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经过自然锈成的锈红色看上去与大自然融为一体,比普通的锈红色油漆更加自然、漂亮、原生态,而且永远不会脱落。这使它成为一种有吸引力的建筑外墙材料,同时也是新一代幕墙装饰的革命性材料。
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在材料可持续性方面,粉末冶金的终成形能力是其主要优势。例如成形一个齿状零件,传统切削工艺会有高达40%的材料变成切屑,而在粉末冶金用的全部粉末中,85%是由再循环回收的材料生产的。在粉末冶金零件生产过程中,各道工序的废料损失一般为3%或更少,其材料利用率可达95%。
在能源可持续性方面,一般的传统制造工艺需要经过几次加热与再加热工序才能终成形;而用雾化法生产钢粉或铁粉时,只需要将废钢料进行一次熔炼,所有其它热加工作业都是在低于熔点的温度下进行的,这样不但节能,而且可制成终形状和形成所需要的材料性能、机械使用性能。通过金属成型工艺材料利用率的对比发现,制造粉末冶金零件所需之能量是锻造-切削加工零件的44%。
在环境可持续性方面,由于粉末冶金的终成形能力特性,在一般情况下是在烧结后就制成了零件成品,即可进行包装、交货。大多数情况下,加工粉末冶金产品所使用的切削油是微不足道的,其冷却水等污染源释放的有毒污染物质也是很少的。和其它制造工艺相比较,粉末冶金零件产业对环境几乎没有危害。
目前,粉末冶金零件已经是汽车产业不可缺少的一类重要基础零件。韩教授介绍,据不完全统计,日本至少有住友电工、日立、三菱、保来得等12家以上主要粉末冶金零件生产企业在国内建立了独资或合资企业;台湾的主要粉末冶金零件生产厂,如青志、三林等12家以上企业也都在东莞、无锡、苏州一带建立了生产基地。此外,许多世界知名的欧美粉末冶金企业也相继在国内建立了独资企业。韩教授认为,不久的将来,中国大陆将会逐步成为全球粉末冶金汽车零件 的集散地之一。
耐候板(CNT)作为一维纳米材料,其高模量、高强度及综合性能是复合材料的理想增强体。利用CNT为增强体制备钛基复合材料,探索新的CNT增强钛基复合材料的制备工艺并研究其对材料性能的影响,对改善钛合金性能和拓展钛合金应用领域,都具有重要的理论意义和实用价值。
日本学者滝澤秀一等人研究了在钛合金中添加耐候板(CNT)的制造技术。通过在代表性的钛合金Ti-6Al-4V及SP700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)中均一微细分散地添加耐候板(添加量<1%,质量分数)及其相应的后续制造技术,使合金的强度、延性、刚性大幅度改善。
开发的基础技术包括:①抑制CNT与钛反应的CNT的涂层技术;②涂层CNT与钛合金粉末的混合技术;③粉末混合物的烧结技术;④烧结体的塑性加工技术;⑤改善性能和加工热处理及热处理技术;⑥在高尔夫球杆头部击球面上的应用及表面的电子束处理。
为了防止CNT与钛合金在高温下发生反应,开发了CNT表面的Si涂层形成工艺技术。通过对混合装置旋转轴速度冷却水温等的优化,改善了混粉过程中CNT的凝聚及Ti粉的凝固等问题。用放电等离子烧结法,可在短时间内实现烧结。塑性加工采用适宜条件下的热锻工艺方法。热加工后分别研究了两种合金的热处理工艺,Ti-6Al-4V合金采用950℃的模压淬火,480℃时效处理,而SP-700钛合金采用870℃的模压淬火,450℃时效处理。热处理后两种合金均可获良好的力学性能。
用添加耐候板的钛合金复合材料试制了高尔夫球杆击球面。对该表面进行电子束处理,提高了击球面的表面质感及耐久性。
所开发的生产技术大大提高了钛合金的强度、延性和弹性模量等各种性能及各性能之间的匹配,可望扩大钛合金在汽车发动机部件等运动部件上的应用。
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汽车所使用的粉末冶金产品,是科技含量非常高的制品,它可减轻汽车重量和降低制造成本,并具有优化汽车工业产品生产工艺、提高汽车工业竞争力的作用,目前世界上用于汽车上的粉末冶金零部件已超过400多种。
耐候钢的特点是能够抵御自然大气条件下的腐蚀。钢铁的锈蚀是钢结构损坏的主要原因之一,腐蚀损耗也是相当可观的,据报导北美每年因腐蚀损耗也是相当可观的,据报据报导北美每年因腐蚀损耗的钢占年产量的20%, 在加拿大每年腐蚀损失达到6亿美元。人们解决大型钢结构的防腐蚀问题的方法一般是加大腐蚀余量, 并涂以防锈油漆。前者会造成材料的浪费, 后者因为需要定期进行维护性重涂, 造成维护成本提高, 有时还会影响正常使用。还有一种方法是在结构中使用金属涂覆层进行保护, 主要是热浸镀或喷涂锌或铝, 利用镀层金属的阴极保护性能延长钢结构寿命。但应用金属涂覆层也存在着成本较高、污染环境、大型构件应用困难, 以及不易焊接等问题。 耐候钢并非不锈钢, 初期同普通碳钢一样也会锈蚀, 后期则情况不同。耐候钢锈蚀一段时间后由于钢表面Cu、P等微量元素富集, 形成一层致密的非晶态锈层组织, 并与基体结合得非常牢固。这层稳定化锈层能够在一定程度上抵御大气中水气及有害离子的侵入, 防止基体金属进一步腐蚀。 耐候钢在使用时, 可以涂装、裸用或进行稳定化处理, 涂装时的要求与普通碳钢相同。这里特别要指出的是这种材料可以不涂漆裸用, 这是耐候钢突出的优点。在无严重大气污染或非特别潮湿的地区,耐候钢可以不用涂装, 直接裸露于大气中, 一般经过年时间后, 锈层逐渐稳定, 腐蚀不再发展, 外观呈美丽的巧克力色。这种钢结因没有油漆老化等问题, 无需涂装维护, 大大降低了维护成本, 当然也就避免了因涂漆影响使用等造成的损失。
作为一种典型的净终形制造技术,粉末冶金在节能、省材、环保、经济、等诸多方面具有优势,逐渐被各行业所认知并得到广泛应用;特别是汽车粉末冶金制品的应用与快速发展,推动了粉末冶金行业步入发展的快车道。
为了探究粉末冶金技术及产品在汽车工业中的具体应用和发展趋势,记者采访了中国机械通用零部件工业协会粉末冶金专业协会高级顾问韩凤麟教授。
国际应用广中国潜力大
韩教授介绍,粉末冶金是以金属粉末为基本原料,用成形-烧结制造金属制品的一种新型金属成形技术。1940年,美国一家大型汽车公司就已将所使用的全部油泵齿轮改为粉末冶金齿轮,从此粉末冶金结构零件在汽车产业中扎下了根。
1.2 耐候钢的发展历程 我国耐候钢的研制始于年60代初, 当时铁道部向冶金部提出仿制Corten牌号的耐候钢,1965年试制出09Mn2Cu薄钢板。1967年用武钢生产的09MnCuPTi等两种牌号的耐候钢制造了两辆P61型试验棚车, 经过18年的运行, 在1985年厂修时检查发现, 两种耐候钢的防腐能力均比普通碳素钢高2~3倍。铁道部已决定从1990年起新造车辆全部采用耐候钢, 这使耐候钢成为铁路车辆制造的主要材料。由于这种材料的使用使车辆维修周期延长, 截换率下降,在一定程度上缓和了目前铁路运力紧张、车辆不足的矛盾。
主营锈钢板(耐候钢),可用于景观园林装饰幕墙、集装箱生产等领域。
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