282-1290.
[2]赵瑶，贺跃辉.粉末冶金Ti6Al4合金的研制进展[J].粉末冶金材料科学与工程，2008，13（2）.
[3]Wang G X，Dahms M.PMI，1992，24（4）：219-225.
粉末冶金新技术范文第3篇
随着新材料、新技术的不断发展与应用，材料的轻型化、节能化、智能化、环保化已经成为 21 世纪材料科学发展的主题。轻质高强金属基复合材料由于具有更高的比刚度、比强度，在强调材料轻型化的今天，受到越来越多的关注。在金属基复合材料的制备工艺中，粉末冶金工艺方法由于其工艺温度低及近净成形等特点, 使其具有独特的优越性并被广泛采用[1]。粉末冶金（PM）方法最初主要应用于一些难熔材料和高熔点金属，由于这些材料塑性差、变形困难，制备过程中主要采用粉末冶金工艺方法。粉末冶金工艺中的经典烧结理论的研究也是基于高熔点、脆硬材料的[2]。但是，建立在脆硬材料之上的经典烧结理论是否适用于低熔点、低密度的材料，至今仍在研究之中。以往的烧结工艺研究，为了了解烧结后材料显微组织的演变，是将烧结后的试样重新打磨、抛光成金相试样后，在光学金相显微镜下观察其组织的改变。这一方法的缺陷在于得出的试验结果只是烧结完毕后试样组织的变化，对于二元或多元合金系金属粉末而言，无法实时了解烧结过程中基体粉末和添加的合金粉末颗粒间的烧结机理和显微组织的演变过程。用粉末冶金方法制备金属基复合材料，在烧结阶段，基体与外加增强相之间一般不发生反应[3]，烧结工艺的设计是依据基体材料而定。由于铝合金的烧结温度低于纯铝的熔点，因此，在烧结过程中我们可以利用高温光学金相显微镜对整个过程进行原位观察。为了验证经典烧结理论中的“球－球烧结模型”对铝、镁等屈服强度比较低的粉末体系是否依然有效，西安交通大学材料学院柴东朗课题组成功利用自行改制的高温光学金相显微镜，对二元铝基纯金属粉末体系的烧结过程进行了原位观察，即在烧结的同时，实时观察金相试样表面组织的演变过程，并将烧结过程录像存入计算机，发现了许多先前未有报道的新成果，为材料的试验及检测开创了一条新路。
2 试验装置的改造
为了能做到烧结过程的原位观察，试验装置必须要解决两个问题，一是烧结炉要足够小，可以放在光学金相显微镜下对试样进行实时观察，并有冷却系统和控温系统；二是光学金相显微镜的镜片要耐高温，同时要具备成像系统，以便及时将光学信息转换成数字信号，并输入到计算机中以数字格式存储起来，使试验者可以实时观察。经过不断的探索与试验，课题组终于成功研制了可以用于原位观察的高温光学金相显微镜。
课题组自制的高温光学金相显微镜是在普通的光学金相显微镜基础上加以改造的，增加了成像系统和加热系统。结构框图见图 1。成像系统由光学成像系统和数码转换系统两部分构成，数码转换系统的作用是把拍摄到的图像由光学信号转换成数字信号，并存储为数字格式。通过数码转换系统，可以对实验过程拍摄动态连续图像，并根据需要截取成静态单幅图像。整个烧结过程均由成像系统实时录像，并可通过计算机原位观察。加热系统的作用则是实现在给定温度和保护气氛下的烧结，由加热坩埚以及水冷系统、气体保护系统、温控系统和电源等五部分组成，结构示意图如图 2 所示。加热坩埚位于电阻线圈中部，位置偏上，控温仪的热电偶安放在加热坩锅下方、线圈中部的位置。利用电阻线圈直接加热，加热效率高。加热台周围设计成空心环道以便通冷却水使设备降温；加热台上部也有通孔，当烧结某些易氧化材料时通入惰性气体进行保护。烧结时，可通过高温光学金相显微镜对试样表面变化的动态全过程进行实时录像，并可通过计算机原位观察为了进一步研究烧结时加热方式对烧结过程的影响，课题组还对高温光学金相显微镜的电源作了不断改进，使之不仅能实现阶梯式升温，而且能实现震荡式加热。
3试样制备
3.1 试样冷坯的制备
原位观察所用试样均采用粉末冶金法（PM）制备，主要工艺流程如图 3 所示。从烧结加热台示意图（图 2）可以发现，由于热电偶放在试样下方，因此，控温仪显示的温度并不是试样表面的温度。试样只有做得尽可能薄，才能使观察面的温度接近控温仪显示温度。为了保证试验结果的可比性，我们在制作试样时，尽量使所有试样厚度相等；由于加热台中的坩埚直径只有φ10mm，试样也必须做得直径小于 φ10mm；为了保证试验结果的可重复性和真实可靠性，我们把同一种试验材料的试样先制成 φ30×3.5mm 的冷坯，再进行切割分离、磨制后制成 φ7×3mm 的小试样，然后对每一个小试样，按照金相试样制备方法做成金相试样。
3.2金相试样的制备
随着科技的进步和发展，许多先进高端的检测设备被越来越多地应用到新材料的研制和产品检验中去。但是光学金相检验始终是最普遍最广泛的一种主要手段。在光学金相检验中金相试样的制备是获取清晰照片和正确结论的重要环节。利用光学显微镜对试样进行观察时，其观察到的信息主要来自试样表面颜色深浅的变化。我们在制作金相试样时也是依据试样表面不同区域能量的差异或不同相颜色的差异，通过腐蚀剂的作用，使其显示不同的颜色。腐蚀程度深的区域对光的散射严重，腐蚀程度浅的区域对光的散射轻微，这样，在光学显微镜下观察，颜色就有暗、亮之分，从而能分辨出试样表面的细微结构，如晶粒边界、相界、析出物等。用于原位观察的试样由于在压制冷坯时表面已经比较平整，因此，在金相试样的制备过程中只需经过砂纸细磨、抛光、腐蚀等过程。前两个过程的制备方法与一般金相试样制备并无差别，只是腐蚀过程有其自身的特殊要求。腐蚀的目的是将金属的显微组织显现出来。常用的金相组织显示法有化学腐蚀法、电解腐蚀法、金相组织特殊显示等[4]。本课题组采用的是化学腐蚀法。
在普通金相试样的腐蚀中一般经常使用氯化铁盐酸水溶液进行化学腐蚀。课题组在利用原位观察法进行烧结原位观察时发现，原位观察用的试样不能按照常规金相试样的制作方法制作，原因在于经过深度腐蚀的试样，在光学显微镜下观察，还未开始烧结时，外加硬质相颗粒颜色已经很暗，接近于黑色，以致烧结开始后无法观察颗粒表面是否已经发生了变化；如果抛光后的试样不进行腐蚀，又观察不到颗粒边界，也无法了解颗粒边界在烧结过程中的变化。课题组经过不断摸索与反复试验，针对铝基二元合金系试样，调制出浓度极低的腐蚀液，成分为：氢氟酸 1％、盐酸 1.5％、硝酸 2.5％，水 95％。腐蚀开始时，用吸管取出一滴腐蚀液，滴至试样表面 30s左右后立即用清水冲洗、擦酒精、吹干，这样腐蚀出的试样烧结时观察效果最好。此时，腐蚀后的试样只显示出颗粒在基体中的边界，颜色与基体差别不大，而基体和颗粒中的晶界则看不出来。图 4 为烧结时原位观察中截取的烧结试样照片。（a）为烧结前经轻微腐蚀后的试样。此时，可清晰地分辨出外加颗粒在基体中的轮廓。（b）为烧结10 min 时，颗粒周围发生的组织演变，其中黑色部分表明颗粒与基体间已形成共晶液相。
粉末冶金新技术范文第4篇
关键词：激光焊接技术；原理；特点；应用；发展趋势
Abstract: laser as a high speed, high precision, high quality and low deformation of welding technology, has been used widely in the industry. In this paper, the laser welding technology of welding principle, characteristics, process parameters, application field in detail, and connecting with the reality, laser welding technology to the development trend of certain discussion.
Keywords: laser welding technology; Principle; Characteristics; Application; Development trend
中图分类号：P755.1 文献标识码：A 文章编号
前言：激光作为一种电磁波，具有许多自身特有的性质，在工业领域得到了广泛应用。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，又常称为镭射焊机、激光焊机，按其工作方式常可分为自动激光焊接机、激光模具烧焊机、光纤传输激光焊接机、激光点焊机。
1 激光焊接的原理
激光焊接是利用高能量的激光脉冲辐射至材料，对材料进行微小区域内局部加热，利用激光与金属的相互作用，激光辐射的能量以热传导方式，向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池，达到焊接的目的。
按焊接熔池形成的机理划分，激光焊接有两种基本的焊接机理：热传导焊接和激光深熔焊。前者所用激光功率密度较低（105～106W／cm2），当激光照射到材料表面时，一部分激光会被材料吸收，一部分会被反射，材料吸收后将光能转化为热能市材料表面熔化，然后以热传导的方式向工件内部传递热量形成熔池，最后将两个焊件熔接在一起。热传导焊接熔深浅，深宽比较小。
2 激光焊接的特点
电弧焊、电阻焊、高能束焊（电子束焊、激光焊）、钎焊、电渣焊、高频焊、气焊、气压焊、爆炸焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊等焊接方式，是目前常用的焊接工艺。激光焊接相比于其他焊接方式，具有以下无法比拟的优点：（1）可将进入的热量降到最低的需要量，热影响区域的相变化范围小，因热传导所导致的热变形最低；（2）32mm厚板的单道焊接的工艺参数业经鉴定合格，降低了厚板焊接所需的时间，甚至可不使用填料金属；（3）不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑；（5）激光束易于聚焦、对准，受光学仪器导引，可放置在工件外适当的距离，进行远距离焊接，甚至可在工件周围的设备或障碍间导引。
3 影响激光焊接的参数
3.1 激光功率密度
功率密度是激光焊接中最关键的工艺参数之一。随着聚焦透镜焦长的变化，功率会随着改变。对于较高的功率密度，表层经过书微秒即可加热至沸点，产生大量金属汽化气体。因此，高功率密度对于打孔、切割、雕刻等材料去除有利。采用较低功率密度，需要经过数毫秒，材料表层温度才能达到沸点，在表层汽化之前，底层已达到熔点，容易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围104~106W/cm2内。
3.2 激光脉冲波形
激光脉冲波形既是区别是材料去除还是材料熔化的重要参数，也是决定加工设备体积及造价的关键参数。当高强度激光束射至材料表面，材料表面将会有60~98%的激光能量被反射损失掉，且反射率随着表面温度的变化而变化。在一个激光脉冲作用周期内，被加工金属的反射率的变化也很大。
3.3 激光脉冲宽度
激光脉冲宽度是激光焊接中的一个重要问题，尤其对于那些薄片材料焊接时，显得更为重要。激光脉冲宽度由熔深与热影响分区决定，激光脉冲宽度越长，热影响分区就越大，熔深随着激光脉冲宽度的1/2次方增大。但激光脉冲宽度的增大会降低其峰值功率，较低的峰值功率又会导致多余的热输入。
3.4 离焦量、焦斑
离焦量为工件材料表面离聚焦光束最小斑点的距离，将会影响激光功率密度以及焊接质量。因为聚焦光束最小斑点的中心功率密度很高，容易使材料蒸发成孔，所以激光焊接通常需要选取一定的离焦量。聚焦光束最小斑点外的各平面上，功率密度的分布相对均匀。通常长焦距的能量密度低，光斑大，能量密度足够情况下，可用于对接头定位精度不高的焊接；短焦距的能量密度较高，光斑小，要求工件配合间隙要小。
4 激光焊接的应用
4.1 在制造业的应用
激光拼焊是将几块不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材用激光把边部对焊，焊接成一块整体板，以满足零部件对材料性能的不同要求。从20世纪80年代中期开始，激光拼焊作为新技术在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注。激光拼焊工艺主要是为汽车行业进行配套服务，尤其在车身零部件生产、制造和设计方面，激光拼焊的使用有着巨大的优势。激光拼焊技术在国外轿车制造中得到广泛的应用。
4.2 粉末冶金领域
随着科学技术的不断发展，以及工业技术对材料特殊的要求，冶铸材料已不能满足需要。由于粉末冶金材料所具有的特殊性能和制造优点，在汽车、飞机、工具刃具制造业等领域中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的飞速发展，它与其它零件的连接问题显得日益突出，使粉末冶金材料的应用受到限制。
4.3 电子工业
激光焊接在电子工业中，尤其是微电子工业中得到了广泛应用。鉴于激光焊接热影响区小，加热迅速集中，热应力低，在集成电路、半导体器件壳体的封装中，显示出了其独特的优越性。在真空器件研制过程中，激光焊接也得到了应用。
5 激光焊接的发展趋势
5.1 新型激光器的研发
目前的激光焊接所使用的激光器主要为大功率CO₂激光器和YAG激光器。激光器的发展仍然集中于激光设备的开发研制上，如提高电源的稳定性和寿命，对于于CO₂激光器要解决放电稳定性的问题，对于YAG激光器要研制开发大容量、长寿命的光泵激励光源等。
5.2 焊接工程的有效控制
在激光加工的光束质量及装置研究方面，应着重放在研究各种激光加工工艺对激光光束的质量要求，以及激光光束和加工质量监控技术上。光学系统及加工头的设计和研制，开展焊接工艺及材料、焊接工艺对设备要求及焊接过程参数监测和控制技术的研究，对掌握普通钢材、有色金属及特殊钢材的焊接工艺具有重要的影响，准确地选择控制参数，可改善激光焊接工程的稳定性，提高激光焊接的焊缝质量，并将离子效应、匙孔效应等各种焊接效应控制在理想的范围内。
结束语：
本文对激光焊接的原理、特点，激光焊接过程中工艺参数，主要应用领域进行了讨论，并在最后提出了激光焊接技术发展的趋势。激光焊接技术凭借其高能量密度、高精度、深穿透、强适应性等特点，被广泛应用在制造业、冶金业等领域，不仅提高了生产效率，也显著提高了焊接质量。在21世纪，激光焊接技术必将在材料连接领域发挥至关重要的作用。
参考文献
[1]鹫尾邦彦.Laser material processing applications in electonic and eletric industries[J].溶接学会论文集，2001，(19)：176-191.
粉末冶金新技术范文第5篇
该项目是将中航工业制动的碳/碳刹车材料制备技术与西北工业大学的陶瓷基复合材料应用技术科学结合，发明的一种领先世界的新型复合材料――“碳陶飞机刹车功能复合材料”，简称“碳陶刹车材料”。它是产学研合作取得的一项饱含“中国创造”智慧的自主技术创新硕果。
其实，早在2008年中航工业制动用此材料制作的飞机刹车盘――“碳陶刹车盘”就在歼10某型飞机上实现了成功首飞。此后，碳陶刹车盘成熟地应用在我国舰载机、歼击机、运输机等10多种先进机型上，使我国成为世界上第一个将碳陶刹车盘成功应用机上的国家。碳陶刹车材料，改写了刹车材料的历史，彰显了碳陶刹车技术领跑世界的中国力量。
如今，关乎飞机起降安全的碳陶刹车盘授此大奖，实至名归。这项新型材料融合了粉末冶金刹车材料和碳/碳复合刹车材料的优点，具有重量轻、硬度高、刹车平稳、耐高温、耐腐蚀、环境适应性强等优点，被公认为性能优异的新一代刹车材料。
在产业界“一辈子只做刹车”的中航工业制动董事长、党委书记向克阳激动地说：“今天的获奖，就好比一个孩子高考考上清华、北大。关键是‘父母’基因强大，才修成正果。”
“找对了合作方比什么都重要”，西北工I大学领衔合作项目的中国工程院士院张立同更是情不自禁，“这让我们更加坚定了产学研合作自主技术创新的信心和决心。”
从2005年双方合作到2008年碳陶刹车盘装机首飞成功，再到荣获2016年国家技术发明奖。作为产学研主体的中航工业制动和西北工业大学同甘共苦，肝胆相照。在新材料研制领域，共同突破了世界制备技术的三大难题，形成了五个重大技术发明点，获得了19项国家专利。
科技的成色，产业的金色，成就了含金量十足的“中国颜色”。
飞机刹车盘从“跟跑”到“领跑”
翻开中国飞机刹车盘研制历史，这是一部布满荆棘的辛酸史，更是一部漫长且艰苦的奋斗史。
机轮刹车系统隶属机起降系统，主要承受飞机在地面的静动态载荷、冲击载荷、吸收刹车能量，并对飞机起飞、着陆、滑行、转弯、制动进行有效控制。据统计，飞机发生在飞机滑行和起降阶段的不安全事件占飞机所有不安全事件的60%以上。因此，作为刹车系统上起关键作用的刹车盘就显得尤为重要。欧、美、俄等航空工业强国，历来极为重视航空起降制动系统的发展。
目前，飞机刹车盘的制造材料发展经历了有机粘结剂刹车材料、粉末冶金刹车材料、碳/碳复合刹车材料和碳陶复合刹车材料四个阶段。有机粘结剂刹车材料是早期飞机使用的刹车材料，刹车温度低、寿命短、起落架次少，目前已基本淘汰。粉末冶金刹车材料在20世纪60年展起来，但存在高速摩擦系数低、高速制动力不足，以及使用寿命低等问题。
碳/碳复合刹车材料是上世纪70年代欧美发达国家率先使用的飞机刹车盘制作材料。长期以来，这项技术被美、英、法三国牢牢掌握。
1972年，中航工业制动发现和瞄准了这一尖端技术，向国家申请立项研制。1977年，研制出国内第一套扇形片结构的航空碳刹车盘；1987年，碳刹车材料制备工艺和防氧化技术获得成功；1993年，碳/碳复合材料刹车制备技术获得国家发明专利；1994年，碳/碳复合材料防氧化技术获得国家发明专利；1998年，碳/碳刹车盘在歼-10飞机上首飞成功；2003年，碳/碳刹车盘获得中国第一个TSOA技术标准批准书，并随着新舟-60飞机飞出国门，国际航线上终于有了中国产的碳/碳刹车。中航工业制动的这一创举，不仅彻底改变了西方大国对此技术的垄断局面，而且在全国范围内催生出10多个碳刹车企业，引领了中国碳/碳刹车材料产业的蓬勃发展。
有学者评价，如果没有碳/碳材料产业化的成功，就没有今天中国机轮刹车领先于世界的精“碳”一跃。碳/碳刹车盘最大的特点是对飞机减重效果十分显著，这对飞机来说无疑是最大的利好。
先进的成果必然承受更多异样的眼光。在中航制动攻关技术的过程中，遭到了很多所谓专家的反对。他们批驳和质疑碳/碳刹车材料的种种不是。然而，当碳/碳材料在国内大量军、民机上成功使用时，曾经的“反碳/碳”派专家，又开始想方设法地“临摹”这一新技术。
如今，在事实与业绩面前，流言无影无踪。
那么，为什么又要发展另一种新材料？因为飞机作业的环境复杂多变，不同的自然环境对刹车材料有不同的要求。碳/碳刹车盘的吸潮性强，在湿态环境会导致飞机刹车性能大幅度衰减，从而危及飞行安全。装备发展呼唤着一种新型刹车材料的问世。
产学研的根本是为了自立
2005年，中航工业制动与西北工业大学签订合作协议，提出以国防建设为需求，着眼航空产业发展中遇到的重大难题和难点，发挥彼此优势，立志打一场高科技的现代科学战。
合作的双方，一个是国内最早从事碳材料研究和产业化的“元老”，一个是陶瓷基复合材料研究的“新贵”。强强结合，优贽互补，强大的碳材料基因和高科技血统充分融合，就会诞生出“中国籍”的世界级产品。
