粉末冶金的意义十篇

粉末冶金的意义篇1

【关键词】粉末冶金 模具 仿真技术 加工方法

中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-111-01

0引言

粉末冶金是通过制取金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为生产原材料，通过过压制成形、烧结等工艺过程，制造出各种粉末冶金制品的工艺技术。现在，这种工艺已经成为我们在新材料研制领域内的重要工艺技术。在粉末冶金工业中，模具对于在很多工序中都有所应用，并且对于整个生产工艺也具有较大的影响。粉末冶金模具是粉末冶金制品生产的重要工艺装备，粉末冶金模具的质量对粉末冶金制品的质量具有直接的影响。然而，粉末冶金模具的质量主要取决于它的加工过程。因此，对于粉末冶金模具加工方法及仿真技术的研究，对于粉末冶金工业具有重大的意义。

1 粉末冶金模具的加工方法

目前，对于粉末冶金模具的先进加工方法种类很多，其中各种加工方法也是各有特点。现就几种主要的粉末冶金模具加工方法进行介绍，并对各种方法的特点和对粉末冶金模具的影响进行探讨。

1.1 电火花加工方法

电火花加工的方法，是通过在放电瞬间产生剧烈高温。然后，利用这一高温将工件的表面熔化（甚至汽化），从而达到机械加工的目的。这种加工方法在一些难以加工的超硬材料加工中具有明显的优势。

（1）电火花加工方法的特点

电火花加工方法能够有效的填补常规的机械加工方法对于难加工材料的不足，适用于对于强度高、熔点高、硬度高等难加工的材料的加工。另外，由于电火花加工方法直接利用电能与热能进行加工，因此在加工过程中可以实现加工的自动化控制。再者，这种加工方法的精细度很高，对于粉末冶金模具这种加工质量要求较高的产品是一种较为合适的加工方法。不过，这种方法也存在着一定的缺点，那就是利用电火花加工方法加工的粉末冶金模具的表面粗糙度较高，会对粉末冶金工业造成一定的影响。

（2）电火花加工方法在模具加工中的应用

在粉末冶金模具电火花加工中，常是通过使用数控电火花机床来进行加工的。数控电火花机床可以实现粉末冶金模具的精密加工，确保满足粉末冶金模具的质量要求。在粉末冶金模具的尺寸精度、仿形精度和表面质量等方面将发挥重要的作用。

1.2 仿形磨削加工方法

利用仿形磨削加工方法加工粉末冶金模具，即是通过利用专门的平面磨床，通过仿形尺对粉末冶金模具进行仿形磨削。这种粉末冶金模具加工方法的特点是其加工生产的粉末冶金模具的精密度较高，且表面较为光滑、平整，粗糙度较低。这种加工方法的缺点是加工效率较低。

1.3 数控线切割加工方法

数控线切割加工的方法，是通过将金属丝电极安装在一个转动的贮丝筒上，然后分别将被切割工件与金属丝电极接到高频电源的正、负极上，通过计算机技术控制控制电极的移动方向，并通过电火花加工达到自动切割的目的。

数控线切割方法是计算机技术与电火花加工技术的结合，可以发挥电火花加工方法的优点，还可以实现自动切割的目的。其在粉末冶金模具的加工上具有重要的作用。由于这种加工方法对于电极没有特别的要求，并可以对各种硬度和形状的工件进行加工。数控线切割加工的方法，还可以反复的使用电极丝，加工损耗小、精度高等特点，非常适合粉末冶金模具的加工生产。因此，数控线切割加工的方法也是目前在粉末冶金模具加工中最常用的方法之一。

2 粉末冶金模具的数控加工动态仿真

计算机仿真技术在各类科技领域都有广泛的影响，随着计算机仿真技术不断发展成熟，已经可以应用到产品从概念设计到结束使用寿命的整个周期的各个环节中，其中在产品的加工阶段应用更为广泛。在粉末冶金模具的加工过程中，仿真技术的应用将对粉末冶金模具的加工行业，甚至整个粉末冶金工业都具有重要的意义。

在粉末冶金模具的加工过程中，建立一个较为精确的数控加工动态仿真模型，通过模拟整个模具加工过程，从而获得在粉末冶金模具加工过程中所需的几何数据和力学信息，以及加工过程中可能发生的不良影响和可能出现的偏差值。通过数控动态仿真模型，便可以在加工前获得准确的信息，规避可能产生的不良影响，有效的降低了加工失误、偏差等现象发生的可能性。

在粉末冶金模具的加工过程中，利用精确的数控加工动态仿真模型，可以获得准确的数控加工代码，避免加工的错误和偏差；另外，还可以对加工误差值、刀具磨损等进行预测，为保证粉末冶金模具的质量要求和刀具的更换提供重要的参考信息。因此，在粉末冶金模具的制造加工过程中，计算机仿真技术发挥了重要的作用，对于保证模具加工生产的质量和提高模具生产效率都有很大的帮助。

3 结语

粉末冶金模具的加工，对于粉末冶金制品的质量具有很大的影响。目前，对于粉末冶金模具的加工方法仍具有很大的发展空间，计算机仿真技术在粉末冶金模具加工中的应用，也还需要人们不断的进行发展和研究。

参考文献：

粉末冶金的意义篇2

【关键词】 热等静压 粉末冶金 扩散连接

热等静压（hot isostatic pressing，简称HIP）是粉末冶金领域等静压技术的一个分支，现已成为一种重要的现代材料成型技术。该技术将制品放置到密闭的容器中，以密闭容器中的惰性气体或氮气为传压介质，向制品施加各向同等压力的同时施以高温（加热温度通常为1000～2000℃，工作压力可达200MPa。），使得制品在高温、高压的作用下得以烧结和致密化。

随着热等静压设备性能的不断改进完善，HIP技术现已在硬质合金烧结、钨铝钛等难熔金属及合金的致密化、产品的缺陷修复，大型及异形构件的近净成形，复合材料及异种材料扩散连接等方面得到了广泛应用，已经发展成为一种极其重要的材料现代成型技术。

1 热等静压设备的结构

热等静压设备主要由高压容器、加热炉、压缩机、真空泵、冷却系统和计算机控制系统组成。图1为典型热等静压系统的示意图。

高压容器是由无螺纹、底部封闭钢丝缠绕的预应力筒体和钢丝缠绕及预应力框架组成。加热炉提供热等静压所必需的热量，通常为电阻式加热炉，可视不同温度档的要求，采用不同的电阻材料，如最高工作温度为1450℃条件时可用钼丝加热炉，为2000℃条件时可用石墨加热炉。HIP设备通常采用非注入式电动液压压缩机可给热等静压提供高达200MPa的高压气体。真空泵采用旋转叶轮，在产品烧结中用于真空抽吸，同时抽除容器内的氧、水汽和其它杂质。冷却系统采用内外循环回路设计；内循环通过管道内冷却水的流动与压力容器外壳间进行热交换，为了保护冷却系统，冷却水的质量很重要，需采用去离子水，管路也需进行防锈处理；外循环则通过换热器将内循环的热量带出。计算机控制系统实现温度、压力、真空的程序控制，并显示所有工作状态，可编制控制器提供安全可靠的联锁。

2 热等静压技术的应用领域

2.1 粉末冶金领域

粉末冶金是用粉末作为原材料，经过成形、烧结和后处理将粉末固结成产品的工艺，能生产特殊性能的多孔制件、复合材料、复杂结构件，其产品具有组织成分均匀、力学性能优越的特点。采用热等静压（HIP）进行粉末固结是将粉末采用金属、陶瓷包套（低碳钢、Ni、Mo、玻璃等）或不采用包套置于热等静压设备中，以高压氮气、氩气作传压介质对粉末施加各向均等静压力，在高温高压作用下热等静压炉内的包套软化并收缩，挤压内部粉末使其经历粒子靠近及重排阶段、塑性变形阶段扩散蠕变阶段三个阶段实现制品的致密化。

图2为粉末热等静压固结工艺。粉末填充一般在真空或惰性气体氛围中进行。为了提高填充粉末的密度，包套要不停的振动。为了得到统一的收缩，则需要填充粉末的密度应不低于理论密度的68%，填充后包套要抽真空并密封，这是因为热等静压过程是通过压差来固结被成型粉末和材料的，一旦包套密封不严，气体介质进入包套，将影响粉末的烧结成型。另外，真空密封可以去除空气和水，防止氧化反应和阻碍烧结过程。

热等静压是在高温下对工件施加各向均等静压力，与传统粉末冶金工艺相比有如下优点；

（1）制件密度高。通过金属粉末HIP致密化成形的制件密度分布均匀，可以消除材料内部的孔隙，制造出理论密度的致密体零件。

（2）晶粒细小。包套受到等静压力的作用，可抑制粉末的晶粒快速增长，得到良好晶粒尺寸的制件。

（3）力学性能好。由于通过金属粉末HIP致密化成形的制件晶粒各向同性且均匀细小，能闭合材料内部孔隙和疏松等缺陷，提高材料的性能可提高制件宏观力学性能的均匀性，有助于提高制件的疲劳寿命，增强延展性、抗冲击强度及蠕变性能。

（4）实用范围广。可以对难加工材料（如钛合金、高温合金、钨合金、金属陶瓷等材料）以粉末HIP的方式成形和致密化。

（5）材料利用率高。包套与粉末在HIP过程中均匀变性，可以实现复杂零部件的近净成形，减少昂贵材料的浪费，达到节约成本的目的。

HIP成形能得到全致密的粉末冶金制品，其抗拉强度、延伸率、疲劳强度等力学性能优于烧结制品，因而HIP成形工艺在粉末冶金成形工艺中占有十分重要的地位，在现代工业生产中得到广泛的应用。

高速钢是一种化学成分复杂的高合金钢。在采用传统的熔炼-锻造法生产高速钢时，由于铸锭尺寸大，冷却缓慢、不可避免的产生碳化物偏析。这种偏析组织不仅给锻、轧等热加工造成困难，损害了产品的各种性能，而且限制了合金含量的进一步增加，阻碍了高速钢的发展。HIP技术的问世，使许多高速钢可以采取粉末冶金工艺来制造，从而克服了熔铸钢中碳化物偏析这类缺陷，把粉末冶金技术成功引入了致密钢材和合金钢的生产领域。

硬质合金是粉末冶金产品的代表作，通常采用氢气烧结或者真空烧结进行合金化；相比之下引入HIP技术制备硬质合金具备以下优点；1）残余孔隙几乎完全消除，相对密度达到99.999%；2）制造大型或长径比大的制品时，废品率低，表面缺陷大幅降低，抛光后可得到光洁度极高的表面；3）制品性能大幅度提高。

钛合金因具有高强度、高韧性、抗氧化及耐腐蚀的特性，广泛应用于航天、航空、航母和化工等领域。钛制品的传统制造工艺复杂，二次加工材料损失大。用HIP技术制备的粉末钛合金，不仅简化了熔炼工艺和切削工序，而且合金组织更趋均匀，性能明显改善。

陶瓷材料的特点是熔点高、弹性模量大、硬度高、密度低、热膨胀小及耐磨、耐腐蚀等。通常采用粉末压制成型和烧结或热压，通常制品孔隙度较大，性能较差。HIP工艺提供了生产高性能、高均匀程度、高致密度陶瓷或陶瓷金属复合材料的手段。在加工过程中，由于原料粉末直接进入包套，不再添加传统工艺所需的有机成型剂，所以原材料在整个工艺过程中不受污染，这样生产的材料是一种纯洁的匀质材料，具有均匀的细晶粒和接近100%的密度。而且，等静压技术将高压惰性气体和高温同时作用于产品，能够有效地去除内部空隙，并在整个材料中形成强的冶金结合，极大地解决了陶瓷或陶瓷金属复合材料制备的困难，特别在制备大尺寸、复杂形状的陶瓷材料方面有较大的优势。

另外，HIP工艺能生产基本不需要机加工的近终形部件。一个热等静压的近终形部件，由于可做成最终尺寸或接近最终的制品尺寸，因此用料少。据统计，采用HIP近终成形工艺制得的产品，其材料的利用率一般可达到80%～90%，其价格比常规工艺制得的产品低20%以上，同时显著减少了机加工的时间和成本。HIP近终成形技术中使用的模具已经可以用钢板焊接而成，其形状可以任意变化，部件的设计自由度较大。由于可制作各种异型体及整体部件，减少了焊接的数目，也提高了制品整体的可靠性。HIP近终成形技术可提高原材料的使用率和机加工效率，常用于整体成形许多常规方法难以成形的零件，特别适合于航空航天、船舶、武器设备、核设施、发电设备等关系国计民生的重大应用领域。

CFM国际公司生产的CFM56发动机中有2个挡板通过粉末HIP近净成形，截止2007年12月31日，有17532台CFM56发动机在役，已装备7150架飞机。俄罗斯使用EI1698P镍基高温合金粉末HIP近净成形，为地面涡轮装置生产大尺寸盘型零件，其强度和塑形比铸、锻件提高了10%～15%，近净成形的盘类零件直径可达1100mm（图3）。Bjurstrom等利用HIP近净成形方法成功制造了高压泵体，并将泵的支撑、关口、凸缘等部位与泵体一起整体成形，不仅显著缩短了部件的制造周期，且明显提高了制件的力学性能。瑞典Stephen等将板材焊接拼合成复杂包套的外壳与内部模芯，对APM2218粉末HIP近净成形，成功制造了复杂的蒸汽管路系统。他们还以超级双相不锈钢粉末为原料，采用HIP近净成形技术制备出深海下使用的高压阀体，完全克服了传统铸、锻件的缺陷，综合性能明显提高。法国Baccino等采用HIP近净成形技术制备出镍基高温合金、钛合金、不锈钢类非常复杂的零件，如直升飞机发动机的涡轮轴、叶轮等制件，还制造出尺寸达1m的大型不锈钢件。

我国在粉末HIP近净成形领域的研究工作开展较少，目前主要由北京航空材料研究院、航天材料及工艺研究所、中南大学、北京科技大学、西北有色金属研究院等单位开展了相关研究工作，尚处于研究初期，与国外先进水平相比，还有很大差距。

2.2 扩散连接

扩散连接是一种新型的焊接工艺，对于难于焊接的金属以及异种材料之间进行固态连接具有很大的应用价值。热等静压扩散连接是将两种材料表面磨平和抛光后，用某种液体或气体介质在各个方向加力将两种材料紧密地压在一起，然后加热到熔点以下的某个温度，并保温保压一段时间，使材料通过原子间相互扩散实现连接。热等静压扩散连接涉及到的材料可以是金属-金属、金属-非金属、非金属-非金属，在核工业、航天等多个领域方面值得应用推广的一项较好技术。

从上世纪70年代以来，国内外采用热等静压扩散连接的方法对铍/钢，铍/铜合金，铜合金/钢，铜合金/铜合金，铜合金/Al合金连接进行了大量的研究，实现了铍/ HR-1不锈钢、Al-Si合金/HR-2不锈钢、Be/CuCrZr合金W/Cu、V-4Cr-4Ti/HR2钢的热等静压扩散连接。

王锡胜等采用热等静压（HIP）技术实现了进行扩散连接，研究表明中间过渡层及连接工艺参数对接头性能存在明显影响。在580℃，140MPa下Be与CuCrZr直接扩散连接以及采用Ti（Be上PVD镀层）/Cu（CuCrZr上PVD镀层）作过渡层的间接扩散连接均达到了较好的连接效果。表面采用Ti镀层的间接扩散连接，可有效阻止Be与Cu形成脆性相。另外，中间层或扩散阻碍层材料对连接成功与否或质量高低有着重要的影响，其选择原则是在设定的温度下，尽可能阻止Be的扩散，减少脆性金属间化合物的生成，同时又能缓和接头的内应力。国内外研究了多种材料作为Be/Cu连接的中间层或阻碍层，如Ag、Ti、Cu、Al、BeCu合金以及复合层Ti/Ni、Ti/Cu、Cr/Cu、Al/Ni/Cu等。

在核聚变反应装置中，偏滤器面对等离子一面的材料要求有很好的耐高温性能和良好的热传导性能。现有的单一材料不能同时满足两种需要，因而设计了W-Cu复合材料。钨具有很高的熔点，可作为面对等离子一侧的耐高温材料，铜具有很好的导热性能，作为基体材料能满足导热和冷却的要求。吴继红等采用热等静压实现了核聚变反应装置中偏滤器面对等离子一面的铜和钨进行连接，焊接性能满足了偏滤器工作需要。

钒合金作为聚变堆结构材料的候选材料，在作为结构材料应用时，须与不锈钢等金属进行连接。冷邦义等以AuNi合金作为过渡层材料，采用热等静压（HIP）方法进行V-4Cr-4Ti/HR2钢扩散连接。

3 结语

热等静压设备和工艺日益改善，应用领域不断扩大，目前热等静压技术已广泛应用于航空、航天、能源、运输、电工、电子、化工和冶金等行业。热等静压技术能使粉末冶金件在高温高压的作用下实现全致密化，晶粒细小，大幅度提高制品的宏观力学性能的均匀性，有助于提高制件的疲劳寿命，增强延展性、抗冲击强度及蠕变性能，而且能够实现近净成型，是制备新型材料的重要手段。

对于难以焊接或材料性能相差较大的异种材料，热等静压方法能够通过异种材料间的原子扩散形成性能较为满意的连接接头。因此，热等静压扩散连接是一种可在多个领域推广的技术方法。

参考文献；

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粉末冶金的意义篇3

【关键词】 SVM； 图像分类； 粉末冶金零件；多类分类器；

中国分类号：TP-92

0.引言

支持向量机（Support Vector Machine，SVM）是一种新的机器学习技术。该技术已经成为当前国际机器学习界的研究热点，有许多学者已将它引入到图像分类中来，并取得了较好的效果。粉末冶金（PM）也称为钢铁粉末。它和普通的机械零件的最大区别是用模具加工而成的，由于具有节能、省材、环保、经济、高效等诸多优点，所以被称为典型的近净型制造技术。随着我国粉末冶金零件制造技术的飞速发展，尤其是汽车工业的飞速发展，粉末冶金零件的品种越来越繁多，样式各异，因此对粉末冶金零件的自动检测分类也提出了更高的要求。但是由于传统SVM对于多类分类总是将其转化为多个两类分类问题，相应地需要构造多个两类子分类器，这样不但使得分类器结构复杂，而且分类速度很慢，无法满足生产线上实时分类的需求。本文正是针对粉末冶金零件的特点，研究适合该产品的多类分类器，提高产品分类的快速性和准确性。

1. SVM多类分类器

支持向量机最基本的理论是针对二分类问题。但是在实际应用中涉及的一般是多分类问题，就需要将原始的两类SVM转化为多类分类器。近年提出许多多类SVM分类算法，大多数方法的思路是：构建一系列SVM分类器，每个分类器用于识别其中两个类别，并将它们判别结果以某种方法组合起来实现多类分类[1].

常见的方法有一对一和一对多两种[2]。本文要实现3类不同粉末冶金零件的分类，因为类别不多，故采取一对一的方法。设训练集为T，待分类的零件共有3个类别，在其中找出3种类别的两两组和，共有 个，分别用这两个类别样本点组成两类问题训练集 ，然后用求解两类问题的SVM分别求得3个判别函数 。算法如下图所示：

2. SVM分类过程

本文在设计分类器的时候，所采用的软件就是LIBSVM 2.86[3]。LIBSVM属于SVM模式识别以及回归的一个软件包，它的特点是既简单、易于使用又快速有效。该软件不仅提供编译好的可在Windows 系列系统的执行文件，还提供了源代码，方便改进、修改以及在其它操作系统上应用。

目前，LibSVM已经成为国内应用最多的SVM的库，原因是它不但程序小，运用灵活，输入参数少，而且是开源的，易于扩展。

为了得到适合粉末冶金零件的分类器，本文在整个实验过程是按照以下流程进行的。如图2所示。

SVM分类器的输入是图像特征提取的输出文件，也就是图像的边缘方向直方图所包含的数据信息。本文选取3种零件各90幅样本图像进行训练，每幅图像对应一个40维的向量，用它作为分类器的输入。如图3所示：

图中第一列是训练样本的数量，第二列是零件类别的编号，每一行是任何一个训练零件图像的维数。

通过训练得到的SVM模型保存为文件*.model，用记事本打开其内容如图4所示：

下面对模型里面的内容作如下解释：

3.多类分类器的验证

为了更好的判断SVM模型效果，下面我们用以下8幅图片进行测试，如图5所示：

经过对以上8幅图进行测试，每幅图像分别用本文得到的SVM分类器进行分类测试，图像的相似度是由libsvm的置信度统计出来的，其结果如表1所示：

从表格中不难看出，a图和b图属于类型1，c图和d图属于类型2，e图和f图属于类型3，g图和h图看不出来属于哪一类。也就是说只要是粉末冶金零件图的话，它的分类概率就悬殊很大，直接可以分出属于哪一类了；但是如果是非零件图的话，它分类结果相差都不会太大，也就是说，很难分出属于哪一类。

4.结束语

通过测试可以看出明，本文得到的SVM多分类器的准确率是相当高的。经过试验验证，该分类器的识别率可以达到98%以上。所以，将此分类器用在生产线上对粉末冶金零件进行分类识别有一定的实用价值和相当深远的意义。

参考文献：

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作者简介：张小洁（1978--），女，副教授，主要研究领域智能化制造与检测。E-mail：，电话：15619569155。

陕西工业职业技术学院科研基金项目，项目编号：ZK16-05。

粉末冶金的意义篇4

好在才让是个小有名气的人，好在我深知基础数据在网上都会有，好在安泰科技是个上市公司，企业有定期的报告，股票市场有横着杀出来的一些“市场分析师”；好在我在中关村也算混了快十年。

那么半个小时，对我来说也是够了。此前的各种各样的大会议小论坛里，见过才让；也在一些杂志的封面上、网页上，见过他的照片，有时候更折服于他偶然脱口而出的企业理念。我只需要问他一些表面上不着边际的问题，似乎就可以完成我的采访。

安泰科技脱胎于北京钢铁研究院，而安泰现在的产品，却是越来越精细、越来越高端；安泰科技原本是非流通股占大头的国有企业，而去年底的一场变革，让企业越来越开放，给了小股东更多说话的理由；安泰科技本来对员工的福利照顾得不周到，现在，越来越多的精力放在“惠泽员工”上。这一切都在说明，安泰科技，正越经营越高雅，上市时间越长越高贵，企业精神也越来越“高档”。

产品应越做越精细

2006年1月初，在钢铁研究总院粉末冶金研究室922老厂房会议室举办的座谈会上，才让邀请曹勇家、李献璐、王恩珂等粉末冶金领域的老专家，以及中国钢协粉末冶金分会、《粉末冶金工业》与相关单位的领导共聚一堂，探讨如何利用总院和安泰科技的技术与产业基础进一步强化发展粉末冶金事业，同时也正式宣告安泰科技股份有限公司旗下的“粉末冶金与环境技术事业部”正式更名为“粉末冶金事业部”。

安泰科技是由钢铁研究总院投资控股的高科技上市公司，下设11个实体分公司和事业部、11个参控股子公司，现拥有4个产业基地，在国内新材料行业中占有重要的地位。公司目前已形成了以超硬、难熔材料，非晶、微晶合金带材及元器件，稀土永磁、软磁材料和生物医学材料等为代表的六大系列主导产品。这些浓缩了大量科研成果的新材料，不仅用在航空、航天、国防等尖端领域，还被广泛用于日常的生产和生活，有着极广阔的市场前景。

“粉末冶金与环境技术事业部”是公司于2001年由粉末冶金材料分公司和石化用材事业部合并成立的。主营业务包括粉末冶金、环保与石化特种合金材料等领域。随着事业部产业的迅速发展，特别是公司投资1.5亿元在永丰基地建立雾化制粉、注射成形和过滤元器件三个产业项目后，事业部已经形成了制粉、成形和元件生产的完整产业链。其中，注射成形产品90%进入了国际市场，雾化合金粉末和金属多孔材料元件等产品也占据着国内主流市场，三条生产线的装备水平和量产规模均处于国内领先地位。另外，随着市场竞争和新材料技术发展的需要，粉末冶金工艺技术将在其中显现出越来越重要的地位。因此，此次的事业部的更名不仅展示出公司在粉末冶金领域的长期产业发展战略，而且突出了主营业务优势，更加有利于整合与利用钢铁研究总院、安泰科技和北京市地方的相关资源。粉末冶金事业部更名后，将在粉末冶金材料技术、工艺装备和测试分析技术等方面集中优势资源，不断强化和扩大其产品与产业发展领域。

才让说，“粉末冶金事业部”名称的启用更加凸现了安秦科技的战略意图，对公司和事业部的资源整合、技术创新、产品和产业结构的发展规划有着重大的意义。粉末冶金事业部也将基于此加快产业发展的步伐，迅速在国内外构建起品牌，为安泰科技参与国际化竞争以及参与推动我国粉末冶金技术的产业化发展奠定坚实的基础。

才让一坐下，就和记者说起安泰公司的一个主营业务“生物材料”，安泰科技公司正用研制出的一种合金，生产一种供心脏病人用的“带药支架”。这种支架上附着了一些药物，既可以减少病人的排异，也放缓了支架本身与身体结构的冲突，降低了支架本身的损坏对身体的影响。“现在，市场要求越来越精细了，不带药的支架已经很难卖出去了。”

“我们做的本质上是新材料领域，这个领域可能范围都不大，但附加值很高，我们主营的几大领域，表面上似乎都很狭窄，很微细，可都需要极高的技术和极精细的制作能力。过去我们钢铁研究院有技术，可是缺乏向市场靠拢的精神，于是国家就想办法通过改变院所体制，让我们以事业单位上市，强迫我们在二三年内，自生或者组配上各种市场经济能力，这样，我们的研究就更加的有目的了，企业就变得更生动了。企业就一定要有市场来呼应的，我们要生产什么？我们的优势产品是什么？显然，我们的优势产品是精细化的产品，过去的实验室无法生产，我们就建立小型的生产车间，让高端的技术与精细的生产线配合起来，既转化了我们的技术，又提升了我们精细生产的才能；我们的产品几乎全部出口，这样能带来巨大的利润。”

大量出口也一度带来了其他国家同行的嫉妒。前不久，美国商务部就收到了来自下属一些企业的申诉，要求对中国、台湾、韩国相关企业进行“反倾销调查”，要求对安泰科技的产品加收168%以上的惩罚性关税。美国商务部为此派了好多次调查组亲自到安泰科技现场调研，看有没有接受国家的“非市场经济”支援，看技术是不是很真实，看生产线是不是很到位，检查的结果对安泰科技非常有利，商务部裁定安泰科技要多交0.1%的关税。“这等于承认了我们的技术非常好，等于承认我们没有接受来自国家的任何补贴，等于承认了我们的企业是完全市场经济型企业。这个结果还对早于我们进入美国市场的韩国企业台湾企业是个坏消息，因为他们被要求加收比我们高得多的关税。当然，我们为此也花了不少学费，因为官司在美国打，得请美国律师。但这正是一个企业走向国际化必须之路，这学费交得值。”

上市公司要有开放精神

1997年底，当时还有冶金部工作的刘淇（现北京市委书记），“把最后一个上市名额给了我们。以前上市指标都是给企业，给事业单位这是第一次。这个机会给钢铁研究院转型带来了很好的机会。2000年，公司完成各种上市考试之后正式上市。”

上市了，就要遵守上市的游戏规则。中国证监会于2005年5月9日开始进行资本市场上市公司的股权分置改革。2005年10月24日，安泰科技的股改方案一公布，就遭遇了股改以来的首起散户股东有组织、大规模的自发联合事件。非流通股股东对安泰科技10股送2.6股的对价方案表示不能接受，天津一位资深股市投资者发起散户联盟，他本人握有安泰科技200万股，又通过网络征集了共645万股，成为安泰科技第一大流通股股东代表，在10月29日来到北京与安泰科技公司进行了当面沟通交流。

面对投资者反响热烈的局面，为了更广泛的听取投资者的意见，公司开辟了多种渠道与股东沟通：设立了股改热线、股改邮箱、网络专栏；举行了网上路演；既做到“走出去”，组织股改工作小组赴各地沟通；也能够“请进来”，邀请流通股股东到公司交流，用诚挚的沟通获得了投资者的理解和支持。10月29日，安泰科技副总裁、董事会秘书钱学军向股东代表们介绍了公司的发展现状和未来前景。才让总裁、钢院总院副院长李波亲自与部分流通股股东作了面对面的交流。随后公司组织部分流通股股东参观了公司产业基地。10月31日，安泰科技又举行了股权分置改革网上交流会。路演结束后，董事长干勇院士表示：通过这次交流，公司更进一步地了解了流通股股东和广大投资者对公司股改的要求和期望。

才让对记者坦言：“要给安泰科技一个逐步改善的时间。我们也是在实践中摸索经验。如果我不是一个科技工作者，我就理解不了安泰科技，无法在这里管理和驾驭；如果我不拿职业经理人来要求自己，我就无法面对市场的挑战，我们必须要竞争，必须要盈利，必须要发展。但是，这两者的基础是：我是国有控股公司的管理者，如果我忘了这一点，我就没有立身之地；我的饭碗是投资者给的，我也是小股东投资者的委托管理人，忘了这一点，同样就没有发展空间。我要对小股东负责，也要对大股东负责。客观要求我必须要用多重标准来适应角色。安泰科技是慢慢地转型的，它既要满足上市公司的商业化要求，满足流通股股东和投资机构的要求，又要满足监管机构的要求，满足《证券法》和《公司法》的要求，要高速发展，回馈股东。但是，它的控股人是国务院国资委，它还要满足国家对央企的要求和对国有资产的管理。我们要走两根钢丝。”

通过与散户联盟“盟主”等和一些代表流通股股东的沟通，根据全体非流通股股东提议，安泰科技将股权分置改革方案的部分内容进行了调整。11月2日，安泰科技公告，将10股送2.6股改为10股送3.2股，按送出率计算，目前在央企中处于较高水平，并把售股价格底限从6元提高到10元。

“盟主”回去之后，于11月2日晚写了《我的自白书》，发在了安泰科技的股东论坛上。他这样写道：“安泰科技背靠钢院，技术和创造力一流，行业壁垒高，景气周期长，像一个体能储备十足的长跑健将；行事低调，只做不说，像性情内敛的智者……今天安泰股改方案修改稿已公布，10送3.2股，减持价10元，虽然较《征求意见稿》有较大的提高但没有达到或接近联盟的要求，我感到非常对不住大家，辜负了各位的信任和期望。安泰科技是我非常看好的公司，本着关心安泰爱护安泰的原则，实不忍尽全力否决它，尽管否决我们只会有短期的损失，对今后的股改和行情的发展会有极大的促进，但对安泰则伤害至深，也是我们最不想见到的结果，最后是一个两败俱伤的局面。可以这么讲，如果非要否决一个方案，也不应该是安泰。”

同一天的《证券日报》分析文章认为：“新方案体现了流通股股东和非流通股股东利益平衡点，是各方利益博弈的结果。” “新方案保证了流通股股东的利益，力争流通股股东和非流通股股东得到双赢的结果。新的股改方案对原方案有3处重要改动。”“一是大幅提高对价水平”，“提高幅度在已经公布的方案中名列前茅。新方案已超过市场对价的平均水平，在央企中更是处于较高水平”；二是“在提高对价的同时，控股股东钢铁研究总院还修改承诺为：“自改革方案实施之日起，其持有的原非流通股股份在二十四个月内不上市交易或者转让；承诺期满后，通过证券交易所挂牌交易出售原非流通股股份，出售数量占公司股份总数的比例在十二个月内不超过百分之十，且出售价格不低于每股人民币10.00元。”减持价格在原基础上提高了80％，体现了大股东对公司未来的发展充满信心。三是“取消增持股份计划。因为，原定的增持条款投资者反映意义不大。”

才让笑着说：“上市是把一家封闭型公司走向开放化的过程，是由国有控股走向全面考虑小股东利益的过程，过去我们对大股东利益考虑得太少，今后，会像公司的产品一样，我们会对小股东的利益考虑得越来越精细、周到。因为市场经济的原则，第一是公平和公正。”

给员工更多的“惠泽”

安泰科技专注的新材料行业，被认为是新技术进步的基础，新材料领域的每一项技术突破，都会带来全社会的重大技术变革。同时，中国拥有的丰富新材料资源，也成为安泰科技的一大优势。比如安泰科技涉及的稀土钕铁硼材料，全球产量有一半在中国。“安泰科技将逐步实现在有优势的新材料行业合并和扩张，以整合产业群，占据各个新材料行业的国内甚至国际领先地位。”才让说，由于国外同类企业尚未大规模进入，而在国内还无等量匹敌的对手企业，才让对这样的未来信心勃勃。

“但是有时候，我们会对一些重要的方面照顾不周，尤其对人才价值的体现方式上。我们考虑得可能太简单了。”过去的钢铁研究院，有许多优秀的人才，有良好的工作作风。“即使我们不上市，不作经营，大家也会像往常一样工作。所以，在这方面，我们对员工非常放心，以前我以为，只需要给他们创建一个良好的宽松的工作环境，他们就能做出让人满意的成果。”

记者问：那么什么样的环境是合适的工作生态环境呢？如果压迫得太紧，显然对员工未必有好处，如果放得太宽，可能又有纵马驰骋、漫无收束之嫌。

才让说：“这需要两个方面的精细化制度设计。工作目标上要明确，要量化，该什么时候出成果就要什么时候出成果；二是你的科研方向要与公司的方向一致，我们是搞材料的，你去搞太不沾边的东西，可能就不行，要么你就转到适合你意愿的方向，要么就要和公司的方向保持大体一致。在这个前提下，我们再讨论其他方面的宽松。因为知识分子有他的特点，他最需要考虑的，是自己有没有业务前途，能不能在单位和社会上显现他的价值。”

才让说到这里，话锋又一转。“过去，我们以为，知识分子的价值主要体现在事业上，在收入上只要能够解决温饱，满足其基本体面生活的需求，就可以了，现在看来，我们对其价值考虑得还不够。所以我们现在在设计股权激励方案，以前我们想过一些奖励办法什么的，今后，我们还要有更多的激励方案出台，目前正在设计之中，上报批准之后，预计就能马上实施。因为虽然我们说‘劳动者创造价值’，但在现实中，更多的时候，是‘资本创造价值’，劳动者的利益往往被大小股东剥削了，他们的付出与报酬不能成为正比，这是不公平的，必须改变，必须让更多愿意与安泰科技一起奋斗的人，必须让更多的为安泰科技贡献青春和才华的人，得到更多价值体现，这种体现既是在事业上，也要在收益上。看我们公司口号的转变你就会知道，以前我们的口号叫‘稳健成长、高速成长、造福社会、回报股东’，当时觉得已经很全了，后来慢慢发现，好像少了些什么，最后我们看出来了，对员工的福利考虑得不够细致，于是我们加上了‘惠泽员工’这一句，这样就比较全面立体地体现了我们企业的精神。”

到今年，安泰科技已连续7次获得海淀园二十强企业称号，显然，今后这个次数会继续增加。2006年初，安泰科技连续入选上海、深圳等地的三大证券指数。根据各指数的编制规则来看，安泰科技入选深证100和沪深300指数，表明公司的流通市值、成交活跃度达到了一定的规模，同时也是对公司一直以来业绩稳定增长、坚持分红回报股东、规范运作等方面的良好市场形象也得到了证券市场广大投资者的认同；而入选新的深证创新指数，更显示了公司作为金属新材料行业的领先企业所具有的强大研发创新实力，而这正是国家鼓励自主创新的政策环境和证券市场投资者所鼓励和认同的。

才让（次仁），在藏语中的意思是“长寿”。这也是才让对安泰事业的追求目标。他说，安泰科技有“3年”、“5年”和“10年”的不同阶段目标。“3年”目标是在金属新材料中国上市公司中做到“第一集团”；“5年”目标是在中国高新技术企业同类企业中做到“第一集团”；“10年”目标是进入全球该行业的“第一集团”。但这些都有个前提，就是做“百年老店”，追求长期发展，而非短期辉煌，因为持续增长比超常规增长更有价值。“可也有人说过，中国的上市公司有一个三年门坎，头年募得很多资金，第二年到处投资，第三年就倒闭了。又有一个说法是中关村的上市公司有一个五年门坎，上市之后，到第五年往往就会出问题。安泰科技似乎都在一关关地渡过。因为，只要我们在产品上给社会造福利，在权益上给股东良好的回报，在企业内部给员工美好的未来，那么，安泰科技一定能够实现可持续发展、长远发展的远大理想。争取用10年左右的时间，将公司发展成为以高新技术材料及其纵深制品为主业，进军信息、环保、生物工程等领域，成为跨行业、跨地区、乃至跨国性生产与控股经营相结合的大型高科技企业。”

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粉末冶金的意义篇5

黄伯云院士在美国留学8年，1999年当选中国工程院院士。他是学校校长，还兼任我院院长，是我们的当家人、领路人。他提出，要干大事，干党中央、国家关心的大事，要对接国家重大需求、干解决国家战略安全和国计民生的大事，从而实现研究院跨跃式发展。干大事的直接内涵归纳为五个方面：大平台、大队伍、大项目、大成果、大贡献。院党委将干大事作为研究院全面落实科学发展观的具体行动，将干大事作为研究院党委争创先进党组织的奋斗目标，将干大事作为研究院每一个党员发挥先锋模范作用的主要义务。院党委在充分征求各方意见的基础上，每年都要安排一次务虚会，专题研究本年度的大事和任务，并细化成全年的工作要点，充分发挥了基层党组织的战斗堡垒作用和政治核心作用，带领全院教职工一心一意做好教学科研和科技成果产业化一线工作。

二、以学科建设为契机，凝聚高水平人才

学科建设是研究院教科产得以发展的根基，而学科建设需要有高水平人才的支撑。院党委把党支部建在学科上，实现党建工作与学科建设同步发展，吸纳和培养了大批高水平人才。主要表现在：一是选拔出高水平人才并委以重任。在选择支部书记、配备支部委员上适应学科建设需要，90%以上都具备高学历高职称。二是通过支部建在学科上的模式培养高水平人才。如荣获国家技术发明一等奖的前4名都是共产党员，全校数量前2名均是我院党员，各学科带头人绝大部分是共产党员。三是以建设科研创新团队为抓手凝聚高水平人才。如以杜勇教授为首的国家自然科学基础创新研究团队和教育部长江学者创新团队，以熊翔、贺跃辉教授分别为首的长江学者人才团队，以周科朝教授为首的国家重点“863”计划创新团队，以黄启忠教授为首的高超科研创新团体。这些团队共吸引国内或海归材料学博士30多人，团队中具有正高以上职称的专业技术人员多达40余人，这些人才80%是党员。目前,全院在岗的118名教职工党员中，70%的党员都分别以担任支部成员、担任学科带头人或以融入了不同的科研创新团队成为材料领域的高水平人才，很好地担当了研究院的发展重任。

三、以关心群众为宗旨，构建和谐研究院

群众的事无小事，关心群众、爱护群众、尊敬群众、依靠群众，是研究院取得成绩的法宝。院党委十分注重和谐发展，落实中央科学发展和建设和谐社会的理念，依靠全院广大群众力量、切实做好群众工作。一是发挥工会的作用，每年都召开职工代表大会，听取职工意见，集中群众智慧，依靠群众决策。二是营造职工文化氛围，提高教职工的凝聚力。根据职工个人爱好，研究院在教职工中组建了乒乓球俱乐部、篮球俱乐部、汽车俱乐部、瑜伽俱乐部和离退休职工钓鱼俱乐部，经常开展丰富多彩的文体活动。研究院篮球队、乒乓球队还经常在学校或长沙市周边组织友谊比赛，展现了研究院团结向上的精神风貌。三是改善教职工福利待遇。研究院在逢年过节都要适当给教职工发放米、油、水果、元宵和过年物资，虽然价值不多，但让教职工能感到集体的温暖和党组织的关怀。四是做好关爱和培养好学生的工作。研究院实施“爱心资助工程”，没有一个学生因为经济贫困而影响学业，学生读研率接近60%、大学生就业率连续六年保持100%。五是对生病住院的职工都要安排专人去医院进行慰问看望，对家庭困难的教职工给予经济上或工作上重点关注，妥善做好有关的吊唁工作或善后工作、让群众体会到“患难之处见到党组织的真情”。五是充分发挥离退休老专家的“传帮带”作用。院党委鼓励在粉末冶金领域离退休的老专家将他们的知识和经验毫无保留地传授给年轻的同志，保证研究院在粉末冶金技术一代接一代有很好的传承。研究院连续六年考核被学校评为先进单位。在保持共产党先进性教育和学习实践活动中，群众测评满意度都是在99%以上。研究院干群关系、师师关系、师生关系十分融洽、十分和谐。

粉末冶金的意义篇6

[关键词]冶金、喷吹、高压喷吹、低压喷吹、修正值

中图分类号：TF325.63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0002-02

1.确定喷射冶金效率的关键因素

实践证明，使用相同的脱硫（磷）剂，其脱硫（磷）率与方法的搅拌能力、粉剂的粒度等关系甚大。如使用CaC2脱硫剂时，KR法效率达90%以上，而喷吹法则为70-80%。喷吹Na2CO3和撒Na2CO3于铁水表面再用空气搅拌，前者脱磷效率比后者高10-20%[2]，脱磷能力喷吹法高于底部气泡法。

采用喷射冶金的理论根据是：在高温反应条件下，化学反应的速率不成问题，限制环节是传递屏障。

传递速率方程：F=A.

式中：F―物质流量

A―比表面积

D―扩散常数

―界面层厚度

―浓度梯度

上式中D、变化不是主要的，而粉末增加了A，搅拌减小了，促使反应加速。

提高喷出速度，则能提高气体动能亦即对熔池的搅拌能力，提高喷速同时亦可提高颗粒的动能，有利于颗粒突破界面进入液体中去，则提高了粉剂的利用率。从关系式中可以看出：

颗粒的临界直径d cr与颗粒速度V的平方呈反比，速度对于喷吹粒度极小的粉剂尤为重要。

2.高压喷吹与低压喷吹

2.1 高压喷吹

所谓高压喷吹，是指输粉气流在喷枪出口处的压力达到该处的临界压力，气流以临界速度（音速）喷出的喷吹。

设喷枪出口外界压力为P0

P0=PM+Pa （Kg/Cm2）

式中：PM 为金属液的静压力

PM=rh （Kg/Cm2）

r―金属液容重（Kg/Cm 3）

h―喷枪插入金属液深度（Cm）

Pa―为大气压力 （Kg/Cm2）

设P1为喷枪出口处的临界压力

则P1和P0有下列关系：

P1=

式中：：混合物的绝热指数;

、：混合物比热 Kcal/Kg.℃;

：载气等压热容 Kcal/Kg.℃;

：载气等容热容 Kcal/Kg.℃;

：系数;

：粉剂的平均比热 Kcal/Kg.℃;

：载气在混合物中所占的重量比;

：单位时间内气体的消耗量 Kg/S;

：单位时间内粉剂的消耗量 Kg/S;

：载气的密度 Kg/Nm3;

：气粉流的混合浓度 Kg/Nm3;

设喷粉罐至喷枪出口的压力损失为PR，喷粉罐处输粉气流的压力为PT

当PT ≥P1+PR=时，该系统则为高压喷吹系统。

高压喷吹喷枪出口处的流速：

式中：

V出 ：出口流速 m/s

g ：重力加速度 9.81m/s2

KCM：混合物的绝热指数

P出：喷口处的压力 Kg/m2

υCM：混合物工况比容 m3/Kg

2.2 低压喷吹

如果输粉气流在喷枪出口处的压力低于该处的临界压力，则属于低压喷吹，当气源压力低或喷吹工艺要求，亦有采用低压喷吹的情况。

低压喷吹喷枪出口速度

式中：

P0 ：外界压力 Kg/m2

P出：出口处压力 Kg/m2

2.3 高压喷吹的特点

（1）喷速大，在直筒型喷嘴下为最大速度，对熔池搅拌能力强，只要控制好供气强度（铁水喷吹一般供气强度为0.03～0.02Nm3/t.min），可在不造成喷溅的情况下（相同气量），提高载粉浓度（相同的输送速度），提高粉剂利用率，加速反应。即可以改善喷吹的各项指标。

（2）能保证喷吹过程的稳定性和喷口的畅通。低于临界压力时，铁水的波动使喷口处的压差P处于不稳定状态，可以搅乱整个系统不能稳定，即出现脉冲现象，甚至造成喷口或系统堵塞。高于临界压力的喷吹，流股不受外界P的干扰，因而能实现无脉冲的稳定喷吹。

（3）采用高压喷吹，可以在常压下进行冷态喷吹调试，喷吹参数调好后，进行热态使用时可确保参数不会变化，达到可控、无脉冲之目的，这对钢包喷粉来说具有特别重要的意义。

典型的高压喷吹装置如法国IRSID喷粉装置，向2～3米深的金属熔池喷粉时（其临界压力相当于3～4Kg/Cm2）喷枪口压力为5～7巴（5.1～7.1Kg/Cm2）粉料分配器出口输送压力为7～10巴（7.1～10.2Kg/Cm2）。

（4）日本则采用低压喷吹，在喷枪入口处设置回旋器，利用切线引入纯净气体，可以降低流股外层的含粉浓度并缓冲枪管压力的波动。

3.冷态试验

3.1 冷态试验的目的

喷射冶金中使用的喷粉装置，是以可压缩的流体（氩气、氮气、空气、氧气或其它气体）为载体，向熔池输送冶炼所需的各种粉剂。

喷吹要求在一定的时间一定的气体耗量下喷入一定量的粉剂，为此必须事先调试喷吹参数（各路气体的压力、流量），以满足不同特性粉剂的喷吹要求。

3.2 高压喷吹冷态试验

冷态试验一般在回收罐系统内进行，这样粉剂可以回收使用而不致浪费。

回收罐的环境压力可近似视为外界大气压力（视除尘方式而定，一般略高于外界大气压力），但肯定低于喷枪在金属熔池中出口处的外界压力。高压喷吹的特性是当喷口处压力高于临界压力时，喷口流股的流速与外界压力大小无关，冷态试验所取得的各项喷吹参数，可直接用于热态喷吹，不须模拟喷吹环境压力。

3.3 低压喷吹冷态试验

低压喷吹冷态试验必须模拟热态喷吹的外界压力，所以在回收罐上要安装压力调节装置，以模拟热态时的外界压力。

3.4 喷枪出口热态流速的修正值

冷态试验时，可测得流体流量，即可测得V出冷，按前面公式可计算出P出冷。

热态喷吹时，P0冷=P0热 ， P出冷=P出热， KCM 是标况计算值，在此视为常数，热态流股的流速需在V出冷基础上加一个修正值R ：

即 V出热= R ・V出冷

R

热态下喷口处流股的温度值设定准确与否，将决定热态流股在喷口流速的准确性，这是计算喷口直径的一个重要参数。

有条件时，在热态试验中采取措施直接测得喷口流股的温度，从而能准确计算出口流速，这对于整个喷吹系统的参数优化具有重大意义。

参考文献

[1] 《喷射冶金和炉外精炼》;

粉末冶金的意义篇7

关键词：废旧干电池 环境 重金属 回收 再生

中图分类号：X799 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0112-01

中国是电池消费大国，每年至少报废50万吨干电池，其中包含了列入《国家危险废物名录》的汞、铜、锌、铅等重金属。鉴于电池内含有大量有害成分，如重金属、废酸、废碱液等，若不经过妥善处置而进入环境，电池中的持久性重金属在环境中与有机物发生反应，生成毒性更强的金属有机化合物。这些持续进入环境的有毒金属污染物在生物体内富集，将在未来几十年甚至上百年对人类生存环境和健康产生极大的危害。此外，报废的干电池中仍含有大量的可再生资源，如不能进行回收利用，就会造成锌、锰、铅、镉等资源的极大浪费，因此，废旧干电池的回收利用技术对环境保护和资源节约具有重要的意义。

目前，废旧干电池较可行的回收利用技术主要有两种：湿法和火法，两种方法主要可以解决以下两个问题：一是汞金属及其他可再生资源的回收；二是消除“三废”。即废液、废气、废渣对环境的污染。

1 湿法回收技术

湿法回收技术有焙烧—浸出法和直接浸出法两种，其原理是利用Zn、MnO2等可溶于酸的原理，Zn-Mn干电池湿法冶金回收过程就是使其中的Zn、MnO2与酸作用，生成可溶性盐进入溶液的过程，净化后的溶液可电解生成金属Zn和电解MnO2，或者生产化工产品（如立德粉、氧化锌）、化肥等。

1.1 焙烧—浸出法

该法采用机械切割废干电池，将炭棒、铜帽与塑料一一分离，暴露出电池内部粉料和锌管，然后在600℃的温度条件下，在真空焙烧炉中焙烧6～10h，使氯化铵、金属汞等挥发为气态，并采用冷凝设备加以回收，废气经过严格的净化处理，将汞含量减至最低；焙烧后的产物细细研磨后经磁选、筛分可以得到高纯度的锌粒和铁皮，筛出物经过强酸浸出后从浸出液中可以电解回收金属Zn和电解MnO2。

废电池在高温条件下焙烧除汞后的残渣（含锌30%～60%、锰23%～30%）被大内弘道在pH=1时用硫酸浸出其中的锌和锰，后用NaHS中和，使95.4%的Zn以ZnS的形式进入沉淀，极少量的锰与锌共同沉淀用作冶金原料。

1.2 直接浸出法

该法将废旧干电池进行机械破碎和筛分、洗涤后，直接进行酸浸，浸出溶液中的锌、锰等金属，从过滤、净化后的酸浸滤液中提取重金属，进而生产化工产品。

该法曾于1991年被北京冶炼厂引用，处理锌锰干电池并回收其中的金属Zn、Cu、Fe、MnO2和NH4Cl等，其中锌回收率为81.3%，铜回收率为85.5%，该工艺除回收率较高外，还可以解决因氯化铵对设备的腐蚀而使设备不能够长期运转的问题。

兴建于德国马格德堡近郊区的“湿处理”装置也是基于该法的原理，该装置中除了铅酸蓄电池以外，其他各类电池均可溶解于硫酸，然后借助离子交换树脂从溶液中提取各种金属，能够提取出电池中的95%的金属物质。

总的来说，湿法冶金虽然可以使废电池中的有用成分得到有效回收，但其工艺流程太长，废气、废液、废渣处理难度大，易对环境造成二次污染，且最近几年电池生产过程中逐步实现无汞化，再加上铁、锌、铜、锰等重金属市场不景气，导致从废旧电池中回收上述资源的成本远高于其本身的经济效益，因此湿法冶金技术在废旧电池回收领域已很难实现其利用价值。

2 火法回收技术

鉴于湿法冶金的种种弊端，目前为止，大多数专家都认为处理废旧电池的最好方法应属火法冶金工艺，该工艺是最为有效的处理和回收汞的方法。其原理是在600℃左右的高温条件下，物氧化、还原、分解废旧电池中的金属及其化合，并使其挥发、冷凝的过程，共分为两类：分别为传统的常压冶金和真空冶金。

2.1 传统的常压冶金法

传统的常压冶金法有两种途径：一种是在较低的温度下加热废旧电池，使其中的汞挥发，然后在较高的温度条件下回收Zn及其他重金属；另一种是在较高的温度条件下在竖式炉中对废旧电池进行焙烧，使其中易挥发的金属及其氧化物挥发，挥发后的残留物作为冶金中间产物另做处理。

用竖式炉处理废干电池时，竖炉分为三个部分：分别为氧化层、还原层和熔融层，废旧电池在竖炉中焙烧时采用焦炭加热，其中汞在氧化层中挥发为气相，锌高温下在还原层被还原挥发，然后汞和锌分别在不同的冷凝装置内进行回收，废旧电池中大量的铁、锰在熔融层被还原生成锰铁合金。

日本TDK公司和野村兴产公司对废干电池再生过程作了大胆改革，将上述工艺改为整体回收，而不是单一的金属回收后作磁性材料。改进后的工艺为将废旧电池进行机械破碎，在高温条件下除去其中的杂质并将金属元素氧化，经过一系列处理即成为合成铁金氧的原料。该工艺改革的构想来自于彩电和变压器等使用的铁金氧的原料同干电池中所含的主要成分类似，与传统工艺相比，由于大大简化了其中有用成分的分离工序，降低了回收成本，使废旧电池回收成本远低于铁金氧原料价格，从而使废旧电池再生利用的经济效益大为提高，具备较强的实践意义。

2.2 真空冶金法

传统的常压冶金法与前述湿法冶金同样存在种种弊端，例如工艺流程长，对环境的污染相对较大，生产成本高于其产生的经济效益，能耗相对较高等，因此人们在对废旧电池各种回收利用技术充分研究的基础上提出了真空法。真空法的工作原理是基于不同组分在相同温度下具有不同的蒸汽压的原理，使组成废旧电池的各种组分在真空环境下通过蒸发与冷凝，使具有不同蒸汽压的组分分别在不同的温度下一一分离，从而实现废旧电池综合回收利用的目的。蒸发时，蒸气压高的组分进入蒸气，蒸气压低的组分则留在残液或残渣内，冷凝时，蒸气在温度较低处凝结为液体或固体。

德国阿尔特公司分拣出镍镉蓄电池后，将废旧电池在真空环境中加热，其中的汞迅速蒸发，同时将其回收，然后将剩余原料进行研磨粉碎，用磁性物质提取其中的金属铁，再从余下的粉末中提取Zn和Mn。该法的加工成本不超过1500马克/吨，而lt废电池的填埋处理费用要大于1700马克，其经济效益显而易见。

三井茂夫等将使用过的废旧干电池在压强为2632Pa的真空环境中，经300℃的高温加热2h，汞挥发进入烟气，烟气经冷凝后回收其中的汞和粉尘，挥发后的残渣中汞含量为原来的1/5000～l/2000，从而达到消除汞对环境危害的目的。

虽然目前尚缺乏真空法处理废旧干电池的经济指标，但从粗锌精炼过程中的能耗：火法（6-10）×106kJ，电解法（10.8-12.6）×106KJ，真空法不大于3.6×106KJ，可以间接看出，真空法的能耗必定低于其他方法，因此其成本也必然低。而且真空法的流程短，对环境的污染小，各有用成分的综合利用率高，具有较大的优越性.值得广泛的推广。

截止目前，我国尚未建立有效的废干电池回收处理渠道，废干电池成为环境污染源之一。面对日益严重的环境污染，应加强废电池的管理，制定相关的政策和法规，尽快研究废干电池处理切实可行的技术，实现废干电池的无害化、资源化和产业化。

参考文献

粉末冶金的意义篇8

关键词：辛亥革命；中国工业；进步；湖北省

中图分类号：K257 文献标识码：A文章编号：1003-854X-(2012)04-0115-06

一、倡办工矿，实业救国

1912年1月1日，中华民国临时政府在南京成立，孙中山就任临时大总统。从此揭开了近代中国以国家政权为杠杆，直接推动资本主义经济发展的历史。孙中山在就职宣言中指出：“满清时代藉立宪之名，行敛财之实，杂捐苛细，民不聊生。此后国家经费，取给于民，必期合于理财学理，而尤在改良社会经济组织，使人民知有生之乐。”① 不久，孙中山又在同南京中国同盟会会员见面时的演讲中指出：中国处在大规模的工业发展的前夜……再过50年，我们将有许多上海。这些都表明了孙中山要在中国发展资本主义的宏愿。同年1月3日，南京临时政府各部宣告成立，张謇出任实业部总长。为了尽快恢复各地因战乱而受到破坏的工商业，实业部成立伊始，即颁布了一系列相关的文告和法令法规，通令各省设立实业司。对于首义之区，孙中山令饬实业部，通告汉口商民建筑市场，以重振商务，安定民生，“务使首义之区，变为模范之市”。

发展实业，振兴中华，是孙中山为首的革命党人多年为之奋斗的重要目标。辛亥革命的胜利成果虽最终被袁世凯所窃取，然而这场了二千多年君主专制政体的大革命，毕竟是一次巨大的历史性跃进，传统经济和传统观念受到强烈冲击，不能不对中国近代经济的发展产生深远的影响。由于皇权被打倒，封建专制制度被，民主成为不可阻挡的历史潮流，长期蕴藏在人们心中的民主意识得以迸发，要求变革的主张席卷而来。随着辛亥革命所唤起的爱国热情和民主精神得到进一步传播，大大增强了一般民众的爱国心和责任感。振兴实业，发展民族经济，越来越成为人们的共同认识。正如孙中山所说：“今共和初成，兴实业实为救贫之药剂，为当今莫要之政策。”② 由于南京临时政府废除了满清专制政体对于民间资本申请开办企业的若干限制和封建性专利垄断，发展实业的良好前景，使得民族资产阶级异常兴奋和活跃，“建设新社会，以竞胜争存”成为时髦的用语。革命胜利之初，政局尚未稳定，一些革命党人已开始专心从事实业开发，南北各地都出现了兴办实业的热潮。在湖北，呈请开矿者，不下数十起。1912年湖北全省官民采矿已有30余处之多。在振兴实业之声浪弥漫全国的影响下，湖北民间资金开始越来越多地转投向工矿业。由于投资实业获利较多以及投资条件的改善，很多过去奔走于政界的官僚政客和军阀也受到利益的驱使，转而投身于实业界。

辛亥革命所激发的爱国热情，还为国货市场的发展创造了有利条件。由于南京临时政府的倡导和鼓励，湖北各地的工商业者竞相以“挽回利权，杜塞漏邑”为口号积极推销国货。广大民众则为爱国热情所激励，身体力行购用国货。爱国热情，振兴实业，提倡国货，三者互为交融，形成一股强大的社会潮流。改变垄断政策，许民自由经营，恪尽提倡保护之责，成为工商界对于政府一致的政策要求。即使在袁世凯窃取大总统职位后，也不得不对南京临时政府所颁布的许多振兴实业，保护工商业的政策、法令和法规予以保留，尽量作出一些鼓励发展实业的姿态。在张謇等人的主持下，北京政府相继颁布了一系列奖励技术发明，推进工商业发展的章程和条例：

（一）立法保护工业改良。1912年末，北京政府工商部颁布《奖励工艺品暂行章程》13条，明确规定，凡发明或改良之制造品，由工商部考验合格者，得享有5年专卖权利，或给予名誉上的奖励，授予奖状。此规定取消了旧时的建厂专办陋规，颇具意义。1913年12月工商、农林两部合并，改称农商部后，又陆续颁布了《公司条例》、《公司保息条例》、《改订工业试验所章程》等一系列奖励和发展工商业的条例。“我国新工业之受其实惠者已属不少。如奖励工艺品暂行章程，其创始之际，颇示宽大，以资劝诱。逮后工业逐渐进步，研究改良者亦日多。如四川亨利帽厂之仿造巴拿马帽，直隶源达公司之电报洋墨水，京兆沈德铨之纺绩机，其最著者也。”③

（二）完全开放矿业。1914年，农商部筹设矿务监督署，作为“矿业发达的枢机”。从同年3月起，北洋政府陆续颁行《矿业条例》和《矿业注册条例》，规定：凡“中华民国人民或中华民国法律成立之法人，得依本条例取得矿业权。”对于《大清矿务章程》中对民族资本开矿的种种限制，《矿业条例》予以了修订，扫除了民营采矿业发展的部分障碍。各省呈请开矿者不断增多，矿权之争不时披露于报端。1916年10月湖北官矿署成立，随即着手准备对大冶象鼻山之铁矿，以及湖南安化之锑矿、江西萍乡之煤矿、大冶龙角山及阳新封山洞欧阳山、刘许山之铜矿的探采。

（三）制订“机制货物减税特典”。依照此项特典的规定，不论机制货物经由海关与否，缴纳一次正税，即给以特别运单，无论运往何处，一切出口税、沿岸贸易税、常关厘金及落地税，皆予免除。这样，机制工业品与普通国货相比，课税负担大为减轻，与进口货相比，亦减少了子口税负担。特典中还对机制面粉免除一切税厘，对汉冶萍公司、扬子机器制造公司等厂矿的制品，在一定年限内，免除一切税厘。

尽管因时局多有变故，且南北战事连绵，上述法规条例未能全部一一付诸实行，“然其提挈工业之苦心，未可让焉。”④这些法规条例的颁布，对于此后湖北工业渐趋进步，改良发明者日渐增多不无影响。工厂制度亦因此而得到逐步采用。

辛亥革命时期，武汉三镇作为首义之地，遭到战火的严重破坏。大批建筑物和公用设施被摧毁。南北议和后，修复被战火焚毁的市区已成为当务之急。1912年1月25日，汉口商务总会召开会议，筹议重建汉口市面办法，与会人士一致吁请当局尽快重建汉口。同年4月9日，刚刚辞去临时大总统的孙中山，应湖北都督黎元洪之邀前来武汉，凭吊辛亥烈士忠魂，抚慰战争疮痍，督促恢复建设。在汉期间，孙中山除发表《共和与自由之真谛》的演讲，宣讲三民主义外，还在湖北地方官员及胡汉民、的陪同下，巡视了武汉三镇，重点视察了几家大型厂矿。依据对国内外经济生活的认真考察，发展机器生产始终是孙中山经济思想的重要组成部分。孙中山认为：“机器巧，则百艺兴，制作盛，上而军国要需，下而民生日用，皆能日就精良而省财力，故作人力所不作之工，成人事所不成之物。”⑤ 西方国家经济繁荣与中国贫穷之间的差异，很大程度在于使用机械动力与否，实现工业化是振兴中华的必由之路。因而在湖北布纱丝麻四局，孙中山详细询问了历年的经营情况，认为四局规模宏大，设备完好，因承租商人尚未确定而造成生产停顿，殊为可惜，应尽快确定承租人选，开工生产。随即又与黎元洪商谈了扩建汉阳兵工厂和建筑武汉纪念桥之事。在汉期间，孙中山还畅游了奥略楼，面对浩浩长江，产生了振兴武汉经济的许多构想。这些构想后来都收入了他潜心撰著的《建国方略》之中。

二、以轻工业为主体的民营工业长足发展

中国新式工业，肇始于同光，建设于清季，而发展于民国。其间每经若干年则必发生一种变迁，而每一变迁，“中国工业即遇一新局。”与辛亥革命前后深陷困局的官办工业适成鲜明对照，发韧于甲午战争前后的湖北民营工业，虽在武昌起义和阳夏战争中蒙受损失，却因经营灵活而得到较快的恢复。在民国初年产业革命热潮的推动下，不仅省内各界竞相投资工业，同时也吸引着沿海厂商和外商纷纷来鄂投资建厂，使湖北继张之洞督鄂之后再次出现兴办工业的热潮。以欧战为契机，“即制造工厂亦日多一日，湖北实业之进步，大有朝旭蒸腾，不可限量之势。”⑥近代湖北主要的民营纱厂、面粉厂、卷烟厂、电灯公司及大冶铁厂、扬子机器公司铁厂、武昌炼锑厂及象鼻山铁矿等大中型工矿企业，大多创办于这一时期。1912─1926年的15年中，全省兴办万元以上规模工厂的投资总额达到3000万元，相当于清末25年的投资总和。其中尤为值得注意的是，清末湖北以重工业为主，轻工业为辅，先重后轻，先大后小，以轻挹重的兴办工业方针，此时为之一变，民营轻工业成为民国初期湖北工业的主角。湖北早期工业化进程亦因注入新的活力，而进入了一个较快的发展阶段。

资源配置市场化是工业化的本质内容之一。随着民国初年以后政府投资工业数额的逐渐减少，湖北近代工业中官办工业的主导作用日趋下降，仅占全省工业投资总额的28％，而民间投资所占比例上升到72％。如同任何使用机械的变革，必然首先并最迅速地在获利最大的领域出现一样，辛亥革命后湖北工业中首先繁荣并始终占有绝对优势地位的，是向社会多数成员提供大宗日用生活必需品，且回收投资较快的纺织和食品行业。到20年代初期，湖北工业已呈现出从官办转向民营，从重工业转向轻工业，从大型转向中小型，从武汉向沙市、宜昌等沿江城市扩展的特点。

产业结构变化往往直接反映着工业化进程的深度。辛亥革命后，湖北轻工业生产首先摆脱羁绊，有了显著的进步。其中棉纺织业成为湖北近代工业中发展最快、规模最大的工业部门。早期湖北官办工厂以及宋炜臣等人兴办的火柴、水电等企业，在其开办之初，曾被授予10─15年不等的专利权。此种专利权在创办工业之初发挥过一定的保护作用后，便逐渐成为新建民营工厂的障碍。如机器纺纱厂方面，自1897年湖北官纱局投产，到1916年武昌第一纱厂开始创办，20年间，历经清末民初湖北武汉二次投资建厂热潮，却未能有新的纱厂建立。与此同时，上海、无锡等地纱厂规模却在成倍增长。这种局面的形成，不能不说与武汉原有纱厂的专利规定有着直接的关系。辛亥革命后，此种专利规定被打破，加之欧战期间舶来品减少，且国人逐渐习惯用机制棉纱织布，以粗纱为主的纺织品走俏。每件棉纱获利一度达到80两银以上。承租布纱丝麻四局的楚兴公司因独家经营，营业异常活跃，“年有盈余，超过资本二、三倍之厚，股票价额比照票面约增五倍。”成为“中国工厂最有价值之一厂也。”⑦ 在如此丰厚利润的吸引下，湖北工商界及至军人政客莫不跃跃欲试，闻风而动，掀起了兴办纱厂的热潮。

1915年，武汉工商界著名人士李紫云等人集资300万两，在武昌武胜门外创办第一纱厂。1919年，徐荣廷在楚兴公司租期届满前，从公积金中抽出历年积累，与刘子敬等人各集资一百数十万两，在武昌中新河、上新河分别创办裕华和震寰两大纱厂。除本省商人外，上海巨商荣氏兄弟以福新面粉厂盈利为主，集资500余万两，于1922年在汉口宗关创办了申新第四纱厂，有纱锭1.4万枚。短短几年中，湖北全省民营纱厂一跃增至5家，资本额由300万两增加至1400余万两，纱锭亦由9万枚增至24万余枚，布机由700余台增至1500余台，棉纱年产量亦从2.4万余包猛增至8.4万余包，纺纱工人由5000余人增至1.5万人。同期，国内纱锭总数亦从86.6万枚，猛增至301万枚；布机由4798台猛增至19228台，增长幅度均高达300%以上。“这种惊人的发展速度，创下了全世界前所未有的记录。”⑧

在织布业方面，民国初年“提倡实业，振兴国货之声浪，高唱入云，始有正式织布工厂之设立焉。”⑨ 机器织布厂在全省各地迅速发展，尤以荆沙等地最为突出。“查湖北与江浙闽粤数省，同系织布之区。虽旧用木机劳力殊甚，然如长江上游所织之荆沙布，年年分销沙市或汉口一带者，至少亦不下十四五万担，则内地一带织业之盛，销数之畅亦可想矣。”⑩ 1913年，荆州人来敬臣与本地匹头商号合股，创办沙市第一家机器织布厂“西亚织布厂”，有织布机器50台，主要生产白土布、蚊帐布等产品。翌年，吴子敬创办沙市“云锦机器织布厂”，购进日本产“丰田”牌织布机28台，使用蒸汽机作为动力，生产各种白布、色布。在武汉三镇，1912年秋创办于硚口的“积兴织布厂”是辛亥革命后武汉新建的第一家机器织布厂，有铁木布机30台，生产花色布匹。到1913年，全省已有纺织印染厂120家，占全省工厂数的1/5，有职工7605人，比清末有了大幅增长。这一时期全省的手工业纺织业也有较快的发展，染织作坊增加到31家，工人约260人；棉织业38家，工人448人。此间创办的以手工织造为主的作坊和工场，使用的大多是改良后的手拉脚蹬织布机，其中铁木混合脚踏织机的比例明显上升。“初时出品尚不十分精美，市上普通称呼为爱国布、电光布，无花纹，各种颜色具备，电光布花色甚为可观，妇人孺子及各乡客路均能畅销，业此者遂日臻发达。”{11}

针纺织业方面，汉口开埠之初，即有进口机制针织衫从广州、上海等地流入武汉，初为少数上层人士所青睐，不久即为越来越多的民众所喜好，江汉关输入针织品总值逐年上升。1908年，德国吉兴公司“蝴蝶”牌手摇袜机开始在武汉销售，经销一年有余，售出300余台，武汉三镇始有织袜作坊。1912年，武汉、上海商人在汉口仿制德国袜机成功，月产量达到100余台。由于此种仿制袜机价廉物美，每日可产袜1打，深受商界和机户喜爱而迅速推广。湖北手工针织业由此而兴，并从武汉沿长江、汉水向省内沙市、宜昌、襄樊等地扩展。如沙市第一家针织厂“大丰裕”袜厂投产于1913年，计有德制“蝴蝶”牌袜机5部，工人20余名。随着民国初年风气渐开，线袜销售渐盛，针织业借机而有长足发展。许多商人和较具实力的手工业者，“视织袜为新兴手工业”，相约或单独购置袜机，开始从事针织品生产。由于针织业投资少，见效快，很快成为遍布湖北各城镇的重要生产行业。

辛亥革命后，作为首义之区的武汉，社会风俗发生变迁，学生服和中山服形成势不可当的服饰潮流，推动着全省的服装款式发生了划时代的变化。因政府官员大多按要求穿中山服参加社交活动，各类西服店陆续在武汉、沙市、宜昌等地开办，缝纫机的使用逐渐普及。包括偏远地区在内的全省各州县，陆续出现了使用缝纫机生产服装的业户。到1919年，沙市缝纫业已有348户，从业人员1923人，年产值59.79万元。武汉三镇服装业到1923年则达到1243户，比1910年增加了1倍多，从业人员5000余人，逐步形成了一支裁制西服和高级服装的技术队伍。

面粉工业是以武汉为中心的湖北近代工业的另一支柱。汉口是国内主要的小麦集散地之一。欧战爆发，面粉输入顿减，加之城市需求猛增，刺激了湖北面粉工业的发展。除原有的和丰、恒丰、金龙三家民营面粉厂不断扩大生产规模外，老河口、沙市、蕲春等地也有一批小型面粉厂相继建立，日产面粉均在百袋以上。1918年，荣氏企业集团在汉口创办福新第五面粉厂，因其产量超过武汉其它各面粉厂产量之总和，很快成为省内乃至长江中游地区规模最大的机器面粉厂。该厂注重以质量和生产规模占领市场的策略，依靠有效的管理和先进设备，在全省机器面粉业中长期保持着“一花独秀”的地位。同时，因地处华中腹心，内地销售市场之广阔，原料取给之方便，保证了该厂在历次经济风潮中立于不败之地。经过民国初年的曲折发展，武汉成为中国内地主要的面粉工业中心。

除上述行业外，卷烟、印刷、制茶、玻璃等轻工行业在民国初年也得到较快的发展。中华印书馆、武汉印书馆、宝丰搪瓷厂、通明玻璃厂等一批较具规模的民营工厂，均兴建于这一时期。由于工业的发展，湖北产业工人已超过30万人，主要集中在武汉三镇及大冶、沙市等地。

三、工业技术和人才条件的明显改善

辛亥革命后，伴随着民营工业的勃兴，实业救国的理念不断深入人心，唤起了湖北民间，特别是青年人对于工业新技术的关注和热情，以往青年学子一味追求仕途的情况开始发生改变。詹天佑在《中华工程师学会会报》上曾发表《敬告青年工学家》一文，勉励青年勇于进取，敢于创新。“莽莽神州，岂长贫弱？曰富、曰强，首赖工学。”“殚精竭虑，终有贯通一日。青年工学家要精研学术，以资发明，勿屈已以徇人，勿沽名而钓誉。要有崇高的道德和人格。”{12} 在各种实业团体相继建立的同时，有关工业技术的译著和刊物越来越受到欢迎，湖北工业的人才和技术条件得到明显改善。

生产技术更新是近代工业发展的关键动力。辛亥革命后，随着湖北工业的发展进入一个新的时期，同业竞争日见加剧，对于产品技术含量及质量的要求不断提高。“此一期我国新工业因受种种之促机，已有突飞猛进之趋势。工业之逐渐机械化，都市工业之集中化，以及劳资争议之恒久化。殆已为普遍之现象。”{13} 面对新技术逐渐推广，市场竞争不断加剧的环境，湖北越来越多的工矿企业开始注重新技术、新设备的引进及经营管理，力图通过不断改进生产技术来提高生产效率。以往漠视技术，不讲科学的状况有所改观，整个工业行业技术进步的步伐不断加快，通过改革工具入手来增进生产力成为主要途径。由于纺织、面粉、钢铁、卷烟、针织等行业的大量需求，这一时期江汉关机器设备进口数量显著增长，它从一个侧面反映了武汉等地工业的发展：欧战前各种外国机器的进口价值仅为316232两，欧战结束时则达到250万两。汉阳铁厂经过革命期间的长时间停顿后，“为了增加产值，钢铁厂引进了大量新设备，用以满足大战期间对铣铁和钢材的迫切需求。”{14}

以机器为生产手段的新式工厂的产生和发展，必然需要相应的设备维修和配件供应。民国初年，随着使用机器部门的不断增多，湖北民营机械修造业继续有所发展。民营机器厂从清末的16家猛增至80余家，在技术上进入了使用动力制造机械的阶段。不仅在生产能力和技术水平方面逐步提高，同时在修配、仿造，甚至改造引进设备方面，不断有所创新。随着受过科学训练的技术人才日益受到重视，很多在清末官办企业工作过的技术工人因而大受欢迎。沙市、宜昌等地许多机器修理厂的创办人，大多有在汉口、汉阳大型企业中工作的经历。如周恒顺机器制造厂曾聘请在汉阳兵工厂工作过的技工胡尊五、胡幼青父子为技师，从炉冶手工工场起步，生产能力和技术水平方面逐步提高，先后仿制成功20-30、50-60和80马力新型煤气机，不但可用白煤为燃料，还可用木炭、木柴、糠壳替代，满足了各种小型发电、碾米和榨油工厂的需要。1914年，该厂改名为“周恒顺农工路船机器制造厂”，为武汉轮渡制造小火轮10余艘，并陆续生产茶砖机、蒸汽机、抽水机、起重机、榨油机、制砖机、卷扬机、打包机等产品，除本省外，还遍销江西、四川、甘肃、湖南等地。

辛亥革命后湖北民营工业的勃兴，推动着工业文明从汉口的一点到省内多点的传播过程，工业布局过于集中在武汉的状况得到一定的改善。在宜昌，李正顺机器厂在仿制布机成功后，所生产的“玲珑”牌布机开始批量向外埠销售，邻近的宜都、枝江、董市等地织户更是纷至沓来，踊跃购买。鉴于市场销路畅旺，该厂几次增购厂房设备，工人增至40名，时常需要加开夜班。销售最好时，每天可售出几十台之多。此时的李正顺机器厂已成为铸、锻、车、钳工种齐全，人才济济的机器制造厂，开创了宜沙和鄂西机械工业的先河。在沙市，自清末辟为通商口岸后，中外轮船进港者日见增多。清末民初，沙市地方民营轮船公司，如合利贞、合利亨等相继建立，但因本地尚无机器业，修理轮船需至汉口，十分不便。1914年，由合利贞轮船公司投资，与曾在汉阳兵工厂当过钳工的叶耀庭创办沙市第一家修理翻砂厂“兴茂昌”，该厂装有一大一小两台车床，主营船舶修理。1918年，该厂已发展到有厂房400平方米及车、刨、钻床4台，以及红炉和全套铸造设备。“凡前此以手工制造者，今皆用机器为之，此又一变也。”{15}

工业发展所依赖者为资本、设备、人才与技术，同时也需要有良好的管理能力、市场知识与安定的政治社会环境。新知识分子和科技人才的培养使用，成为民国初年湖北工业获得长足发展的重要条件。自留童开启的中国留学浪潮，此时进入收获阶段。湖北是清末派出留学生最多的省份之一，其中尤以留日者为多。辛亥革命前后，他们中的很多人学成归国，省内许多地方都出现他们投身实业的身影，新知识分子和技术人员日益受到社会的重视。这一时期所兴办的工矿企业，在生产技术方面较之清末有了长足的进步。如楚兴公司为了争夺市场，陆续解决了使用牙轮调整纱支捻度、重量等技术难题，制定了配棉制度、操作工班前洗手制度及随时检查制度，使棉纱质量明显提高。该厂还在选用具有纺织学历人才，提倡机匠带徒弟的同时，于1917年开办纺织学校和纺织专科学校，招收了60名学生。

汉冶萍公司作为中国近代唯一集采矿、生铁冶炼、炼钢、轧钢于一体的钢铁联合企业，为冶金及相关专业的留学生提供了无可替代的学以致用的舞台，本土钢铁工程师的培养也一直受到汉冶萍各厂矿的重视。作为北洋大学堂和南洋公学的重要创办人，盛宣怀对于本国技术人员的培养和使用，一直采取积极支持的态度。为了尽快培养本国技术人才，从1902年起，汉阳铁厂及其后的汉冶萍公司陆续选送资助了10余名中国学子，前往英国、美国、德国、比利时等国家的大学，专门攻读钢铁冶金及相关专业（见下页表）。这批由商办企业出资派遣的留学生，成为近代中国第一批接受系统西方教育并获得学位的钢铁工程师。经过10多年管理生产、建设经验的积累，这批中国最早的钢铁工程师已经具备了独立安装和操作新式高炉及其他钢铁生产设备的能力，湖北冶金工业也因此获得了早期现代化钢铁生产和技术经验的累积。正是通过汉冶萍公司培养的这批本土钢铁工程师，中国近代钢铁技术得以从早期汉冶萍各厂矿向后期各类钢铁企业扩散，汉冶萍各厂矿因而被称为是中国近代钢铁工业的摇篮。

机器工业取代手工业，这是人类社会发展的必然趋势。加快工业化进程对于中国这样一个农业古国而言，更具重要意义。正如孙中山所说：“我中国地大物博，无所不具，倘能推广机器之用，则开矿治河，易收成效，纺纱织布，有以裕民。不然，则大地之宝藏，全国之材物，多有废弃于无用者，每年之耗不知凡几。如是，而国安得不贫，而民安得不瘠哉。”{16} 辛亥革命前后，历经几代人的艰辛努力，湖北近代工业从无到有，奠定了工业化早期初步发展的基础，并在传统农业社会重农抑商、重本抑末的氛围中越来越获得认同。通过与传统经济的“衔接”，以纺织、面粉业为代表的民营工业在民国初期得到长足发展，并成为湖北近代工业的主体。然而相对于广大的农村地区而言，新式工业还远未能普及，湖北工业化道路依然崎岖而漫长。

注释：

①《辛亥革命史资料》，《近代史资料》1961年第1号，中华书局1961年版，第3页。

②《孙中山全集》第2卷，中华书局1982年版，第340页。

③ 龚骏：《中国新工业发展史大纲》，商务印书馆1933年版，第97页。

④ 龚骏：《中国新工业发展史大纲》，商务印书馆1933年，第96页。

⑤《孙中山全集》第1卷，中华书局1981年版，第12页。

⑥ 胡焕宗：《湖北全省实业志·弁言》，中亚印书馆1920年铅印本。

⑦ 胡焕宗：《湖北全省实业志》，中亚印书馆1920年铅印本，第64页。

⑧ 赵冈：《中国棉业史》，台湾联经出版公司1977年版，第154页。

⑨《湖北实业月刊》第1卷第20号，1924年10月，第91页。

⑩《最近中国棉业调查录》（湖北省）, 1920年，第75页。

{11} 《湖北实业月刊》第1卷第20号，1924年10月，第91页。

{12} 詹同济编《詹天佑文选》，北京燕山出版社1993年版，第41-43页。

{13} 龚骏：《中国新工业发展史大纲》，商务印书馆1933年版，第114页。

{14} 穆和德著、李策译《近代武汉经济与社会》，香港天马图书有限公司1993年版，第129页。

{15} 龚骏：《中国新工业发展史大纲》，商务印书馆1933年版，第1页。

粉末冶金的意义篇9

关键词：Q235钢；等离子熔覆；TiN；显微组织；显微硬度；

中图分类号：TB333 文献标识码：A

引言

机械零部件表面的低硬度、低耐磨性是导致其失效的主要形式[1]，对既要承受一定的载荷，又要耐磨的机械零部件，熔覆是提高材料表面使用性能最有效的手段之一[2]。Q235钢的硬度较低，耐磨性较差，且一般不进行热处理，所以研究Q235钢的表面熔覆技术以提高其力学性能具有重要意义。等离子熔覆相比于传统的堆焊及激光熔覆有很多优点，如价格便宜、操作简单、无需特殊防护等，受到研究者的广泛关注[1-3]。Fe基合金相对于镍基和钴基合金，虽然熔点高，合金自熔性差，抗氧化性差[4]，但其熔覆层与基体成分接近、界面结合牢固，最重要的是成本低[5]。而TiN因其具有高熔点、高硬度、高温化学稳定性等特点，使其作为金属基复合材料的增强相而得到广泛的应用[6]。本文使用等离子束作为热源，在Q235钢基体上熔覆不同比例的Fe基合金+TiN复合涂层，旨在讨论熔覆层的组织和性能，为实际生产提供理论依据。

1 试验方法

1.1 实验材料

实验基体材料为Q235钢，熔覆材料为Fe基合金及TiN粉末，TiN粒度为1～3μm， Q235钢及Fe基合金粉末的化学成分如表1所示。TiN分别以0 wt %，5 wt %，10 wt %，15 wt %的比例添加以制成1#～4#四个试样。基体试样尺寸为100mm×50mm×7mm，表面除油除锈；Fe基合金粉末粒度为140～320目。用水玻璃将粉末调成糊状，均匀涂敷于基体表面，厚度2mm，100℃到220℃缓慢升温烘干。

表1 Q235钢和Fe基合金粉末的化学成分（wt，%）

Tab.1 The chemical composition of Q235 steel and Fe313 (wt，%)

1.2 等离子束熔覆工艺

等离子束熔覆层合金的结晶过程准从非平衡快速凝固规律。等离子束在匀速加热时,合金预置层和基体表面同时熔化形成短时熔池，合金元素在容池内快速扩散和反应。等离子束移开后,在Q235钢基体和保护气流、外界空气等作用下,涂层迅速凝固形成与基体良好冶金结合的熔覆层。

采用自制的熔覆设备进行熔覆。单道熔覆，熔覆宽度为5mm。工作电流125A ，工作电压22V，用Ar作为保护及电离气体，保护气体流量1.2m3/h ，电离气体流量0.4m3/ h ，喷嘴距工件表面距离10mm，扫描速度150mm/min。

1.3分析检测方法

截取熔覆层横截面制成金相试样，使用MM-26型金相显微镜分析熔覆层的组织；利用飞利浦wp型X射线衍射仪分析熔覆层的相组成；采用HXD21000TC型显微硬度计测试熔覆层的显微硬度，载荷200g。

2 实验结果与分析

2.1 熔覆层的组织分析

以不同比例TiN粉末分别添加到铁基合金中，随着TiN含量的增加，预置层与基体的润湿性变差，易造成气孔等缺陷，同时在熔覆时还伴随有飞溅。从涂层的宏观形貌来看，TiN含量低于15%时，涂层成型性好，无宏观气孔、裂纹等缺陷，但随着TiN含量进一步提高，复合粉末会在钢基体表面发生“团聚”，较难成型。

图1a、b为铁基合金涂层的组织，可以看出涂层与基体形成良好的冶金结合，其组织主要是柱状晶组织，其结晶过程遵守非平衡快速凝固规律，从界面处开始的涂层大部分区域生成与热流方向相反的柱状晶和树枝晶。图2a、b为添加5%TiN的涂层组织，可以看出柱状晶和树枝晶轴向拉近，发生等轴晶化。图3a、b为添加10%TiN的组织，可以看到涂层的组织形态发生了明显的改变，主要由近等轴晶组成，这是因为添加了较多的TiN，在熔覆后冷却过程中TiN提供了形核核心，因此在凝固过程中以TiN为核心形成等轴晶。晶体主要形成了低碳马氏体，在晶粒之间主要形成了α-Fe和碳化物的共晶组织。为进一步分析其相组成，对TiN含量最多的试样4#进行XRD分析，如图5所示。其主要相组成为：α-Fe，TiN， Cr7C3等。图4a、b为添加TiN为15%涂层组织，结合XRD衍射分析，判断涂层中颗粒状的化合物为TiN，其等轴晶基体主要是低碳马氏体，增强相TiN主要分布在在等轴晶的界面处及等轴晶内部，在晶粒间主要是α-Fe和碳化物。

图1试样a的显微组织特征（a）中部；（b）过渡区

Fig.1 Microstructure of specimen a

图2试样b的显微组织特征（a）中部；（b）过渡区

Figure 2 Microstructure of specimen b

图3试样c的显微组织特征（a）中部；（b）过渡区

Figure 3 Microstructure of specimen c

图4试样d的显微组织特征（a）中部；（b）过渡区

Figure 4 Microstructure of specimen d

图5 试样d的XRD图谱

Figure 5 The XRD patterns of specimens 4#

2.2 熔覆层的硬度分析

图6为各试样涂层表面到钢基体的显微硬度分布曲线。可以看出，试样a、b、c、d涂层的显微硬度明显比Q235钢（178HV0.2）要高，并且随着加入TiN含量的增加，涂层的显微硬度在增加。添加15%TiN的试样，显微硬度最高达到512.5HV0.2，远高于Q235钢的显微硬度。结合涂层的组织可知，TiN主要聚集晶界，或被“捕捉”存在于晶内，而TiN的显微硬度很高，因此TiN主要起到了弥散强化、细晶强化等强化作用，另外还有涂层的相变强化等。

另外，四种涂层显微硬度大致在近界面处硬度最高，特别是靠近过渡区上部。同样由曲线图可知，在靠近涂层的顶端其硬度较低，这是由于表层的元素部分烧损，致密性较差，杂质较多[7]。

图6 熔覆层的显微硬度分布

Fig.6 Distribution of the hardness of the cladding layers

3 结论

⑴添加TiN的Fe基复合涂层主要是低碳马氏体，其中TiN主要分布于晶粒内和晶界处，起到了弥散强化和细晶强化的作用。

⑵添加TiN的Fe基复合涂层的显微硬度随着TiN含量的增加而增加，15 wt %TiN含量的涂层显微硬度最高达到512.5HV0.2，远高基体Q235钢的硬度。

粉末冶金的意义篇10

1废旧线路板拆解

废旧线路板种类繁多、大小不一、结构组成也各不相同。合适的预处理拆解是无污染、低能耗、高效率回收的必要前提。拆解就是拆除线路板中的电池、电容、电阻、电感、二极管等元器件，拆下来的元器件经过性能检验，好的元器件还可以再次使用，坏的可以分类回收处理。拆解的手段有两种，最原始的方法就是人工拆解，先进的办法就是机械代替人工，自动拆解和检测系统，目前国内一般还采用人工拆除，效率比较低。日本NEC公司开发一套自动拆卸线路板上电子元件的系统，利用红外加热和两级去除方式（垂直和水平的冲击力）使穿透线路板和其表面的元件脱离，但不会对元件造成损害[4]。德国FAPS采用与线路板自动装配相反的方式自动拆除，先将线路板放于加热的液体中熔化焊元料，再用SCARA机械装置根据元件的形状分捡有用器件[5]，现在线路板自动拆解技术还处于研究可行性阶段，还没大量投入生产当中，主要受技术和成本的制约。拆好的线路板表面的油漆可先进行脱漆处理，脱漆的办法主要有两种，一种有机试剂脱漆，一种碱性脱漆，经过脱漆后的线路板更有利于后续的回收处理,但由于利润不高,现在很多工厂没有经过脱漆就直接进行破碎处理。

2线路板回收处理

线路板最原始的处理方式就是填埋或者直接焚烧，这样不仅污染环境，也是资源的重大浪费，政府现在也明令禁止这种落后处理方式。以下介绍一些比较成熟的处理经验和还在试验阶段的新工艺，如：机械物理法、火法冶炼、湿法冶金、热解法、生物法、超临界法、微波法等。

2.1机械物理法

机械物理回收工艺首先通过机械破碎，再利用物料之间的物理特性的差异进行分选，经过预处理、破碎、分选，最后得到金属富集物和非金属混合物。对于该工艺，破碎是关键，将金属和其他组分充分剥离是成功分选的前提。

2.1.1线路板的破碎由于线路板主要由强化树脂、覆铜组成，硬度高、韧性强，不好破碎。只有采用具有剪、切作用的破碎机才有好的分离效果。一般采用两步破碎，先采用剪切式破碎机粗碎（切碎机、旋转破碎机），将有韧性的线路板剪碎，避免金属成团，再利用冲击式破碎机（锤碎机）或者挤压式破碎机（锤磨机）细碎。破碎机直接决定破碎的效果和能耗，这也推动破碎设备的不断更新，采用高硬度、耐磨的新材料，如陶瓷研磨材料。破碎有两种方式：干法破碎和湿法破碎。干法破碎过程中，在强大外力和摩擦的作用下会局部产生高温，当温度达250℃以上时，线路板中的有机成分会发生热解，产生有毒有害气体，造成环境污染，同时干法破碎也会产生大量粉尘。为解决这些问题，在破碎的过程中采用新办法、新工艺、新设备，采取通风或者吸收装置对有害物质吸收、收集；采取超低温冷冻破碎技术避免局部过热，德国DaimberBenzUlmResearchCenter采用液氮冷冻破碎技术[6]，清华大学邹亮也对液氮冷冻粉碎线路板作了试验研究[7]，此方法降低破碎时局部高温，提高粉碎效果，获得较好的表面性质和解离度。湿法破碎可以避免局部高温和粉尘问题，湿法破碎就是在破碎的过程中引入水，由于水的存在，既可降解粉尘，也可避免局部过热，但同时产生废水，实现水循环使用和达标排放，必然会增加回收成本，但其有不可替代的优越性。江西铭鑫冶金设备有限公司采用湿法破碎———水力摇床分选[8]；清华大学精密仪器系段广洪等开发湿法喷淋破碎———重力分选回收工艺[9]；赵跃民对线路板的破碎专门进行了基础性研究[10]。

2.1.2分选分选就是利用破碎后的线路板粉中各组分的物理性质（磁性、电性、密度、颗粒大小及表面特性等）差异分选，物理法分选有很多优点：二次污染小，成本低，金属和非金属分离效果好，各种成分综合回收率高。物理法在处理废旧线路板回收中占有主导地位，化学法可作为物理处理后续辅助处理办法。物理分选可分为磁选、电选、重选。磁选就是利用磁选机将有磁性的金属分选出来；电选就是利用电流力分选出金属和非金属物质，有涡流电选机和静电电选机，特别适合轻金属与比重相近的塑料之间的分离，但要求进料颗粒形状规整、粒度不能太小；摇床技术主要用于选矿行业，也叫重力分选，现在已成功用于废旧线路板的分选，利用破碎后的线路板金属和非金属之间的密度差异，在摇床的震动下，粉末松散、分层、分带，在风力或者水力作用下，按照运动速度差异进行分选，摇床技术有风力摇床技术和水力摇床技术，现在国内使用水力摇床技术处理比较普遍。北京航空航天大学开发的处理废旧线路板的专利就是将破碎后的线路板粉利用风力将金属粉与非金属粉分离；陈鹏采用一种新的分选装置，以空气为介质，通过“双旋涡”旋转气流从线路板中分离金属[11]；丁涛对线路板金属分选进行研究[12]；胡利晓对静电分选作了基础性研究[13]；张若昕采用多级破碎+磁选、重选、静电选相结合的处理方法[14]。

2.2火法冶金

火法冶炼将废线路板直接进炉，以焦炭为原料，添加石灰、二氧化硅等熔剂，线路板中玻璃纤维同时起造渣熔剂作用，根据熔液中各组分的比重差异，比重大的贵金属及铅进入炉缸，中间合金为粗铜锭，比重小的贱金属钙、镁等形成炉渣硅酸盐。粗铜可直接电解成纯铜，炉渣可做建材原料，不过此法会产生有毒气体，资源没有最大化综合利用，塑料被燃烧掉，多种金属损失严重。火法冶金工艺有：焚烧溶出、高温氧化熔炼、电弧炉烧结、浮渣技术等。通过改进炉子和工艺，可以消除二恶英产生，同时利用塑料燃烧的热量。

2.3化学处理法

化学处理法就是使用酸（硝酸、王水、硫酸）、碱、强氧化剂、络合剂或几种试剂混合溶解线路板中的金属，把金属转为液相，与非金属等物质分离，然后采取置换、电解、浮选、沉淀、离子交换、蒸馏结晶等工艺回收提纯金属。金的浸取最早是氰化法，但毒性大,可以采用如下几种方法湿法浸取金：硫脲法[15]、硫代硫酸法[16]、次氯酸法[17]、碘化法[18]、硫氰酸盐法[19]等；铜的浸出有酸浸法（多用硫酸）[20]、氨浸法[21]。湿法产生废液多。

2.4热解法

热解技术也叫干馏，在缺氧、真空或惰性气体保护和高温条件下（通常是350～900℃）[22]，高分子有机物分子断裂，生成热解油（冷凝）或者热解气，干馏后渣可以直接熔炼。热解在无氧状态下反应，避免有毒气体二恶英、呋喃产生，在真空情况下更有利于高分子的裂解和气相的扩散，文献［23-25］对线路板的热解处理做了大量的研究，如热解条件温度、压力的控制和热解产物的分析等。文献［26］对目前热解法处理线路板非金属进行了综述。

2.5生物法

生物浸取这种新技术是利用微生物活动产生弱酸剥离金属，生物浸取环保节能，但菌种有限，也难培养，周期长，浸取时间也比较长，还处于试验阶段，应用少。

2.6超临界法

超临界就是在有氧化剂存在的高温、高压超临界流体中，迅速分解有机物。超临界水氧法依靠高于374℃临界温度和2.21×107临界压力下的水，在这状态下，水是有机物良好溶剂，线路板中的有机物与超临界水中的氧反应，分解成二氧化碳、氮气、水及盐类[27]。线路板在超临界二氧化碳中，在270℃，36MPa，80mL条件下，经过31h，大分子量树脂分解成苯酚、溴苯酚等[28]。

2.7其他处理工艺

微波是一门新型的热处理工艺，微波湿频率为300MHz~300GHz的电磁波，热效益显著，升温快，方便控制，现在也应用于处理线路板[29]，在处理线路板时，先将破碎的线路板放入微波炉加热30~60min，其中有机物先挥发，然后升温至1400℃，物料溶化，冷却后，金属以颗粒状分离。中国科学院等离子研究所研发出利用150kW电弧等离子体在无氧状态下热解线路板技术，线路板在等离子高温无氧状态下分解成气体、玻璃和金属[30]。

3非金属循环利用

约占线路板60%的非金属因为回收经济效益低，处理困难，资源化程度比较低，以前研究比较少，随着研究的深入，回收的价值越来越突出。非金属主要组分是树脂和玻璃纤维。树脂的循环利用主要通过热解法[31]、超临界流体解聚法、水热解聚法、溶剂分解法等[32]。主要用于建筑材料[33]、复合材料[34]。杨二桃等以印刷线路板非金属分离物为前驱体，经热解、成型、碳化和水蒸气活化制备粒状活性炭[35]，邱军[36]、蒋英[37]和庄燕[38]分别概述了目前废弃线路板中非金属材料的回收和利用。

4线路板检测技术

线路板的检测主要是金属含量的检测，采用先焚烧再酸溶或者微波消解溶解金属，再以原子吸收[39]或者等离子发射光谱[40]测定其中的金属元素。

5结语与展望

5.1加大设备的研发和投入，如：自动智能化的拆解和检测系统开发；破碎机的升级换代；重选、电选、磁选、火法冶炼炉子灯设备的研发。

5.2各种不同的处理方法，都有一定的优缺点，把握各种处理方法的特点，综合使用这些处理方法可取得更好的效果。工艺的评价可以从经济效益、资源利用率、环境的二次污染3方面综合考虑，目前机械物理处理有绝对的优势，不要加热也不需要添加试剂，不改变单体的性质，处理简单，能耗低，二次污染小，随着设备和技术的进步，电选、磁选应该有很大的发展空间。