磁性材料范文

導語：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，歡迎閱讀由公務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的材料稱為磁性材料。按照物質在外磁場中表現出來磁性的強弱，可將其分為抗磁性物質、順磁性物質、鐵磁性物質、反鐵磁性物質和亞鐵磁性物質。

2、大多數材料是抗磁性或順磁性的，它們對外磁場反應較弱。鐵磁性物質和亞鐵磁性物質是強磁性物質，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 ）

篇2

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

2、磁性材料：含有有鐵磁性物質的材料就叫磁性材料，材料不經過特殊工藝加工，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 ）

篇3

[關鍵詞]磁性材料；制備工藝；應用前景

中圖分類號： TQ 460 文獻標識碼： A 文章編號：

1磁性材料的發展

自然界中原本就存在天然的磁性材料，而磁性材料的發現最早可以追溯公元前3世紀，在《呂氏春秋?季秋記》中有關于“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，黃帝在作戰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用。直至產業革命以前，磁性材料最大的貢獻仍局限在羅盤針，產業革命以后，人們開始有目的地加工、制造能夠為人們生產生活所用的磁性材料，從而其發展十分迅速。伴隨著煤炭、鋼鐵工業的不斷興起，以電磁鐵的發明為開端，馬達、發電機、變壓器等逐步達到實用化。磁性材料憑借其特性逐漸成為不可代替的材料，其在各個領域的重要性也日益凸顯出來。磁性材料若按化學成分來分類，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合磁性材料。50年代以前，得到應用的磁性材料主要為金屬磁性材料，其廣泛地應用于電力工業、電機工業。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，高頻損耗低的優良特性，為當時興起的雷達、無線電等工業的發展提供了所必需的磁性材料，標志著磁性材料進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構問世，成為鐵氧體磁性材料的有力競爭者。從20世紀后期延續至今，專家學者對磁性材料的研究從未中斷過，磁性材料也進入了前所未有的高速發展階段，并融入到信息行業，成為信息時代不可或缺的基礎性材料之一。

2磁性材料的制備方法

鐵氧體磁性材料可通過燒結法、微乳液法、溶膠―凝膠法等方法制備。

2.1燒結法

燒結法又可分為固相燒結、液相燒結、等離子放電燒結等。固相燒結是制備磁性材料的傳統方法、也是現今生產磁性材料的主要方法，其操作方便、設備簡單。但該方法同時存在燒結溫度高、燒結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整成分比例及生產條件來改善產品質量；液相燒結是在尚未燒結的陶瓷粉末中加入一定助熔劑，使其在燒結過程中呈液態，使得燒結溫度降低，致密度提高。等離子放電燒結利用脈沖大電流直接施加于被燒結材料，產生體熱，達到快速燒結，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比例下混合形成的宏觀上均一而微觀上不均勻的熱力學穩定體系，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Fe3+和Fe2+的初始反應物，反應物金屬離子溶于水核中，在充分混合的條件下發生化學反應，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活性組分的化合物作前驅體，在液相下將這些原料均勻混合，并進行水解、縮合化學反應，在溶液中形成穩定的透明溶膠體系，溶膠經陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網絡結構的凝膠，凝膠網絡間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經過干燥、燒結固化制備出分子乃至納米亞結構的材料。該方法應用于磁性材料的制備，可生產納米結構的鐵氧體磁性材料。

3磁性材料的應用前景

3.1磁性材料在存儲領域的應用

近年來，隨著計算機的飛速發展，信息量也加速增長，這對存儲介質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的納米顆粒薄膜，進一步制成有巨磁電阻效應的磁頭，應用于存儲領域，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）生產的第四代DB35 系列硬盤， 現已達到1TB（1000GB）容量，正是采用了這種巨磁阻材料。在硬盤的生產中，由于灰塵的進入會導致硬盤內部磁頭和磁盤的損壞，現也采用磁性液體來進行密封，以保證硬盤具有長久的壽命。隨著，磁性顆粒的尺寸進一步縮小，信息存儲密度將進一步增大，甚至實現“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接收器接收到的反射信號減弱，從而達到隱身的作用。在軍事領域，將納米磁性薄膜覆蓋于戰斗機表面，能夠有效吸收雷達波，并能夠良好地耗散紅外線，加之質量輕，從而有效地避免雷達的檢測，實現隱身作戰。士兵穿著覆蓋有納米磁性薄膜的材料，也可以實現自身的隱蔽，尤其夜間不易被紅外探測器偵察到。在民用領域，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磁性材料在生物醫學領域的應用

利用納米磁性材料納米級尺寸和磁性的雙重特點，能夠將納米磁性材料制成藥物輸運載體或靶向標記，通過注射或其它手段通過靜脈進入血液循環，這時，就可以利用外部人為建立的磁場，來引導載體在人體內的運動，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合，后續引導藥物至病變部位釋放，從而達到定向治療的目的，實現局部治療，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胞，避免手術給患者帶來的痛苦。

參考文獻

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篇4

關鍵詞：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行維護但仍存在腐蝕等原因產生的缺陷，存在安全隱患。近年來，我國多地發生管道天然氣泄漏事件，爆炸造成了巨大的經濟損失。對管道進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、檢測效果準確的特點，也有檢測目標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

進行漏磁檢測，首先需要對鐵磁性材料（管道）進行勵磁，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，由檢測器和管道構成閉合的磁路，在管道有缺陷處，磁力線會分三部分經過缺陷，一部分在管道內部繞過缺陷，一部分穿過缺陷后繼續進入管道，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”的磁力線進行檢測，將磁信號轉換為電信號，經過后續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得到缺陷的類型、尺寸、位置等相關信息[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、測量節、記錄節、電池節、萬向節、行走輪、橡皮碗等。其中測量節包括剛刷、軛鐵、勵磁裝置以及磁敏探頭幾個部分。通過動力節以及前后壓差致使檢測裝置在管道內進行內檢測過程；記錄節是對檢測的信號進行存儲，在檢測結束后，通過電路的后續處理，對信號進行分析研究；測量節的幾個部分與管道共同構成閉合磁路，通過漏磁檢測的原理對漏磁信號進行采集。

1.4磁化方式

磁化方式根據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，對管道進行磁化可以控制電流的大小進而控制磁化的強度。直流磁化可以直接檢測管道的內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。交流磁場容易產生趨膚效應和渦流，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壁的缺陷。

（3）永磁磁化。永磁磁化利用永磁體作為勵磁源，通常可以用永磁鐵氧體、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，在磁路設計上應根據各自的磁特性，充分發揮其優點，以使磁路達到最優。永磁體作為勵磁源具有體積小、重量輕且不需要電源的優點，所以永磁磁化方式是在線漏磁檢測設備中磁化被測管道的優選方式。

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行耦合的有限元分析軟件，廣泛應用于各個領域的科學研究以及工程計算，模擬科學和工程領域的各種物理過程。它是以有限元法為基礎，通過求解偏微分方程（單場）或偏微分方程組（多場）來實現真實物理現象的仿真，用數學方法求解真實世界的物理現象。范圍涵蓋從流體流動、熱傳導、結構力學、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、任意變量的函數、邏輯表達式、或者直接是某個代表實測數據的差值函數等。

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，設置矯頑力為938000A/M；建立勵磁裝置與磁化目標中間介質幾何體，材料分別定為銅、玻璃板、軛鐵材料（與磁化目標屬性相同）、空氣層四種材料，模型如圖1所示。在磁化目標位置設置三維截線，以對截線處的磁感應強度進行測量，從而討論不同材料屬性對勵磁過程的影響。經過網格劃分、加載穩態求解，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強度數值。

2.3仿真結果分析

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，其相對磁導率不是一個定值，故用一組BH數值定義其材料屬性，如表1所示。

通過對三維截線處的磁感應強度進行測量，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。從仿真數據可以看出，非鐵磁性材料（銅、空氣、玻璃板）其相對磁導率均接近于1，鐵磁性材料相對磁導率教高，軛鐵材料被磁化，磁力線大部分在磁導率較高的材料內部，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壁保護材料，但利用鐵磁性材料會降低勵磁強度。

3.結束語

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。近年來國內外管道鋪設長度趨于增長趨勢，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損失。

參考文獻

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【關鍵詞】鎳 片狀 CTAB 電磁性能 微波吸收

1 概述

現代軍事沖突中，隱形化可以使其避免被發現，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只能改變目標RCS在三維空間的分布，在設定的某個重要空間方向實現一定程度的隱身；而吸波材料則根據材料自身對電磁波的吸收性能，來減弱目標總的回波強度，這樣的好處是吸波性能與空間方向無關，在所有方向上均同時達到減少RCS的目的[1]。

吸波材料根據使用方式可以分為結構型吸波材料和涂覆型吸波材料。但是無論是結構型還是涂覆型，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，通過調整CTAB的濃度來控制產物的形貌。

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，有融成片狀結構的趨勢，如圖1 （a， b）。當CTAB的濃度提高到25 cmc，大部分Ni顆粒已互相融合團聚成一定的片狀雛形，如圖1 （c， d）。若CTAB的濃度進一步提高到30 cmc，則絕大部分Ni顆粒已融合成片狀結構，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，濃度不同時，這些基團在溶液中的空間排布也不同，對應于不同的濃度會形成不同的膠團形狀，Ni2+被還原形成的Ni原子會以這些膠團為模板進行生長，最終形成能夠反映膠團微觀形貌的具有特殊結構的Ni。

3 片狀Ni的電磁性能分析

片狀Ni的介電常數實部在整個頻段內下降明顯，表現出明顯的頻散效應，當頻率超過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的磁導率虛部μ''在2.8 GHz達到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處出現了3個損耗因子峰。磁損耗因子在2.8 GHz達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達到最大吸收-5.1 dB；若厚度增加到2 mm，則在 6 GHz達到最大吸收-5.4 dB；當厚度進一步增加到2.5 mm時，在4.6 GHz達到的最大吸收又降到-5 dB。與公式的推測結果一致，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，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在10 GHz以下，說明盡管在整個微波頻段內片狀Ni的吸波強度不高，但在10 GHz以內的中低頻，片狀Ni的吸波性能有明顯優勢，表明片狀Ni適合作中低頻微波吸收材料。

參考文獻

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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及混凝土行業的再利用情況，以及在建材行業其它領域的應用現狀，并對應用中還需解決的問題進行了總結。

【關鍵詞】

陶瓷廢料；陶瓷；混凝土；建材

1前言

據中國建材數量經濟監理學會統計2015年我國陶瓷磚產量約為107.2億m2，行業每年將產生兩千萬噸以上的廢料。陶瓷廢料產生于陶瓷生產的各個工序，不同類型的陶瓷產品廢料產生的工序和數量又有所不同。其中建筑陶瓷因生產連續化水平高、產量大，尤其是拋光類產品產生的廢料居多，此外，產品成型率低的藝術瓷、骨質瓷及多孔陶瓷在產品成型工序也會產生較多的廢料。廢料的產生不但造成了資源浪費，同時對環境產生了危害，因此陶瓷廢料的循環再利用成為陶瓷企業和相關科研單位急需解決的課題。隨著各科研部門及陶瓷企業研究的深入，陶瓷廢料的再利用已逐步延伸到不同的領域，因陶瓷廢料的成分與建筑材料原料的成分相似，故在建筑材料領域的應用更為廣泛。

2陶瓷廢料在陶瓷行業的應用

2.1制作陶粒陶瓷廢料因其化學組分與陶瓷原料最為相似[1]（拋光廢料與陶瓷原料化學成分對比見表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品質量，所以早期研究主要集中在輕質陶粒上。陶粒是以陶瓷廢料為主原料經高溫燒結制備而成的產品，目前陶粒已廣泛用于建筑材料領域，例如作為二次原料應用于混凝土、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用領域，也為陶瓷廢料的實際應用提供了參考。

2.2用作陶瓷坯料陶瓷廢料作為坯料用于陶瓷生產的研究已取得一定的進展，但因建筑陶瓷或日用、美術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；手工藝術磚也是應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、形狀不規則，而手工藝術磚把這些殘缺美詮釋為手工磚的藝術美感，巧妙的利用了這些缺陷。

2.3生產保溫隔熱多孔材料因陶瓷廢料用于陶瓷坯料時會產生針孔起泡等缺陷，用作多孔材料的原料能充分利用其自身發泡性能。陶瓷廢料在生產保溫隔熱多孔材料中的應用研究，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建筑材料，其中廢料利用率可達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出可以浮在水面的新型輕質生態建筑材料；蒙娜麗莎陶瓷有限公司已能大規模生產大規格的保溫隔熱陶瓷板，且陶瓷廢料的摻入量最高可達80%。陶瓷廢料在保溫隔熱建材領域的再利用不但使多孔材料的自發泡機理得到了深入研究，同時使規?；⒋笮突a成為現實。

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，在此基礎上還可以添加生活垃圾生產透水磚，但未進一步研究如何在不影響產品質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適應性強，發展空間大。

3陶瓷廢料在混凝土中的應用

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，還要符合水泥化學成分要求。具有火山灰活性的陶瓷玻化磚廢料、瓷質廢料、炻質劈開磚廢料和陶質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]對衛生陶瓷及建筑陶瓷地磚廢料做了活性試驗比對，結果表明兩種廢料均符合活性混合材的標準要求。當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，可作為較高強度水泥混合材使用，而當摻量超過一定值后將對水泥強度產生副作用，同時應注意氯離子含量超標的問題。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、壓碎指標小，所以在實際應用中需調整混凝土配合比，此外陶瓷骨料與砂漿的粘結性能不如天然骨料，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用

蒸壓加氣混凝土砌塊作為輕質保溫隔熱的新型建筑材料在消耗工業廢棄物上發揮著重要的作用，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展。華南理工大學王功勛等人[11]對陶瓷拋光磚粉制備蒸壓硅酸鹽制品從熱工及水化產物組成和形貌方面進行了基礎研究，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的活性SiO2要多，可生成較低Ca/Si值的水化產物，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能符合GB/T11968-2006《蒸壓加氣混凝土砌塊》標準要求，且在干縮性和防水性方面優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]，過大會對氣孔結構及混凝土力學性能產生不利影響。

5在建材行業其它領域的應用

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再利用中的應用領域。

6應用中還需解決的問題

6.1硬質廢料硬質廢料是經過燒成工序的熟料，其特點是燒失量小，化學成分接近陶瓷原料，可以重新應用到陶瓷生產中。提高孰料廢渣的細度以及控制雜質及鐵含量是廢料精加工的關鍵，此外硬質廢料為瘠性料，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到節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使其應用受到了一定限制。因氯離子含量高，作為水泥混合料會導致水泥氯離子超標，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，高溫揮發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含量高導致的產品變形是另一急需解決的問題。

7小結

陶瓷廢料在建材行業的應用主要集中在陶瓷和混凝土兩大方面，在陶瓷方面的應用相對較廣泛，同時在某些領域也取得了一定的成果。但是與在混凝土領域的應用最大的區別在于是否需要燒結，如無需燒結則節省了能源，取得的經濟效益更加可觀。如何充分發揮陶瓷廢料的活性，提高在混凝土中摻量，進一步降低建材產業生產成本，提高資源利用率是今后研究的重點。

【參考文獻】

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篇7

【關鍵詞】 納米羥基磷灰石 二氧化鋯 生物相容性

由于創傷、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，傳統修復骨缺損的方法：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。而人工合成的骨移植材料在一定程度上可以達到自體骨和異體骨修復的效果，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組成和晶體結構，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鍵結合，有利于骨的長入[2]。然而它的脆性大、韌性較差、容易發生斷裂破壞，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性能[3]。因此，納米羥基磷灰石復合40%二氧化鋯陶瓷材料，兼具材料生物活性、骨誘導性以及材料力學特性，成為用于承載部位骨缺損修復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。在脊柱左側取一去毛區，標記5個點，常規麻醉消毒用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

結果評定：若材料的溶血率5%，則不符合生物醫用材料溶血試驗要求。

（四）肌肉內植入試驗

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

二、結 果

(一)致敏試驗

各實驗組和生理鹽水對照組皮膚均無紅斑、水腫或疹塊發生，致敏率為0。

但甲醛對照組動物出現顯著的紅斑和水腫，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，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的平均原發性刺激指數為0.267，48h的平均原發性刺激指數為0.2，而72h的平均原發性刺激指數為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，下層為紅細胞沉淀物，該材料的溶血率為3.17%，小于國家標準5%，說明該材料符合組織工程支架溶血試驗要求。

經SPSS 10.0統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計學差異（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胞浸潤為主的炎性反應，可見吞噬細胞，無囊壁形成。

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

植入30天后，試樣周圍可見少量淋巴細胞，試樣周圍可見纖維母細胞與膠原纖維，并已形成纖維囊腔結構。

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

三、討 論

目前，生物醫學材料安全性評價主要是采用醫療器械生物學評價體系，即世界標準化組織（ISO）制定的10993系列標準，國內轉化為國家標準（GB/T）16886系列標準。參照以上標準，選擇了（致敏試驗、刺激試驗、溶血試驗、、肌肉植入試驗），由于該生物醫學材料在體內是不降解的，作為異物一定會對生物體產生作用，同時生物體也會對植入材料產生排斥反應，如果該材料最終被生物體接受，就認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。

致敏反應屬Ⅳ型變態反應，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，保證了試驗結果的可靠性。況且豚鼠為T淋巴細胞敏感型動物，而結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。

刺激是不涉及免疫學機制的一次、多次或持續與試驗組織工程支架材料接觸引起的局部炎癥反應。本文使用的是皮膚刺激試驗。采用5點注射法，各時間點平均原發性刺激指數均小于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重的紅斑和水腫，為強刺激。

溶血試驗是檢測生物醫用材料對血液紅細胞的溶血作用，測定紅細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%，小于國家標準表明該材料不引起溶血反應。此試驗對吸光度數值先用單因素方差分析，結果為p〈0.05，說明三組之間存在統計學差異，多組間均數的兩兩比較采用q檢驗，結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。所有醫療器械和材料植入體內均會不同程度地產生組織反應。目前，常采用肌肉局部組織生物學反應評價是根據炎性細胞反應和纖維囊形成進行組織反應分級，然后在根據組織反應分級情況進行結果評定。本試驗植入各個時期炎癥細胞浸潤和纖維囊形成分級符合國家標準。

本實驗體內和體外試驗結果表明納米羥基磷灰石復合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特性，有望成為修復骨缺損十分重要的生物材料。

參 考 文 獻

[1] MuruganR，RamakrishnaS.Development of nanocomposites for bonegrafting.Compos.Sci.Technol.，2005，65(15-16):2385-2406.

[2] 胡江.組織工程研究進展.2000.生物醫學工程學雜志，17(1):75-79

篇8

【關鍵詞】新型材料；陶瓷；硬脆；超聲加工

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

高速發展的世界各國，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、化學穩定性好，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，嚴重阻礙了陶瓷材料的應用及推廣。因此，陶瓷等硬脆材料的加工技術值得探究。

一、新型材料的引入

在科學技術高速發展的今天，新型材料在航空航天業、國防科技、生物工程及計算機工程等尖端領域的應用日益廣泛，特別是核工業、兵器工業、航空航天業及化工、電子工業和現代化機械工業，對產品零件材料的性能有著各種各樣的高標準要求。從使用條件上看，有的要求能絕緣，有的要求高導電率；有的要求耐磨損、耐腐蝕；有的要求在高溫、高應力狀態下工作。從材料的化學成份上看，僅僅只用一般的碳素結構鋼、鑄鐵（灰口、可鍛、球墨）黑色金屬根本滿足不了現展的要求，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合材料。這些形形、各種各樣的新型材料如雨后春筍樣出現以順應現代科技發展需要。

二、國內外對新型材料加工技術的探索

能滿足高端科學使用性能的新型材料如石英、光學玻璃、工程陶瓷等是因為它們具有高硬度、高耐磨性、耐高溫、耐腐蝕等優點，但同時具有硬脆性缺點，使生產制造困難，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、導熱性低、有微觀的硬質點或硬夾雜物、化學性質活潑等導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，加工工件表面出現裂紋，甚至崩碎，導致加工表面質量惡化，生產率低。傳統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就成為各國加工技術研究的熱點。

早在1927年，國外就有人首次提出了“超聲加工”的概念，20世紀50年代我國對超聲振動磨削機理進行了探索研究，并在1985年研制成功超聲旋轉加工機，到80年代后期提出了高效的超聲磨削復合加工方法，縱觀歷史，世界多國不斷的對新型材料進行加工技術探究。以陶瓷材料為例，1993年美國堪薩斯洲大學有人提出了一種超聲旋轉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；美國內布拉斯加大學和內華達大學對陶瓷材料微去除量精密超聲加工技術進行了研究，通過模擬陶瓷材料超聲加工的力學特性對材料去除機理進行分析發現，低沖擊力會引起陶瓷材料結構的變化和晶粒的錯位，而高沖擊力會導致中心裂紋和凹痕。內布拉斯大學還分析了陶瓷精密超聲加工的機理、過程動力學及發展趨勢，并詳細的討論了超聲技術在陶瓷加工方面的應用情況。1998年左右我國兵器工業第五二研究所有人對外圓磨床的改造進行了超聲振動內圓磨削試驗發現，能有效消除普通磨削產生的表面裂紋和崩坑現象，提高磨削精度及加工效率；隨后上海交大、天津大學、東北大學等多所大學對陶瓷材料的超聲振動磨削加工進行了深入研究，對加工中砂輪堵塞及自銳性進行了分析，提出了高效的超聲磨削復合加工方法，使加工工件表面微裂紋大幅減少，表面質量大大提高，加工效率是傳統的超聲加工的六倍以上，生產率大大提高。

由此看來，超聲振動精密磨削技術就是能滿足像陶瓷這類硬脆材料的加工需要而發展起來的技術之一。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、難加工材料領域中的許多關鍵工藝問題，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：由超聲波發生器產生的高頻電振蕩信號（一般為16～25KHz）經超聲換能器轉換成超聲頻機械振動，超聲振動振幅由變幅桿放大后驅動工具砂輪產生相應頻率的振動，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，以對硬脆材料進行穿孔、切割和研磨等加工。（如圖1所示）

2、應用超聲旋轉加工陶瓷

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

超聲旋轉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速為0—5300r/min的速度作旋轉運動，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給運動，冷卻液從鉆芯由泵抽入，流過加工區，沖走碎屑并冷卻工具。

綜上所述，超聲旋轉加工實質上就是將超聲振動工具的錘擊運動和工具的旋轉運動的磨削作用結合在一起，而材料的去除機理是傳統超聲加工和金剛石磨削材料去除機理的復合，即在超聲振動沖擊（錘擊）下產生壓痕和碎裂、由切削工具的旋轉運動轉化為磨削過程的磨蝕、在超聲振動和工具旋轉運動的同時產生撕扯作用的拋磨（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，使超聲旋轉加工中材料去除率高于超聲加工和傳統金剛石磨削，通過抽出工具抽出超聲振動和旋轉運動的產物，可進一步提高材料的去除率，同時在高頻振動下工件表面層產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、超聲加工技術的發展前景

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。超聲加工與電火花加工、電解加工、激光加工等技術相比，既不依賴于材料的導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在陶瓷、半導體硅等非金屬硬脆材料加工方面有著得天獨厚的優勢。

盡管我國的旋轉超聲加工技術與先進國家相比有較大差距，發展較緩慢，特別是先進超聲機床的研制十分落后至今還沒找到市場化的數控旋轉超聲加工機床。但關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及功率的自動調節等方面和超聲振動系統中大功率超聲換能器、多頻率工作點的換能器等復合換能器的功能模塊研究已取得了較大的發展，如何轉化這些研究成果推動旋轉超聲加工機床的研制、完善機床性能仍需努力。國內外旋轉超聲加工技術的研究現狀與相繼開發的性能優良的數控旋轉超聲加工機床其應用也日趨工業化。

綜觀國內外，超聲加工技術在不斷完善之中 ，正向著高精度、微細化發展，微細超聲加工技術有望成為微電子機械系統技術的有力補充。超聲加工技術的發展及其取得的應用成果是可喜的。展望未來，超聲加工技術的發展前景是美好的。

【參考文獻】

1、左美云，信息系統的開發與管理教程[M]. 清華大學出版社， 20009

篇9

關鍵詞:釉料 長石 深加工

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

建筑陶瓷行業雖然不是國家的支柱產業,但也是國民經濟的重要行業。一個建筑陶瓷生產企業,年生產能力五百多萬平方米,耗用陶瓷材料上千萬噸。為了保持資源與環境的可持續發展,提高產品的檔次和競爭力,就需要標準化的陶瓷原料加工企業。

陶瓷材料深加工項目將為建筑陶瓷企業提供標準化原料,使其產品更加穩定,為建筑陶瓷企業提高產品質量打下堅實基礎。因此,項目符合當前發展循環經濟及節能減排和可持續發展戰略。發展前景廣闊,項目建設是非常必要的。

1 市場預測及建設規模

瓷磚作為一種大眾裝飾材料,已被廣泛應用于內外墻及地板的裝飾,根據近年來的統計數字,我國各類瓷磚年產量已達65億平方米,同期,世界瓷磚年產量約為100億平方米。僅南部工業區,區內有陶瓷磚生產企業幾十家,年生產能力一億多平方米,耗用陶瓷材料幾千萬噸。根據以上分析不難看出,10萬噸陶瓷材料深加工項目僅占市場的1%左右,只要質量穩定,價格合理,提高產量還有相當大的市場空間。

綜上所述,根據綜合的成本優勢,陶瓷原料會有很好的銷售前景。

2 生產規模及工藝技術方案

2.1 生產規模

根據目前市場、場地及資金情況初步確定年產陶瓷材料(釉料、長石)10萬噸。

2.2 產品方案

(1)產品品種:陶瓷材料(釉料、長石)—— 10萬噸。

(2)產品規格:陶瓷原料為各種粉料,細度為200目。

2.3 生產工藝

(1)生產工藝流程。

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 節能

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

本項目全部能源消耗折合標準煤年用量871.53t/年。

本項目正常年總產值9000萬元,增加值約3256萬元,全年能耗折合標準煤約871.53t,經計算,本項目正常年單位總產值能耗指標為0.097噸標準煤/萬元總產值,單位工業增加值綜合能耗指標為0.68噸標準煤/萬元增加值。項目綜合能耗指標低于“十一五”單位GDP能耗指標。

3.2 主要節能措施包括

(1)關鍵性生產設備均采用能耗低,效率高,成品率高的設備,節約電力消耗。

(2)配電室盡量靠近負荷中心,電纜按經濟電流密度選用,減少線路損耗。

(3)選用節能型電力變壓器和其他節能型電器產品,降低電器損耗。

(4)無功負荷采用低壓分散補償和高壓集中補償相結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,提高生產機械運行效率,降低能源損耗。

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

(7)采用節水器具,盡可能的節約用水,每一個用水環節注意節約用水,最大限度的使用循環水。

4 投資估算

4.1 本項目內容為(釉料、長石)—— 年產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上進行的,包括固定資產投資和流動資金。固定資產投資包括:土地征用費、基建投資、設備投資及其他費用。

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%;廠房建設費1280萬元,占總投資的28.44%;設備投資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 生產規模

年產深加工陶瓷原料10萬噸。

5.2 成本費用構成

(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 經濟效益分析

(1)銷售收入。

根據市場行情,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；合計經營成本:360萬元。

銷售稅金:540萬元。

實現利稅:9000萬元-5804萬元-360萬元-100萬元=2736萬元。

實現利潤:2736萬元-540萬元-549萬元=1647萬元。

5.4 經濟評價

(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 財務分析小結

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

6 結論

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【關鍵詞】二硼化鈦；復合材料；微波燒結；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用。為了改善其性能，可采用液態金屬銅（Cu）作粘結劑，促使陶瓷的硬質相致密化，從而提高陶瓷的性能。研究發現，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基體內部利用元素間或元素與復合相間的化學反應合成強化相。于是將Ti粉、B粉和Cu粉按Ti+2B+xCu―>TiB2+xCu反應方程式進行配料。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，經適當的燒結制取TiB2/Cu復合材料。

2 XRD射線測試分析與總結

已知在燒結過程中，Ti、B及Cu可能會發生以下化學反應：

2Ti + O2 = 2TiO

Ti + O2 = TiO2

4Ti + 3O2 = 2Ti2O3

Ti + 2B = TiB2

Ti + B = TiB

為了確定合成產物的反應方向和最終相，對上式反應的反應自由能進行了理論計算。計算后發現在TiB2，TiB及TiCu三種可能產物中，TiB2的反應自由能最低。這說明在Ti-B-Cu體系中，TiB2是在理論上最穩定的相。根據自由能計算參考數據可知，TiCu是可以可按下式和B反應而轉變為TiB2。反應式如下：

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復合材料，根據成分配比，TiB2顆粒的體積分數應達到80%左右。這一結果基本滿足要求。但同時在樣品中也發現有少量TiO、TiO2、CuO、TiB等雜質，可能與燒結過程發生氧化有關。

圖1 樣品復合材料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3組對照實驗可以發現：隨著Cu含量的增加，TiB2復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現，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。孔洞的存在主要來源于可能是在燒結過程中雜質或單質硼（B）的揮發造成。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。可能是隨著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%的陶瓷復合材料的密度是6.32g/cm3，6.54g/cm3和7.03g/cm3。根據密度測定可以發現：隨著銅質量分數的增加，TiB2復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，于是根據銅質量分數不同時，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）粘結劑是能夠改變陶瓷材料的一些性能包括致密性。

【參考文獻】

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