金属基复合材料的发展现状及展望（共7篇）
金属基复合材料的发展现状及展望 篇1
《复合材料》课程论文
任课教师 曹鹏军
题目：金属基复合材料的发展现状及展望
班级: 金属材料工程 学号: 2010444174 姓名: 耿坤峰 成绩:
评语: ________________________________
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金属基复合材料的发展现状及展望
耿坤峰
（重庆科技学院冶金与材料工程院系
401331）
摘要：金属基复合材料【1】是以金属或合金为基体，并以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料。其特点在力学方面为横向及剪切强度较高，韧性及疲劳等综合力学性能较好，同时还具有导热、导电、耐磨、热膨胀系数小、阻尼性好、不吸湿、不老化和无污染等优点。介绍了金属基复合材料的研究及应用现状。介绍了金属基复合材料的分类、性能特点，并总结了其主要应用。对于大批量生产的复合材料来讲，轧制方法复合具有比其它方法有更多的适用性和经济性。
关键词：金属基复合材料；分类；性能；制备工艺；发展趋势；应用
1前言
随着现代科学技术和现代工业的发展,单一的金属或合金已很难完全满足其对材料综合性能的要求,因而近年来新型复合材料
【2】
受到世界各国的普遍重视。自20世纪80年代以来,美国每年耗资10亿美元专门用于研究开发新材料,其重点之一就是金属复合材料。目前美国复合材料的研制和生产居世界领先的地位。金属复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的金属材料结合成一体制备的。金属复合材料在保持母材金属特性的同时还具有“相补效应”可以弥补各自的不足,经过恰当的组合从而获得优异的综合性能。复合材料的力学性能和功能,可以根据实际需要,通过适当选材和优化设计来获得。复合材料广泛应用于航空、航天、汽车、运输、桥梁、民用建筑、体育设施及国防建设等诸多领域。
现代科学技术对现代新型材料的强韧性，导电、导热性，耐高温性，耐磨性等性能都提出了越来越高的要求。与传统的金属材料相比，金属基复合材料具有较高的比强度与比刚度，而与高分子基复合材料相比，它又具有优良的导电性而耐热性，与陶瓷材料相比，它又具有较高的韧性和较高的抗冲击性能。这些优良的性能决定了它从诞生之日起就成了新材料家庭中的重要一员。
2金属基复合材料的发展历史
金属基复合材料(MMC)
【3】
是多功能复合材料的一种。它是一类以金属或合金为基体,以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物,其共同点是具有连续的金属基体。金属基复合材料有着悠久的历史,在土耳其发现的公元前7000年的铜锥子,在制造过程中经过反复锤打与拓平,非金属夹杂物被拉长,从而产生类似纤维增强的效果。近代金属基复合材料的研究始于1924年Schmit关于铝Π氧化铝粉末烧结的研究工作。在30年代,又出现了沉淀强化理论,并在以后的几十年中得到了很快的发展。到60年代,金属基复合材料已经发展成为复合材料的一个新的分支。到80年代初,日本丰田公司首次将陶瓷纤维增强铝基复合材料用于制造柴油发动机活塞,从此金属基复合材料的研制与开发工作得到了异乎寻常的发展。土耳其的S.Eroglu等人用等离子喷涂技术制得了NiCr2Al/MgO2ZrO2功能梯度涂层。目前,尽管在制造成本和工艺上存在很大的问题,但金属基复合材料已经引起有关部门的高度重视,特别是航空航天部门推进系统使用的材料,其性能已经达到了极限。因此,研制工作温度更高、比刚度和比强度大幅度增加的金属基复合材料,已经成为发展高性能结构材料的一个重要方向。
90年代后期，由于电子产品发展迅速，要求同时具有高热传导能力和低膨胀特性的电子元件构造装配材料的量迅速增加，于是低膨胀、高强化与高热传导的金属基体合理匹配的金属基复合材料备受重视；同时也需要强度高，耐电弧冲蚀，导电率高的电接触用复合材料。
复合材料已经成为当代材料领域中一个重要发展方向，地位越来越重要。到20世纪90年代初，先进复合材料的世界总产量已经达到300万吨，在许多领域特别是航空航天领域显示了极其重要的地位。西方国家把先进复合材料列为战略材料，列入为数有限的国家重点研究和发展项目，列入不准许输出的新材料。
3金属基复合材料的分类和性能
金属基复合材料【4】除力学性能优异外，还具有某些特殊性能和良好的综合性能，应用范围广泛。依据基体合金的种类可分为：轻金属基复合材料、高熔点金属基复合材料、金属间化合物基复合材料。按增强相形态的不同可划分为：连续纤维增强金属基复合材料、短纤维增强金属基复合材料、晶须增强金属基复合材料、颗粒增强金属基复合材料、混杂增强金属复合材料。以下从基体、增强体以及复合材料的性能应用等方面，分别予以评述。3．1合金基体复合材料性能
铝、镁、钛、铜合金及金属间化合物合金是目前应用广泛、发展迅速的轻金属合金。用其制成的各种高比强度、高比模量的轻型结构件广泛地应用于航天、航空和汽车工业等领域。
铝基复合材料具有轻质、高强、高韧性、导热性较好的性能特点，且铝基复合材料适用的制备方法多，易于塑性加工，制造成本低。与铝基复合材料相比，镁基复合材料最大的优点是质量更轻，多用于航天、空间等对构件质量有严格要求的高技术领域。铜的导电性、导热性和塑性在金属中名列前茅，属于廉价金属，但在铜中加入增强体可提高其强度、刚度、耐热性和降低热膨胀系数，所以铜基复合材料有良好的导热性可有效地传热散热，能减少构件受热后产生的温度梯度，主要用于电力工业和半导体工业。铝基复合材料在温度高于300℃后，其强度迅速下降，极限工作温度约350℃，相比之下，钛基复合材料比铝基复合材料有更高的耐热性，但成本明显高于铝基复合材料，因此，钛基复合材料应用领域主要集中于飞行器及发动机的耐热零部件。3．2增强体金属基复合材料
金属基复合材料的增强体是一些不同几何形状的金属或非金属材料。目前，其增强相已有很多，重要的有氧化铝纤维、硼纤维、石墨(碳)纤维、SiC纤维晶须；颗粒型的有SiC、碳化硼、图化钛等；丝状的有钨、铍、硼、钢等。金属基复合材料按其增强材料的几何形态可划分为以下几类。
3.2.1连续纤维增强金属基复合材料。
纤维增强金属基复合材料【5】是利用无机纤维(或晶须)及金属细线等增强金属得到质量轻且强度高的材料，纤维直径从3～150μm(晶须直径小于1μm)，纵横比(长度／直径)在102以上。
3.2.2短纤维增强金属基复合材料。作为金属基复合材料增强体的短纤可分为天然纤维制品和短切纤维。天然纤维主要是一些植物纤维和菌类纤维索等，长度一般为35～150mm；短切纤维一般是由连续纤维(长纤维)切割而成长度1～50mm，用于金属基复合材料短纤维增强体的材料主要有Saffil－Al2O3、Al2O3－SiO2、SiC等。
3.2.3晶须增强金属基复合材料。
晶须是指在特定条件下以单晶的形式生长而成的一种高纯度纤维，其原子排列高度有序，几乎不含晶界位错等晶体结构缺陷，有异乎寻常的力学性能。作为金属基复合材料的增强体使用的晶须使用做多、性能较好的是SiC、SiN4晶须，成本最低的是Al2O3·B2O3晶须。
3.2.4颗粒增强金属基复合材料。
颗粒增强金属基复合材料是利用颗粒自身的强度，其基体起着把颗粒组合在一起的作用，颗粒平焊接材料均直径在1μm以上，强化相的容积比可达90％。常用作金属基复合材料增强体的颗粒主要有：SiC、Al2O3、TiC、TiB2、NiAl、Si3N4等陶瓷颗粒，以及石墨颗粒、甚至金属颗粒。
3.2.5混杂增强金属复合材料。
对上述四种单一的增强形式进行有机的组合就形成了混杂增强。增强体的混杂组合可分为三种：颗粒－短纤维(或晶须)、连续纤维－颗粒、连续纤维－连续纤维。在短纤维或晶须的预制件中，易出现增强的粘结、团聚现象，颗粒的混入可以解决这一问题。
4金属基复合材料制备工艺方法
由于金属材料熔点较高，同时不少金属对增强体表面润湿性很差加上金属原子在高温状态下很活泼，易与多种增强体发生反应，所以金属基复合材料【6】的复合工艺比较复杂和困难，这也是金属基复合材料的发展受到制约的主要原因。4.1粉末冶金复合法
粉末冶金复合法基本原理与常规的粉末冶金法相同，包括烧结成形法，烧结制坯加塑法加成形法等适合于分散强化型复合材料(颗粒强化或纤维强化型复合材料)的制备与成型。该方法在铝基复台材料的制备方面应用较广，但其主要缺点是基体金属与强化颗粒的组合受限制。4.2铸造凝固成型法
铸造凝固成型法是在基体金属处于熔融状态下进行复合。主要方法有搅拌铸造法、液相渗和法和共喷射沉积法等。铸造凝固成型铸造复合材料具有工艺简单化、制品质量好等特点，工业应用较广泛。
4.2.1原生铸造复合法
原生铸造复合法(也称液相接触反应合成技术Liquid Contact Reaction:LCR）是将生产强化颗粒的原料加到熔融基体金属中，利用高温下的化学反应强化相，然后通过浇铸成形。
4.2.2搅拌铸造法
搅拌铸造法也称掺和铸造法，是在熔化金属中加人陶瓷颗粒，经均匀搅拌后浇入铸摸中获得制品或二次加工坯料，此法易于实现能大批量生产，成本较低。该方法在铝基复合材料的制备方面应用较广，但其主要缺点是基体金属与强化颗粒的组合受限制。
4.2.3半固态复合铸造法
半固态复合铸造法是从半固态铸造法发展而来的。通常金属凝固时，初生晶以枝晶方式长大，固相率达0.2％左右时枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。
4.2.4含浸凝固法
含浸凝固法是一种将预先制备的含有较高孔隙率的强化相成形体含浸于熔融基体金属之中，让基体金属浸透预成型体后，使其凝固以制备复合材料的方法。有加压含浸和非加压含浸两种方法。含浸法适合于强化相与熔融基体金属之间润湿性很差的复合材料的制备。
4.2.5离心铸造法
广泛应用于空心件铸造成形的 离心铸造法，可以通过两次铸造成型法成形双金属层状复合材料，此方法简单，具有成本低、铸件致密度高等优点，但是界面质量不易控制，难以形成连续长尺寸的复合材料。
4.2.6加压凝固铸造法
该方法是将金属液浇注铸型后，加压使金属液在压力下凝固。金属从液态到凝固均处于高压下，故能充分浸渗，补缩并防止产生气孔得到致密铸件。铸、锻相结合的方法叉称挤压铸造、液态模锻、锻铸法等。此法最适合复杂的异型MMCs。
4．3 喷射成形法
喷射成形叉称喷射沉积(Spray Forming)，是用惰性气体将金属雾化成微小的液滴，并使之向一定方向喷射，在喷射途中与另一路由惰性气体送出的增强微细颗粒会合，共同喷射沉积在有水冷衬底的平台上，凝固成复合材料。4．4 叠层复合法
叠层复合法是先将不同金属板用扩散结合方法复合，然后采用离子溅射或分子束外延方法交替地将不同金属或金属与陶瓷薄层叠合在一起构成金属基复合材料。这种复合材料性能很好，但工艺复杂难以实用化。4．5 原位生成复合法
原位生成复合法也称反应合成技术，最早出现于1967年前用SHS法合成TiB:／Cu功能梯度材料的研究中。金属基复合材料的反应合成法是指借助化学反应，在一定条件下在基体金属内原位生成一种或几种热力学稳定的增强相的一种复合方法。
5金属基复合材料的应用及发展趋势
5.1金属基复合材料的应用
目前应用的复合材料主要有金属基、无机非金属基和高分子基三大类。但是由于金属基复合材料价格昂贵，主要用于航空航天和军事领域，一般工业领域不多见。而由于铝基复合材料的优良的综合性能，使得铝基复合材料在金属基复合材料中应用最为广泛。
5.1.1铝基复合材料的应用
硼纤维增强铝基复合材料
【7】
是实际应用最早的金属基复合材料，美国和前苏联的航天飞机中机身框架及支柱和起落拉杆等都用该材料制成。硼-铝复合材料还用做多层半导体芯片的支座的散热冷却板材料，硼-铝复合材料的导热好，热膨胀系数与半导体芯片非常接近，能大大减少接头处的疲劳。硼-铝复合材料的应用前景宽广，可用作中子屏蔽材料，还可用来制造废核燃料的运输容器和储存容器、可移动防护罩、控制杆、喷气发动机风扇叶片、飞机机翼蒙皮、结构支承件、飞机垂直尾翼、导弹构件、飞机起落部件、自行车架、高尔夫球杆等。
碳化硅晶须增强铝基复合材料用于制造导弹平衡翼和制导元件，航天器的结构部件和发动机部件，战术坦克反射镜部件，轻型坦克履带，汽车零件，如活塞、连杆、汽缸、活塞销等，飞机的机身地板和新型战斗机尾翼平衡器。碳化硅增强铝基复合材料可用来制造卫星及航天用结构材料，如卫星支架、结构连接件、管材，各种型材，导弹翼、遥控飞机翼、飞机零部件等。
5.1.2钛基复合材料的应用
SiC纤维增强钛基复合材料的发展最初是以超高音速宇航器和先进航空发动机为主要目标。因为用它制造的波纹芯体呈蜂窝结构，在高温下具有很高的承载能力和刚度及低的密度，使其成为航天飞机发动机理想的候选材料。但是由于制作工艺复杂、成型工艺困难和原材料昂贵使得它的推广应用很困难。美国建立了SiC纤维增强钛基复合材料生产线，已为直接进入轨道的航天飞机提供机翼、机身的蒙皮、支撑梁及加强筋等构件。
5.1.3镁基复合材料的应用
镁合金材料【8】具有密度小、比强度和比刚度高、良好的尺寸稳定性和优良的铸造性能，正成为现代高新技术领域中最有希望采用的一种复合材料，其综合性能优于铝基复合材料。此外，这种材料还具有优良的阻尼减振、电磁屏蔽等性能，在汽车制造工业中用作方向盘减振轴、活塞环、支架、变速箱外壳等，在通讯电子产品中的飞机、便携计算机等也用做外壳材料。SiC晶须增强镁基复合材料可用于制造齿轮，SiC和Al2O3颗粒增强镁基复合材料由于耐磨性好，可用于制造油泵的泵壳体、止推板、安全阀等零件。镁合金复合材料由于其优异的力学性能和物理性能已经显示出广阔的用途。5.2金属基复合材料研究趋势
(1)简化制备工艺,降低制备成本，始终是研究热点之一。
(2)目前金属基复合材料【9】的强化机制研究还不是很成熟，学术观点各有所见,很难达成共识。应加强对强化机制的研究，探讨复合材料的凝固过程，研究增强相与基体的微观作用机理，进一步推动金属基复合材料的发展。
(3)润湿性问题一直困扰研究金属基复合材料的学者，给实际制备复合材料带来很大的困难。目前，有些学者研究了铝基复合材料的润湿性，并取得了一定的进展。但对钢基复合材料的研究却很少，国内目前尚未见报道。如果想制备优良的钢基复合材料，润湿性问题尤显重要。
(4)研究的重点侧重于增强体与基体的结合界面及增强体在基体中的分布，却忽略了基体自身的性能。基体本身的性能对复合材料的影响也至关重要，性能优越的复合材料同样要求有性能优越的基体，因此应加大对基体和增强体性能同步提高的研究。
6结束语
由此看来,金属基复合材料研究较早,但关键处还有待突破;而表面复合金属基复合材料虽研究较晚,但由于具有相对简单的复合工艺和较低的造价等特性,正受到越来越多的重视。尽管金属基复合材料有于广大科研人员的继续努力。相信在不久的将来,金属基复合材料一定会在众多的材料家族中占有举足轻重的一席之地。我国金属基复合材料的研究起步仅落后于美、日等国不到五年。鉴于国际上金属基复合材料尚未大规模生产，因此目前差距不大。目前主要集中在以轻金属（如铝、镁、钛）等为基体的复合材料研究，少量研究致力于铜、铁、铅基体的复合材料。增强的形式包括连续纤维、短纤维、晶须和颗粒。鉴于国际的发展趋势侧重于非连续的颗粒、晶须和短纤维方面，因此我国的研究也早已转向这方面。但在关于其理论基础性研究的理论深度上与国外有一定的差距，特别是在原子、分子水平上深入认识界面的结构方面不够，这主要是缺少先进的分析表征手段和物理学家的介入不够有关。另外，复合材料可持续发展及其实用化降低成本的要求使金属基复合材料的再生问题显得尤为重要，应该加强对金属基复合材料的再生研究工作。
参考文献
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金属基复合材料的发展现状及展望 篇2
《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中明确提出要重点研究开发满足国民经济基础产业发展需求的高性能复合材料。金属基复合材料是近年来迅速发展起来的高性能复合材料之一,对促进世界各国军用和民用领域的科技现代化,起到了至关重要的作用。近年来,由于原材料价格的降低和生产工艺的逐步成熟,金属基复合材料的大规模工业化生产已逐渐开展,我国陕西、江苏、山东等地已建厂投产。
在金属基复合材料、无机非金属基复合材料和树脂基复合材料这3大类复合材料中,树脂基复合材料(纤维增强塑料)已形成了集科研、设计、试制、生产、检测、应用等较完整的工业体系,其检测技术和标准化工作起步相对比较早,进展也比较快。上世纪80年代以后,我国纤维增强塑料行业标准的制定、修订工作进展很快,到目前为止,已制定的由全国纤维增强塑料标准化技术委员会归口管理的国家和行业标准有100多项。方法标准包括材料的力学性能、热性能、燃烧、化学性能、老化性能等测试标准,已形成较为完善的性能测试方法体系。相比树脂基复合材料而言,我国金属基复合材料的检验方法严重缺失。
2 金属基复合材料试验方法
金属基复合材料与传统金属材料在组织结构和制造工艺上存在较大差异,因此在性能检测方面就具有其独特的要求。下面将从化学成分、力学性能和物理性能等方面总结国内外现行金属基复合材料的相关检测方法。对于某些性能没有现行金属基复合材料检验方法标准的,本文将探讨现行金属材料检验方法标准对金属基复合材料的适用性。
2.1 化学成分
金属基复合材料的化学成分检验,应分别检验基体和增强体的化学成分。基体化学成分分析可采用相应金属材料的湿法或仪器分析方法。如:铝基复合材料基体成分分析可采用GB/T 20975-2007《铝及铝合金化学分析方法》或GB/T 7999-2007《铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法》等。金属基复合材料的增强体大部分尺寸较小,因此增强体化学成分分析可采用扫描电子显微镜X射线能谱分析方法,检测方法可参照GB/T 17362-2008《黄金制品的扫描电镜X射线能谱分析方法》。
2.2 力学性能
材料力学性能是表征材料抵抗各种损伤作用能力的大小,是评价材料质量的主要判据,也是材料制作设计时选材和进行强度计算的主要依据。材料的力学性能主要包括拉伸、压缩、弯曲、疲劳、硬度、冲击性能等。金属基复合材料力学性能的试验与评价在复合材料的开发与应用中发挥着极其重要的作用,尤其是在材料设计中。材料性能试验与评价在优化加工工艺、分析组分材料性能对复合材料整体性能的影响及降低材料成本等方面均具有十分重要的意义。
2.2.1 室温拉伸试验
金属基复合材料的增强体主要可分为连续增强体和非连续增强体两大类,由于增强方式的不同,材料拉伸试验方法存在一定差异。目前我国仅有长纤维增强金属基复合材料的拉伸试验方法,即HB 7616-1998《纤维增强金属基复合材料层板拉伸性能试验方法》。该标准适用于室温至400℃范围,测定单向长纤维增强金属基复合材料层板的抗拉强度、拉伸杨氏模量、条件切线模量、泊松比和应力应变曲线。
对于纤维增强金属基复合材料拉伸试验方法可参照美国标准ASTM D3552-96(2007)《Standard test method for tensile properties of fiber reinforced metal matrix composites》。该标准规定了矩形截面、圆截面两种试样,其中矩形截面根据增强体增强方式的不同,又分为3类,共11种尺寸试样。圆截面试样也有3类,螺纹连接试样、带头部试样和不带头部试样,其中间平行部分直径为2～6mm。在常温拉伸试验中,这个标准强调了应变速率应为0.0001s-1～0.001s-1,推荐使用0.001s-1的应变速率,可测定4个参数,分别是:抗拉强度、断后伸长率、弹性模量和泊松比。
非连续增强金属基复合材料的拉伸试验方法目前没有现行的国家标准。对于该类金属基复合材料拉伸试验方法可参照ISO/TTA2-1997《Tensile tests for discontinuously reinforced metal matrix composites at ambient temperatures》。该方法是参照EN 10002欧标金属材料常温拉伸试验方法进行制定的,可测定A(断后伸长率)、RP(规定非比例延伸强度)、Rt(规定总延伸强度)、E(杨氏模量)、PL(比例极限)和Rm(抗拉强度)6个指标。该规范中主要考虑了拉伸速率对测试结果的影响,测定RP、Rt、E这3个指标时,规定拉伸速率不得超过0.0002s-1,且为了采集到足够多的数据,保证E测定结果的准确性,拉伸速率建议使用较小值。测定Rm时(如果不测RP、Rt、E),在弹性变形段速率没有限制,在塑性变形段不得超过0.001s-1。该规范规定了两种矩形截面试样,截面尺寸分别为3mm×6mm和6mm×12mm。除上述拉伸速率、样品的要求,该规范其他内容与EN 10002基本一致。
另外,如增强体含量添加较少可部分参照GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》对金属基复合材料进行室温拉伸试验,但要注意拉伸速率的选取。
2.2.2 高温拉伸试验
与室温拉伸试验方法相似,对于纤维增强金属基复合材料高温拉伸试验可参照美国标准ASTM D3552-96(2007)《Standard test method for tensile properties of fiber reinforced metal matrix composites》。在该标准中高温拉伸过程强调了温度的控制,其试验过程与常温相同。对于非连续增强金属基复合材料的拉伸试验方法可部分参照GB/T4338-2006《金属材料高温拉伸试验方法》对金属基复合材料进行高温拉伸试验。
2.2.3 压缩试验
对于非连续增强金属基复合材料的压缩试验可参照GB/T 7314-2005《金属材料室温压缩试验方法》。对于连续纤维增强金属基复合材料压缩试验可参照美国标准ASTM D3410M-03(2008)《Standard Test Method for Compressive Properties of Polymer Matrix Composite Materials with Unsupported Gage Section by Shear Loading》。
2.2.4 弯曲试验
对于连续纤维增强金属基复合材料的弯曲试验可采用HB 7617-1998《纤维增强金属基复合材料层板弯曲性能试验方法》。该标准规定了单向长纤维增强金属基复合材料层板室温弯曲强度试验的试样、试验条件、试验设备、试验步骤和试验结果处理。该标准适用于室温下纤维增强金属基复合材料层板三点和四点弯曲强度及弯曲弹性模量的测定。对于非连续增强金属基复合材料的弯曲试验可参照GB/T 232-2010《金属材料弯曲试验方法》和YB/T5349-2006《金属弯曲力学性能试验方法》。
2.2.5 疲劳试验
金属基复合材料使用场合不同,其疲劳类型也不同。需根据不同疲劳类型选择不同的试验方法。金属基复合材料疲劳试验可参照国家标准GB/T3075-2008《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》、GB/T 15248-2008《金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法》、GB/T 15824-2008《热作模具钢热疲劳试验方法》和GB/T 20120-2006《金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验》进行。另外,金属基复合材料疲劳试验还可参照美国标准ASTM E466-2007《Standard Practice for Conducting Force Controlled Constant Amplitude Axial Fatigue Tests of Metallic Materials》。
2.2.6 硬度
目前,金属基复合材料的硬度表征方法没有明确一致的方法。不同的研究者根据各自研究内容的需要选取不同的硬度表征方法,其主要包括布氏、维氏和洛氏硬度。因此,硬度试验可参照GB/T231.1-2009《金属材料布氏硬度试验第1部分:试验方法》、GB/T 4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验第1部分:试验方法》和GB/T 230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验第1部分:试验方法》。另外,金属基复合材料硬度试验还可参照美国标准ASTM E384-11e1《Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials》进行。
2.2.7 冲击试验
金属基复合材料由于添加一定量的增强体,从而导致材料脆性增加。金属基复合材料的冲击韧性一般较基体金属材料有较大程度的降低。因此不推荐采用常规金属的冲击试验方法。金属基复合材料的冲击试验可参照GB/T 9096-2002《烧结金属材料(不包括硬质合金)冲击试验方法》、GB/T10419-2002《碳化钨钢结硬质合金冲击韧度的测定》和GB/T 1817-1995《硬质合金常温冲击韧性试验方法》等。在冲击试验方法选取时,要综合了解材料性能,以免方法选取不当,造成不必要的误差。
2.3 物理性能
2.3.1 密度
金属基复合材料密度测量可参照AST M D792-08《Standard Test Methods for Density and Specific Gravity(Relative Density)of Plastics by Displacement》(原理为阿基米德法)或GB/T 1423-1996《贵金属及其合金密度的测试方法》进行。
2.3.2 增强体体积含量
(1)金相法
对于增强体尺寸较大的金属基复合材料,可采用金相法测定增强体的体积含量。试验过程可参照GB/T 3365-2008《碳纤维增强塑料孔隙含量和纤维体积含量试验方法》、GB/T 15749-2008《定量金相测定方法》和GB/T 18876.1-2002《应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法第1部分:钢和其他金属中夹杂物或第二相组织含量的图像分析与体视学测定》。对于纳米级增强体增强的金属基复合材料,可采用扫描电子显微镜进行增强体体积含量的测定。
(2)溶解法
对于难以制备金相样品的金属基复合材料,可采用溶解法测定增强体体积含量。即采用腐蚀液将基体消解,收集增强体并测定体积。目前,该方法没有现行的国家标准。具体试验过程可参照ASTM D 3553-76(1996)《Standard Test Method for Fiber Content by Digestion of Reinforced Metal Matrix Composites(Withdrawn 2000)》或JIS H 7401-1993《Test method for volume fraction of fiber in metal matrix composites》。JIS H 7401-1993标准适用于基体能被酸或碱溶解的金属基复合材料。标准提出了简便法和精密法两种试验方法,对铝基、钛基和铜基复合材料的溶解腐蚀液进行了说明。
2.3.3 热膨胀系数
对于电子信息领域使用的金属基复合材料而言,热膨胀系数是一个重要的参数。热膨胀系数测量可参照GB/T 16920-1997《玻璃平均线热膨胀系数的测定》或GJB 332A-2004《固体材料线膨胀系数测试方法》进行。
2.3.4 电阻率
金属基复合材料电阻率的测量可参照GB/T3048.2-2007《电线电缆电性能试验方法第2部分:金属材料电阻率试验》进行。
2.3.5 导热系数
金属基复合材料导热系数的测量可参照GB/T22588-2008《闪光法测量热扩散系数或导热系数》或GJB 1201.1-91《固体材料高温热扩散率试验方法激光脉冲法》进行。
2.3.6 耐磨损性能
金属基复合材料耐磨损性能试验可参照GJB5975-2007《碳化硅颗粒增强铸造铝基复合材料规范》或GB/T 12444-2006《金属材料磨损试验方法试环-试块滑动磨损试验》进行。由于两标准所选用的摩擦磨损方式不同,应结合实际检测情况进行选取。
2.3.7 无损检测
金属基复合材料无损检测试验可采用射线方法、超声波方法和渗透方法。不同的检测方法都具有各自不同的优点和使用局限性,在检测方法的选择时,应综合材料结构、尺寸、结合方式、制造工艺以及缺陷的类型、取向和检测效率、要求的灵敏度、检测成本等方面的因素。具体试验方法可参照GB/T 11346-1989《铝合金铸件X射线照相检验针孔分级》、GB/T 23600-2009《镁合金铸件X射线实时成像检测方法》、GB/T 6519-2000《变形铝合金产品超声波检验方法》或GB/T 5193-2007《钛及钛合金加工产品超声波探伤方法》等。
3 金属基复合材料检验方法研究进展
相比树脂基复合材料而言,我国金属基复合材料的检验方法及标准严重缺失。例如:金属基复合材料的主要理化性能的测试方法至今没有相应标准。目前金属基复合材料性能的测试方法大多数都是采用金属材料的相应测试方法,这往往不能正确反映金属基复合材料的真实性能。由于我国至今尚未建立比较完善的金属基复合材料标准体系来指导金属基复合材料检验方法标准的制修订工作,导致金属基复合材料标准相对金属基复合材料行业的发展来说比较滞后,从而制约着金属基复合材料行业的可持续发展。
为了解决上述问题,2008年11月,全国工程材料标准化工作组(SWG3)在南京成立,其秘书处承担单位是江苏省产品质量监督检验研究院。工程材料标准化工作组的工作领域是金属基和生物基复合材料。全国工程材料标准化工作组自成立以来,就积极开展金属基复合材料标准体系建设和紧缺方法标准制定工作。在国标委的大力支持下,立项国家质检公益性行业科研专项《金属基复合材料检验方法及标准体系研究》(项目号:201110223)。通过该科研项目的开展,将调研金属基复合材料标准现状,建立金属基复合材料标准体系框架,制定急需的金属基复合材料检验方法标准,完善金属基复合材料检验方法标准体系。至今,全国工程材料标准化工作组已立项金属基复合材料检验方法国家标准2项,分别是《金属基复合材料拉伸试验室温试验方法》(计划编号:20120333-T-469)和《金属基复合材料增强体体积含量试验方法图像分析法》(计划编号:20120334-T-469)。全国工程材料标准化工作组将在今后5年内逐步制定金属基复合材料的紧缺通用和检验方法标准,并建成我国金属基复合材料的检验方法标准体系,从而推动金属基复合材料行业的快速健康发展。
摘要：本文总结了现有金属基复合材料检验方法,针对化学、力学和物理性能的检验方法及研究现状进行了分析,并探讨现行金属材料国家标准对金属基复合材料的适用性。
关键词：金属基复合材料,检验方法,标准
参考文献
王倩,高建国,马伟民.金属基复合材料的发展与应用[J].沈阳大学学报,2007,19(2):10-15.
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崔春翔,吴人洁.原位AlN-TiC粒子增强铝基复合材料[J].金属学报,1996,32(1):101-104.
樊建中,石力开.颗粒增强铝基复合材料研究与应用发展[J].宇航材料工艺,2012,(1):1-7.
郭成,郭生武,程羽,张新功,史东才.SiC颗粒增强铝合金基梯度复合材料拉伸力学性能及其评价[J].复合材料学报,2003,20(4):23-28.
金属雕塑的发展及展望 篇3
关键词：金属雕塑 材质 工艺手段
第一章：中国古代的金属雕塑
中国古代金属雕塑的历史悠久，成就也相当的辉煌。中国国代的金属艺术有两大发展阶段，第一阶段也是一青铜器为主要代表的夏商周到春秋战国时期；而另外一个阶段则是以金银手工艺为代表的唐朝金属艺术高峰。我国古代金属雕塑与其他国家早起的金属雕塑有一个很大的群别，就是我国早起的很多艺术珍品大多数是附加在实用物品上的。比如司母戊鼎方鼎、四羊方尊、象尊等等。
从制作工艺上来讲，基本上都是采用铸造的形式进行加工完成的，多以铸铜为主。当然也有一些铸铁的雕塑，现在存在的铸铁的雕塑也很多，其中包括沧州的铁狮王，山西大同的铁牛，河南嵩山的铁人及铁塔等等，其中沧州的铁狮王，是现存中国古代最大的铸铁雕塑，约40吨重，但是因为常年失修，损坏严重，但却依然展现出了铁狮的雄伟和威风。从铸造难度上来讲，铁的熔点要高于通的熔点，所以在众多古代雕塑中，铸铁雕塑要明显少于铸铜的雕塑，而且铁更容易氧化，表面光泽度难以维持，铁的价值和审美要明显少于铸铜的雕塑或者金银等雕塑，因此古代铸铁的雕塑并不多见
第二章：现代金属雕塑
任何一种艺术的创作都是不可能脱离当时的社会环境和历史因素的，或多或少的都要受到时代的影响，金属雕塑也是如此。“雕塑是艺术创作的一种，任何艺术创作的根本目的都是为了艺术情感的抒发，以求和欣赏者取得共鸣”。现实生活则是雕塑赖以生存的土壤，脱离了生活的技术是不能成为雕塑艺术的。而现代的金属雕塑，则是近代社会文明的体现，是现代艺术观念变革的产物，它几乎颠覆了几千年来的传统雕塑，发射出耀眼的光芒和强烈的時代气息。从传统艺术上来看，它似乎只是一种材料上的改变，但对于现代艺术来说，它是具有重大意义的。二十世纪的金属雕塑，在整个雕塑艺术史上是具有相当重要的影响的，阿森纳在《西方现代艺术史》一书中写道：“直接金属雕塑”是“现代雕塑的主要手段”。所谓“直接金属雕塑”即是指直接对金属材料进行锻造、焊接、抛光等加工手段制作出来的雕塑作品，不同于以往的金属浇铸等铸造方法。现代金属雕塑毫无疑问是现代打艺术中，最主要的组成部分。
人类文明的进步，带动了金属雕塑的发展，对于金属材料的加工手段日益先进，是雕塑家可以更加随心所欲的运用金属材料，可以锻造、切割、铸造、打磨、抛光等等，甚至可以上锈，这样可以使得钢、铜、铁等材料的性能个材质的独特性美感得以充分的发挥。
在传统雕塑中，人们对材料的认识观念还仅仅处于对材料的外部形态的认识，材料本身只是受限于人，被动的成为了艺术家思想表达和情感抒发的载体。传统雕塑中的青铜材料就是很典型的代表，在很多雕塑作品中，金属仅仅是醉着思想意识物化的工具而已。慢慢的，随着科学技术的进步，艺术家对材料的认识有了更深层次的变化，很多艺术家的思想发生了很大的变化，他们更多的选择了让材料自己说话，现代金属雕塑中，这种变化是非常明显的。
现代金属雕塑的诞生是对雕塑传统观念上的真正革命。新的金属材料，新的加工手段的应用，不仅仅改变了传统雕塑艺术，也改变了人们对于雕塑艺术的传统认识，颠覆了人们对传统雕塑的形式和雕塑材料的观念。金属雕塑从上个世纪八十年代开始进入了后现代主义的多元时代，而后现代主义时期的金属雕塑就更难分辨出各种艺术风格之间的联系和差别，后现代主义的金属雕塑变得无法确定，然而唯一可以确定的就是：人类探究和摸索真理的脚步不会停滞，比企鹅现代金属雕塑会在不断的自我否定和自我完善中买上更高的台阶。
第三章：中国现代金属雕塑
中国现代艺术的历史其实只是改革开放以来的二三十年的事情，因此，标志着西方现代雕塑艺术的革命的现代金属雕塑，在中国发展的时间则晚了很多。中国现代金属雕塑收到了西方现代文化世界性发展的很大影响，在接受西方的现代艺术语言形式影响的同时，又极力的保护自我民族的文化特征。
与西方现代金属雕塑相比，中国现代金属雕塑艺术的存在和发展都有一些特点，这种特点既有形式语言上的，又有传统文化上的，既有思想观念上的，又有发展过程中的。中国现代金属雕塑正在以一种不同于西方金属雕塑的方式存在并发展着。
无论是早起对于纯粹艺术的探索也好，还是现如今对民族文化的反思也罢，这都是中国现代金属雕塑发展过程中不可或缺的重要的组成部分。
近年来的中国雕塑界，一些人认为只有运用新奇的材料以及多边的造型，才能是具有世界水准的雕塑，却不知一件雕塑作品，若是没有了民族精神和民族底蕴的话，是不可能成为艺术精品的。同样的，中国的现代金属雕塑也应当在继承传统文化的基础之上，从而创作出更多优秀的金属雕塑，这样的作品才能得到更多人的共鸣，才能成为真正的精品。民族的才是世界的。英国的艺术理论家里德曾经说过：“所有的艺术流派……都必须符合一个简单的检验标准，否则它们便不是艺术品，它们必须作为值得沉思的物体继续存在。”
金属雕塑艺术，在发展迅猛的现代金属艺术的推动下，取得了前所未有的新的成就。作为时代艺术的娇子，现代金属雕塑在现在艺术中具有举足轻重的影响和作用，我们有理由相信，金属雕塑会有更大的发展空间，前途充满希望。
参考文献：
[1]吴福珍.大众文艺[M].河北省群众艺术馆，2011（10）.
金属基复合材料的发展现状及展望 篇4
陕西航空职业技术学院
专业：焊接技术及自动化
姓名：周国刚
学号:28 摘要：应用扫描电镜、透射电镜等测试手段和冲击试验、磨损试验，研究了(基金属陶瓷堆焊材料中加入稀土氧化物，对堆焊材料的组织、界面相结构、显微硬度、冲击韧性和磨损性能的影响，初步探讨了稀土氧化物改善界面显微结构、提高胎体金属韧性的作用机制。研究结果表明，稀土氧化物能细化堆焊层胎体金属组织，消除胎体金属的缺陷，细化胎体金属断口韧窝并使撕裂棱数量增加，提高堆焊层冲击韧性性塑性，促使金属基陶瓷与胎体金属界面形成多晶过渡区和局部非晶态物相，提高界面的结合强度。稀土氧化物的加入对胎体金属显微硬度的影响不大，但能显著提高堆焊层干摩擦磨损状态下的耐磨性，具有一定的减摩作用。关键词：稀土氧化物；(基金属陶瓷；组织结构；力学性能；耐磨性金属陶瓷复合耐磨堆焊材料由软的胎体金属和金属陶瓷颗粒组成，具有高的耐磨性和较高抗冲击性能，已经广泛地应用于石油、煤炭、地质和矿山等工业中一些受严重磨损工件工作面的堆焊，尤其作为油田井下作业中的磨鞋、铣鞋、扶正器等工具的强化材料，已取得很大的经济效益。其中耐磨相主要采用1(基金属陶瓷，其耐磨性相对较低。而(2）基金属陶瓷不仅具有密度低，弹性模量、硬度和强度高，高温抗氧化性、耐蚀性和耐磨性好，而且其强韧性是陶瓷的两倍多［3］，因此，如果能利用金属基陶瓷部分或全部代替现有的金属陶瓷，将具有重要的经济意义。但是由于(基金属陶瓷的焊接性较差，与胎体金属的润湿性差，堆焊时熔池的流动性差，导致成形不良。为了改善堆焊层的组织性能，本文尝试在胎体金属中加入少量的稀土元素，研究稀土元素对堆焊材料组织性能的影响。
1.试验材料及方法
试验用金属基陶瓷及胎体金属的主要化学成分及性能见表。将金属陶瓷颗粒、钎料及稀土元素按一定的比例混合，并加入适量的特制熔剂，置于石墨模中，入电阻炉中加热制备成的棒状焊条，采用碳弧堆焊方法堆焊到," 钢表面，并利用线切割方法将堆焊层制备成各种试样。应用光学显微镜、型扫描电镜对堆焊层的组织进行观察与分析，采用型透射电镜观察金属基陶瓷与胎体金属结合界面的组织形貌。采用=(型摆锤式冲击试验机进行无缺口试样的冲击试验，摩擦磨损试验在型磨损试验机上进行，下试样为金属陶瓷环状试样，试验条件为：块5环接触滑动干摩擦方式，法向载荷为2%，滑动速度8.9 %，滑动距离3 9。用工具显微镜和测长仪测定磨痕长度!和宽度计算磨损体积，其中是下试样半径。2.试验结果与分析
显微组织与相结构稀土氧化物对胎体金属显微组织的影响在堆焊过程中由于金属陶瓷颗粒不熔化，其组织、性能变化不大。但胎体金属的组织性能对堆焊层的韧性、成形性能等影响很大。图1 为堆焊层胎体金属的显微组织。当不加入稀土氧化物时，堆焊层的组织主要是粗大的胞状枝晶（图6（3）），具有明显的方向性，同时局部区域产生缺陷（见图6（A））；而添加稀土氧化物后胎体金属的显微组织得到显著细化（图6），堆焊层中的缺陷消除。
上述组织特征形成的主要原因是：在未加入稀土氧化物时，由于焊后胎体金属的冷却速度较快，熔池中胞状枝晶具有定向凝固特征，且由于温度降低金属的粘度增加，液态金属的流动性变差，从而形成缺陷；加入稀土氧化物后，虽然具有较高的稳定性，但仍有一部分稀土氧化物在高温电弧作用下分解形成活性离子，吸附在晶核原子表面阻碍晶核在较大过冷度下的快速长大；还有一部分稀土氧化物作为夹杂物成为非均匀形核的核心，促进胎体金属的形核，从而起到细晶变质作用。其作为夹杂物非均匀形核能力的大小取决于夹杂物作为形核基底与结晶相之间的界面能，而基底与结晶相间的点阵错配度是决定界面能的主要因素。根据定义的二维错配度的定义进行计算.与面心立方结构!相的错配度，结果表明，稀土夹杂物作为胎体金属!相的非均匀形核的核心是相当有效的。稀土对金属陶瓷与胎体金属界面结构的影响堆焊时胎体金属与金属陶瓷结合是通过元素的扩散、反应，形成固溶体或共晶体。在没有加入稀土元素时，界面上的组织基本上是!等物相，往往由于冷却速度较大，界面上产生很大的应力，在组织内形成大量的位错及滑移线。当加入稀土元素后，界面层的物相较复杂，而且在金属基陶瓷周围包覆一层的细晶过渡层（图4（3）、（A）），甚至在局部区域胎体金属形成的非晶玻璃相（见图4，该相的能谱分析见图4（N），其成分，质量分数）等元素在该处聚集。形成非晶态物相的机制目前尚不清楚，可能是由于界面处存在大量的缺陷（位错、晶界），使稀土原子首先在表面缺陷处吸附，同时还将大量的等原子也带到这些缺陷处，大大降低该处基体的图6 堆焊层胎体金属的显微组织特征
（3）不加稀土的胎体金属显微组织；（A）不加稀土的胎体金属局部缺陷；加稀土后胎体金属显微组织特征王新洪等RE对TIC基金属陶瓷耐磨堆焊材料组织性能的影响图2 加入稀土后界面的TEM 形貌界面的细晶过渡区显微组织；（a）中TIC,Cu,Ni 的衍射图；（c）局部非晶态物相显微组织；
（d）（c）中Cu 的非晶衍射图；（e）非晶物相的EDAX 能谱线表面能，从而使成核部位增加。大量的原子被吸附在基体表面上，有效地阻止了晶核的继续长大，这样就促使细晶与非晶结构的形成。形成这些物相后不仅提高界面的抗冲击性能和结合强度，而且也改善了胎体金属对碳化物的润滑性，使胎体金属与金属陶瓷能较好地结合。2.2 力学性能
当在堆焊材料中加入少量的稀土元素后，堆焊层的冲击韧性变化较大，而堆焊层的显微硬度变化不明显。图1 是堆焊层金属基陶瓷与胎体金属界面近显微硬度的分布，从图中可以看出，加入稀土元素后虽然得到细小的胎体金属组织，但对其硬度影响不大，仍保留较好的塑性和韧性。堆焊时金属基陶瓷本身不熔化，硬度变化也不大，堆焊后其扩散烧损较小。堆焊材料的冲击功是金属基体和金属陶瓷两部分共同吸收的冲击能量的度量，其中金属陶瓷的韧性较低。耐磨堆焊材料的冲击功主要是其中金属基体吸收的冲击能量的结果。因此，堆焊层的显微组织形态对其冲击韧性的影响很大。图2 是堆焊层冲击韧性的曲线，表明在加入稀土元素后堆焊层的的韧性增加.图5(a），（b）是堆焊层胎体金属的断口形貌。从图中可以看出，胎体金属的断裂主要是韧性断裂，并具有较大的塑性变形，断口上存在许多韧窝和一定数量的白色撕裂棱。在韧窝断口的底部有 可能存在引发裂纹起源的夹杂物或第二相粒子由于较大尺寸夹杂物更易对位错滑移形成阻碍，产生的应力集中更大，因此，更易引发裂纹源。撕裂棱是塑性变形的特征，它是在各单独裂纹扩展至相互连接，最后撕裂而形成，在撕裂棱处产生较大量的塑性变形。两者不同在于断裂前塑性变形的程度不同，在图5（a）中所示的胎体金属断口韧窝较大，撕裂棱的数量少，而图5（b）中所示的胎体金属的断口上可见较小的韧窝，撕裂棱的数量也较多。因此，表明加入稀土元素能提高胎体金属的韧性和塑性。此外，在没有加稀土元素的堆焊层中，由于焊后冷却速度较快，造成堆焊层局部的胎体金属在凝固过程中局部区域得不到液态金属的补充，产生疏松等缺陷，从断口形貌上看胎体金属中存在自由生成的表面（见图&），因此，在冲击力作用下产生应力集中，使胎体金属的冲击韧性明显降低而当胎体金属中加入少量稀土元素后明显改善胎体金属的韧性，这主要是由于稀土元素可以去除杂质、净化胎体金属，提高液态金属的流动性，消除缺陷，提高金属陶瓷润湿性以及与胎体金属的结合强度，细化胎体金属的组织，从而提高其韧性。磨损性能图是堆焊层抗摩擦磨损的关系曲线。从图中可以看出，加入稀土氧化物后堆焊层的耐磨性提高。产生这种现象的原因可能是加入稀土元素后，基体组织显著细化，塑、韧性改善，使堆焊层具有更好的减摩作用和稳定的摩擦学特性。此外，加入稀土氧化物后，增强了金属基陶瓷与胎体金属的结合强度，使其不易脱落，能更有效阻止堆焊层从轻微磨损状态向严重磨损状态转化，起到均匀载荷和减摩抗磨作用，因此磨损抗力增加。图6 堆焊层胎体金属缺陷处断口形貌 3.结论
离子电池材料发展历程现状及展望 篇5
——2012012174 化学李梦
能量比比较高。具有高储存能量密度，使用寿命长的锂离子电池已经渐渐占据了人们的视线，那么这一类的离子电池又是怎样发展起来的呢？在各种电池材料日益发展的今天它有如何的发展前景呢？ 离子电池的发展历程与现状·20年坚持，从无到有
中国科学院物理所评价我国的锂离子电池发展是：从无到有，从小到大，发展很快。2000年我国的锂离子电池产量约2000万块，占全球份额的3.6%，与韩国相近，而当时日本已达年产5.12亿块，占93.9%。2002年我国锂离子电池产量跨过1亿块大关，2004年达到7.6亿块，占全球市场的37.1%，仅次于日本。
我国的锂离子电池研究开发项目一直是“863计划”的重点项目，从移动电子设备用小型电池开始，连续20年获得支持。目前，小型锂离子电池已形成年产2亿只以上的生产能力，日本索尼、三洋等公司也将生产厂建到中国。大部分材料实现了国产化，国内已自建和引进多条生产线，配套材料厂也有很多个，均已形成大规模生产、市场竞争激烈。小型电池及其相关材料目前技术工艺成熟，生产成规模，这主要得益于产业投资推动。
我国动力电池的研究相对较晚，但到目前为止也已取得了骄人的成绩。经过中国科学院物理所20年来的研究积累，我国在纳米储锂负极材料和磷酸盐正极材料的研究方面居国际一流水平。
我国的动力型锂离子电池“十五”期间在“863”电动汽车重大专项的支持下开始了研究开发，解决了高功率输出的问题，安全性也得到了极大的提高。依托于中科院物理所技术的苏州星恒电源有限公司创造性地实现了平板电池的机械化生产，2004年苏州星恒公司研发的10A·h高能量型和7.5A·h高功率型锰酸锂离子动力电池已通过美国UL安全测试，成为中国本土第一个通过UL认证的锂离子动力电池，目前产品已批量供应国内外市场。开发的15A·h高功率电池通过“863”电动汽车重大专项组织的统一测试，“十五”期间已成功应用于燃料电池混合电动轿车概念车“超越二号”和“超越三号”。7.5A·h高功率电池已成为“上海”牌燃料电池混合轿车的标配。车用锂离子动力电池等高端产品技术的开发，不仅仅是我国电动汽车产业发展的需 要，也必将带来我国锂离子电池产业的全面技术升级。
我国动力电池的发展是伴随着电动自行车的成长而兴起的，但在国内刚开始开展锂离子电池电动车研发时，锂离子电池曾发生过若干爆炸事故。
一般来说，电池安全性是和电池中储存的能量成反比的，即所能释放的能量越大，其安全性就越差，换句话说，就是和电池的重量成反比。当然，随着电池体积的增加，散热性能变差，爆炸的可能性更是大幅度增加，所以，将锂离子蓄电池做成动力电池，就必须提高其安全性能；用量愈大，要求达到的安全性指标也就愈高。
锂离子电池发生爆炸，一个很重要的原因是使用手机电池常用的钴酸锂作为锂离子电池的正极材料。钴酸锂材料的理论比能量超过每克270mA·h，但为保证其循环性，实际可使用比容量只有理论容量的一半，即140mA·h左右。在实际使用过程中，如果在某些意外的情况下，如管理系统损坏而导致电池充电电压过高，则剩余的一部分锂就会从正极经电解液在负极表面以金属锂的形式沉积。而金属锂的表面欠电位沉积极易形成“枝晶”，从而刺穿隔膜，将正负极短路，引起起火爆炸等安全事故。另外，金属锂非常活泼，熔点也低，在电池温度局部过高或者壳体破损接触空气的情况下也非常危险。因此，寻找替代钴酸锂的正极材料，解决安全问题是生产动力型锂离子电池最优先要考虑的问题。
“十五”期间，在“863计划”支持下，中科院物理所发展了氧空位磷酸铁锂和用于电动汽车用动力电池的锰酸锂正极材料，发展出了一种具有自主知识产权的表面修饰技术，应用于改进尖晶石锰酸锂材料；生产出可逆容量达到107mA·h/g,55℃循环200次，容量保持率大于90%的材料，优于国际同类产品水平，保障了电动汽车重大专项中高功率锂离子电池项目的顺利推进。在山东试验工厂的技术工艺基础上，在无锡建成了年产1000t的生产线。
在锂离子蓄电池的负极材料的研发上，我国也有重要进展。作为手机锂离子电池负极材料的首选中间相炭微球，我国已实现全面国产化。上海杉杉和天津铁成等公司生产的该类型负极材料，其可逆容量均在300~340mA·h/g，性能指标已经达到或部分超过国际先进水平，且价格只有进口产品的2/3。但石墨负极材料不能满足混合动力汽车的高功率和长寿命要求，在动力电池中，使用具有石墨结构的中间相炭微球存在一个致命的缺陷，即在大电流冲击的时候，由于体积变化，炭球表面的固体电解质层会破损，从而加速其寿命衰减。在“863’’纳米专项的支持下，北京星恒成功地开发出硬碳负极材料，位于八大处高科技园的试验线于2009年年中投产。
在比现有碳材料(372mA·h/g)容量更高的负极材料成为研究热点时，氧化锡首先被发现具有优异的储锂性能，这就引起人们开始研究一系列基于金属和氧化物的负极材料，然而锡、硅等作为锂离子电池负极材料的致命问题在于：充放电过程中，随着锂的反复嵌入脱出，体积变化高达300%~400%，导致电极的机械稳定性降低，材料也因发生粉化逐渐失效，因此循环性能很差。
纳米合金化可以克服锡基材料的这一弱点，并已在索尼的Nexlion中获得应用，中科院物理所在1998年即发表论文指出纳米化是提高此类材料循环性能的有效途径。中国钢研科技集团公司在“863”项目的支持下已初步开发出具有一定循环稳定性的锡基材料。在世界范围内，具有高比容量的非碳负极活性材料正处于大规模商业化应用的起步阶段，采用三维集流体材料提高锂离子电池负极材料的电化学性能，是目前国际锂离子电池领域的一个主要研究热点。与传统二维铜箔相比，三维集流体材料能够为活性物质提供更加良好的导电环境，缩短多孔电极内部平均电子的传输距离,从而降低极片内阻，减小大电流充放电产生的电极极化现象；更重要的是，三维基体还能在一定程度上缓解高比容量活性材料的“体积效应”，减少内应力对电极结构的破坏，从而改善电极的循环寿命与充放电效率。
苏州星恒电源有限公司锂离子动力电池的比功率已达到120W·h/kg，已占国内电动自行车锂离子动力电池市场的80%以上，部分产品已进入国际市场。
由中科院成都有机化学研究所与江苏远宇电子集团合作的聚合物锂电池项目，于2007年8月9日在常州签约。江苏远宇电子集团在电子元器件新产品开发制造上具有教强的独立创新设计能力。此次江苏远宇电子集团与中科院成都有机化学研究所的合作，加快了聚合物锂离子电池项目的产业化，双方将致力于在聚合物锂电池领域创立具有国际知名度的特色品牌。以隔膜为关键核心材料的聚合物锂离子电池制造技术是中科院成都有机化学研究所经过多年的努力，在化工新材料领域取得的创新威果。独创的新型微孔聚合物隔膜技术使制造的锂电池属于科技含量高、节能环保的绿色洁净新能源，不仅安全性能好，而且使用寿命长，并达到了国际先进水平。目前，该技术已经在成都有机化学研究所实验生产基地进行生产应用，结合锰酸锂等正极材料的电池制造工艺已基本成熟，并有包括电动汽车、电动工具、通信、矿灯、手机在内的10余种电池样品。
“十一五”期间，“863”计划继续对锂离子电池材料的研发给予了支持，针对车用动力电池和储能电池关键材料的研发，启动了一系列项目。动力型锂离子电池材料产业化进程的深入，必将大大促进动力电池产业的技术进步，无论从安全性、高温循环性、使用寿命，还是从制造成本上讲，都将把动力电池的产品推广和市场开发推向新的高度。另外，新的动力型锂离子电池正极材料的发展又对上游原材料生产企业提出了更高的要求，促进了上游产业在产品纯度和制造成本等方面的技术进步与发展。相信未来几年，锂离子动力蓄电池会逐渐占领电动车市场。
离子电池的发展展望·瞄准未来，成就产业
70年代人们发现了可以嵌入锂离子的TiS2金属化合物，特别是90年代SONY采用可以嵌锂的钴酸锂做阴极材料，石墨做阳极材料的锂离子电池以来，锂离子电池的负极材料一直是石墨类材料，锡类化合物和硅类化合物负极材料仍然没有获得大的进展；但是正极材料已经从钴酸锂材料一枝度秀，到钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷铁酸锂材料齐头并进的发展趋势。
现在的趋势可以做如下的判断：在通讯电池领域，最近的3年内，钴酸锂仍然是离子电池的主角，在以后5年内，可能是钴酸锂和镍钴锰三元材料共存的时代，5年后，可能是镍钴锰三元材料的时代。
近日，《自然》杂志发布的一篇文章中介绍了最新的电池技术，它可以使手机一分钟充满电。这项电池技术采用铝做正极，石墨做负极，此外它还可以随意弯曲，安全性能也有保证。近年来，随着锂电池技术研发一直少见起色，不少科学家将希望转移到其他电池技术领域，而上述铝离子电池随意弯曲与快速充电功能，既有可能被应用于手机与可穿戴设备领域。
这就使得锂电池的地位受到威胁。目前由于节能环保的特性，锂电池成为了当前电池中的主流，被广泛应用于手机、移动电源、储能电站、新能源汽车等领域。连最新的可穿戴设备产品，也都选择搭载锂电池，锂电池的地位可见一斑。但是锂电池容量受限于电池体积大小，在小型可穿戴设备产品中，锂电池供电能力有限，这就阻碍了前者的推广。
因此，铝离子电池研发并得到实际应用后，有望取代锂电池成为可穿戴设备产品的主流电池。
不过这并不意味着锂电池市场就此萎缩，虽然在3C领域市场有所挤压，但在动力电池领域，锂电池仍旧是当之无愧的佼佼者。且近年来，随着国家大力发展与推广新能源汽车，动力锂电池市场空间很大。
前瞻产业研究院提供的《2015-2020年中国动力锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》指出，2014年我国新能源汽车工销售7万余量，同比增长3倍以上;动力锂电池产业规模达120亿元，同比增长200%。随着新能源汽车的持续发展，预计2024年，动力锂电池产业规模将达1615亿元，我国将迎来锂电池的10年黄金发展时期。届时，锂电池产业链：锂矿资源、正负极材料、锂电芯与电池组装等都将获得利好。
在这个特殊的时代背景下，绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质，生产基本不消耗水的离子电池，正以他如此自然、纯洁的优势走红现代社会，无孔不入，相信我们即将迎来离子电池的又一个春天。
引用文献：
钛基复合材料的性能及制备 篇6
摘要 钛拥有比其他任何结构材料更高的比强度，并且钛在中温是能比铝合金更好的保持强度。所以广泛应用在航天航空领域。如何降低制备成本成为钛基复合材料走向广泛市场应用的关键之一。，颗粒增强钛基复合材料由于具有各向同性、制备较简单、易加工成型、成本较低等特点，受到人们的关注，成为新的研究热点。
关键词 钛基复合材料，颗粒增强，制备技术
1.前言
钛基复合材料是复合材料中运用的较多的一种。它的主要热点是高的比强度，比硬度，并且可以抗高温。主要运用于超高音速飞机盒下一代的先进航空发动机。由于航空航天技术对于轻量化和耐热性的需要，钛基复合材料从80年代开始就是材料科学的研究热点。我国钛资源丰富，钛基复合材料虽已得道应用但研究仍然处于起步阶段。
2.钛基符合材料的性能
钛拥有比其他任何结构材料更高的比强度，并且钛在中温是能比铝合金更好的保持强度。除了高强耐热，钛合金还具有两个优点。1钛合金的热膨胀系数比其他绝大多数结构材料小。2再制造复合材料时，非纵轴的增强物的用量就可以减弱集体的需要量。这也导致了钛合金备受关注。
钛合金的主要优点就是具有高的热强性，在300摄氏度以上就有特别的突出，针对高温钛合金应达到以下综合性能要求。
在工作温度范围内，合金需要有较高的瞬时和持久强度。室温拉伸强度应大于100千克牛每平方毫米，400摄氏度，100小时持久强度应达到75千克牛每平方毫米，500摄氏度，100小时小时持久强度应达到65千克牛每平方毫米。
室温下需要具有较好的塑性，延伸率大于10%，断面收缩率大于30%，冲击韧性大于3千克牛米每平方厘米。
需要具有良好的热稳定性，合金在高温和应力的长时间作用下能保持自身的塑性，至少在20到500摄氏度的任何温度下保持100小时不发生脆化，最好是在整个工作寿命里都不发生脆化
在室温和高温下都需要具有高的疲劳性能。光滑式样的室温疲劳极限不应低于拉伸强度的45%，在400摄氏度不应低于该温度下拉伸强度的50%，疲劳性能对于受震动载荷的零件，例如压气机转子叶片，这点就特别重要。
高的抗蠕变技能。至少在400摄氏度和50千克牛每平方毫米应力下，100小时后的残余变形不能超过0.2%。对于在工作过程中承受大的拉应力的零件，如压气机转子盘件，抗蠕变性能就显得更为重要。
钛基复合材料正式因为具有上诉特别优异的性能才在航天航空事业中起到举足轻重的作用。钛合金是当代战机的主要结构材料之一，例如，第三代F—15战斗机中钛合金用量占27%，钛基复合材料可代替300M钢用于飞机起落架。美国战斗机中F|A—22使用了最多的钛合金和钛基复合材料，钛合金占了36%。
3．颗粒增强钛基复合材料
钛基复合材料发展很快，但作为一种昂贵的新型材料，尚处于发展之中。如何降低制备成本成为钛基复合材料走向广泛市场应用的关键之一。连续纤维增强钛基复合材料虽然在航天航空领域显示出它巨大的应用潜力，但因其昂贵而复杂的制备过程以及性能上的各向异性，使它难以推广应用。与之相比，颗粒增强钛基复合材料由于具有各向同性、制备较简单、易加工成型、成本较低等特点，受到人们的关注，成为新的研究热点。
发展颗粒增强钛基复合材料，首先应对基体相和颗粒增强相有正确的选择。复合材料设计中很重要的一点是要保证基体和强化相之间有很好的化学和力学相容性。也就是要防止基体和增强相之间发生化学反应。因为反应使得增强相退化，降低强化效果，同时由于反应引起的局部体积变化和反应生成的脆性相而严重影响复合材料的强度。除此之外，基体和增强相的热膨胀系数如相差较大，当增强相的热膨胀系数大于基体时，会在界面上形成拉应力，容易在界面上形成裂纹，最终导致材料的破坏。
颗粒增强钛基复合材料的基体主要有α-Ti、β-Ti和(α+β)-Ti，其中α-Ti弹性模量小，在成形加工回弹大，冷加工性能较差；β-Ti在高温下原子扩散系数较大，合金的抗高温蠕变性能下降。在钛合金中，由于Ti-6Al-4V有很高的强度、高的断裂韧性以及良好的高温加工性能，因此是一种较好的基体材料，而且基体的热膨胀系数可以通过添加适当的合金元素进行调整。目前，Ti-6Al-4V被认为是钛基复合材料较为合适的基体材料。
增强相的选择对于复合材料的性能非常重要。颗粒增强钛基复合材料中颗粒增强相的体积分数一般在5%~20%。增强相的主要作用是提高材料的耐磨性能、硬度、高温性能和抗蠕变性能，所用的增强相通常是一些高熔点、高硬度、高耐磨性的金属陶瓷、金属间化合物和氧化物。理想的增强相应具有2个条件，第一，刚性、强度、硬度等物理或力学性能优良；第二，高温稳定性好，与钛合金基体的热膨胀系数差别小。
通过长期的研究，人们认为对于钛基复合材料较为理想的颗粒增强相主要有以下几种：SiC，TiC，B4C，Ti2B，TiB和ZrB2等。对各种增强相的对比研究表明，硬度由大到小的顺序为TiB,CrB>B4C>SiC>Ti5Si3；残余应力由大到小的顺序为CrB>SiC>B4C>Ti5Si3>TiB；与钛结合的化学稳定性由大到小的顺序为TiB>Ti5Si3>CrB>B4C>SiC，由此可见，TiB是一种较为理想的钛基增强相。
复合材料的强化效果取决于将应力从基体转移到高强度增强相的能力。因此获得一个强的基体/增强相的结合界面十分重要。多数资料报道TiB和TiB2在钛合金中很稳定，颗粒与钛合金基体间不发生反应，属于非反应体系。TiC与钛合金基体间存在一定程度的界面反应，但反应较简单。Ti2B作为颗粒增强相，由于与钛完全相容而引人注目，但是近年来的一些研究发现Ti2B会和Ti发生反应生成TiB。TiB2在TiAl基体中稳定性最好。
4.颗粒增强钛基复合材料的制备技术
4.1粉末冶金法
粉末冶金法是将颗粒与金属粉充分混合后冷压成型，真空加热到固液两相区内热压，将热压后坯料进行热挤压或冷轧制成零部件。粉末冶金法有三个步骤：粉末混合、压实和烧结。肖永亮等用粉末冶金法制备了纳米SiC颗粒增强铝基复合材料，经实验发现，材料的组织均匀而且细小。粉末冶金法的优点是不存在界面反应，可以制备出大体积分数的复合材料，任何合金都可以作为基体材料，允许使用几乎所有种类的增强相；增强颗粒分布均匀，质量稳定。董树荣等[8]用粉末冶金法制备了纳米碳管增强铜基复合材料，纳米碳管体积分数显著影响复合材料的综合性能，纳米碳管含量在12vol%左右时．复合材料的致密度和硬度达到较好的综合值。但是粉末冶金法也存在一些问题,如成本高，一般需要二次成型；工艺程序复杂，植被周期长；粉末在球磨过程中形状受到限制等问题。
4.2搅拌铸造法
该方法是将增强体加入到基体金属液中，通过高速旋转的搅拌器使液相和固相混合均匀，然后浇入到铸型中。这种方法的关键是将增强体均匀分布于基体中，并且是基体和增强相之间有良好的界面结合，搅拌铸造法可分为液相搅拌法和液固两相搅拌法。搅拌铸造法有很多优点，如：成本低，便于一次形成复杂工件，所需设备相对简单，能够适应批量生产。但是仍存在一些问题，如在搅拌过程中陶瓷颗粒的偏聚问题，陶瓷颗粒在液体中分布的均匀性问题、界面反应问题等。另外，非真空搅拌铸造时，在搅拌的过程中容易引入气体，致使产品内部产生气孔。同时利用这种方法制取金属基复合材料时，颗粒增强相的体积分数会受到限制。
4.3挤压铸造法
挤压铸造法首先是将增强体做成预制块，放入模具，再浇入基体合金熔液，随后加压，使基体熔液渗入预制块成锭。崔岩等用挤压铸造法制备出45vol%-50vol%的性能优异的SiCP/A1复台材料。热物理性能数据与理论预测的一致说明材料是均匀的，无明显缺陷存在。
SiC-Al界面有良好的结合，界面能够起到有效传载的作用，很好地约束Al基体的嘭胀，且界面热阻较小，结合十分紧密。挤压铸造法可制备出形状和最终制品相同或相似的产品；液态金属浸渗的时间短，冷却速度快，可降低乃至消除颗粒界面反应；增强相的体积分数在较大范围内可调。但是挤压铸造不易制备形状复杂的制件，当浸渗压力很大时，对模具和所制件的完整性有很大的影响。
4.4高能超声复合法
采用高能超声制备金属基复合材料，能在极短的时间内使增强相在基体中达到较好的分散，并兼具除气，除渣的作用。超声能引起固液界面能的变化导致润湿性的改善，声空化泡崩溃时产生的强烈冲击波使团聚物分散开，同时在具有较高速度和加速度的声流效应的协同作用下，高能超声可使增强体在基体金属中均匀弥散分布。在超声波的作用下，熔体粘度的下降，使气泡上浮除气，进而降低复合材料制品中的气孔率，改善材料的力学性能。潘蕾等[12]利用高能超声复合法制备了SiCP／ZA27复合材料(其中SiC颗粒的最小粒径可达0.5μm)。对其进行力学测试结果表明．随颗粒尺寸和含量的增加，复合材料的抗拉强度和弹性模量有所提高,但颗粒含量对力学性能的影响远比粒径显著。
4.5喷射沉积法
喷射沉积法是使金属熔体和陶瓷增强相颗粒在雾化器内混合，然后被雾化喷射到水冷的基体上成型。通过喷射沉积技术制取金属基复合材料，金属熔滴和陶瓷增强相颗粒接触的时间极短，有效地控制了界面化学反应。控制工艺气氛也可最大限度的控制氧化反应的发生。喷射沉积法应用范围广，几乎可以适用任何基体和陶瓷颗粒增强相。陈振华等采用多层喷射共沉积工艺制备了6066铝合金/15%SiC颗粒复合材料，得到了增强颗粒分布均匀、增强颗粒与基体界面洁净、基体冷凝速度高的沉积坯，沉积坯经挤压后进行了T6处理，其力学性能为 σb=640MPa，σ0.2=510MPa，E=133GPa，δ=9.4%。
4.6原位复合法
在金属基复合材料的制备过程中，增强体与金属基体之间的相容性，即增强体与金属基体的润湿性是需要解决的问题。同时，增强体与金属基体之间都存在界面反应，它也影响到金属基复合材料在高温制备时和高温应用时的性能和稳定性。如果增强体(颗粒、纳米颗粒、晶须等)能从金属基体中直接(即原位)生成，则上述相容性问题就可得到明显改善。原位生成的增强体与金属基体界面能有良好的结合，生产相的热力学稳定性好，增强体与金属基体之间的润湿和界面反应也得到很好解决，这种制备方法就是原位复合法。原位复合法工艺也有缺点，工艺过程较难掌握，增强相的成分和体积分数不易控制。
目前报道的原位合成技术主要有：原位热压技术、XD技术、CVD技术、DIMOX技术和熔体浸渍技术和反应结合技术及SHS技术等。
5.钛基复合材料展望
金属基复合材料发展至今，一直存在着两个重要问题，就是有害的界面反应和颗粒的偏聚问题，这两个问题给复合材料的制备带来很多不利，人们一直在努力寻求解决这两类问题的办法。选择合适的制备工艺可在一定程度上控制有害的界面反应和偏聚问题。
钛基复合材料材料的性能非常优秀，但是钛作为一种贵重金属，成本是钛基复合材料必须要仔细考虑的问题。比如在制备方法上，应当发展比成本的制备工艺，以便与在民用工业上推广。燃烧合成法，熔铸法是低成本的制备方法，将会得到更为广泛的应用。另外在设计方面，我们需更加侧重于集体材料的合理设计，自生钛基复合材料的增强相以颗粒状存在时增强效果最好。
目前金属基复合材料还处于研究阶段，由于成本原因暂时只应用在航天军工方面，大批量工业生产还做不到。其优异的力学性能、热性能会吸引人们不断的探索研究具有优异性能且价的金属基复合材料及制备工艺。
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金属基复合材料的发展现状及展望 篇7
【关键词】有色金属材料；可持续发展；循环经济
近几年来，我国有色金属材料的生产也跃居世界前列，对于我国经济的发展起重要作用。不仅带动了各种新型技术的研发，同时还促进了国民经济的增长。然而，有色金属材料在应用和生产是一项十分复杂的过程，不仅会使我国的能源资源受到严重损耗，还会给给我国的环境造成一定影响，进而使我国可持续发展受到严重制约。又加之我国对于有色金属材料的需求量越来越大，这种供不应求的结果将会给国家安全带来一定威胁。因此，为避免这种情况的发生，采取相应的措施是有色金属材料可持续发展及循环经济的重要途径。
一、影响有色金属材料可持续发展及循环经济的因素
（一）矿产资源储备力量还显得远远不够
由于我国有色矿产的储备量还很缺乏，尤其是矿产资源的质量得不到有效保障，利用率比较低。据相关资料显示，我国大多数矿产资源禀赋比较差，且贫矿比较多。基于这种情况，有色金属的开发和利用将会带来一定难度，甚至还会增加选矿也冶矿的成本费用，进而在一定程度上降低企业规模的经济效益。我国有色金属矿产资源和世界发达国家相较而言，其利用率仅仅占有60%左右，而共伴生矿的综合利用率仅仅是发达国家的一半左右。另外，根据资料显示，预计在2020年，我国的有色金属的生产能力将会得到有效提高，比如，铝的产量将达到600w～700w吨。但国内有色金属铝的需求量将达到1300w～1500w吨。由此可以看出，我国有色金属资源还显得远远不足，无法满足人们的需求，这将直接制约我国有色金属材料的可持续发展。
（二）资源浪费以及环境污染
作为粗放型发展方式的有色金属材料，很容易给环境造成严重影响，甚至造成资源和能源的浪费，从而使有色金属材料的利用率大大降低。根据资料显示，我国有色金属材料采选、橡胶制品以及金属制品等产业的资源消耗，占我国工业能耗总量的一半以上。而废水、废气等污染的排放占总量的30%左右，尤其是粉尘的排放最多，占90%左右。因此，我国有色金属材料在为我国经济创造财富的过程中，还会影响社会环境资源的消耗，甚至造成环境的污染。
二、有色金属材料可持续发展及循环经济相关策略
基于上述有色金属材料可持续发展及循环经济的因素，走出一条适合我国有色金属材料发展的道路，就需要采取有效措施，将循环经济的思想应用到有色金属材料的生产过程中的各个环节，同时借鉴发达国家的优势或经验，从而有效降低能源的消耗，减少污染物的排放，这才是有色金属材料可持续发展的首要任务。所谓循环经济，其主要是以生态学的发展规律作为依据，参照生态系统的物质流动，同时模仿生态系统中的能量转换模式，进而给予人类经济活动指导，使经济系统纳入到自然生态系统的物质循环中，这样就可以实现循环经济了。通常情况下，循环经济可以实现资源的高校利用，以及资源的循环利用，这种优势和可持续发展理念比较相符。所以，有色金属材料可持续发展及实现循环经济的过程中，要坚持走新型工业化的发展道路，合理转变经济增长方式，从而建设资源节约型和环境友好型社会。同时还要加强环境保护的力度，有效减轻因有色金属材料所带来的环境压力，进而实现可持续发展道路。具体分析如下。
（一）合理实行“三个层面的物质循环”
通常情况下，三个层面的物质循环主要是建立在企业的基础上，以大循环、中循环和小循环为主，分别发生在企业与社会之间、企业与企业之间以及企业内部之间，成为循环经济的核心内容。其中，大循环主要是为了建设城市资源循环型社会，以城市中垃圾减量化以及资源化等方面，进一步拓展有色金属材料生产功能。而中循环则主要以生态学为依据，最终构成生态工业园区，为企业带来一定规模的生态效益和经济效益。这主要通过企业间的物质、能量等相关内容的交换和集成，从而改善企业间的共生关系，使资源和能源利用率得到有效提高，有效改善整体的社会环境。小循环则主要以生态效率的理念为参考依据，在企业进行生产过程中，不仅要加强生产过程中的节能减排工作，同时还要重要内部的回收利用，实现资源和能源的循环利用，从而使企业的资源利用率得到有效提高。因此，小循环是循环经济在微观尺度上的基本表现。
（二）坚持3R原则
由于3R原则是循环经济的核心内容，所谓3R原则主要以减量化、再利用以及再循环为主要原则，从而真正实现提高资源利用率，促进社会的可持续发展。对于减量化原则来说，它主要是在生产过程中，需要投入较少的资源实现生产和消费的目的，从源头上减少污染物的排放，进而达到节约资源的目的。对于再利用原则来说，它主要指产品被多次使用之后，再经过修复、再制造后再次使用，从而使产品的寿命得到有效增长，提高产品资源的利用率，尤其是有色金属在生产和设计过程中，应采用标准化设计，从而为生产设施的升级换代提供便利。对于再循环原则来说，它主要要求物品在完成使用功能之后，能够重新变成再生资源，再进行新的生产加工，比如，将废弃物尽可能转为资源，实现变废为宝的目的，有效减少自然资源的损耗，同时也使污染物的排放大大降低，有效缓解对环境造成的压力。总之，3R原则强调优先减少资源的消耗，以及废物的产生，其优先顺序为减量化、再利用、再循环，不可更改。
（三）积极发展资源再生产业
由于资源再生产业主要以节约资源和保护环境为目的，充分利用先进技术，将生产过程中的废物转化为可利用的资源，实现废物的可利用。因此，积极发展资源再生产业是保障环境安全的首要前提。其过程主要包括，产业废物经回收、挑选、再生和加工等环节，将其转换为再生资源产品，进而纳入到消费范围中，减少对环境带来的污染，进而改善环境污染度。
三、结语
综上所述，有色金属材料可持续发展和循环经济是实现我国社会经济的可持续发展的必经之路，对于我国社会经济的发展具有重要的实际意义。不仅能够减少对于环境污染和治理，同时还能促进我国经济的提高，实现资源废弃物的再循环和再利用，有效改善我国有色金属材料低生产的现状，为社会经济的可持续发展奠定坚实的基础。
参考文献
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