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走近納米閥門:納米科技有神奇

更新时间:2019-11-10 13:36人气:9384
人類在不斷進化,不斷認知新世界。20世紀90年代,納米產品闖進眾人生活 ,不斷有大量信息向人們揭示納米技術給生活帶來的奇妙變化 。正如中國科學院納米科技項目首席科學家白春禮院士所說,“一個極新的納米的世界提供給人類的將是不同於以往任何經驗的東西”。納米技術是21世紀國內外關注的重大關鍵技術之一,也是信息技術、生命科學、分子生物學 、新材料等研究的技術基礎。在西方 ,美國人以為納米科技會成為21世紀經濟發展的發動機 。而根據德國科技部的預期,到2010年納米技術的市場會達到1.4萬億美元這麽大的一個潛伏市場。 實在,納米(nm)和米 、微米等單位一樣,是一種長度單位 ,1nm=10-9m,約比化學鍵長大一個數目級。納米科技是研究由尺寸在0.1 ~100 nm之間的物質構成的體係的活動規律和相互感化和可能的實際利用中的技術題目的科學技術。可衍生出納米電子學、機械學、生物學、材料學加工學等。納米作為一種介觀標準,介於原子與分子之間。納米科技進進到非常小的標準,被以為在節約資本、減少生態環境壓力、實現可持續發展方麵有著巨大潛力。同時,納米科技對實現我國傳統產業的升級換代,也起著很首要的感化。 目前,科學家研究最多的是納米材料,這也是可以和機械產品緊密結合的研究內容。納米材料指三維空間標準最少有一維處於納米量級(1~100nm)的材料,它是由尺寸介於原子 、分子和宏觀體係之間的納米粒子所構成的新一代材料。由於其構成單元的標準小,界麵占用相當大的成分。是以,納米材料具有多種特點,這就導致由納米微粒構成的體係出現了不同於通常的大塊宏觀材料體係的很多特殊性質。納米材料包括納米粉體、納米線材料、納米管、納米建材、納米薄膜與納米塊體材料等 。由於納米的這類介觀標準,納米材料有著很多特殊性能,如一般納米材料都具有巨大表麵化介麵,由小尺寸所產生的量子尺寸效應,產生特殊的光、電、熱等 。例如 ,納米材料有著更強的力學性能(如強度和韌性等),對納米陶瓷來說,納米化可看解決陶瓷的脆性題目,並可能表現出與金屬等材料類似的塑性 。 納米材料利用設備製造的研究在中國起步較晚,但令人興奮的是2003年中國科學院金屬研究所盧柯所長領導的研究小組,利用金屬材料的表麵納米化技術在解決金屬材料表麵氮化這一重大技術困難上取得突破性進展。盧柯領導的研究小組先對純鐵進行表麵納米化處理,在幾十微米厚的表麵層中獲得納米晶體組織。然後利用常規氣體氮化處理在300℃保溫9h後成功地實現了表麵氮化,獲得10微米厚的氮化物層,其性能測試結果表明形成的表麵氮化層具有很高的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。 鐵嶺閥門放“衛星” 2003年,鐵嶺市加大的對市內企業改革的力度,要求鐵嶺閥門股份有限責任公司圍繞汙水處理用大口徑低壓閥門進行技術改造,開發新產品 ,進步產品質量,完善企業產權製度改革,在發展強大基礎上組建團體,重振鐵嶺閥門在全國的市場地位。規劃期末,實現年銷售收進5億元。 同時,要求企業加快用高新技術改造傳統產業步伐,進步傳統產業技術設備水平。到2010年三大產業綜合技術水平達到國際90年代初期水平;加快高新技術產業化進程。規劃期內 ,高新技術創造產值占產業總產值的20%,高新技術產品出口占產業製成品的15%;達到適度規模的高新技術成果轉化率15%;新產品產值占產業總產值的20%。市當局明確要求抓好精工團體、鐵嶺閥門兩個省級技術中間建設,力爭加進省級高標準、示範性企業技術中間行列,為鐵嶺市機械製造業的技術開發,科技攻關,科技信息傳遞服務。 鐵嶺閥門股份有限公司也是快馬加鞭,不負眾看,頻頻放出新品上市的“小衛星”。2月份 ,鐵嶺閥門承攬的2台高壓閘門目前已生產組裝完畢,啟運到緬甸邦郎水電站,這一合同額達600多萬元。鐵閥公司承擔邦朗水電站1號導流洞內2台底孔高壓閘門生產,現場安裝後其總高度為24m,寬度為7 m,長度為5.7m,由超厚複合鋼板焊接而成,其重量為146t。閘門的開關通過350t液壓啟閉機操縱。它的精度 、表麵質量要求高,製造難度大,加工工期短,任務十分艱巨。為保證產品質量和交貨期,公司成立了邦朗水閘領導小組,由公司董事長恒力任組長,總經理劉鐵南任常務組長,先後召開專題會12次,解決生產技術題目48項 ,在製造中采用了多項新工藝和先進的製造手段,從而保證了閘門生產順利完成。經專家鑒定,以為鐵閥公司的這一製造技術填補了國內空缺,其爆炸成形複合板材料在我國也是首次使用。鐵嶺閥門已具備了生產大型深水位高壓複合板閘門的條件,並躋身超大型閘門的世界製造先進行列 。 9月份,中國創新科技網又爆出新聞:鐵嶺閥門公司利用納米技術開發蝶閥產品遠銷國內外。鐵嶺閥門股份有限公司與中科院金屬研究所共同研製開發的耐泥沙衝蝕蝶閥正在進行生產組裝,這一利用納米技術的新產品的開發成功使鐵閥公司的科技進步工作又上了一個新台階。然而 ,納米材料與設備製造的結合並非易事 。鐵嶺閥門吳宏年副總經理向我們透露,納米閥門為鑄鐵鑄造,表麵采用激光熔覆技術,全現代化設備製造。閥門表麵硬度為HRC35~40,但很耐磨,估計壽命比之前進步3~4倍。閥門要在寧夏引黃工程中校核一年,假如沒有出現題目才算試製成功。現階段,整體鑄鐵的熔覆為技術攻關難點 。 科學家守口如瓶 中國科學院金屬研究所創建於1953年,是材料科學與工程,腐蝕科學與防護領域國內一流的研究所。研究所堅持材料科學與工程研究的科研方向定位,以高性能金屬材料、新型無機非金屬材料和先進複合材料等為首要方向,研究這些材料的結構、性能、使役行為及其相互關係和防護技術、並重視材料製備與加工及工程化研究。研究所與通用機械製造業有著密切的合作,特別在防腐材料領域的研究卓有成效 。例如磷酸料漿泵耐蝕合金、熱采井口閘閥密封麵耐磨蝕複合鍍層等技術。 參與鐵嶺納米閥門研究的中國科學院金屬研究所負責人是所裏三室材料環境腐蝕試驗研究中間的王茂才博士。王茂才畢業於美國伊利諾伊大學,對鈦複合材料和複合材料塗層熔覆工藝進行了多年的研究。但王茂才對納米閥門的相關報道並不讚美。“現在要做的腳踏實地進行研究,進行技術攻關。我們還在試製階段,蛋孵出雞來之前先不要想著數個數。神五上天 ,那才叫成功。歡迎隨時來金屬所。” 固然采訪無法進行,但我心中十分興奮 ,興奮我們有如許嚴謹、低調、直率、平和的科學家。我們的設備製造業太需要如許進行基礎研究的科學家;通用機械太需要他們的科研能轉化為現實的成果。 不過,我還是了解到激光熔覆技術的相關常識。激光熔覆技術包括外加顆粒法和原位合成法。通過激光熔覆工藝獲得複合材料塗層,其基體組織結構隨表層預置合金粉末成分的變化而改變。獲得成功的激光熔覆工藝是將金屬粉末於150℃烘幹2 h,預置於基材上,預覆厚度0.7~0.8mm,放進一個特製可控氣氛加工室中,抽真空後充進氬氣,以保證在激光處理時合金粉末不被氧化。利用JJ-D-400型Nd:YAG固體脈衝激光加工機進行激光熔覆處理,從而獲得耐磨、耐腐蝕的金屬表麵 。熔覆工藝條件為單脈衝量50J,頻率4Hz,脈寬5ms,焦距200mm,光斑直徑2mm,掃描速度1.1~5.0mm/s。 結合納米材料,有關專家以為,材料的表麵氮化溫度可以利用表麵納米化技術而大幅度下降,從而使表麵氮化技術的適用麵大大拓寬;同時也說明通過表麵納米化技術可以實現材料表麵結構選擇性化學反應 。這一成果顯示了納米技術對傳統產業技術的升級改造具有首要的推動感化。 編後語感悟多多 在浩繁的先進製造技術中,此次利用於鐵嶺閥門的製造技術隻是精密成形技術中表麵工程技術 。然而每一點加工技術和工藝的前進都滲透著科學研究職員的汗水。在中國兩院院士聯合打造“中國製造”藍皮書中指出了中國先進製造技術的發揭示狀。 計算機輔助設計(CAD)技術得到了普及;快速原型製造技術利用初具規模;精密成形與加工技術水平大幅進步;熱加工工藝模擬化技術取得首要進展;激光加工產業利用獲得經濟效益;數控技術國內市場占有率有所進步;現場總線智能儀表研究開發獲首要進展;微型機械研究進展迅速;現代集成製造係統(CIMS)研究和利用取得突破;新生產模式推動製造技術進步和治理現代化。 成果浩繁固然令人欣喜,但在看到這麽多成果的同時,我們也要發現我們存在的題目。在國外,工程職員可以把細微的觀察利用到現實的科技開發當中。比如當人們發現鯊魚的身體表麵並不光滑,而有很多突起,但鯊魚在水中遊得很快,因而經過研究發現,粗糙的表麵比光滑的表麵更易於流體的活動。美國人把研究利用的飛機的機翼材料表麵,飛機飛行得更平穩 ,而且節能1%。此發現用於泵內流道或閥門內流道又有什麽結果呢?金屬所同樣有仿生技術的研究,但在原創性設計技術方麵,通用機械產品引進的多而自立開發的少。還有在製造工藝與設備方麵、製造過程主動化技術反麵,中國製造業還處於少量具有,低水平使用。 另外,國外利用的準時生產、精益生產、靈敏製造、綠色製造等治理思想和技術在中國製造業中還沒有得以推廣使用。此時我對王茂生博士的話有了更深地理解:“現在要做的腳踏實地進行研究,進行技術攻關。”1頁

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