導(dǎo)語：如何才能寫好一篇磁性材料，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1、能對磁場作出某種方式反應(yīng)的材料稱為磁性材料。按照物質(zhì)在外磁場中表現(xiàn)出來磁性的強弱，可將其分為抗磁性物質(zhì)、順磁性物質(zhì)、鐵磁性物質(zhì)、反鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)。

2、大多數(shù)材料是抗磁性或順磁性的，它們對外磁場反應(yīng)較弱。鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)是強磁性物質(zhì)，通常所說的磁性材料即指強磁性材料。對于磁性材料來說，磁化曲線和磁滯回線是反映其基本磁性能的特性曲線。

3、鐵磁性材料一般是Fe，Co，Ni元素及其合金，稀土元素及其合金，以及一些Mn的化合物。磁性材料按照其磁化的難易程度，一般分為軟磁材料及硬磁材料。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇2

1、磁體：含有鐵磁性物質(zhì)并被磁化，具有磁性表征的物體。如各種磁鐵，指南針等。

2、磁性材料：含有有鐵磁性物質(zhì)的材料就叫磁性材料，材料不經(jīng)過特殊工藝加工，可能沒有磁性表征。

3、沒有磁性的，這是磁體原材料和磁鐵的統(tǒng)稱。

4、磁性材料包含磁鐵和有一部分沒有做過處理的可能沒有磁性表征的材料。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇3

[關(guān)鍵詞]磁性材料；制備工藝；應(yīng)用前景

中圖分類號： TQ 460 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

1磁性材料的發(fā)展

自然界中原本就存在天然的磁性材料，而磁性材料的發(fā)現(xiàn)最早可以追溯公元前3世紀(jì)，在《呂氏春秋?季秋記》中有關(guān)于“慈石召鐵，或引之也”的記述，這是最早對磁性材料的描述，公元前7世紀(jì)，黃帝在作戰(zhàn)中使用指南車則是磁性材料在有史料記載以來的第一次應(yīng)用。直至產(chǎn)業(yè)革命以前，磁性材料最大的貢獻(xiàn)仍局限在羅盤針，產(chǎn)業(yè)革命以后，人們開始有目的地加工、制造能夠為人們生產(chǎn)生活所用的磁性材料，從而其發(fā)展十分迅速。伴隨著煤炭、鋼鐵工業(yè)的不斷興起，以電磁鐵的發(fā)明為開端，馬達(dá)、發(fā)電機、變壓器等逐步達(dá)到實用化。磁性材料憑借其特性逐漸成為不可代替的材料，其在各個領(lǐng)域的重要性也日益凸顯出來。磁性材料若按化學(xué)成分來分類，可以將其分為金屬（合金）磁性材料、無機（氧化物）磁性材料、有機化合物以及其復(fù)合磁性材料。50年代以前，得到應(yīng)用的磁性材料主要為金屬磁性材料，其廣泛地應(yīng)用于電力工業(yè)、電機工業(yè)。從50年代開始，3d過渡族的磁性氧化物（鐵氧體）開始逐步取代金屬磁性材料，鐵氧體由于具有電阻率高，高頻損耗低的優(yōu)良特性，為當(dāng)時興起的雷達(dá)、無線電等工業(yè)的發(fā)展提供了所必需的磁性材料，標(biāo)志著磁性材料進(jìn)入到鐵氧體的歷史階段；90 年代以來，金屬磁性材料以納米結(jié)構(gòu)問世，成為鐵氧體磁性材料的有力競爭者。從20世紀(jì)后期延續(xù)至今，專家學(xué)者對磁性材料的研究從未中斷過，磁性材料也進(jìn)入了前所未有的高速發(fā)展階段，并融入到信息行業(yè)，成為信息時代不可或缺的基礎(chǔ)性材料之一。

2磁性材料的制備方法

鐵氧體磁性材料可通過燒結(jié)法、微乳液法、溶膠―凝膠法等方法制備。

2.1燒結(jié)法

燒結(jié)法又可分為固相燒結(jié)、液相燒結(jié)、等離子放電燒結(jié)等。固相燒結(jié)是制備磁性材料的傳統(tǒng)方法、也是現(xiàn)今生產(chǎn)磁性材料的主要方法，其操作方便、設(shè)備簡單。但該方法同時存在燒結(jié)溫度高、燒結(jié)氣氛不易控制等缺陷，為了克服這些缺陷，研究者們不斷通過調(diào)整成分比例及生產(chǎn)條件來改善產(chǎn)品質(zhì)量；液相燒結(jié)是在尚未燒結(jié)的陶瓷粉末中加入一定助熔劑，使其在燒結(jié)過程中呈液態(tài)，使得燒結(jié)溫度降低，致密度提高。等離子放電燒結(jié)利用脈沖大電流直接施加于被燒結(jié)材料，產(chǎn)生體熱，達(dá)到快速燒結(jié)，從而抑制顆粒長大，提高致密度。

2.2微乳液法

微乳液法是近幾年來發(fā)展起來的一種制備超級微粉末的有效方法。所謂微乳液是由表面活性劑、油相、水相及助溶劑等在適當(dāng)比例下混合形成的宏觀上均一而微觀上不均勻的熱力學(xué)穩(wěn)定體系，具有透明（或半透明）、低黏度、各向同性、分散相液滴極其微小和均勻等特點。在這樣的溶液中形成物質(zhì)顆粒小、分布均勻、純度高的磁性材料顆粒，且其大小易于控制。如將氨氣作為沉淀劑通入含F(xiàn)e3+和Fe2+的初始反應(yīng)物，反應(yīng)物金屬離子溶于水核中，在充分混合的條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成鐵氧體納米粒子，水核的大小控制了最終鐵氧體納米粒子的尺寸和形貌。

2.3溶膠―凝膠法

溶膠-凝膠法就是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。該方法應(yīng)用于磁性材料的制備，可生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)的鐵氧體磁性材料。

3磁性材料的應(yīng)用前景

3.1磁性材料在存儲領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來，隨著計算機的飛速發(fā)展，信息量也加速增長，這對存儲介質(zhì)的信息高密度化提出了要求。利用納米金屬材料可制成具有巨磁電阻效應(yīng)的納米顆粒薄膜，進(jìn)一步制成有巨磁電阻效應(yīng)的磁頭，應(yīng)用于存儲領(lǐng)域，能夠在有效縮小硬盤尺寸的前提下仍可大幅提升硬盤存儲容量。2007 年，全球最大的硬盤廠商希捷科技（Seagate Technology）生產(chǎn)的第四代DB35 系列硬盤， 現(xiàn)已達(dá)到1TB（1000GB）容量，正是采用了這種巨磁阻材料。在硬盤的生產(chǎn)中，由于灰塵的進(jìn)入會導(dǎo)致硬盤內(nèi)部磁頭和磁盤的損壞，現(xiàn)也采用磁性液體來進(jìn)行密封，以保證硬盤具有長久的壽命。隨著，磁性顆粒的尺寸進(jìn)一步縮小，信息存儲密度將進(jìn)一步增大，甚至實現(xiàn)“量子硬盤”。

3.2作為電波吸收（隱身）材料

由于納米微粒的尺寸小于紅外線及雷達(dá)波的波長，因此納米顆粒材料對這樣的波的透過率大于普通材料，這樣就能夠有效減少波的反射，使得紅外探測儀和雷達(dá)接收器接收到的反射信號減弱，從而達(dá)到隱身的作用。在軍事領(lǐng)域，將納米磁性薄膜覆蓋于戰(zhàn)斗機表面，能夠有效吸收雷達(dá)波，并能夠良好地耗散紅外線，加之質(zhì)量輕，從而有效地避免雷達(dá)的檢測，實現(xiàn)隱身作戰(zhàn)。士兵穿著覆蓋有納米磁性薄膜的材料，也可以實現(xiàn)自身的隱蔽，尤其夜間不易被紅外探測器偵察到。在民用領(lǐng)域，納米磁性材料可用于制造可吸收紫外線的防曬用具、吸收紅外的保暖布料。應(yīng)用于計算機機房、電磁儀器則可起屏蔽作用，避免靜電干擾。

3.3磁性材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

利用納米磁性材料納米級尺寸和磁性的雙重特點，能夠?qū)⒓{米磁性材料制成藥物輸運載體或靶向標(biāo)記，通過注射或其它手段通過靜脈進(jìn)入血液循環(huán)，這時，就可以利用外部人為建立的磁場，來引導(dǎo)載體在人體內(nèi)的運動，從而使得藥物向病變部位釋放或磁性材料本身與病變部位結(jié)合，后續(xù)引導(dǎo)藥物至病變部位釋放，從而達(dá)到定向治療的目的，實現(xiàn)局部治療，對人體全身副作用小。在癌癥的治療中，亦可以將金屬納米磁性顆粒本身作為治療工具，先通過磁性的導(dǎo)向作用使其聚集在病灶，再通過微波輻射金屬顆粒局部加熱而有效殺死癌細(xì)胞，避免手術(shù)給患者帶來的痛苦。

參考文獻(xiàn)

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[4]王強. 鐵氧體磁性材料燒結(jié)技術(shù)[J]. 中國陶瓷， 2010， 46（4）： 21-24

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篇4

關(guān)鍵詞：材料屬性；管道；永磁體；勵磁

0.引言

我國長管道運輸石油天然氣等資源的方法已有幾十年的歷史，期間雖然多次對管道進(jìn)行維護(hù)但仍存在腐蝕等原因產(chǎn)生的缺陷，存在安全隱患。近年來，我國多地發(fā)生管道天然氣泄漏事件，爆炸造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對管道進(jìn)行缺陷檢測就顯得尤為必要。管道檢測包括多種方法，如渦流檢測、超聲波檢測、磁粉檢測、漏磁檢測等等[1]。其中漏磁檢測的前提是對管道進(jìn)行磁化，提高磁化效率就能間接地提高檢測效率，所以，研究討論材料屬性對漏磁檢測勵磁過程的影響是有必要的。

1.漏磁檢測基本理論

1.1漏磁檢測介紹

漏磁檢測是一種無損檢測方法，它具有無需耦合劑、安全高效、檢測效果準(zhǔn)確的特點，也有檢測目標(biāo)必須為鐵磁性材料的弊端，它不同于壓電超聲檢測等方法，需要進(jìn)行接觸式檢測且需涂抹耦合劑采集信號[2]，也不同于磁粉檢測等傳統(tǒng)方法，只能得到工件表面或者近表面是否有缺陷的信息[3]，對漏磁檢測信號進(jìn)行分析可以獲得缺陷的類型、大小以及存在于管道的位置，是一種十分安全高效的無損檢測方法。

1.2漏磁檢測原理

進(jìn)行漏磁檢測，首先需要對鐵磁性材料（管道）進(jìn)行勵磁，通常采用永磁勵磁的方法，將管道磁化至飽和或近似磁飽和后，由檢測器和管道構(gòu)成閉合的磁路，在管道有缺陷處，磁力線會分三部分經(jīng)過缺陷，一部分在管道內(nèi)部繞過缺陷，一部分穿過缺陷后繼續(xù)進(jìn)入管道，還有一部分會在缺陷處“漏出”，檢測器包括磁敏元件如常見的霍爾傳感器，會對“漏出”的磁力線進(jìn)行檢測，將磁信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過后續(xù)電路對信號的放大濾波處理，在計算機上顯示出來，通過分析信號的各項參數(shù)得到缺陷的類型、尺寸、位置等相關(guān)信息[4]。

1.3漏磁檢測裝置

漏磁檢測裝置包括以下幾個主要部分：動力節(jié)、測量節(jié)、記錄節(jié)、電池節(jié)、萬向節(jié)、行走輪、橡皮碗等。其中測量節(jié)包括剛刷、軛鐵、勵磁裝置以及磁敏探頭幾個部分。通過動力節(jié)以及前后壓差致使檢測裝置在管道內(nèi)進(jìn)行內(nèi)檢測過程；記錄節(jié)是對檢測的信號進(jìn)行存儲，在檢測結(jié)束后，通過電路的后續(xù)處理，對信號進(jìn)行分析研究；測量節(jié)的幾個部分與管道共同構(gòu)成閉合磁路，通過漏磁檢測的原理對漏磁信號進(jìn)行采集。

1.4磁化方式

磁化方式根據(jù)勵磁磁源可以分為三種：直流磁化、交流磁化以及永磁磁化[5]。

（1）直流磁化。直流磁化一般要求激勵源有幾安培至上百安培，對管道進(jìn)行磁化可以控制電流的大小進(jìn)而控制磁化的強度。直流磁化可以直接檢測管道的內(nèi)外壁缺陷并且可以檢測到深度十幾毫米的表面層下缺陷。

（2）交流磁化。交流磁場容易產(chǎn)生趨膚效應(yīng)和渦流，且磁化的深度隨著電流頻率的增高而減小。交流磁化可以檢測表明較為粗糙的試件但是不適用與表面一下的缺陷，對于管道檢測來說，在管外壁磁化不能同時檢測管壁內(nèi)壁的缺陷。

（3）永磁磁化。永磁磁化利用永磁體作為勵磁源，通?？梢杂糜来盆F氧體、鋁鈷鎳永磁材料及稀土永磁材料等。這幾種材料各有利弊，對于不同的永磁材料，在磁路設(shè)計上應(yīng)根據(jù)各自的磁特性，充分發(fā)揮其優(yōu)點，以使磁路達(dá)到最優(yōu)。永磁體作為勵磁源具有體積小、重量輕且不需要電源的優(yōu)點，所以永磁磁化方式是在線漏磁檢測設(shè)備中磁化被測管道的優(yōu)選方式。

2.材料屬性對漏磁檢測勵磁過程的影響仿真分析

2.1有限元分析軟件Comsol

Comsol是一個可以對多物理場進(jìn)行耦合的有限元分析軟件，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的科學(xué)研究以及工程計算，模擬科學(xué)和工程領(lǐng)域的各種物理過程。它是以有限元法為基礎(chǔ)，通過求解偏微分方程（單場）或偏微分方程組（多場）來實現(xiàn)真實物理現(xiàn)象的仿真，用數(shù)學(xué)方法求解真實世界的物理現(xiàn)象。范圍涵蓋從流體流動、熱傳導(dǎo)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、電磁分析等多種物理場，用戶可以快速的建立模型，切定義模型十分靈活，材料屬性以及邊界條件可以是常數(shù)、任意變量的函數(shù)、邏輯表達(dá)式、或者直接是某個代表實測數(shù)據(jù)的差值函數(shù)等。

2.2永磁勵磁仿真模型

利用Comsol軟件，在幾何中建立永磁體模型，在材料中定義永磁體材料為軟鐵（無損耗），并在邊界條件中定義永磁體材料為“磁化”，磁化方向為Y軸正方向，設(shè)置矯頑力為938000A/M；建立勵磁裝置與磁化目標(biāo)中間介質(zhì)幾何體，材料分別定為銅、玻璃板、軛鐵材料（與磁化目標(biāo)屬性相同）、空氣層四種材料，模型如圖1所示。在磁化目標(biāo)位置設(shè)置三維截線，以對截線處的磁感應(yīng)強度進(jìn)行測量，從而討論不同材料屬性對勵磁過程的影響。經(jīng)過網(wǎng)格劃分、加載穩(wěn)態(tài)求解，計算后得到如圖2所示勵磁裝置磁力線分布仿真圖，分別對四種材料的三維截線處測量磁感應(yīng)強度數(shù)值。

2.3仿真結(jié)果分析

四種材料在材料屬性定義時已知各材料的相對磁導(dǎo)率分別為：銅0.99990；玻璃板1.00000；空氣層1.00007；軛鐵材料為鐵磁性材料，其相對磁導(dǎo)率不是一個定值，故用一組BH數(shù)值定義其材料屬性，如表1所示。

通過對三維截線處的磁感應(yīng)強度進(jìn)行測量，得到其測量值為：銅99.70030005664417；玻璃板：99.70030005664451；軛鐵材料：34.32267656240925；空氣層：98.65066182198335。從仿真數(shù)據(jù)可以看出，非鐵磁性材料（銅、空氣、玻璃板）其相對磁導(dǎo)率均接近于1，鐵磁性材料相對磁導(dǎo)率教高，軛鐵材料被磁化，磁力線大部分在磁導(dǎo)率較高的材料內(nèi)部，相較于其他材料，只有少量磁信號被檢測出來。故在勵磁過程中，勵磁裝置與鐵磁性材料（管道）之間，可以允許有部分提離值（空氣層），也可以使用其他非鐵磁性材料作為管道內(nèi)壁保護(hù)材料，但利用鐵磁性材料會降低勵磁強度。

3.結(jié)束語

總而言之，管道勵磁過程是管道漏磁檢測十分重要的部分，勵磁強度與勵磁時間影響管道檢測效率。近年來國內(nèi)外管道鋪設(shè)長度趨于增長趨勢，提高管道勵磁效率十分必要，同樣提高檢測效率也會降低管道缺陷問題帶來的安全隱患，為國家減少人員和財產(chǎn)損失。

參考文獻(xiàn)

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【關(guān)鍵詞】鎳 片狀 CTAB 電磁性能 微波吸收

1 概述

現(xiàn)代軍事沖突中，隱形化可以使其避免被發(fā)現(xiàn)，增強它的突防能力和生存能力。吸波材料是指能夠有效吸收入射電磁波從而使其目標(biāo)反射回波強度被衰減的功能材料。外形隱身以及阻抗加載技術(shù)只能改變目標(biāo)RCS在三維空間的分布，在設(shè)定的某個重要空間方向?qū)崿F(xiàn)一定程度的隱身；而吸波材料則根據(jù)材料自身對電磁波的吸收性能，來減弱目標(biāo)總的回波強度，這樣的好處是吸波性能與空間方向無關(guān)，在所有方向上均同時達(dá)到減少RCS的目的[1]。

吸波材料根據(jù)使用方式可以分為結(jié)構(gòu)型吸波材料和涂覆型吸波材料。但是無論是結(jié)構(gòu)型還是涂覆型，都需要加入對電磁波具有損耗能力的吸收劑，而且某種程度上吸波劑決定了吸波材料的吸收效果，吸收劑根據(jù)對電磁波的損耗機理又可以分為介電損耗型和磁損耗型。

2 片狀Ni的制備及SEM觀察

實驗采用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）做表面活性劑，CTAB的臨界膠束濃度（cmc）為0.87 mmol/L，通過調(diào)整CTAB的濃度來控制產(chǎn)物的形貌。

圖1為不同CTAB濃度下制備的不同形貌Ni的SEM，可以看出，當(dāng)CTAB濃度僅為20 cmc時，還原得到Ni納米顆粒，且部分顆粒緊密連接，有融成片狀結(jié)構(gòu)的趨勢，如圖1 （a， b）。當(dāng)CTAB的濃度提高到25 cmc，大部分Ni顆粒已互相融合團(tuán)聚成一定的片狀雛形，如圖1 （c， d）。若CTAB的濃度進(jìn)一步提高到30 cmc，則絕大部分Ni顆粒已融合成片狀結(jié)構(gòu)，只有極少量離散的Ni顆粒存在，如圖1 （e， f）。說明，表面活性劑的濃度對產(chǎn)物的形貌有重要影響，表面活性劑本身具備親水和親油基團(tuán)，濃度不同時，這些基團(tuán)在溶液中的空間排布也不同，對應(yīng)于不同的濃度會形成不同的膠團(tuán)形狀，Ni2+被還原形成的Ni原子會以這些膠團(tuán)為模板進(jìn)行生長，最終形成能夠反映膠團(tuán)微觀形貌的具有特殊結(jié)構(gòu)的Ni。

3 片狀Ni的電磁性能分析

片狀Ni的介電常數(shù)實部在整個頻段內(nèi)下降明顯，表現(xiàn)出明顯的頻散效應(yīng)，當(dāng)頻率超過11.8 GHz的時候，虛部反而超過實部，一直到18 GHz都是虛部大于實部。片狀Ni的磁導(dǎo)率實部從最初的2 GHz迅速降到8 GHz的0.78，然后基本保持不變；片狀Ni的磁導(dǎo)率虛部μ''在2.8 GHz達(dá)到0.31后，整體上逐漸下降。

片狀Ni介電損耗因子從2 GHz處的0.4開始整體上隨著頻率的上升逐步增加，但在7.2、13.2以及15.6 GHz處出現(xiàn)了3個損耗因子峰。磁損耗因子在2.8 GHz達(dá)到峰值后整體上也是隨著頻率的上升而逐步下降，但在5.5、14.2、17.1 GHz處出現(xiàn)了三個明顯峰值。

圖2為片狀Ni在不同厚度下的吸波曲線，可以看出，1.5 mm厚時，在 9 GHz達(dá)到最大吸收-5.1 dB；若厚度增加到2 mm，則在 6 GHz達(dá)到最大吸收-5.4 dB；當(dāng)厚度進(jìn)一步增加到2.5 mm時，在4.6 GHz達(dá)到的最大吸收又降到-5 dB。與公式的推測結(jié)果一致，隨著吸波材料厚度的增加，吸收峰逐漸往低頻移動。三種厚度下在14 GHz處均有一定的吸收峰出現(xiàn)，是因為，在14 GHz附近，片狀Ni的介電損耗因子和磁損耗因子在此處附近均有一個峰值，說明盡管片狀Ni是一種磁性材料，但它對電磁波的吸收既來自于磁損耗又來自于介電損耗。

4 結(jié)論

不同于其他形貌Ni，片狀Ni在三個厚度下的吸收峰均出現(xiàn)在10 GHz以下，說明盡管在整個微波頻段內(nèi)片狀Ni的吸波強度不高，但在10 GHz以內(nèi)的中低頻，片狀Ni的吸波性能有明顯優(yōu)勢，表明片狀Ni適合作中低頻微波吸收材料。

參考文獻(xiàn)

[1]姜建堂.幾種介電/鐵磁復(fù)合粉體的制備工藝及電磁性能研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2008：1-13.

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作者單位

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本文重點闡述了陶瓷廢料在陶瓷行業(yè)及混凝土行業(yè)的再利用情況，以及在建材行業(yè)其它領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對應(yīng)用中還需解決的問題進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】

陶瓷廢料；陶瓷；混凝土；建材

1前言

據(jù)中國建材數(shù)量經(jīng)濟(jì)監(jiān)理學(xué)會統(tǒng)計2015年我國陶瓷磚產(chǎn)量約為107.2億m2，行業(yè)每年將產(chǎn)生兩千萬噸以上的廢料。陶瓷廢料產(chǎn)生于陶瓷生產(chǎn)的各個工序，不同類型的陶瓷產(chǎn)品廢料產(chǎn)生的工序和數(shù)量又有所不同。其中建筑陶瓷因生產(chǎn)連續(xù)化水平高、產(chǎn)量大，尤其是拋光類產(chǎn)品產(chǎn)生的廢料居多，此外，產(chǎn)品成型率低的藝術(shù)瓷、骨質(zhì)瓷及多孔陶瓷在產(chǎn)品成型工序也會產(chǎn)生較多的廢料。廢料的產(chǎn)生不但造成了資源浪費，同時對環(huán)境產(chǎn)生了危害，因此陶瓷廢料的循環(huán)再利用成為陶瓷企業(yè)和相關(guān)科研單位急需解決的課題。隨著各科研部門及陶瓷企業(yè)研究的深入，陶瓷廢料的再利用已逐步延伸到不同的領(lǐng)域，因陶瓷廢料的成分與建筑材料原料的成分相似，故在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用更為廣泛。

2陶瓷廢料在陶瓷行業(yè)的應(yīng)用

2.1制作陶粒陶瓷廢料因其化學(xué)組分與陶瓷原料最為相似[1]（拋光廢料與陶瓷原料化學(xué)成分對比見表1），但陶瓷廢料中高溫黏度較小的氧化物含量較高，直接摻入陶瓷原料中會影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以早期研究主要集中在輕質(zhì)陶粒上。陶粒是以陶瓷廢料為主原料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制備而成的產(chǎn)品，目前陶粒已廣泛用于建筑材料領(lǐng)域，例如作為二次原料應(yīng)用于混凝土、墻體保溫板、墻體填料及窯爐隔熱保溫層等。陶粒的再利用工藝簡單，廢料利用率高，是一種較為有效的再利用途徑。同時，陶粒的再利用范圍還在不斷拓展，如利用陶粒制備地鐵吸音材料[2]，這不僅拓寬了陶粒應(yīng)用領(lǐng)域，也為陶瓷廢料的實際應(yīng)用提供了參考。

2.2用作陶瓷坯料陶瓷廢料作為坯料用于陶瓷生產(chǎn)的研究已取得一定的進(jìn)展，但因建筑陶瓷或日用、美術(shù)陶瓷對原料的要求較高，所以廢料的利用率也受到一定的限制。而對原料要求不太苛刻的陶瓷產(chǎn)品成為廢料再利用的主要對象[3～4]，例如仿古磚、手工藝磚等。仿古磚對顏色純度、吸水率、尺寸穩(wěn)定性等要求不高，陶瓷廢料可以部分甚至全部代替仿古磚的坯用原料；手工藝術(shù)磚也是應(yīng)用較為成功的種類之一，因陶瓷廢料再利用中存在的主要問題有缺陷多、粗糙毛邊、色差重、形狀不規(guī)則，而手工藝術(shù)磚把這些殘缺美詮釋為手工磚的藝術(shù)美感，巧妙的利用了這些缺陷。

2.3生產(chǎn)保溫隔熱多孔材料因陶瓷廢料用于陶瓷坯料時會產(chǎn)生針孔起泡等缺陷，用作多孔材料的原料能充分利用其自身發(fā)泡性能。陶瓷廢料在生產(chǎn)保溫隔熱多孔材料中的應(yīng)用研究，前期集中在摻入的可行性上，后期才逐步上升到提高摻入量及解決變形問題上。蔡曉軍等人[5]利用拋光廢渣制備出具有保溫隔熱功能的新型輕質(zhì)建筑材料，其中廢料利用率可達(dá)60%；佛山歐神諾陶瓷股份有限公司已利用陶瓷廢料成功開發(fā)出可以浮在水面的新型輕質(zhì)生態(tài)建筑材料；蒙娜麗莎陶瓷有限公司已能大規(guī)模生產(chǎn)大規(guī)格的保溫隔熱陶瓷板，且陶瓷廢料的摻入量最高可達(dá)80%。陶瓷廢料在保溫隔熱建材領(lǐng)域的再利用不但使多孔材料的自發(fā)泡機理得到了深入研究，同時使規(guī)模化、大型化生產(chǎn)成為現(xiàn)實。

2.4制備陶瓷透水磚有研究[6]表明將陶瓷廢料添加到陶瓷透水磚中可制備合格的透水磚，在此基礎(chǔ)上還可以添加生活垃圾生產(chǎn)透水磚，但未進(jìn)一步研究如何在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的情況下提高陶瓷廢料利用率。透水磚與建筑陶瓷相比對顏色和尺寸要求較低，陶瓷廢料用于透水磚生產(chǎn)適應(yīng)性強，發(fā)展空間大。

3陶瓷廢料在混凝土中的應(yīng)用

陶瓷廢料用作水泥混合材是研究方向之一。陶瓷廢料作為水泥混合材除需滿足活性要求外，還要符合水泥化學(xué)成分要求。具有火山灰活性的陶瓷?；u廢料、瓷質(zhì)廢料、炻質(zhì)劈開磚廢料和陶質(zhì)廢料均可作為混合材使用[7]，其強度隨廢料中玻璃相含量的增加而增加，同時隨著摻量的增加，水泥的強度會先增加后減小，并存在最佳值。于立剛等人[8]對衛(wèi)生陶瓷及建筑陶瓷地磚廢料做了活性試驗比對，結(jié)果表明兩種廢料均符合活性混合材的標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)拋光磚廢料摻量小于10%時[9]，陶瓷廢料的加入對水泥強度有貢獻(xiàn)，可作為較高強度水泥混合材使用，而當(dāng)摻量超過一定值后將對水泥強度產(chǎn)生副作用，同時應(yīng)注意氯離子含量超標(biāo)的問題。廢棄陶瓷制作再生粗骨料代替天然碎石是另一研究方向。通過篩分制作符合混凝土粗骨料要求粒徑的粗骨料，與天然粗骨料相比，再生陶瓷骨料的密度低、吸水率高、壓碎指標(biāo)小，所以在實際應(yīng)用中需調(diào)整混凝土配合比，此外陶瓷骨料與砂漿的粘結(jié)性能不如天然骨料，隨再生陶瓷骨料的代替率的增加抗壓強度減小[10]，因此限制了再生陶瓷骨料的大量使用。

4在建筑墻體材料中的應(yīng)用

蒸壓加氣混凝土砌塊作為輕質(zhì)保溫隔熱的新型建筑材料在消耗工業(yè)廢棄物上發(fā)揮著重要的作用，陶瓷廢料代替粉煤灰制備蒸壓加氣混凝土砌塊的研究已取得一定的進(jìn)展。華南理工大學(xué)王功勛等人[11]對陶瓷拋光磚粉制備蒸壓硅酸鹽制品從熱工及水化產(chǎn)物組成和形貌方面進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，研究表明陶瓷拋光粉在蒸壓條件下有較高的火山灰活性，與粉煤灰相比拋光粉中參與反應(yīng)的活性SiO2要多，可生成較低Ca/Si值的水化產(chǎn)物，其蒸壓制品強度高于粉煤灰制品。有研究[12]表明摻入陶瓷廢料代替一半的粉煤灰（摻入量為30%～40%）制備的蒸壓加氣混凝土砌塊各項基本指標(biāo)能符合GB/T11968-2006《蒸壓加氣混凝土砌塊》標(biāo)準(zhǔn)要求，且在干縮性和防水性方面優(yōu)于粉煤灰加氣混凝土砌塊。此外陶瓷廢料在加氣混凝土中的摻量需控制在30%左右[12]，過大會對氣孔結(jié)構(gòu)及混凝土力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。

5在建材行業(yè)其它領(lǐng)域的應(yīng)用

陶瓷廢料可用于瀝青路面隔熱層混合料，有研究[13]表明陶瓷廢料瀝青混凝土隔熱層具有良好的降溫效果，可減少路面溫度波動，解決路面的車轍問題。此外，用陶瓷廢料制備的多孔陶瓷亦可用于廢水凈化及過濾材料[14]，拓寬了陶瓷廢料在建材行業(yè)再利用中的應(yīng)用領(lǐng)域。

6應(yīng)用中還需解決的問題

6.1硬質(zhì)廢料硬質(zhì)廢料是經(jīng)過燒成工序的熟料，其特點是燒失量小，化學(xué)成分接近陶瓷原料，可以重新應(yīng)用到陶瓷生產(chǎn)中。提高孰料廢渣的細(xì)度以及控制雜質(zhì)及鐵含量是廢料精加工的關(guān)鍵，此外硬質(zhì)廢料為瘠性料，會使生坯強度下降，同時縮短燒成時間，如何克服生坯強度下降以及充分利用快燒特性達(dá)到節(jié)能效果是研究的重點。

6.2拋光磚廢料拋光磚廢料本身具有很好的細(xì)度，但拋光過程中磨料帶入了碳化硅、氯化鎂、堿金屬化合物及高溫樹脂等物質(zhì)使其應(yīng)用受到了一定限制。因氯離子含量高，作為水泥混合料會導(dǎo)致水泥氯離子超標(biāo)，目前如何充分利用陶瓷廢料的活性又能避開氯離子含量過高帶來的不利影響，提高摻量，最大限度合理有效的利用廢料是目前需要解決的問題。作為陶瓷原料，高溫?fù)]發(fā)的成分容易造成瓷磚針孔起泡，難以利用。如何解決廢料再利用中雜質(zhì)含量高導(dǎo)致的產(chǎn)品變形是另一急需解決的問題。

7小結(jié)

陶瓷廢料在建材行業(yè)的應(yīng)用主要集中在陶瓷和混凝土兩大方面，在陶瓷方面的應(yīng)用相對較廣泛，同時在某些領(lǐng)域也取得了一定的成果。但是與在混凝土領(lǐng)域的應(yīng)用最大的區(qū)別在于是否需要燒結(jié)，如無需燒結(jié)則節(jié)省了能源，取得的經(jīng)濟(jì)效益更加可觀。如何充分發(fā)揮陶瓷廢料的活性，提高在混凝土中摻量，進(jìn)一步降低建材產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)成本，提高資源利用率是今后研究的重點。

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篇7

【關(guān)鍵詞】 納米羥基磷灰石 二氧化鋯 生物相容性

由于創(chuàng)傷、感染、腫瘤以及先天性缺損等原因所致骨缺損在臨床十分常見，傳統(tǒng)修復(fù)骨缺損的方法：如自體骨移植，同種異體骨移植。自體骨取骨量有限，同時取自體骨痛苦大、后遺癥多、異體骨又有排異反應(yīng)。而人工合成的骨移植材料在一定程度上可以達(dá)到自體骨和異體骨修復(fù)的效果，又可以避免疾病感染和骨源有限等弊端[1]。納米羥基磷灰石與人體骨骼主要無機成分相似的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)，它具有良好的生物相容性，對人體無毒，又能夠在植入人體后同骨表面形成很強的化學(xué)鍵結(jié)合，有利于骨的長入[2]。然而它的脆性大、韌性較差、容易發(fā)生斷裂破壞，二氧化鋯陶瓷是一種生物惰性陶瓷，具有良好的生物相容性、較高的彎曲強度、斷裂韌性和較低的彈性模量。正是由于二氧化鋯具有增韌補強的作用，有效的改善納米羥基磷灰石的力學(xué)性能[3]。因此，納米羥基磷灰石復(fù)合40%二氧化鋯陶瓷材料，兼具材料生物活性、骨誘導(dǎo)性以及材料力學(xué)特性，成為用于承載部位骨缺損修復(fù)具有廣泛前景的新興材料。

一、實驗方法

(一) 致敏試驗

取豚鼠30只，雌雄各半，體重300—500g，隨機分為三組，實驗組、陰性對照組和陽性對照組各10只。實驗樣品的生理鹽水浸提液，5%甲醛溶液作為陽性對照，生理鹽水作為陰性對照[4]。

（二）刺激試驗

選用新西蘭白兔，每組3只，雌雄各半隨機分3組，體重2.5kg-3.0kg。HA/40% ZrO2浸提液，陰性對照：生理鹽水，陽性對照為3%甲醛溶液。在脊柱左側(cè)取一去毛區(qū)，標(biāo)記5個點，常規(guī)麻醉消毒用1ml注射器試驗組于5個點每點注射0.1ml的浸提液，陰性對照組每點注射0.1ml的生理鹽水，陽性對照組每點注射01.ml的甲醛溶液。

（三）溶血實驗

穿刺抽取人靜脈血10ml加入到含有抗凝肝素鈉的試管中，混合抗凝。取抗凝人血8ml，加入10ml生理鹽水，稀釋備用。取24支干凈玻璃試管每組8支。實驗組每只試管加入材料浸提液10ml，陰性對照組每只試管加入10ml生理鹽水，陽性對照組每只試管加入10ml蒸餾水，將全部試管在37℃恒溫箱中恒溫30分鐘后，每只試管分別加入0.2ml稀釋抗凝人血，輕輕混勻，繼續(xù)保溫60分鐘后，離心5分鐘，吸取上清液至比色皿中，用分光光度計在545nm波長處測定吸光度。

溶血率 =實驗材料的吸光度—陰性對照的吸光度/陽性對照的吸光度—陰性對照的吸光度

結(jié)果評定：若材料的溶血率5%，則不符合生物醫(yī)用材料溶血試驗要求。

（四）肌肉內(nèi)植入試驗

選用Wister大鼠48只，雌雄各半，體重220±25g，隨機分為術(shù)后第7、15、30、90天4組， 每組10只。對照組8只。常規(guī)麻醉消毒， 分離豎脊肌，于肌肉內(nèi)植入消毒的HA/40% ZrO2材料塊， 縫合肌膜和皮膚。術(shù)后每日予以青霉素20 萬U 肌注， 連續(xù)3 d ， 于術(shù)后第7、15、30、90 天取材，對照組手術(shù)操作如上， 但不放材料板。大體觀察并制作標(biāo)本切片，HE染色，光鏡下觀察。

二、結(jié) 果

(一)致敏試驗

各實驗組和生理鹽水對照組皮膚均無紅斑、水腫或疹塊發(fā)生，致敏率為0。

但甲醛對照組動物出現(xiàn)顯著的紅斑和水腫，致敏率為100%，致敏作用強

(二)刺激試驗

生理鹽水對照組均未見任何刺激反應(yīng)，試驗組3號兔的第2點24h時可見淡紅色邊界清晰的紅斑和邊緣明顯高于周圍皮面的輕度水腫，48h時可見淡紅色邊界清晰的紅斑剛可查出的極輕微的水腫，72h時可見此點極輕微的紅斑無水腫。所以24h的平均原發(fā)性刺激指數(shù)為0.267，48h的平均原發(fā)性刺激指數(shù)為0.2，而72h的平均原發(fā)性刺激指數(shù)為0.067，均小于0.4，則說明材料對皮膚無刺激作用，而甲醛對照組各時間點可見嚴(yán)重的紅斑和水腫，為強刺激。

(三)溶血試驗：

實驗組和陰性對照組各管離心后，上層均為清亮無色液體，下層為紅細(xì)胞沉淀物，該材料的溶血率為3.17%，小于國家標(biāo)準(zhǔn)5%，說明該材料符合組織工程支架溶血試驗要求。

經(jīng)SPSS 10.0統(tǒng)計軟件單因素方差分析和SNK-q檢驗：實驗組與陰性對照組之間光吸收度值無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），實驗組與陽性對照組光吸收度值有顯著性差異（P＜0.05）。

(四)肌肉植入試驗

將各組實驗動物包繞納米羥基磷灰石-二氧化鋯材料的組織切開， 植入后7天，試樣周圍可見以嗜中性粒細(xì)胞浸潤為主的炎性反應(yīng)，可見吞噬細(xì)胞，無囊壁形成。

植入15天后試樣周圍有少量嗜中性粒細(xì)胞，淋巴細(xì)胞浸潤和巨細(xì)胞反應(yīng)；試樣周圍可見小血管與纖維母細(xì)胞增生，開始形成疏松囊壁。

植入30天后，試樣周圍可見少量淋巴細(xì)胞，試樣周圍可見纖維母細(xì)胞與膠原纖維，并已形成纖維囊腔結(jié)構(gòu)。

植入90天后試樣周圍未見或僅見極少量淋巴細(xì)胞，纖維化囊壁致密，壁的厚度比形成初期要薄。

三、討 論

目前，生物醫(yī)學(xué)材料安全性評價主要是采用醫(yī)療器械生物學(xué)評價體系，即世界標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的10993系列標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)轉(zhuǎn)化為國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）16886系列標(biāo)準(zhǔn)。參照以上標(biāo)準(zhǔn)，選擇了（致敏試驗、刺激試驗、溶血試驗、、肌肉植入試驗），由于該生物醫(yī)學(xué)材料在體內(nèi)是不降解的，作為異物一定會對生物體產(chǎn)生作用，同時生物體也會對植入材料產(chǎn)生排斥反應(yīng)，如果該材料最終被生物體接受，就認(rèn)為該生物材料與組織之間相容，被稱為具有好的生物相容性；反之，被稱為生物不相容。

致敏反應(yīng)屬Ⅳ型變態(tài)反應(yīng)，試驗用完全弗氏佐劑和十二烷基硫酸鈉石蠟液起到加強致敏作用的效果，又采取了最大劑量法，保證了試驗結(jié)果的可靠性。況且豚鼠為T淋巴細(xì)胞敏感型動物，而結(jié)果顯示試驗組各注射點均無紅斑和水腫，證明此材料無致敏反應(yīng)。

刺激是不涉及免疫學(xué)機制的一次、多次或持續(xù)與試驗組織工程支架材料接觸引起的局部炎癥反應(yīng)。本文使用的是皮膚刺激試驗。采用5點注射法，各時間點平均原發(fā)性刺激指數(shù)均小于0.4，則說明材料對皮膚無刺激作用，而甲醛對照組各時間點可見嚴(yán)重的紅斑和水腫，為強刺激。

溶血試驗是檢測生物醫(yī)用材料對血液紅細(xì)胞的溶血作用，測定紅細(xì)胞溶解和血紅蛋白游離的程度。本實驗采用直接接觸法，該材料的溶血率為3.17%，小于國家標(biāo)準(zhǔn)表明該材料不引起溶血反應(yīng)。此試驗對吸光度數(shù)值先用單因素方差分析，結(jié)果為p〈0.05，說明三組之間存在統(tǒng)計學(xué)差異，多組間均數(shù)的兩兩比較采用q檢驗，結(jié)果為試驗組與陰性對照組之間p〉0.05，說明與陰性對照組之間無差別，而與陽性對照組之間p〈0.05，說明試驗組與陽性對照組之間有顯著差別。

體內(nèi)植入實驗是為了評價活體組織與試驗樣品材料的相互反應(yīng)。所有醫(yī)療器械和材料植入體內(nèi)均會不同程度地產(chǎn)生組織反應(yīng)。目前，常采用肌肉局部組織生物學(xué)反應(yīng)評價是根據(jù)炎性細(xì)胞反應(yīng)和纖維囊形成進(jìn)行組織反應(yīng)分級，然后在根據(jù)組織反應(yīng)分級情況進(jìn)行結(jié)果評定。本試驗植入各個時期炎癥細(xì)胞浸潤和纖維囊形成分級符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

本實驗體內(nèi)和體外試驗結(jié)果表明納米羥基磷灰石復(fù)合40%二氧化鋯陶瓷材料是一種無致敏、無刺激、無溶血，具有良好的血液和組織相容性的材料，又因其材料本身具有良好的生物活性及力學(xué)特性，有望成為修復(fù)骨缺損十分重要的生物材料。

參 考 文 獻(xiàn)

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篇8

【關(guān)鍵詞】新型材料；陶瓷；硬脆；超聲加工

【中圖分類號】G422.64 【文章標(biāo)識碼】B 【文章編號】1326-3587（2013）09-0002-02

高速發(fā)展的世界各國，金屬與非金屬硬脆材料的使用越來越廣泛，特別是具有高硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好，不易氧化特點的陶瓷材料需求日愈廣泛，但是工程陶瓷與其它硬脆材料一樣存在共同的缺點，即在具有高硬度的同時也具有極高的脆性，造成加工十分困難，特別是成形孔加工尤為困難，嚴(yán)重阻礙了陶瓷材料的應(yīng)用及推廣。因此，陶瓷等硬脆材料的加工技術(shù)值得探究。

一、新型材料的引入

在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，新型材料在航空航天業(yè)、國防科技、生物工程及計算機工程等尖端領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，特別是核工業(yè)、兵器工業(yè)、航空航天業(yè)及化工、電子工業(yè)和現(xiàn)代化機械工業(yè)，對產(chǎn)品零件材料的性能有著各種各樣的高標(biāo)準(zhǔn)要求。從使用條件上看，有的要求能絕緣，有的要求高導(dǎo)電率；有的要求耐磨損、耐腐蝕；有的要求在高溫、高應(yīng)力狀態(tài)下工作。從材料的化學(xué)成份上看，僅僅只用一般的碳素結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵（灰口、可鍛、球墨）黑色金屬根本滿足不了現(xiàn)展的要求，還需用高強度鋼（高錳鋼、不銹鋼）、合金鋼（銅合金、鋁合金、鈦合金）及其它有色金屬。從材料的金相組織上看，不僅只用一般的鐵碳合金，局限于鐵素體、珠光體為主的普通鋼材，還需要用以索氏體、托氏體為主的中硬鋼和馬氏體淬硬鋼。從毛坯的制作方法來看，不僅使用冶煉方法制成金屬材料，而且使用粉末冶金和熱噴涂等方法制成金屬零件。更為常見的是，不僅大量使用金屬材料，還大量使用了各種非金屬材料，如石材、陶瓷、塑料、纖維和顆粒增強的復(fù)合材料。這些形形、各種各樣的新型材料如雨后春筍樣出現(xiàn)以順應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展需要。

二、國內(nèi)外對新型材料加工技術(shù)的探索

能滿足高端科學(xué)使用性能的新型材料如石英、光學(xué)玻璃、工程陶瓷等是因為它們具有高硬度、高耐磨性、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，但同時具有硬脆性缺點，使生產(chǎn)制造困難，被稱為“難加工材料”，加工難究其原因是：硬度高、強度高、脆性大、塑性低、導(dǎo)熱性低、有微觀的硬質(zhì)點或硬夾雜物、化學(xué)性質(zhì)活潑等導(dǎo)致切削過程中切削力加大，切削溫度增高，刀具磨損加劇，切屑難控制，加工工件表面出現(xiàn)裂紋，甚至崩碎，導(dǎo)致加工表面質(zhì)量惡化，生產(chǎn)率低。傳統(tǒng)的加工方法根本不能滿足對這些材料零件的精密加工要求，因此對這些超硬材料的精密及超精密加工技術(shù)就成為各國加工技術(shù)研究的熱點。

早在1927年，國外就有人首次提出了“超聲加工”的概念，20世紀(jì)50年代我國對超聲振動磨削機理進(jìn)行了探索研究，并在1985年研制成功超聲旋轉(zhuǎn)加工機，到80年代后期提出了高效的超聲磨削復(fù)合加工方法，縱觀歷史，世界多國不斷的對新型材料進(jìn)行加工技術(shù)探究。以陶瓷材料為例，1993年美國堪薩斯洲大學(xué)有人提出了一種超聲旋轉(zhuǎn)加工陶瓷材料去除率的理論模型，并驗證了與普通磨削相同的條件下旋轉(zhuǎn)超聲加工工具具有低的切削力和相對高的材料去除率；美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)和內(nèi)華達(dá)大學(xué)對陶瓷材料微去除量精密超聲加工技術(shù)進(jìn)行了研究，通過模擬陶瓷材料超聲加工的力學(xué)特性對材料去除機理進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，低沖擊力會引起陶瓷材料結(jié)構(gòu)的變化和晶粒的錯位，而高沖擊力會導(dǎo)致中心裂紋和凹痕。內(nèi)布拉斯大學(xué)還分析了陶瓷精密超聲加工的機理、過程動力學(xué)及發(fā)展趨勢，并詳細(xì)的討論了超聲技術(shù)在陶瓷加工方面的應(yīng)用情況。1998年左右我國兵器工業(yè)第五二研究所有人對外圓磨床的改造進(jìn)行了超聲振動內(nèi)圓磨削試驗發(fā)現(xiàn)，能有效消除普通磨削產(chǎn)生的表面裂紋和崩坑現(xiàn)象，提高磨削精度及加工效率；隨后上海交大、天津大學(xué)、東北大學(xué)等多所大學(xué)對陶瓷材料的超聲振動磨削加工進(jìn)行了深入研究，對加工中砂輪堵塞及自銳性進(jìn)行了分析，提出了高效的超聲磨削復(fù)合加工方法，使加工工件表面微裂紋大幅減少，表面質(zhì)量大大提高，加工效率是傳統(tǒng)的超聲加工的六倍以上，生產(chǎn)率大大提高。

由此看來，超聲振動精密磨削技術(shù)就是能滿足像陶瓷這類硬脆材料的加工需要而發(fā)展起來的技術(shù)之一。超聲加工不但能加工硬脆的金屬材料，還能加工非金屬等硬脆材料，解決了超硬材料、難加工材料領(lǐng)域中的許多關(guān)鍵工藝問題，并取得良好的效果。

三、超聲振動磨削加工原理及應(yīng)用

1、超聲振動磨削加工原理

超聲振動磨削加工原理是：由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電振蕩信號（一般為16～25KHz）經(jīng)超聲換能器轉(zhuǎn)換成超聲頻機械振動，超聲振動振幅由變幅桿放大后驅(qū)動工具砂輪產(chǎn)生相應(yīng)頻率的振動，迫使磨料懸浮液高速地不斷撞擊、拋磨被加工表面，使工件成型。因此超聲波加工就是利用超聲振動的工具，帶動工件和工具間的磨料懸浮液，周期性的沖擊和拋磨工件的被加工部位，使其局部的材料被蝕除而成粉末，以對硬脆材料進(jìn)行穿孔、切割和研磨等加工。（如圖1所示）

2、應(yīng)用超聲旋轉(zhuǎn)加工陶瓷

超聲加工技術(shù)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)超聲波加工到旋轉(zhuǎn)超聲波加工的發(fā)展階段，旋轉(zhuǎn)式超聲加工是在傳統(tǒng)超聲加工的工具上疊加了一個旋轉(zhuǎn)運動，這種加工用水帶走了被去除的材料并冷卻了工具，不需要傳統(tǒng)超聲加工中的磨料懸浮液，因此，這種方法被廣泛應(yīng)用于超聲振動磨削加工。

超聲旋轉(zhuǎn)加工原理是采用切削工具，如車刀、沖頭、壓頭之類都可以，如圖2所示，采用金剛石空心鉆工具以轉(zhuǎn)速為0—5300r/min的速度作旋轉(zhuǎn)運動，同時在超聲換能器作用下以頻率為20KHz作高頻振動，與此同時工件以恒定的壓力向工具進(jìn)給運動，冷卻液從鉆芯由泵抽入，流過加工區(qū)，沖走碎屑并冷卻工具。

綜上所述，超聲旋轉(zhuǎn)加工實質(zhì)上就是將超聲振動工具的錘擊運動和工具的旋轉(zhuǎn)運動的磨削作用結(jié)合在一起，而材料的去除機理是傳統(tǒng)超聲加工和金剛石磨削材料去除機理的復(fù)合，即在超聲振動沖擊（錘擊）下產(chǎn)生壓痕和碎裂、由切削工具的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為磨削過程的磨蝕、在超聲振動和工具旋轉(zhuǎn)運動的同時產(chǎn)生撕扯作用的拋磨（如圖3所示），通過錘擊、碎裂、磨蝕、撕扯這樣材料去除機理的組合，使超聲旋轉(zhuǎn)加工中材料去除率高于超聲加工和傳統(tǒng)金剛石磨削，通過抽出工具抽出超聲振動和旋轉(zhuǎn)運動的產(chǎn)物，可進(jìn)一步提高材料的去除率，同時在高頻振動下工件表面層產(chǎn)生疲勞容易被磨削運動去除，且加工壓力小，是對陶瓷之類的硬脆材料比較理想的加工方法。

四、超聲加工技術(shù)的發(fā)展前景

目前適用于硬脆材料加工的手段的主要有光刻加工、電火花加工、激光加工、超聲加工等特種加工技術(shù)。超聲加工與電火花加工、電解加工、激光加工等技術(shù)相比，既不依賴于材料的導(dǎo)電性又沒有熱物理作用，與光刻加工相比可加工三維形狀，這決定了超聲加工技術(shù)在陶瓷、半導(dǎo)體硅等非金屬硬脆材料加工方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。

盡管我國的旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)與先進(jìn)國家相比有較大差距，發(fā)展較緩慢，特別是先進(jìn)超聲機床的研制十分落后至今還沒找到市場化的數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工機床。但關(guān)于超聲加工機床中超聲電源的智能化、頻率跟蹤功能的實現(xiàn)及功率的自動調(diào)節(jié)等方面和超聲振動系統(tǒng)中大功率超聲換能器、多頻率工作點的換能器等復(fù)合換能器的功能模塊研究已取得了較大的發(fā)展，如何轉(zhuǎn)化這些研究成果推動旋轉(zhuǎn)超聲加工機床的研制、完善機床性能仍需努力。國內(nèi)外旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀與相繼開發(fā)的性能優(yōu)良的數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工機床其應(yīng)用也日趨工業(yè)化。

綜觀國內(nèi)外，超聲加工技術(shù)在不斷完善之中 ，正向著高精度、微細(xì)化發(fā)展，微細(xì)超聲加工技術(shù)有望成為微電子機械系統(tǒng)技術(shù)的有力補充。超聲加工技術(shù)的發(fā)展及其取得的應(yīng)用成果是可喜的。展望未來，超聲加工技術(shù)的發(fā)展前景是美好的。

【參考文獻(xiàn)】

1、左美云，信息系統(tǒng)的開發(fā)與管理教程[M]. 清華大學(xué)出版社， 20009

篇9

關(guān)鍵詞:釉料 長石 深加工

中圖分類號:F2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)09(c)-0119-02

建筑陶瓷行業(yè)雖然不是國家的支柱產(chǎn)業(yè),但也是國民經(jīng)濟(jì)的重要行業(yè)。一個建筑陶瓷生產(chǎn)企業(yè),年生產(chǎn)能力五百多萬平方米,耗用陶瓷材料上千萬噸。為了保持資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,提高產(chǎn)品的檔次和競爭力,就需要標(biāo)準(zhǔn)化的陶瓷原料加工企業(yè)。

陶瓷材料深加工項目將為建筑陶瓷企業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)化原料,使其產(chǎn)品更加穩(wěn)定,為建筑陶瓷企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量打下堅實基礎(chǔ)。因此,項目符合當(dāng)前發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)及節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。發(fā)展前景廣闊,項目建設(shè)是非常必要的。

1 市場預(yù)測及建設(shè)規(guī)模

瓷磚作為一種大眾裝飾材料,已被廣泛應(yīng)用于內(nèi)外墻及地板的裝飾,根據(jù)近年來的統(tǒng)計數(shù)字,我國各類瓷磚年產(chǎn)量已達(dá)65億平方米,同期,世界瓷磚年產(chǎn)量約為100億平方米。僅南部工業(yè)區(qū),區(qū)內(nèi)有陶瓷磚生產(chǎn)企業(yè)幾十家,年生產(chǎn)能力一億多平方米,耗用陶瓷材料幾千萬噸。根據(jù)以上分析不難看出,10萬噸陶瓷材料深加工項目僅占市場的1%左右,只要質(zhì)量穩(wěn)定,價格合理,提高產(chǎn)量還有相當(dāng)大的市場空間。

綜上所述,根據(jù)綜合的成本優(yōu)勢,陶瓷原料會有很好的銷售前景。

2 生產(chǎn)規(guī)模及工藝技術(shù)方案

2.1 生產(chǎn)規(guī)模

根據(jù)目前市場、場地及資金情況初步確定年產(chǎn)陶瓷材料(釉料、長石)10萬噸。

2.2 產(chǎn)品方案

(1)產(chǎn)品品種:陶瓷材料(釉料、長石)—— 10萬噸。

(2)產(chǎn)品規(guī)格:陶瓷原料為各種粉料,細(xì)度為200目。

2.3 生產(chǎn)工藝

(1)生產(chǎn)工藝流程。

各種陶瓷原料粉碎配比除鐵水洗揀選球磨除鐵干燥稱量包裝成品。

3 節(jié)能

本項目消耗的能源有水、電,煤。在工藝方案設(shè)備中以采用合理工藝和先進(jìn)設(shè)備為基本方案,這樣的生產(chǎn)線除技術(shù)先進(jìn)外,也有良好的節(jié)能低耗效果,在制定方案中,注意節(jié)能和綜合利用,采取一系列措施和技術(shù),在合理利用能源,減少能源消耗的同時,也降低了生產(chǎn)成本,并減少了環(huán)境污染。

本項目全部能源消耗折合標(biāo)準(zhǔn)煤年用量871.53t/年。

本項目正常年總產(chǎn)值9000萬元,增加值約3256萬元,全年能耗折合標(biāo)準(zhǔn)煤約871.53t,經(jīng)計算,本項目正常年單位總產(chǎn)值能耗指標(biāo)為0.097噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元總產(chǎn)值,單位工業(yè)增加值綜合能耗指標(biāo)為0.68噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元增加值。項目綜合能耗指標(biāo)低于“十一五”單位GDP能耗指標(biāo)。

3.2 主要節(jié)能措施包括

(1)關(guān)鍵性生產(chǎn)設(shè)備均采用能耗低,效率高,成品率高的設(shè)備,節(jié)約電力消耗。

(2)配電室盡量靠近負(fù)荷中心,電纜按經(jīng)濟(jì)電流密度選用,減少線路損耗。

(3)選用節(jié)能型電力變壓器和其他節(jié)能型電器產(chǎn)品,降低電器損耗。

(4)無功負(fù)荷采用低壓分散補償和高壓集中補償相結(jié)合的方式提高功率因素,降低損耗。

(5)采用自動化程度很高的電控系統(tǒng),提高生產(chǎn)機械運行效率,降低能源損耗。

(6)采用先進(jìn)的計算機控制與管理系統(tǒng),有助于提高生產(chǎn)管理水平,綜合節(jié)約能耗。

(7)采用節(jié)水器具,盡可能的節(jié)約用水,每一個用水環(huán)節(jié)注意節(jié)約用水,最大限度的使用循環(huán)水。

4 投資估算

4.1 本項目內(nèi)容為(釉料、長石)—— 年產(chǎn)10萬噸(釉料、長石)深加工項目

本項目投資估算是在工藝方案基礎(chǔ)上進(jìn)行的,包括固定資產(chǎn)投資和流動資金。固定資產(chǎn)投資包括:土地征用費、基建投資、設(shè)備投資及其他費用。

4.2 投資分析

本項目投資分析依2010年現(xiàn)行價格估算。

本項目總投資4500萬元,其中:土地征用費685萬元,占總投資的15.22%;廠房建設(shè)費1280萬元,占總投資的28.44%;設(shè)備投資1450萬元,占總投資的32.22%,其他費用60萬元,占總投資的1.33%,流動資金1025萬元。占總投資的22.78%。

5 效益分析

5.1 生產(chǎn)規(guī)模

年產(chǎn)深加工陶瓷原料10萬噸。

5.2 成本費用構(gòu)成

(1)陶瓷原料按開采成本價格加運費計算;動力按電力局公開電價計算;燃料按市場價格計算。

(2)固定資產(chǎn)原值3475萬元,折舊期按10年計算,殘值按5%年折舊330.1萬元。

(3)人員及工資。

該項目定員100人,年人均工資14400元,年工資總額144萬元。

(4)管理費用按銷售收入的2%計。

貸款利息1000萬元,×10%=100萬元

5.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)銷售收入。

根據(jù)市場行情,市場深加工陶瓷原料價格為:900元/t,則銷售收入為10萬噸×900元/t=9000萬元。

(2)成本核算。

原礦總成本:5100萬元。

燃料成本:600萬元。

工資:144萬元。

生產(chǎn)費用:200萬元；合計成本:5804萬元。

銷售費用:180萬元。

管理費用:180萬元；合計經(jīng)營成本:360萬元。

銷售稅金:540萬元。

實現(xiàn)利稅:9000萬元-5804萬元-360萬元-100萬元=2736萬元。

實現(xiàn)利潤:2736萬元-540萬元-549萬元=1647萬元。

5.4 經(jīng)濟(jì)評價

(1)投資利潤率:1637萬元/4500萬元×100%=36.38%。

(2)投資利稅率:2736萬元/4500萬元×100%=60.8%。

(3)投資回報年限:4500萬元/1647萬元=2.73年。

5.5 財務(wù)分析小結(jié)

綜合以上分析,本項目總投資4500萬元,年產(chǎn)值9000萬元,年利稅2736萬元,實現(xiàn)利潤1647萬元,投資回報期3年。因此,本項目有較高的抗風(fēng)險能力,是可行的。

6 結(jié)論

篇10

【關(guān)鍵詞】二硼化鈦；復(fù)合材料；微波燒結(jié)；致密性

0 引言

陶瓷在高溫條件下仍具有很高的硬度，但是陶瓷的脆性限制了它的應(yīng)用。為了改善其性能，可采用液態(tài)金屬銅（Cu）作粘結(jié)劑，促使陶瓷的硬質(zhì)相致密化，從而提高陶瓷的性能。研究發(fā)現(xiàn)，隨著Cu含量的變化，TiB2顆粒之間的孔隙逐漸被金屬相填充，使其致密性、韌性、強度都得到很大的提高。

1 原位合成制備TiB2/Cu陶瓷

通過TiB2基體內(nèi)部利用元素間或元素與復(fù)合相間的化學(xué)反應(yīng)合成強化相。于是將Ti粉、B粉和Cu粉按Ti+2B+xCu―>TiB2+xCu反應(yīng)方程式進(jìn)行配料。利用球磨機在無氧條件下球磨樣品粉末5h，充分混合后真空干燥。干燥后將粉末放置于壓力機中，梯度增壓到20MPa，保壓5min后取出壓片，以同樣的方法分別壓制3組含銅量為15%、25%和35%的樣品壓片，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒Y(jié)制取TiB2/Cu復(fù)合材料。

2 XRD射線測試分析與總結(jié)

已知在燒結(jié)過程中，Ti、B及Cu可能會發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：

2Ti + O2 = 2TiO

Ti + O2 = TiO2

4Ti + 3O2 = 2Ti2O3

Ti + 2B = TiB2

Ti + B = TiB

為了確定合成產(chǎn)物的反應(yīng)方向和最終相，對上式反應(yīng)的反應(yīng)自由能進(jìn)行了理論計算。計算后發(fā)現(xiàn)在TiB2，TiB及TiCu三種可能產(chǎn)物中，TiB2的反應(yīng)自由能最低。這說明在Ti-B-Cu體系中，TiB2是在理論上最穩(wěn)定的相。根據(jù)自由能計算參考數(shù)據(jù)可知，TiCu是可以可按下式和B反應(yīng)而轉(zhuǎn)變?yōu)門iB2。反應(yīng)式如下：

TiCu + 2B = TiB2 + Cu

通過用XRD射線測試后所得到的衍射峰的強度和衍射峰的數(shù)目可以看出，如圖1所得到的XRD射線測試的峰值圖，圖中含有TiB2和Cu，于是可以確定，通過用原位合成的方法能夠得到TiB2/Cu復(fù)合材料，根據(jù)成分配比，TiB2顆粒的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)達(dá)到80%左右。這一結(jié)果基本滿足要求。但同時在樣品中也發(fā)現(xiàn)有少量TiO、TiO2、CuO、TiB等雜質(zhì)，可能與燒結(jié)過程發(fā)生氧化有關(guān)。

圖1 樣品復(fù)合材料X射線譜

3 金相顯微鏡的測試與分析

通過金相顯微鏡的測試，我們根據(jù)3組對照實驗可以發(fā)現(xiàn)：隨著Cu含量的增加，TiB2復(fù)合材料的顆粒逐漸變小，空洞也在減少。如圖2所示的3組電子掃描的圖片。三組對比試驗可以發(fā)現(xiàn)，金屬確實能夠改變TiB2陶瓷的致密性。

圖2 3組Cu含量為15%（a）、25%（b）、35%（c）的電子掃描的圖片

由圖2給出的3組分別含Cu15%、25%和35%的TiB2/Cu復(fù)合陶瓷的掃描照片。其中，灰色是TiB2相，白色是Cu相，黑色是孔洞?？锥吹拇嬖谥饕獊碓从诳赡苁窃跓Y(jié)過程中雜質(zhì)或單質(zhì)硼（B）的揮發(fā)造成。從圖中可以看出，該組織較為致密，僅有少量孔洞。同時從圖中可以看出，隨著Cu含量的增加，TiB2顆粒的尺寸逐漸減小?？赡苁请S著Cu含量的增加，體系中的液相逐漸增多，抑制了TiB2顆粒的長大，另外隨著Cu含量的增加，金屬銅填充了陶瓷的空洞。

4 密度的測定與分析

用阿基米德排水法來測量復(fù)合材料的密度。利用浸在液體里的物體受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被該物體排開的液體的重力的原理，實現(xiàn)對陶瓷材料密度的測量。利用式F浮=ρ水gV排，分別計算出15%、25%和35%的陶瓷復(fù)合材料的密度是6.32g/cm3，6.54g/cm3和7.03g/cm3。根據(jù)密度測定可以發(fā)現(xiàn)：隨著銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，TiB2復(fù)合材料的密度也隨之增加。同時，由密度可以得出材料的相對密度，于是根據(jù)銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同時，材料相對密度的變化。可以看出：隨著Cu含量的不斷增加，致密度呈逐漸增加趨勢，但是增加幅度逐漸變緩。

5 結(jié)束語

（1）將Ti粉、B粉和Cu粉按照一定的比例混合，通過原位合成的方法是能夠得到一定量的TiB2/Cu陶瓷材料；

（2）在TiB2陶瓷中添加金屬（Cu）粘結(jié)劑是能夠改變陶瓷材料的一些性能包括致密性。

【參考文獻(xiàn)】

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