粉末冶金概念
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粉末冶金概念范文第1篇
關鍵詞：材料成型；控制工程；金屬材料加工
1材料成型與控制工程概念闡釋
材料成型與控制工程是一個實用性學科，該學科剖析各種類型材料的宏觀結構、微觀結構、表面形態轉換，深入研究材料熱加工方法和塑性成形方法。材料成型與控制技術一般應用在機械制造行業、建筑行業以及設備加工行業，技術水平直接決定了這些行業產品制造質量、產品制造效率，關系到制造行業的利潤，對于我國工業發展起到關鍵性基礎作用。一般來說，產品設計必須應用材料成型與控制工程理論內涵以及具體的加工工藝，確定材料的性質、特點以及加工成品的功能，合理規劃設計材料加工。金屬材料是目前工業生產中較為常見的材料，材料成型與控制工程以分析金屬材料性質、特點為主，充分考慮到材料成型與控制工程理論內容以及金屬材料加工方法，探究材料成型與制造的關鍵技術，并利用領先的加工技術，實現制造技術的革新，確立我國工業制造的領先優勢。加工金屬材料時，需要應用到多種工藝技術，例如沖壓、擠壓、鍛造、鑄造以及焊接等工藝，這些工藝對技術水平提出了較高要求，每個技術環節出現差錯都極易導致成型產品出現瑕疵，成型產品質量難以達標，其使用性能不能達到相關要求。因此，使用、加工金屬材料之前，應仔細分析材料的物理性質、化學構成，并對材料進行測試，使其達到加工成型相關要求，結合此種材料的工作環境特點準備復合材料。
2材料成型與控制工程中加工金屬材料的具體方式
2.1機械加工成型方法概述。機械加工成型作為金屬材料加工過程中使用最為頻繁的一種方式，這種方法的優勢在于加工簡便，設備資源較為豐富，加工金屬材料的范圍涉及到多個種類，加工精度高，能夠加工幾乎所有的金屬材料。機械加工設備由普通機床逐步升級到數控機床，早期車、銑、刨、磨加工工序是單一的、獨立的，現如今已經形成具備綜合加工能力的加工中心，提高了加工效率和加工精準性。機械加工金屬材料需要結合產品的材料性質、形狀特點，分析選擇對應的加工工藝，確定工藝路線，選擇鉆、車、銑等加工方法以及相應的加工刀具。通常在對硬度較低的金屬材料進行機械加工時，鉆、銑等加工方式需要應用高速某材料刀具，車削加工應用硬質合金類刀具，此類刀具表面適合涂層使用；在機械加工高硬度金屬材料時，適合選擇金剛石、立方氮化硼、陶瓷等材料制作的刀具，加工時使用切削液，能夠降低加工金屬材料表面和刀具的摩擦力，并將加工時產生的熱量帶走，確保材料加工質量達標。在機械加工特殊金屬材料時，適合選擇線切割、雕刻、電火花等加工方式，對于表面質量有較高要求的，應采取磨削加工方式，并根據具體情況實施拋光處理。2.2粉末冶金成型方法概述。粉末冶金技術是一種傳統的材料成型與控制工程加工成型技術，該種技術在促進我國工業發展起到了積極的作用。粉末冶金成型技術最初應用在復合材料零件的制作過程中，利用壓力成型的工藝完成加工、成型，適合應用在尺寸小、形狀單一的零件制造中。該技術具有較強的適應性，能夠應用于多種材料，工藝流程并不復雜，使用時突出增強相分布均勻、組織細密、界面反應少的特點。伴隨科技的進步、加工制造技術的突破，該種技術也得到了發展和改進，現如今該技術主要應用于汽車、軍事領域產品制造中，例如預制破片、剎車片等。應用粉末冶金成型技術生產、制造的金屬產品具有較強耐磨性、較大強度，應用在特種工程領域中能夠體現出較高的應用價值，例如含油材料制品。粉末冶金成型技術根據成型方式劃分成三類：傳統壓制成型方式，注射成型方式，3D打印成型方式。粉末冶金成型技術在應用過程中必須將成型方法與金屬材料的物質性質、化學性質、產品特點、產品要求相一致，以此來提高產品質量、產品精度、生產效率。2.3粉末冶金成型技術分析概述。粉末冶金工藝流程包括配料環節、混料環節、成型環節、脫脂環節、燒結環節、后處理環節。汽車以及機械設備使用的齒輪具體以壓制成型的加工工藝為主，這種工藝具有較高的生產效率，且材料成本低廉，產量大，適合規模生產。輕武器零件類似扳機等，具有較高的機械性能要求和尺寸精度要求，同時該產品形狀復雜；醫療器械例如止血鉗等產品要求較高的機械性能和表面質量標準；電子零件例如手機按鍵，具有較高的尺寸精度要求和質量要求，這些產品都應選擇注射成型工藝加工，待燒結后制品無成分偏析，精度準確、機械性能好、組織致密、表面質量好，密度為7.6g/cm3~7.8g/cm3，后期能夠采用整形、熱處理、表面處理、機械加工工藝進行加工。現如今，應用粉末冶金成型技術能夠體現出性能良好、效率高、生產成本低的優勢。2.4沖壓、擠壓、塑性成型方法概述。沖壓、擠壓、塑性成型方法的應用范圍最廣。技術人員僅需要結合基礎材料成型特點，利用模具表面涂層以及技術，優化加工過程中的應力狀態，從而減少材料加工成型中的摩擦阻力，釋放材料壓力，提高產品質量。沖壓、擠壓、塑性成型過程在加工復合材料時，應結合增強材料比例、材料尺寸、材料強度、材料種類、材料質量選取適當的沖壓、擠壓、模鍛及其他塑形方式，進而制造高質量金屬材料制品。塑性成型過程中如果被加工金屬強度低，應提高加工速度。上述內容重點闡釋了應用沖壓、擠壓、塑性成型方法時應重視模具的設計、制造、方法、條件。2.5鑄造成型方法概述。鑄造成型加工方法包括熔模法、壓力法、反重力法、消失模法，離心法等，通常應用在低精度要求大批量產品成型，這些產品都需要后續機械加工操作。
3結語
粉末冶金概念范文第2篇
關鍵詞:梯度功能材料,復合材料,研究進展
TheAdvanceofFunctionallyGradientMaterials
JinliangCui
(Qinghaiuniversity,XiningQinghai810016,china)
Abstract:Thispaperintroducestheconcept，types，capability，preparationmethodsoffunctionallygradedmaterials.Baseduponanalysisofthepresentapplicationsituationsandprospectofthiskindofmaterialssomeproblemsexistedarepresented.ThecurrentstatusoftheresearchofFGMarediscussedandananticipationofitsfuturedevelopmentisalsopresent.
Keywords:FGM；composite；theAdvance
0引言
信息、能源、材料是現代科學技術和社會發展的三大支柱。現代高科技的競爭在很大程度上依賴于材料科學的發展。對材料,特別是對高性能材料的認識水平、掌握和應用能力,直接體現國家的科學技術水平和經濟實力,也是一個國家綜合國力和社會文明進步速度的標志。因此,新材料的開發與研究是材料科學發展的先導,是21世紀高科技領域的基石。
近年來,材料科學獲得了突飛猛進的發展[1]。究其原因,一方面是各個學科的交叉滲透引入了新理論、新方法及新的實驗技術;另一方面是實際應用的迫切需要對材料提出了新的要求。而FGM即是為解決實際生產應用問題而產生的一種新型復合材料，這種材料對新一代航天飛行器突破“小型化”，“輕質化”，“高性能化”和“多功能化”具有舉足輕重的作用[2]，并且它也可廣泛用于其它領域，所以它是近年來在材料科學中涌現出的研究熱點之一。
1FGM概念的提出
當代航天飛機等高新技術的發展，對材料性能的要求越來越苛刻。例如：當航天飛機往返大氣層，飛行速度超過25個馬赫數，其表面溫度高達2000℃。而其燃燒室內燃燒氣體溫度可超過2000℃，燃燒室的熱流量大于5MW/m2,其空氣入口的前端熱通量達5MW/m2.對于如此大的熱量必須采取冷卻措施，一般將用作燃料的液氫作為強制冷卻的冷卻劑，此時燃燒室內外要承受高達1000K以上的溫差,傳統的單相均勻材料已無能為力[1]。若采用多相復合材料,如金屬基陶瓷涂層材料,由于各相的熱脹系數和熱應力的差別較大,很容易在相界處出現涂層剝落[3]或龜裂[1]現象，其關鍵在于基底和涂層間存在有一個物理性能突變的界面。為解決此類極端條件下常規耐熱材料的不足，日本學者新野正之、平井敏雄和渡邊龍三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以連續變化的組分梯度來代替突變界面,消除物理性能的突變,使熱應力降至最小[3],如圖1所示。
隨著研究的不斷深入，梯度功能材料的概念也得到了發展。目前梯度功能材料(FGM)是指以計算機輔助材料設計為基礎，采用先進復合技術，使構成材料的要素（組成、結構）沿厚度方向有一側向另一側成連續變化，從而使材料的性質和功能呈梯度變化的新型材料[4]。
2FGM的特性和分類
2.1FGM的特殊性能
由于FGM的材料組分是在一定的空間方向上連續變化的特點如圖2,因此它能有效地克服傳統復合材料的不足[5]。正如Erdogan在其論文[6]中指出的與傳統復合材料相比FGM有如下優勢:
1)將FGM用作界面層來連接不相容的兩種材料,可以大大地提高粘結強度;
2)將FGM用作涂層和界面層可以減小殘余應力和熱應力;
3)將FGM用作涂層和界面層可以消除連接材料中界面交叉點以及應力自由端點的應力奇異性;
4)用FGM代替傳統的均勻材料涂層,既可以增強連接強度也可以減小裂紋驅動力。
圖2
2.2FGM的分類
根據不同的分類標準FGM有多種分類方式。根據材料的組合方式，FGM分為金屬/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多種組合方式的材料[1]；根據其組成變化FGM分為梯度功能整體型（組成從一側到另一側呈梯度漸變的結構材料），梯度功能涂敷型（在基體材料上形成組成漸變的涂層），梯度功能連接型（連接兩個基體間的界面層呈梯度變化）[1]；根據不同的梯度性質變化分為密度FGM，成分FGM，光學FGM，精細FGM等[4]；根據不同的應用領域有可分為耐熱FGM，生物、化學工程FGM，電子工程FGM等[7]。
3FGM的應用
FGM最初是從航天領域發展起來的。隨著FGM研究的不斷深入,人們發現利用組分、結構、性能梯度的變化,可制備出具有聲、光、電、磁等特性的FGM,并可望應用于許多領域。FGM的應用[8]見圖3。
圖3FGM的應用
功能
應用領域材料組合
緩和熱應
力功能及
結合功能
航天飛機的超耐熱材料
陶瓷引擎
耐磨耗損性機械部件
耐熱性機械部件
耐蝕性機械部件
加工工具
運動用具:建材陶瓷金屬
陶瓷金屬
塑料金屬
異種金屬
異種陶瓷
金剛石金屬
碳纖維金屬塑料
核功能
原子爐構造材料
核融合爐內壁材料
放射性遮避材料輕元素高強度材料
耐熱材料遮避材料
耐熱材料遮避材料
生物相溶性
及醫學功能
人工牙齒牙根
人工骨
人工關節
人工內臟器官:人工血管
補助感覺器官
生命科學磷灰石氧化鋁
磷灰石金屬
磷灰石塑料
異種塑料
硅芯片塑料
電磁功能
電磁功能陶瓷過濾器
超聲波振動子
IC
磁盤
磁頭
電磁鐵
長壽命加熱器
超導材料
電磁屏避材料
高密度封裝基板壓電陶瓷塑料
壓電陶瓷塑料
硅化合物半導體
多層磁性薄膜
金屬鐵磁體
金屬鐵磁體
金屬陶瓷
金屬超導陶瓷
塑料導電性材料
陶瓷陶瓷
光學功能防反射膜
光纖;透鏡;波選擇器
多色發光元件
玻璃激光透明材料玻璃
折射率不同的材料
不同的化合物半導體
稀土類元素玻璃
能源轉化功能
MHD發電
電極;池內壁
熱電變換發電
燃料電池
地熱發電
太陽電池陶瓷高熔點金屬
金屬陶瓷
金屬硅化物
陶瓷固體電解質
金屬陶瓷
電池硅、鍺及其化合物
4FGM的研究
FGM研究內容包括材料設計、材料制備和材料性能評價。FGM的研究開發體系如圖4所示[8]。
設計設計
圖4FGM研究開發體系
4.1FGM設計
FGM設計是一個逆向設計過程[7]。
首先確定材料的最終結構和應用條件,然后從FGM設計數據庫中選擇滿足使用條件的材料組合、過渡組份的性能及微觀結構,以及制備和評價方法,最后基于上述結構和材料組合選擇,根據假定的組成成份分布函數,計算出體系的溫度分布和熱應力分布。如果調整假定的組成成份分布函數,就有可能計算出FGM體系中最佳的溫度分布和熱應力分布,此時的組成分布函數即最佳設計參數。
FGM設計主要構成要素有三:
1)確定結構形狀,熱—力學邊界條件和成分分布函數;
2)確定各種物性數據和復合材料熱物性參數模型;
3)采用適當的數學—力學計算方法,包括有限元方法計算FGM的應力分布,采用通用的和自行開發的軟件進行計算機輔助設計。
FGM設計的特點是與材料的制備工藝緊密結合,借助于計算機輔助設計系統,得出最優的設計方案。
4.2FGM的制備
FGM制備研究的主要目標是通過合適的手段,實現FGM組成成份、微觀結構能夠按設計分布,從而實現FGM的設計性能。可分為粉末致密法:如粉末冶金法(PM),自蔓延高溫合成法(SHS);涂層法:如等離子噴涂法,激光熔覆法,電沉積法,氣相沉積包含物理氣相沉積(PVD)和化學相沉積(CVD);形變與馬氏體相變[10、14]。
4.2.1粉末冶金法(PM)
PM法是先將原料粉末按設計的梯度成分成形,然后燒結。通過控制和調節原料粉末的粒度分布和燒結收縮的均勻性,可獲得熱應力緩和的FGM。粉末冶金法可靠性高,適用于制造形狀比較簡單的FGM部件,但工藝比較復雜,制備的FGM有一定的孔隙率,尺寸受模具限制[7]。常用的燒結法有常壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結及反應燒結等。這種工藝比較適合制備大體積的材料。PM法具有設備簡單、易于操作和成本低等優點,但要對保溫溫度、保溫時間和冷卻速度進行嚴格控制。國內外利用粉末冶金方法已制備出的FGM有:MgC/Ni、ZrO2/W、Al2O3/ZrO2[8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7]。
4.2.2自蔓延燃燒高溫合成法(Self-propagatingHigh-temperatureSynthesis簡稱SHS或CombustionSynthesis)
SHS法是前蘇聯科學家Merzhanov等在1967年研究Ti和B的燃燒反應時,發現的一種合成材料的新技術。其原理是利用外部能量加熱局部粉體引燃化學反應,此后化學反應在自身放熱的支持下,自動持續地蔓延下去,利用反應熱將粉末燒結成材，最后合成新的化合物。其反應示意圖如圖6所示[16]：
圖6SHS反應過程示意圖
SHS法具有產物純度高、效率高、成本低、工藝相對簡單的特點。并且適合制造大尺寸和形狀復雜的FGM。但SHS法僅適合存在高放熱反應的材料體系,金屬與陶瓷的發熱量差異大,燒結程度不同,較難控制,因而影響材料的致密度,孔隙率較大,機械強度較低。目前利用SHS法己制備出Al/TiB2,Cu/TiB2、Ni/TiC[8]、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。
4.2.3噴涂法
噴涂法主要是指等離子體噴涂工藝,適用于形狀復雜的材料和部件的制備。通常,將金屬和陶瓷的原料粉末分別通過不同的管道輸送到等離子噴槍內,并在熔化的狀態下將它噴鍍在基體的表面上形成梯度功能材料涂層。可以通過計算機程序控制粉料的輸送速度和流量來得到設計所要求的梯度分布函數。這種工藝已經被廣泛地用來制備耐熱合金發動機葉片的熱障涂層上,其成分是部分穩定氧化鋯(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。
4.2.3.1等離子噴涂法(PS)
PS法的原理是等離子氣體被電子加熱離解成電子和離子的平衡混合物,形成等離子體,其溫度高達1500K,同時處于高度壓縮狀態,所具有的能量極大。等離子體通過噴嘴時急劇膨脹形成亞音速或超音速的等離子流,速度可高達1.5km/s。原料粉末送至等離子射流中,粉末顆粒被加熱熔化,有時還會與等離子體發生復雜的冶金化學反應,隨后被霧化成細小的熔滴,噴射在基底上,快速冷卻固結,形成沉積層。噴涂過程中改變陶瓷與金屬的送粉比例,調節等離子射流的溫度及流速,即可調整成分與組織,獲得梯度涂層[8、11]。該法的優點是可以方便的控制粉末成分的組成,沉積效率高,無需燒結,不受基體面積大小的限制,比較容易得到大面積的塊材[10],但梯度涂層與基體間的結合強度不高,并存在涂層組織不均勻,空洞疏松,表面粗糙等缺陷。采用此法己制備出TiB2-Ni、TiC-Ni、TiB2-Cu、Ti-Al[7]、NiCrAl/MgO-ZrO2、NiCrAl/Al2O3/ZrO2、NiCrAlY/ZrO2[10]系功能梯度材料
圖7PS方法制備FGM涂層示意圖[17]（a）單槍噴涂（b）雙槍噴涂
4.2.3.2激光熔覆法
激光熔覆法是將預先設計好組分配比的混合粉末A放置在基底B上,然后以高功率的激光入射至A并使之熔化,便會產生用B合金化的A薄涂層,并焊接到B基底表面上,形成第一包覆層。改變注入粉末的組成配比,在上述覆層熔覆的同時注入,在垂直覆層方向上形成組分的變化。重復以上過程,就可以獲得任意多層的FGM。用Ti-A1合金熔覆Ti用顆粒陶瓷增強劑熔覆金屬獲得了梯度多層結構。梯度的變化可以通過控制初始涂層A的數量和厚度,以及熔區的深度來獲得,熔區的深度本身由激光的功率和移動速度來控制。該工藝可以顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱及電氣特性和生物活性等性能,但由于激光溫度過高,涂層表面有時會出現裂紋或孔洞,并且陶瓷顆粒與金屬往往發生化學反應[10]。采用此法可制備Ti-Al、WC-Ni、Al-SiC系梯度功能材料[7]。
圖8同步注粉式激光表面熔覆處理示意圖[18]
4.2.3.3熱噴射沉積[10]
與等離子噴涂有些相關的一種工藝是熱噴涂。用這種工藝把先前熔化的金屬射流霧化,并噴涂到基底上凝固,因此,建立起一層快速凝固的材料。通過將增強粒子注射到金屬流束中,這種工藝已被推廣到制造復合材料中。陶瓷增強顆粒,典型的如SiC或Al2O3,一般保持固態,混入金屬液滴而被涂覆在基底,形成近致密的復合材料。在噴涂沉積過程中,通過連續地改變增強顆粒的饋送速率,熱噴涂沉積已被推廣產生梯度6061鋁合金/SiC復合材料。可以使用熱等靜壓工序以消除梯度復合材料中的孔隙。
4.2.3.4電沉積法
電沉積法是一種低溫下制備FGM的化學方法。該法利用電鍍的原理,將所選材料的懸浮液置于兩電極間的外場中,通過注入另一相的懸浮液使之混合,并通過控制鍍液流速、電流密度或粒子濃度,在電場作用下電荷的懸浮顆粒在電極上沉積下來,最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基體材料可以是金屬、塑料、陶瓷或玻璃,涂層的主要材料為TiO2-Ni,Cu-Ni,SiC-Cu,Cu-Al2O3等。此法可以在固體基體材料的表面獲得金屬、合金或陶瓷的沉積層,以改變固體材料的表面特性,提高材料表面的耐磨損性、耐腐蝕性或使材料表面具有特殊的電磁功能、光學功能、熱物理性能,該工藝由于對鍍層材料的物理力學性能破壞小、設備簡單、操作方便、成型壓力和溫度低,精度易控制,生產成本低廉等顯著優點而備受材料研究者的關注。但該法只適合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]
4.2.3.5氣相沉積法
氣相沉積是利用具有活性的氣態物質在基體表面成膜的技術。通過控制彌散相濃度,在厚度方向上實現組分的梯度化,適合于制備薄膜型及平板型FGM[8]。該法可以制備大尺寸的功能梯度材料,但合成速度低,一般不能制備出大厚度的梯度膜,與基體結合強度低、設備比較復雜。采用此法己制備出Si-C、Ti-C、Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。氣相沉積按機理的不同分為物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)兩類。
化學氣相沉積法(CVD)是將兩相氣相均質源輸送到反應器中進行均勻混合,在熱基板上發生化學反應并使反映產物沉積在基板上。通過控制反應氣體的壓力、組成及反應溫度,精確地控制材料的組成、結構和形態,并能使其組成、結構和形態從一種組分到另一種組分連續變化,可得到按設計要求的FGM。另外,該法無須燒結即可制備出致密而性能優異的FGM,因而受到人們的重視。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制備過程包括：氣相反應物的形成；氣相反應物傳輸到沉積區域；固體產物從氣相中沉積與襯底[12]。
物理氣相沉積法(PVD)是通過加熱固相源物質,使其蒸發為氣相,然后沉積于基材上,形成約100μm厚度的致密薄膜。加熱金屬的方法有電阻加熱、電子束轟擊、離子濺射等。PVD法的特點是沉積溫度低,對基體熱影響小,但沉積速度慢。日本科技廳金屬材料研究所用該法制備出Ti/TiN、Ti/TiC、Cr/CrN系的FGM[7~8、10~11]
4.2.4形變與馬氏體相變[8]
通過伴隨的應變變化,馬氏體相變能在所選擇的材料中提供一個附加的被稱作“相變塑性”的變形機制。借助這種機制在恒溫下形成的馬氏體量隨材料中的應力和變形量的增加而增加。因此,在合適的溫度范圍內,可以通過施加應變(或等價應力)梯度,在這種材料中產生應力誘發馬氏體體積分數梯度。這一方法在順磁奧氏體18-8不銹鋼(Fe-18%,Cr-8%Ni)試樣內部獲得了鐵磁馬氏體α體積分數的連續變化。這種工藝雖然明顯局限于一定的材料范圍,但能提供一個簡單的方法,可以一步生產含有飽和磁化強度連續變化的材料,這種材料對于位置測量裝置的制造有潛在的應用前景。
4.3FGM的特性評價
功能梯度材料的特征評價是為了進一步優化成分設計,為成分設計數據庫提供實驗數據,目前已開發出局部熱應力試驗評價、熱屏蔽性能評價和熱性能測定、機械強度測定等四個方面。這些評價技術還停留在功能梯度材料物性值試驗測定等基礎性的工作上[7]。目前,對熱壓力緩和型的FGM主要就其隔熱性能、熱疲勞功能、耐熱沖擊特性、熱壓力緩和性能以及機械性能進行評價[8]。目前,日本、美國正致力于建立統一的標準特征評價體系[7~8]。
5FGM的研究發展方向
5.1存在的問題
作為一種新型功能材料,梯度功能材料范圍廣泛,性能特殊,用途各異。尚存在一些問題需要進一步的研究和解決,主要表現在以下一些方面[5、13]:
1）梯度材料設計的數據庫（包括材料體系、物性參數、材料制備和性能評價等）還需要補充、收集、歸納、整理和完善；
2）尚需要進一步研究和探索統一的、準確的材料物理性質模型，揭示出梯度材料物理性能與成分分布，微觀結構以及制備條件的定量關系，為準確、可靠地預測梯度材料物理性能奠定基礎；
3）隨著梯度材料除熱應力緩和以外用途的日益增加，必須研究更多的物性模型和設計體系，為梯度材料在多方面研究和應用開辟道路；
4）尚需完善連續介質理論、量子（離散）理論、滲流理論及微觀結構模型，并借助計算機模擬對材料性能進行理論預測，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。
5)已制備的梯度功能材料樣品的體積小、結構簡單,還不具有較多的實用價值;
6)成本高。
5.2FGM制備技術總的研究趨勢[13、15、19-20]
1）開發的低成本、自動化程度高、操作簡便的制備技術；
2）開發大尺寸和復雜形狀的FGM制備技術；
3）開發更精確控制梯度組成的制備技術（高性能材料復合技術）；
4）深入研究各種先進的制備工藝機理，特別是其中的光、電、磁特性。
5.3對FGM的性能評價進行研究[2、13]
有必要從以下5個方面進行研究：
1）熱穩定性，即在溫度梯度下成分分布隨時間變化關系問題；
2）熱絕緣性能；
3）熱疲勞、熱沖擊和抗震性；
4）抗極端環境變化能力；
5）其他性能評價，如熱電性能、壓電性能、光學性能和磁學性能等
6結束語
FGM的出現標志著現代材料的設計思想進入了高性能新型材料的開發階段[8]。FGM的研究和開發應用已成為當前材料科學的前沿課題。目前正在向多學科交叉,多產業結合,國際化合作的方向發展。
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粉末冶金概念范文第3篇
關鍵詞：機械制造 工藝 綠色制造
一、綠色制造的基本概念
1、綠色制造的基本定義
綠色制造也可以叫做清潔制造、無浪費制造和環境意識制造等環保名稱。首先，我們來了解下制造業的概念。所謂的制造業是指將可用資源 （包括能源）通過制造過程，轉化為可供人們使用和利用的工業產品或生活消費品的產業。很多行業都涉及到了制造業，例如：電子行業、造紙行業、化工行業、機械行業、航天行業等很多行業都涉及到了制造業，因此制造業已經成為了我國國民經濟的支柱行業。那么，綠色制造的則是一個系統地考慮環境影響和資源效率的現代制造模式。綠色制造是指在資源制造過程中全面考慮環境和資源的因素，盡可能的做到對環境的污染最小，對資源的消耗量也最小，以此來做到企業經濟效益和社會的效益同時優化的一種現代制造模式。資源制造過程是指毛坯制造、材料選擇、原料冶煉、設計、生產、包裝、使用完后的維修和報廢這整個資源制造的過程。
2、關于綠色制造理念的基本內容
綠色制造理念的核心是在產品制造的過程中，使用綠色的材料以及清潔能源，通過運用綠色制造的理念來設計產品，以此來建立一個可持續性的產品生產和產品消費的模式，總的來說，綠色設計，清潔生產，綠色再制造是綠色制造理念的組成內容。因此，在制造的過程中，要求考慮到產品制造對環境的影響，盡可能的做到資源利用率最高的同時也要盡可能的減小對環境的負面影響。
二、基于綠色制造理念的機械制造工藝
基于綠色制造理念的機械制造工藝的基本內容包括以下幾點：機械材料的選擇、機械產品的綠色設計的建模、機械產品的可回收性和可拆卸性、機械產品的成本設計。基于綠色制造理念的機械制造工藝根據其的比基本內容，可以將綠色制造理念下的機械制造工藝技術可以分為以下幾點：
1、 節約能源的機械制造工藝
綠色制造理念為針對這些能量的損失，提供了以下幾項綠色的技術措施：
①工藝節能技術。工藝節能技術是指改變原來的耗能大的機械工藝中加工的技術，采用科學、先進的工藝節能技術以及綠色新工裝。
②適當的利用新能源。適當的利用新能源是指可再生的資源和污染的資源。
③管理節能技術。管理節能技術是指對能源的管理進一步的加強，避免設備空車運轉和能源浪費的現象。
④低能耗的工藝技術。在機械制造的過程中將綠色設備和制造裝備都進盡可能的向著低能耗的方向運用。其實在我國已經出現了這種低能耗的綠色設備，綠色設備在機床中的運用可以提高機床的能效和優化機床的結構。例如：強冷風磨削機床和干式切削加工機床。
⑤技術節能。技術節能是指加強技術的改造，并且提高能源的利用率。
2、環保型的機械制造工藝技術
環保型的機械制造工藝是指通過一定的工藝技術使得一些對環境或者人類有影響和危害的物質，例如：廢氣、噪聲、廢液等，將這些有害的物質盡可能的減少或者完全消除，以此來提高系統的運行效率。當然，在工藝設計的時候就該全面的考慮環保因素，提前積極的做好預防污染的產生，這樣才能更加有效的實施環保型的機械制造工藝技術。那么，在全面考慮環保因素的時候，可以從以下幾個方面來考慮：①減少水的污染，②減少大氣的污染，③減少環境的污染。
3、節約資源型的機械制造工藝技術
節約資源型的機械制造工藝技術是指在生產過程中簡化工藝系統組成、節省原材料消耗的工藝技術。例如：通過提高刀具的壽命，選擇新型的刀具材料，以此來降低刀具的組成材料的消耗。再如：通過優化毛坯的形狀，減少機械加工的余量，做到減低原材料的消耗。要實施節約資源型的機械制造工藝技術應從兩方面來實施，這兩方面分別是：設計、工藝。從設計的方面來說，可以通過對零件數量的減少和零件重量的減輕，以此來采用優化的設計技術，使得原材料的利用率提高。從工藝的方面來說，可以通過對毛坯的制造技術、下科技術的優化，以及利用干式加工技術和、少無切削加工技術、綠色切削加工技術等新型的機械加工技術來減少材料的消耗度。
三、基于綠色制造理念的機械制造工藝技術的策略
隨著我國新技術和新工藝的發展，精密鑄造、冷按壓、直接沉積等成型技術和工程塑料在機械制造中的應用日益成熟，從接近零件形狀向精密成形、仿形方向發展。那么，基于綠色制造理念的機械制造工藝技術的策略可以分為以下幾點：
①干切削技術。總所周知，材料切削是一種常規的機械制造工藝，一般都是在有切削液的條件下的濕切削。可是這種濕切削技術會有環境污染的問題，而且費用還要高于刀具的費用，這不符合綠色制造的理念，因此，倡議使用干切削技術來實施機械制造。
②冷輾擴技術。隨著數控和比例技術的發展和進步，冷輾擴技術由原先只能做到輾擴和成型技術的，發展到了達到高精度要求的冷輾擴技術。
③金屬粉末的未注射成型工藝。金屬粉末的未注射成型工藝是指將傳統的粉末冶金工藝和塑料成型的工藝相結合而成的新型工藝。
粉末冶金概念范文第4篇
【關鍵詞】二氧化鈾芯塊；微觀結構；芯塊質量
0 前言
核電站運行過程中，核燃料的裂變產物和吸收中子后形成的超鈾元素，具有強放射性，存在潛在的危險。因此，在壓水堆核電站的設計中采用了多道屏障的措施，以確保運行人員和周圍居民的安全，并避免對環境的污染。
第一道屏障是核燃料本身：壓水堆的核燃料是UO2芯塊，其熔點超過2800℃，發生裂變后，絕大部分產物仍是固體，98%以上的放射性物質仍保留在其中。第二道屏障是核燃料包殼：UO2芯塊密封在優質鋯合金包殼管內組成核燃料單棒。確保將放射性物質包容在燃料包殼中。第三道屏障是壓力邊界：即使有少數燃料棒破損，泄漏的放射性物質仍停留在一回路壓力邊界內，不會排入環境。第四道屏障是安全殼：確保反應堆發生任何事故，一回路壓力邊界內泄漏出來的放射性物質能夠被包容在安全殼內，不會逸出。由此可見，燃料芯塊和燃料包殼作為核電站核安全的第一、二道屏障對核電站的安全運行起著十分重要的作用，然而燃料組件在堆芯運行過程中往往會因各種原因造成燃料棒包殼的破損。
曾經把壓水堆燃料元件破損分為七類，而其中的三類（氫化、PCI、包殼坍塌）直接與二氧化鈾燃料芯塊的質量有關。為此英國核燃料有限公司（BNFL）提出了完美燃料芯塊的概念，來確保芯塊質量：
1）開口孔率最少，以減少水和氣體的吸附，避免鋯合金包殼管的氫脆；
2）盡量不使燃料芯塊在堆內密實，以避免包殼坍塌和出現局部中子通量峰；
3）有足夠的孔隙空間容納基體腫脹，減小包殼變形；
4）盡量減少裂變氣體釋放，防止包殼內部超壓。
可以看出，所有這些條件都與UO2芯塊的微觀結構有關。
1 二氧化鈾芯塊的制造工藝
1.1 二氧化鈾粉末壓制成型
UO2粉末都要經過壓制成型，才能制成滿足燃料元件要求的芯塊。壓制成型工藝的目的是將松散的粉末壓制成具有一定形狀、尺寸、密度和強度的坯塊，它的形狀和尺寸應使其在燒結以后，與所要求的芯塊的最終形狀和尺寸接近，它的密度應達到可以使坯塊容易燒結，坯塊強度也應保證在隨后的運送和操作中不致損壞。
圖1 示出了 UO2粉末在自動壓機上冷壓成型的步驟：裝模、壓制、脫模、推走坯塊和重新裝模。一定重量或一定體積的 UO2粉末裝入膜腔，壓機通過沖頭對粉末施加壓力，粉末在外力作用下嵌鑲、嚙合、形成一定尺寸、形狀、密度和強度的坯塊，再從膜中取出坯塊。
UO2粉末特性及壓制條件對坯塊質量有很大影響，包括密度分布，回彈量和強度。粉末壓制過程中，因內、外摩擦力的影響會引起壓制壓力沿徑向和軸向變化，造成坯塊密度在軸向及徑向分布不均勻，通常單向壓制的坯塊中，離施加壓力的沖頭越近的部位密度越高，遠離的一端密度低；雙向壓制的坯塊中，兩端密度高，中間密度低。坯塊的密度不均勻會造成燒結后芯塊呈砂漏形或扭曲變形。為了提高坯塊密度均勻性，一般從三個方面入手：（1）采用預壓造粒來提高粉末的流動性，（2）粉末中添加劑、模具內壁涂劑、提高模具的硬度和表面光潔度來降低內外摩擦，（3）提高壓坯載荷。而最重要的途徑是提高粉末的流動性和降低粉末摩擦。
粉末顆粒在壓制過程中產生彈性變形和塑性變形，在外力撤除后會一定程度的回彈量，坯塊沿著軸向和徑向膨脹。可在粉末中添加粘接劑和劑，使坯塊強度增加，從而減小回彈量。前者隨壓制壓力增加，彈性后效增加。后者在壓制壓力作用下，易產生粉碎性斷裂，顆粒嚙合和鑲嵌，強度增大，隨著壓制壓力增加，彈性后效減小。
坯塊強度是坯塊重要性能之一，坯塊需經質量檢查、運輸和燒結等操作過程，必須具備一定的強度。粉末在壓制過程中，粉末表面粗糙度愈高，壓制后顆粒相互嚙合就越緊，坯塊強度愈高。
1.2 燒結
壓制好的燃料坯塊需經過燒結才能達到具有足夠高的密度、強度、合適的氣孔分布及晶粒度、小的吸濕性和正比化學計量，從而有良好的輻照穩定性、化學穩定性和高的熱導率。坯塊的燒結是在氫氣氛下進行的，燒結工藝如圖 2 所示，主要分為三個階段。
第一階段：發生在 750℃以下，主要是活性UO2粉末表面吸附的可揮發物質組分的清除和殘留應力消除階段。在這個溫區內，水和吸附氣體解析、揮發，過剩氧被還原成水蒸汽逸出，有機物經碳化后與氫氣反應生成甲烷逸出，雜質氟也相繼生成 HF 排出，改善顆粒間的接觸，同時，坯塊壓制產生的殘留應力逐漸松弛消除。
第二階段：溫度在 750～1300℃，UO2坯塊明顯收縮，小孔隙迅速消除，坯塊密度和強度隨溫度增加而增大。
第三階段：此階段溫度在 1300℃以上，直到 1700℃，燒結加快進行，坯塊迅速收縮，顆粒接觸面增大成界面，孔隙球化，晶粒長大，密度和強度增至最大。 影響 UO2高溫燒結的因素有：
1）粉末性質：主要有顆粒尺寸、形狀、孔隙度、比表面積、粉末密度、O/U等，其中比表面積是粉末活性的綜合量度，在一定程度上反映出粉末的可燒結性。
2）壓制參數：主要有粉末粘性、劑添加物及坯塊密度，其中坯塊密度反映出坯塊中孔隙的大小和數目，孔隙收縮是燒結致密的重要結果。
3）燒結氣氛：水冷堆用 UO2芯塊中均在氫氣中高溫燒結，這樣可有效去除超化學計量的過剩氧，使O/U接近2.00。
UO2燒結一般用連續式推舟高溫爐中進行，燒結后的芯塊的面形狀、尺寸和表面質量等還不能達到組裝燃料棒的要求，一般需要用無芯磨床進行磨削加工后才能使用。
二氧化鈾芯塊的制造對其熱學、力學、化學性質以及堆內行為和裂變產物行為等有較大的影響，主要影響因素有：
1）燒結密度，以理論密度的百分數（%T?D）來表示；
2）孔隙率，包括開口孔率和閉口孔率；
3）孔隙結構；
4）晶粒結構。
2 二氧化鈾芯塊的微觀結構對芯塊質量影響的分析
二氧化鈾核燃料芯塊是由粉末經壓坯、燒結而成，為多孔體，芯塊密度和孔隙率、孔隙結構和晶粒結構等表征芯塊微觀結構特征的參數與其存在狀態和制備條件密切相關。
2.1 芯塊密度或孔隙率
二氧化鈾芯塊密度是其作為核燃料的重要技術指標。一般來說，反應堆的堆型不同，設計的燃料燃耗深度不一，對芯塊密度的要求也不一樣。從多一些裂變材料以提供更多的反應能考慮，希望密度高一些。但如果芯塊密度越高，芯塊孔隙率越低，則芯塊產生的裂變產物無處容納，從而使燃料基體腫脹，產生芯塊和包殼之間相互作用的不利影響。一般芯塊密度為95%T.D.左右。確定了芯塊密度即可確定孔隙率，如芯塊密度為95%T.D.，則孔隙率（孔隙率包括閉口孔率和開口孔率）為5%。
在燃料芯塊制造過程中，主要通過二氧化鈾粉末冶金過程、提高預壓密度、燒結以及添加調節劑（如八氧化三鈾）或有機造孔劑等手段調節芯塊密度。
2.2 孔隙結構
孔隙結構包括孔隙形狀、孔隙尺寸與分布。它是影響芯塊堆內熱穩定性的最重要的芯塊特性。
在二氧化鈾芯塊燒結過程中會形成一些氣孔，氣孔中存在著H2、H2O、CO、CH4等燒結氣氛的氣體，在燒結溫度下氣體壓力與氣孔表面張力平衡。二氧化鈾在燒結過程中將發生體積收縮、孔隙球化和晶粒長大三種基本變化，且這三種變化相伴而行。實際上，在絕大多數情況下，燒結孔隙率的變化是依靠開口孔或連通孔的變化進行的，在燒結過程中，這些孔隙的一部分被完全填滿，另一部分孔隙則被轉化成獨立的或閉塞的孔隙。開口孔的燒結速率取決于空位遷移的驅動力、擴散的途徑和擴散的距離。一般來說在任何燒結塊中，當總孔隙率達到9%時，孔隙將會閉合。而大約在相對密度達到85%T.D.之前，坯塊仍保持全部為開口孔；從這個密度之后繼續燒結，孔隙開始閉合，而且隨著燒結過程的進行，孔隙閉合急劇發生，大約在坯塊相對密度為95%時，孔隙幾乎完全閉合。
在堆內運行時由于芯塊存在陡的溫度梯度、很大的熱應力以及裂變碎片產生的級聯碰撞（包括離位峰、熱峰、Frenkel空位―間隙原子對等），使氣孔發生收縮，以保持氣泡的熱力學平衡。
當裂變碎片和放射性射線穿過氣孔時，氣體電離。重離子產生的離子對是密集的，且氣體壓力很高，這種離子對很容易復合，但離子也有到達氣孔表面的概率。當H、O離子到達氣孔表面時，很容易與二氧化鈾中的氧、鈾院子復合而擴散到芯塊中去，造成氣孔內氣體減少，發生進一步收縮，直至最后湮滅。氣孔越大離子達到氣孔表面概率越小，同時裂變氣體進入大氣孔的概率增加，因而存在臨界半徑，小于臨界半徑的氣孔是不穩定的，會發生湮滅。而大于臨界半徑的氣孔，先是收縮，隨后在裂變氣體進入量的增加而長大，即UO2芯塊在堆內輻照的運行初期，芯塊中微小的孔隙重新分布和消失，造成輻照密實化，出現芯塊體積縮小的現象。隨著燃耗加深，芯塊內裂變氣體積累增多，引起芯塊基體腫脹。這些輻照引起的尺寸不穩定性，影響到反應堆的運行安全性。
為避免芯塊的輻照密實，在芯塊制備過程中加入制孔劑（如八氧化三鈾等），是芯塊的氣孔尺寸都大于1.5μm，就不會發生氣孔的湮滅。雖然開始由于氣孔的不平衡收縮，芯塊有輻照密實現象，但氣孔尺寸大不會發生氣孔的湮滅，在經過短暫的收縮后很快就穩定下來，隨著裂變氣體擴散進氣孔，又逐漸長大，并超過原來的尺寸，則導致芯塊向輻照腫脹過程發展。
盡管行業內存在利用芯塊在堆內腫脹和密實相互補償的設想，但由于輻照初期、中期和末期腫脹和密實的情況往往是不一樣的，故只能做最優化選擇，最佳的芯塊密度通常為95%T.D.左右，孔隙呈單峰型分布，平均孔徑2～3μm（注：與標準燃料相比，高燃耗芯塊的孔隙分布范圍更加狹小，且峰值要高）。
2.3 晶粒結構
芯塊的晶粒尺寸和分布是燃料棒設計的一項重要內容。輻照結果表明，大晶粒的二氧化鈾芯塊更抗密實化。且晶粒尺寸更重要的意義還在于它對裂變氣體釋放的影響：大晶粒芯塊增加了輻照下裂變氣體由晶粒內部到晶粒邊界擴散的平均路程，延緩了它在晶體邊界的析出，同時，隨著晶粒的增大，單位晶界面積減少，從而降低了輻照下裂變氣體的釋放量，此外，適當增加芯塊晶粒尺寸還可以提高芯塊在輻照下的抗蠕變能力。這些都有力的支持了減輕芯塊與包殼的相互作用（PCI）。
壓水堆核電廠為了獲得更高的經濟效益，正在向延長循環長度和加深燃耗的方向發展。AP1000的電廠采用18個月或24個月的換料循環模式，平均卸料燃耗逼近60GW?d/tU。這種情況下大晶粒的二氧化鈾芯塊更表現出了極大地優點。
目前，公認的大晶粒芯塊的制造方法主要有三種：制造高燒結活性的二氧化鈾粉末、采用高溫和長時間燒結工藝、在基體二氧化鈾粉末中添加晶粒長大劑。
3 結論
芯塊密度或孔隙率、孔隙結構和晶粒結構在內的這些表征芯塊微觀特征的結構形式，在很大程度上決定了芯塊的堆內行為。因此，在制造過程中有效地控制這些結構特征，就可以滿足反應堆對芯塊的要求。同時，作為核電廠派駐燃料組件制造廠的制造質量監督人員應了解芯塊微觀結構對芯塊質量的影響，加強對影響芯塊密度或孔隙率、孔隙結構和晶粒結構的工藝的控制，確保在反應堆運行工況下有更高的可靠性，實現最低的燃料破損率。
【參考文獻】
[1]陳寶山，劉承新.輕水堆燃料元件[M].
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粉末冶金概念范文第5篇
關鍵詞:模具;綠色設計;綠色制造
人類文明進入近現代社會以來，工業產品使用后的廢棄物污染所導致的全球性環境逞加速狀態惡化，目前達到了前所未有的程度，在此背景下，“綠色”的設計制造應運而生。
綠色模具的設計制造特點:(1)產品設計的閉環設計過程。綠色設計的產品全生命周期除具有傳統產品生命周期各階段外，還包括產品廢棄后的拆卸回收、處理及處置，是一個閉環過程。(2)節約資源和能源。綠色產品設計從整體上優化了產品性能，使組成產品的零部件和材料得到充分有效地利用。(3)綠色產品設計可以預先設法防止產品及工藝對環境產生負作用。
1、綠色模具設計
1.1 綠色模具的設計手段
CAD/CAPP/CAM/CAE是模具設計進入綠色設計的基本手段措施，也是模具虛擬設計制造的重要步驟。采用CAD/CAPP/CAM技術，可實現少圖紙或無圖紙加工和管理，節約了資源，可縮短模具設計與制造周期。大量通用專用的CAE技術已被廣泛使用可對模具產品進行結構分析、制造可行性分析及工藝分析，可以模擬材料的流動情況及分析其強度、剛度、溫度、抗沖擊實驗模擬等，極大提高了模具設計的成功率及模具質量，減少修模次數時間、甚至完全杜絕廢品模具[1]。
1.2綠色模具的設計問題
1)模具材料的選擇
模具材料的綠色程度對最終產品的綠色性能有著極為重要的影響。綠色設計的材料選擇必須建立在綠色材料的基礎上。綠色材料應具備的基本性能有:①低污染、低耗能、低成本:②易加工和加工過程中無污染或少污染:③可降解，可重復使用。
2)模具設計規范化、標準化、模塊化
模具標準化是組織模具專業化生產的前提。而模具的專業化生產是提高模具質量、縮短模具制造周期、降低成本的關鍵。
(1)采用和購買標準模架及其它標準件。模架及標準件由專門的廠家、企業通過社會化分工進行生產，使有限的資源得到優化配置。模具通常在報廢之后只是凸凹模不能再用，但是模架還基本完好無損，因此使用標準模架有助于模架的再利用。沖壓模和注塑模的模架都有很多種類，而這些模架也基本是由標準的上下模座、導柱、導套等部件組成。同時，.模架的標準化可以使生產模架所使用的設備大大減少，更好地提高材料利用率，使用模具綠色材料，從而節約資源，也利于管理。
(2)模具各結構單元規范化、標準化、組合化、模塊化設計是進行模具的結構設計的一種有效方法，也是綠色產品設計中確定其結構方案的常見手段之一。組合化、模塊化設計就是在一定范圍內，在對不同功能、或相同功能下的不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品，以滿足市場的不同需求;如模具的抽芯滑塊、脫模定位機構等都可以按這些方法設計、組合、再利用。
2、綠色模具的制造
2.1模具現代制造中的綠色要素
模具是典型的單件小批生產方式，精度高，生產周期長，保證質量、降低開發周期的成本是模具企業生存發展的必然要求，因此模具制造業一直以來在制造的組織方式、制造的現代工藝、制造的現代自動化手段方面跟進最快速的一個行業。革新組織方式、采用模具制造的先進技術，在制造過程中選用生產浪費最小、能量消耗最低、污染排放最小的制造工藝，是實現綠色模具制造的重要一環。
(1)采用先進的綠色模具制造生產模式
由于模具的單件生產方式，我國模具企業的生產組織模式較為落后，其改革的速度落后于技術手段的跟進速度，管理性質的家族化、作業方式的小規模化、生產方式的大而全等都阻礙了模具行業的進一步發展壯大。只有在標準化基礎上的社會化分工，充分依靠計算機技術改進管理提高行業的整體資源的使用效能，不斷學習創新，是模具企業發展所需，更是綠色模具制造所需。
(2)采用先進的綠色模具制造技術
1)柔性制造技術
由于模具單件生產方式，且加工表面復雜、尺寸幾何精度高等特點決定了模具行業十分適合柔性制造技術。柔性制造技術是由計算機控制系統及若干數控設備、物料運貯裝置組成，并能根據制造任務和生產品種變化通過簡單地改變軟件的方法，而迅速進行調整的自動化制造系統。
2)高速切削技術
模具型腔精加工是淬火工序后的機加工的最后一道工序，一直以來基本上通過特種電加工的電火花成形加工來解決，但其加工效率低。而近年來發展的高速銑削，由于是加工微量切削，切削力小，加工變形可以略，因此可銑淬火后精加工工序，且加工精度高、表面粗糙度值又很小。
(3)采用先進的綠色模具制造工藝
1)精確高效金屬塑性成形工藝技術
用非去除材料的加工手段也稱金屬的無屑加工，大大減少了模具材料的消耗，是制造綠色模具的最佳工藝。但傳統的拉、軋、擠、鍛、沖等工藝方法無法滿足現代模具制造要求。
從20世紀60年代起，世界各國在投入大量的人力物力基礎上，已經在金屬等溫超塑成形、輥鍛、楔橫軋、粉末冶金鍛造等工藝技術上取得了很大的突破，為高精度無屑、少屑的綠色模具制造奠定了基礎。
2)逆向工程技術
逆向工程是一種在已有實物或其它參照的情況下，通過各種處理快速獲得樣型的全數字模型的方法，十分有利于設計中的模仿創新或者加速設計制造。在模具設計制造中有時稱為模具的反求工程技術，應用十分廣泛。在模具設計制造中，通過逆向工程在獲得產品的全數字模型后，再在CAM等的支持下自動生成模具的加工程序。自動生成模具的加工程序適用模具的快速成形機床，快速加工模型以利于評估設計，或者制造快速模具進行中小批量的生產，也適用于各種數控加工機床，加工大批量生產的一般模具。
3)快速成型技術
快速成型技術一般與逆向工程技術相結合，能根據全數字模型快速生產樣件或零件的成組技術的總稱，它集成了CAD技術、數控技術、激光技術和材料技術等現代科技成果。與傳統制造相比較，不使用材料剝離而是材料的堆積成型的方法極大地提高了材料的使用效率，廢料基本為零;且材料堆積是在無力狀態下進行的，因此，無論模具的結構多么復雜，都可以用快速成型技術制造出來[2]。
2.2模具傳統工藝中的綠色改進
(1)加工參數的選擇。盡量選擇較小的加工余量，節約材料，提高工效;選擇最佳切削參數，充分利用機床、刀具的潛能，使加工質量和制造成本處于最好狀態。
(2)減小冷卻液的使用，少用帶油切削液，多用水基切削液;應用汽冷、低溫汽冷代替冷卻液。
(3)提高刀具、夾具、其它工具的使用壽命。
3、結束語
綠色概念與綠色技術將成為本世紀工業的主要發展方向。綠色模具的實現，將大大加快模具行業的迅速發展，也是模具發展的必然趨勢。從而真正實現模具設計與制造的高質量、低成本、高效率、低污染的目標。綠色技術將對人類未來的生存環境產生深遠的影響。
參考資料:
