金属多材料增材制造的现状与未来挑战何在？ 钢铁智能冶金技术就业前景

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本文目录一览：

• 1、金属多材料增材制造的现状与未来挑战何在？
• 2、特种加工技术发展及其应用
• 3、钢铁智能冶金技术就业前景

金属多材料增材制造的现状与未来挑战何在？

激光驱动的多金属材料增材制造：前沿进展与挑战

在增材制造的领域，多材料增材制造（MMAM）因其卓越的设计灵活性脱颖而出。它通过融合不同材料、结构和功能，为定制化特性如耐磨性、高导热性、热绝缘和化学耐受性提供了可能。然而，金属MMAM作为新兴的前沿技术，仍在快速发展和探索阶段。

国际极限制造杂志的最新研究报告，详尽剖析了激光粉末床融合（LPBF）、激光定向能量沉积（L-DED）和激光诱导前向转移（LIFT）等基于激光的MMAM技术，这些技术已应用于宏观和微观金属制造，如航空航天、海洋工程、核电和医疗行业的复杂组件制造。

激光粉末床融合与定向沉积
得益于粉末沉积机制的创新，LPBF和L-DED技术已成功用于生产大型多金属部件，展示了广阔的应用前景。这些技术的关键在于它们能够无缝连接不同金属材料，创造出功能集成的组件，为复杂工程领域提供了可能。

微尺度增材制造的精密技术
在微尺度，固体LIFT和流体LIFT技术在异种材料微结构制造中尤为突出。它们通过无接触的材料转移，避免了材料污染问题，为3D微金属结构、电子元件、生物医学应用如传感器和组织工程提供了无限可能。

尽管激光MMAM技术潜力巨大，但其发展仍面临设备设计、材料输送、异种材料连接等技术挑战。曼彻斯特大学李林教授团队揭示了最新的进展，强调了解决这些难题对于推动技术进步的紧迫性。

材料分配与优化
MMAM技术的设备设计需解决材料在特定区域的精确沉积，这与传统单材料AM工艺有所不同。研究总结了材料输送方法、连接策略，以及打印性能的优化，揭示了激光参数对材料成分梯度和微观结构的影响。

尽管现有软件主要针对单材料设计，多材料加工的热力学数据库尚待完善，这为MMAM技术的商业化应用留下了挑战。

魏超教授强调，MMAM的未来在于根据特定应用需求选择合适的制造工艺，同时，探索其在生物医学领域，如金属3D结构和组织器官打印的巨大潜力。

李林教授指出，激光MMAM技术通过简化制造流程，增强设计自由度，显著降低了原型制造的成本和时间，为科学研究和工业应用开启了一个全新的领域。他鼓励同行共同探索，以推动MMAM技术的全面发展。

展望未来，MMAM的研究将融合多学科力量，涉及机械工程、材料科学、电子学、光子学和生物学，目标是建立混合制造系统的新规则，优化工艺参数，并通过人工智能提高产品质量监控和可靠性。在这个充满机遇的领域，学术界的合作将加速技术突破，满足实际产业需求。

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特种加工技术发展及其应用

特种加工技术发展及其应用

关键词:技术特点;技术种类;发展趋势

一、概述

传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。随着科学技术的迅速发展,新型工程材料不断涌现和被采用,工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高,对机械制造工艺技术提出了更高的要求。

二、特种加工技术的特点

(一)加工范围上不受材料强度、硬度等限制。特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料,而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属和非金属材料,完成工件的加工。故可以加工各种超强硬材料、高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。

(二)以柔克刚。特种加工不一定需要工具,有的虽使用工具,但与工件不接触,加工过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力,所以加工时不受工件的强度和硬度的制约,在加工超硬脆材料和精密微细零件、薄壁元件、弹性元件时,工具硬度可以低于被加工材料的硬度。

(三)加工方法日新月异,向精密加工方向发展。当前已出现了精密特种加工,许多特种加工方法同时又是精密加工方法、微细加工方法,如电子束加工、离子束加工、激光束加工等就是精密特种加工:精密电火花加工的加工精密度可达微米级0.5～1u m,表面粗糙度可达镜面Ra0.021.1m。

(四)容易获得良好的表面质量。由于在加工过程中不产生宏观切屑,工件表面不会产生强烈的弹、塑性变形,故可以获得良好的表面粗糙度。残余应力、热应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切割表面小,尺寸稳定性好,不存在加工中的机械应变或大面积的热应变。特种加工的主要应用范围有

1.加工各种难切削材料。如硬质合金、钛、合金、耐热钢、不锈钢、淬硬钢、金刚石、红宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高熔点的金属及非金属材料。

2.加工各种特殊复杂零件的三维型腔、型孔、群孔和窄缝等。如发动机机匣、整体锅轮、锻压模和注射模的立体成型表面,各种冲模、冷拔模上特殊断面的型孔,炮管内膛线,喷油嘴、栅网、喷丝头上的小孔、窄缝等。

3.加工各种超精、光整或具有特殊要求的零件。如对表面质量和精度要求很高的航天航空陀螺仪、阀,以及细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工,有些方法还可用于纳米级加工。

4.以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细。

三、特种加工技术的种类

特种加工技术所包含的范围非常广,随着科学技术的发展,特种加工技术的内容也不断丰富。

(一)电火花加工

电火花加工又称作电蚀加工或放电加工,是将工具电极和工件置于绝缘的工作液中,工件和工具分别接直流脉冲电源正极和负极,加上电压,利用工具电极和工件电极间脉冲放电时产生的电蚀现象对材料毛坯进行加工。

(二)电化学加工

电化学加工是通过电化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。该方法主要包括电解、电镀、电铸、电化学抛光等工艺方法。

(三)高能束流加工

高能束流加工也称为三束流加工,是利用能量密度很高的激光束、电子束或离子束等去除工件材料的特种加工方法的总称。其中电子束加工技术改变了原有的设计思想,可将原有的高精度复杂难加工型面或无法加工的大型整体零件分成若干个易加工的单元,精加工和热处理以后,用电子束将其焊接成整体零件。

(四)物料切蚀加工

物料切蚀加工包括超声波加工与水喷射加工、磨料喷射加工、磨料流动加工。是指利用流体、磨料,流体与磨料的混合液等动能,去冲击、抛磨、浸蚀工件被加工部位而实现去除工件材料的方法。

(五)复合加工

复合加工是指用多种能源组合进行材料去除的工艺方法,大多是在机械加工的同时应用流体力学、化学、光学、电磁学和声波等能源进行综合加工,这些加工方法能够提高加工效率或获得很高的尺寸精度、形状精度和完整的表面。

四、特种加工技术的发展趋势

(一)采用自动化技术充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化,建立综合参数自适应系统、数据库等,进而建立特种加工的cAD/cAM和FMS系统,这是当前特种加工技术的'主要发展趋势。

(二)向工程化和产业化方向发展不断改进、提高高能束源品质,对大功率、高可靠性、多功能、智能化加工设备的研发是今后的重点发展方向。

(三)着力开展精密化研究高新技术的发展促使高新技术产品向超精密化与小型化方向发展,正向亚微米级和纳米级迈进,对产品零件的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。

(四)污染问题是影Ⅱ自和限制某些特种加工应用、发展的严重障碍,加工过程中产生的废渣、废气如果排放不当,会造成环境污染,影响工人健康。必须花大力气处理并利用废气、废渣、废液,向“绿色”加工的方向发展。

五、结束语

现代特种加工技术主要是伴着高硬度、高强度、高韧性、高脆性等难切削材料的额出现,以及制造精密细小、形状复杂和结构特殊的零件的需要而产生的,具有其他常规加工技术无法比拟的优点,已成为航空航天、汽车、仪器仪表、微型机械、轻工、模具等行业的支撑技术和关键技术。

随着科学技术和现代工业的发展,特种加工技术必将不断完善和迅速发展,反过来又必将推动科学技术和现代工业的发展,并发挥越来越重要的作用。

参考文献:

[1]刘振辉,杨嘉楷.特种加工[M].重庆:重庆大学出版社,2000.

[2]刘晋春,赵家齐,赵万生.特种加工[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3]孔庆华.特种加工[M].上海:同济大学出版社,2003.

[4]白基成,郭永丰,刘晋春.特种加工技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2006.

[5]张纹,蒋维波.特种加工技术的应用与发展趋势[J].农业装备技术,2006,(3).

钢铁智能冶金技术就业前景

钢铁智能冶金技术就业前景

钢铁冶金作为一门学科分支起始于二十世纪初，它是冶金公车个下的一个二级学科，钢铁冶金作为一门基于铁矿石和复合矿资源开发利用及材料生产加工过程的工程技术科学，它所研究的对象是钢铁生产过程中所发生的反应和现象的基本规律。

钢铁智能冶金技术是中国普通高等学校专科专业，属黑色金属材料类专业，修业年限三年。

黑色冶金技术主要研究金属材料学、冶金物理化学、冶金原理、冶金工艺与设备等方面的基本知识和技能，在黑色冶金领域进行烧结矿生产、球团矿生产、黑色金属冶炼、炉外精炼、连铸、冶金工艺设计等。常见的黑色金属有：钢、生铁、铁合金、铸铁等。

专业就业方向

本专业毕业生主要就业方向是铁矿粉造块、炼铁、炼钢、连铸等生产一线的岗位操作，主要生产设备的调试、使用、维护和管理等工作，冶炼生产组织、技术和管理等工作，以及安全生产、环境保护、产品质量分析和检验等工作。

冶金技术专业毕业生的就业范围比较狭窄，但狭窄并不意味着工作没有前途，在有色金属冶炼厂、制取金属化合物的化工厂或试剂厂从事生产一线的工作，可以体会到劳动创造价值的喜悦；在有色冶金研究设计院（所）、环境保护研究单位、学校，从事生产组织、科研。

就业前景

中国的冶金是国民经济的支柱，中国的钢铁产量是世界第一，许多有色金属产量也是第一，所以需要的人才量也是很大的，这个专业的就业率是非常不错的，一般的毕业生都是适应力比较强，工作比较好找。

随着现代科技的迅猛发展，冶金技术专业对从业人员的综合素质也提出了较高的要求，如计算机技术在冶金工程领域的广泛应用，也就使得学生在大学里就要逐步接触并掌握到丰富而实用的计算机知识。

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