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2023-01-23 来源:其他范文收藏下载本文

推荐第1篇:技术论文

实现变频调速器多电机控制

摘要

本文介绍了一种plc与变频调速器构成的多分支通讯网络,阐明了该网络控制调速系统与一般模拟量控制调速系统相比的优越性,给出了系统框图及plc程序。 关键词

plc变频调速器多电机控制网络通讯协议

一、引言

以变频调速器为调速控制器的同步控制系统、比例控制系统和同速系统等已广泛应用于冶金、机械、纺织、化工等行业。以比例控制系统为例。工作时操作人员通过控制机(可为plc或工业pc)设定比例运行参数,然后控制机通过d/a转换模件发出控制变频调速器的速度指令使各个变频调速器带动电机按一定的速度比例运转。此方案对电机数目不多,电机分布比较集中的应用系统较合适。但对于大规模生产自动线,一方面电机数目较多,另一方面电机分布距离较远。采用此控制方案时由于速度指令信号在长距离传输中的衰减和外界的干扰,使整个系统的工作稳定性和可靠性降低;同时大量d/a转换模件使系统成本增加。为此我们提出了plc与变频调速器构成多分支通讯控制网络。该系统成本较低、信号传输距离远、抗干扰能力强,尤其适合远距离,多电机控制。

二、系统硬件构成

系统硬件结构主要由下列组件构成;

1、fx0n—24mr为plc基本单元,执行系统及用户软件,是系统的核心。

2、fx0n—485adp为fx0n系统plc的通讯适配器,该模块的主要作用是在计算机—plc通讯系统中作为子站接受计算机发给plc的信息或在多plc构成n:n网络时作为网络适配器,一般只作为规定协议的收信单元使用。本文作者在分析其结构的基础上,将其作为通讯主站使用,完成变频调速器控制信号的发送。

3、fr—cu03为fr—a044系列比例调速器的计算机连接单元,符合rs—422/rs—485通讯规范,用于实现计算机与多台变频调速器的连网。通过该单元能够在网络上实现变频调速器的运行控制(如启动、停止、运行频率设定)、参数设定和状态监控等功能,是变频器的网络接口。

4、fr—a044变频调查器,实现电机调速。在1:n(本文中为1:3)多分支通讯网络中,每个变频器为一个子站,每个子站均有一个站号,事先由参数设定单元设定。工作过程中,plc通过fx0n—485adp发有关命令信息后,各个子站均收到该信息,然后每个子站判断该信息的站号地址是否与本站站号一致。若一致则处理该信息并返回应答信息;若不一致则放弃该信息的处理,这样就保证了在网络上同时只有一个子站与主站交换信息。

三、软件设计

1、通讯协议

fr—cu03规定计算机与变频器的通讯过程,该过程最多分5个阶段。

1、计算机发出通讯请求;

2、变频器处理等待;

3、变频器作出应答;

4、计算机处理等待;

5、计算机作出应答。根据不同的通讯要求完成相应的过程,如写变频器启停控制命令时完成三个过程;监视变频器运行频率时完成五个过程。不论是写数据还是读数据,均有计算机发出请求,变频器只是被动接受请求并作出应答。每个阶段的数据格式均有差别。

2、plc编程

要实现对变频器的控制,必须对plc进行编程,通过程序实现plc与变频器信息交换的控制。plc程序应完成fx0n—485adp通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换及变频器应答信息的处理等工作。程序中通讯发送缓冲区为d127~d149;接受缓冲区为d150~d160。电机1启动、停止分别由x0的上升、下降沿控制;电机2启动、停止分别由x1的上升、下降沿控制;电机3启动、停止分别由x2的上升、下降沿控制。程序由系统起始脉冲m8002初始化fx0n—485adp的通讯协议;然后进行启动、停止信号的处理。以电机1启动为例,x0的上升沿m50吸合,变频器1的站号送入d130,运行命令字送入d135,enq、写运行命令的控制字和等待时间等由编程器事先写入d1

31、d1

32、d133;接着求校验和并送入d1

36、d137;最后置m8122允许rs指令发送控制信息到。变频器受到信号后立刻返回应答信息,此信息fx0n—485adp收到后置m8132,plc根据情况作出相应处理后结束程序。

四、变频器制动的思路和新方法 在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中,当电动机所传动的位能负载下放时,电动机将可能处于再生发电制动状态;或当电动机从高速到低速(含停车)

减速时,频率可以突减,但因电机的机械惯性,电机可能处于再生发电状态,传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能,通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时,如果变频器中没采取消耗能量的措施,这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时,这部分能量就可能对变频器带来损坏,所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。在通用变频器中,对再生能量最常用的处理方式有两种:(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中,称之为动力制动状态;(2)、使之回馈到电网,则称之为回馈制动状态(又称再生制动状态)。还有一种制动方式,即直流制动,可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。

在书籍、刊物上有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用,尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天,笔者提供一种新型的制动方法,它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点,也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。

1、能耗制动

利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。其优点是构造简单;对电网无污染(与回馈制动作比较),成本低廉;缺点是运行效率低,特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。

一般在通用变频器中,小功率变频器(22kw以下)内置有了刹车单元,只需外加刹车电阻。大功率变频器(22kw以上)就需外置刹车单元、刹车电阻了。

2、回馈制动

实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术,将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网,从而实现制动。

回馈制动的优点是能四象限运行,电能回馈提高了系统的效率。其缺点是:(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下(电网电压波动不大于10%),才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时,电网电压故障时间大于2ms,则可能发生换相失败,损坏器件。(2)、在回馈时,对电网有谐波污染。(3)、控制复杂,成本较高。

3、新型制动方式(电容反馈制动) 3.1主回路原理

整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流,滤波回路采用通用的电解电容,延时回路采用接触器或可控硅都行。充电、反馈回路由功率模块igbt、充电、反馈电抗器l及大电解电容c(容量约零点几法,可根据变频器所在的工况系统决定)组成。逆变部分由功率模块igbt组成。保护回路,由igbt、功率电阻组成。 (1)电动机发电运行状态

cpu对输入的交流电压和直流回路电压νd的实时监控,决定向vt1是否发出充电信号,一旦νd比输入交流电压所对应的直流电压值(如380vac—530vdc)高到一定值时,cpu关断vt3,通过对vt1的脉冲导通实现对电解电容c的充电过程。此时的电抗器l与电解电容c分压,从而确保电解电容c工作在安全范围内。当电解电容c上的电压快到危险值(比如说370v),而系统仍处于发电状态,电能不断通过逆变部分回送到直流回路中时,安全回路发挥作用,实现能耗制动(电阻制动),控制vt3的关断与开通,从而实现电阻r消耗多余的能量,一般这种情况是不会出现的。 (2)电动机电动运行状态

当cpu发现系统不再充电时,则对vt3进行脉冲导通,使得在电抗器l上行成了一个瞬时左正右负的电压,再加上电解电容c上的电压就能实现从电容到直流回路的能量反馈过程。cpu通过对电解电容c上的电压和直流回路的电压的检测,控制vt3的开关频率以及占空比,从而控制反馈电流,确保直流回路电压νd不出现过高。 3.2系统难点 (1)电抗器的选取

(a)、我们考虑到工况的特殊性,假设系统出现某种故障,导致电机所载的位能负载自由加速下落,这时电机处于一种发电运行状态,再生能量通过六个续流二极管回送至直流回路,致使νd升高,很快使变频器处于充电状态,这时的电流会很大。所以所选取电抗器线径要大到能通过此时的电流。

(b)、在反馈回路中,为了使电解电容在下次充电前把尽可能多的电能释放出来,选取普通的铁芯(硅钢片)是不能达到目的的,最好选用铁氧体材料制成的铁芯,再看看上述考虑的电流值如此大,可见这个铁芯有多大,素不知市面上有无这么大的铁氧体铁芯,即使有,其价格也肯定不会很低。

所以笔者建议充电、反馈回路各采用一个电抗器。 (2)控制上的难点

(a)、变频器的直流回路中,电压νd一般都高于500vdc,而电解电容c的耐压才400vdc,可见这种充电过程的控制就不像能量制动(电阻制动)的控制方式了。其在电抗器上所产生的瞬时电压降为,电解电容c的瞬时充电电压为νc=νd-νl,为了确保电解电容工作在安全范围内(≤400v),就得有效的控制电抗器上的电压降νl,而电压降νl又取决于电感量和电流的瞬时变化率。

(b)、在反馈过程中,还得防止电解电容c所放的电能通过电抗器造成直流回路电压过高,以致系统出现过压保护。 3.3主要应用场合及应用实例

正是由于变频器的这种新型制动方式(电容反馈制动)所具有的优越性,近些来,不少用户结合其设备的特点,纷纷提出了要配备这种系统。由于技术上有一定的难度,国外还不知有无此制动方式?国内目前只有山东风光电子公司由以前采用回馈制动方式的变频器(仍有2台在正常运行中)改用了这种电容反馈制动方式的新型矿用提升机系列,到目前为止,这种电容反馈制动的变频器正长期正常运行在山东宁阳保安煤矿及山西太原等地,填补了国内这一空白。

随着变频器应用领域的拓宽,这个应用技术将大有发展前途,具体来讲,主要用在矿井中的吊笼(载人或装料)、斜井矿车(单筒或双筒)、起重机械等行业。总之需要能量回馈装置的场合都可选用。

五、结语

1、实际使用表明,该方案能够实现plc通过网络对变频调速器的运行控制、参数设定和运行状态监控。

2、该系统最多可控制变频调速器32台,最大距离500m。

3、控制多台变频器,成本明显低于d/a控制方式。

4、随着变频器的增加,通讯延迟加大,系统响应速度低于d/a控制方式。参考文献

1、韩安荣.通用变频器及其应用(第2版)[m].北京:机械工业出版社,

2、刘文兵(1981—)男从事过变频器的应用工作,现在台州富凌机电制造有限公司,从事变频器的设计与制造。

推荐第2篇:康复社区内外环境设计论文

摘要:当前,我国正逐步进入老龄化社会,人民对于康复社区的需求也逐步增加。加强对社区内外环境和不同程度患者心理的分析,深入了解患者的需求,总结现有的问题,促进康复社区朝着更加人性化的方向发展,为康复社区的建设提供指导性建议具有很重要的现实意义。

关键词:康复社区;环境;心理;需求;人性化

引言

随着老龄化程度的逐步加深以及当今中国家庭特殊的“421”模式,老年人口的增多以及养老负担的增大,使中老年人康复医疗社区面对着前所未有的挑战。经济的快速发展直接带动了人民生活水平的提高,当代人们对于医疗康复社区的环境要求也逐步提升,越来越多的人加强了对康复社区环境状况的关注,将更多的精力放到能否为患者提供适宜的康复环境,能否制造出使患者心情得到有效放松的康复社区环境。另外,康复社区主要是针对因为疾病或某个身体部位受到损伤的患者,良好的康复社区内外环境设计也更加有利于患者的康复活动。[1]

1社区基础研究

1.1相关理论概念简述

(1)环境行为学理论。其主要是分析人的行为和外界环境之间相互作用的关系,并结合起来进行进一步的分析。同时,还加强对人们行为的研究,从而对康复社区内外环境设计提出有效的指导建议。[2]人的行为和环境是相互作用的关系,人的行为会对环境造成一系列的影响,环境也能够对人的行为造成一定的改变。所以,对于医疗康复社区内外环境设计时要充分考虑到这种动态的平衡,使得社区能够满足不同患者的心理以及行为上的需求,使得患者的个人状况能够得到良性的发展,促进患者的康复进程。(2)人体工程学理论。人机工程学主要是针对人、机、环境三者。为了创造出对于人和机更加和谐适宜的环境,要深入研究人、机、环境三者的整体关系。在康复社区室内环境设计时,要充分体现社区是为患者服务的理念,针对不同的患者使用,能够让患者从社区内外环境的设计中得到其自身生理、心理和环境与设施的和谐关系。(3)医疗康复。医疗康复主要是指为了能够帮助不同程度的病、伤、残患者以专业的医学方案最大程度以及最高效地恢复的方法。

1.2康复社区内外环境要素

康复社区内外环境设计涉及的要素十分广泛,包括空间、环境等要素。其中,环境要素最为重要,社区内外环境要素包括了一系列的相关因素,康复社区中所有的因素相互关联、相互作用,共同营造出理想的康复社区内外环境。1.3使用者心理不同程度的患者意识和行为有所不同,人的意识、行为和环境存在相互联系和影响的关系(如图1)。首先,人自身的需求和所处的特定环境影响其行为。某种程度上来说,人的需求能否得到满足,主要取决于自身因素和其所处的环境,当然,环境对于人来说也有正反两方面的影响,三者属于相互联系、相互制约的关系。

2社区室内环境设计

2.1康复社区室内环境的总体定位

患者整个康复过程涉及的知识非常广泛,包括医学、心理学、社会学、行为学以及建筑室内设计等学科。对于康复社区来说,部门之间功能的整合能够有效地丰富空间环境,使社区室内外环境更利于患者康复,从而达到环境优化的目的。所以,为了使不同程度的患者都能够得到有效的康复治疗,需要对康复社区环境进行一定程度的整合。其主要包括社区中门诊部、住院部、诊疗室等功能分区的整合。为了康复社区的无障碍体系能够得到充分的建设,要尽量做到统筹兼顾,保证各个细节设计得当。从构建康复中心完善的无障碍体系的设计角度来看,要将各个部门的规划更加方便康复患者的使用,强调空间的和谐性,要特别注重细节的设计,保证患者能够顺利得到康复治疗。[3]

2.2室内空间环境的人性化设计

(1)生理与心理的内部空间设计。生理与心理的内部空间设计,是指满足患者精神方面的需求。当今生活质量的提高,人们不仅对生活中物质方面有所需求,对于个人空间、受尊敬等精神方面的需求逐渐强烈,不同程度的患者在生理及心理上的不同导致其个人生理与心理也有所不同。例如,可以使患者之间相互帮助,形成一个特有的小集体环境,使康复社区中患者的生活变得多姿多彩,满足患者的需求。[4](2)内部空间环境的人性化设计。内部空间设计主要包括各种设施的布置和交通空间的设计。设施的布置设计主要是为了给不同的患者提供方便,康复社区中的各种设施与外部不同,为了方便不同患者使用,如将病房内的各种开关、按钮、桌子、把手等设置应该低于一般的高度。交通空间的布置主要有水平和垂直交通两种,水平主要指的是走廊、门厅等,走廊、门厅是水平交通的核心,可将其设计得容易制造出阳光、温馨的气氛,水平交通可以不必设置得太过宽阔,但适当的距离中间应当设置有休息处。垂直交通要尤其注意楼梯坡度不易过大。社区内部环境的设计主要指的是室内装饰、色彩以及一些标识的设置。随着年龄的增大,患者可能出现行动不便的现象,所以墙面、地面等装饰最好采用防滑材料。室内色彩设计的主要作用是制造出温馨、和谐的氛围,让患者有积极性和信心面对康复过程。标识的设置首先要遵循简洁、清晰便于理解的原则,要考虑到不同阶段、不同认知的人都能够理解,其次是标识的颜色,要注意与背景颜色区分。

3社区外部园区环境设计

社区的外部园区主要是为了给患者提供一个安静、放松的环境,所以对外部园区进行设计时除了要注意功能性、美学性等原则之外,还要注意简洁和多样性的原则,满足不同患者的需求。康复社区外部园区根据使用者的不同活动可划分为步行空间、休息空间及运动空间。大部分活动都是通过步行完成的,步行空间的设计与患者康复息息相关,要注意道路的设计。休息空间是为患者提供在园中休息的空间,周围应布置适当的植物、鲜花,最好能有流水,让室外充满生机和活力。运动空间设置较为复杂,可根据不同类型的患者布置不同的健身器材。[5]

4结语

随着时代的发展我国迫切需要加强对康复社区的设计与建设,从而更好地帮助众多中老年人得到适当的照料。但我国康复社区内外环境设计尚处于发展的初级阶段,与发达国家成熟的体系还有较大差距,所以对于康复社区内外环境设计研究还处于探索阶段,很多不足还需要进一步改进。

参考文献:

[1]杨亭玉.我国的社区老年康复中心建筑设计研究[D].内蒙古工业大学,2013.

[2]江二翠.城市社区康复中心规划与建筑设计研究[D].大连理工大学,2015.

[3]杨旻.社区养老设施建筑空间的集成与利用[J].建筑技艺,2015(06):112-115.

[4]龚翔荣.浅论社区发展的层双支持系统[J].行政与法,2016(04):1-7.

[5]郝晓赛.浅析社区老年医院康复环境设计[J].中国医院建筑与装备,2007(07):8-15.

推荐第3篇:眉山卫校康复技术专业(推荐)

眉山卫校康复技术专业

专业代码100500

专业名称康复技术

基本学制3年

专业前景

康复治疗技术专业是一门促进伤患者和残疾人身心功能康复的新的治疗学科,也是一门新的技术专业。在20世纪下半叶及21世纪初,康复治疗技术这门新兴的技术专业和康复治疗师这种新的职业显示了强劲的发展势头和成长的活力,反映了医疗和康复市场对这门新的专业及人力资源的迫切需要。康复治疗技术专业的开设,正是顺应社会民众健康、审美的需要,满足人们对意外伤害、疾病所致的残疾、手术后的恢复等在治疗疾病、延年益寿等多方面的需求,有着广泛、深厚的社会基础,未来几年内我国的康复治疗技术人员缺口会达30多万。

培养目标

本专业培养临床康复与康复保健的专业人员。

就业方向

本专业毕业生主要面向医疗、康复保健等相关机构,从事临床康复及康复保健工作。

职业能力要求

1.具有医疗安全、沟通交流的职业意识及认真负责的职业态度;

2.具有医务人员的职业道德与健康心理,遵守医疗卫生与康复相

关的伦理与法律法规;

3.能运用运动治疗、作业治疗及言语治疗、义肢与矫形器配制等专业知识与技术,实施康复治疗与康复保健;

4.能按照康复工作程序,进行康复技术操作;

5.能依据康复治疗方案,正确使用器械、仪器和设备,设置康复环境;

6.能正确使用、维护常用的康复器材与设备;

7.能与康复对象进行沟通交流,进行康复指导;

8.能进行康复室及设施的初步管理。

专业教学主要内容

康复医学概论、康复功能评定、病症康复学基础、物理治疗、运动治疗、作业治疗、言语治疗、义肢与矫形器配制、听力检测与助听器具应用、心理康复、疾病康复、运动解剖与生理、沟通、伦理与卫生法律法规,临床医学概要,以及相关的医学基础通识性?学习内容。在校内模拟康复病房进行康复综合实训,在教学医院、综合医院等进行临床与社区康复的综合实习。

专业(技能)方向

物理治疗、运动治疗、作业治疗、言语治疗、义肢与矫形器配制、听力检测、助听器具应用

对应职业(工种)

2-05-01-03康复技士、听力检测#、X4-07-99-13助听器验配师、助听器销?售#

职业资格证书举例

2-05-01-03康复技士、听力技术师(行)、X4-07-99-13助听器验配师

继续学习专业举例

高职:康复治疗技术、假肢与矫形器设计与制造、康复工程技术、听力语言康复技术、音乐康复技术

本科:康复治疗学、医学美容技术、听力学、假肢矫形工程 s

推荐第4篇:康复护理理论知识及技术培训班

康复护理理论知识及技术培训班

一共参加八节理论受课,一节操作培训课,其中与我们科有关的是吞咽障碍的康复护理、日常生活活动能力评定与训练、康复护理新思维及间歇导尿,邀请了台湾专家受课“台湾长期照护现况与发展”。

一、吞咽障碍的康复护理

1、概述:吞咽是人类维持最基本的需求,是人体营养的保证。

2、思考:当一个人因为某种原因不能进食时,他会有何感受?会受到怎样的影响?

当然是很痛苦,对食物的需求和渴望度?

3、当人体发生吞咽障碍时可以出现:⑴脱水,⑵营养不良,⑶窒息,⑷肺炎,⑸焦虑、

抑郁,⑹住院日延长、费用增加,⑺影响早期康复等。

4、病因:结构性吞咽障碍和功能性(神经性)吞咽障碍

5、吞咽障碍是脑卒中常见的症状之一,据有关报道,51%~73%的脑卒中患者会发生不

同程度的吞咽障碍。因此对吞咽障碍的研究成为康复治疗的重要课题之一,脑卒中后吞咽障碍的评估、康复护理也成为目前脑卒中治疗研究的热点。

(一) 内容

1、吞咽障碍神经机制的新认识

讲述吞咽的解剖结构,吞咽的概念,正常吞咽的过程

2、吞咽障碍的评估

在吞咽障碍的管理过程中,准确评估患者,及早发现吞咽障碍是最重要的。护

士是最直接接触患者的医务人员,如果能够运用吞咽障碍评估工具正确评价患者吞咽功能并给予及时干预,将对吞咽障碍的管理起着举足轻重的作用。

分为病史采集、合并症状、临床检查(口面功能检查、吞咽反射)、洼田氏饮

水试验、才藤荣一吞咽障碍7级评价法、实验室检查、影像检查、纤维喉镜检查。

3、心理护理和健康教育

合并吞咽障碍时,患者最基本生理需求受到影响,易出现焦虑、抑郁等心理。

据报道,脑卒中病人焦虑发生率为18.4%,抑郁发生率25.0%~60.0%,因此为病人创造一个安静、舒适、整洁的康复训练环境,对病人进行有效的心理沟通与疏导,从生活、功能训练各方面给予正确的健康教育指导和精心照顾,减轻其心理负担,增强自信心,取得病人与家属的积极配合。

3、吞咽障碍的康复护理

训练计划:

口面部器官运动训练

冰刺激

呼吸训练

改变吞咽姿势

进食训练

电刺激

球囊扩张术

推荐第5篇:康复评定技术学习小结(版)

康复评定技术学习小结

这学期我们康复专业学习了康复评定技术这门课程,康复评定技术是康复专业课的基础,旨在提供全面、系统的有关康复功能评定的基本知识与技能,通过学习使学生能够确定患者功能障碍的种类及主要的障碍情况、判断患者功能障碍的程度、分析患者的代偿能力、制订康复治疗计划、决定承担各种功能训练任务的专业人员、选择合适的康复治疗措施、指出康复服务过程中的注意事项、评估康复治疗效果以及修改康复治疗计划,它为我们康复打下坚实良好的基础。

转眼间就大半学期结束了,回想这学期令我印象深刻的课程是康复评定技术,我在这门课上学到了许多令人深刻的知识。康复评定技术分为临床评定和功能评定两个部分。相对来说我对功能评定这一方面了解的比较深透一些。对于功能评定来说跟多的是学习实践操作, 每当有操作科,我们总会不由自主的围到老师身边看她如何操作,对于躯体功能评定,这一部分有肌力评定,这一部分我觉得在学习后可以吧书上的表格给记住,这样动手操作就特别方便,同时记住评定是先三四五级再一二级。当然每次再学习关节活动度测评时我都会想我是不是这个关节也是不好的,不知道其他同学有没有和我一样的感受。

我还记得有一节课老师给我们同学做一些颈椎的治疗,看到他给同学颈椎骨头做了治疗,我觉得特别厉害,很佩服老师。在那一节课我和自己说一定要好好听课,将来也可以给爸爸妈妈做治疗。

学习康复评定技术我觉得再开始学是觉得做一个学习计划,首先得准备一个笔记本方便上课的时候级笔记。在开学的前几节课就是了解这门课程了解个大概,我们可以在网上搜一下看一些视频。然后接下去上完课就会有相应的网上课后作业,我们学校有网上相应的学习网站,那里的题目还是挺好的,最好是每上完一节课就把课后相应的作业写完这样就会加深印象,对于操作部分的学习就要看看网上相应的教学视频,看完后最好能自己实践一遍。

康复评定技术是学习康复之路上必学的一门课程,这门课程很重要,我们要重视这门课程,好好学习,认真学习。学习了这门课程,我也发现它是一门有趣的课程。以上就是我的学习小结。

推荐第6篇:传统康复技术课程考核方案设计

传统康复技术课程考核方案设计

考核方案设计要突出形成性评价、加强技能评价、理论与实践一体化评价,关注评价的多元性。本课程考核采用平时学习考核、项目任务考核与期末考核相结合的方法评价学生学习效果,体现职业能力培养要求。 1.项目任务考核

项目任务考核成绩比例共占80%(A线项目过程考核成绩占60%,B线项目结果考核成绩占20%)。A线每个项目按工作任务的完成情况进行考核,考核由学生自评(10%)、小组评价(20%)、教师评价(70%)组成。

学生自评表

项目名称:组别:姓名:

注:此表用于小组成员进行自我评价,以便能清楚认识到自身的优势和不足,从而在以后的工作过程中不断完善自己。

小组评价表

项目名称:组别:评价对象姓名:

的意识和语言沟通能力以及查阅、汇总信息资料能力。

教师评价表

2.课程终结性考核(期末考试)

课程终结性考核成绩比例占20%,主要采用纸质闭卷考试进行考核。

推荐第7篇:康复

康 复

第一节

一、康复的意义

康复对残疾人以及残疾人事业具有重要的作用和意义。 康复是补偿和改善残疾人各项功能的主要手段,能够有效帮助残疾人融入社会生活。康复对残疾人的发展至关重要,是残疾人有尊严、体面生活的基础。

康复工作是残疾人事业的基础性工作。邓朴方在《人道主义的呼唤》中指出,“康复事业是人道主义的生动实践”,“康复事业的发展必将推动我国的现代化建设”。残疾人康复工作是中国特色残疾人事业的重要组成部分,它的健康发展不仅有助于为残疾人创造平等参与社会生活的条件,而且对完善中国公共卫生服务体系,推动2015年初步实现残疾人“人人享有康复服务”,2020年实现“人人享有基本医疗卫生服务”的目标也具有十分重要的意义。

二、康复的相关概念 康复的定义 根据世界卫生组织医疗康复专家委员会做出的定义(1969年):“康复是指综合地和协调地应用医学的、社会的、教育的和职业的措施,对患者进行训练和再训练,使其活动能力达到尽可能高的水平。”

世界卫生组织医疗康复专家委员会于1981年将康复定义为“应用各种有用的措施以减轻残疾的影响,使残疾人融入社会”。

2006年联合国大会通过的《残疾人权利公约》提出,康复是采取有效和适当的措施,包括通过残疾人相互支持,使残疾人能够实现和保持最大程度的自立,充分发挥和维持体能、智能、社会和职业能力,充分融入和参与生活的各个方面。

从国际上对康复的定义来看,人们对康复的认识是不断进步和发展的。最早人们认为康复更多地强调的是针对个体采取康复措施,使其适应周围的环境,而现在人们对康复的观念发生了变化,更多地强调要调整残疾人周围的环境和社会条件以有利于他们重返社会,并且在拟订有关康复服务实施的计划时应有残疾者本人、他们的家属以及社区的参与。

我国对康复的定义是:康复是指采用医学、工程、心理、教育、职业和社会等各种手段,使残疾人的身体、感官、智能、精神和社会生活等方面功能达到最佳水平,以增强自理能力,融入社会,提高生活质量。 康复的对象

康复的主要对象包括残疾人、老年人和慢性非传染性病人。残疾人是指在心理、生理、人体结构上,某种组织、功能丧失或者不正常,全部或者部分丧失以正常方式从事某种活动能力的人。在残疾人康复领域中最主要的康复对象有两种划分方法:

1.按年龄划分:残疾儿童和成年残疾人。

2.按残疾类别划分:视力残疾、听力残疾、言语残疾、肢体残疾、智力残疾、精神残疾。

康复的领域

以往康复是狭义康复的概念,主要指医疗康复,但随着现代康复理念的发展,康复逐渐发展为全面康复的概念,包括医学康复、教育康复、职业康复、社会康复、心理康复等方面。

1.医学康复:是指根据残疾人的运动状况、康复需求及家庭条件,在康复机构、基层康复站或采取家庭病床、上门服务等形式为残疾人提供的诊断、功能评定、康复治疗、康复护理、家庭康复病床和转诊等服务。医疗康复的内容和手段包括物理治疗、作业治疗、言语治疗、辅助器具、康复护理等。 2.教育康复:是指通过教育与训练手段,提高残疾人的素质和能力。这些能力包括智力、日常生活能力、职业技能以及适应社会的心理能力等方面。通过学前教育、初等教育、中等教育、高等教育,使残疾人身心功能得到改善,提高素质和各方面能力,获得最大程度的独立和生活能力,教育的过程就是康复的过程。

3.职业康复:是指通过咨询、评估、辅导、训练及转介等一系列服务,协助身体有伤残或精神有缺陷的人,发挥就业潜力。职业康复包括职业咨询、职业评估、职业培训、职业辅导、就业辅导以及其他支持服务。

4.社会康复:是指消除社会对残疾人的偏见、消除影响残疾人日常生活工作的物理障碍(无障碍设施)、改善残疾人的法律环境、维护残疾人的合法权益、创造全社会都来关心残疾人、支持残疾人事业的良好社会环境。

5.心理康复:心理康复是心理学应用于康复领域的产物。是指以残疾人及在康复过程中的心理特点和规律为依据,应用心理学的原则与方法治疗残疾人各种心理困扰,包括情绪、认知与行为等方面,解决残疾人的心理障碍,减少焦虑、抑郁、恐慌等精神症状,促进人格的完善与发展,使残疾人较好地面对人生、面对生活和适应社会。 康复的途径

主要包括:机构康复、社区康复和信息服务 1.机构康复:是指在综合医院的康复科或专门康复机构(康复医院或康复中心),利用先进的设备和较高的专业技术,对残疾人开展康复医疗、功能训练、心理疏导、辅助用具服务、职业和社会适应等多方面的康复。

2.社区康复:是社区建设的重要组成部分,是指在政府领导下,相关部门密切配合,社会力量广泛支持,残疾人及其亲友积极参与,采取社会化方式,依托机构和社区的人力、知识和技术等康复资源,使广大残疾人在社区或家庭得到全面康复服务,以实现机会均等、充分参与社会生活的目标。

3.信息服务:是指通过多种媒体、信息网络等现代传播设施和技术,把康复知识和技术发送到康复机构、社区和家庭,为残疾人提供服务。康复的原则

1.全面康复:人的需求是多方面的,因此康复服务应体现全面康复,促进残疾人在身体功能上、教育上、职业上、社会上、心理上都得到康复。

2.社区为基础:康复服务要以社区康复为基础,以实用、易行、受益广的康复内容为重点,大力开展社区康复,为残疾人提供就近就便的康复服务,推进康复在社区,服务到家庭。3.残疾人参与:康复服务要充分调动残疾人本身的主动性,鼓励有康复需求的残疾人树立自我康复意识,积极主动参与康复活动,残疾人近亲属监护人给予必要的支持和帮助。

4.个性化服务:康复服务要从残疾人康复需求出发,尊重残疾人及其亲友的意愿,以残疾人为本,提供“量体裁衣式”人性化的康复服务。

5.社会化手段:康复服务要在政府的统一领导下,相关部门各司其职,充分利用社会化手段和方式,挖掘和利用社会资源,发动和组织社会力量,开展工作。

第二节 我国残疾人康复相关法规政策

一、残疾人康复医疗政策

目前我国城乡残疾人医疗保障体系

我国残疾人基本医疗保障体系主要包括基本医疗保险和城乡医疗救助。基本医疗保险包括城镇职工基本医疗保险、城镇居民基本医疗保险和新型农村合作医疗。

城镇职工基本医疗保险是面向城镇所有用人单位及其职工的社会医疗保险制度,基本医疗保险费用由用人单位和职工共同缴纳。城镇居民基本医疗保险是面向未纳入城镇职工基本医疗保险覆盖范围的中小学生、少年儿童和其他非从业城镇居民建立的医疗保险制度,采取个人和家庭缴费为主、财政适当补助的筹资办法。新型农村合作医疗制度是指农民自愿参加、以大病统筹为主的农民医疗互助共济制度。城乡医疗救助是指通过政府拨款和社会捐助等多渠道筹资建立基金,对患大病的农村五保户和贫困农民家庭、城市居民最低生活保障对象中未参加城镇职工基本医疗保险人员、已参加城镇职工基本医疗保险、新型农村合作医疗但个人负担较重的人员以及其他特殊困难群众给予医疗费用补助的救助制度。

中央出台的有关残疾人医保的文件

近年来,国家出台了《中共中央国务院关于促进残疾人事业发展的意见》《关于加快推进残疾人社会保障体系和服务体系建设的指导意见》等文件,文件中有加强残疾人医疗保障的内容。

2008年下发的《中共中央国务院关于促进残疾人事业发展的意见》(中发[2008]7号)明确提出:“将残疾人纳入城镇职工基本医疗保险、城镇居民基本医疗保险和新型农村合作医疗制度,落实和完善残疾人医疗保障有关政府补贴政策。逐步将符合规定的残疾人医疗康复项目纳入城镇职工基本医疗保险、城镇居民基本医疗保险和新型农村合作医疗范围,保障残疾人的医疗康复需求。城乡医疗救助制度要将贫困残疾人作为重点救助对象。做好残疾人参加社会医疗保险和医疗救助的衔接工作。”

2010年,国务院办公厅转发的中国残联等部门和单位《关于加快推进残疾人社会保障体系和服务体系建设的指导意见》(国办发〔2010〕19号)提出:“将符合条件的城乡贫困残疾人纳入医疗救助范围,逐步提高救助标准;对贫困残疾人实施康复救助。落实贫困残疾人参加城镇居民基本医疗保险、新型农村合作医疗以及农村重度残疾人参加新型农村社会养老保险个人缴费部分的政府补贴。” 针对残疾人医疗康复的相关政策

1.9项医疗康复项目纳入医保

2010年,卫生部、人力资源和社会保障部、民政部、财政部、中国残联等部门共同下发《关于将部分医疗康复项目纳入基本医疗保障范围的通知》(卫农卫发〔2010〕80号),这一政策有效提高了残疾人基本医疗康复保障水平。

主要内容:将运动疗法、偏瘫肢体综合训练、脑瘫肢体综合训练、截瘫肢体综合训练、作业疗法、认知知觉功能障碍训练、言语训练、吞咽功能障碍训练、日常生活能力评定等9项医疗康复项目纳入城乡基本医疗保障范围。

2.贫困精神病人基本医疗保障

2011年,卫生部、人力资源和社会保障部分别下发了《关于做好2011年新型农村合作医疗有关工作的通知》(卫农卫发〔2011〕27号)和《关于普遍开展城镇居民基本医疗保险门诊统筹有关问题的通知》(人社发〔2011〕59号),这些政策提高了精神残疾人医疗保障水平。

《关于做好2011年新型农村合作医疗有关工作的通知》主要内容:明确重度残疾人参合费用由医疗救助资金中支出,重性精神疾病患者经常服药费用纳入门诊统筹或门诊特殊病种费用支付范围,并将重性精神疾病作为可优先考虑的重大疾病救治试点的病种。

《关于普遍开展城镇居民基本医疗保险门诊统筹有关问题的意见》主要内容:扩大开展门诊统筹保障范围,重性精神病人药物维持治疗作为特殊病种优先纳入;将重性精神病人药物维持治疗纳入门诊大病范围,所需资金由城镇居民医保基金解决;对于重性精神病人的药物维持治疗,可以不经过基层医疗机构转诊,直接到定点机构就诊,并按照住院的办法报销,简化了报销程序,提高了报销比例。

2012年,卫生部制定下发了《关于加快推进农村居民重大疾病医疗保障工作的意见》,明确将重性精神病纳入农村居民重大疾病医疗保障范畴,实际补偿比例原则上应当达到本省(区、市)限定费用的70%左右。在此基础上,对符合条件的患者可由医疗救助再行补偿。

3.各地针对残疾人参加城乡医保费用补贴、医疗康复项目纳入医保、医疗救助、儿童康复、辅助器具等方面也都出台了惠及残疾人的地方性政策,因此,各位专职委员要了解和关注本地的残疾人医疗康复最新政策和信息,根据当地具体情况,帮助基层残疾人参保参合和享受医疗康复的优惠政策。

同时,国家正在积极研究,力争在建立残疾儿童康复救助制度、残疾儿童家庭护理补贴制度和辅助器具纳入医保或建立补贴制度等方面有所突破,使更多的残疾人获益。

二、残疾人专项康复救助的优惠政策

1.针对残疾儿童康复的救助项目:自2009年,中央财政每年安排专项资金,支持各地实施贫困残疾儿童康复救助“七彩梦行动计划”和彩金项目,项目救助对象为贫困残疾儿童,包括听力残疾儿童、肢体残疾儿童、智力残疾儿童和孤独症儿童等,涉及残疾儿童医疗康复、康复训练、辅具适配等方面。具体内容包括:针对听力残疾儿童,有两个康复项目:人工耳蜗项目和助听器项目。人工耳蜗项目是为贫困聋儿购置配发人工耳蜗,为聋儿提供人工耳蜗手术和术后康复训练经费;助听器项目是为贫困聋儿购置配发助听器并补助康复训练经费;针对肢体残疾儿童,也有两个子项目:一是为肢体残疾儿童实施矫治手术、补助康复训练经费、装配矫形器;二是为贫困脑瘫儿童康复训练、装配矫形器给予补助;针对智力残疾儿童,主要是对贫困智力残疾儿童进行系统康复训练;针对孤独症儿童,为贫困孤独症儿童康复训练给予补助。辅助器具方面:为贫困残疾儿童装配假肢矫形器、适配辅助器具给予补助。

2.针对贫困精神残疾人的救助项目:通过实施彩票公益金项目,为贫困精神病患者提供基本治疗药品补贴以及为有需求的贫困精神病患者提供住院治疗补贴,这个项目从“十五”实施以来,深受广大贫困精神病患者和家属的欢迎。

3.针对残疾人辅助器具的救助项目:实施彩票公益金项目,为贫困残疾人配发和适配辅助器具,具体内容包括:为贫困低视力者免费配发助视器,为贫困重度残疾人适配用于解决基本生活所需的辅助器具,为具备就业和就学能力的残疾人适配辅助器具,为缺肢者装配普及型下肢假肢,装配膝离断或髋离断假肢,装配装饰或功能性上肢假肢,为贫困肢体残疾人装配矫形器。

第三节 我国开展的残疾人康复工作内

20世纪80年代,我国开始有组织、有计划、大规模地开展残疾人康复工作。1988年,国家发展规划将残疾人康复工作纳入,并确定开展白内障复明、儿麻后遗症矫治和聋儿听力语言训练三项抢救性康复工程,以满足残疾人迫切的康复需求。随着我国改革开放的深入和经济社会事业的发展,国家对残疾人康复事业的投入逐年增多,连续实施了“八五”、“九五”、“十五”、“十一五”、“十二五”残疾人事业五年计划,重点康复工程逐步拓展到视力、听力、言语、肢体、智力、精神等各类残疾人及辅助器具供应服务,形成了门类齐全、体系完整的康复业务格局,残疾人康复服务受益面不断扩大。

一、残疾人康复工作目标

2002年8月,国务院办公厅转发卫生部、民政部、财政部、公安部、教育部、中国残联《关于进一步加强残疾人康复工作的意见》,提出到2015年,实现我国残疾人“人人享有康复服务”的目标。《中国残疾人事业“十二五”发展纲要》明确提出“十二五”初步实现残疾人“人人享有康复服务”目标。

实现2015年残疾人“人人享有康复服务”目标,社区康复是实现途径和重要手段。

如何理解残疾人“人人享有康复服务”目标内涵?应更加侧重于建立和完善残疾人康复保障政策和服务的长效机制,给所有有康复愿望和康复需求的残疾人提供获得康复服务的机会,提供良好的政策环境和服务,满足他们的康复愿望和需求,同时也要认识到,满足残疾人康复需求,所提供的康复服务是从低水平广覆盖到高水平发展的过程,是随着残疾人康复需求和服务水平提高,不断丰富康复服务内涵。

二、残疾人康复工作内容

根据《中国残疾人事业“十二五”发展纲要》,目前已经开展残疾人康复工作内容如下:

1.视力残疾康复:包括白内障复明,低视力康复,盲人定向行走训练工作。白内障复明:为贫困白内障患者施行复明手术,建立贫困白内障患者救助机制,推进白内障无障碍建设;低视力康复。为低视力者免费配用助视器,培训低视力儿童家长,完善低视力康复工作网络,建立供应服务网络。对盲人进行定向行走训练,配发康复用品用具,省、地市、县残联设立盲人定向行走训练指导中心。

2.听力语言康复:对听力残疾儿童进行听力语言康复训练,并培训其家长。通过实施康复项目,为符合条件的听力残疾儿童实施人工耳蜗植入手术,并补贴手术费、康复训练经费,为符合条件的听力残疾儿童免费配戴助听器并补贴康复训练经费。为符合条件的贫困成年听力残疾人免费配戴助听器。

3.肢体残疾康复:通过实施康复项目,对符合条件的7岁以下贫困脑瘫儿童进行粗大运动、精细动作、生活自理、语言沟通、认知和社交等方面康复训练,装配矫形器,培训儿童家长。实施贫困肢体残疾儿童矫治手术,对术后儿童进行康复训练、家长培训、矫形器等辅助器具装配。组派麻风畸残矫治手术医疗队,实施手术并为贫困麻风畸残者发放优质、低价、简便、实用的防护用品和辅助器具,开展康复训练。对成年肢体残疾人开展社区康复训练与服务,全国城市社区普遍开展规范化的社区康复,农村地区发展简便实用的康复服务。

4.智力残疾康复:通过实施康复项目,对符合条件的7岁以下贫困智力残疾儿童进行运动、感知、认知、生活自理、语言交流和社会适应等方面康复训练,培训儿童家长。对18岁以下智力残疾儿童开展家长培训和家庭康复指导。在全国城市社区普遍开展规范化的智力残疾人社区康复,农村地区发展简便实用的康复服务。

5.精神病防治康复:在全国范围内为精神病患者开展社会化、综合性、开放式精神病防治康复工作。为贫困精神病患者提供医疗救助,为稳定期精神病患者开展社区家庭康复训练。在全国开展孤独症儿童融合式社区家庭康复试点工作。开展0——6岁贫困孤独症儿童康复救助,为孤独症儿童提供康复训练补贴。

6.辅助器具服务:通过实施康复项目,为贫困残疾人供应各类辅助器具。通过组织开展辅助器具服务,推广辅助器具适配技术,提高服务水平,建立辅助器具适配服务体系,推进辅助器具服务进社区、进家庭。

7.社区康复:在全国范围内普遍开展残疾人社区康复服务。依托各级各类医疗、康复、教育机构,充分利用社区资源,在城市地区开展规范化的社区康复服务,丰富服务内容,提高服务质量;在农村地区发展简便易行,经济适用的康复技术,提供基本社区康复服务。每个县(市、区)建立1——2所示范性的残疾人社区康复站。

8.儿童残疾预防:开展残疾儿童随报及早期康复工作试点,探索建立早预防、早筛查、早转介、早治疗、早康复的工作机制。开展儿童残疾预防和早期康复宣传教育活动。

推荐第8篇:超声技术在康复中的应用

超声技术在康复中的应用

(1)超声弹性成像对痉挛肌张力的评估

技术创新背景:痉挛是上运动神经元综合征阳性表现之一,常见病因包括脑卒中及脊髓损伤等康复科常见疾病,严重痉挛对患者的功能活动造成明显影响。近10 年来,A 型肉毒毒素已被广泛用于肌张力障碍患者的治疗,靶肌的准确定位是肉毒毒素 注射治疗痉挛是否有效的关键。超声具有实时动态显像的特点,能实时动态追踪注射针轨迹,准确定位靶肌,提高了治疗的准确性及疗效。弥补了包括电刺激定位在内的其他技术对深层肌肉及小肌肉定位的不足。自2008年以来,我科运用B 超引导定位技术为众多痉挛患者进行肉毒毒素注射治疗,为其康复训练的顺利进行及日常生活自理能力的提高创造了条件。随着对痉挛机制认识程度的不断加深,研究发现痉挛肌流变学特点改变也是影响痉挛治疗策略的重要因素,而普通B超影像只能提供靶肌的解剖学信息,表面肌电对深层肌肉及小肌肉无法进行痉挛程度的评估,临床目前尚无针对痉挛肌流变学的评估方法。而痉挛程度及肌肉流变学特性又是制定肉毒毒素治疗方案必须考量的两个因素。

创新性及先进性:剪切波超声弹性成像由发射声辐射脉冲对组织施加激励,在组织中产生足够强度的剪切波,通过超高速成像技术探测剪切波,以彩色编码技术实时显示出组织弹性图,通过定量分析系统测量组织的杨氏模量值,从而使得比较肌肉在不同生理状态下不同时间和不同个体间的弹性成为可能。实时剪切波弹性成像超声诊断技术不但能直接通过彩色编码成像显示不同组织(包括正常和病理组织) 的硬度(视觉定性),更重要的是它能够测量生物组织的Young’s模量,量化组织内部粘弹性等力学属性,反映肌紧张状态变化。国外有研究发现脑瘫患者肉毒毒素注射治疗前后痉挛肌的超声弹性模量值发生变化。国内有研究证实该技术可反映正常肌肉组织肌紧张状态变化,但国内目前尚无将剪切波超声弹性成像技术应用于痉挛患者肌张力评估的相关研究。我们已将该技术应用于脑卒中患者痉挛肌张力评定,初步结果发现痉挛肌相对形变小的区域较正常人有显著增加,即其硬度明显增加。传统的痉挛肌张力评估多是从电生理角度考虑,该技术从生物力学角度出发,考虑到组织流变学改变因素,开辟痉挛肌张力定量评估的新领域,为制定肉毒毒素治疗策略提供重要参考信息,为评估痉挛疗效提供新方法。

临床应用前景:本技术可与高频灰阶超声联合应用于痉挛肌的评定,对痉挛肌张力分布异常进行直观的影像评估。通过灰阶超声及弹性超声联合定位的方法引导肉毒毒素注射,达到痉挛靶肌内不同注射区域肉毒毒素的合理分配,保证药物使用的安全性及合理性,为患者实施更有针对性的治疗,实现个体化治疗干预策略。对减少治疗盲目性,合理利用医疗资源,最大程度促进患者运动功能恢复,达到医疗资源的最佳投入产出比。

临床转化情况:目前,我们已使用该技术供患者痉挛程度的临床评估及注射部位选择时的参考,其临床评估方法及经验在继续积累中。同时,在前期临床应用基础上,我科已将此新技术联合高频灰阶超声检查应用于脑卒中患者,目前我科在研超声相关课题2项,分获校级课题立项资助(课题名称:超声影像技术在脑卒中后肌痉挛评定中的应用研究)及2012年度国家自然青年科学基金项目的支持(基于超声弹性成像的肌痉挛康复干预的基础研究,81201508)。

(2)超声引导关节腔穿刺

技术创新背景:关节腔穿刺是关节疾病诊治常用的手段之一,适用于需要抽取关节积液进一步检查或腔内注射药物治疗的患者。常见于肩、腕、髋、膝、踝关节疾病的诊断治疗。目前,临床上多采用徒手关节腔穿刺,因操作简便,临床使用较多。但临床实践发现,对于关节间隙较小,或关节周围结构复杂,关节肿胀变形、关节退变严重的患者,通过体表触摸关节间隙进行徒手穿刺注射有一定困难,易造成对周围组织的损伤。即便是对于易于穿刺成功的膝关节,也有注射针头误入周围脂肪囊内的可能,穿刺错误增加患者痛苦,影响治疗效果。尽管对关节穿刺术进行多种改良,但仍不能保证百分之百穿刺成功。除此之外,穿刺位置选择不当会造成对血管、神经及肌腱等组织不必要的损伤,对患者造成额外损害。CT引导穿刺虽可准确引导定位穿刺,但其花费较大,且CT检查具有一定的放射性,不利于扩大使用。

创新性及先进性:超声具有实时、动态显像的特点,超声引导关节腔穿刺是通过超声实时动态追踪注射针轨迹,准确定位注射部位实施治疗,不仅提高治疗准确率,避免穿刺失败,又可避免对靶肌周围血管、神经的损伤。在国外,该技术作为康复科医师必须掌握的临床技能,国内康复科尚未开始引进此技术。我科目前已开展超声引导关节及滑囊积液穿刺注射。在穿刺注射之前,我们先使用超声影像技术对拟注射关节腔周围滑膜炎症,积液程度,关节退变及韧带等软组织病变情况作进一步观察评估,这对其他治疗措施的制定有一定的指导意义。如果此检查由超声科医师来完成,仅能完成对疾病诊断评估。我们将超声影像技术引入康复科,提高了专科医师对肌骨系统相关疾病的诊疗水平,扩大了专科诊治范围及学科影响力。

临床应用前景:超声引导下关节腔穿刺是根据体表解剖定位,将超声探头置于病变部位,在超声影像的引导下定位穿刺部位进行积液抽吸及药物注射治疗。通过超声影像确定最佳穿刺部位,既保证穿刺成功,又最大可能保护关节周围组织。超声定位操作简单易行,超声图像为疾病诊疗提供直接的影像学证据,提高疾病诊断正确率及利于个体化治疗方案的制定。通过保存治疗前后影像学资料跟踪穿刺治疗效果,为调整治疗方案提供依据。超声检查本身具有灵活性,价格低廉,无辐射等特点也是理想的临床检查手段。对于康复科医师来说,与国际接轨,把超声影像技术转变为手中诊治利器。

临床转化情况:我科目前已开展了超声引导下膝关节腔及肩关节周围组织滑囊积液的抽吸及药物注射治疗。自本技术开展2年以来,治疗关节疾病患者数百例,穿刺成功率百分百,根据超声影像显示的局部病变情况安排相应的康复治疗,针对性强,疗效显著,获得受治患者一致好评。

(3)超声影像检查在康复科相关疾病诊治中的应用

技术创新背景:骨骼肌肉疾病在康复临床非常多见,主要涉及包括肌肉、肌腱、韧带、关节等组织结构病变。以往应用超声确诊者很少见, 一方面由于骨关节疾病均以X 线、CT、MRI 为主要诊断措施。另一方面由于骨关节解剖的复杂性和超声难以穿透骨骼的固有限制。但随着超声诊断技术的发展,超声对软组织细微结构的显示优于CT、MRI,且具有无创、便捷、廉价及短期内可以重复检查的优点,特别是在肌腱及肌肉疾病检查中可以进行实时动态观察,双侧对比等优点,可提供其他影像学检查方法无法得到的重要信息。随着超声仪的普及,肌骨超声诊断和肌骨疼痛的超声引导治疗逐步成为康复医学一项重要的诊断和治疗手段。

创新性及先进性:随着超声诊断仪器性能的提高,超声凭借分辨率高、实时操作、价格低廉等特点逐渐成为许多关节疾病首选的影像学检查方法。超声检查对于肩关节具有很高的敏感性和准确性,目前已广泛应用于各种肩关节疾病的检查,在许多方面甚至优于MRI;在肘、腕关节疾病中,尽管MRI能清晰显示软组织情况,但价格昂贵、扫描时间长,不利于临床普及推广,而高频超声探头对浅表的腕手结构显像容易,可多方位、多平面扫查,诊断准确性高;在膝、踝关节周围组织病变的评价中,超声更是成为首选的影像学评估方法。肌肉是最适合进行超声检查的软组织,其对肌肉细微结构的发病率优于MRI,对于运动时或特殊姿势下才能表现出来的肌肉病变,超声则表现出其即时动态显像的优势。同时超声还具备引导穿刺抽吸、定位局部注射治疗等优势。超声影像诊断必将将成为康复科医师提高自身诊疗水平的基本技能。我科室于2年前开始在临床使用超声影像技术进行疾病诊断及介入治疗,成为国内首家使用超声影像技术作为肌骨系统疾病诊疗常规手段的康复科。

临床应用前景:临床上,肌骨系统疾病很常见,尤其在康复科门诊此类病人更多。超声检查自身具备的实时操作、价格低廉,多方位、多平面扫查,实时动态显像,双侧对比,安全无放射性等优点,使得超声诊断已成为目前骨骼肌肉疾病诊疗的重要部分。毋庸置疑,超声技术必定会成为康复科医师的“第二听诊器”。

临床转化情况:我科室于5年前开始利用超声影像技术引导定位注射治疗肌痉挛,该引导技术大大提高了注射准确率,尤其是深部及小肌肉注射的准确性,大大提高肉毒毒素治疗效果。我科室目前开展的超声影像技术临床诊疗范围包括肩、肘、膝、踝等大关节周围软组织疾病的诊断及介入性引导穿刺,提高对各种软组织疾病的认识及诊断正确率。不仅如此,我科研究人员还将剪切波超声弹性成像技术应用于肌痉挛的临床研究,为痉挛肌生物力学评定开辟了新领域。

左图 肩锁关节病变超声影像(▲为肩锁关节,↓所指低回声区域为关节周围肿胀组织)

右图 肱二头肌长头肌腱炎超声影像(双侧对比,▲为病变侧肿胀的肌腱)

左图 肘关节周围滑囊炎超声影像(→所指低回声暗区为滑囊积液)

右图 肱二头肌长头肌腱滑囊积液(←所指低回声暗区为滑囊积液)

脑卒中肌痉挛患者肱桡肌超声弹性图

注: A为脑卒中患者肱桡肌超声弹性图,弹性成像为蓝色间或蓝绿色为主,硬度较正常对

照明显增高;B为肱桡肌灰阶超声影像

推荐第9篇:粉末冶金技术论文

粉末冶金技术

摘要:粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料,通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。这种工艺过程成为粉末冶金法,是一种不同于熔炼和铸造的方法。其生产过程与陶瓷制品相类似,所以又称金属陶瓷法。粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法,也是一种无切削或少切削的加工方法。它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。但金属粉末和模具费用高,制品大小和形状受到一定限制,制品的韧性较差。粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性材料、耐热材料等。

关键词:粉末冶金、基本工序、应用、发展方向、问题及机遇

Powder metallurgy technology

(11 grade material cla two) Abstract: Powder metallurgy is used for preparing metal or metal powder (or metal powder and metal powder mixture) as raw material, after forming and sintering, manufacture of metal materials, composite and various types of products technology.Powder metallurgy method and the production of ceramic have similar place, therefore, a series of new powder metallurgy technologies can also be used for preparing ceramic material.Powder metallurgy materials refers to the use of several kinds of metal powder or metal and non metal powder as raw material, through mixing, preing, sintering proce and made of materials.The proce to become powder metallurgy method, is different from the melting and casting method.Its production proce and ceramic products are similar, so called ceramic metal.Powder metallurgy method not only has some special properties of material preparation method, is also a kind of without cutting or le cutting proceing method.It has high productivity, high material utilization rate, saving machine tools and production area etc..But the metal powder and high mold cost, product size and shape are subject to certain restrictions, flexibility is poor.Powder metallurgy method often used for the production of hard alloy, antifriction material, structural material, friction material, refractory metal materials, filter materials, metal ceramic, no segregation in high speed tool steel, magnetic materials, heat resistant materials.Key words: powder metallurgy, basic proce, application, development trend, problems and opportunities

一基本简介

粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。

二发展前景

近年来,通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合,中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势,是中国机械通用零部件行业中增长最快的行业之一,每年全国粉末冶金行业的产值以35%的速度递增。

全球制造业正加速向中国转移,汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展,为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。另外,粉末冶金产业被中国列入优先发展和鼓励外商投资项目,发展前景广阔。

七、粉末冶金研究先进设备-放电等离子烧结系统(SPS)

1 前言

随着高新技术产业的发展,新型材料特别是新型功能材料的种类和需求量不断增加,材料新的功能呼唤新的制备技术。放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)是制备功能材料的一种全新技术,它具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点,可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料,也可用来制备纳米块体材料、非晶块体材料、梯度材料等。

2 国内外SPS的发展与应用状况

SPS技术是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结,因此在有的文献上也被称为等离子活化烧结或等离子辅助烧结(plasmaactivatedsintering-PAS或plasma-aistedsintering-PAS)[1,2]。早在1930年,美国科学家就提出了脉冲电流烧结原理,但是直到1965年,脉冲电流烧结技术才在美、日等国得到应用。日本获得了SPS技术的专利,但当时未能解决该技术存在的生产效率低等问题,因此SPS技术没有得到推广应用。

1988年日本研制出第一台工业型SPS装置,并在新材料研究领域内推广使用。1990年以后,日本推出了可用于工业生产的SPS第三代产品,具有10~100t 的烧结压力和脉冲电流5000~8000A。最近又研制出压力达500t,脉冲电流为25000A的大型SPS装置。由于SPS技术具有快速、低温、高效率等优点,近几年国外许多大学和科研机构都相继配备了SPS烧结系统,并利用SPS进行新材料的研究和开发[3]。1998年瑞典购进SPS烧结系统,对碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料进行了较多的研究工作[4]。

国内近三年也开展了用SPS技术制备新材料的研究工作[1,3],引进了数台SPS烧结系统,主要用来烧结纳米材料和陶瓷材料[5~8]。SPS作为一种材料制备的全新技术,已引起了国内外的广泛重视。

3 SPS的烧结原理

3.1等离子体和等离子加工技术[9,10]

SPS是利用放电等离子体进行烧结的。等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态,是除固态、液态和气态以外,物质的第四种状态。等离子体是电离气体,由大量正负带电粒子和中性粒子组成,并表现出集体行为的一种准中性气体。

等离子体是解离的高温导电气体,可提供反应活性高的状态。等离子体温度4000~10999℃,其气态分子和原子处在高度活化状态,而且等离子气体内离子化程度很高,这些性质使得等离子体成为一种非常重要的材料制备和加工技术。

等离子体加工技术已得到较多的应用,例如等离子体CVD、低温等离子体PBD以及等离子体和离子束刻蚀等。目前等离子体多用于氧化物涂层、等离子刻蚀方面,在制备高纯碳化物和氮化物粉体上也有一定应用。而等离子体的另一个很有潜力的应用领域是在陶瓷材料的烧结方面[1]。

产成等离子体的方法包括加热、放电和光激励等。放电产生的等离子体包括直流放电、射频放电和微波放电等离子体。SPS利用的是直流放电等离子体。

3.2SPS装置和烧结基本原理

SPS装置主要包括以下几个部分:轴向压力装置;水冷冲头电极;真空腔体;气氛控制系统(真空、氩气);直流脉冲及冷却水、位移测量、温度测量、和安全等控制单元。SPS的基本结构如图1所示。

SPS与热压(HP)有相似之处,但加热方式完全不同,它是一种利用通-断直流脉冲电流直接通电烧结的加压烧结法。通-断式直流脉冲电流的主要作用是产生放电等离子体、放电冲击压力、焦耳热和电场扩散作用[11]。SPS烧结时脉冲电流通过粉末颗粒如图2所示。在SPS烧结过程中,电极通入直流脉冲电流时瞬间产生的放电等离子体,使烧结体内部各个颗粒均匀的自身产生焦耳热并使颗粒表面活化。与自身加热反应合成法(SHS)和微波烧结法类似,SPS是有效利用粉末内部的自身发热作用而进行烧结的。SPS烧结过程可以看作是颗粒放电、导电加热和加压综合作用的结果。除加热和加压这两个促进烧结的因素外,在SPS技术中,颗粒间的有效放电可产生局部高温,可以使表面局部熔化、表面物质剥落;高温等离子的溅射和放电冲击清除了粉末颗粒表面杂质(如去处表面氧化物等)和吸附的气体。电场的作用是加快扩散过程[1,9,12]。

4 SPS的工艺优势

SPS的工艺优势十分明显:加热均匀,升温速度快,烧结温度低,烧结时间短,生产效率高,产品组织细小均匀,能保持原材料的自然状态,可以得到高致密度的材料,可以烧结梯度材料以及复杂工件[3,11]。与HP和HIP相比,SPS装置操作简单,不需要专门的熟练技术。文献[11]报道,生产一块直径100mm、厚17mm的ZrO2(3Y)/不锈钢梯度材料(FGM)用的总时间是58min,其中升温时间28min、保温时间5min和冷却时间25min。与HP相比,SPS技术的烧结温度可降低100~200℃[13]。

5 SPS在材料制备中的应用

目前在国外,尤其是日本开展了较多用SPS制备新材料的研究,部分产品已投入生产。SPS可加工的材料种类如表1所示。除了制备材料外,SPS还可进行材料连接,如连接MoSi2与石磨[14],ZrO2/Cermet/Ni等[15]。

近几年,国内外用SPS制备新材料的研究主要集中在:陶瓷、金属陶瓷、金属间化合物,复合材料和功能材料等方面。其中研究最多的是功能材料,他包括热电材料[16]、磁性材料[17]、功能梯度材料[18]、复合功能材料[19]和纳米功能材料[20]等。对SPS制备非晶合金、形状记忆合金[21]、金刚石等也作了尝试,取得了较好的结果。

5 .1功能梯度材料

功能梯度材料(FGM)的成分是梯度变化的,各层的烧结温度不同,利用传统的烧结方法难以一次烧成。利用CVD、PVD等方法制备梯度材料,成本很高,也很难实现工业化。采用阶梯状的石磨模具,由于模具上、下两端的电流密度不同,因此可以产生温度梯度。利用SPS在石磨模具中产生的梯度温度场,只需要几分钟就可以烧结好成分配比不同的梯度材料。目前SPS成功制备的梯度材料有:不锈钢/ZrO2;Ni/ZrO2;Al/高聚物;Al/植物纤维;PSZ/T等梯度材料。

在自蔓延燃烧合成(SHS)中,电场具有较大激活效应和作用,特别是场激活效应可以使以前不能合成的材料也能成功合成,扩大了成分范围,并能控制相的成分,不过得到的是多孔材料,还需要进一步加工提高致密度。利用类似于SHS电场激活作用的SPS技术,对陶瓷、复合材料和梯度材料的合成和致密化同时进行,可得到65nm的纳米晶,比SHS少了一道致密化工序[22]。利用SPS可制备大尺寸的FGM,目前SPS制备的尺寸较大的FGM体系是ZrO2(3Y)/不锈钢圆盘,尺寸已达到100mm×17mm[23]。

用普通烧结和热压WC粉末时必须加入添加剂,而SPS使烧结纯WC成为可能。用SPS制备的WC/Mo梯度材料的维氏硬度(HV)和断裂韧度分别达到了24Gpa和6Mpa·m1/2,大大减轻由于WC和Mo的热膨胀不匹配而导致热应力引起的开裂[24]。

5 .2 热电材料

由于热点转换的高可靠性、无污染等特点,最近热电转换器引起了人们的极大兴趣,并研究了许多热电转换材料。经文献检索发现,在SPS制备功能材料的研究中,对热电材料的研究较多。

(1)热电材料的成分梯度化氏目前提高热点效率的有效途径之一。例如,成分梯度的βFeSi2就是一种比较有前途的热电材料,可用于200~900℃之间进行热电转换。βFeSi2没有毒性,在空气中有很好的抗氧化性,并且有较高的电导率和热电功率。热点材料的品质因数越高(Z=α2/kρ,其中Z是品质因数,α为Seebeck系数,k为热导系数,ρ为材料的电阻率),其热电转换效率也越高。试验表明,采用SPS制备的成分梯度的βFeSix(Si含量可变),比βFeSi2的热电性能大为提高[25]。这方面的例子还有Cu/Al2O3/Cu[26],MgFeSi2[27], βZn4Sb3[28],钨硅化物[]29]等。

(2)用于热电制冷的传统半导体材料不仅强度和耐久性差,而且主要采用单相生长法制备,生产周期长、成本高。近年来有些厂家为了解决这个问题,采用烧结法生产半导体致冷材料,虽改善了机械强度和提高了材料使用率,但是热电性能远远达不到单晶半导体的性能,现在采用SPS生产半导体致冷材料,在几分钟内就可制备出完整的半导体材料,而晶体生长却要十几个小时。SPS制备半导体热电材料的优点是,可直接加工成圆片,不需要单向生长法那样的切割加工,节约了材料,提高了生产效率。

热压和冷压-烧结的半导体性能低于晶体生长法制备的性能。现用于热电致冷的半导体材料的主要成分是Bi,Sb,Te和Se,目前最高的Z值为3.0×10/K,而用SPS制备的热电半导体的Z值已达到2.9~3.0×10/K,几乎等于单晶半导体的性能[30]。表2是SPS和其他方法生产BiTe材料的比较。

5 .3 铁电材料

用SPS烧结铁电陶瓷PbTiO3时,在900~1000℃下烧结1~3min,烧结后平均颗粒尺寸

用SPS制备铁电材料Bi4Ti3O12陶瓷时,在烧结体晶粒伸长和粗化的同时,陶瓷迅速致密化。用SPS容易得到晶粒取向度好的试样,可观察到晶粒择优取向的Bi4Ti3O12陶瓷的电性能有强烈的各向异性[32]。

用SPS制备铁电Li置换IIVI半导体ZnO陶瓷,使铁电相变温度Tc提高到470K,而以前冷压烧结陶瓷只有330K[34]。

5 .4 磁性材料

用SPS烧结Nd Fe B磁性合金,若在较高温度下烧结,可以得到高的致密度,但烧结温度过高会导致出现温度过高会导致出现α相和晶粒长大,磁性能恶化。若在较低温度下烧结,虽能保持良好的磁性能,但粉末却不能完全压实,因此要详细研究密度与性能的关系[35] 。

SPS在烧结磁性材料时具有烧结温度低、保温时间短的工艺优点。Nd Fe Co V B 在650℃下保温5min,即可烧结成接近完全密实的块状磁体,没有发现晶粒长大[36]。用SPS制备的865Fe6Si4Al35Ni和MgFe2O4的复合材料(850℃,130MPa),具有高的饱和磁化强度Bs=12T和高的电阻率ρ=1×10Ω·m[37]。

以前用快速凝固法制备的软磁合金薄带,虽已达到几十纳米的细小晶粒组织,但是不能制备成合金块体,应用受到限制。而现在采用SPS制备的块体磁性合金的磁性能已达到非晶和纳米晶组织带材的软磁性能[3]。

5 .5 纳米材料

致密纳米材料的制备越来越受到重视。利用传统的热压烧结和热等静压烧结等方法来制备纳米材料时,很难保证能同时达到纳米尺寸的晶粒和完全致密的要求。利用SPS技术,由于加热速度快,烧结时间短,可显著抑制晶粒粗化。例如:用平均粒度为5μm的TiN粉经SPS烧结(1963K,196~382MPa,烧结5min),可得到平均晶粒65nm的TiN密实体[3]。文献[3]中引用有关实例说明了SPS烧结中晶粒长大受到最大限度的抑制,所制得烧结体无疏松和明显的晶粒长大。

在SPS烧结时,虽然所加压力较小,但是除了压力的作用会导致活化能力Q降低外,由于存在放电的作用,也会使晶粒得到活化而使Q值进一步减小,从而会促进晶粒长大,因此从这方面来说,用SPS烧结制备纳米材料有一定的困难。

但是实际上已有成功制备平均粒度为65nm的TiN密实体的实例。在文献[38]中,非晶粉末用SPS烧结制备出20~30nm的Fe90Zr7B3纳米磁性材料。另外,还已发现晶粒随SPS烧结温度变化比较缓慢[7],因此SPS制备纳米材料的机理和对晶粒长大的影响还需要做进一步的研究。

5.6 非晶合金的制备

在非晶合金的制备中,要选择合金成分以保证合金具有极低的非晶形成临界冷却速度,从而获得极高的非晶形成能力。在制备工艺方面主要有金属浇铸法和水淬法,其关键是快速冷却和控制非均匀形核。由于制备非晶合金粉末的技术相对成熟,因此多年来,采用非晶粉末在低于其晶化温度下进行温挤压、温轧、冲击(爆炸)固化和等静压烧结等方法来制备大块非晶合金,但存在不少技术难题,如非晶粉末的硬度总高于静态粉末,因而压制性能欠佳,其综合性能与旋淬法制备的非晶薄带相近,难以作为高强度结构材料使用[39]。可见用普通粉末冶金法制备大块非晶材料存在不少技术难题。

SPS作为新一代烧结技术有望在这方面取得进展,文献[40]中利用SPS烧结由机械合金化制取的非晶Al基粉末得到了块状圆片试样(10mm×2mm),磁非晶合金是在375MPa下503K时保温20min制备的,含有非晶相和结晶相以及残余的Sn相。其非晶相的结晶温度是533K。文献[41]中用脉冲电流在423K和500MPa下制备了Mg80Ni10Y5B5块状非晶合金,经分析其中主要是非晶相。非晶Mg合金比A291D合金和纯镁有较高的腐蚀电位和较低的腐蚀电流密度,非晶化改善了镁合金的抗腐蚀抗力。从实践来看,可以采用SPS烧结法制备块状非晶合金。因此利用先进的SPS技术进行大块非晶合金的制备研究很有必要。

6总结与展望

放电等离子烧结(SPS)是一种低温、短时的快速烧结法,可用来制备金属、陶瓷、纳米材料、非晶材料、复合材料、梯度材料等。SPS的推广应用将在新材料的研究和生产领域中发挥重要作用。

SPS的基础理论目前尚不完全清楚,需要进行大量实践与理论研究来完善,SPS需要增加设备的多功能性和脉冲电流的容量,以便做尺寸更大的产品;特别需要发展全自动化的SPS生产系统,以满足复杂形状、高性能的产品和三维梯度功能材料的生产需要[42]。

对实际生产来说,需要发展适合SPS技术的粉末材料,也需要研制比目前使用的模具材料(石墨)强度更高、重复使用率更好的新型模具材料,以提高模具的承载能力和降低模具费用。

在工艺方面,需要建立模具温度和工件实际温度的温差关系,以便更好的控制产品质量。在SPS产品的性能测试方面,需要建立与之相适应的标准和方法。

三 主要特点

粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能,而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品,如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等,是一种少无切削工艺。

(1)粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚,消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料(如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)具有重要的作用。

(2)可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料,这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

(3)可以容易地实现多种类型的复合,充分发挥各组元材料各自的特性,是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

(4)可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品,如新型多孔生物材料,多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。

(5)可以实现近净形成形和自动化批量生产,从而,可以有效地降低生产的资源和能源消耗。

(6)可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料,是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

我们常见的机加工刀具,五金磨具,很多就是粉末冶金技术制造的。

四 应用分类

(1)应用:(汽车、摩托车、纺织机械、工业缝纫机、电动工具、五金工具。电器.工程机械等)各种粉末冶金(铁铜基)零件。[1]

(2)分类:粉末冶金多孔材料、粉末冶金减摩材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金结构零件、粉末冶金工模具材料、和粉末冶金电磁材料和粉末冶金高温材料等。 五生产过程

(1)生产粉末。粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加入机油、橡胶或石蜡等增塑剂。

(2)压制成型。粉末在15-600MPa压力下,压成所需形状。[2]

(3)烧结。在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。烧结不同于金属熔化,烧结时至少有一种元素仍处于固态。烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程,成为具有一定孔隙度的冶金产品。

(4)后处理。一般情况下,烧结好的制件可直接使用。但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。 六工艺性能

等静压成型粉末冶金

金属喷射成型粉末冶金

粉末锻造粉末冶金

压力烧结粉末冶金

粉末性能(property of powder)

粉末所有性能的总称。它包括:粉末的几何性能(粒度、比表面、孔径和形状等);粉末的化学性能(化学成分、纯度、氧含量和酸不溶物等);粉体的力学特性(松装密度、流动性、成形性、压缩性、堆积角和剪切角等);粉末的物理性能和表面特性(真密度、光泽、吸波性、表面活性、ze%26mdash;ta(%26ccedil;)电位和磁性等)。粉末性能往往在很大程度上决定了粉末冶金产品的性能。

几何性能最基本的是粉末的粒度和形状。

(1)粒度。它影响粉末的加工成形、烧结时收缩和产品的最终性能。某些粉末冶金制品的性能几乎和粒度直接相关,例如,过滤材料的过滤精度在经验上可由原始粉末颗粒的平均粒度除以10求得;硬质合金产品的性能与wc相的晶粒有很大关系,要得到较细晶粒度的硬质合金,惟有采用较细粒度的wc原料才有可能。生产实践中使用的粉末,其粒度范围从几百个纳米到几百个微米。粒度越小,活性越大,表面就越容易氧化和吸水。当小到几百个纳米时,粉末的储存和输运很不容易,而且当小到一定程度时量子效应开始起作用,其物理性能会发生巨大变化,如铁磁性粉会变成超顺磁性粉,熔点也随着粒度减小而降低。

(2)粉末的颗粒形状。它取决于制粉方法,如电解法制得的粉末,颗粒呈树枝状;还原法制得的铁粉颗粒呈海绵片状;气体雾化法制得的基本上是球状粉。此外,有些粉末呈卵状、盘状、针状、洋葱头状等。粉末颗粒的形状会影响到粉末的流动性和松装密度,由于颗粒间机械啮合,不规则粉的压坯强度也大,特别是树枝状粉其压制坯强度最大。但对于多孔材料,采用球状粉最好。

力学特性粉末的力学性能即粉末的工艺性能,它是粉末冶金成形工艺中的重要工艺参数。粉末的松装密度是压制时用容积法称量的依据;粉末的流动性决定着粉末对压模的充填速度和压机的生产能力;粉末的压缩性决定压制过程的难易和施加压力的高低;而粉末的成形性则决定坯的强度。

化学性能主要取决于原材料的化学纯度及制粉方法。较高的氧含量会降低压制性能、压坯强度和烧结制品的力学性能,因此粉末冶金大部分技术条件中对此都有一定规定。例如,粉末的允许氧含量为0.2%~1.5%,这相当于氧化物含量为1%~10%。 参考文献:

【1】粉末冶金新技术与新装备

刘文胜 马运柱...矿冶工程 2007 5 【2】现代粉末冶金材料和技术发展现状

(一)

黄伯云 易健宏 上海金属 2007 3 【3】现代粉末冶金材料和技术发展现状

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黄伯云 易健宏 上海金属 2007 4 【4】钛及钛合金的粉末冶金新技术

周洪强 陈志强 材料导报:网络版 2006 1 【5】世界粉末冶金的发展现状 刘咏 黄伯云 中国有色金属2006 1 【6】粉末冶金多孔材料性能研究

孙纪国 王浩...导弹与航天运载技术 2006 4 【7】粉末冶金文摘

亓家钟(摘择) 粉末冶金技术 2006 2 【8】German R M.Powder Inject ion Molding [ M] .MPIF: Princeton,1990.61~ 95.【9】Capus J, Pickering S, Weaver A.Hoeganaes offers higher density atlower cost [ J] .Metal Powder Report, 1994, 49 ( 78) : 22~ 24.【10】 Rutz H G, Hanejko F G.High density proceing of high performance ferrous mat erials [ J ] .The Internat ional of PowderMetallurgy, 1995, 31 ( 1) : 9~ 17.

推荐第10篇:多媒体技术论文

多媒体技术学习心得及其应用与发展

随着科学技术的发展,特别是计算机技术的推广和普及,多媒体技术在课堂教学中得到了广泛的应用。通过多媒体技术课程的学习,让我充分的加深了对现代多媒体技术的认识和感悟,收获也颇为丰富,并且感受到掌握和运用多媒体技术的重要性,下面就是我对现代多媒体技术学习课的心得体会。

一 多媒体技术内容介绍

在这计算机网络的高速发展和21世纪的社会信息化的社会时代,通过网络传播信息,而信息的传播又依赖于媒体,在此背景下应运而生了新兴的多媒体技术,并形成了一个朝气蓬勃的产业,多媒体是集蚊子,图形,图像,声音和视频动画于一体的,具有交互性的传媒展示综合技术,因为是图文并茂,有声有色,会动会跳,所以引人入胜,宣传效果显著,受到各界人士的欢迎和接受,多媒体不仅展示新颖,更因为它采用的是最新的数字技术,所以又是一个典型的技术密集型产业,几乎涉及了高新技术的每一个热点。 多媒体技术是将计算机系统中的图形,图像,声音,文字等多种信息媒体综合于一体进行编排处理的技术。

二 多媒体技术学习心得体会

在学习多媒体技术这门课之前,对此不是很了解、很明确。在在这段期间的学习内,才对这门学科有了更进一步的认识,更加准确客观地了解了这门课的内容,知道了如何将文字、图像、动画、视频、音乐、音效等数字资源通过编程方法整合,然后以图文并茂,生动活泼的动态形式表现出来,给人以很强的视觉冲击力,留下深刻印象。自己也上网查看了一些相关的信息,和这些技术在实际中的广泛应用。

在实际制作的过程中,跟着老师的引导一步一步按照步骤进行操作,感觉自己也完全能学会,能制作出来作品啊。可是说着容易做着难,这个东西对细节的要求是很高的。操作的过程中稍微不注意,就会遇到很多问题。感觉自己也是对的,但制作出来的东西总是达不到预期的效果,最后总结出来,只有将知识点和一些技巧经过动脑思考,动手操作,才能真正理解掌握,甚至做到举一反三,勤于练习,注重细节,在以后的制作过程中,能够做出更好的作品。

对于PS,只知道它是一种照片的编辑器,可以对照片进行处理、合成,通过对多媒体相关技术了解操作之后,知道了它的作用的丰富多彩,学习PS,我接触到层,蒙版。知道可以通过层把很多图片集中到一起,达到另一种效果。也可以通过亲手操作制作书签、海报、还有动态图片等。因为刚开始的时候完全不知道如何下手,通过老师的演练和指导,了解其具体操作,我最终每一个任务都完成了,增加了我继续深入学习和了解多媒体的另外一些技术的兴趣和信心,同时看到自己制作出来的成品,也有一种小小的成就感,为此也感到很开心。

不仅熟练的掌握了photoshop,而且还学会了怎样制作铃声,把铃声合成在一起制作一首串烧,通过一些技术手段和效果,完成自己的作品,在制作的过程中,我不仅仅为了完成任务而制作,而是单单为了自己的兴趣和喜好而努力的学习着,在制作的过程中,我既学习到了丰富的知识,又在制作中享受着乐趣,让我加深对多媒体技术这门课程的喜爱,也对自己努力的成果感到小小的满足与自豪。

因为课时的限制,我们能学的东西是很少很简单很有限制的,不过自己还是正式接触并学习了一些知识。我也利用课下的时间来查看一些相关的多媒体技术的资料,更多的了解其相关的内容及发展前景。多媒体技术得到迅速发展,多媒体技术的应用更以极强的渗透力进入人类生活的各个领域,如游戏、教育、档案、图书、娱乐、艺术、股票债券、金融交易、建筑设计、家庭、通讯等等。其中,运用最多最广泛也最早的就是电子游戏,千万青少年甚至成年人为之着迷,可见多媒体的威力。大商场、邮局里是电子导购触摸屏也是一例,它的出现极大地方便了人们的生活。近年来又出现了教学类多媒体产品,一对一专业级的教授,使莘莘学子受益匪浅。正因为如此,许多有眼光的企业看到了这一形式,纷纷运用其做企业宣传之用甚至运用其交互能力加入了电子商务,自助式维护,教授使用的功能,方便了客户,促进了销售,提升了企业形象,扩展了商机,在销售和形象二方面都获益。

可以这样说,凡是一个有进取心的企业,都离不开这一最新的高技术产品。首先多媒体的运用领域十分广泛,注定了它可在各行各业生根开花。其二,随着计算机的普及,新一代在计算机环境中成长起来的年轻人,已经习惯了这一形式,作为一个有发展眼光的企业,是不会放弃这一未来的消费主体的。其三,由于多媒体信息技术在国外已经非常普及,面对日益国际化的市场,只有跟上国际潮流。

三 多媒体技术在教学领域的应用

随着教学改革的不断深入,应试教育正在逐步向素质教育转轨,传统的教学手段已跟不上教育前进的步伐。现代多媒体技术以迷人的风采走进了校门,进入了课堂。课堂教学已由原来传统教学模式,逐步向传统教学和现代教学相结合的模式发展。而现代教学模式则要求既能准确、迅速地传输教学信息,又能及时反馈调节,从而实现教学过程的整体优化。这就是多媒体技术。正是由于多媒体技术迅速推广教育教学改革也就进入了一个新的时期,在课堂教学中应用多媒体技术,已经成为职业教育教学改革的趋势。多媒体技术之所以对教育领域具有重大的意义,是由于多媒体技术本身具有许多对于教育、教学过程来说是特别宝贵的特性与功能,这些特性与功能是其他(媒体例如投影、电影、录音、录像、电视等)所不具备或是不完全具备的,同时多媒体技术对信息进行加工处理,显示与重放,模拟、仿真与动画技术的应用可以使一些在普通条件下无法实现或无法观察到的过程生动、形象的显示出来可以大大增强学生对抽象事物、过程的理解和感受。要明确的是这里所说的多媒体技术是以计算机为中心的多媒体技术。而不是以前提到过多媒体组合教学以前所谓的多媒体技术只是将几科媒体加以简单的组合(例如把幻灯、投影、录音、录像加以组合)。今天的多媒体技术则是以计算机为中心,把语音处理技术、图像处理技术、视听技术都集成在一起,而且把语音信号、图像信号先通过模数转换变成统一的数字信号,计算机可以很方便地对它们进行存储、加工、控制、编辑、变换还可以查询、检索。所以利用多媒体技术作为辅助教学手段,以其软件多方位、立体化的开发和利用,以及贮存信息量大、画面丰富、多种媒体综合运用等特点在教学过程中为学生建立了一个动态教学环境,开阔学生的视野丰富学生的想象力调动学生的学习兴趣从而大大提高课堂教学效率。利用多媒体教学已经被大多数老师认可并在教学中频频使用。

四 多媒体技术未来的发展趋势

计算机多媒体技术的发展趋势有3个方面 ,多媒体技术集成化、多媒体终端的智能化和嵌入化、网络化发展。自进入九十年代以来,多媒体技术迅速兴起、蓬勃发展其应用已遍及国民经济与社会生活的各个角落,正在对人类的生产方式、工作方式乃至生活方式带来巨大的变革。多媒体的未来是激动人心的,我们生活中数字信息的数量在今后几十年中将急剧增加质量上也将大大的改善。多媒体正在以迅速的、意想不到的方式进入到人们生活的多个方面。多媒体技术在未来的发展趋势中将会具有更好、更自然的交互性,形成更大的信息存取服务体系,为未来的人类生活创造出一个在功能、空间、时间以及人与人之间交互更加完美的崭新世界。

多媒体技术是当今信息技术领域发展最快、最活跃的技术,是新一代电子技术发展和竞争的焦点。它的出现使我们的计算机世界丰富多彩起来,也使得计算机的世界充满了人性的气息。随者计算机多媒体技术的突飞猛进,多媒体凭借着自身的优势越来越受到广泛关注和应用,它的出现已经改变了传统意义上的人们的工作与生活方式,给人们带来了极大的便利,也对人类社会的发展产生了巨大的影响。

第11篇:粉末冶金技术论文

粉末冶金技术 刘工艺 200806102 摘要: 粉末冶金(P/M)技术是一门重要的材料制备与成形技术,被称为是解决高科技、新材料问题的钥匙。高性能、低成本、净近成形一直以来是粉末冶金工作者重要研究课题之一。粉末冶金法能实现工件的少切削、无切削加工,是一种高效、优质、精密、低耗节能制造零件的先进技术。

关键词:粉末冶金、基本工序、发展历史、应用、相关技术、发展方向、问题及机遇

一、世界粉末冶金工业概况

2003年全球粉末货运总量约为88万吨,其中美国占51%,欧洲18%,日本13%,其它国家和地区18%。铁粉占整个粉末总量的90%以上。从2001年起,世界铁粉市场持续增长,4年时间增加了近20%。

汽车行业仍然是粉末冶金工业发展的最大动力和最大用户。一方面汽车的产量在不断增加,另一方面粉末冶金零件在单辆汽车上的用量也在不段增加。北美平均每辆汽车粉末冶金零件用量最高,为19.5公斤,欧洲平均为9公斤,日本平均为8公斤。中国由于汽车工业的高速发展,拥有巨大的粉末冶金零部件市场前景,已经成为众多国际粉末冶金企业关注的焦点。

粉末冶金铁基零件在汽车上主要应用于发动机、传送系统、ABS系统、点火装置等。汽车发展的两大趋势分别为降低能耗和环保;主要技术手段则是采用先进发动机系统和轻量化。

欧洲对汽车尾气过滤为粉末冶金多孔材料又提供了很大的市场。在目前的发动机工作条件下,粉末冶金金属多孔材料比陶瓷材料具有更好的性能优势和成本优势。

工具材料是粉末冶金工业另一类重要产品,其中特别重要的是硬质合金。目前制造业的发展朝着3A方向,即敏捷性(Agility)、适应性(Adaptivity)和可预测性(Anticipativity)。这要求加工工具本身更锋利、刚性更好、韧性更高;加工材料的范围扩大到吕合、镁合金、钛合金以及陶瓷等;尺寸精度要求更高;加工成本要求更低;环境影响要减到最小,干式加工比例更大。这些新要求加快了粉末冶金工具材料的发展。硬质合金的晶粒(<200nm=和超粗晶粒(>6um);涂层技术发展很快,CVD、PVD、PCVD技术日益完善,涂层种类也很多,从常用的CVDTiCN/Al2O3/TiN到CVDPCBN(聚晶立方BN)以及PVDTiAIN,Al2O3,cBN(立

1 方BN)和SiMAlON等,满足加工场合的需要。

信息行业的发展也为粉末冶金工业提供了新的契机。日本电子行业用的粉末冶金产品已经达到了每年4.3亿美元,其中热沉材料占23%,发光与点极材料占30%。前者主要包括散热材料,如Si/SiC,Cu-Mo,Cu-W,Al-SiC,AlN以及Cu/金刚石等材料;后者则主要包括钨、钼材料。

二、粉末冶金技术

粉末冶金技术简介

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金工艺的第一步是制取原料粉末,第二步是将原料粉末通过成形、烧结以及烧结后处理制得成品。典型的粉末冶金产品生产工艺路线如图11-1所示。粉末冶金的工艺发展已远远超过此范畴而日趋多样化,已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用。

粉末冶金技术有如下特点:

(1)可以直接制备出具有最终形状和尺寸的零件,是一种无切削、少切削的新工艺,从而可以有效地降低零部件生产的资源和能源消耗;

(2)可以容易地实现多种类型的复合,充分发挥各组元材料各自的特性,是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷基复合材料的工艺技术;

(3)可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品,如多孔含油轴

2 承、过滤材料、生物材料、分离膜材料、难熔金属与合金、高性能陶瓷材料等;

(4)可以最大限度地减少合金成分偏聚,消除粗大、不均匀的铸造组织,在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料(如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)具有重要的作用;

(5)可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和过饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料,这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能;

(6)可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料,是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

粉末冶金工艺的基本工序是:

1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类:机械法和物理化学法。而机械法可分为:机械粉碎及雾化法;物理化学法又分为:电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。

2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯,并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。

3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结,烧结温度比所用的金属及合金的熔点低;对于多元系的液相烧结,烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低,而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外,还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。

4、产品的后序处理。烧结后的处理,可以根据产品要求的不同,采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外,近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工,取得较理想的效果。

粉末冶金工艺的优点:

1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。

2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯,而不需要或很少需要随后的机械加工,

3 故能大大节约金属,降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时,金属的损耗只有1-5%,而用一般熔铸方法生产时,金属的损耗可能会达到80%。

3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料,也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质,而烧结一般在真空和还原气氛中进行,不怕氧化,也不会给材料任何污染,故有可能制取高纯度的材料。

4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。

5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品,特别是齿轮等加工费用高的产品,用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。

粉末冶金工艺的缺点:

1、在没有批量的情况下要考虑 零件的大小.

2、模具费用相对来说要高出铸造模具.

三、粉末冶金与熔化冶金的区别

1、产品成分、结构不同

粉末冶金最终产品成分未变,只是粉末固结在一起;

熔化冶金最终产品组织结构发生变化,例:开始是两种金属,最后是合金。 产品性能不同

粉末冶金可生产特殊性能产品,例:高熔点金属、多孔材料、摩擦材料、磁性或电性能材料;

熔化冶金只能生产普通产品。

2、生产工艺不同

粉末冶金工艺

a.传统方法:金属→化学法、物理法、机械法→不同形状、粒度的粉 末→混合→压制→烧结→制品→后处理

b.先进技术:热固结——压制和烧结同时进行(热压、热挤压、热等静压、锻压等)

熔化冶金工艺

金属→熔炼成锭→轧制、拉伸、挤压、锻压、机加工→线材、棒材、型材等不同形状、不同性能的产品

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四、粉末冶金的发展史:

1、海绵铁粉(sponge iron) 时间:公元前3000年前,最早的粉末冶金技术,生产的粉末是海绵铁粉。

生产方法:较纯的铁矿(Fe3O4)→木炭还原(在木炭炉内) →海绵铁→破碎成细粒→清洗干净→拣出脉石和渣→压制→烧结(或松散状态烧结)→锻压→产品

2、锻压铂(wrought platinum) 时间:1750~1850年

生产方法:自然铂→清洗干净→压制成形→烧结→热锻→ 锻压铂

生产国家:西班牙、英国、前苏联

发展状况:随着科技的发展,合适的炉子和耐火材料出现。P.M生产锻压铂的工艺消失,现在采用F.M法。

3、钨丝(tungsten wire) 时间:20世纪初开始,1913年获得专利

生产方法:WO3→氢还原→W粉→烧结→低压高密度电流再烧结→ 密度90%的固态W →模锻 →钨丝

还原反应: WO3+3H2= W+3H2O 烧结温度: 1200℃; 模锻温度: 2000℃

4、高熔点金属( refractory metal) Mo、Nb、Ti、Ta、Zr 时间:1940年前采用粉末冶金方法,1940年后采用真空电弧、电子束

5、自润滑轴承或含油轴承(self-lubricating bearing) 时间:20世纪20年代

特征:孔的体积占轴承体积的15~30%,润滑剂贮存在孔内

材料:90%Cu粉,10%锡粉,无机物粉

生产方法:Cu粉+锡粉+无机物粉→混合→压制成轴承形状→烧结→多孔轴承→浸渍(油) →含油轴承

与自润滑轴承相关的产品:多孔过滤器、金属电刷(Cu粉和石墨粉)、摩擦材料等。

6、硬质合金(cemented carbides)

5 时间:20世纪20年代,1925年获得专利

特征:硬度高、耐磨损,作为切割工具、模具或轧辊等

材料:金属碳化物(TiC、TaC、WC)、金属粘结剂

生产方法: WC粉+Co粉→混合→→烧结→硬质合金

烧结温度:1400 ℃;

烧结气氛:氢气

微观结构:粘结剂基体中弥散着碳化物颗粒

7、结构件(structural parts) 时间:20世纪30年代后期

最早的结构件:油泵齿轮,由铁粉和石墨粉混合烧结而成,基体为共析合金钢,有25%孔,性能类似于铸铁

结构件种类:铁基零件、低碳钢、不锈钢、铜、青铜、黄铜、镍、铝、钛、银等

特点:数量大、用途广,自动压制、连续烧结炉烧结。

生产方法:传统方法→再加工(浸渍、热锻、淬火和回火、渗碳、渗碳氮)→结构件 最先进的技术——热固结(hot consolidation)

8、热固结:压制与烧结结合起来同时进行的一种技术

时间:20世纪40年代后

热固结方法:热压、热等静压、热挤压、热锻等

热固结产品:工具钢、超合金、钛合金等

产品特征:全密产品

五、粉末冶金应用举例

金属粉末多孔材料

金属粉末多孔材料的应用非常广泛,如轻质结构材料、高温过滤装置、分离膜等。目前最大的市场可能是柴油发动机的烟尘过滤装置。德国的Fraunhofer研究所开发了一种金属空心球制备技术,在聚合物基体上涂覆金属粉末料浆,然后通过脱涂聚合物基体和粘结剂,最后烧结成各种具有空心结构的金属球体。球体的直径可丛1mm至8mm。所制备的钢空心球的密度仅0.3g/cm3。

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硬质合金

纳米晶和梯度结构是硬质合金的两个重点方向。纳米晶材料方面包括晶粒长大控制和纳米粉末制备。梯度结构合金方面包括工艺与结构的关系。将纳米晶和梯度结构结合起来可能是一个很好的方向,能够在更微观层次上实现性能的可调。硬质合金的硬度高,可加工性差,因此采用注射成形制备复杂形状中小型零件是发展趋势,但是其商用化仍然受技术成熟度的控制。硬质合金其他方面的工作包括天家稀土及合金元素、断裂韧性和可靠性表征等。

粉末轻金属合金

汽车轻量化为铝、镁、钛等轻金属材料提供了广阔的应用前景。粉末铝合金在汽车上可应用的部位非常多,但Al-Si合金由于高比强度、高比刚度、低热膨胀系数和耐磨性好,有可能率先在油泵齿轮方面大规模应用。从工业化角度来看,对粉末冶金铝合金制备过程的优化研究更为重要。铝合金的另一个研究热点是复合材料,包括传统的Al/SiC,Al/C,Al/BN,Al/Ti(C,N)以及新出现的纳米碳管增强铝合金。高强粉末铝合金与快速凝固技术密切相关。通过成分设计,在纯铝基体中加入金属间化合物行成组元,可以制备高强度、高韧性、高热稳定性兼顾的铝合金。该材料的室温强度大于600Mpa,延伸率超过10%,在400℃还有很好的热稳定,疲劳极限是锻造铝合金的2倍。

镁合金的密度更小,其应用前景可能更好,但目前仍处于研究状态。采用快速凝固方法也是制备高性能粉末镁合金的重要手段。目前该技术在安全性方面已经没有太大的问题,所制备出的材料性能也远远高于铸造合金。

钛合金在汽车上的应用主要是成本问题,而粉末钛合金的主要障碍在于高性能低成本钛粉。英国QinetiQLtd开发了一种店脱氧技术(EDO),可批量生产钛粉。该技术与传统的以海绵钛为原料的氢化脱氢过程完全不同。它是一种类似于熔盐电解的方法,以TiO2为阴极,石墨为阳极,在电解过程中TiO2的阳极迁移,并消耗阳极的炭形成CO,在阴极得到钛粉。钛粉的氧含量在0.035%~0.4%之间。采用这一技术还可方便地制备各种钛合金粉末。由于对气氛和杂质的敏感性,粉末钛合金的烧结也是工艺难点,通常与要热等静压或后续热加工。通过添加共晶形成组元和稀土元素能够明显改善粉末钛合金的烧结致密度,其力学性能也能达到锻造钛合金水平。这一系列工作将大大推动钛合金在汽车机关键部件上的应用。

六、粉末冶金相关技术

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1、粉末注射成型

粉末注射成形仍然是当前研究的热点之一。粉末注射成形的材料已经从早期的铁基、硬质合金、陶瓷等对杂质含量不敏感,性能要求不是非常苛刻的体系,发展到了镍基高温合金、钛合金和铌材料。材料应用领域也从结构材料向功能材料发展、如热沉材料、磁性材料和形状记忆合金。材料结构也从单一均匀结构向复合结构发展。金属工注射成形技术可实现多种不同成分的粉末同时成形,因而能够得到具有三明治形式的复合结构。例如将316L不锈纲和17-4PH合金复合,能够实现力学性能的连续可调。粉末注射成形的一个重要发展方向与与微系统技术密切相关。在与微系统技术密切相关。在与微系统相关的领域中,如电子信息、微化学、医疗器械等,器件不断小型化,功能更加复合化。而粉末注射成形技术提供了实现的可能。微注射成形技术是对传统注射成形技术的改进。它是针对零件尺寸结构小到1um所开发的成形技术,基本工艺与传统注射成形一致,但原料粉末粒度更小。采用微注射成形技术已经开发出了表面微结构精度10um的微流体装置,尺寸为350um~900um的不锈钢零件;实现了不同材料成分、复合结构的共烧结或共连接,获得了磁性/非磁性、导体/非导体微型复合零件。

2、粉末制备技术

粉末雾化一直是高性能粉末的制备技术。热气流雾化技术能够延长金属液滴在液相状态的时间,使粉末可以经过二次破碎(雾化),因而大大提高了雾化的效率,所得到的粉末粒度更为细小。ASL公司的研究结果表明,若将气体温度提高到330℃。制备相同粒度粉末所需的气体消耗量减少30%,其经济分析和工程化问题研究说明该技术是完全可行的。粉末雾化方面的技术有很大的改进。例如,采用一种新型自由裸体式气体雾化,能够得到更细的工具钢粉末,颗粒中碳化物的分布更均匀、缺陷更少。美国赫格拉斯公司将先进的炼钢技术用于粉末生产中,融合了电弧炼炉(EAF)技术、氩氧脱碳技术(ADO)、高性能雾化技术和氢退火技术,大大改善了粉末质量、粉末压坯密度和强度得到了提高。在活性粉末雾化方面,为了减少熔炼过程熔体与坩埚的反应,德国开发了电极感应熔炼气雾化(EIGA)技术,可制备高活性的钛、锆以及TiAl金属间化合物粉末。机械合金化仍然是研究的热门,但大多数是实验室工作。值得一提的是德国Zoz公司才用自己开发的高能球磨设备研磨电弧熔炼炉的炉渣,然后经过湿法冶金回收金属,这一技术既改善了环境,有开拓了巨大的市场。

3、粉末烧结理论与技术

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微波烧结作为一种新的快速烧结技术,已经完全适用于金属粉末材料,如粉末钢、硬质合金、有色金属等。微波烧结的工业化也许指日可待因为不管是设备和技术的成熟度,还是批量化生产能力都没有太大问题而主要障碍是生产商的接受程度和风险度。

放电等离子烧结(SPS)的研究也不少,材料体系也从陶瓷扩展到了金属材料,特别是一些超细晶材料,如铝合金、镁合金和自润滑铁基材料等。但是由于其单件生产的特点,该方法恐怕只能用来作一些基础研究。

喷射沉积在制备大型、细晶材料方面非常有优势。该技术最初主要生产铝合金和铝硅合金。随着熔炼技术的提高,喷射沉积已可用来制备工具钢和高温合金。德国不来梅大学报导采用喷射沉积制备出了单件质量超过100公斤,内径40mm,外径500mm,宽100mm的高温合金环。

快速成形技术近年来引起了很多学者的关注。在粉末冶金领域应用最多的是直接金属激光烧结。目前该技术已用于钢铁粉末和钛合金粉末等。另一种金属快速成形方法是三维印刷。该方法非常方便用于各种不同成分合金按照不同结构需要进行三维微观堆积,目前尚处于概念阶段。但该技术已用来制备了一些由金属+粘结剂组成的结构,以及梯度功能材料。

4、粉末零件后续处理技术

后续处理对粉末冶金零件的性能至关重要。烧结硬化将烧结和热处理融为一体,合金成分和冷却条件对材料性能的影响很大。Miba公司采用钻孔技术对零件可加工性进行了评价。神户钢铁公司在烧结钢中添加一种复杂钙氧化物,代替通常用的MnS,明显改善了零件的可加工性,而不损害其力学性能。此外随着应用的扩大粉末铝及复合材料的切削多孔材料的线切割也受到了关注。

七、粉末冶金材料和制品的今后发展方向:

粉末冶金制品的应用范围十分广泛,从普通机械制造到精密仪器;从五金工具到大型机械;从电子工业到电机制造;从民用工业到军事工业;从一般技术到尖端高技术,均能见到粉末冶金工艺的身影。

粉末冶金材料和制品的今后发展方向:

1、有代表性的铁基合金,将向大体积的精密制品,高质量的结构零部件发展。

2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金。

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3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金。

4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。

5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。

八、粉末冶金技术国内与国外差距

1、产品水平低

在产品精度方面,少数企业尺寸精度可达IS07—8级,形位公差可达8—9级,与国外水平相比低1—2级,但一般企业约相差2—3级。产品质量不够稳定,产品内在重量和外观质量均有较大的差距

2、工艺装备落后

多数企业仍采用性能较差的设备、能耗大、效率低、炉温均匀性差,质量不稳定;国内还没有形成一个专业生产粉末冶金模具、模架的企业

3、企业技术经济效益与国外同类企业相比差距较大

日本住友电工(株): 650人,年产粉末冶金零件24000吨,年销售额近2亿美元,人均年销售额255.4万元人民币;

台湾保来得公司 : 530人,年销售额6210万美元,人均年销售额97.25万元人民币。 宁波粉末冶金厂 : 400人,年销售额1.2亿元,人均年销售额30万元; 扬州保来得公司 : 300人,年销售额1.8亿元,人均年销售额60万元; 国内一般粉末冶金厂 : 人均年销售2万元。

九、国内粉末冶金技术面临的问题及机遇

大力发展粉末冶金技术,积极培养核心竞争力

当前我国汽车零部件企业不仅面临着跨国企业的猛烈冲击和国内企业间同质化的激烈竞争,还有上游原料成本的挤压以及下游主机及经销商不断提高的产品质量标准。 而我国大多数汽车零部件企业的现状却是专业化水平低,产品开发能力弱。绝大多数零部件企业不具备产品开发能力,产品开发主要依靠主机厂,难以适应整车更新换代的要求,企业自身核心竞争力较低。由此,使得企业在不断上涨的成本压力下并不能有效的得到传导,迫使企业收益水平不断下降。

10 面临当前困境,积极培养自身核心竞争力便成为目前企业亟需解决的问题。我们知道汽车核心零部件中,附加值较高的主要有:发动机的进排气门、发动机连杆、变速箱齿轮中的同步器锥环和油泵主从动齿轮等。而这些零部件中,主流的核心技术,便是粉末冶金技术。如:连杆是发动机上的重要零件,许多引进车型图纸上都规定有连杆的疲劳试验负荷,并要求在该负荷下的疲劳周次达到500万以上。而国内汽车发动机连杆大多采用的锻钢连杆和铸造连杆疲劳周次要达到50万以上是很困难的,因为连杆的工字筋部位均不经切削加工,细小的缺陷对连杆的疲劳寿命影响较大。而国外主流连杆主要采用粉末锻造,如:美国通用汽车公司的别克轿车,德国宝马公司BMW、GNK Sintermetals公司制造的甚至连杆达到了抗拉强度1041MPa。因此,要想培养自身的核心竞争力,当务之急必须谋动粉末冶金技术发展,以此为突破点增强国内零部件业已衰弱的竞争力。 随着我国汽车市场加速增长,粉末冶金技术市场潜力凸现

近几年,中国汽车业一直保持高速发展。据中国汽车工业协会的统计数据,2007年上半年,中国汽车累计产销量分别为445.67万辆和437.38万辆,同比增长22.36%和23.3%。中国已经成为世界第二大汽车消费国,第三大汽车生产国,第一大汽车潜在市场。伴随着中国汽车工业的蓬勃发展,带动了零部件市场的快速发展。2006年,中国汽车零部件企业销售收入达4035亿元。据预计,到2010年中国汽车零部件国内产值将达到7000亿元左右。

与此同时,我国粉末冶金工业由于长期缺乏数量较大和附加值较高的零件需求,没有机会让粉末冶金行业发挥它特有的优势提供了良好的机遇。因此在20世纪90年代中期,用于汽车和摩托车工业的粉末冶金零件按质量计算在10年间几乎翻了一番。而用于附加值较低的农机工业粉末冶金零件则几乎减少一半。可见,高附加值的粉末冶金零件正逐步向汽车领域转移。据中国通用机械零部件协会粉末冶金分会报告,2006年中国粉末冶金零件及制品的产量增加了17.5%,达到约88000t。统计的产品类别包括铁铜基粉末冶金零件、含油轴承以及摩擦材料。其中汽车市场粉末冶金零件用量约为32000t,占37%,增长了28%;电动工具市场增长29%。

未来我国汽车粉末冶金零件产品市场潜力将呈井喷增长。据资料显示,发达国家汽车制造业粉末冶金制品的用量占其粉末冶金制品总产量的绝大多数,如美国占90%,欧洲为80%,而我国目前尚不足40%。欧洲平均每辆汽车的粉末冶金制品使用量是14kg,日本为16kg,美国已达到19.5kg以上,预计未来几年可能达到22kg,而我国目前平均每辆汽车粉末冶金制品的用量却只有5kg左右。如果按年产500万辆车计算,我国全年汽车零件用钢铁粉末约2.5万吨左右,如果我国每辆汽车粉末冶金制品的用量达到欧洲水平,加上保有量汽

11 车粉末冶金零件的更换,那么仅此一项的钢铁粉末就需要近10万吨,是当前粉末冶金总需求量的1.25倍。

把握机遇,利用自身优势突破我国汽车零部件困局

随着我国汽车工业快速发展,高附加值的零部件需求将加速增长。与此同时,汽车产业链全球化的采购系已经形成,带给国内零部件企业商机显而易见。然而,我们是否能够握当前机遇,不仅是我国汽车零部行业突破当前困局的机遇,更是产业升级的契机。因此,充分利用自身势,扬长补短是产业突破困局的必手段。

虽然,当前我国的粉末冶金技术水平相对国外发达国家依然有着不小的距离。但由于我国拥有原料供给的区域优势,作为产业竞争力提升的基础,依然有较强的竞争力。

与此同时,自上世纪90年代开始,我国粉末冶金制品行业也呈加速发展(主要集中在东部及沿海地区),东部和沿海地区的年产量增长幅度均在10%以上。以山东为例,该省的生产企业由于引进了国外先进设备技术,生产高强度、高精度粉末冶金零件,把粉末冶金制品的质量、技术提高到一个新的水平;粉末注射成型、粉末锻造、纳米技术、精细陶瓷等新技术的开发应用提高了行业整体技术水平,构成了一个完整的行业体系。据不完全统计,目前全省已有各类粉末冶金企业40多家,产品应用各个领域。

最后在拥有区域优势的同时,建立产业基地,形成基地集群效应,从而实现市场和效益最大化、成本最小化。同时,在行业内部合理分工,逐步形成分工明确的纵向多层次有机整体,依托国内市场发展制造能力,再通过国际合作迅速提升竞争力、获取竞争优势,并且通过国际合作所获得的企业在未来发展中的资本、技术、产品和管理的支撑,进入国际合作伙伴的配套体系和融人全球采购体系,突破当前产业困局。

参考文献:

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刘文胜 马运柱...矿冶工程 2007 5 【2】现代粉末冶金材料和技术发展现状

(一)

黄伯云 易健宏 上海金属 2007 3 【3】现代粉末冶金材料和技术发展现状

(二)

黄伯云 易健宏 上海金属 2007 4 【4】钛及钛合金的粉末冶金新技术

周洪强 陈志强 材料导报:网络版 2006 1 【5】世界粉末冶金的发展现状

刘咏 黄伯云...中国有色金属 2006 1 【6】粉末冶金多孔材料性能研究

孙纪国 王浩...导弹与航天运载技术 2006 4 【7】粉末冶金文摘

亓家钟(摘择) 粉末冶金技术 2006 2

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第12篇:通用技术论文

高中通用技术教学论文

让通用技术课堂灵动起来

[摘要] 二十一世纪需要具有开拓创新、勇于实践能力的人才。“新课程”的颁布与实施正是基于这样一个教育理念。现阶段,教师无法改变开设通用技术课程普遍存在困难的客观事实,但教师可以通过有效的课堂教学实现通用技术教育的教学目标,即“促使全体学生素质全面发展、个性健康发展,使每个学生学会学习,达到愿学、乐学、会学、善学。”的目的,从而对我国通用技术课程的发展起推动作用。

[关键词] 通用技术课堂 灵动

二十一世纪需要具有开拓创新、勇于实践能力的人才。“新课程”的颁布与实施正是基于这样一个教育理念。现阶段,教师无法改变开设通用技术课程普遍存在困难的客观事实,但教师可以通过有效的课堂教学实现通用技术教育的教学目标,即“促使全体学生素质全面发展、个性健康发展,使每个学生学会学习,达到愿学、乐学、会学、善学。”的目的,从而对我国通用技术课程的发展起推动作用。

在通用技术教学中,基于高中学生面临高考压力及其年龄特点及智力水平的现状,教师应该充分利用各种有效的教学策略,传授给学生科学的通用技术学习方法,提高他们的技术素养,为学生的终身学习打好必备的基础。让通用技术课堂灵动起来,激发学生学习通用技术的兴趣,从而启迪学生的创新思维。

下面,就教学实施过程中,如何运用各种有效的教学策略,让通用技术课堂灵动起来,建设开放而具有活力的通用技术课堂,建立师生互动、生生互动、互教互学的课堂模式,使通用技术课堂多一些动感,多一些生气与活力等问题来谈谈具体的做法,以期抛砖引玉。

一、“新闻主播”进课堂

为了创设丰富的通用技术学习环境,营造丰富的技术学习气氛,提高学生的技术素养。在每学期初,笔者与学生约定,每节课开始的三分钟,由两名学生到讲坛来报道与技术有关的新闻,能结合学习进度则更佳。开始时他们觉得是在教师的“威严”下被迫的行为,但随之而来却产生了成功感:一是从图书馆、电视或杂志等甄选技术新闻的过程中开拓技术视野,了解了更多与技术相关的知识,从而能理解技术,甚至应用技术;二是在报道新闻时,从同学的肯定中得到激励。这样的设计,目的是为学生创造轻松、愉悦的课堂环境,从而使之从被动学习变为主动学习,积极参与到课堂学习活动中。

通过这个环节的设计,一个学期下来,笔者惊喜地发现:学生关于科学、技术的视野开阔了,对课程有了更为深刻而全面的理解,增强了使用技术的自信心和责任心,能主动关注生活中的技术。

二、“演员”进课堂

在通用技术的学习中,必然涉及生涩的技术基础知识,若由教师过多讲授,必然索然无味。让学生即兴表演,参与其中,是促进学生对技术进行全身心感受的有效手段,符合通用技术教学的特点和高中生身心发展规律。课堂表演的形式有很多,应根据实际需要来设计。如在教学第二章的《设计和交流中的技术语言》时,因本节内容抽象,学习困难较大,如果采取讲授、提问的方式教学,学生兴趣不大,后笔者请一同学扮演“设计师”,其他同学扮演“加工师傅”,设计师向加工师傅描述只有他看见的工件三维图。扮演“设计师”的同学在讲台上想方设法地比划着,台下“师傅”们就是不明白,在一阵阵的笑声中,学生不知不觉地置身于实际情境中,去感受技术语言交流的重要性,产生了强烈的求知欲望。

三、“评论家”进课堂

在学生动手制订设计方案之前,给学生补充一节优秀作品欣赏课尤为重要。这直接影响最终的教学效果。从一定程度上讲,对技术作品的欣赏是对作品的再创造。

首先,教会学生如何去欣赏。优秀作品的欣赏包括内容和形式两个方面,对作品的欣赏,既向学生传授了技术基础知识,又给学生做出了作品评价示范。在对作品的欣赏中,我们常会听到“只可意会,不可言传”的评述方法,其实,并不是什么“不可言传”而是“不会言传”,原因是缺乏对作品内容和形式的具体感受。又或者只说“好”与“不好”。遇到这类情况,教师要善于引导,作品来源于生活,高中的学生有一定的鉴赏能力和评判能力,教师需要引导学生说出“好在哪里?”“为什么认为它好?”“为什么采用这个结构而不采用那个结构?”“为什么采用这种材料而不采用那种材料”“采用某种颜色能给使用者什么样的心理感受?”等等。

其次,让学生去当评论家。同时要注意,通用技术作品的赏析没有固定的标准答案。

总之,在通用技术活动课的开展过程中,可能有很多困难,面对诸多困难,我们应该想方设法让学生经历实践活动。俗话说“方法总比困难多”,有效利用工具箱开展活动课不过是其中的“沧海一粟”,并不起眼。然而,如果能够通过对工具箱的管理,移去阻碍通用技术实践活动开展的拦路石,让每个学生经历设计活动,使学生感悟技术的思想方法、逐步规范了学生的操作行为、保持对技术问题的兴趣,又有效提升了教师的管理水平,则可以说工具箱虽小,却蕴含了大意义。

第13篇:新能源技术论文

3.1.2 节能减排与新能源汽车是世界各国的共同追求

汽车作为日常生活必不可分的一种交通工具为人们提供便利的同时也成为环境污染的主要元凶之一,因此汽车节能减排问题近来引起了越来越多人的关注。

汽车是支柱产业,也是基本的交通工具,各国政府都力求用保持汽车的发展来促进经济的发展和民众生活福利的提高。发展节能减排和新能源汽车可以在保持汽车增长的状况下降低石油消耗、保护大气环境,因此各国政府普遍把发展节能减排和新能源汽车看成实现其能源环境政策和汽车工业可持续发展的重要组成部分。因此,节能减排与新能源汽车是世界各国的共同追求

3.2 我国的汽车节能减排与新能源的措施

3.2.1 我国汽车工业的节能减排战略 3.2.1.1 优化现有的车用能源动力系统

我国巨大的汽车保有量和节能空间决定了传统汽车领域的节能潜力依然很大。柴汽油发动机作为传统能源动力,因其在动力性、经济性诸方面具备的显著优势,仍会在相当长的时间内具有节能减排的巨大挖掘潜力和广阔的发展空间。尤其是大功率、低排放柴油发动机在公交以及运输工具配套方面扮演的重要角色日益凸显,其节能减排

贡献为世界所公认。 提高传统能源汽车节能水平意义重大,势在必行。当前全社会都在关注节能环保,国家已将节能减排作为国策,积极发展节能环保汽车。符合我国能源供给的实际和大众的消费水平,是建设资源节约型、环境友好型社会的重要措施,不仅有利于落实国家的能源发展战略,缓解能源紧张的状况,保护环境,而且有利于我国汽车产业国际竞争力的提高,促进汽车产业可持续发展。

通过建立完善相应的支持政策体系,优先发展高品质的节能环保型汽车,是汽车行业贯彻落实国家节能减排要求的必然选择,这对于缓解我国快速进入汽车社会所面临的节能环保的巨大压力,顺应国家经济增长方式转变的新形式,实现我国经济社会又好又快及和谐发展

具有重要的现实意义。

据专家分析,2009年全国民用汽车保有量为7619.31万辆,到2020年预计汽车保有量将较2009年翻番,轿车在汽车保有量中所

占比例将超过60%

3.2.1.2 开发新一代车用能源动力系统

大力发展新能源汽车已成为低碳能源供应、交通运输节能的重要举措,在有效实现交通能源消费的结构优化的同时,带来巨大的经济和社会效益。从《汽车产业调整和振兴规划》到“十城千辆”工程,国内一系列新能源汽车扶持政策的出台,预示着新能源汽车在中国将迎来实质性的发展。中国三大石油巨头纷纷涉水新能源汽车,电网公司计划在全国范围内大规模建充电站。新能源汽车制造及零部件制造更是如火如荼地展开。预计到2011年,中国的新能源汽车要形成50万辆的产能,新能源汽车销量要占到乘用车销售总量的5%左右。到2020年中国新能源汽车的比例将占全部汽车的二分之一。

3.2.2 我国新能源汽车的战略定位

① 纯电动汽车:车用能源转型的战略重点和主要方向

在使用阶段实现零排放,综合能源利用效率高,并能够彻底摆脱车辆使用阶段对石油的依赖,是解决我国汽车能源和环境问题的最重要途径。

② 混合动力汽车:近中期满足市场的重点产品

集合了电池和内燃机优点,是传统汽车技术升级的重要方案,有助于在较短时间内实现显著的节能减排效果。

③ 燃料电池汽车:面向未来的战略储备

具有能量转化效率高、零排放、不污染环境等优点,但技术开发难度大,世界对其商业化预期较低,是面向未来的战略制高点。

4结语

随着我国经济实力的不断强大,中国汽车行业前景将更加广阔,预计我国汽车产量20

10、2011年将持续保持增长,预计增长率在19%至20%之间。在2015年左右国内汽车销售有望超过美国,成为

第一大汽车消费市场。

未来各种节能减排和新能源汽车将逐步崭露头角,新能源汽车将逐步取代传统的燃油汽车,成为主要的汽车类型。 参考文献:

【1】戴胜利等.汽车节能减排的若干对策研究[J].武汉理工大学出版社,2010,4.

【2】王涛,张友芹.论我国节能与新能源汽车的发展战略[J].汽车工业研究,2008,6.

【3】华云云,毕向芬.新能源为未来汽车提供绿色动力[J].中国新技术新产品,2009,5.

【4】刘永和,冯赞.节能与新能源汽车的发展[J].客车技术与研究,2010,1.

【5】袁哲.发展我国新能源汽车的新机遇[J].汽车工业研究,2009,11.【6】汽车驾驶员前方视野测量系统软件开发.吉林大学.2007中国优秀硕士学位论文全文数据库.

【7】雷鸣.美日汽车巨头的困境与我国新能源汽车发展机遇[J].未来与发展,2010,2.

第14篇:防火墙技术论文

摘要

随着计算机网络的发展,上网的人数不断地增大,网上的资源也不断地增加,网络的开放性、共享性、互连程度也随着扩大,所以网络的安全问题也是现在注重考虑的问题。本文介绍网络安全可行的解决方案——防火墙技术,防火墙技术是近年来发展起来的一种保护计算机网络安全的技术性措施,它实际上是一种访问控制技术,在某个机构的网络和不安全的网络之间设置障碍,阻止对信息资源的非法访问, 也可以使用它阻止保密信息从受保护网络上被非法输出。

关键词:防火墙 网络安全 外部网络 内部网络

防火墙技术

1、什么是防火墙

所谓“防火墙”,是指一种将内部网和公众访问网(如Internet)分开的方法,它实际上是一种隔离技术。防火墙是在两个网络通讯时执行的一种访问控制尺度,它能允许你“同意”的人和数据进入你的网络,同时将你“不同意”的人和数据拒之门外,最大限度地阻止网络中的黑客来访问你的网络。换句话说,如果不通过防火墙,公司内部的人就无法访问Internet,Internet上的人也无法和公司内部的人进行通信。

2、防火墙的类型和各个类型的特点及原理

防火墙的类型有个人防火墙、网络层防火墙、应用层防火墙。 2.1、个人防火墙

个人防火墙是防止您电脑中的信息被外部侵袭的一项技术,在您的系统中监控、阻止任何未经授权允许的数据进入或发出到互联网及其他网络系统。个人防火墙产品如著名Symantec公司的诺顿、Network Ice公司的BlackIce Defender、McAfee公司的思科及Zone Lab的 free ZoneAlarm 等,都能帮助您对系统进行监控及管理,防止特洛伊木马、spy-ware 等病毒程序通过网络进入您的电脑或在您未知情况下向外部扩散。这些软件都能够独立运行于整个系统中或针对对个别程序、项目,所以在使用时十分方便及实用。 2.2、网络层防火墙

网络层防火墙可视为一种 IP 封包过滤器,运作在底层的 TCP/IP 协议堆栈上。我们可以以枚举的方式,只允许符合特定规则的封包通过,其余的一概禁止穿越防火墙。这些规则通常可以经由管理员定义或修改,不过某些防火墙设备可能只能套用内置的规则。

2 2.3、应用层防火墙

应用层防火墙是在 TCP/IP 堆栈的“应用层”上运作,您使用浏览器时所产生的数据流或是使用 FTP 时的数据流都是属于这一层。应用层防火墙可以拦截进出某应用程序的所有封包,并且封锁其他的封包(通常是直接将封包丢弃)。理论上,这一类的防火墙可以完全阻绝外部的数据流进到受保护的机器里。

3、目前防火墙中的最新技术及发展情况

因为传统的防火墙设置在网络边界,外于内、外部互联网之间,所以称为\"边界防火墙(Perimeter Firewall)\"。随着人们对网络安全防护要求的提高,边界防火墙明显感觉到力不从心,因为给网络带来安全威胁的不仅是外部网络,更多的是来自内部网络。但边界防火墙无法对内部网络实现有效地保护,除非对每一台主机都安装防火墙,这是不可能的。基于此,一种新型的防火墙技术,分布式防火墙(Distributed Firewalls)技术产生了。由于其优越的安全防护体系,符合未来的发展趋势,所以这一技术一出现便得到许多用户的认可和接受,它具有很好的发展前景。

分布式防火墙的特点:主机驻留、嵌入操作系统内核、类似于个人防火墙、适用于服务器托管。

分布式防火墙的功能:Internet访问控制、应用访问控制、网络状态监控、黑客攻击的防御、日志管理、系统工具。

分布式防火墙的优势:

(1)增强的系统安全性:增加了针对主机的入侵检测和防护功能,加强了对来自内部攻击防范,可以实施全方位的安全策略。

(2)提高了系统性能:消除了结构性瓶颈问题,提高了系统性能。

(3)系统的扩展性:分布式防火墙随系统扩充提供了安全防护无限扩充的能力。

(4)实施主机策略:对网络中的各节点可以起到更安全的防护。

(5)应用更为广泛,支持VPN通信。

4、个人防火墙的设计与实现

4.1、研究内容及其意义

本文提出了一种基于Linux的个人防火墙来保证网络安全的解决方案,该防火墙主要分成3个模块来实现,它们分别是数据包捕获模块、数据处理模块、过滤规则设置和查询模块。文章首先讲述了数据包进行捕获,提取数据包头信息,然将包头信息传递给数据包处理部分,并与包头信息进行匹配和处理,将处理后的信息写入日志数据库,规则设置模块则对数据库进行添加规则和显示相应的日志信息

包过滤防火墙是实现防火墙基本功能的最重要最基础的原型,是学习防火墙技术的必经之路,也为进一步设计与提高防火墙性能提供了必要的储备。 4.2、数据包处理模块结构与原理分析

本节主要介绍了防火墙的数据处理的原理,叙述了过滤规则、调用数据库数据包否决等的实现,最后对日志数据库的存储进行了简单介绍。

1、数据包处理模块的结构

网络捕获模块负责从网络上截获所有的数据包,而数据包处理模块则是对截获的数据包根据数据包类型的源地址、目的地址、端口等基本信息逐个进行分析比较。数据包处理模块在对数据包进行分析后,根据数据包的特性,调用特定的过滤匹配规则确定数据包是否可以通过。其结构如图1 所示。数据包过滤功能的实现是在网络中运行程序对数据包实施有选择的通过,选择的依据就是系统内

4 设置的过滤规则,只要与过滤规则相匹配的的数据包就被否决,其余的数据包则默认允许通过,并将这些过滤信息存入相应的数据库。其流程图如图2 所示。

图1 数据处理模块示意图

图2 数据包处理流程图

2、数据包处理模块原理分析 (1)过滤规则

本系统采用的默认过滤规则是:默认接收所有的进入、外出和转发数据包;接收所有本地环路接口上的进出包。当要有选择地接收数据包时,本地的过滤规则需要进行相应的设置。比如:现在要拒绝IP地址为192.168.0.161(局域网内的一主机的IP地址)的主机与本地主机通信,在用户相应的选项卡中,填上这一I地址就是表示拒绝此IP地址主机向本机发出的所有数据包,这就是数据包的IP 过滤功能。

当然也要实现端口的过滤功能。比如:想禁止某一服务的业务功能,就可以在相应的IP 号下同时设置端口号,就是表示对任一用户的这一服务被禁止。其实,这只能对某一些常用的端口号进行过滤,如:对HTTP(端口80)进行过滤,就是禁止外部用户通过防火墙访问内部HTTP 服务器;对FTP(端口20,21)进行过滤,就是禁止外部主机通过防火墙访问内部FTP服务器。

数据处理模块用到的过滤规则将在用户界面中直接对规则数据库操作进而来设置要过滤的规则,而数据处理模块则从数据库中直接调用。因此,过滤规则是在数据库中定义,由用户在数据库操作界面上输入的,供底层应用程序调用。 (2)调用过滤规则数据库

程序调用过滤规则数据库来判断捕获的数据包头信息是否与过滤规则库中设置的IP 以及端口匹配。因此,它保存的是不被允许通过的IP 号或者端口号,在每次数据调用时,都要进行调用规则,如果与捕获到的数据包头信息符合,则丢弃该数据包,否则就允许该数据包通过。

首先要连接并打开过滤规则数据库,从规则库中读取被禁止的IP以及端口号,匹配后根据情况执行拒绝或者允许通过的命令。MySQL 数据库提供了一种数据库接口-CAPIs,MySQL数据库提供的CAPIs函数。CAPIs包含在mysqlclient库文件当中与MySQL 的源代码一块发行,用于连接到数据库和执行数据库查询。

6 现在假设MySQL 已安装,在数据库中的相关用户和数据表已被创造。MySQL 的头文件在/usr/include/mysql 目录下,因此你的程序头部必须有以下语句:include MySQL 的变量类型和函数都包含在这个头文件当中,对数据库的操作基本上都可以在这个头文件里找到相应的实现函数。

为了实现连接,首先必须创建一个连接数据库的变量:MYSQL *mysql。 MYSQL 这个结构表示对一个数据库连接的句柄,它被用于几乎所有的MySQL 函数。这些变量类型在MySQL 的库当中已有定义,我们需要这些变量是为了使用MySQL的C APIs函数。这些变量在头文件里都有详细的实现代码和解释,但是这些实现代码和解释对于程序编写来说并不重要。

为了连接服务器,调用函数mysql_init()以初始化一个连处理器,初始化这个变量:Mysql_init(MYSQL *mysql);然后就用以下函数实现对数据库的连接:MYSQL * STDCALL mysql_real_connect (MYSQLysql,const char *host,const char *user,const char *pawd,const char *db,unsigned int port,const char *unix_socket,unsigned int clientflag)。

此函数是一个非常重要的函数,其功能是连接一个MYSQL 数据库服务器。它试图建立到运行MySQL 数据库引擎的HOST 的一个连接。host 是MySQL 服务器的主机名,是一个现存MySQL 软件的主机地址。它可以是主机名或者是一个IP地址,假定它为NULL或者字符串“localhost”, 则是到本地主机的一个连接。user是登录的用户名,pawd是登录密码,db 是要连接的数据库,port 是MySQL服务器的TCP/IP端口,unix_socket是连接类型,clientflag是MySQL运行成ODBC 数据库的标记。参数PORT 若不是0,对于TCP/IP连接这个值将用作端口号。参数unix_socket如果不是NULL,字符串指定套接字或应将是被使用的命名管道。参数clientflag的值通常是0。连接寻建立成功后,这个函数将返回0。至此,对数据库连接的功能基本已实现,然后就可以对数据库进行查询和添加等操作了。这是连接数据库的第一步,也是一个比较关键的地方,此连接返回的数值关系到此程序调用的各种基本信息。

7 现在,我们可以连接数据库并进行查询。查询之前,建立个查询语句字符串: har *query。这样可以创立任何SQL 查询语句进行查询。

查询之后,我们要到一个MYSQL_RES 变量来使用查询的结果。以下这行创立这个变量:MYSQL_RES *res。

MYSQL_RES 这个结构代表返回行的一个查询的(SELECT, SHOW, DESCRIBE, EXPLAIN)的结果,返回的数据称为“数据集”。 然后用mysql_use_result(MYSQL*query)。

函数读出查询结果。mysql_use_result()的一个优点是客户为结果集合需要较少的内存,因为它一次只是维持一行(并且因为有较少的分配开销,mysql_use_result()能更快些)。缺点是你必须尽快处理每一行以避免困住服务器,你不必再结果集合中随意存取行(你只能顺序存取行),而且你不知道在结果集合中有多少行,直到你检索全部结果。还有,你必须检索出所有行,即使你在检索中途确定你已找到了想寻找的信息。尽管可以很容易地查询了,要用这个查询的结果还要用到其它的函数。第一个是:MYSQL_ROW STDCALL mysql_fetch_row (MYSQL_RES *result)。

该函数把结果转换成“数组”。该函数返回的是MYSQL_ROW 变量类型。MYSQL_ROW 这个结构是数据行的一个安全表示法。当前它实现为一个计数字节的字符串数组(如果字段值可能包含二进制数据,不能将这些视为空终止串 因为这样的值可以在内部包含空字节) ,行通过调用其它函数获得。无法使用以空字符结束的串,因为数据在这个串可以是二进制, 也许没有包括任何字符。

以下语句创立字符串数组变量:MYSQL_ROW row。

当我们用mysql_fetch_row的时候,接着变量row会取得结果的下一组数据。当到了结果的尾部,该函数返回一负值。最后我们查询完成后就要关闭这个连接了。mysql_close(MYSQL *mysql)。

8 另外,还有一些与本程序相关的操作函数:unsigned int STDCALL mysql_num_fields(MYSQL*mysql)。这个函数返回表格里有多少个字段;取得“数据集”的数目,用到:my_ulonglong STDCALL mysql_num_rows(MYSQL_RES *res);my_ulonglong STDCALL mysql_affected_rows(MYSQL*mysql)。

这些函数是用来得到受INSERT、DELETE、UPDATE 查询语句影响的“数据集”数目。my_ulonglong该类型用于行数。这种类型提供0到1。84e19的一个范围,为了打印出这样的值,将它变换到unsigned long并且使用一个%lu打印格式。

3、与过滤规则中规则对比

(1)数据包源或目的IP地址过滤

这项任务要检查IP包头,根据其IP源地址和目标地址作出放行/ 丢弃决定。如果数据包的源或目的IP 地址与我们设定的丢弃数据包的地址匹配,那么该数据包将被丢弃。首选要检查收到的数据包的源IP(在本程序中只对UDP数据报进行了实验,其它协议的数据包以此类推),若为本地地址则一定丢弃,其他地址则要应用过滤规则。unsigned char *deny_ip =“\\x7f\\x00\\x00\\x01”;

/* 127.0.0.1 */ if (==*(unsigned int *)deny_ip) {

flag=1;

},接着就是检查源IP与设定的禁止的IP地址进行匹配:if (== row[t]){flag=1;}row[t]是规则数据库中的返回查询值,变量flag则为丢弃行为时的依据。

(2) 数据包传送协议过滤

仅仅依靠地址进行数据过滤在实际运用中是不可行的,还有个原因就是目标主机上往往运行着多种通信服务,因此除地址之外还要对服务器的TCP/UDP 端口进行过滤。只要在数据捕获程序的检查出相应的数据包传输协议之后,在其后只要运行拒绝命令就行了。一般来说最好匹配规则就是IP 地址与端口结合起来, 9 这样就是只针对某用户某一服务来拒绝,这样的选择性更加符合实际。

(3) 对数据包的否决

通过包过滤,防火墙可以拦截和检查捕获的数据包。当该数据包不符合过滤规则或者与过滤规则相一致时,防火墙就丢掉该数据包,并存入日志数据库。由于对数据包的否决是一外部命令,在C语言中可以用execlp()这一函数来执行外部命令。函数原型为:

int execlp(const char *filename,const char *arg0,.../ * (char *)0*/); 比如,拒绝一IP 可以这样: execlp(“/sbin/iptables”,

“iptables”,

“-A”,“INPUT”,

“-p”,“tcp”,

“-s”,,

“-j”,“DROP”);

对端口的过滤则只是外部命令的不一样而已。常用的否决命令有:

iptables -F // 删除已经存在的规则;

iptables -A INPUT -p tcp --dport * -j DROP // 关闭某一服务端口为*的tcp协议;

iptables -A INPUT -p tcp -s 192 .168.0.130 --dport22 -j ACCEPT // 关闭某一IP 地址为192.1168.0.130 这台主机连接本地的SSH服务断口;

iptables -A INPUT -p udp--dport 53 -j ACCEPT // 关闭DNS 服务端口的udp 数据包流入;

iptables -A INPUT -p icmp-icmp-type echo-re-quest -i eth1 -j DROP // 防止死亡之ping,从接口eth1进入的icmp 协议的请求全部丢弃;

根据服务器情况,你也可以自行添加规则。

10 (4)存入日志数据库

对数据包头分析处理后,可以得到此IP访问的源IP地址、目的IP 地址、端口以及被拒绝通过的情况。数据库的连接与上文所说的一样,因此,此处存入的是被拒绝的数据包头信息。而且实现一样用到函数:int mysql_real_query(MYSQL*mysql,const char*query, unsigned int length),只是用函数sprintf()将query值改为插入语句即可,如下:sprintf(query,“insert into logs(remove_ip,local_ip)values(‘%c’,‘%c’”,dd,))。这样就可以将包过滤情况轻易地存入日志数据库,以供用户查询包过滤情况。

4.3总结与展望

本文重点讨论了数据包头分析后与过滤规则的匹配、对数据包的拒绝和日志数据库的存储。实验证明达到了预期目的。但该防火墙系统的一些功能还有待提高,主要是如下几个方面:规则设置规则有待于进一步探讨,这关系数据包过滤的依据;包头信息提取还过于简单,提取出来供包处理模块的内容有待加强;应用层信息无法感知,也就是说,防火墙不理解通信的内容,这是状态检测发展方向。

基于以上等原因包过滤防火墙已经逐渐被状态检测防火墙所取代,虽然状态检测防火墙判断允许还是禁止数据包的依据也是源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口和通讯协议等,但状态检测防火墙是基于会话信息做出决策的,判断当前数据包是否符合先前允许的会话。NAT 功能可以使得防火墙受保护一边的IP 地址不至于暴露在没有保护的另一边。

新一代的防火墙系统不仅能够更好地保护防火墙后面内部网络的安全,而且应该有更为优良的整体性能。未来的防火墙将会把最强的性能和最大限度的安全性有机结合在一起,有效地解决网络安全的问题。当然防火墙只是确保网络安全的一个环节,还需要和其他安全措施一起来确保网络安全,如和IDS、IPS、信息保障等结合起来,在此不作赘述。

11 结论

随着Internet/Intranet技术的飞速发展,网络安全问题必将愈来愈引起人们的重视。防火墙技术作为目前用来实现网络安全措施的一种主要手段,它主要是用来拒绝未经授权用户的访问,阻止未经授权用户存取敏感数据,同时允许合法用户不受妨碍的访问网络资源。如果使用得当,可以在很大程度上提高网络安全。但是没有一种技术可以百分之百地解决网络上的所有问题,比如防火墙虽然能对来自外部网络的攻击进行有效的保护,但对于来自网络内部的攻击却无能为力。事实上60%以上的网络安全问题来自网络内部。因此网络安全单靠防火墙是不够的,还需要有其它技术和非技术因素的考虑,如信息加密技术、身份验证技术、制定网络法规、提高网络管理人员的安全意识等等。

第15篇:光电子技术(论文)

光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。经历十多年的初期探索,从70年代后期起,随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破,光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。

光电子技术是一个比较庞大的体系,它包括信息传输,如光纤通信、空间和海底光通信等;信息处理,如计算机光互连、光计算、光交换等;信息获取,如光学传感和遥感、光纤传感等;信息存储,如光盘、全息存储技术等;信息显示,如大屏幕平板显示、激光打印和印刷等。其中信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。在信息技术发展过程中,电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。采用光子作为信息的载体,其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上,加之光子的高度并行处理能力,不存在电磁串扰和路径延迟等缺点,使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点,必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能。

如果说微电子技术推动了以计算机,因特网,光纤通信等为代表的信息技术的高速 发展,改变了人们的生活方式,使得知识 经济 初见端倪,那么随着信息技术的发展,大容 量光纤通信 网络 的建设,光电子技术将起到越来越重要的作用.美国商务部指出: "90 年 代, 全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展, 谁在光电子产业方面取得主动权, 谁就将在 21 世纪的尖端科技较量中夺魁" .日本《呼声》月刊也有类似的评论: "21 世纪具 有代表意义 的主导产业,第一是光电子产业,第二是信息通信产业,第三是健康和福利产 业……" ,可以断言,光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类 科学 技术的革命.1 世界光电子技术和产业的发展 光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料, 光纤已经成为通信网的重要传输媒 介,现在世界上大约有 60%的通信业务经光纤传输,到 20 世纪末将达到 85%,但从目前光 纤通信的整体水平来看, 仍处于初级阶段, 光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来.目前, 各种新技术层出不穷,密集波分复用技术(DWDM,在同一根光纤内传输多路不同波长的光 信号,以提高单根光纤的传输能力) ,掺铒光纤放大器技术(EDFA,可将光信号直接放大, 具有输出功率高,噪声小,增益带宽等优点)已取得突破性进展并得到广泛的应用.现在 DWDM 系统和光传输设备中,光电技术的比例将从过去比重不到 10%达到 90%.一种全新 的,无需进行任何光电变换的光波通信——"全光通信" ,由于波分复用技术和掺铒光纤放 大器技术的进展,也日趋成熟,将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用,给全球的 通信业带来蓬勃生机.为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件.光电子器件和技术已 形成一个快速增长的,巨大的光电子产业,对国民经济的发展起着越来越大的作用.美国光 电子产业振兴协会估计,到 2003 年,光电子产业的总产值将达 2000 亿美元.Internet 应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求,为满足需求的增长, 人们可以铺设更多的光纤,或靠提高单路光的信息运载量(现在主干网可以分别工作在 2.5Gbps 和 10Gbps, 并已有 40Gbps 的演示性设备) 但更主要的方法却是靠发展波分复用技 .术,增加光纤内通光的路数(光波分复用的实验记录已经达到 2.64Tbps) .报告称虽然 10 年内全光通信还不会全面商业化,但是全光交换将在几年内成为市场主流,报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据,但仍有创新性公司进入的可能. 2 我国的光电子技术和产业近10 年来我国光电子技术研究在国家 "863" 计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的 进展,在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离,个别领域还处于世界领先地位.国内光 电子 有关产业基地在光电子器件,部件和子系统(如激光器,探测器,光收 发模块,EDFA,无源光器件)等已经占领了国内较大的市场份额,初步具备同国外大公司 竞争的能力,在毫无市场保护的情况下,靠自己的力量争得了一席之地,市场营销逐年有较 大的增长, 个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩.我国相应研究 发展 基 地和本领域高 技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白,打破国外产品在市场上的 垄断地位,同时争取进入国际市场.中国盟掺铒光纤放大器(EDFA)是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件,国内 企业 产 品占国内市场 40%的份额.我国也是目前国际上少数几个有能力研制 PIC 和 OEIC 的国家.808nm 大功率激 光器及其泵浦的固体绿光激光器, 670nm 红光激光器已产品化和商品化并 批量占领国际市场.国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件,90%使用国产器件,国 产 1.55mDFB 激光器 战胜了国外器件,占领了 100%的国内市场.但是,我们应当认识到在我国光电子技术发展中,光电子器件,部件虽是光通信,光显 示,光存储等高技术产业的关键部分,但在整个系统和设备成本中所占的比重较小,其产值 较低,目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段,光电子产业所需的规模化,产业化生 产技术目前还未有实质突破; 国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和 系统的要求,导致国外器件占据国内市场相当多的份额;在机制上仍未摆脱科研,生产,市 场相互脱离的状况.我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域, 与世界发达国家几乎同 时起步.但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限, 而国际上光电子 产业已经进入加速发展阶段, 留给我们的时间只有三到五年, 如果我们不在目前产业化的技 术发展阶段进入,就会失去大好时机.机不可失,时不再来,到产业化后期时将要花数倍的 力量才能弥补,也许会彻底失去时机,受制于人.如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力, 就会给外国竞争者提供进 入并占领下几代技术市场的机会.因而在关键器件,部件等方面,要通过引进社会资金和风 险投资,知识产权入股,开发人员持股等方式加快我国光电子成果的产业化步伐,鼓励科研 人员成果转化.只要贯彻有"有所为,有所不为"的方针,狠抓创新和高技术成果转化,打破 行业界限,按市场机制联合国内相关研究和开发单位,共同作好光电子产业化的工作,就一 定能发展我国的光电子事业,有望在研究上取得突破,在产业上形成规模 经济 ,取得我国 在该领域应有的市场份额. 1

第16篇:采矿技术论文

现代化采煤的形式下,煤矿开采技术的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。在发展现代采煤工艺的同时继续发展多层次、多样化的采煤工艺建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国采煤方法已趋成熟放顶煤采煤的应用在不断扩展应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高。本文就对煤矿开采技术作了分析。

一 采煤方法和工艺

开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术以提高工作面单产和生产集中化为核心以提高效率和经济效益为目标研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺简单、高效、可靠的生产系统和开采布置生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化进步改进工艺和装备提高应用水平和扩大应用范围提高采煤机械化的程度和水平。

(一) 开发“埋深浅、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”主要解决以下技术难题。

硬顶板控制技术研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术主要通过岩层定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术使直接顶能随采随冒提高顶煤回收率且基本顶能按定步距垮落既有利于顶煤破碎又保证工作面的安全生产。

硬厚顶煤控制技术研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术包括高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术使顶煤体能随采随冒提高其回收率。顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术研制既有利于顶煤破碎和顶板控制。又有利于放顶煤的新型液压支架合理确定后部置输送机能力。

两硬条件下放顶煤开采快速推进技术研究合适的综放开采回采工艺优化工序缩短放煤时间提高工作面的推进度实现高产高效。

(二)

缓倾斜薄煤层长壁开采 主要研究开发:体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机、刨煤机研制适合刨煤机综采的液压支架研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采术。

(三)

缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁采 应进一步加强完善支架结构及强度加强防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变、防止严重损坏千斤顶措施等的研究提高可靠性缩小其与中厚煤层采高 3m 左右产高效指标的差距。

(四)

各种综采高产高效综采设备保障体系 要实现高产高效就要提高开机率对“支架-围岩”系统、采掘运设备进行监控。今后研究的重点是:通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架-围岩”系统控制进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断采煤机在线与离线相结合的 “油-磨屑”监测和温度、电信号的监测带式输送机、刮板输送机全面状态监控。

二 深矿井开采技术

深矿井开采的关键技术是:煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等需要攻关研究的是:深井围岩状态和应力场及分布状态的特征深井作业场所工作环境的变化深井巷道特别是软岩巷道快速掘进与支护技术与装备深井冲击地压防治技术与监测监控技术深矿井高产高效开采有关配套技术深矿井开采热害治理技术与装备。

三 “三下”采煤技术

提高数值模拟计算和相似材料模拟等深入研究开采上覆岩层运动和地表沉陷规律研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理开采系统和优化参数发展沉降控制理论和关键技术包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统研究与应用各种充填技术和组合充填技术村庄房屋加固改造重建技术适于村庄保护的开采技术研究近水体开采的开采设计、工艺参数优化和装备提出煤炭开采与煤矿城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源优化等关键技术。

四 优化巷道布置减少矸石排放的开采技术

改进、完善现有采煤方法和开采布置以实现开采效益最大化为目标研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。

五 采场围岩控制技术

(一)进一步完善采场围岩控制理论 以科学合理、优化高效的岩层控制技术来保证开采掘活动的安全、高效、低成本为目标深入总结我国几十年的矿山压力研究成果以理论分析解析法、现代数学力学统计分析预测、数值法和实测法相结合运用先进的计算机技术深入研究各种煤层地质及开采条件。

(二)研究坚硬顶板与破碎顶板条件下应用高技术低成本岩层控制技术 目前由于应用高压注水、深孔预裂爆破处理坚硬顶板和应用化学加固技术存在工艺复杂、成本高的问题因而需进一步研究开发新技术、新工艺、新材料来解决这些问题。

(三)放顶煤开采岩层和支架-围岩相互作用机理 研究放顶煤开采力学模型、围岩应力、顶煤破碎机理、支架-顶煤-直接顶-基本顶相互作用关系运用离散元等方法研究顶煤放落规律提出放顶煤优化准则和提高顶煤回收率的途径。

(四)支护质量与顶板动态监测技术 在总结缓倾斜中厚长壁工作面开展支护质量与顶板动态监测方面应进一步在坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、放顶煤工作面开展支护质量与顶板动态监测同时应不断完善现有的监测技术发展智能化监测系统改进监测仪表使监测仪表向直观、轻便、小型化方向发展。

(五)冲击地压的预测和防治 通过计算机模拟研究冲击性矿压显现发生的机理进一步完善冲击性矿压显现监测系统发展遥控测量和预报技术完善冲击性矿压综合防治措施的优化选择专家系统。 5.6 研究开发新型的支护设备 研究硬煤层、硬顶板放顶煤液压支架完善液压支架性能和快速移架系统开发耐炮崩、轻型化单体液压支柱和厚煤层巷道锚索和可伸缩锚杆。

六 煤矿技术改造和机械化开采技术

实施国家关闭小煤矿淘汰落后生产技术和生产设备提高平均单井规模的技术政策开发小型煤矿机械化、半机械化开采技术和装备改进小煤矿的采煤方法和开采工艺提高采煤工作面的单产和工效提高小煤矿的顶底板控制技术水平最大限度地减少顶底板事故率。

七 煤炭地下气化技术

煤炭地下气化技术是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧通过对煤的热化学作用而产生可燃气体的过程。煤炭地下气化技术属于一种特殊的采煤方法它是国际首创。煤炭地下气化技术具有投资少、安全、工期短、见效快、用人少、效率高、成本低、效益好等优点尤其适合我国煤矿地质条件复杂、劣质煤比例高、“三下”压煤严重的矿区。具有广阔的推广应用前景。应继续研究完善“长通道、大断面、两阶段”和“矿井式气化”两种典型煤炭地下气化工艺进行较大规模的地下气化试验研究摸索实现“两个控制、三个稳定”的技术途径并实现连续、稳定生产探索应用的途径。

八 安全技术措施

1、所有上岗人员必须严格执行《煤矿安全规程》《煤矿安全技术操作规程》严禁违章指挥、违章作业、违反劳动纪律。

2、岗位工必须持证上岗,严格执行岗位责任制,现场交接班制、设备维修制、质量验收制等,各岗点要认真填写运转日志。检测,并作好记录。

3、工作面回采工程质量和顶板管理,要按照煤矿《生产矿井质量标准化》的各项要求严格执行,做到动态达标、安全生产、文明生产。

4、所有上岗人员上岗前都必须学习本规程,学习后签字并进行考试,不合格不得上岗。

5、为防止重大事故的发生,工作面的通风系统、防尘系统、通讯系统,应时时保证其完好,并坚持正常使用。针对环境的影响所畅导的绿色开采技术 绿色开采技术是煤炭开采的发展方向,对提高煤炭采出率、保护生态环境和实现煤矿可持续发展都具有十分重要的意义。

煤矿开采造成岩层移动破坏,引起岩层中水与瓦斯的流动,导致煤矿瓦斯事故与井下突水事故;煤炭开采引起岩层移动,进而造成地表沉陷,导致农田、建筑设施的损坏;煤炭开采形成的大量堆积在地面的矸石,及占用良田,又造成环境污染;随着我国矿井开采深度的不断增加,矿山压力显现及冲击地压等动力灾害发生的频次增加,强度增大,危及矿井的安全生产。在未来的几十年内,随着能源总需求和煤炭产量的不断增长,煤炭资源开采所带来的矿区安全和生态环境问题将更为严重,人类的生产和社会发展环境将受到严重威胁。 资源与环境协调的绿色开采是解决煤炭开采环境问题的根本出路,要实现绿色开采,需要综合研究和解决经济与技术等方面的问题,绿色采矿可以减少环境污染,还能带来良好的社会经济效益。绿色采矿是形成绿色矿业及矿区绿色家园的重要组成部分,相信随着绿色开采的不断发展和完善,煤矿绿色开采一定会发黄它应有的作用,为人类与自然的协调发展做出贡献。

第17篇:粉末冶金技术论文

粉末冶金

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摘要:粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料,通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。这种工艺过程成为粉末冶金法,是一种不同于熔炼和铸造的方法。其生产过程与陶瓷制品相类似,所以又称金属陶瓷法。粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法,也是一种无切削或少切削的加工方法。它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。但金属粉末和模具费用高,制品大小和形状受到一定限制,制品的韧性较差。粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性材料、耐热材料等。

关键词:粉末冶金、基本工序、应用、发展方向、问题及机遇

Abstract: Powder metallurgy is used for preparing metal or metal powder (or metal powder and metal powder mixture) as raw material, after forming and sintering, manufacture of metal materials, composite and various types of products technology.Powder metallurgy method and the production of ceramic have similar place, therefore, a series of new powder metallurgy technologies can also be used for preparing ceramic material.Powder metallurgy materials refers to the use of several kinds of metal powder or metal and non metal powder as raw material, through mixing, preing, sintering proce and made of materials.The proce to become powder metallurgy method, is different from the melting and casting method.Its production proce and ceramic products are similar, so called ceramic metal.Powder metallurgy method not only has some special properties of material preparation method, is also a kind of without cutting or le cutting proceing method.It has high productivity, high material utilization rate, saving machine tools and production area etc..But the metal powder and high mold cost, product size and shape are subject to certain restrictions, flexibility is poor.Powder metallurgy method often used for the production of hard alloy, antifriction material, structural material, friction material, refractory metal materials, filter materials, metal ceramic, no segregation in high speed tool steel, magnetic materials, heat resistant materials.Key words: powder metallurgy, basic proce, application, development trend, problems.

引言:

粉末冶金是一种特殊的固态成形工艺,它是制取金属粉末,采用成形和烧结工艺将金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)制成制品的工艺技术。粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金工艺的第一步是制取原料粉末,第二步是将原料粉末通过成形、烧结以及烧结后处理制得成品。典型的粉末冶金产品生产工艺路线。粉末冶金的工艺发展已远远超过此范畴而日趋多样化,已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用。

1.粉末冶金的发展史

1、海绵铁粉(sponge iron) 时间:公元前3000年前,最早的粉末冶金技术,生产的粉末是海绵铁粉。

2、锻压铂(wrought platinum)时间:1750~1850年

3、钨丝(tungsten wire)20世纪初开始,1913年获得专利

4、高熔点金属( refractory metal)时间:1940年前采用粉末冶金方法,1940年后采用真空电弧、电子束

5、自润滑轴承或含油轴承(self-lubricating bearing)时间:20世纪20年代

6、硬质合金(cemented carbides) 时间:20世纪20年代,1925年获得专利

7、结构件(structural parts)时间:20世纪30年代后期

8、热固结:压制与烧结结合起来同时进行的一种技术,时间:20世纪40年代后 所以,对于粉末冶金技术来说,该技术具有着历史的考验,然后一步步不断的完善,当然,就目前而言,粉末冶金技术还在不断的改进与发展中。

2.世界粉末冶金的工业概括

2003年全球粉末货运总量约为88万吨,其中美国占51%,欧洲18%,日本13%,其它国家和地区18%。铁粉占整个粉末总量的90%以上。从2001年起,世界铁粉市场持续增长,4年时间增加了近20%。

汽车行业仍然是粉末冶金工业发展的最大动力和最大用户。一方面汽车的产量在不断增

加,另一方面粉末冶金零件在单辆汽车上的用量也在不段增加。北美平均每辆汽车粉末冶金零件用量最高,为19.5公斤,欧洲平均为9公斤,日本平均为8公斤。中国由于汽车工业的高速发展,拥有巨大的粉末冶金零部件市场前景,已经成为众多国际粉末冶金企业关注的焦点。

粉末冶金铁基零件在汽车上主要应用于发动机、传送系统、ABS系统、点火装置等。汽车发展的两大趋势分别为降低能耗和环保;主要技术手段则是采用先进发动机系统和轻量化。

欧洲对汽车尾气过滤为粉末冶金多孔材料又提供了很大的市场。在目前的发动机工作条件下,粉末冶金金属多孔材料比陶瓷材料具有更好的性能优势和成本优势。

工具材料是粉末冶金工业另一类重要产品,其中特别重要的是硬质合金。目前制造业的发展朝着3A方向,即敏捷性(Agility)、适应性(Adaptivity)和可预测性(Anticipativity)。这要求加工工具本身更锋利、刚性更好、韧性更高;加工材料的范围扩大到吕合、镁合金、钛合金以及陶瓷等;尺寸精度要求更高;加工成本要求更低;环境影响要减到最小,干式加工比例更大。这些新要求加快了粉末冶金工具材料的发展。硬质合金的晶粒(<200nm=和超粗晶粒(>6um);涂层技术发展很快,CVD、PVD、PCVD技术日益完善,涂层种类也很多,从常用的CVDTiCN/Al2O3/TiN到CVDPCBN(聚晶立方BN)以及PVDTiAIN,Al2O3,cBN(立方BN)和SiMAlON等,满足加工场合的需要。

信息行业的发展也为粉末冶金工业提供了新的契机。日本电子行业用的粉末冶金产品已经达到了每年4.3亿美元,其中热沉材料占23%,发光与点极材料占30%。前者主要包括散热材料,如Si/SiC,Cu-Mo,Cu-W,Al-SiC,AlN以及Cu/金刚石等材料;后者则主要包括钨、钼材料。

有这些材料的统计可以看出,粉末冶金技术在改革中得到了很大的进步,它有了自己本身的优点,是别的一些技术手段没办法取代的,已经慢慢的渗透到各个方向。

3.粉末冶金工艺的各个程序

3.1粉末的制取方法

还原法:

这是一种应用最广的金属粉末制取方法,是采用氢气、一氧化碳等作为还原剂,使金属

氧化物或氧化物矿石在高温下与之反应,制得金属粉末。这种粉末多呈多面体形,其成形性与烧结性良好。粉末粒度可由原料的粒度及还原条件的不同任意调整并均匀化。目前,粉末成形使用的铁粉大部分由还原法产生;难熔化合物粉末(如硬质合金)的制取也用此类方法。 雾化法:

这是一种生产效率较高、成本较低、易于制得高纯度粉末的生产方法。它利用高压惰性气体或高速旋转的叶片将从小孔喷嘴中熔融的金属扩散成雾状液滴并迅速使之冷却成金属微粒的制粉方法。雾化粉末的颗粒形状因雾化条件而异。金属液的温度越高,球化的倾向越显著。其缺点是易产生偏析和不易制得超细粉末。

电解沉积法:

在金属熔盐或金属盐的水溶液中通入直流电,使金属离子重新获得外层电子,变成金属粉末。电解沉积法制取的粉末纯度高,颗粒成树枝状或针状,成形性和烧结性都很好,但生产率低,成本较高,仅适用于制造要求纯度高、密度高的粉末材料和制品。 机械粉碎法:

利用机械,通过压碎、击碎和磨削等作用,使金属块、合金或化合物机械地粉碎成粉末。这种方法生产效率低,动力消耗大,成本较高。

由于人类的智慧集成,人们不断的考虑着去完善这项技术的各个方面,在人们的努力中,研发出原料粉末的制取方法,为粉末冶金的发展提供了不可或缺的条件。

3.2粉末冶金的基本工序

粉末成型为所需形状的坯块:成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯,并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。

坯块的烧结:成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。除普通烧结外,还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。

产品的后序处理:烧结后的处理,可以根据产品要求的不同,采取多种方式。此外,近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工,取得较理想的效果。

4.粉末冶金技术的特点及发展趋势

4.1粉末冶金技术的特点

1.粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚,消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料具有重要的作用。

2.可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料,这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

3.可以容易地实现多种类型的复合,充分发挥各组元材料各自的特性,是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

4.可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品,如新型多孔生物材料,多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。

5.可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料,是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

4.2粉末冶金的发展趋势

粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法,既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料,又可制造各种精密的机械零件,省工省料。

粉末冶金技术的优点所在,也就导致了粉末冶金技术会迅速发展的必然趋势。在我看来一个技术的成型与发展,在于各个方面的完善。首先,人们看到了粉末冶金的优点,这样人们就会为该技术去寻找完善的方法,就这样得到不断的改进。

5.粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比较与优点的体现

5.1粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比较

1.粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的,因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品,比如金属与非金属组成的摩擦材料等,控制制品的孔隙率和孔隙大小,可生产各种多孔性才材料和多孔含油轴承。

2.提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末,凝固速度极快、晶粒细小均匀,保证了材料的组织均匀,性能稳定,以及良好的冷、热加工性能,且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制,可提高强化相含量,从而发展新的材料体系。

3.利用各种成形工艺,可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件,大量减少机加工量。提高材料利用率,降低成本。

5.2粉末冶金工艺的优点:

1.绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。2.由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯,而不需要或很少需要随后的机械加工,故能大大节约金属,降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时,金属的损耗只有1-5%,而用一般熔铸方法生产时,金属的损耗可能会达到80%。

3.由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料,也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质,而烧结一般在真空和还原气氛中进行,不怕氧化,也不会给材料任何污染,故有可能制取高纯度的材料。

4.粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。

5.粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品,特别是齿轮等加工费用高的产品,用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。

6.粉末冶金的应用

1.金属粉末多孔材料的应用非常广泛,如轻质结构材料、高温过滤装置、分离膜等。目前最大的市场可能是柴油发动机的烟尘过滤装置。德国的Fraunhofer研究所开发了一种金属空心球制备技 术,在聚合物基体上涂覆金属粉末料浆,然后通过脱涂聚合物基体和粘结剂,最后烧结成各种具有空心结构的金属球体。球体的直径可丛1mm至8mm。所制备的钢空心球的密度仅0.3g/cm3。

2.纳米晶和梯度结构是硬质合金的两个重点方向。纳米晶材料方面包括晶粒长大控制和纳米粉末制备。梯度结构合金方面包括工艺与结构的关系。将纳米晶和梯度结构结合起来可能是一个很好的方向,能够在更微观层次上实现性能的可调。硬质合金的硬度高,可加工性差,因此采用注射成形制备复杂形状中小型零件是发展趋势,但是其商用化仍然受技术成熟度的控制。硬质合金其他方面的工作包括天家稀土及合金元素、断裂韧性和可靠性表征等。

3 车轻量化为铝、镁、钛等轻金属材料提供了广阔的应用前景。粉末铝合金在汽车上可应用的部位非常多,但Al-Si合金由于高比强度、高比刚度、低热膨胀系数和耐磨性好,有可能率先在油泵齿轮方面大规模应用。从工业化角度来看,对粉末冶金铝合金制备过程的优化研究更为重要。

在之前,就得到了一些现今工业的概括,随着各个方面的发展和需求,就需要有好的技术相辅,就在这时,粉末冶金技术得到了比较完善的发展,所以也就有了机会开始渗透这些行业。

7.我国粉末冶金的发展与机遇

随着我国汽车工业快速发展,高附加值的零部件需求将加速增长。与此同时,汽车产业链全球化的采购系已经形成,带给国内零部件企业商机显而易见。然而,我们是否能够握当前机遇,不仅是我国汽车零部行业突破当前困局的机遇,更是产业升级的契机。因此,充分利用自身势,扬长补短是产业突破困局的必手段。

虽然,当前我国的粉末冶金技术水平相对国外发达国家依然有着不小的距离。但由于我国拥有原料供给的区域优势,作为产业竞争力提升的基础,依然有较强的竞争力。

与此同时,自上世纪90年代开始,我国粉末冶金制品行业也呈加速发展(主要集中在东部及沿海地区),东部和沿海地区的年产量增长幅度均在10%以上。以山东为例,该省的生产企业由于引进了国外先进设备技术,生产高强度、高精度粉末冶金零件,把粉末冶金制品的质量、技术提高到一个新的水平;粉末注射成型、粉末锻造、纳米技术、精细陶瓷等新技术的开发应用提高了行业整体技术水平,构成了一个完整的行业体系。据不完全统计,目前全省已有各类粉末冶金企业40多家,产品应用各个领域。

对目前的中国而言,我们所拥有的粉末冶金技术不是很完善,而且应用的不多,这样就希望我国可以认清粉末冶金技术的优点,同时可以与其他技术相辅相成,更好的为我们的工业以及各个行业服务。

小结:

第一次接触到粉末冶金是在一堂课中,在那堂课上,老师只是简单的提到几句,说了一些关于粉末冶金的优点,也没有进行很具体的介绍,在那个时候我就开始有了对这个技术的兴趣,想去好好的了解一番,若是以后可以接触到这方面的东西,也算是有了一些的准备了。由于粉末冶金技术对绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料都可以实现加工,而且可以实现少切割或不切割等一些优点,有着很大的发展空间。在对这篇论文的整理中,我对粉末冶金技术有了初步的了解与认识,这是一次很好的总结过程,同时也希望有机会可以真正的接触到粉末冶金技术。

对现在的中国而言,我了解到,粉末冶金技术没有得到非常好的发展,虽然粉末冶金技术已经开始渗透到各行各业中,但是规模和数量还是很少,我真切地希望该技术可以在中国得到发展,而且可以造福中国的工业以及各个行业中。

【参考文献】

【1】王盘鑫.粉末冶金学[M].冶金工业出版社,2011.【2】黄伯云, 易健宏.现代粉末冶金材料和技术发展现状

(一)[J],上海金属,2007年第3期.【3】黄伯云,易健宏.现代粉末冶金材料和技术发展现状

(二)[J],上海金属,2007年第4期.【4】刘咏,黄伯云.世界粉末冶金的发展现状[J],中国有色金属,2006年第1期 .【5】黄伯云.粉末冶金标准手册[D],中南大学出版社,2000 .【6】刘道春.汽车零部件的粉末材料技术及其发展[M].柴油机设计与制造,2011年第1期 .【7】李祖德,李松林,赵慕岳.20世纪中、后期的粉末冶金新技术和新材料(1)[M],第11卷第5期 .【8】周洪强,陈志强.钛及钛合金的粉末冶金新技术材料导报[N],2006 1.【9】王浩.粉末冶金多孔材料性能研究.导弹与航天运载技术[M],2006.4.【10】周洪强,陈志强.钛及钛合金的粉末冶金新技术[M], 2006.1.【11】亓家钟(摘择).粉末冶金文摘[C],2006.2.【12】廖怀平.数控机床编程与操作[M].北京:机械工业出版社,2007.【13】赵在军.机电一体化概论[M].北京:科学出版社,2001 【14】王信义.机电一体化手册(上册)[M].北京:机械工业出版社,1999.【15】张慧玲.浅淡数字电路的抗干扰技术[J].中国信息技术.2006.【16】张威.PLC与变频器项目教程[M].北京:机械工程出版社.2010

第18篇:煤矿安全技术论文

摘要:随着我国国民经济的告诉快速发展,对煤炭的需求日益增加,煤炭能源在一段时期,仍是我国及世界的主要能源之一。从建国以来,我国的煤炭生产达到了历史新高。但是在煤炭产量持续、稳定增长的同时,煤矿事故仍时常发生,吞噬者职工生命安全和身心健康,关系着国家和集体财产的损失。在煤矿生产过程中水、矿压、有害气体等多种自然灾害,对安全生产构成了严重的威胁。

关键字:有害气体、瓦斯、爆炸、预防

在煤矿进行生产作业的过程中,均不会不断放出和产生各种有害气体,如朝气、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳等,主要来自煤层和煤系地层,目前国内外都输学者认为的有机成因说,从植物一体到泥炭居于化学成气时候;在地层的高温高压作用下,从褐煤到烟煤,直到无烟煤介于煤化变质成气时期,瓦斯就是贯穿于整个成煤过程的始终。

矿井瓦斯的突出:

在煤层或其附近进行采掘工作时,在采动影响下煤岩的原始状态下受到破坏,发生破裂,卸压膨胀变形,地应力重新分布等变化,部分煤岩的透气性增加。游离瓦斯在煤压力作用下,径由煤层的裂隙通道或暴露面渗透流出并涌出采掘空间。随着游离瓦斯的流出,煤体里面的瓦斯压力下降,这就破坏了原有的动平衡,一部分吸附瓦斯解吸转化为游离瓦斯并涌出。随着采掘工作面的不断扩展。所以瓦斯能够长时间涌出。与其对应的瓦斯特殊涌出是指在时间上突然在空间集中,大量的瓦斯涌出,主要有瓦斯喷出和煤与瓦斯突出。

井下引起瓦斯爆炸的火源:井下的一切高温热源都可以引起瓦斯燃烧或爆炸,但主要火源是放炮和机电火花,也由于通风、放炮和机电设备管理不严格,爆炸事故有可能发生,大多数爆炸事故是管理期疏忽和人为违反安全规程,以及缺少应有的纪律与责任的结果。

发生地点:煤矿任何地点都有可能发生爆炸的可能性,但大多数爆炸放弃发生在采掘工作面。采煤工作面发生瓦斯爆炸的地点为工作面上隅角。因为采空区内集村高浓度瓦斯,上隅角形成涡流后,瓦斯不容易被风流带走,所以容易积聚瓦斯,能达到爆炸浓度。上隅角附

近常设置回柱纹车等机电设备,工作面出口附近的煤帮在集中应力作用下,变得比较疏松,自由面增多,放炮时发生虚炮,产生火源的机会多。

采煤工作面另一容易发生爆炸事故的地点,是采煤机工作时切割机附近。截槽内、截盘附近和机壳与工作面煤壁之间,瓦斯涌出量大,通风不好,容易积聚瓦斯。采煤机割煤过程中,从煤壁和采落的煤炭中不断涌出瓦斯,且采煤机附近时集中涌出点。

(1)在采煤机周围,由于采煤机固体界面作用,风速变化大,构成风速变化剧烈区;风速由煤壁和采煤机周围等固体壁面向外快速增大;

(1) 在采煤机下风侧从在局部涡流,在采煤机切割部处风

速变化大。

采煤机截割部处和采煤机后方一侧是进风流的下风侧和局部窝风点,瓦斯浓度大,是采煤机附近的两个高瓦斯浓度区。其中采煤机截割部处的瓦斯浓度最大,采煤机下风侧的瓦斯浓度也较高,且瓦斯浓度沿回风留方向增大。

掘进工作面容易发生瓦斯爆炸的原因,一方面是这些地点采用局部通风机通风,如果局部通风机停止运转、风筒末端距工作面较远、风筒漏风太大或局部通风机供风能力不够,以致风量不足或风速过低,瓦斯容易积聚。另一方面,放炮、掘进机械、局部通风机、电钻等的操作管理如不符合规定,则容易发生高温火源。

国内外的统计资料表明,低瓦斯矿井,由于通风、放炮和机电设备管理不严格,爆炸事故有可能比高瓦斯涌出量矿井严重。分析爆炸

事故的原因还表明,绝大数爆炸事故是管理期疏忽和人为违反安全规程,以及缺少应有的纪律与责任的结果。

爆炸性的混合气体与高温火源同时存在,就将发瓦斯的初燃(初爆),初燃产生以一定速度移动的火焰面,焰面后的爆炸产物具有很高的温度,由于热量集中而使爆炸气体产生高温,由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。如果巷道中有沉落的煤尘,在冲击波的作用下,它们就能均匀分布,形成新的混合物,使爆炸过程得以继续下去。

爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击,在爆源附近形成气体稀薄的低压区,,于是产生反向冲击波,使已遭破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的甲烷和氧气,而火源又未消失,就可以 发生第二次爆炸。此外,瓦斯涌出较大的矿井,如果在火源熄灭前,瓦斯浓度又达到爆炸浓度,也能发生再次爆炸。

在煤层中或其附近进行采掘工作时,在采动影响下煤岩的原始状态受到破坏,发生破裂,卸压膨胀变形,地应力重新分布等变化,部分煤岩的透气性增加.游力瓦斯在其压力作用下,经由煤层的裂隙通或暴露面渗透出并涌向采掘空间.随着采掘工作的不断扩展,煤体里面的瓦斯压力下降,这就破坏了原有的动平衡,一部分吸附瓦斯将解吸转化为游离并涌出.这就造成了一定的煤矿安全事故.因此,我们必须加强对瓦斯的及时处理和排放.

掘进工作面容易发生瓦斯爆炸的原因,一方面是这些地点采用局部通风机通风,如果局部通风机停止运转、风筒末端距工作面较远、风筒漏风太大或局部通风机供风能力不够,以致风量不足或风速过

低,瓦斯容易积聚。另一方面,放炮、掘进机械、局部通风机、电钻等的操作管理如不符合规定,则容易发生高温火源。

防止瓦斯引燃的原则,是对一切非生产必需的热源,要坚决禁绝.生产中可能发生的热源,必须严加管理和控制,防止它的发生或限定其引燃瓦斯的能力.严禁携带烟草和点火工具下井,井下禁止使用电炉,禁止打开矿灯,井口房,抽放瓦斯泵房以及通风机房周围20m内禁止使用明火,井下需要进行电焊,气焊和喷灯焊接时,应严格遵守有关规定,对井下火区必须加强管理;瓦斯检定灯的各个部件都必须符合规定等等.防止瓦斯引燃的原则,是对一切非生产必需的热源,要坚决禁绝.生产中可能发生的热源,必须严加管理和控制,防止它的发生或限定其引燃瓦斯的能力.严禁携带烟草和点火工具下井,井下禁止使用电炉,禁止打开矿灯,井口房,抽放瓦斯泵房以及通风机房周围20m内禁止使用明火,井下需要进行电焊,气焊和喷灯焊接时,应严格遵守有关规定,对井下火区必须加强管理;瓦斯检定灯的各个部件都必须符合规定等等.

水灾也是煤矿事故中的一大灾害.地面防治水是防止或地表水流入矿井的重要措施,是防止矿井水灾的第一道防线.特别是对以大气降水和地表水为主要的矿井,更有重要意义.地面防止水工作,首先要有齐全,详细的矿井水文地质资料.

爆炸性的混合气体与高温火源同时存在,就将发瓦斯的初燃(初爆),初燃产生以一定速度移动的火焰面,焰面后的爆炸产物具有很高的温度,由于热量集中而使爆炸气体产生高温,由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。如果巷道中有沉

落的煤尘,在冲击波的作用下,它们就能均匀分布,形成新的混合物,使爆炸过程得以继续下去。

搞好安全管理是防止事故的根本对策。安全管理缺陷是事故发生的根源,是事故发生的深层次原因。煤炭生产中伤亡事故统计分析也表明,80%以上的伤亡事故与安全管理缺陷密切相关。也就是说,如果我们做好了安全管理工作,就可以有效地控制80%以上事故的发生。

只有搞好安全管理,才能促进企业生产的发展和经济效益的提高。安全管理是企业管理的衙要的组成部分,与企业的其他管理密切相关、互相影响、互相促进。搞好企业安全管理需要对企业各方面进行综合治理,包括人员素质的提高,作业条件的改善,设施设备的维修、改造、更新,劳动组织的科学化,作业方法和工艺过程的优化等等。企业安全状况的改善,必然大大 促进劳动生产率的提高,带来企业效益的增长。反之,事故频发不但造成人员的伤害、设备和财产受损,导致劳动生产率的降低,还会影响企业的社会形象、市场竞争力和社会的稳定,从而制约企业经济效益的提高和持续稳定发展。

参考文献

煤矿安全生产管理与技术,2008

周心权,煤矿主要负责人安全培训教材,徐州:中国矿业大学出版社,2002

第19篇:雷达技术论文

相控阵雷达技术

相控阵雷达有相当密集的天线阵列,在传统雷达天线面的面积上可安装上千个相控阵天线,任何一个天线都可收发雷达波,而相邻的数个天线即具有一个雷达的功能。扫描时,选定其中一个区块(数个天线单元)或数个区块对单一目标或区域进行扫描,因此整个雷达可同时对许多目标或区域进行扫描或追踪,具有多个雷达的功能。由于一个雷达可同时针对不同方向进行扫描,再加之扫描方式为电子控制而不必由机械转动,因此资料更新率大大提高,机械扫描雷达因受限于机械转动频率因而资料更新周期为秒或十秒级,电子扫描雷达则为毫秒或微秒级。因而它更适于对付高机动目标。此外由于可发射窄波束,因而也可充当电子战天线使用,如电磁干扰甚至是构想中发射反相位雷达波来抵消探测电波等。 关键字 相控阵雷达

原理

特点

应用

分类

应用

历史

发展

正文

1.相控阵雷达

相控阵雷达又称作相位阵列雷达,是一种以改变雷达波相位来改变波束方向的雷达,因为是以电子方式控制波束而非传统的机械转动天线面方式,故又称电子扫描雷达。

1.1相控阵雷达的原理

我们知道,蜻蜓的每只眼睛由许许多多个小眼组成,每个小眼都能成完整的像,这样就使得蜻蜓所看到的范围要比人眼大得多。与此类似,相控阵雷达的天线阵面也由许多个辐射单元和接收单元(称为阵元)组成,单元数目和雷达的功能有关,可以从几百个到几万个。这些单元有规则地排列在平面上,构成阵列天线。利用电磁波相干原理,通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位,就可以改变波束的方向进行扫描,故称为电扫描。辐射单元把接收到的回波信号送入主机,完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。每个天线单元除了有天线振子之外,还有移相器等必须的器件。不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流,从而在空间辐射出不同方向性的波束。天线的单元数目越多,则波束在空间可能的方位就越多。这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线。相位控制可采用相位法、实时法、频率法和电子馈电开关法。在一维上排列若干辐射单元即为线阵,在两维上排列若干辐射单元称为平面阵。辐射单元也可以排列在曲线上或曲面上.这种天线称为共形阵天线。共形阵天线可以克服线阵和平面阵扫描角小的缺点,能以一部天线实现全空域电扫。通常的共形阵线 应该具有以下的特点环形阵、圆面阵、圆锥面阵、圆柱面阵、半球面阵等。

1.2 相控阵雷达的特点

相控阵雷达之所以具有强大的生命力,因为它优胜于一般机械扫描雷达。它具有以下特点:

(1)能对付多目标。相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理或多波束,可实现边搜索边跟踪工作方式,与电子计算机相配合,能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标,并能同时制导多枚导弹攻击多个空中目标。因此,适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。

(2)功能多,机动性强。相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束,分别用以执行搜索、探测、识别、跟踪、照射目标和跟踪、制导导弹等多种功能,一部相控阵雷达能起到多部专用雷达的作用,而且还远比它们能够同时对付的目标多。因此,可大大减少武器系统的设备,从而提高系统的机动能力。

(3)反应时间短、数据率高。相控阵雷达可不需要天线驱动系统,波束指向灵活,能实现无惯性快速扫描,从而缩短了对目标信号检测、录取、信息传递等所需的时间,具有较高的数据率。相控阵天线通常采用数字化工作方式,使雷达与数字计算机结合起来,能大大提高自动化程度,简化了雷达操作,缩短了目标搜索、跟踪和发控准备时间,便于快速、准确地实施畦达程序和数据处理。因而可提高跟踪空中高速机动目标的能力。

(4)抗干扰能力强。相控阵雷达可以利用分布在天线孔径上的多个辐射单元综合成非常高的功率,并能合理地管理能量和控制主瓣增益,可以根据不同方向上的需要分配不同的发射能量,易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰,有利于发现远离目标和小雷达反射面目标(如隐形飞机),还可提高抗反辐射导弹的能力。

(5)可靠性高。相控阵雷达的阵列组较多,且并联使用,即使有少量组件失效,仍能正常工作,突然完全失效的可能性最小。 此外,随着固态器件的发展,格控阵雷达的固态器件越来越多,甚至已生产出全固态儿控阵雷达,如美国的。“爱国者”雷达,其天线的平均故障间隔时间高达15万小时,即使有10%单元损坏也不会影响雷达的正常工作。 [3][4]

1.2.1 相控阵雷达的优点

(1)波束指向灵活,能实现无惯性快速扫描,数据率高;(2)一个雷达可同时形成多个独立波束,分别实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能;(3)目标容量大,可在空域内同时监视、跟踪数百个目标;(4)对复杂目标环境的适应能力强;(5)抗干扰性能好。全固态相控阵雷达的可靠性高

1.2.2 相控阵雷达的缺点

美中不足的是,相控阵雷达设备复杂、造价昂贵,且波束扫描范围有限,最大扫描角为90°~120°。当需要进行全方位监视时,需配置3~4个天线阵面。

2.相控阵雷达的应用

相控阵雷达与机械扫描雷达相比,扫描更灵活、性能更可靠、抗干扰能力更强,能快速适应战场条件的变化。多功能相控阵雷达已广泛用于地面远程预警系统、机载和舰载防空系统、机载和舰载系统、炮位测量、靶场测量等。美国“爱国者”防空系统的AN/MPQ-53雷达、舰载“宙斯盾”指挥控制系统中的雷达、B-1B轰炸机上的APQ-164雷达、俄罗斯C-300防空武器系统的多功能雷达等都是典型的相控阵雷达。随着微电子技术的发展,固体有源相控阵雷达得到了广泛应用,是新一代的战术防空、监视、火控雷达。

当相控阵雷达警戒、搜索远距离目标时,虽然看不到天线转动,但上万个辐射器通过电子计算机控制集中向一个方向发射、偏转,即使是上万公里外来袭的洲际导弹和几万公里远的卫星,也逃不过它的“眼睛”。如果是对付较近的目标,这些辐射器又可以分工负责,有的搜索、有的跟踪、有的引导,同时工作。每个“移相器”可根据自己担负的任务,使电磁瓣在不同的方向上偏转,相当于无数个天线在转动,其速度之快非一般天线所能相比。正是由于这种雷达天线摒弃了一般雷达天线的工作原理,利用“移相器”来实现电磁瓣的转动,人们给它起了个与众不同的名字--相控阵雷达,代表着“相位可以控制的天线阵”的含义。

3.相控阵雷达的历史及发展

3.1相控阵雷达的历史

相控阵技术,早在20世纪30年代后期就已经出现。1937年,美国首先开始这项研究工作。但一直到20世纪50年代中期才研制出2部实用型舰载相控阵雷达。

20世纪60年代,美国和前苏联相继研制和装备了多部相控阵雷达,多用于弹道导弹防御系统,如美国的AN/FPS-

46、AN/FPS-8

5、MAR、MSR,前苏联的“鸡笼”和“狗窝”等。这些都属于固定式大型相控阵雷达,其共同点:采用固定式平面阵天线,天线体积大、辐射功率高、作用距离远。其中美国的AN/FPS-85和前苏联的“狗窝”最为典型。

20世纪70年代,相控阵雷达得到了迅速发展,除美苏两国外,又有很多国家研制和装备了相控阵雷达,如英、法、日、意、德、瑞典等。其中最为典型的有:美国的AN/TPN-25、AN/TPQ-37和GE-59

2、英国的AR-3D、法国的AN/TPN-

25、日本的NPM-510和J/NPQ-P

7、意大利的RAT-31S、德国的KR-75等。这一时期的相控阵雷达具有机动性高、天线小型化、天线扫描体制多样化、应用范围广等特点。

20世纪80年代,相控阵雷达由于具有很多独特的优点,得到了更进一步的应用。在已装备和正在研制的新一代中、远程防空导弹武器系统中多采用多功能相控阵雷达,它已成为第三代中、远程防空导弹武器系统的一个重要标志。从而,大大提高了防空导弹武器系统的作战性能。在21世纪,相控阵雷达随着科技的不断发展和现代战争兵器的特点,其制造和研究更上一层楼。

3.2 相控阵雷达技术的发展

3.2.1雷达体制从无源到有源

作为有源相控阵雷达的前身,无源相控阵雷达的发射机与天线分离配置,射频能量从发射机通过复杂昂贵的波导管馈送至天线。但是,波导管穿过甲板、隔舱等舰体结构,自然会影响舰体的强度;而且这种配置的可靠性也较低,一旦发射机组或波导管出现故障或战损,就会导致整个雷达系统的失效。同时,无源相控阵雷达由行波管之类的发射机来提供功率,要增大雷达发射功率不那样容易。人们认识到了无源相控阵雷达的上述缺点,设法寻找新的雷达模式。

微波集成电路的快速发展带来了机遇--人们可以在砷化镓晶片上做出几厘米大小、能发射/接收电磁波的小单元,用来取代庞大的行波管和天线。将一个个这种小单元(移相器)排成阵列,就成为发射机与天线合一的有源相控阵雷达。与无源相控阵雷达不同,有源相控阵雷达抛弃了集中式发射机,而是每一个天线单元都配备一个独立的雷达发射机,只要增加天线的发射/接收单元数,就可以增加发射功率。

有源相控阵雷达不使用穿过舰体的波导管,降低了系统的复杂性和体积,也相应减少了馈电系统造成的能量损耗;每个天线单元均具备独立发射与接收电磁波的功能,少数天线单元的故障或受损不会导致整个系统的失效,故可靠性与抗战损能力有了大幅度的提升;高峰值功率是通过诸多天线单元合成的方式来实现的,因此降低了对微波元件的峰值功率要求,有助于降低成本。同时,有源相控阵雷达在雷达波束的分配、管理与运用上也更加灵活,有利于提高雷达系统的反应速度与效率。

3.2.2 全面提升电子对抗能力

在电子对抗日趋激烈的未来海战场环境中,为了有效地发挥雷达的信息作战优势,强大的抗干扰、电子压制能力不可或缺。面对海军作战区域由远洋向近岸水域转变的趋势,水面舰艇所面临的威胁与实战环境也变得更加复杂。对舰载相控阵雷达来说,浅滩、急流、礁石、岛屿、海岸线陆地、丛林等复杂地形所造成的杂波和多重反射,对海空目标的侦测造成了很大干扰,急需提高雷达的抗干扰能力。而有效对抗反辐射导弹的威胁,也成为确保舰载相控阵雷达生存和有效运用的必要前提。 采用雷达低截获概率技术

3.2.3增强弹道导弹侦测能力

海基导弹防御系统比陆基系统有更高的灵活性和远程机动部署能力,因此,侦测弹道导弹并引导防空导弹实施拦截,已成为舰载相控阵雷达的重要使命。美国改进AN/SPY-1系列相控阵雷达,以满足海基反导的需求;英国的“桑普森”相控阵雷达具备了相当的侦测弹道导弹的潜力,已获得美国弹道导弹防御局的资助;荷兰的“阿帕”雷达也具备一定的探测弹道导弹能力,有可能成为欧盟发展海基战区导弹防御的基础。

除此而外,舰载相控阵雷达还力求与舰载指控系统、数据链、编队网络整合并高速交换数据,争取能通过雷达反射特性快速辨识目标舰(机)。长远目标是整合各种舰载雷达的功能,以期用1部多功能相控阵雷达满足从远程导弹拦截到近距防御的多种需求,如远距离探测、跟踪、目标锁定以及各类舰载武器的导引、作战指挥,从根本上简化舰艇的雷达配置。

3.3 中国装备

经过十年时间,周万幸造就了“海之星”,不仅让中国成为了第三个拥有自主创新舰载多功能雷达的国家,还被美国中情局评价称,该雷达是中国真正自主创新研制的相控阵雷达。它的研制成功标志着中国第一部舰载多功能相控阵雷达的研制已达国际领先水平。

新型导弹驱逐舰“武汉”号、“海口”号的高技术装备广受关注。“海口”号上的相控阵雷达是目前最先进的雷达之一,不但能扫描探测目标,还能对发出的导弹进行跟踪,对空探测距离、引导能力和同时处理的目标数量,在世界范围内都处于领先地位。“武汉”号上的超视距雷达可对敌舰艇实施超视距攻击,并且可以同时攻击多批次水面目标。另外,两艘驱逐舰上都安装的三坐标对空警戒雷达能探测方位、距离、高度。 美国环球战略网2009年10月8号刊登了名为《中国航母预警机》的文章。文章推测中国正将一种类似于曾装备的较大型“空警-200”型预警机的相控阵雷达设备配备在重达21吨、双引擎的“运-7” (Y-7)运输机上。运-7飞机为中国仿制俄罗斯安-24型运输机。中国的“运-7”预警机将承担类似于美国23吨重的E-2型航母舰载预警机作战职责。

4.参考文献

【1】飞扬军事 http://www.daodoc.com/

【3】铁血网:科普:相控阵雷达工作原理及类型简介 http://bbs.tiexue.net/post2_3832670_1.html

【4】网易:美媒:中国为运7装相控阵雷达作为航母预警机,2009年10月10日 http://war.news.163.com/

【5】新浪网:官方揭秘:中国海军相控阵雷达已达世界先进水平http://blog.sina.com.cn/

【6】东方军事网:尹卓委员:我护航军舰的相控阵雷达世界领先,2009年3月3日 http://mil.eastday.com/m/20090303/u1a4214401.htm 【7】邵余红 圆柱状战术有源相控阵雷达1997 【8】赵杰 EL/M-2080反弹道导弹预警和火控雷达系统1997 【9】国外空地/地空导弹手册1985 【10】陈树峥 新技术在战略战术相控阵雷达中的应用1989

第20篇:摄影技术论文

我的摄影技术课

计算机学院 信管092001班 丁彬彬

因为酷爱摄影,所以当初选课时一看到有《摄影技术》这门选修就毫不犹豫地选报了。虽说自己也照过不下几千张照片,但对摄影技术方面知识的了解也不是很多,经过这一学期的学习,我也对摄影的技术有了进一步的认识,明白了摄影并不仅是简单的拍摄,而是包含着更多的文化和意义。

这门课程讲过很多内容,像镜头、焦距、光圈、景物特点、摄影中光的应用、快门等等。这些零散的知识点上课时老师讲的都很清晰,当然也有做一些笔记。

摄影方面有两种观点,其中,技术至上论:摄影是一门对技术要求很高的艺术,一幅照片要有清晰的影像、准确的曝光、良好的色彩还原。掌握这种技能与否是衡量一个人是不是有摄影师素质的基本要求。但是技术至上论也有不科学的一面,它过分地强调了技术对摄影创作的意义,忽视了创造性。一幅艺术作品不能仅仅停留在准确的曝光、良好的冲洗、清晰的影像这三个方面,它应该是摄影者对于生活的一种灵魂的呐喊,应该充分地表现摄影者的人生观、世界观。意识至上论:摄影作为一门艺术,在艺术创造上应该有较高的意识,有较高的美学、哲学和自然科学、人文科学等方面的知识,有强烈的创作欲望,力求创新,突破视觉 规律,创作出有摄影者特定的风格的作品。如果不能,那么摄影者往往会变得很匠气,只知道模仿复制,那就无法将摄影提

1高到艺术的层面上。但是艺术至上论也有其不可忽视的缺点,它太强调自我意识,往往会忽视摄影中的科学规律,忽视基本功的训练,往往造成摄影者眼高手低,不能够充分地表达自己的创作目的。

综合以上两种观点的优缺点,初学者在学习摄影时,首先应该掌握摄影的基本技术,只有全面掌握了这些技术,才能在日后的学习创作中有良好的表现。当然,初学者对意识的培养也是不可缺少的,在学习基本技术的同时,还应加深自身的艺术修养,在提高技术水平的同时也相应提高意识水平。

标准镜头:焦距长度和所摄画幅的对角线长度大致相等的摄影镜头。其视角一般为45°~50°。标准镜头通常是指焦距在40至55毫米之间的摄影镜头,标准镜头所表现的景物的透视与目视比较接近。 它是所有镜头中最基本的一种摄影镜头。

标准镜头是大多数35毫米单镜头反光式照相机配备的镜头。因用它拍的照片显得自然,与别的镜头相比,你可能更愿意用它。之所以叫标准镜头,是因为它的透视效果自然,而且其景角与人眼视觉中心相似。大多数35毫米照相机标准镜头的焦距,在45-55毫米之间。 照相机镜头的焦距,是镜头聚焦在无限远时,从照相机胶片平面至镜头光学中心的距离。 35毫米照相机上的标准镜头,通常有像f/2.8、f/2或者f/1.2这样的最大光圈。配合当今的高感光度胶片,最大光圈大约为f/1.8的标准镜头,通常就够用了。买最大光圈为f/1.4或者f/1.2的镜头,要多花很多钱。

最大光圈大的镜头,允许你在暗弱光下手持照相机拍摄。使用大光圈,例如f/1.8,还有利于你用高速快门凝固动体。不过,这样的最大光圈,景深(最远清晰点到最近清晰点之间的距离)相当小,要仔细对焦。否则,除了远处的被摄体,其他一切都会显得模糊。

标准镜头给人以记实性的视觉效果画面,所以在实际的拍摄中,它的使用频率是较高的。但是,从另一方面看,由于标准镜头的画面效果与人眼视觉效果十分相似,故用标准镜头拍摄的画面效果又是十分普通的,甚至可以说是十分“平淡”的,它很难获得广角镜头或远摄镜头那种渲染画面的戏剧性效果。因此,要用标准镜头拍出生动的画面来又是相当不容易的,即使是资深的摄影师也认为用好用活标准镜头并不容易。但是,标准镜头所表现的视觉效果有一种自然的亲近感,用标准镜头拍摄时与被摄物的距离也较适中,所以在诸如普通风景、普通人像、抓拍等摄影场合使用较多,最常见的纪念照,更是多用标准镜头来拍摄。另外,摄影者往往容易忽略的是,标准镜头还是一种成像质量上佳的镜头,它对于被摄体细节的表现非常的有效。

可变焦距镜头,即变焦镜头:变焦镜头是在一定范围内可以变换焦距、从而得到不同宽窄的视场角,不同大小的影象和不同景物范围的照相机镜头。变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下,可以通过变动焦距来改变拍摄范围,因此非常有利于画面构图。由于一个变焦镜头可以兼担当起若干个定焦镜头的作用,外出旅

游时不仅减少了携带摄影器材的数量,也节省了更换镜头的时间。

摄影用光技巧:摄影的灵魂就是用光,就像一个摇滚乐队,灵魂是重低音贝司。光影的魅力就是无穷无尽的,正如一位大师所说,用光就是把物体雕塑出来。光影就是一个百宝箱,如果运用得当,会给图片带来全新面貌。如果影棚里有8-9个主光位,这就不太合理了,因此模仿“太阳”的灯光为止,做到光位尽量统一,广远主次分明为最佳的方法。有时不惜用5-6只灯去组织出一个主光源,在影棚中制造一个人工太阳。主光源最好是在家具正上方,并加柔光屏使光柔和漫射,大面积柔光可扫一大片。另用几只硬光(高瓦秒数的影视闪光灯),根据需要选择不同孔径的蜂巢罩在灯的标准套上,远远打过去,在家具主体上就会出现几个很亮的局部光区,这样就立刻打开了家具的明暗调性,让人看了感觉很优雅。光性有多种,或柔和或强烈,或梦幻或鲜活,或清澈或朦胧,或火热和荒凉或突然或细腻,或阴暗或早春,或笔直或倾斜,或感性或受控,或平和或苍白。如果拍摄卧房家具,想让气氛显得柔和,就可以用柔和的灯光,梦幻般的灯光来去的这种效果,而不要借助低对比度的滤光器。鲜活的光是指反差较鲜明,充满生机的光,而死气沉沉的光责是缺乏层次感,没有影子的。清澈的光要有反差度,又不能太过。

光圈:拍摄人像,采用大光圈,以求得浅景深。在主体比例不是很大的情况下会比较突显出来。使用大光圈还有一个好处,

就是天气较阴暗的情况下,快门速度不至于慢于安全限度。

快门速度:何谓快门速度的安全限度?就是一个“临界值”,比这个限度更快的速度,可以免去因为手的晃动,及被摄者的移动而造成画面模糊,但是快门安全限度因人而异。首先,看被摄者是否移动以及移动的程度,移动中的被摄者通常要冻结画面,1/250可能比较保险,若是被摄者固定不动,相机架上脚架,大概1/8秒甚至1/4秒也可以冻结住。再来,我们考虑拍摄者本身手的稳定度,每个人的手稳定度都不同,大概1/60秒而画面不模糊,是大家都可以达到的。例如笔者手的稳定度不很好,大概1/30以下就不行,得借助脚架了,各位同行不妨试试看自己的手持的安全限度有多少?总结来说,拍摄固定不动的model,手持在1/60秒应该没问题,在拍摄移动中的model那就用1/250秒以上吧!

以上都是我这学期学到的一些知识,当然还有很多小问题不是很明白,不过,在以后的道路上还要继续学习和实践。最后,我要感谢老师的辛勤教导让我学到了很多以前不懂的知识。希望以后有机会能了解和学到更多有关摄影方面的知识来丰富自己的生活和学习。

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