第一篇：關(guān)于發(fā)展我國超高效率電機(jī)的一些考慮

關(guān)于發(fā)展我國超高效率電機(jī)的一些考慮

來源：(上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司，上海200063)作者：秦和 概況

由于能源和環(huán)境問題的日顯重要，對于工業(yè)領(lǐng)域中的主要?jiǎng)恿υO(shè)備—中小型異步電機(jī)，國際上自上世紀(jì)70年代出現(xiàn)高效率電機(jī)后，于上世紀(jì)90年代又出現(xiàn)了更高效率的所謂“超高效率電機(jī)”。一般而言，高效率電機(jī)與普通電機(jī)相比，損耗平均下降20％左右，而超高效率電機(jī)則比普通電機(jī)損耗平均下降30％以上。因?yàn)槌咝щ姍C(jī)的損耗較高效率電機(jī)更進(jìn)一步下降，因此對于長期連續(xù)運(yùn)行、負(fù)荷率較高的場合，節(jié)能效果更為明顯。在上世紀(jì)90年代初，美國電機(jī)制造商協(xié)會(huì)(NEMA)在制訂了高效率電機(jī)效率標(biāo)準(zhǔn)(NEMA 12—10)后不久，針對市場上出現(xiàn)的超效率電機(jī)，制訂了相應(yīng)的效率標(biāo)準(zhǔn)，即NEMAE設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（NEMA12—11）。在2001年，美國NEMA又與美國能源效率聯(lián)盟（CEE）聯(lián)合制訂了新的超高效率電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)（NEMA12—12），一般稱為NEMA Premium標(biāo)準(zhǔn)。后者較NEMA12—10標(biāo)準(zhǔn)，效率提高了1~3個(gè)百分點(diǎn)、損耗平均下降了20%左右。此外，美國電氣與電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）為化工石油行業(yè)中的重載電機(jī)制定了一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（IEEE841-2001），其中包含了效率指標(biāo)，其中包含了效率指標(biāo)，其效率指標(biāo)NEMA12—10標(biāo)準(zhǔn)提高0.5~1.5個(gè)百分點(diǎn)，損耗平均下降了10%左右。目前該標(biāo)準(zhǔn)在美國石油化工、造紙、冶金等工業(yè)部門得到較廣泛的應(yīng)用。由于NEMAE設(shè)計(jì)的啟動(dòng)電流偏大，未獲推廣，目前在美國較廣泛應(yīng)用的超高效率電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)NEMA Premium標(biāo)準(zhǔn)和IEEE841—200l標(biāo)準(zhǔn)[1]。澳大利亞近年對電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，為獲得較好的節(jié)能效果，決定將歐盟EU—CEMEP標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的高效率電機(jī)指標(biāo)(eff 1)作為其強(qiáng)制性能效限定值，而將超高效率電機(jī)效率指標(biāo)作為高效率電機(jī)效率標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)運(yùn)行時(shí)間長、負(fù)荷率高的用戶積極采用。該標(biāo)準(zhǔn)已于2004年6月批準(zhǔn)，定于2006年起實(shí)施，其高效率電機(jī)效率指標(biāo)較能效限定值損耗平均下降15％左右[2]。由于能源節(jié)約的重要性，在我國也有必要對超高效率電機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行必要的探討。超高效率電機(jī)的節(jié)能潛力和經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)國內(nèi)外調(diào)查，工業(yè)領(lǐng)域電機(jī)年平均運(yùn)行時(shí)間約在3000h左右，但在石油、化工、造紙、冶金、電力等行業(yè)，電機(jī)年運(yùn)行時(shí)間往往超過6000h。對于這些運(yùn)行時(shí)間長的場合，如采用超高效率電機(jī)將會(huì)對能源節(jié)約帶來更顯著的效果。我國2003年的發(fā)電量為l8500億kwh。由于發(fā)電量的50％通過電機(jī)傳遞，而三相異步電機(jī)占90％，其中一般用途的Y系列電機(jī)又占70％，因此Y系列電機(jī)將傳遞31．5％的總電能，即5800億kwh。若這些電機(jī)全部換成高效率電機(jī)，也即效率提高2．75個(gè)百分點(diǎn)、損耗平均下降20％左右，則每年可節(jié)約電能160億kwh[3]。如果考慮其中的30％的電機(jī)運(yùn)行在6000h以上的場合，將這部分電機(jī)改用超高效率電機(jī)，也即效率再提高I．5～2個(gè)百分點(diǎn)，損耗平均下降15％左右，則可再節(jié)約電能46億kwh，相應(yīng)可再節(jié)約170萬t標(biāo)煤，約合240萬t原煤．并可再節(jié)約一座100萬kw電站的投資建設(shè)。

應(yīng)用超高效電機(jī)對于使用者在經(jīng)濟(jì)上也是頗為有利的。現(xiàn)以一臺l1kw4極電機(jī)為例，對超高效電機(jī)與普通電機(jī)進(jìn)行全生命周期總費(fèi)用計(jì)算的比較。設(shè)電機(jī)生命周期為15年，年運(yùn)行時(shí)間為6000h，負(fù)荷率為0．68，貼現(xiàn)率為6％，電費(fèi)約為0．5元／kwh，Y系列電機(jī)效率為0．88；現(xiàn)假定超高效電機(jī)YXX的效率為0．913，計(jì)算出該電機(jī)的總費(fèi)用如表1所示。

超高效電機(jī)的價(jià)格較普通電機(jī)一般要貴30％～60％，現(xiàn)取(60％計(jì)算)，從該表數(shù)據(jù)可見，雖然初始投資增加了1200元，但電費(fèi)節(jié)約了8950元，從而使電機(jī)整個(gè)生命周期的總費(fèi)用降低了7750元。

現(xiàn)再用投資回收年限方法進(jìn)行上述兩種電機(jī)的比較。

電機(jī)效率提高后每年的電能節(jié)約量可用下式計(jì)算：

表1 11kW4極電機(jī)總費(fèi)比較

W=P×H×K×(1/ y1-1/ y2)

(1)

式中：P一電機(jī)功率；

H一年運(yùn)行小時(shí)；

K一負(fù)荷率；

y1，y2一分別為電機(jī)原效率和提高后的效率。

將前述參數(shù)代入，可得每年電能節(jié)約量W為1843．37 kWh

若電費(fèi)為0．5元／kwh，則每年節(jié)約電費(fèi)922元。由于電機(jī)價(jià)格如前述增加了1200元，因此僅需1．3年，初始投資的增加即可收回。3 超高效率電機(jī)效率指標(biāo)的確定

為促進(jìn)超高效率電機(jī)的發(fā)展，有必要制定一些超高效率電機(jī)的效率指標(biāo)．國家也對節(jié)能潛力大、使用面廣的用能產(chǎn)品將實(shí)行統(tǒng)一的能源效率標(biāo)識制度。如2004年8月，《能源效率標(biāo)識管理辦法》由國家發(fā)改委與國家質(zhì)檢總局頒布，并定于2005年3月1日起實(shí)施。電機(jī)作為重要的用能產(chǎn)品，也很可能在不久的將來被列入能效標(biāo)識管理的范圍，要求將電機(jī)的效率分成不同的等級，并規(guī)定在電機(jī)上貼上表明其效率等級的標(biāo)識，以便用戶清楚地了解該電機(jī)的效率水平，便于選用。為此，應(yīng)對現(xiàn)行的電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)(GBl8613—2002)進(jìn)行修訂。對于未來的電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)．建議分成3個(gè)級別。其中3級效率為能效限定值，即電機(jī)必須達(dá)到的最低效率水平，其指標(biāo)數(shù)值建議采用現(xiàn)行電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)(GBl 8613—2002)的節(jié)能評價(jià)值指標(biāo)[3]。該指標(biāo)相當(dāng)于歐盟EU—CEMEP的eff 1指標(biāo)．即為高效率電機(jī)的效率水平。如將我國目前的電機(jī)效率提高到這一水平，如前所述，每年可節(jié)約電能160億kwh。2級效率的指標(biāo)則建議對應(yīng)于3級效率指標(biāo)的損耗下降15％左右，也即與澳大利亞將于2006年實(shí)施的高效率電機(jī)指標(biāo)相同。1級效率的指標(biāo)則建議對應(yīng)于3級效率指標(biāo)的損耗下降25％左右，也即相當(dāng)于美國NEMA Premium超高效率電機(jī)的水平。由于3級效率為目前我國高效率電機(jī)的水平，因此效率高于其指標(biāo)的l級和2級效率即可視為我國目前的超高效率電機(jī)的高、低兩檔產(chǎn)品的指標(biāo)，可供用戶選用。

圖1給出了4級電機(jī)l級、2級、3級效率建議值和現(xiàn)行能效標(biāo)準(zhǔn)GBl8613—2002能效限定值的比較。圖2給出了4級電機(jī)l級、2級效率建議值與美國NEMA Premium超高效率電機(jī)和IEEE—841標(biāo)準(zhǔn)的效率比較。圖3給出了2級電機(jī)l級、2級效率建議值與美國NEMA Premium和IEEE—841標(biāo)準(zhǔn)的效率比較。從圖

2、圖3曲線可見 ：1級效率建議值與美國NEMA Premium超高效率水平相當(dāng)；由于美國電機(jī)頻率為60Hz，我國電機(jī)頻率為50Hz，所以4級電機(jī)NEMA Premium效率略高，而2級電機(jī)則是我國1級效率建議值略高，2級效率建議值則與美國IEEE—841標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)。

應(yīng)該指出，我國目前的GBl8613—2002，以及上述未來修訂后能效標(biāo)準(zhǔn)中1級、2級、3級效率建議值的效率指標(biāo)，是根據(jù)雜散損耗按0．5％輸入功率來計(jì)算的，而美國NEMA Premium和IEEE一841所規(guī)定的效率指標(biāo)，是根據(jù)雜散損耗按實(shí)測確定的。為進(jìn)行比較，圖2和圖3中的效率數(shù)值已在IEC 61972標(biāo)準(zhǔn)所推薦的雜耗假定值基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際修正折算而得。

圖1 1級、2級、3級、效率建議值(4極電機(jī))和

GB 18613—2002能效限定值的比較

圖2 1級、2級效率建議值(4極電機(jī))與NEMA Premium

和IEEE一841標(biāo)準(zhǔn)的效率比較

圖3 1級、2級效率建議值(2極電機(jī))與MEMA Premium

和IEEE一841標(biāo)準(zhǔn)的效率比較

圖4不同磁性材料電機(jī)鐵耗受加工過程影響的比較

在表2中列出了對于未來的電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)，1級、2級、3級效率的建議值。

表2電機(jī)效率分級建議值

注：容差應(yīng)符合GB755—2000第11章的規(guī)定。4 降低損耗、提高效率途徑

超高效率電機(jī)的制造除了增加硅鋼片和銅線的用量以及縮小風(fēng)扇尺寸等措施外，還必須在新的材料的應(yīng)用、電機(jī)制造工藝及優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面采取措施，以降低制造費(fèi)用急劇增加的壓力以及滿足電機(jī)結(jié)構(gòu)空間尺寸的限制。

英國Brook Hansen公司與鋼廠合作，研制成功一種新的牌號為Polycor 420的電工鋼片。一般電工鋼片經(jīng)加工成鐵心壓裝入機(jī)座后，鐵耗大幅度增加，而由該鋼片制成的電機(jī)，鐵耗在加工前后變化不大。圖4給出了該公司在一臺22kw電機(jī)上用不同磁性材料所做的對比試驗(yàn)。圖中Newcor800 65和Losil 450 50兩牌號為原用磁性材料[4]。

日本東芝公司為美國高效率電機(jī)和超高效率電機(jī)的主要供貨商之一。該公司聲稱由于制造工藝的改進(jìn)和采用新材料，使高效率電機(jī)的成本下降了30％。所采取的措施包括：應(yīng)用特殊的下線工具，提高定子槽滿率，增加銅線的截面積，提高制造精度，縮短氣隙長度，從而減小勵(lì)磁電流及其所引起的銅耗；采用轉(zhuǎn)子槽絕緣工藝，從而降低雜散損耗；采用激光鐵心疊壓工具，從而使鐵耗下降。在表3中列出了東芝公司為提高效率所采取的措施和其相應(yīng)的效果[5]。

表3 東芝公司提高效率的措施

注：(*)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)電工鋼片(5．3W／kg)；

(×)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，低損耗電工鋼片(3．3W／kg)；

(+)一增加鐵心長度(130mm →155mm)，標(biāo)準(zhǔn)電工鋼片；

(0)一增加鐵心長度(130mm →155mm)，低損耗電工鋼片

(△)一增加鐵心長度(160mm →180mm)，低損耗電工鋼片。表4鑄銅和鑄鋁轉(zhuǎn)子電機(jī)效率對比

由于銅比鋁的電阻率低40％左右，所以如果將鑄銅轉(zhuǎn)子代替鑄鋁轉(zhuǎn)子，電機(jī)總損耗將可顯著下降。近年國際銅業(yè)協(xié)會(huì)在美國能源部的支持下，進(jìn)行了壓力鑄銅工藝的研究，目前已解決高溫模具的材料以及相關(guān)的壓鑄工藝問題，從而使得有可能較經(jīng)濟(jì)地批量生產(chǎn)鑄銅轉(zhuǎn)子電機(jī)。2003年6月，德國SEW Eurodrive公司運(yùn)用此項(xiàng)壓鑄技術(shù)成功地推出一采用鑄銅轉(zhuǎn)子的齒輪電機(jī)系列，功率為1．1～5．5kW。表4為意大利科技教育部組織的鑄銅轉(zhuǎn)子和鑄鋁轉(zhuǎn)子對比試驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)比較[6]。該項(xiàng)目由意大利LAFERT電機(jī)公司、ThyssenKrupp鋼鐵公司和法國FAVI鑄銅公司合作進(jìn)行。試驗(yàn)在不改變定、轉(zhuǎn)子槽形，僅改變磁性材料和長度的情況下進(jìn)行。由該表數(shù)據(jù)可見，采用鑄銅轉(zhuǎn)子，電機(jī)效率可提高2％～5％。但由于轉(zhuǎn)子電阻降低會(huì)引起轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行其他參數(shù)的調(diào)整，以使在提高效率的同時(shí)，滿足其他的主要性能指標(biāo)。另外，由該表數(shù)據(jù)可見，鑄銅轉(zhuǎn)子電機(jī)雜散損耗顯著下降，這對提高電機(jī)的效率也頗為有利。5 結(jié)語

在我國能源供應(yīng)日益緊迫的情況下，對于一些長期連續(xù)運(yùn)行、負(fù)荷率較高的場合，采用更高效率的電機(jī)在節(jié)約能源上是頗為有效的，同時(shí)在經(jīng)濟(jì)上也是合理的。因采用超高效率電機(jī)而造成的初始投資增加，一般在2年左右即可收回。為了促進(jìn)電機(jī)節(jié)能事業(yè)的發(fā)展，并結(jié)合《能源效率標(biāo)識管理辦法》的貫徹，建議對現(xiàn)行的電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂：將電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)分成3個(gè)等級，最低等級為目前的高效率電機(jī)水平，高等級指標(biāo)即為目前的超高效率電機(jī)水平，以使能較大幅度地減少我國電機(jī)系統(tǒng)的能源消耗。另外，為了促進(jìn)《超高效率電機(jī)》的發(fā)展，不僅要增加有效材料(硅鋼片和銅線)的用量，而且要在電機(jī)制造工藝、新材料應(yīng)用及優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面采取措施，從而降低制造成本．以利于推廣應(yīng)用?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】

[1]秦和．電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外綜述[G]//第三屆中國電機(jī)發(fā)展論壇專題報(bào)告集．2004．

[2] Australian／New Zealand Standard．Rotating electrical machines-general requirements．Part 5：Three—phase cage induction motors-high efficiency and minimum energy performance standards requirements[S] ．AS／NZS 1359．5．2004． [3]秦和．關(guān)于提高我國電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)限定值的探討[J]．電能效益，2004(10)． [4]Waiters D G．The whole Life Efficiency of Electric Motors US Developments[G]//Energy Efficiency Improvements in Electnc Motors and Drives．1997：81—93．

[5]Takaharu Watanabe．Efficiency Improvements in Induction Motors[G]//Energy Efficiency Improvements in Electnc Motors and Drives．1997：1 1 3—1 1 5． [6]Chiricozzi，E Parasiliti F，Villani M．New Materials and Innovative Technologies to Improve the Efficiency of Three Phase Induction Motors[D]．Department of Electrical Engineering，University of L’Aquila，Italy，2004． [7]國家發(fā)改委，國家質(zhì)檢總局．能源效率標(biāo)識管理辦法[S]．2004

第二篇：電機(jī)效率計(jì)算公式

有功功率又叫平均功率。交流電的瞬時(shí)功率不是一個(gè)恒定值，功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值叫做有功功率，它是指在電路中電阻部分所消耗的功率，對電動(dòng)機(jī)來說是指它的出力，以字母P表示，單位為千瓦（kW）。

無功功率：在具有電感（或電容）的電路里，電感（或電容）在半周期的時(shí)間里把電源的能量變成磁場（或電場）的能量貯存起來，在另外半周期的時(shí)間里又把貯存的磁場（或電場）能量送還給電源。它們只是與電源進(jìn)行能量交換，并沒有真正消耗能量。我們把與電源交換能量的振幅值叫做無功功率，以字母Q表示，單位干乏（kvar）。

視在功率：在具有電阻和電抗的電路內(nèi)，電壓與電流的乘積叫視在功率，以字母S或符號

Ps表示，單位為千伏安（kVA）。

泵效率=流量*揚(yáng)程（102*3.6）/軸功率

流量單位：M3/H 揚(yáng)程單位：M

電機(jī)效率=軸功率/視在功率 視在功率包含有功功率與無功功率

視在功率=實(shí)際電壓*實(shí)際電流*功率因數(shù)*根號3（根號3=1.732）功率因數(shù)=額定功率/額定電流*額定電壓*根號3 電機(jī)效率一般是估算：20KW-60KW 電機(jī)效率為 1/1.15=0.87 60KW以上 電機(jī)效率為 0.9左右 由此可算出軸功率 水泵效率=水功率/軸功率

水泵效率=（實(shí)際流量*實(shí)際揚(yáng)程*9.81*介質(zhì)比重/3600）/軸功率

功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S

水泵軸功率計(jì)算公式

2009-12-07 10:13:58| 分類： 污水處理|字號 訂閱

1)離心泵 流量×揚(yáng)程×9.81×介質(zhì)比重÷3600÷泵效率

流量單位：立方/小時(shí)，揚(yáng)程單位：米 P=2.73HQ/Η, 其中H為揚(yáng)程,單位M,Q為流量,單位為M3/H,Η為泵的效率.P為軸功率,單位KW.也就是泵的軸功率P=ΡGQH/1000Η（KW),其中的Ρ=1000KG/M3,G=9.8 比重的單位為KG/M3,流量的單位為M3/H,揚(yáng)程的單位為M,1KG=9.8牛頓 則P=比重*流量*揚(yáng)程*9.8牛頓/KG

=KG/M3*M3/H*M*9.8牛頓/KG

=9.8牛頓*M/3600秒

=牛頓*M/367秒

=瓦/367 上面推導(dǎo)是單位的由來,上式是水功率的計(jì)算,軸功率再除以效率就得到了.設(shè)軸功率為NE，電機(jī)功率為P，K為系數(shù)（效率倒數(shù)）電機(jī)功率P=NE*K

(K在NE不同時(shí)有不同取值，見下表)NE≤22

K=1.25 22

K=1.15 55

K=1.00(2)渣漿泵軸功率計(jì)算公式 流量Q M3/H 揚(yáng)程H 米H2O 效率N % 渣漿密度A KG/M3 軸功率N KW N=H*Q*A*G/(N*3600)電機(jī)功率還要考慮傳動(dòng)效率和安全系數(shù)。一般直聯(lián)取1，皮帶取0.96，安全系數(shù)1.2(3)泵的效率及其計(jì)算公式 指泵的有效功率和軸功率之比。Η=PE/P 泵的功率通常指輸入功率，即原動(dòng)機(jī)傳到泵軸上的功率，故又稱軸功率，用P表

有效功率即：泵的揚(yáng)程和質(zhì)量流量及重力加速度的乘積。PE=ΡG QH(W)或PE=ΓQH/1000（KW）Ρ：泵輸送液體的密度（KG/M3）Γ：泵輸送液體的重度 Γ=ΡG（N/ M3）G：重力加速度（M/S）質(zhì)量流量 QM=ΡQ(T/H 或 KG/S)(4)水泵的效率介紹 什么叫泵的效率？公式如何？ 答：指泵的有效功率和軸功率之比。Η=PE/P 泵的功率通常指輸入功率，即原動(dòng)機(jī)傳到泵軸上的功率，故又稱軸功率，用P表示。有效功率即：泵的揚(yáng)程和質(zhì)量流量及重力加速度的乘積。PE=ΡG QH W 或PE=ΓQH/1000（KW）Ρ：泵輸送液體的密度（KG/M3）Γ：泵輸送液體的重度 Γ=ΡG（N/ M3）G：重力加速度（M/S）質(zhì)量流量 QM=ΡQ T/H 或 KG/S

第三篇：如何提高農(nóng)用電機(jī)使用效率

如何提高農(nóng)用電機(jī)使用效率

在現(xiàn)有農(nóng)用電機(jī)中，有一些是舊型號低效率的，其各種損耗大、功率因數(shù)低、浪費(fèi)電能高，對這些電機(jī)可采取以下節(jié)能措施進(jìn)行改進(jìn)。

對于連續(xù)運(yùn)行的電機(jī)，如果負(fù)載率達(dá)60%以上，每年連續(xù)運(yùn)行時(shí)間在3000小時(shí)以上，應(yīng)采用高效率電機(jī)。國產(chǎn)YX系列高效率節(jié)能電機(jī)總損耗比Y系列的平均下降25.8%（在下降的總損耗中，銅損耗占20%，鐵損耗占10%，雜耗占30%，風(fēng)摩損耗占40%），效率平均提高3%。電機(jī)在負(fù)載率為50%-100%時(shí)，具有較平坦的效率特性，在75%時(shí)效率最高。更換高效率電機(jī)增多的費(fèi)用，可在短期的節(jié)電費(fèi)用中得到補(bǔ)償，以后每年還可繼續(xù)節(jié)省大量電費(fèi)。

如果考慮到一時(shí)投資較多，舊電機(jī)換下后又被閑置，可在電機(jī)修理過程中通過降低電機(jī)的各種損耗來提高電機(jī)效率。

在修理標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)時(shí)，通過降低電機(jī)損耗改制成高效率電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)是：總損耗應(yīng)比原電機(jī)降低20%-30%，功率因數(shù)不低于原電機(jī)水平。

在重繞電機(jī)線圈時(shí)，增加導(dǎo)線截面積可以降低銅損耗，提高電機(jī)效率，但銅重量增加，由于銅重引起修理成本增加，增加的電磁線費(fèi)用可以靠節(jié)省的電費(fèi)在短期內(nèi)償還。

在重繞鋁線電機(jī)繞組時(shí)，可以以銅代鋁，在線圈形式、匝數(shù)和導(dǎo)線截面積不變的條件下，定子銅損耗為原來鋁線時(shí)的一半左右。

在修理鑄造鋁籠型轉(zhuǎn)子時(shí)，可改用銅條焊接結(jié)構(gòu)。由于降低了轉(zhuǎn)子橫向泄漏電流所產(chǎn)生的渦流損耗和鐵耗，可使轉(zhuǎn)子銅損耗和附加損耗降低。如果有條件重新鑄鋁，可以在轉(zhuǎn)子鐵槽內(nèi)壁涂敷絕緣漆，使鋁導(dǎo)條與鐵心接觸電阻增加，能使雜散損耗降低11%左右。

泵閥交易網(wǎng)

為了降低通風(fēng)損耗，可改用高效率風(fēng)扇。當(dāng)電機(jī)所需風(fēng)量和風(fēng)壓不變時(shí)，通風(fēng)損耗與風(fēng)扇效率成反比，如果把效率為20%左右的大刀式或盆式風(fēng)扇改為效率為67%左右的高效機(jī)翼型軸流式風(fēng)扇，通風(fēng)損耗可降低為原來的30%左右。

采用上述措施處理的農(nóng)用舊型號電機(jī)的運(yùn)行效率和功率因數(shù)得到很大提高，達(dá)到了節(jié)能、節(jié)支的效果。

第四篇：電機(jī)效率與功率因數(shù)

什么是電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)？

異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)是衡量在異步電動(dòng)機(jī)輸入的視在功率（即容量等于三倍相電流與相電壓的乘積）中，真正消耗的有功功率所占比重的大小，其值為輸入的有功功率P1與視在功率S之比，用cosψ來表示。

電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，功率因數(shù)是變化的，其變化大小與負(fù)載大小有關(guān)，電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，定子繞組的電流基本上是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的無功電流分量，有功電流分量很小。此時(shí)，功率因數(shù)很低，約為0.2左右，當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶上負(fù)載運(yùn)行時(shí)，要輸出機(jī)械功率，定子繞組電流中的有功電流分量增加，功率因數(shù)也隨之提高。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)達(dá)到最大值，一般約為0.7-0.9。因此，電動(dòng)機(jī)應(yīng)避免空載運(yùn)行，防止“大馬拉小車”現(xiàn)象。什么是電動(dòng)機(jī)的輸入功率和輸出功率

電動(dòng)機(jī)從電源吸取的有功功率，稱為電動(dòng)機(jī)的輸入功率，一般用P1表示。而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，稱為輸出功率，一般用P2表示。在額定負(fù)載下，P2就是額定功率Pn。

電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部總有一定的功率損耗，這些損耗包括：繞組上的銅（或鋁）損耗，鐵芯上的鐵損耗以及各種機(jī)械損耗等。因此輸入功率等于損耗功率與輸出功率之和，也就是說，輸出功率小于輸入功率。什么是電動(dòng)機(jī)的效率

電動(dòng)機(jī)內(nèi)部功率損耗的大小是用效率來衡量的，輸出功率與輸入功率的比值稱為電動(dòng)機(jī)的效率，其代表符號為，常用百分?jǐn)?shù)表示，即：

效率高，說明損耗小，節(jié)約電能。但過高的效率要求，將使電動(dòng)機(jī)的成本增加。一般異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下其效率為75～92%。異步電動(dòng)機(jī)的效率也隨著負(fù)載的大小而變化?？蛰d時(shí)效率為零，負(fù)載增加，效率隨之增大，當(dāng)負(fù)載為額定負(fù)載的0.7～1倍時(shí)，效率最高，運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)。

第五篇：超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展

輕金屬材料與超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展前景及應(yīng)用

09032304 陳洪 09032333 顧栩

摘要：本文主要闡述和介紹了輕金屬材料和超高強(qiáng)度鋼的種類和現(xiàn)狀及其在工業(yè)及軍事上的運(yùn)用，并對其發(fā)展前景做一個(gè)展望。

關(guān)鍵詞：輕金屬、超高強(qiáng)度鋼、航空航天、發(fā)展

輕金屬與超高強(qiáng)度鋼的研究與應(yīng)用在近些年取得了飛速的發(fā)展。作為航空航天器的主要結(jié)構(gòu)材料，他們都是比強(qiáng)度高，綜合性能優(yōu)良，本文主要探討了輕金屬與超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展前景與超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展前景及應(yīng)用。

一、輕金屬材料的種類和工業(yè)上的應(yīng)用

金屬材料，尤其是輕金屬材料在目前的情況下，應(yīng)用較為廣泛，前景依然不錯(cuò)，這種狀況將持續(xù)很長時(shí)間，非金屬材料的研究進(jìn)展將決定這種狀態(tài)的時(shí)間長短。

1、鎂合金

鎂由于優(yōu)良的物理性能和機(jī)械加工性能，豐富的蘊(yùn)藏量，已經(jīng)被業(yè)內(nèi)公認(rèn)為最有前途的輕量化材料及21世紀(jì)的綠色金屬材料，未來幾十年內(nèi)鎂將成為需求增長最快的有色金屬。20世紀(jì)70年代以來，各國尤其是發(fā)達(dá)國家對汽車的節(jié)能和尾氣排放提出了越來越嚴(yán)格的限制，1993-1994年歐洲汽車制造商提出“3公升汽油轎車”的新概念。美國提出了“PNGV”（新一代交通工具）的合作計(jì)劃。其目標(biāo)是生產(chǎn)出消費(fèi)者可承受的每百公里耗油3公升的轎車，且整車至少80%以上的部件可以回收。這些要求迫使汽車制造商采用更多高新技術(shù)，生產(chǎn)重量輕、耗油少、符合環(huán)保要求的新一代汽車。據(jù)測算，汽車自重減輕10%，其燃油效率可提高5.5%，如果每輛汽車能使用70公斤鎂，CO的年排放量就能減少30%以上。鎂作為實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在汽車的減重和性能改善中的重要作用受到人們的重視。

世界各大汽車公司已經(jīng)將鎂合金制造零件作為重要發(fā)展方向。在歐美國家中，各國的汽車廠商正極力爭取采用鎂合金零件的多少作為自身車輛領(lǐng)先的標(biāo)志，大眾、奧迪、菲亞特汽車公司紛紛使用鎂合金。90年代初期，歐美小汽車上應(yīng)用鎂合金的重量，平均每車約1公斤，至2000年已達(dá)到3.6公斤左右，目前歐美各主要車廠都在規(guī)劃在今后15~20年的期間，將每車的鎂合金用量上升至100～120公斤。行家預(yù)測，在未來的7-8年中，歐洲汽車用鎂將占總消耗量的14%，預(yù)計(jì)今后將以15%的速度遞增，2005年將達(dá)到20萬噸。

汽車行業(yè)對鎂合金的大量需求，推動(dòng)了鎂合金生產(chǎn)技術(shù)的多項(xiàng)突破，鎂合金的使用成本也大幅度下降，從而促進(jìn)了鎂合金在計(jì)算機(jī)、通訊、儀器儀表、家電、醫(yī)療、輕工等行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展。其中，鎂合金應(yīng)用發(fā)展最快的是電子信息和儀器儀表行業(yè)。在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上電磁屏蔽、散熱和環(huán)保方面的考慮，鎂合金成了廠家的最佳選擇。另外，鎂合金外殼可使產(chǎn)品更豪華、美觀。在電子信息和儀器儀表行業(yè)的鎂合金制品的單位重量和尺寸不如汽車零部件，但它的數(shù)量大、覆蓋面廣，其用量也是巨大的。所以，近幾年電子信息行業(yè)鎂合金的消耗量急劇增加，成為拉動(dòng)全球鎂消耗量增加的另一重要因素。

其它如鋁合金添加劑、鎂犧牲陽極和型材用鎂合金等。鎂犧牲陽極作為有效的防止金屬腐蝕的方法之一，廣泛應(yīng)用于長距離輸送的地下鐵制管道和石油儲(chǔ)罐。目前，作為鎂犧牲陽極的鎂合金有3～4萬噸/年的市場需求量，且每年以20%的速度增長。鎂合金型材、管材，以前主要用于航空航天等尖端或國防領(lǐng)域。近幾年由于鎂合金生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的提高，其生產(chǎn)成本已下降到與鋁合金相當(dāng)?shù)某潭?，極大地刺激了其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用，如用做自行車架、輪椅、康復(fù)和醫(yī)療器械及健身器材。

2、鈦合金

鈦及鈦合金具有密度小、比強(qiáng)度高和耐蝕性好等優(yōu)良特性。隨著國民經(jīng)濟(jì)及國防工業(yè)的發(fā)展，鈦日漸被人們普遍認(rèn)識，廣泛地應(yīng)用于汽車、電子、化工、航空、航天、兵器等領(lǐng)域。

從2002年世界主要鈦生產(chǎn)國的產(chǎn)量及所占比例來看，美國、獨(dú)聯(lián)體、日本占有重要地位。美國占28.3%，獨(dú)聯(lián)體占29.7%，日本占25.3%，三地的合計(jì)產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的83%。

從鈦的應(yīng)用領(lǐng)域來看，以美國、日本為例，美國鈦的最大應(yīng)用領(lǐng)域是航空航天，占到總消費(fèi)量的58.5%；日本則是火力、核電廠，及板式熱交換器，兩者合計(jì)占總消費(fèi)量的41.9%。從下表可以看出，與美國相比，日本在更多方面使用鈦。在體育用品方面，除了在高爾夫球桿頭上使用鈦以外，還有短距離用跑鞋的銷釘、羽毛球拍及冰杖等登山器具、滑雪滑冰用的冰刀刃、自行車架、輪椅等等。美日兩國在化學(xué)工業(yè)及油氣田鉆探裝置上的用鈦量都在增加。在計(jì)算機(jī)磁盤(真空鍍膜)、纖維紡織機(jī)的框架、餐具、帳篷用具、拐杖和照相機(jī)等方面都巧妙地使用鈦。

3、鋁合金

鋁合金具有密度小、導(dǎo)熱性好、易于成形、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、輕工建材等部門，是輕合金中應(yīng)用最廣、用量最多的合金。隨著電力工業(yè)的發(fā)展和冶煉技術(shù)的突破，其性價(jià)比大為提高，目前交通運(yùn)輸業(yè)已成為鋁合金材料的第一大用戶。

在世界范圍內(nèi)，交通運(yùn)輸業(yè)已成了鋁材的第一大用戶，2001年交通運(yùn)輸業(yè)消耗鋁占全世界原鋁產(chǎn)量的27.6%，有些國家達(dá)30%以上。隨著交通運(yùn)輸業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，鋁及鋁合金材料在航空航天和汽車三大領(lǐng)域的應(yīng)用日益增加。

（1）鋁合金材料在航空航天中的應(yīng)用 鋁合金是亞音速飛機(jī)的主要用材，目前民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的用量為70%～80%，其中僅鋁合金鉚釘一項(xiàng)每架飛機(jī)就有40～150萬個(gè)；據(jù)波音飛機(jī)公司的統(tǒng)計(jì)，制造各類民用飛機(jī)31.6萬架，共用鋁材7100千噸，平均每架用鋁22噸。鋁制零部件在先進(jìn)軍用飛機(jī)中的比例雖低一些，但仍占其自身總質(zhì)量的40%～60%。據(jù)預(yù)測，2010年全球航空航天鋁材的消費(fèi)量可達(dá)60萬噸，年平均增長率約為4.5%。

航空航天鋁材的價(jià)格比普通民用鋁材的價(jià)格高得多，為后者的18倍左右，是一個(gè)非常重要的市場，而其政治與軍事意義則尤為重大。2002年美國航空航天鋁材的價(jià)格為33000～44100美元/噸，而普通民用鋁材的價(jià)格只不過2200～3500美元/噸。

美國是世界航空航天工業(yè)巨頭，其用鋁約占全球此領(lǐng)域用鋁量的50%強(qiáng)，其他國家如法國、俄羅斯、中國、日本、巴西、加拿大、英國等的用量為50%弱。2002年，全世界航空航天用鋁量約42萬噸，其中美國的用量為21.4萬噸。

美國鋁業(yè)公司（Alcoa）是世界航空航天鋁材的主要供應(yīng)者，占全球總供應(yīng)量的35%以上，為了保持其在該領(lǐng)域的世界霸主地位，獲得更大的利潤，經(jīng)過精心的全面的調(diào)查研究與策劃后，于2002年提出了一個(gè)名為“20-20攻關(guān)計(jì)劃（20-20Initiative）”的計(jì)劃。計(jì)劃內(nèi)容與目標(biāo)包括：在20年時(shí)間內(nèi)，開發(fā)一批新的高性能鋁合金，改進(jìn)鋁制零部件的設(shè)計(jì)，采用高技術(shù)制造工藝，使鋁制零部件的質(zhì)量下降20%，使鋁制零部件的制造成本與維護(hù)費(fèi)用減少20%。鋁鋰合金具有低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度、優(yōu)良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能和卓越的超塑成型性能，用其取代常規(guī)的鋁合金可使構(gòu)件質(zhì)量減輕15%，剛度提高15%～20%，被認(rèn)為是航空航天工業(yè)中的理想結(jié)構(gòu)材料。在航天領(lǐng)域，鋁鋰合金己在許多航天構(gòu)件上取代了常規(guī)高強(qiáng)鋁合金。鋁鋰合金作為儲(chǔ)箱、儀器艙等結(jié)構(gòu)材料具有較大優(yōu)勢。

國外預(yù)測，含鈧鋁-鎂合金及其它系列的鋁合金有可能成為下一代飛機(jī)的重要結(jié)構(gòu)材料。TiAl基合金的板材除了有望直接用作結(jié)構(gòu)材料外，還可以用作超塑性成型的預(yù)成型材料，并用于制作近凈成型航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件及超高速飛行器的翼、殼體等。

（2）鋁合金在汽車中的應(yīng)用

鋁及鋁合金是最早用于汽車制造的輕質(zhì)金屬材料，也是工程材料中最經(jīng)濟(jì)實(shí)用、最有競爭力的汽車用輕金屬材料，從生產(chǎn)成本、零件質(zhì)量、材料利用率等方面看，具有多種優(yōu)勢。

汽車用鋁合金材料的3/4為鑄造鋁合金，主要是發(fā)動(dòng)機(jī)部件，傳動(dòng)系部件，底盤行走系零部件。變形鋁合金主要用于熱交換器系統(tǒng)，車身系部件。預(yù)計(jì)10年內(nèi)95%的氣缸蓋和50%的轎車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體將用鋁合金制造，輕型貨車目標(biāo)分別達(dá)到60%和25%水平。鋁基復(fù)合材料在某些范圍內(nèi)替代鋁合金、鋼和陶瓷等傳統(tǒng)的汽車材料，用于汽車關(guān)鍵零件，特別是高速運(yùn)動(dòng)零件，對減少質(zhì)量、減少運(yùn)動(dòng)慣性、降低油耗、改善排放和提高汽車綜合性能等具有非常積極的作用，在汽車領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。

泡沫鋁材被認(rèn)為是一種大有前途的未來汽車的良好材料。泡沫鋁材在汽車制造中的應(yīng)用多為三明治式的三夾板，即：芯層為泡沫鋁或泡沫鋁合金，上下層為鋁板或其他金屬薄板。德國卡曼汽車公司用三明治式復(fù)合泡沫鋁材制造的吉雅輕便轎車(Ghiaroadster)的頂蓋板的剛度，比原來的鋼構(gòu)件高7倍左右，而其質(zhì)量卻比鋼件輕25%。據(jù)測算，汽車車身構(gòu)件約有20%可用泡沫鋁材制造，一輛中型轎車如采用泡沫鋁材制造，某些零件可減重27.2kg左右，既可節(jié)約能源又可減輕對環(huán)境的污染。采用泡沫鋁材結(jié)構(gòu)，可大大簡化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，零部件數(shù)至少可減少1/3。

二、超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展前景及其在軍事上的應(yīng)用

超高強(qiáng)度合金鋼是為滿足某些特殊要求發(fā)展起來的，按其物理冶金學(xué)特點(diǎn)，超高強(qiáng)度鋼大體可以分為低合金超高強(qiáng)度鋼、二次硬化超高強(qiáng)度鋼和馬氏體時(shí)效鋼。目前，典型的低合金超高強(qiáng)度鋼是AISI 4340 和D6AC；典型的二次硬化型中，合金超高強(qiáng)度鋼是HY180 和AF1410。

我國近年來一直在二次硬化鋼上尋求突破，目前已經(jīng)成功地研制出具有我國特色的G99 和G50 新型超高強(qiáng)度鋼。隨著航空工業(yè)的快速發(fā)展，開發(fā)強(qiáng)度高(1586～1724MPa)、斷裂韌性好(125 MPa·m1/2)、可焊接性好的新型航空材料成為發(fā)展方向。研究者于20 世紀(jì)70 年代開發(fā)了HY180鋼。為了達(dá)到航空構(gòu)件材料的損傷容限和耐久性，70 年代末Speich 和Chendhok 等在對Fe10Ni 系合金鋼進(jìn)行的研究基礎(chǔ)上，對HYl80 進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)了AF1410超高強(qiáng)度合金鋼，該鋼經(jīng)830℃油淬+510℃時(shí)效后，σ0.2≥1517MPa，KⅠc≥154MPa·m1/2。因此該鋼以極高的強(qiáng)韌性、良好的加工性能和焊接性能成為受航空界歡迎的一種新型高強(qiáng)度鋼。

在保持AF 1410 超高強(qiáng)度合金鋼良好韌性的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高其強(qiáng)度及在海水環(huán)境中的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能和降低韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，1991 年Hemphill 等開發(fā)了Aermet100 超高強(qiáng)度合金鋼。該鋼與AF 1410 鋼相比，強(qiáng)度有了進(jìn)一步提高(屈服強(qiáng)度提高到2000 MPa)，但韌性稍有下降。

1、我國超高強(qiáng)度鋼的研究進(jìn)展

（1）低合金超高強(qiáng)度鋼

我國低合金超高強(qiáng)度鋼的研究開始于20 世紀(jì)50 年代，一是仿制國外已有的牌號，五六十年代主要以仿制前蘇聯(lián)的鋼種為主，如30CrMnSiNi2A，70 年代開始以仿制美國的鋼種為主，如4340、300M、D6AC 等。二是根據(jù)我國的資源情況和工程的需要，自主開發(fā)研制了具有我國特點(diǎn)的低合金超高強(qiáng)度鋼，如406 鋼等。我國成功仿制了一系列國外鋼種，在許多重大工程中發(fā)揮了很大作用。最早研制的30CrMnSiNi2A 是仿制前蘇聯(lián)30XГCH2A 鋼生產(chǎn)的。70 年代開始仿制美國的鋼種，最具代表性的有40CrNi2MoA 鋼，是仿4340 鋼研制而成的[FS:PAGE]；40Si2Ni2CrMoVA 鋼是仿美國的300M 鋼研制的，45CrNiMo1VA是仿D6AC 鋼研制的。

50年代，我國立足國內(nèi)資源，走自我研制的道路，先后研制出一系列新型合金鋼種，如無鎳鉻的35Si2Mn2MoVA，不含鎳的406、D406A、40CrMnSiMoVA(GC-4)，含少量鎳的37Si2MnCrNiMoVA 等。406 鋼是我國自行設(shè)計(jì)、自行研制最成功的典范，它是為解決航天固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體材料而研制的超高強(qiáng)度鋼。為了提高材料的韌性又開發(fā)了D406A。

我國常規(guī)武器用超高強(qiáng)度鋼自50 年代開始研究以來，在科研人員的努力下，開發(fā)出一批符合我國資源配比的高強(qiáng)度鋼，它們廣泛應(yīng)用于我國步兵輪式戰(zhàn)車、槍、炮、彈等領(lǐng)域。我國新研發(fā)的速射武器身管用鋼獲得了國家二等科技發(fā)明獎(jiǎng)，該鋼屬貝氏體鋼范疇，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能、高溫性能及疲勞性能，應(yīng)用于速射武器身管、耐燒蝕零件（如氣體調(diào)整器、活塞等）。另外，立足于我國資源而研制的中碳低合金鋼，該鋼主要用于制造機(jī)槍的槍管、活塞、擊針以及小口徑火炮的炮箱、受彈器、高強(qiáng)度螺栓和軸等。新型高硬度裝甲鋼，是我國為改善高壓鎢鋼焊接性能而自行研制的新鋼種，應(yīng)用于輕型坦克的薄板裝甲板、履帶車輛等領(lǐng)域。

（2）二次硬化超高強(qiáng)度鋼的研究進(jìn)展

近年來，國內(nèi)又先后研制了G99 和G50 兩種超高強(qiáng)度鋼。G99 是由我國鋼鐵研究總院、長城特殊鋼公司、航天部七O 三所、東北大學(xué)共同承擔(dān)研制的，該鋼的σb >1520MPa，KⅠc>124 MPa·m1/2，與國外應(yīng)用最廣的AF1410相當(dāng)，在航空航天上具有廣闊的應(yīng)用前景。為了降低成本，我國開發(fā)了G50 鋼，該鋼的特點(diǎn)是價(jià)格低廉（低Ni 無Co）、強(qiáng)度韌性也很高，是具有我國特色的新型無鈷高強(qiáng)高韌鋼。G50 通過添加1.50%～2.30%的Si 來推遲低溫回火脆性，Si 同時(shí)起固溶強(qiáng)化的作用，為了細(xì)化晶粒，G50 中又加入了0.01%～0.06%的鈮。在有害氣體的控制上，我國的這兩種鋼都相當(dāng)好，基本已經(jīng)達(dá)到了高純凈度鋼的要求。

2、超高強(qiáng)度鋼在軍事上的應(yīng)用

AISI 4340 鋼是最早出現(xiàn)的低合金超高強(qiáng)度鋼，也是低合金超高強(qiáng)度鋼的典型代表。美國從1950 年開始研究4340鋼，1955 年正式用于飛機(jī)起落架。1952 年美國國際鎳公司研制開發(fā)出的300M 鋼在1966 年后作為美國的軍機(jī)和主要民航飛機(jī)的起落架材料而獲廣泛的應(yīng)用，F(xiàn)-

15、F-

16、DC-

10、MD-11 等軍用戰(zhàn)斗機(jī)都采用了300M 鋼，此外波音747 等民用飛機(jī)的起落架及波音767 飛機(jī)機(jī)翼的襟滑軌、縫翼管道等也采用300M 鋼制造。美國于60 年代初開始研制D6AC，它是由AISI 4340 鋼改進(jìn)而成的低合金超高強(qiáng)度鋼，被廣泛用于制造戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)殼體及飛機(jī)結(jié)構(gòu)件。到了70 年代中期，D6AC 逐漸取代了其它合金結(jié)構(gòu)鋼，成為一種制造固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的專用鋼種。美國新型地空導(dǎo)彈“愛國者”，小型導(dǎo)彈“紅眼睛”，大中型導(dǎo)彈“民兵”、“潘興”、“北極星”、“大力神”等，美國航天飛機(jī)的φ3.7m 助推器也采用D6AC 鋼制造。D6AC 還曾用于制造F-111 飛機(jī)的起落架和機(jī)翼軸等，成為宇航工業(yè)使用的優(yōu)秀材料之一。

俄羅斯在前蘇聯(lián)時(shí)期開始研制低合金超高強(qiáng)度鋼，時(shí)間大體上與美國同步，具有自己的鋼種體系，最有代表性的是30XГCH2A 和40XH2CMA（ЭИ643）鋼。30XГCH2A 是在30XГC 基礎(chǔ)上加入1.4%～1.8%的鎳而得到的低合金超高強(qiáng)度鋼，由于鎳的加入提高了鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性，也提高了鋼的淬透性，由此改良和派生出了一系列鋼種。40XH2CMA 是在40XH2MA 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，40XH2CBA是用W 代替40X H2CMA中Mo而成的。近十幾年來他們又研制了新型經(jīng)濟(jì)型的低合金超高強(qiáng)度鋼35XCH3M1A(BKC-8)和35XC2H3M1ФA(BKC-9)，其抗拉強(qiáng)度分別可達(dá)到1800～2000MPa 和1950～2150MPa。

為滿足快速發(fā)展的航空工業(yè)對材料的需要，人們分析了航空構(gòu)件的結(jié)構(gòu)重量效率和對材料斷裂韌性的要求，提出了開發(fā)新型二次硬化高強(qiáng)度合金鋼來代替低合金超高強(qiáng)度鋼的目標(biāo)。有資料顯示，美國ARDEC 公司曾將AF1410 制成120mm 火炮身管前端3m 長的套管，以減輕火炮前部的質(zhì)量，另外美國將此合金用于空間發(fā)射空間器材或作為攔截導(dǎo)彈的彈丸發(fā)射器使用。二次硬化鋼Aermet 100 是綜合性能最高的材料之一，也是目前國際上超高強(qiáng)度鋼研究的熱點(diǎn)，第四代戰(zhàn)斗機(jī)和航母艦載機(jī)起落架之首選材料。美國己成功地將其應(yīng)用在最先進(jìn)的F-22 隱形戰(zhàn)斗機(jī)起落架上和F-18 艦載機(jī)的起落架上。Aermet 100 鋼具有最佳的強(qiáng)韌性配合和廣泛應(yīng)用前景，將成為未來軍事裝備中關(guān)鍵器件的首選材料。

低合金超高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)成本低廉，生產(chǎn)工藝比較簡單，仍然是今后在軍事裝備中使用量最大的鋼種。通過提高冶金質(zhì)量、調(diào)整成分和改善熱處理工藝，這類鋼可滿足各種使用要求。

二次硬化超高強(qiáng)度鋼具有極高的強(qiáng)度和良好的強(qiáng)韌性匹配，還具有良好的抗海水腐蝕性能和極好的焊接性能等特點(diǎn)，是超高強(qiáng)度鋼中的佼佼者。通過這些鋼的應(yīng)用可以極大地推進(jìn)武器裝備輕量化、緊湊化的進(jìn)程，對提高武器裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能具有重要作用。因此，我國的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)是大力開發(fā)經(jīng)濟(jì)型二次硬化超高強(qiáng)度鋼，以滿足飛機(jī)的承力部件、坦克和裝甲車輛的結(jié)構(gòu)件、火炮身管和各種槍械等研制的需求，這將對兵器裝備的發(fā)展、研制水平的提升都有十分重要的作用。

三、對輕金屬及超高強(qiáng)度鋼發(fā)展前景的展望

當(dāng)今世界國與國之間科技、經(jīng)濟(jì)實(shí)力的競爭集中體現(xiàn)在航空航天，軍事上的競爭。而輕金屬和超高強(qiáng)度鋼作為航空航天，軍事裝備的重要結(jié)構(gòu)材料往往對其發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。如果輕金屬與超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展上不去將嚴(yán)重制約我國在航空航天及軍事領(lǐng)域的發(fā)展，所以可以預(yù)見到輕金屬與超高強(qiáng)度鋼將具有極其廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：《上海金屬》2009年第二期、《鋼鐵百科》;