金属粉末研究精选(九篇)

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第1篇：金属粉末研究范文

关键词：Ti（C，N）粉末；制备技术；碳热还原；研究进展

1 引言

金属-陶瓷复合材料具有比强度高、比模量高、耐磨性好等特点。用金属陶瓷制作的切削刀具质量轻、机械强度高、韧性好、导热率高[1]。碳氮化钛是一种性能优良、用途广泛的非氧化物陶瓷材料[2]。当今已投入工业使用的有TiC基和Ti（C，N）基两种金属陶瓷，与TiC基金属陶瓷相比，Ti（C，N）具有更高的抗氧化能力和更高的热导率[1]。目前，制备Ti（C，N）粉末的方法由传统的高温合成法逐渐转向节能降耗经济的各种新型工艺。由于制备方法所用的原料都以价格昂贵的Ti粉、TiH2粉、TiO2粉为主，工艺条件苛刻，能耗高等问题已成为制约TiCN广泛应用的瓶颈[2]。所以，研究能够大幅度地降低生产成本、减少产物粉体团聚，并能批量化生产的工艺具有重要的现实意义。

2 Ti（C，N）的性质及应用

TiC和TiN是形成Ti（C，N）的基础。由于TiC和TiN属于类质同型结构，TiC点阵中C原子可以被N原子以任何的比例替代，形成一种连续的固溶体Ti（C1-xNx） （0≤x≤1）[3]。它具有与TiC和TiN相类似的面心立方（FCC）、NaCl型结构（见图1）。

由图1可见，TiC和TiN的晶格常数非常接近，半径较大的C、N负离子占据面心立方晶格点阵位置，而钛离子填充在其构成的八面体空隙内。

Ti（C1-xNx） 的性能随x的改变而改变。一般来说，随x值的增大，材料的硬度降低，韧性提高。TiC和TiN的特殊晶体结构使它们具有许多优良性能（见表1）。Ti（C，N）除兼具TiC和TiN的这些优良特性外，还具有比TiC和TiN

更高的硬度，更好的耐磨性和热稳定性等性能优点，在加工领域有很好的发展前景，可用于各类发动机的高温部件，还适用于各种量具，目前已经成为主要的切削刀具金属陶瓷材料。此外，Ti（C，N）基金属陶瓷和用Ti（C，N）增强的铁基复合材料作为工具材料和耐磨材料也表现出了非常优异的性能。

3 Ti（C，N）粉末的制备方法

Ti（C，N）的制备方法种类众多，其中，较为传统的是TiC、TiN高温合成法及TiC与Ti的高温氮化法。TiC、TiN高温合成法是以TiC和TiN为原料在高温下氩气环境中通过固相反应合成TiCN。陈森凤等人以TiC和TiN粉末为原料，按设定组成的摩尔比TiC/TiN=12/88，在1500 ℃的氩气气氛中保温5 h后直接合成Ti（C0.12N0.88）。这种方法是碳氮化钛合成过程中组成比较容易控制的一种方法[5]。TiC和Ti高温氮化法是以金属Ti粉和TiC粉为原料，在高温下氮气环境中反应合成TiCN固溶体[6]。传统的制备TiCN方法所需反应温度较高，一般要达到1500～1800 ℃。而且由于原材料价格昂贵、反应能耗高，极大地限制了TiCN粉的广泛应用。

随着科学技术的发展，制备Ti（C，N）粉末的新技术日益增多并不断发展，如：气相沉积法、热解法[7]、低温化学法[8]、溶胶-凝胶法[9]、机械合金化法[10]、自蔓延高温合成法、熔盐法以及碳热还原法等。其中，碳热还原法主要是以TiO2和碳粉为原料，在氮气气氛中高温反应合成Ti（C，N）。通过加入添加剂、球磨预处理、改进钛源和碳源的种类及接触方式等方法能够在1400～1700 ℃之间合成Ti（C，N）。由于该方法具有原料来源丰富、设备价格便宜、操作过程简单、产物的大小及形貌可通过工艺参数控制且可实现规模化生产等优点备受国内外研究者的关注。自蔓延高温合成法（SHS）是以Ti粉、碳为原料，利用反应自身放出的能量使温度骤然升高引发临近的物料发生反应，并以燃烧波的形式蔓延至整个反应物，直至反应完成。该方法反应效率高，反应时间短，可以实现批量化生产，但是反应速度快不易控制，产物容易结块，粒度和分散性很难保证。而气相沉积法（CVD）制取的Ti（C，N）固溶粉体具有非常细的晶粒度，但该法不易批量生产。

3.1 碳热还原法合成TiCN粉的研究

碳热还原法制备Ti（C，N）粉一般情况下是以TiO2和C为原料，在N2气氛下经高温碳氮化反应合成。TiO2代替金属Ti使原料成本大大降低，从而备受国内外研究者的关注。

国内向军辉早先通过一系列对比实验研究了TiO2碳热还原反应过程中不同工艺参数对产物Ti（C，N）组成的影响规律[11]。向军辉以工业钛白粉和碳黑为原料，在1400～1700 ℃的反应温度内得到了不同碳氮比例的碳氮化钛粉末。徐智谋对碳热还原反应产业化制备Ti（C1-xNx）系固溶体粉末的工艺过程进行了研究[12]。他以市售的TiO2、TiC和碳黑为原料，在石墨碳管炉中进行高温碳氮化制备了Ti（C1-xNx）系陶瓷粉末。实验中C/Ti配比为1.48～1.56，在1500～1850 ℃的温度范围内保温3 h，可以批量合成Ti（C1-xNx）粉末。于仁红等人进一步对碳热还原过程中的氮气气氛进行了研究[13]。她以TiO2粉和活性炭粉为原料研究了当保温时间为3 h，反应温度为1500～1750 ℃，氮气压力为0.05～0.2MPa时，对合成产物碳氮化钛组成的影响。四川大学陈帮桥等人以纳米TiO2粉末和纳米碳黑粉末为原料，在石墨碳管炉内流动氮气气氛下，对TiO2和C按物质的量比1：2.3～1：2.6的配比范围进行了一系列碳热还原反应合成Ti（C，N）粉末的实验研究。结果表明：当反应物的摩尔比为1：2.6时，在反应温度为1600 ℃和1700 ℃时，保温3 h后合成了Ti（C，N）粉末，得到的Ti（C，N）粉末经球磨后可以制得超细的Ti（C，N）粉末，粉末颗粒由初始的2.1 um，经72 h球磨后细化为0.4 um[14-15]。向道平等人还尝试了在封闭系统中纳米TiO2碳热还原氮化反应合成Ti（C，N）的研究。当反应物中C/Ti摩尔比为2.7，氮气压力为0.005 MPa时，在1600 ℃温度下保温4 h后合成了Ti（C0.7N0.3）固溶体粉末[16]。吴峰等人通过改变碳源和钛源进行了碳热还原氮化合成TiN的研究，反应温度为1300 ℃和1400 ℃，他在原料中以锐钛矿和金红石为钛源，鳞片石墨、炭黑和可膨胀石墨为碳源分别进行了多组交叉实验以寻找最佳组合。在钛铁矿碳热还原合成TiCN粉的研究过程中，李奎等[17-18]研究了利用杂质含量较低的海南钛铁矿通过碳热还原法反应合成Ti（C，N）复合粉及Ti（C，N）粉的工艺，研究出了一种低成本的Ti（C，N）复合粉末制备的新技术。

陈希来等人进行了在熔盐（NaCl））浴中埋炭气氛下TiO2（锐钛矿）和炭黑合成Ti（C，N）粉的研究。在原料中含有10wt%NaCl的条件下，当实验温度为1300 ℃时，通过碳热还原法制备了较理想的Ti（C，N）粉末。合成的粉体分散性较好，经溶解洗涤后的产物几乎没有团聚现象。有望能解决烧结产物Ti（C，N）粉末的团聚问题[19]。

国外WHITE G V等人对TiO2还原制备TiN粉进行了系统研究，他采用六种TiO2型钛源（四种锐钛矿和两种金红石）和九种碳源（从活性炭到粉状烟煤，比表面积不同）进行了还原对比实验[20]。结果表明：钛源的影响较小，锐钛矿和金红石的反应活性类似，而比表面积大的碳源反应活性高。他还进一步作了TiO2还原过程中的动力学研究[21]。WELHAM N G和CHEN Y等人尝试用澳大利亚钛铁矿为原料通过碳热还原法制备TiCN[22-23]。澳大利亚的钛铁矿具有品位高、杂质含量低的特点。CHEN Y等人通过将球磨时间延长至400 h以上，系统地研究了球磨过程中钛铁矿―石墨混合粉料的形貌、粒度、物相等变化以及反应过程中不同温度下的物相转变。结果表明：球磨过程中混合粉料形成的亚稳复合结构极大地增加了反应物间之间的接触面积，提高了反应活性，促进了还原反应的进行，从而降低了反应温度。WELHAM N G等人在氮气气氛中以钛铁矿和石墨为原料，通过球磨预处理后高温下碳热还原制备了TiCN复合粉末。此外，KOMEYAL等人研究了添加剂对TiO2碳热还原的影响，研究发现加入CaF2后能够最大程度地降低反应的活化能，从而大大加快了还原进程。

3.2 自蔓延高温合成合成TiCN粉的研究

高温自蔓延法（SHS法）作为新兴的经济、高效的高温材料合成工艺，在Ti（C，N）粉末合成方面具有独特的优势。预先混合好的反应物粉料一旦点燃后就能够利用原料自身燃烧反应放出的热量使化学反应过程自发持续进行，获得预计产物的成分[24]。在采用SHS法制备TiC的过程中，C与Ti反应的Tad（反应绝热温度）为3210K，远远大于Ti的熔点（1945K），可认为TiC的形成是通过C固相和Ti液相反应，燃烧合成时首先发生Ti熔化并包围C颗粒，随着溶解碳含量提高，TiCx熔点提高（1750 ℃3150 ℃），当高于燃烧温度时，TiC便从熔液中析出[25]。

国内康志君等人[26]在氮气气氛下以钛粉、碳黑为原料在氮气中下通过SHS工艺制得了Ti（C，N）粉末，烧结后产物呈块状，经初步破碎和球磨8 h后，平均粒径从17 um降低至0.8 um。他利用自己研制的高压气-固相SHS合成装置在每台设备上每次可合成Ti（C，N）粉末约5 kg。仅Ti（C0.5N0.5）一种C/N的粉末就能生产500 kg以上，可以满足陶瓷刀具材料生产的要求。与传统粉末制备工艺相比，设备简单，生产效率高，可以实现批量生产。鲍春艳等人也通过高温自蔓延法研究了配碳量对燃烧产物Ti（C，N）粉末成份及组织的影响，并获取了配碳比范围[27]。国外ESLAMLOO M等人在氮气气氛下以钛粉和碳黑为原料通过高温自蔓延合成了TiCN粉末，他深入探索了压坯密度、TiN稀释剂以及氮气压力对制备TiCN的影响[28-29]。

3.3 其他方法合成合成TiCN粉的研究

李喜坤[30]等人以TiH2、淀粉为原料，乙醇为介质在氮气气氛下1650～1800 ℃范围内经热分解释放出粒径小、表面活性高的碳颗粒和钛颗粒，进而合成了小于100 nm的TiC0.5N0.5超细粉体。他还通过理论热力学计算分析了在实验温度下合成碳氮化钛固溶体的稳定性与氮气分压的关系。黄向东[31]等人以TiCl4为原料，与NH3反应生成中间体与NH4Cl溶液的混合沉淀。在真空或氩气氛下于1200～1600 ℃热解获得了性能优良的Ti（C，N）。向军辉[32]等人以偏钛酸、碳黑为原料，利用溶胶凝胶法在实验室得到了平均粒径

KLM I等人用溶胶-凝胶法制备了纳米TiN粉末。合成的粉末分散均匀、粒径分布较窄[33]。LICHTENBERGER O等人以钛的高聚物为原料在1100 ℃时通过裂解反应也制备了纳米TiCN粉末[34]。近年来，在Calka A的报导中，KLM I首次以钛铁矿和石墨为原料，将混合粉料预先球磨处理后通过振动球磨辅助离子放电（EDAMM）的方法，在氩气气氛中5 min内合成了TiC-Fe3C复合粉体[35-36]。球磨过程中振动钢球和粉体颗粒以及松散的悬浮导电塞之间进行放电产生脉冲射频电流，导致粉体颗粒具有极大地反应活性，在短时间内还原反应迅速完成。和其他制备TiCN的方法相比，该方法提高了反应效率，大大缩短了反应时间。

3.4 纳米TiCN粉制备的研究

淀粉还原TiH2法是在TiO2碳热还原基础上改进后的一种新方法。以TiH2和淀粉为钛源和碳源，球磨处理后在无氧的条件下淀粉分解为极细的碳颗粒，TiH2热分解放出钛颗粒，新生的钛颗粒和碳颗粒具有很高的反应活性，在氮气气氛下形成TiC颗粒和TiN颗粒后进一步固溶合成TiCN。该方法可以得到超细的纳米TiCN粉，但是TiH2价格昂贵，球磨过程中淀粉容易引入杂质。溶胶-凝胶法也可以合成超细的纳米TiCN粉，反应在溶液中进行生成胶体，产物均匀性好。但是胶体的化学稳定性以及化学反应受到胶体溶液pH值的影响，而且产物中的氧含量偏高。气相沉积法（CVD）可以制备粒度非常细的纳米球形Ti（C，N）粉，但该法产量受到限制，成本较高。该方法以甲烷等为碳源，利用TiCl4与灼热的钨丝直接接触，在氢气环境中处于激发态的Ti原子和C原子发生反应沉积合成TiC。由于产物中的HCl腐蚀性较强，反应时要特别谨慎。此外，用纳米TiO2和碳粉为原料通过碳热还原法以及用纳米钛粉和碳粉为原料通过高温自蔓延法也可以制备纳米Ti（C，N）粉。四川大学[37]利用纳米级TiO2和纳米级碳黑直接碳热还原氮化法制备了超细Ti（C，N）粉末。但是在高温自蔓延法制备纳米Ti（C，N）粉时需要用高纯度的纳米钛粉为原料，原料成本大大提高，而且产量有限。

4 结语

随着科学技术的不断发展，Ti（C，N）粉的制备技术也不断进步。但是许多新技术及新工艺还停留在实验室研究阶段，目前还难以实现工业化生产。市售Ti（C，N）粉仍以传统方法为主。在制备Ti（C，N）粉的众多方法中，碳热还原法是最为经济有效、可实现工业化生产的制备方法。随着研究的深入，低成本高质量的Ti（C，N）粉将会促进其广泛应用，对于加速我国金属陶瓷和金属基复合材料的产业化过程具有深远的意义。

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第2篇：金属粉末研究范文

【关键词】 准分子激光屈光性角膜切削术;准分子激光原位角膜磨镶术;准分子激光上皮瓣下角膜磨镶术;儿童屈光不正以及弱视

AbstractIn recent years， several studies of corneal refractive surgery——laser assisted surgery in children have shown some specific advantages. However， the indications， safety， efficacy， stability and predictability of laser assisted refractive surgery remain considerable controversies. This article reviewed current related literatures to summarize and discuss some challenges on the application of pediatric refractive surgery， make clear the application perspective so as to provide certain inspirations.

KEYWORDS: photorefractive keratectomy; laser in situ

keratomileusis;laserassisted subepithelial keratomileusis; pediatric refractive errors and amblyopia

0引言

屈光问题严重影响人们正常生活工作，如何有效解决一直是研究热点。近年来准分子激光手术已得到广大医务人员和患者的认可，成为一种有效的矫治方法。但适宜人群年龄在18岁以上。然而儿童屈光问题日趋严重，传统矫治方法并不能解决所有问题。因此，一些学者考虑准分子激光手术条件可否放宽，应用到儿童中解决一些难治性屈光疾病。我们概括分析近期发表的相关研究文献，对儿童屈光手术的利弊进行探讨。

1角膜屈光手术适应证与禁忌证

1.1适应证 许多小样本研究探讨了屈光手术在儿童中的应用。一般来说，近视屈光参差>2.00D，远视屈光参差>1.00D，散光屈光参差>1.50D有可能发展为弱视[1，2]。法国学者提出眼球任何子午线上远视>+3.50D，近视>3.00D，散光在90或180度上>1.50D，在斜轴上>1.00D，屈光参差>1.50D可能发展为弱视[3]。Yin等[4]研究的儿童LASIK手术，近视屈光度为4.50～17.50D，远视为+3.50～+9.25D[4]。Leibole用PRK和LASEK治疗近视患儿，范围为3.25～24.25D[5]。Utine研究的屈光度为+5.17±1.65D[6]。虽然各自纳入范围不一致，但都是针对严重屈光参差、高度屈光不正儿童。在用传统治疗(眼镜、隐形眼镜、遮盖疗法)时，患儿因双眼物像不等、复视等不耐受。隐形眼镜炎症风险及摘带不便，亦不能取得较好效果。目前被认可的标准为不耐受、不配合传统治疗的屈光不正儿童，其中单眼高度近视是最适合类型。另有人认为此类手术可用于伴发神经行为障碍儿童如脑瘫、孤独症、智障等。这些儿童传统治疗耐受性、依从性也很低，因而可考虑角膜屈光手术[7]。此相关研究较少，但展示了准分子激光手术在特殊儿童人群中的应用前景。

1.2手术禁忌 为了准确评估屈光状态，纳入合适儿童。除与成人相同的术前检查外，特别要依据儿童屈光特点选增一些项目，如眼位、眼球运动、双眼视觉、同时视、融合范围、中心视野、眼轴、立体视觉等。对于不合作儿童，有学者观察其视觉功能，社会行为进行评估。根据许多研究可以概括一些不宜手术的情况如眼部急性炎症、感染，近期眼内手术，睑裂过小，角膜瘢痕，圆锥角膜，眼后段病理性改变，眼压>19mmHg。LASIK应排除角膜厚度

2手术安全性

目前认为术后最佳矫正视力(bestcorrected visual acuity， BCVA)有无丢失是衡量安全性主要指标[1]。Astle研究发现术后1a，41.2%儿童最佳矫正视力没有改变，26.5%提高1行，29.4%提高2～8行。3眼BCVA下降。在另一研究中发现，89%儿童视力提高，5例患儿降低[12，16]。Paysse等[17]发现PRK术后31mo，27%患眼矫正视力没有变化，64%提高1行，9%下降1～2行。Tychsen等[18]发现35例儿童术后34例(97%)视力改善， 13例(38%)提高1行，21例(62%)提高>1行， 9例(26%)明显提高(≥3行)，1例不变。Yin等治疗高度屈光参差儿童并随访3a ，发现平均BCVA显著提高，没有任何眼丢失BCVA[14，19]。Utine等[6]研究报道术后6眼BCVA提高≥4行，4眼提高2～3行，12眼提高1行，9眼没改变，1眼因混浊下降1行。以上研究均显示患儿术后BSVA提高，这可能与屈光参差对患眼视觉抑制作用解除，部分视功能恢复较快有关。证明了角膜屈光手术是比较安全的。研究也表明，最佳矫正视力明显增加(≥3行)的比例较少。主要原因有术后角膜混浊，弱视复发，后续治疗儿童配合欠佳。尚无直接因手术造成视力下降的报道。术后矫正视力与患儿弱视，双眼屈光参差度，年龄，及依从性有关。从上述资料看出低年龄、轻度屈光不正儿童效果较好。

手术安全性的评估除最佳矫正视力外，还应考虑麻醉风险及各种并发症。成人采用表面局部麻醉。儿童全身麻醉、局部麻醉都进行了尝试。理论上，局部麻醉效果好，患者术中清醒，能够固视，减少偏心切削可能。但好动、恐惧使儿童难以配合，偏心风险大。因而局部麻醉要求是较成熟，配合好的大龄儿童。对于幼龄儿童，往往选择全身麻醉降低风险。但研究表明吸入性麻醉剂吸收激光能量，影响激光效能以致欠矫[20]。另外准分子激光治疗中心通常缺乏专业麻醉人员，必要时辅以基础麻醉，增加麻醉风险[9]。目前虽尚无麻醉反应的报道，但不排除发表偏倚。所以麻醉方式应以儿童自身状况为依据，慎重选择。手术是否安全还应考虑并发症。准分子激光手术在成人中的并发症均可能在儿童中出现。但与成人相比，儿童不成熟，好动，治疗依从性低;又处于发育阶段，屈光状态不稳定，手术反应较成人强烈，因而角膜混浊，屈光回退，偏心并发症要比成年人更为常见，具有特殊性。儿童角膜混浊几率较大。Tychsen等[5]在PRK和LASEK研究中发现术后78%出现0～1级角膜混浊，14%为2级，8%为3～4级，认为混浊程度可能与屈光度和年龄有关。Astle等[12]也研究发现59.5%无混浊，10.8%为+0.5级混浊，13.5%为+1级，16.2% +2级。PRK易致角膜混浊，这与成人研究相一致。而在LASIK中，角膜混浊相对较少。Agarwal等[21]研究报道3眼为+2级混浊，可能与角膜炎症和愈合反应有关。偏心也易发生，虽然报道较少，但儿童不配合，注视差或者无法固视，睑裂小等，容易出现切削偏心。Paysse等[17]在儿童PRK中发现2例切削偏心超过1mm。Tychsen[22]也发现5例患儿平均切削偏心0.67mm，但不影响效果。如何有效预防与儿童配合程度，麻醉方式，激光设备有关。目前激光设备配有主动跟踪系统，可以主动式瞳孔中心定位;飞秒激光可以提高切削精确度，尤其适合于注视较短患儿。而且儿童易揉眼睛，后续治疗(眼球遮盖等)依从性差，更易出现各种并发症，因而术后悉心护理至关重要[18]。而成人易发的层间角膜炎在儿童中报道较少。

总之，与成人相比儿童不成熟，依从性差增加了手术风险及并发症可能。因而儿童屈光手术安全性要从麻醉风险，手术难易程度，术后视觉效果，有无并发症及程度进行综合评估。

3手术效果预测和稳定性

3.1手术效果 成人手术效果已被证实。手术帮助患者摘除眼镜，获得满意视力。但儿童手术效果预测及稳定性尚无定论。手术目的不同于成人，即消除屈光参差，改善儿童对传统治疗的依从性进而改善其视觉行为、社会能力。有研究认为两眼矫正屈光参差度≤3.00D便可[16]，也有的以正视眼为矫正目标。术后裸眼视力以及屈光度是衡量手术有效性的重要指标。Astle等[23]发现PRK术后1a，矫正视力与预期目标相差在1.00D内的比例为40%，平均视力及屈光度显著提高。Yin等[4]报道，LASIK术后1a近视组和远视组患儿的平均裸眼视力，平均球、柱镜度数均明显改善。Autrata等[24]报道了PRK和LASEK研究，随访1a平均等效球镜由8.30D明显提高到1.60D。Utine等[6]在LASIK中也发现儿童术后视力明显改善。上述研究表明患儿术后裸眼视力、屈光度均有明显改善。而且轻度屈光不正，低年龄患儿，矫正效果更好。有的患儿术后裸眼视力甚至好于术前最佳矫正视力，这与术后解除了患眼视觉功能的抑制有关。但多为短、中期效果，缺乏远期研究。

3.2稳定性和预测性 成人屈光手术日趋成熟，稳定性和预测性越来越好。然而尚无足够资料评价手术在儿童中的预测性和稳定性。Assad在LASIK中发现，术后6mo 68%眼屈光度与预期目标相差在1.00D以内，术后2a比例下降至48%[25]。Paysse等[17]治疗11眼，术后9mo 66.7%患眼屈光度与预期目标相差在1.50D以内。Astle等[12]在PRK，LASEK研究中发现术后屈光度与预测值相差在0.50或1.00D以内的比例随随访延长而下降。另外某些高度近视患儿术后残留屈光度甚至好于预测值，这与Lin等[26]，Tychsen[22]研究结果相似。术后随访极为重要，不同研究随访时间不同，可能会影响术后效果及稳定性。Yin等研究认为儿童在术后6～12mo内屈光状态趋于稳定[1]，因而大都以术后6，12mo作为随访点与术前进行比较。但远期研究少，仅个别研究随访长达3，4.5a[4，5]。因而完善随访措施，延长随访时间，才能更好评价手术效果。手术稳定性影响因素及其预防尚未明确。Assad研究显示术后2a，平均屈光回退2.28±1.62D[25]。Tychsen等[18]认为儿童准分子激光手术最主要问题就是屈光回退，随访1a，近视组屈光度回退1.00D，远视组为0.50D。胡春明等[27]、严宗辉等[28]在儿童LASIK术后随访期间，发现患儿均有一定程度的屈光回退。因而儿童术后屈光回退更为常见。有研究指出儿童术后1a内屈光回退属正常现象，这可能由于眼睛发育，眼轴继续增长，易向近视转变，另一方面PRK，LASEK手术破坏了角膜前弹力层，术后愈合反应强烈从而促进回退发生[29]。因而为了减少屈光回退，Astle等[12]认为儿童可以存在轻度的欠矫或过矫，但如何有效的预防尚无定论。成人中氟米龙、维生素C能有效预防近视回退，一些学者在儿童中进行尝试，取得一定的成效[30]。这只是个体研究，缺乏代表性，因而儿童应用皮质类固醇利弊需要大样本长期研究进行评估。而角膜混浊也是影响儿童手术效果和稳定性的重要因素。成人研究表明丝裂霉素C能有效抑制角膜混浊，维持屈光稳定。因而有人建议儿童术后试用丝裂霉素C来预防混浊发生[31]。但是丝裂霉素C对儿童的影响，尤其是前期应用的副作用尚未明确。因而有效防治混浊的措施有待于证实。

4结论

综上所述，目前的研究还存在的种种问题：(1)纳入儿童的标准不一致，个体差异明显，术式和年龄仍有较大争议;(2)儿童的筛选受到当地客观因素的限制;(3)研究样本较小，没有普遍性，研究结果不能有效反映群体;(4)目前回顾性研究居多，尚无随机对照研究来更准确的反映手术有效性、安全性、稳定性和预测性;(5)对角膜屈光手术中术后可能的种种问题尚无明确的处理准则。这些问题还需要更多大规模长期随机对照研究加以解决。但是研究也显示出准分子激光手术在儿童中具有积极疗效。某学者已明确了儿童屈光手术的适宜人群：传统治疗失败的神经发育异常儿童;弱视高风险性神经发育正常儿童[29]。如今随着儿童角膜屈光手术不断开展，人们对准分子激光手术的理论和实践水平也日趋完善，从而为准分子激光角膜屈光手术在儿童中的推广奠定良好的条件。

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第3篇：金属粉末研究范文

关键词： 基金家族绩效；基金家族风险；面板数据模型

中图分类号：F830.9文献标识码：A文章编号：1003-7217（2013）02-0034-06

一、引言

作为一种现资方式，基金具备集合投资、分散风险以及专业理财等功能。在现代经济生活中，基金对社会大众和经济组织的投资与风险管理，对社会养老保险体系的构建，对金融体系的形成与完善乃至社会经济的发展等都产生着重大而深远的影响。实际中，基金通常并不是一个独立存在的实体，而是从属于某个基金家族。所谓基金家族（Fund Family）是指同属于一个基金管理公司，秉承同样的经营宗旨，坚持同样的经营理念，至少2只基金构成的集合。随着基金业的快速发展，基金家族也发展壮大起来，成为了基金市场重要的竞争主体。截至2012年2月底，中国共有68个基金家族，总计1485只基金。基金家族内部的关系是竞争与合作并存，单只基金作为基金家族的一个成员，其业绩表现以及风险状况等必然会受其所在家族的影响，所以孤立地对单只基金进行研究必然会带有片面性和局限性。

在国际金融危机的巨大冲击下，中国基金业一改连续增长的态势，2008年出现了有史以来最严重的一次历史性倒退，直到全球经济开始逐步回暖，基金业才出现了复苏的迹象。受此番金融危机影响，在行业规模、竞争格局、基金投资以及基金投资者行为等诸多方面，基金产业呈现出与以往截然不同的禀性与特征。本文基于基金家族视角，系统性、综合性地考察金融危机前、危机中以及危机后基金家族的绩效表现、风险水平以及两者之间的关系，一方面有助于投资者了解基金家族相关情况，选择投资于合适的基金家族，做到谨慎、理性地投资，另一方面有利于基金家族顺应基金市场发展的需要，制定恰当的投资策略，秉承“价值投资”的投资理念，提高运营管理水平。

二、文献综述

关于单只基金绩效影响因素方面的研究较为丰富，这些因素主要包括资金流入量、投资策略、基金经理特征、规模、基金市场特性以及基金管理特征等。如Chevalier和Zllisort，Massa和Patgiri，Khorana和Servaes，Pollet和Wilson，Ferreira和Keswani以及曾德明等分别进行了相应地探讨。

关于基金风险的研究主要涉及单只基金风险度量以及风险影响因子等，例如，文献[7-10]分别运用不同的样本展开了。

关于基于单只基金层面上绩效与风险之间的关系，学者们的看法存在很大分歧：一种观点认为两者负相关；其他一些学者认为两者显著正相关；还有学者认为随着经济形势的变化，两者关系的具体形式并不是固定的而是不断变化的[13]。不难看出，这些研究都没有从基金家族的层面，考察绩效与风险之间的关系。

目前，大部分文献都侧重研究单只基金，这与基金从属于某个基金家族的事实不符，故以单只基金为研究对象的研究已不能很好地解释基金业诸多现状。本文拟从实证分析的层面，全面而系统地考察金融危机前、危机中和危机后基金家族绩效与家族风险的关系，旨在理清金融危机给基金产业带来的深远影响，继而为投资者深刻认识不同经济形势下基金家族的实力和潜力并有针对性地投资于合适的基金家族提供相关决策参考。

三、研究假设

金融危机对基金业产生深远影响，使整个基金业进行了重新整合，基金家族绩效的关键影响因素也发生了显著变化，基金家族绩效与基金家族风险的关系产生了相应的调整。另外，由传统金融理论如有效市场假定、期望效用等可知，基金家族风险和家族收益之间存在着正相关关系，这样看来，基金家族绩效与基金家族风险的关系可能存在以下三种情况：若市场状况比较乐观且家族要求的风险溢价得到了补偿，基金家族绩效得以提升；若市场氛围偏冷且家族要求的风险溢价无法得到补偿，则这种追求风险的投资行为非但不能取得较高的投资收益反而带来较大的损失，最终使得家族绩效状况恶化；当市场有效性不足且基金家族套利行为受限时，基金家族绩效与基金家族风险之间的关系并不明显。由上述分析可知，基金家族绩效与基金家族风险之间的关系受宏观经济形势影响。鉴于此，提出研究假设1。

假设1：基金家族绩效与基金家族风险的关系并非一成不变，而是随着经济形势变化而变化的。

基于股票惯性假说，股票惯性因子在一定程度上解释了基金家族绩效持续性的存在。另外，由基金经理才能假说可知，基金家族具备一定的择时择股能力，能够按照既有的投资风格，持续、稳定地操作，使得基金家族具有良好的业绩延续性，即家族未来绩效很大程度上受过去绩效的影响。基于此，提出假设2。

假设2：基金家族绩效呈现持续性。

单一的“打造明星基金”策略实际上就是一种“集中投资策略”。采取单一的“打造明星基金”策略会使家族旗下各基金绩效两极分化较严重，且无法有效地分散系统性风险，这样一来，家族处于极不稳定的状态，而且无法实现家族资源的优化配置，严重制约家族整体绩效的提升。鉴于以上分析，提出假设3。

假设3：基金家族绩效受家族投资策略影响，且对采取单一的“打造明星基金”策略的家族而言，其绩效明显逊于策略多样化的家族。

四、研究设计

（一） 样本选择与数据来源

2006年6月23日，《证券投资基金管理公司治理准则（试行）》颁布，这时开放式基金也已初步形成了股票基金、混合基金、债券基金、货币市场基金、保本基金及QDII基金的总体框架。因此，2006年是中国基金业发展的一个转折点。鉴于此，本文选取成立于2006年前的基金家族作为研究对象，同时要求它们拥有至少2只开放式偏股型基金，而且收益记录在2006～2011年间是连续的。最终，来自32家基金管理公司的103只开放式偏股型基金满足上述要求，被选作研究样本。

选取2006年1月～2007年7月、2007年8月～2009年12月和2010年1月～2011年12月三个样本区间，并分别定义为金融危机之前、金融期间和金融危机之后。

样本基金的收益率、收益率的标准差、Sharp指数以及资产净值数据均来自于“国泰君安”数据库。使用的统计软件为Eviews 6.0。

从表3的参数估计结果可得到如下结论：在金融危机期间，基金家族前一期的绩效（Preperfft）和基金家族风险（Riskft）都是基金家族关键影响因素，但是家族内各基金收益率的组间标准差（Devft）的估计系数不显著，也就是说投资策略无法显著影响基金家族绩效。

对比分析金融危机前和危机中相关关系模型的回归结果发现，基金家族风险（Riskft）的估计系数由危机前的-0.182变为了-0.4162，这说明金融危机使基金家族风险对绩效表现的负面效应放大。

3. 金融危机之后模型的回归结果。

在金融危机后，相关关系模型的回归结果见表4。

表4混合效应模型的回归结果

由表4中参数估计结果可以发现，基金家族风险（Riskft）的系数不显著，换言之，金融危机后基金家族绩效与风险关系不显著。这可能是因为基金产业竞争日益激烈，加上不乐观的宏观环境，金融危机后基金业绩效状况仍不够理想，依旧处于低谷，因此在此阶段基金家族绩效的决定性因素不是风险而是家族的投资策略等其它因素。

如表4所示，基金家族前一期的绩效（Preperfft）和家族内各基金收益率的组间标准差（Devft）的系数均显著。其中，基金家族前一期的绩效（Preperfft）的估计系数为正数，证实金融危机后家族绩效也呈现持续性。家族内各基金收益率的组间标准差（Devft）的系数是正数，表明金融危机后家族若采取“打造明星基金”的策略，不均衡地分配内部资源，有意识地偏袒“明星基金”，则可改善家族整体绩效状况。

（三）实证结果分析

1. 在三个时间段内，基金家族绩效与基金家族风险的关系呈现出不同的特点：金融危机前和危机中两者呈显著负相关，而金融危机后两者关系不显著，这也就有力地验证了研究假设1。金融危机前基金家族绩效与基金家族风险呈负相关，说明基金家族投资风险未得到补偿，可能的原因：在市场状况较好时，基金家族呈现偏好风险的投资倾向，这种不理性的投资行为非但不能取得较高的投资收益反而带来较大的损失。金融危机期间基金家族绩效与基金家族风险呈负相关，可以用行为金融的“风险-收益悖论”来解释，这说明整体市场形势不容乐观，基金家族投资风险未得到溢价补偿。另外，金融危机后基金家族绩效与基金家族风险关系不显著。可能的原因是：金融危机期间各基金家族受创严重，危机过后急于弥补损失，基金家族之间的竞争日益激烈，但是此时宏观环境并不乐观，市场秩序还未完全恢复，这样一来，市场有效性不足，基金家族的套利行为受到了极大的限制。

2.无论是金融危机前、危机中还是危机后，基金家族绩效与其前一期的绩效都是显著正相关的，这说明基金家族绩效具有明显的持续性，这与研究假设2一致。可能的原因是：整体上看，在一段时间内基金家族秉持一定的投资策略和投资风格，一方面股票惯性因子效应凸显，另一方面投资策略以及管理层在一段时间内具有稳定性和持续性。

3.金融危机前以及危机中，基金家族绩效与家族内各基金收益率的组间标准差的关系均不显著，而危机后两者显著正相关。这就说明：危机前和危机期间，投资策略对基金家族绩效的影响并不明显；危机后，对采取单一的“打造明星基金”策略的家族而言，其绩效表现更优良。危机前和危机期间基金家族绩效与基金家族投资策略的关系不显著，可能是因为：金融危机之前，基金家族管理层人员流动频繁，没有保证投资策略有效、持续地执行；危机期间经济氛围偏冷加上基金产业的结构性问题凸显，整个基金业陷入困境，基金家族难以通过调整投资策略改变其绩效状况。在金融危机后，单一的“打造明星基金”策略对基金家族绩效产生了正面影响，可能的原因是：一方面，经过此番金融危机的洗礼后，基金家族管理层更专业、更稳定，能够有效、持续地实施投资策略，故投资策略能够显著影响家族绩效；另一方面，金融危机后基金家族通过在家族内部不均衡地分配资源，采取“打造明星基金”的策略，能使家族有限的资源得到充分运用，家族整体业绩得以提升。由此可见，基金家族绩效与家族投资策略的关系并非固定不变，在不同的宏观经济形势下，基金家族投资策略对家族绩效的影响是不同的，这明显有悖于研究假设3。

六、结论

本文采用来自32家基金管理公司103只基金的数据，选取金融危机前、危机中和危机后三个时间区间，分别建立了混合效应、固定变截距及混合效应面板数据模型，探析了金融危机前、危机中以及危机后基金家族绩效与基金家族风险的关系，实证分析后得到以下结论：

1.由数据的描述性统计结果可知：金融危机后基金家族平均绩效状况持续恶化，陷入低谷，可能是由于危机中各基金家族受损严重，且危机后基金产业竞争日益激烈；金融危机后家族面临的风险水平降低，可能的原因是，经过此次金融危机的考验各基金家族抵御风险的能力提高，且整个行业经历了重新整合。另外，危机期间的监管措施发生了效果；危机中家族内各基金收益率的组间标准差最大而危机前最小，说明金融危机加剧了基金绩效两极分化。

2.从三个面板数据模型的回归结果来看，金融危机前、危机中和危机后基金家族绩效与风险的关系不一致。可能是因为，基金家族在危机中遭受重创并经历了重新整合的过程，因此在不同时期基金产业的特征变化显著。这也进一步证实了金融危机的确给基金业带来深远影响，是基金业发展史上一个重要的历史性转折点。

3.金融危机后基金家族绩效与家族内各基金收益率的组间标准差显著正相关，这说明对采取“打造明星基金”策略的家族而言，其整体绩效表现优良。其原因可能是，明星基金的溢出效应显著影响家族旗下其它基金的资金流入量，继而提升了整个家族的整体绩效。

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第4篇：金属粉末研究范文

关键词 ：漆壁画 现代漆材料 影响

现代漆材料，在这里是指区别于传统生漆及其漆艺制作用料，近年来出现的用于涂髹功能的各类材料，它包括漆料及髹饰用的配料、填料、嵌料，如各类合成油性漆、水性漆、浮雕漆、色浆、金属粉末材料等。漆壁画，是大型的漆画，它是使漆艺走出瓶盘碗盒等器型传统产业的品种模式，且又发扬近年来漆画的研究成果，成为立足于人民生活、为人民服务的漆艺新产业模式的代表。

艺术的生命力在于大众性，走产业化发展的道路是弘扬漆艺文化的必然选择，也是一个漆画工作者责无旁贷的历史使命。环境艺术的需求为漆壁画等漆艺品种走向人们的生活开拓了一方天地，同时也对相应的制作材料提出了新的要求。

漆艺与人民生活和时代文化息息相关

漆壁画，是漆艺的一种。纵观历史，漆艺的发展经历了起伏坎坷的历程。三皇五帝时代“舜漆食器，衅者十国者。禹作为祭器，国之不服者三十有二”，“墨染其外，朱画其内”的漆器为少数贵人所用，引起众怨。战国及西汉时期有“今富者银口黄耳，中者野王苎器，金错蜀杯”之说，这说明物质文明的进步，使漆器以轻巧、结实、光洁和文采胜于陶器和青铜器，作为日用品在老百姓中普及开来，并达到古代漆器的繁荣鼎盛期。魏晋南北朝后，随着瓷器的成熟和渐臻完美，漆器渐渐收拢在日用品中的地位，向艺术品、装饰品发展。到明清时期，百宝嵌漆艺的出现，使漆器艺术增强了许多装饰匠意。其中虽不乏精品，但总体格调不如从前了。进入21世纪，陶瓷、玻璃、塑料、不锈钢等材料经高科技工艺加工形成各类器具，或华美或价廉，早已替代当年的漆器成为时代性的器皿，生漆的风韵更是鲜为人知了。受越南磨漆画的影响，上世纪80年代独幅漆画作为一种绘画品种在我国得以确认，从此漆画肩负着继承和弘扬传统的重任。20余年过去了，漆画经历着传统与现代两个对立矛盾体的洗礼，艺术家们在实践中将它们不断地相互融合、相互渗透。

现代漆材料的革新为漆壁画制作带来广阔的选择余地

漆壁画是“壁”与漆画相结合的漆艺术，兼工艺和绘画于一体，与我们熟知的丙烯壁画、铜木石材浮雕壁画、沥粉贴金壁画、重彩壁画等壁画艺术品种一样，作为一项大型环境艺术创作活动，正越来越多地出现在人们的生活中，具有了为人民生活服务的大众实用艺术性质。

如今，人们生活中“满壁修漆”的“漆”已不再是传统的生漆，精细化工合成漆因其良好的性能、丰富的表现效果和方便的施工工艺等优势，早已于上世纪50年代后进入了千家万户。漆壁画这种气势磅礴的大型艺术在制作过程中，不同于纯艺术创作，种种非艺术因素的影响和限制是非常明显的，它们影响着漆壁画创作对材料的选择及艺术的表现效果。现代人的审美情趣影响着漆壁画的形式美感和对制作材料的选择。如漆壁画采用怎样的色调和色彩，表现形式是平面还是浮雕，造型是写实还是抽象等。大面积的工程制作影响对材料的选择。现代合成漆自然干燥的特性可避免荫房的使用，另外，巧妙地将堆漆工艺和涂绘相结合可减少大面积磨显工作等。快节奏的生活方式及商业利益也影响着漆壁画的材料运用。如不断变更的环境髹饰装修、不断攀高的国际金价等。

时代的进步牵引着当代艺术创作呈多元化发展。新材料、新工艺的应运而生，使人们可以不必依赖于大自然的造化，这不可避免地吸引着漆壁画工作者们的眼球，活跃和拓展了他们的创作思维空间。现代漆艺制作已是一项各专业交杂渗透，横跨百工的功夫。漆料的变革及新装饰材料的出现正是时代带给漆壁画工作者们的礼物和课题。

1.金属粉末材料在金银地制作中的运用

新型金属粉末材料的出现，为漆壁画大面积金银地髹饰增添了别样的效果。它使金属色彩表现更加丰富，色泽富有变化，细腻亮丽。这些金属粉末材料包括铜金粉、铝银粉及各类云母钛型珠光粉等，又可分为浮型、非浮型、闪光型等。非浮型金属粉末经有机硅等材料包膜处理，以它特有的“闪光效应”得到市场的青睐，它们色泽丰富，价廉，抗氧化性能好。其中数金银色实用性最强，金色系列产品色彩最多，品种有黄铜、红铜、紫铜、亮闪金、亮金黄、黄棕、红棕等等。

（1）合成金属粉末材料的优势

古代，金银作为髹饰材料在漆艺中运用就相当普及，所谓漆艺三色，即指传统漆艺中常见的金、黑、红。早在西周彩绘贴金嵌绿松石的漆觚上，就见金的使用。金即黄金，有金箔、金箔粉、金泥、金片、金丸粉等，表现方法有：描金、晕金、贴金、戗金、嵌金等。真金白银价格昂贵，也有人用铜和铝金属替代金和银的使用。以铜金属制成的铜箔、红铜金粉、黄铜金粉等。但与银一样，铜元素也很不稳定，在一定的光照、湿度或空气中也易氧化发黑，难以长期存放。以铝制成铝箔，铝粉等代替银的使用倒是便宜实惠，但其抗氧化性还是不够。

新型粉末材料用高分子工艺制成，有着不同数目的颗粒，粗细任意挑选，光泽丰富，耐变色性强。现代漆画中不少人开始使用这类材料作金银髹饰。新材料的出现使金银箔满地铺贴为金银地的惯用手法得以改变，用新型粉末材料髹饰为金银地，成为一个可供选择的制作方案。

（2）新材料装饰技巧试验

如果金银粉末材料使用不当，效果灰暗无光泽，或产生花斑及异向光泽，也会令人失望的。我们以亮金黄粉末作试验，采用多种不同的涂饰方法，以观察最理想的平面金属光泽效果。

将亮金黄融于清漆中喷涂，色呈土黄色，平面毫无光泽如同粉浆；将亮金黄融于清漆中刷涂，色金黄，但平面只有对光照射时才发亮，多数角度无光泽；将清漆先刷于底板，用亮金黄粉末浮扫而过，黏附于表面。色金黄，光线下板中粉末粒粒发光，金属闪光效应最好。第三种涂刷方法有时会出现光泽深浅不一，或暗暗的笔刷痕迹。经过反复试验，我们终于摸索出一套避免出现这些问题的涂刷方法。原来这种现象称之为“Flop”，即随角导色效应。这些金属粉末就像一个个小镜子，涂刷过程要使其有序平行排列，才能获得均匀亮丽的反射效果。

第5篇：金属粉末研究范文

【关键词】药型罩；粉末；聚能破甲

0.引言

药型罩材料是聚能效应能量的载体，其性能直接影响着射流质量的优劣。在现代反装甲战争中，如何提高聚能射流的侵彻性能是世界各国竞相研究的课题。解决这一问题的关键在于控制射流或弹丸的长度、形状、质量等，而其中药型罩材料的选择是关键因素之一，合适的药型罩材料可不同程度地改善战斗部的侵彻性能[1]。本文介了近几年国内外药型罩材料的发展与现状，详细介绍了几种金属粉末在药型罩中的应用。

1.单金属粉末药型罩材料

根据侵彻流体动力学理论[2]，金属射流的侵彻深度H可用下式表示：

H=（v■-v■)t■(?籽■/?籽■)■ （1）

式中，v■为射流头部速度；v■为射流尾部速度；t■为射流断裂前持续时间；?籽■为药型罩材料密度；?籽■为目标靶材料密度。

由式（1）可知当药型罩材料的?籽■高、v■大、延展性好时，射流在侵彻之前就能充分拉长而不断裂，此时t■的时间就相对长，最终金属射流的侵彻深度H就随着增大。因此若想药型罩破碎性好，侵彻能力强，我们在选择材料时就要求材料的密度高，声速大，延展性好。常用的粉末药型罩材料有铜粉、钨粉等。

铜粉（Cu)具有密度较大(8.9g/cm3)、熔点适中(1083℃)、声速较高(4.7km/s)、塑性好、有一定的强度等特点，易于形成延展性好、不易断裂、不气化的金属射流，而且价格便宜，所以是制造药型罩的首选材料[5]。国内的铜粉主要有两种形貌的铜粉：枝形粉和球形粉。枝形粉的成形性好，粉末罩结合强度高，但是流动性差，易氧化，并且容易形成杵堵。而球形铜粉价格低，流动性好，保质期长，不易于形成杵堵;但成形性差，压制的粉末罩结合强度低，易破碎。因此在实际生产中可以合理的搭配使用，充分发挥两种粉末各自的优点。李如江[6]等对铜粉末药型罩进行了实验研究。得出孔隙度为11.4%和9.3%的铜粉末药型罩，聚能射流分别在1.1～3.0倍和1.1～2.2倍装药口径的炸高范围内，穿深要比密实的药型罩具有明显的优势。

钨（W）因具有高声速(常温下声速为4.03km/s)、高密度(19.3g/cm3)、高熔点（3400℃）、良好的延展性等优异性能，成为有前景的新型药型罩材料。高声速是获得高连续射流头部速度所必需的，而高的材料密度是提高侵彻威力所必需的。钨是体心立方金属，具有较高的动态性能。根据侵彻流体动力学理论，侵彻能力与材料密度的关系可用平方根定律描述。如果钨射流具有较高的头部速度，就能更有效地对抗反应装甲，缩短贯穿时间。在掠飞攻顶侵彻情况下更希望有尽可能快的射流速度。1996年英国国防研究局研究对比了重金属药型罩的射流性能，发现热压烧结锻造切削成形工艺制造的纯钨药型罩(晶粒直径约15μm)的射流断裂时间为221.5μs，射流长度为881.0mm，性能优于纯铜药型罩(晶粒直径约10μm，射流断裂时间142.0μs，射流长度671.0mm)。

2.多种金属复合粉末药型罩材料

从文献[5]可以看出单金属粉末药型罩的力学性能明显低于多种金属复合粉末罩的力学性能，说明了多种金属复合粉末罩的优越性。常用的复合粉末罩有：钨铜粉末药型罩、钨铜镍复合粉末型罩、钨铜铋复合粉末药型罩等。

钨铜复合材料（W-Cu）是由高熔点、高密度、高硬度、低膨胀系数的钨和高导电、导热率的铜所构成的假合金。由于钨铜不互溶，钨铜复合材料目前多采用粉末冶金方法制备。常规工艺的产品密度低，成分均匀性差，性能很难满足高要求。为改善该材料使用性能，国内外学者多年来对其制备工艺进行了大量研究[6~7]。Janet研究了钨铜药型罩烧结工艺对射流性能的影响，Jackowski研究了铜粉末药型罩再压对射流断裂时间的影响，Seong研究了锻压钨铜药型罩聚能射流的侵彻性能，王凤英[8]、王铁福等通过试验，研究了钨铜射流的侵彻性能。

钨-铜-镍合金粉（W-Cu-Ni）是广泛应用的一种用于制造粉末药型罩材料。该合金药型罩所形成的射流，具有高性能聚能装药射流的两种特性，即高密度和在射流断裂前的高延伸性。王凤英等人对钨-铜-镍合金粉末罩进行了详细的研究，对比研究了钨铜镍罩和紫铜罩的射流变化及破甲深度。从射流形态上看，钨铜镍罩射流粗，边缘不光滑，呈现各种形状的颗粒，但均未断开，而紫铜罩射流断裂颗粒呈蛋形。从破甲穿深看，钨-铜-镍合金粉末的侵彻性能比紫铜罩提高约38%，而且光滑无杵。

钨铜铋复合粉(W-Cu-Bi)是现用石油射孔弹药型罩的主要成分。通常，铜钨射流在形成后，会迅速弥散，形成较差的疏散性射流，这是不利于破甲的。铋粉的熔点较低，不能单独制备药型罩，但是添加铋可使金属射流保持连续性，从而减少杵堵的发生。铋起到射流改善剂的作用。在射流的形成和拉伸阶段，在冲击波作用下，药型罩内的空穴进行绝热压缩，理论估算其瞬时温度远高于铋的熔点（熔点为271.4℃），但这一时间极短，虽然不足以使铋大量气化，但可以使其全部或大部分处于熔融状态，当在粉末药型罩材料中添加适量的铋后，因为射流是处于固液混合态的，其中的液体部分可以利用表面张力约束射流，保持射流的表面光滑和轴对称性，推迟射流断裂的时间。根据侵彻流体动力学理论，加入铋后复合粉末罩的侵彻能力有很大提高。

3.存在的问题及发展前景

粉末药型罩虽然具有传统密实材料所不具有的力学性能，但是也存在一些问题。例如：

（1）如何合理的选择和搭配粉末材料。根据材料的不同性质，若选取搭配的好，可以增加粉末药型罩延展性，提高射流的速度和侵彻能力。在改善药型罩材料性能的同时降低材料的成本。

（2）如何利用先进的制造技术。复合粉中由于各成分的密度、粒度差别较大，在混粉和压制时极易形成成份偏聚，所压制的粉末罩质量分布不均匀而影响使用性能。

（3）粉末药型罩从本质上来说属于多孔材料，孔隙度是影响多孔射流稳定性的一个重要因素。合适的孔隙度可以延长聚能射流的断裂时间，提高射流的稳定性和侵彻能力。

（4）如何提高聚能射流的后效性能。由一些含能物质构成的药型罩所形成的射流在侵彻目标的过程中会发生剧烈的化学反应，发生爆炸，产生二次爆炸效应。

以上存在的问题是粉末药型罩要改进的地方，也是粉末药型罩发展的趋势。

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第6篇：金属粉末研究范文

1粉末冶金技术应用于钢铁循环经济的意义

1.1提升资源利用率

粉末冶金是制取金属粉末或用含有金属的混合粉末作为原料，通过化学方法、物理方式进行加工，制造金属材料、复合材料以及其他各种类型制品的一种生产、加工技术。在钢铁工业的生产活动中，会产生许多金属粉末和混合粉末，对其进行二次加工可以有效提升铁资源的利用率[1]。

1.2提升经济效益

钢铁循环经济的重要追求之一即是对经济效益的提升，而粉末冶金技术则是钢铁循环经济的重要组成部分，其可以通过对金属粉末的二次利用达到提升企业经济效益的目的[2]。

2粉末冶金技术在钢铁循环经济中的应用

2.1含铁粉末产生的环节

一般来说，钢铁企业的含铁粉末主要是来自于两个生产环节，即炼铁原料系统和出铁口系统，以武汉钢铁集团为例，其部分产生含铁二次资源的统计如表1所示。

2.2制取铁粉的方式和要求

2.2.1利用固体碳制取铁粉

固体碳还原法是目前使用较为广泛的铁粉制取方法，其具有操作简单、技术成熟、经验丰富的优势，其基本原理是将还原剂、脱硫剂加入含铁粉末中，再进行粉碎筛选，直到所获铁粉达到合格要求，具体流程是，在各生产车间放置收集设备，对含铁粉末进行收集，之后对其进行简单加热，使粉末中的水分蒸发，放入反应容器中，加入固体碳还原剂，初步将铁粉和其他杂质脱离，再加入脱硫剂，去除铁粉中的硫化物，之后通过磁化设备进行精选，得到质量较高的铁粉后，通过专业设备进行检测，如果其质量达标，则属于合格产品，可以用于正常使用，如果质量不达标，则需进行二次制取，重新筛选，直到合格为止，利用固体碳回收的铁粉，其品质较高，利用粉末冶金技术，可以将其加工成复合材料和金属材料，用于相关领域[3]。

2.2.2固体碳回收法对含铁粉末的要求

一般来说，含铁粉末是在加工过程或者出铁时产生，由于加工技术、钢铁用途的差异，含铁粉末往往也不尽相同，比如含硫量、其他杂质含量的不同等。主要标准为粉末的铁含量，铁含量在70％以上的混合粉末回收价值较大，由于我国目前对含铁粉末二次加工的技术并不是特别先进，如果混合粉末中铁含量较低，那么加工所需花费和消耗将大于回收的铁粉的价值，二次利用就没有意义了，通常来说，如果混合粉末中铁粉含量低于20％，就不适合通过固体碳方式进行回收，同时，如果混合粉末中盐酸等不溶物的含量大于1％、硫含量大于0.5％，也要考虑更合适的回收方式，比如磁化装置回收法。

2.2.3磁化装置回收法

磁化装置回收法是最简单的铁粉回收法，其基本原理是利用铁元素同极相斥、异极相吸的原理，通过对较大型的装置进行磁化，使其将铁粉从混合粉末中分离出来。磁化装置回收法的基本流程是，在车间、出铁口周围安置混合粉末回收装置，大量收集混合粉末，之后提取部分粉末送检，研究其铁含量，如果铁含量较高，则可以通过固体碳等方式回收，如果其铁含量在30％以下，则表明这部分混合粉末适合通过磁化装置回收法进行回收[4]。

2.3铁粉的压制

通过固体碳、磁化装置等方式完成铁粉收集工作后，需要对铁粉进行压制处理，将其加工成具有一定规格和形状的铁坯，压制处理的方式通常为加压式，即通过物理方法向铁粉增加压力，将颗粒之间的空气挤压出去，使其最终成型[5]。

2.4铁坯的烧结

烧结是压制过后的进行粉末冶金的关键技术。压制成型后的铁坯，往往依然含有较多的杂质、碳化物、硫化物等，通过烧结，可以使铁坯在高温中发生变化，最终将杂质去除。通常来说，烧结分为元烧结和多元烧结，一些特殊的领域也会采用熔浸、热压等烧结方法。烧结环节需要重点注意的是温度，其基本流程是，将铁坯输入烧结设备中，如果采取的是固相烧结，需保持烧结温度低于铁坯的熔点，铁坯只发生纯金属的组织变化，同时铁粉颗粒间黏结、致密化，金属组织间的不会出现溶解，也不出现合金等新型金属。烧结过后的铁坯，基本上可以满足各行业所需，其杂质等经过铁粉制取、烧结已经基本被清除，此时可以根据所要加工的工件对铁坯进行热处理、电镀、轧制等，将其制成工件或者使其符合下一步加工的要求[6]。

2.5回收铁粉的应用

调查显示，利用回收的铁粉进行机械加工，材料利用率往往在90％以上，而直接使用金属材料进行加工，利用率只有50％左右，一个值得注意的现象是，大部分的回收铁粉都被应用于汽车制造行业，日本80％的回收铁粉应用于汽车零部件制造，其行业利润也远大于我国，如何将回收铁粉应用于汽车制造领域或者其他领域，是目前我国相关行业需要考虑的问题。

3总结

对资源进行二次利用，是社会进步的体现，也是时展的要求，在钢铁循环经济中应用粉末冶金技术，充分了解铁粉回收、铁坯压制、铁坯烧结等关键环节并对其进行有效把控，有利于粉末冶金技术的发展、进步，也有利于其在钢铁循环经济中的进一步应用。

作者:胡沙 潘友发 单位:商丘阳光铝材有限公司

参考文献

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[4]陈晓华，贾成厂，刘向兵.粉末冶金技术在银基触点材料中的应用[J].粉末冶金工业，2009，（4）：41-47.

第7篇：金属粉末研究范文

[关键词]快速凝固技术；金属材料制备

中图分类号：TG146.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0063-01

一.前言

快速凝固技术也称为急冷凝固技术，主要是通过提高金属凝固冷却速度的方法来增大凝固过冷度和凝固速度，从而获得传统铸件冷却速率下所不能获得的成分、相结构或显微结构。利用快速凝固技术制备Al-Si合金可显著改善合金组织，大幅度提高合金性能，使合金具有良好耐磨性、耐热性，以及高强、质轻及低热膨胀系数等特点。

快速凝固技术是本世纪50年代以来金属材料制备方法的重要突破之一，在实际应用中使用这种技术制备的超细粉末进行表面改性处理以增强金属材料表明性能，成为表面改性研究一个重要方向。

针对金属材料表面的耐磨、防腐需要本文设计一种Al-Si-Fe合金，并使用快速凝固技术制备其合金粉末，并对快速凝固工艺的制备工艺过程及获得的合金粉末进行研究。

二.Al-Si-Fe合金成分设计与快速凝固粉末的制备

2.1 Al-Si-Fe合金成分设计

硅是Al-Si合金中的主要元素，对合金的性能有重要的影响。合金中硅含量增加，合金的抗拉强度和耐磨性提高。对快速凝固Al-Si合金研究表明：当硅含量小于20%时，随着硅含量的增加，合金的拉伸强度提高。而合金的耐磨性在硅含量小于30%范围内，随着硅含量的增加而提高。本文所设计合金中Si的含量取20%。

Al-Si合金中加入铁是为了提高合金耐热性。同时可有效降低合金的热膨胀性。铁可以在不明显降低室温强度与塑性的前提下，大大提高合金的高温强度。但是，铁加入量达到5%以后强度开始下降，所以，为保证合金具有高强度，铁的加入量应该低于5%，本次实验选定Fe含量为4%。

Mn是弥散强化元素。Mn能抑制针状铁相析出。因此，在生产中常作为平衡铁的中和元素。Mn元素还可以细化晶粒。但是，Mn元素的含量不应超过3%，本试验采用2%。

Cu可提高Al-Si合金的常温和高温性能，降低伸长率和耐蚀性。本试验中Cu的含量为1%。

Mg可提高合金的强度，是Al-Si合金中重要的强化元素。有关资料显示，在Al-Si-Cu-Mg系中少量Mg的加入可大幅度提高强度。本试验中Mg的含量为0.5%。

鉴于上述分析，本研究确定的合金成分为： Al-20Si-4Fe-2Mn-Cu-0.5Mg

2.2 超音速气体雾化制备快凝金属粉末过程

本次实验选用JWC2-10型超音速雾化沉积炉。采用超音速气体雾化装置制备粉末。超音速气体雾化是指借助高速气流的冲击来破碎金属液流的雾化过程。其过程为：熔融状态的金属液由感应炉流入喷嘴，气流由雾化器喷出，金属液流被高速气体破碎成小雾滴，并使雾滴获得较高的速度，飞向下方，借助雾滴的冲击力将液滴进一步破碎成更小的雾滴，然后飞入冷却介质中，最后凝固成粉。这一过程中影响气体雾化过程的主要可控参数为气体压力以及金属液体温度。

三.Al-Si-Fe合金快速凝固制粉工艺影响因素及合金粉末分析

3.1 Al-Si-Fe合金快速凝固粉末制备工艺影响因素分析

3.1.1 合金雾化中气体压力影响

雾化压力是影响气体雾化过程的主要参数之一。随着雾化气体压力的增加，气体在雾化器出口处的临界速度就越大，同时气体密度也增加。这些结果都导致气体质量流率的增加。这样一来，金属质量流率和气体质量流率的比值就越小。意味着金属雾化过程中破碎能力的增加。破碎能力越大，破碎效果就越好，液滴尺寸就越小，制取的粉末就会越细小。但气体质量流率过大，浪费气体，不经济，同时导致液滴的冷却速度增加，液滴中固相分数增加，甚至使颗粒提前凝固，易得到金属薄片。雾化气体压力的大小同时影响雾化锥的形状，进而影响雾化制粉的效果。观察并比较各压力时雾化情况，发现4.5MPa时的雾化锥较好，雾化颗粒细小均匀，同时液滴的初始速度较高，利于快速凝固制粉。多次试验并结合雾化器的自身特点，选用雾化压力为4.5MPa。

3.1.2 金属熔体过热度的影响

当熔化的金属液体流经导液管时，金属液体和管壁之间存在热交换而使金属液温度下降甚至凝固。若金属凝固体堵塞了导液管，将使后续的金属液体无法流出，并且凝固金属已经进入导液管，超出感应炉线圈的加热范围，无法使凝固金属再次熔化，将导致生产的中断。导致凝固的原因有熔体的过热度不够，或者是导液管导热性过高，或者是导液管过长。防止液体金属在导液管内冻结的最小过热度也与液体金属的热物性密切相关，如果金属具有较高的热导率、热容率、密度和低的熔点、小的粘度，则需要临界过热度较小。反之，则较大。纯铝的熔点为660.8℃，故最小过热度为125℃。此外，金属的过热度也影响金属在雾化过程中的可破碎区间，金属过热度越高，则金属可破碎区间越大，金属液滴就有可能进行再次破碎和雾化，液滴更加细小。另外，金属的过热度也影响金属熔体的粘度。金属过热度越高，熔体粘度越小，金属熔体就容易破碎，形状也比较规则，且多呈球形。但是过热度超过一定大小后，液滴的尺寸和形状变化都不大，此时对于热量散失以达到快速凝固的目的是不利的，要想达到所要求的固相含量就需要运行较远的距离来散热。因此过热度应控制在合适的范围之内。结合已有的实验经验，采用最佳过热度200℃，雾化温度880℃。

3.2 Al-Si-Fe快凝合金粉末综合分析

3.2.1 合金粉末粒度分布

对获取的快凝Al-20Si-4Fe-2Mn-1Cu-0.5Mg合金粉末使用筛网分离并称出各种颗粒度的重量。应用超音速气体雾化技术制取的Al-Si-Fe合金粉末合金粉末很细，其中320目以下的可用粉末约占总质量的44.432%。

3.2.2 快凝粉末的形貌特征

使用电子显微镜分析320目粉末形貌。可以看出，粉末粒度比较均匀，多数粉末呈条形和球形。而260目粉末形貌。其粉末形貌呈近球形，个别呈章鱼形。整体上看非常均匀。对单个粉末颗粒观察，球形度较好，表面基本上光滑。部分颗粒表面存在毛刺和凹坑。

尺寸比较大的雾化熔滴，体积较大，凝固收缩比较严重，其结果是使雾化熔滴凝固后在表面遗留下明显的凹坑。体积较小的颗粒，凝固收缩较小，形状相对规整。

3.2.3 合金微观组织分析

3.2.3.1 铸态合金

本次试验所设计的Al-Si-Fe合金含有较多的合金元素，属于高硅高铁系铝合金。使用电子显微镜分析其铸态组织。在普通铸造条件下，该合金铸态微观组织由多边形初生β-Si、针片状β-Al5FeSi、共晶β-Si和基体α-Al相组成。其中，多边形初生β-Si和针片状β-Al15FeSi相都很粗大，多边形初生β-Si数量较少；针片状β-Al5FeSi相数量很多，具有尖锐的尖角，并且长度很长。

3.2.3.2 粉末组织特征

使用电子式显微镜分析合金粉末的微观组织。粉末组织由细小的针状晶和等轴晶组成。粉末组织中，枝晶间析出的共晶相数量很少，在和铸态组织的对比中可以看出，铸态组织中的粗大的树枝晶消失，取而代之的是分布均匀的等轴晶。

四.结论

（1）针对金属材料表面的耐磨、防腐需要，设计出一种新合金成分：Al-20Si-4Fe-2Mn-Cu-0.5Mg用于制备快凝金属粉末。

（2）确定了制备该合金快凝粉末的工艺参数：雾化压力为4.5MPa，雾化温度880℃，喷嘴直径4mm，喷嘴伸出长度4mm。

（3）超音速气体雾化制备的粉末粒度分布均匀，320目以下粉末占44.432%。雾化制粉时，压力越大，可用的粉末越多。且该快凝合金组织为等轴晶，Al元素偏析现象得到明显抑制。

第8篇：金属粉末研究范文

目前能够用于3D打印的材料大约有200余种，而传统减材制造、等材制造的材料有数万种。和传统制造业的基础材料相比，用于3D打印的原材料通常对于耐热性、灵活性、稳定性以及敏感性有更高的要求。

材料类型

3D打印行业对于打印材料种类的划分并没有统一的标准。按照材料的物理状态可以将打印材料分为液体材料、薄片材料、粉末材料、丝状材料等;按照材料对应的打印技术进行分类，则可以分为SLA材料、LOM料、SLS 材料、FDM材料等;按照材料的化学性能，可以分为工程塑料、光敏树脂、金属类材料、陶瓷类材料等。

工程塑料

工程塑料是3D打印最常见的材料，占到商用3D打印材料的90%以上。用于3D打印的工程塑料成本比传统工艺要贵得多，例如热塑性材料成本为$200/kg，而传统喷射铸造用材料成本仅为$2-3/kg。

工程塑料包括热塑性材料和热固性材料两类。这两类材料的最主要区别在于热塑性材料在高温下可以反复熔融，而热固性材料一旦定型后则不可以再次熔融。热塑性材料主要包括ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）工程塑料和聚碳酸酯（PC），而热固性材料的代表则是尼龙（PA）。

工程塑料主要应用于FDM设备，需要挤出成丝状。因此需要满足以下性能：料丝应具备一定的弯曲强度、压缩强度与拉伸强度，以保证在送料过程中不会发生断丝现象，满足一定的收缩率以防止零件变形，还应当具备足够的粘结强度，使得各层可以牢固结合在一起。

目前3D打印用工程塑料的研究方向在于基于各类低成本材料进行改性，提高材料的综合性能使其满足3D打印工艺要求，并满足最终产品的特殊性能要求，如耐高温或强度等，塑料方面的研发进展将降低FDM设备的使用成本。

ABS 塑料是当前最热门的FDM 热塑性塑料之一，通常情况下呈丝状。ABS 塑料可以进行多种颜色的选择，甚至可以自定义颜色。比如Stratasys 公司的ABSplus材料在FDM技术的辅助下就能提供象牙色、白色、黑色等九种颜色的选择。这种材料的优点在于打印出的部件机械强度好且有很高的稳定性。同时ABS塑料还可以和可溶性支撑材料一起使用，能够比较容易地制造出复杂的产品形状。这些优点使得ABS 塑料成为桌面机用户理想的打印耗材。

PC材料是一种白色工程塑料，能够和FDM技术相结合制造出耐用的模型、工具或最终的产品零件。与ABS塑料相比，PC材料具有更好的强度、耐高温性、抗冲击性等优点。PC材料优异的物理性能使得它能够被广泛地应用在电子消费品、汽车、航空航天和医疗器械等领域。

尼龙粉末材料在所有的FDM打印材料中，具有最佳的Z轴层压、最高的冲击强度和出色的化学抗性。但其缺点在于使用这种材料打印出来的产品表面比较粗糙，一般还需要后续加工。尼龙材料能够应用在航空、汽车和消费品等多个领域。

金属材料

金属材料现阶段市场份额较小，产量低于30万吨/年，但扩张速度最快。3D打印金属材料以金属粉末、金属箔以及金属丝的形式存在。3D打印用不锈钢成本为$8/cm3，比一般商用级别的贵100多倍。

金属材料一般呈现粉末状，可以用于选择性激光烧结（SLS）、直接金属激光烧结（DMLS）、电子束熔炼（EMB）等工业级别的3D打印机。而如果把金属材料加入到某些工程塑料材料（如ABS）中去，则可以制成适用于FDM 机型的具有一定金属属性的线材。比如将磁铁粉末加入到PLA材料中，就会使PLA线材在经过抛光处理以后具备金属的光泽。

金属材料的高熔点是其应用于3D打印领域的难点。在3D打印金属材料的过程中，需要考虑金属的固液相变、表面扩散和热传导等。而且用于3D打印的金属材料在纯净度、球型度、粒径分布和含氧量等方面都有严格的要求。现在市面上常见的金属材料有钛合金、不锈钢、钴铬合金和铝合金等。金、银等贵金属粉末材料也会被用于打印首饰或艺术品。

金属粉末的形态直接影响3D打印产品的质量。金属粉末制造成本仍较高。目前粉末制备方法按照制备工艺主要可分为水雾化法、气雾化法和等离子球化法等，如何改进制备方法，以较低的成本实现所需的球形金属粉末，将显著推动SLM、SLS设备的发展。

钛合金材料可以被应用在EMB等高端打印机上制作工业零部件。钛合金材料的强度、耐腐蚀性和耐热性能都非常优异。采用3D打印技术制造出来的钛合金零部件的强度很高而且其制作的尺寸也非常精确。这些优点使得钛合金被广泛地应用在航空航天和汽车等领域。但是钛合金的售价较高，一般每千克需要340到880美元。

钴铬合金材料则是一种由金属钴和铬在高温下熔合而形成的合金。钴铬合金具有良好的抗腐蚀性，而且其机械性能也非常优异，使之在航空航天和医学领域都有很好的应用。目前用于3D 打印的钴铬合金售价为每千克120到550美元。

不锈钢材料可以应用于选择性激光烧结（SLS）打印机上，主要被用来制作模型和打印工艺品。不锈钢具有坚固和耐腐蚀等优点，是一种性价比很高的打印材料。不锈钢材料可以用于打印模型，也可以用于打印大尺寸的工业产品，而且打印出来的产品强度都很高。现在不锈钢的市场售价为每千克70到120美元。

铝合金可以应用在电子束熔炼（EMB）的打印机上，其在医学、建筑和工程领域都有着很好的应用前景。铝合金的密度相对钛合金和不锈钢都低，同时具有熔点低、重量轻、负重强度大的优点。

陶瓷材料

陶瓷材料一般呈现粉末状态，通常用于选择性激光烧结（SLS）打印机。3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一种粘结剂粉末所组成的混合物。由于粘结剂粉末的熔点较低，激光烧结时只是将粘结剂粉末熔化而使陶瓷粉末粘结在一起。之后，需要将陶瓷制品放入到温控炉中，进一步高温烧制才能够形成最后的成品。

陶瓷粉末和粘结剂粉末的配比会影响到陶瓷零部件的性能。粘结剂份量越多，烧结比较容易，但在后置处理过程中零件收缩比较大，会影响零件的尺寸精度。粘结剂份量少，则不易烧结成形。

陶瓷颗粒的表面形貌及原始尺寸对陶瓷材料的烧结性能非常重要，陶瓷颗粒越小、表面越接近球形，陶瓷粉末在激光直接快速烧结时液相表面张力大，在快速凝固过程中会产生较大的热应力，从而形成较多微裂纹。

陶瓷材料具有高强度、耐高温和耐腐蚀等优点，具有应用于航空航天和汽车等领域的潜能。同时由于陶瓷材料可以选择的颜色很多，能够打印出形态逼真、色彩丰富的产品，所以陶瓷打印材料也是工艺品、建筑和卫浴产品的理想选择。

树脂材料

光敏树脂是用于光固化成型（SLA）或数字光处理（DLP）系统的重要材料。它能够在紫外光的照射下发生聚合反应而固化，一般呈现液体状态。这种3D 材料具有高强度、耐高温和防水的优点。但是通常光敏树脂都具有一定的毒性，需要进行密封保存。光固化树脂材料主要有三类成分，包括齐聚物、反应性稀释剂和光引发剂。

齐聚物是含有不饱和键的低分子聚合物，具有许多种类。最常见的种类是各类丙烯酸树脂。齐聚物是光固化材料中最为基础的材料，决定了光敏树脂的黏度、硬度、断裂延伸率等基本物理化学性能。所以对于齐聚物的选择非常重要，其选择标准是无毒、气味小和难挥发。

反应稀释剂是含有双键的小分子溶剂。反应性稀释剂调节体系的黏度，降低齐聚物的黏度，避免喷头因黏度过高而堵塞。反应性稀释剂还参与到光固化反应之中，影响到聚合反应的动力学、聚合程度以及固化物的物理性质等。反应稀释剂的选择标准和齐聚物一样，也需要具有无毒、气味小和难挥发的特性。

光引发剂是最为关键的组分，它决定了光固化材料的质量与光固化反应的速度，光引发剂根据产生的活性中间体的不同主要分为阳离子型和自由基型两大类。光引发剂可以根据引发辐射的能量不同而分为紫外线引发剂和可见光引发剂。由于紫外光引发剂具有存储稳定的优点，现在3D 打印市场上所用的光引发剂都是紫外光引发剂。

光敏树脂体系的组分很多，其配方的设计相对来说比较困难。不同的设计配方将会产生不同的材料性能，所以材料的研发公司通常会把设计配方当作公司的核心机密而不对外公开。

生物用高分子材料

生物3D打印材料主要包括支架材料与直接细胞打印材料。

其中支架类材料需满足：良好的生物相容性，对细胞和机体无毒害;良好的生物降解特性，可完全被机体降解吸收或排出体外;良好的机械特性，具备一定的力学强度和可塑性，结构长时间保持稳定，具有较高的孔隙率;良好的表面相容性，利于细胞在材料表面黏附与生长。

目前支架类材料主要包括：聚富马酸二羟丙酯（PPF）、聚丙交酯（PLA）、聚碳酸酯、蛋白质、多糖与水凝胶等，其中水凝胶具有良好的生物相容性，以及与人体软组织相似的力学性质，因此被广泛应用于组织工程支架材料中。

目前细胞和组织打印技术主要是基于携带细胞的水凝胶、藻酸盐或是胶原，直接控制细胞在微观尺度的排列分布。

3D打印技术在生物医用高分子材料的制备领域仍处于初始阶段，要实现3D打印技术在临床的应用还面临很多挑战，包括高分子原料的选择、后处理过程中保持成型材料的生物相容性以及材料与细胞相互作用的机制等。关键材料的研发进展将推进3D打印技术在医药领域的应用。

其他3D打印材料

导电打印材料是热塑性材料的一种，可以用于制造具有电子或是机械功能的3D打印产品，比如电路板、手电筒以及可穿戴的照明设备等。首先对这种新兴的3D打印材料做出尝试的是美国的Functionalize 公司。该公司成立于2014 年，是一家专注于导电打印材料研究的公司。其首款导电打印材料F-Electric 已经研制成功并且进入市场出售。这款材料的电阻能够低至0.75 欧姆/厘米，其导电性能比纯PLA线材还要高。

碳纤维材料是一种新兴的3D打印材料。它的强度是钢的五倍而重量却只有其三分之一，且还具有耐高温和耐腐蚀等优点。目前MarkForged 公司已经制造出专门用于打印碳纤维材料的专业打印机。但是目前碳纤维材料还停留在制造模型或工具的阶段，并没有成功的工业产品问世。

材料销售模式

打印设备厂商对于打印材料的销售有封闭和开放两种模式。封闭模式是指消费者只能从打印机设备生产商处购买到与该机型相匹配的打印材料。采用这种模式进行材料销售的设备生产商可以获得更高的利润率，但同时也会限制自由市场竞争，不利于材料性能的改进和新材料的研发。在3D打印材料中，大多数工程塑料的销售采用封闭模式。

而与之相对应的开放模式则允许消费者从第三方材料供应商购买标准的打印材料。绝大多数金属打印材料采用开放模式。这种模式吸引了更多的公司来生产和销售金属打印材料，使得市场更为充分地竞争，材料价格不断下降。同时也鼓励生产商家不断创新来获得更多的市场份额。现在金属打印材料已经成为打印材料里增长最快的市场。

相对应的，市场中上游耗材厂商有两种类型：单一业务供应商和全产业链厂商。前者盈利模式非常简单清晰，后者主要借助打印材料的非标准化市场环境，将打印材料与打印机锁定从而获取高毛利。

第9篇：金属粉末研究范文

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。