第一篇：新材料概論結(jié)課報(bào)告

超級(jí)鋼與高溫合金的研究進(jìn)展與應(yīng)用

陳進(jìn)

（材料學(xué)院，成型12-3班，11355118）

摘要：本文選擇了超級(jí)鋼與高溫合金兩種材料作為本課程結(jié)業(yè)報(bào)告的主題，主要介紹了什么是超級(jí)鋼與高溫合金鋼；鋼材的性能與材料的組織結(jié)構(gòu)、加工工藝、材料性質(zhì)之間的關(guān)系；超級(jí)鋼與高溫合金鋼的應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀與未來展望。

關(guān)鍵詞：超級(jí)鋼；高溫合金；性能與工藝；發(fā)展現(xiàn)狀；未來展望

一、引言

在現(xiàn)代社會(huì)中，我們的日常生活與工作處處都離不開材料，作為人類歷史上較早使用的材料，由于具有其高強(qiáng)度、好的延展性、高的硬度等性能，鋼鐵與合金材料對(duì)我們有著極其重要的作用。盡管現(xiàn)在的高分子材料在某些領(lǐng)域有取代鋼鐵與合金材料的趨勢(shì)，但是它的應(yīng)用依舊非常廣泛，如航天航空、造船、潛艇、火車動(dòng)車等。而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鋼鐵與合金材料的強(qiáng)度、硬度、耐低溫和高溫、抗腐蝕等性能提出了更高的要求。在《先進(jìn)材料導(dǎo)論》這門課程中，我了解到了許多應(yīng)用于各行各業(yè)的具有不同特殊性能的材料。在課程結(jié)束之際，我總結(jié)了我所收集和了解到的有關(guān)超級(jí)鋼與高溫合金的信息來作為課程的結(jié)束。

二、超級(jí)鋼

1.超級(jí)鋼概述 1.1.分類

傳統(tǒng)細(xì)晶粒鋼的晶粒尺寸通常在100μm以下。隨著冶金技術(shù)和生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步 ,細(xì)晶的尺寸不斷縮小 ,甚至達(dá)到了微米 ,超細(xì)晶粒鋼不包括傳統(tǒng)細(xì)晶鋼 ,按超細(xì)晶粒鋼發(fā)展進(jìn)程和其尺寸大小 , 可分為以下幾類。1.1.1.TMCP鋼

控軋后立即加速冷卻所制造的鋼 ,稱為TMCP(ThermoCa脫硫預(yù)處理工藝、真空噴粉脫硫工藝 ,再到爐外精煉、無缺陷連鑄坯的生產(chǎn)工藝等。

1.3.工藝方法和強(qiáng)韌化特點(diǎn)

欲獲得超細(xì)晶粒鋼 ,有多種工藝方法:同一快速加熱條件下的熱處理反復(fù)多次作用、金屬粉末機(jī)械研磨、控軋、控冷、TMCP、復(fù)合 TMCP法等。利用生 產(chǎn)工藝技術(shù)是獲得超細(xì)晶粒的主要手段。生產(chǎn)工藝技術(shù)是超細(xì)晶粒鋼具有優(yōu)良強(qiáng)韌綜合性能的決定因素 ,因此超細(xì)晶粒鋼與傳統(tǒng)鋼所不同的是其化學(xué)成分不能用于預(yù)測(cè)鋼種的強(qiáng)度。超細(xì)晶粒鋼的主要特點(diǎn)是碳含量低 ,因此其強(qiáng) 化手段不是通過增加碳含量和合金元素含量 ,而是通過晶粒細(xì)化、相變強(qiáng)化、析出強(qiáng)化等相結(jié)合的方法 來達(dá)到提高強(qiáng)韌化的目的。晶粒細(xì)化(變形細(xì)化和相變細(xì)化)是唯一能夠同時(shí)提高鋼強(qiáng)度和韌性的方法 ,故其成為超細(xì)晶粒鋼最佳的強(qiáng)化機(jī)制。利用第二相粒子析出的沉淀強(qiáng)化是超細(xì)晶粒鋼采用的另一種強(qiáng)化機(jī)制 ,高溫時(shí)在奧氏體內(nèi)形成的粒子雖然對(duì)控制晶粒長大有效 ,但不會(huì)造成強(qiáng)化 ,強(qiáng)化粒子是低 溫時(shí)在奧氏體或鐵素體內(nèi)形成的 ,位錯(cuò)與亞結(jié)構(gòu)強(qiáng) 化也是一種有效的強(qiáng)化方式。1.4.超級(jí)鋼的比較優(yōu)勢(shì)

超級(jí)鋼的生產(chǎn)可立足于現(xiàn)有的設(shè)備條件和普碳、碳錳鋼的基本成分 ,設(shè)備改造投資較小;可少用或不用合金元素 ,有效降低資源消耗 ,成本低。合金元素使用量的減少 ,還能夠使廢鋼的回收利用變得容易 ,有利于環(huán)境保護(hù)。超級(jí)鋼較傳統(tǒng)鋼材性能高 , 可獲得優(yōu)異的塑韌性、屈強(qiáng)比和良好的焊接性 ,可替代一部分微合金鋼和低合金高強(qiáng)鋼。

2.超級(jí)鋼研發(fā)現(xiàn)狀 2.1.國外研發(fā)現(xiàn)狀

1997年日本首先啟動(dòng)了“超級(jí)鋼基礎(chǔ)研究 ” 十 年計(jì)劃。1998韓國啟動(dòng)了“二十一世紀(jì)高性能結(jié)構(gòu) 鋼 ” 計(jì)劃。2001年歐盟啟動(dòng)了“超級(jí)晶粒鋼開發(fā) ” 計(jì) 劃。2002年美國在鋼鐵研究指南中公布了兩個(gè)新 一代鋼鐵材料開發(fā)項(xiàng)目。但到目前為止 ,大多數(shù)仍 處于實(shí)驗(yàn)室研究階段 ,未見大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用報(bào)道。

2.2.中國超級(jí)鋼研發(fā)現(xiàn)狀

我國鋼產(chǎn)量自 1996年以來一直穩(wěn)居世界第一 , 在世界上奠定了鋼鐵大國的地位。但在鋼鐵品種質(zhì)量方面,我國與世界先進(jìn)水平仍有很大差距 ,沿用了幾十年的鋼種體系急需更新?lián)Q代。在此國內(nèi)外背景下 , 1998年在國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目“973 計(jì)劃 ” 中啟動(dòng)了“新一代鋼鐵材料基礎(chǔ)研究 ” 項(xiàng)目。圍繞采用高新技術(shù)提高鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)鋼材品 種更新?lián)Q代這一戰(zhàn)略目標(biāo) ,在“973項(xiàng)目”研究的基 礎(chǔ)上, 2001年在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃“863計(jì) 劃 ”中又安排了題為“500MPa碳素鋼先進(jìn)工業(yè)化制造技術(shù) ” 超級(jí)鋼開發(fā)項(xiàng)目 ,積極參與到國際競爭中。鋼鐵研究總院與東北大學(xué)、北京科技大學(xué)合作 ,與生 產(chǎn)企業(yè)和用戶聯(lián)合攻關(guān) ,歷經(jīng)五年于 2005年完成了課題任務(wù)。

我國超級(jí)鋼的生產(chǎn)取得重要進(jìn)展 ,實(shí)現(xiàn)了系列超級(jí)鋼的大批量工業(yè)生產(chǎn)400MPa超級(jí)鋼熱軋 帶鋼首先在上海寶鋼 2050熱連軋生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。緊隨其后 ,本鋼、鞍鋼、珠鋼和武鋼等廠家也分別實(shí)現(xiàn)了400MPa和500MPa超級(jí)鋼帶鋼的大批量生產(chǎn)。400MPa級(jí)超級(jí)鋼棒線材在鞍鋼線材廠首先實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。江西萍鋼、山東濟(jì)鋼也成功軋制出超級(jí)鋼螺紋鋼。2005年江西萍鋼生產(chǎn)的超級(jí) 鋼螺紋鋼供應(yīng)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)增效 1億多元。圖 1為我國 超級(jí)鋼近幾年來的產(chǎn)量情況。

3.超級(jí)鋼的工業(yè)應(yīng)用 3.1.應(yīng)用于汽車制造業(yè)

超級(jí)鋼首先在汽車制造業(yè)找到了市場(chǎng)。超級(jí)鋼零部件可以減輕車身自重、減少油耗 ,正是汽車制造企業(yè)急需的新材料。上海寶鋼生產(chǎn)的400MPa級(jí)超級(jí)鋼用于一汽集團(tuán)卡車底盤發(fā)動(dòng)機(jī)前置橫梁 ,各項(xiàng)指標(biāo)全部滿足要求 ,且噸鋼成本較原來可節(jié)省 200 ～300元。一汽集團(tuán)已將超級(jí)鋼橫梁列為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。寶鋼、鞍鋼生產(chǎn)的超級(jí)鋼已向一汽持續(xù)批量供貨?？ㄜ嚳v梁是關(guān)鍵承重件 , 500MPa級(jí)超級(jí)鋼在這方面的應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。本鋼生產(chǎn)的500MPa超級(jí)鋼已為遼寧金州車架廠、吉林輝南車架 廠供貨 ,武鋼、珠鋼的超級(jí)鋼也已向二汽集團(tuán)供貨。3.2.應(yīng)用于建筑業(yè)

在建筑行業(yè)中 ,應(yīng)用超級(jí)鋼替代傳統(tǒng)Ⅱ級(jí)鋼筋具有良好前景。可以扭轉(zhuǎn)我國混凝土用鋼水平的落后局面。建設(shè)部新修訂的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范已將屈服強(qiáng)度為400MPa級(jí)的Ⅲ級(jí)鋼筋作為主導(dǎo)受力鋼筋?？梢灶A(yù)見 ,普通的 200MPa級(jí)鋼筋將逐漸被400 ～500MPa的鋼筋取代 ,低成本高強(qiáng)度的超級(jí)鋼棒線 材將為建筑業(yè)提供有力的支撐。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的大背景下 ,建筑業(yè)的繁榮將為超級(jí)鋼棒線材提供廣闊的市場(chǎng)空間。2003年 ,首鋼生產(chǎn)了 1 000多噸超 級(jí)鋼鋼筋用于國家大劇院

3.3.應(yīng)用于其它行業(yè)

超級(jí)鋼在其它行業(yè)中也有廣闊的應(yīng)用前景。過去依靠添加微合金元素來改善性能的造船用鋼、橋梁用鋼、容器用鋼等均可考慮通過細(xì)化晶粒來提高強(qiáng)度改善韌性。這樣 ,既可保證使用性能和工藝性能 ,又可降低成本。2005年 ,寶鋼梅山超級(jí)鋼橋梁鋼板、鋼管研發(fā)成功 ,用壁厚 6mm的超級(jí)鋼鋼管替代壁厚 8mm的低合金鋼管 ,抗撞擊性能大大優(yōu)于普 通結(jié)構(gòu)鋼 ,直接應(yīng)用于國家重點(diǎn)工程上海東海大橋 , 降低了大橋整體自重 ,經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益相當(dāng)可觀。

4.未來展望

超級(jí)鋼研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用將成為世界鋼鐵工業(yè)的新亮點(diǎn) ,必將成為未來主流鋼材品種 ,在全球資源日益匱乏的條件下 ,促使鋼鐵工業(yè)煥發(fā)新的生機(jī)走上良 性可持續(xù)發(fā)展之路。作為發(fā)展中國家的中國,超級(jí)鋼 的發(fā)展更符合中國的國情 ,已被列為“十一五 ” 重點(diǎn)發(fā)展的新材料之一。超級(jí)鋼的發(fā)展將促使現(xiàn)有鋼材品種全面升級(jí)換代 ,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將得到根本優(yōu)化 ,將達(dá)到 “普鋼超級(jí)化、特鋼更優(yōu)化 ” ,提升鋼鐵企業(yè)市場(chǎng)競爭 力 ,奠定中國鋼鐵強(qiáng)國的地位 ,超級(jí)鋼也必將在未來的建設(shè)中發(fā)揮不可替代的作用。

三、高溫合金 1.概述

超耐熱合金典型組織是奧氏體基體，在基體上彌散分布這碳化物、金屬間化合物等強(qiáng)化相。高溫合金的主要元素有鉻、鈷、鋁、鈦、鎳、鉬、鎢等。合金元素起穩(wěn)定的奧氏體基體組織，形成強(qiáng)化相，增加合金的抗氧化和抗腐蝕能力的作用。常用的高溫合金有鐵基、鎳基和鈷基3種。

1.1.高溫合金分類

1.1.1.鐵基超耐熱合金

鐵基高溫合金是奧氏體不銹鋼發(fā)展起來的，含有一定量的鉻和鎳等元素。它是中等溫度（600~800℃）條件下使用的重要材料，具有校核的中溫力學(xué)性能和良好的熱加工塑性，合金成分比較簡單，成本較低。主要用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)上渦輪盤，也可以制作導(dǎo)向葉片、渦輪葉片、燃燒室，以及其他承力件、緊固件等。另一用途是制作柴油機(jī)上的廢氣增壓渦輪。由于沉淀強(qiáng)化型鐵基合金的組織不夠穩(wěn)定抗氧化性較差，高溫強(qiáng)度不足，因而鐵基合金不能在更高溫度條件下應(yīng)用。1.1.2.鎳基超耐熱合金

以鎳為基體（含量一般大于50%）、在650~1000℃范圍內(nèi)具有較的強(qiáng)度和良好的抗氧化性、抗燃?xì)飧g能力的高溫合金。鎳基合金是高溫合金中應(yīng)用最廣、高溫強(qiáng)度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多的合金元素，且能保持較好的穩(wěn)定性；二是可以形成共格有序的A3B型金屬間化合物γ?-[Ni(Al,Ti)]相作為強(qiáng)化相，使合金的得到有效的強(qiáng)化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強(qiáng)度 ；三是很含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃?xì)飧g能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強(qiáng)化作用。根據(jù)它們的強(qiáng)化作用方式可以分為固溶強(qiáng)化合金和沉淀強(qiáng)化合金：固溶強(qiáng)化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻、釩等；沉淀強(qiáng)化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強(qiáng)化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。1.1.3.鈷基超耐熱合金

鈷基超耐熱合金是含鈷量40%~65%的奧氏體高溫合金，在730~1100℃下，具有一定的高 溫強(qiáng)度、良好的抗熱腐蝕和抗氧化能力。用于制作工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、艦船燃?xì)廨啓C(jī)的導(dǎo)向葉片等。鈷基合金的發(fā)展應(yīng)考慮鈷的資源情況。鈷是一種重要的戰(zhàn)略資源，世界上大多數(shù)國家缺鈷，以至于鈷基合金的發(fā)展受到限制。

鈷基合金一般含鎳10%~22%，鉻20%~30%以及鎢、鉬、鉭和鈮等固溶強(qiáng)化和碳化物形成元素，含碳量很高，是一類以碳化物為主要強(qiáng)化相的高溫合金。鈷基合金的耐熱能力與固溶強(qiáng)化元素和碳化物形成元素含量多少有關(guān)。1.2.工藝方法與強(qiáng)韌化特點(diǎn) 1.2.1.固溶強(qiáng)化

加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點(diǎn)陣的畸變，加入能降低合金基體堆垛層錯(cuò)能的元素（如鈷）和加入能減緩基體元素?cái)U(kuò)散速率的元素（鎢、鉬等），以強(qiáng)化基體。

1.2.2.沉淀強(qiáng)化

通過時(shí)效處理，從過飽和固溶體中析出第二相（γ?、γ“、碳化物等），以強(qiáng)化合金。γ?相與基體相同，均為面心立方結(jié)構(gòu)，點(diǎn)陣常數(shù)與基體相近，并與晶體共格，因此γ相在基體中能呈細(xì)小顆粒狀均勻析出，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，而產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用。γ?相是A3B型金屬間化合物，A代表鎳、鈷，B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢，而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B。鎳基合金中典型的γ?相為Ni3(Al,Ti)。γ?相的強(qiáng)化效應(yīng)可通過以下途徑得到加強(qiáng)：

①增加γ?相的數(shù)量；

②使γ?相與基體有適宜的錯(cuò)配度，以獲得共格畸變的強(qiáng)化效應(yīng)；

③加入鈮、鉭等元素增大γ?相的反相疇界能，以提高其抵抗位錯(cuò)切割的能力；

④加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ?相的強(qiáng)度。γ”相為體心四方結(jié)構(gòu)，其組成為Ni3Nb。因γ"相與基體的錯(cuò)配度較大,能引起較大程度的共格畸變，使合金獲得很高的屈服強(qiáng)度。但超過700℃，強(qiáng)化效應(yīng)便明顯降低。鈷基高溫合金一般不含γ相，而用碳化物強(qiáng)化。1.2.3.晶界強(qiáng)化

在高溫下，合金的晶界是薄弱環(huán)節(jié)，加入微量的硼、鋯和稀土元素可改善晶界強(qiáng)度。這是因?yàn)橄⊥猎啬軆艋Ы?，硼、鋯原子能填充晶界空位，降低蠕變過程中晶界擴(kuò)散速率，抑制晶界碳化物的集聚和促進(jìn)晶界第二相球化。另外，鑄造合金中加適量的鉿，也能改善晶界的強(qiáng)度和塑性。還可通過熱處理在晶界形成鏈狀分布的碳化物或造成彎曲晶界，提高塑性和強(qiáng)度。1.2.4.氧化物彌散強(qiáng)化

通過粉末冶金方法，在合金中加入高溫下仍保持穩(wěn)定的細(xì)小氧化物，呈彌散分布狀態(tài)，從而獲得顯著的強(qiáng)化效應(yīng)。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。這些氧化物是通過阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和穩(wěn)定位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)等因素而使合金得到強(qiáng)化的。1.3.國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1.3.1.國外發(fā)展?fàn)顩r

從20世紀(jì)30年代后期起，英、德、美等國就開始研究高溫合金。第二次世界大戰(zhàn)期間，為了滿足新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需要，高溫合金的研究和使用進(jìn)入了蓬勃發(fā)展時(shí)期。40年代初，英國首先在80Ni-20Cr合金中加入少量鋁和鈦，形成γ?相（gamma prime）以進(jìn)行強(qiáng)化，研制成第一種具有較高的高溫強(qiáng)度的鎳基合金。同一時(shí)期，美國為了適應(yīng)活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)用渦輪增壓器發(fā)展的需要，開始用Vitallium鈷基合金制作葉片。

此外，美國還研制出Inconel鎳基合金，用以制作噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。以后，冶金學(xué)家為進(jìn)一步提高合金的高溫強(qiáng)度，在鎳基合金中加入鎢、鉬、鈷等元素，增加鋁、鈦含量，研制出一系列牌號(hào)的合金，如英國的“Nimonic”，美國的“Mar-M”和“IN”等；在鈷基合金中,加入鎳、鎢等元素，發(fā)展出多種高溫合金，如X-

45、HA-188、FSX-414等。由于鈷資源缺乏，鈷基高溫合金發(fā)展受到限制。

40年代，鐵基高溫合金也得到了發(fā)展，50年代出現(xiàn)A-286和Incoloy901等牌號(hào)，但因高溫穩(wěn)定性較差，從60年代以來發(fā)展較慢。蘇聯(lián)于1950年前后開始生產(chǎn)“ЭИ”牌號(hào)的鎳基高溫合金，后來生產(chǎn)“ЭП”系列變形高溫合金和ЖС系列鑄造高溫合金。中國從1956年開始試制高溫合金，逐漸形成“GH”系列的變形高溫合金和“K”系列的鑄造高溫合金。70年代美國還采用新的生產(chǎn)工藝制造出定向結(jié)晶葉片和粉末冶金渦輪盤，研制出單晶葉片等高溫合金部件，以適應(yīng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口溫度不斷提高的需要。1.3.2.國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

我國高溫合金的研發(fā)則起步于20世紀(jì)50年代末，比國外晚近30年。但是好在經(jīng)過了初創(chuàng)、提高和創(chuàng)新發(fā)展等幾個(gè)階段我國在高溫合金的研制上取得了很大的進(jìn)展，到目前已經(jīng)基本形成了自己的合金體系和研制生產(chǎn)基地。

我國從上世紀(jì)60年代開始發(fā)展國產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，歷經(jīng)坎坷，已經(jīng)從最早的渦噴-

5、渦噴-14“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)展到目前的渦扇

10、渦扇15“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)，取得了巨大的進(jìn)步。尤其是“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)的定型，實(shí)現(xiàn)了我國軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)從第二代向第三代，從渦噴向渦扇、從中等推力向大推力的跨越的“三大跨越”，標(biāo)志著我國已具備自主研制大推力軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的能力。雖然從各方面反饋的信息判斷，“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)在性能方面和國外同類產(chǎn)品仍有不小差距，但是從最初試飛時(shí)的“噴零件”到現(xiàn)在的穩(wěn)定量產(chǎn)，這一巨大進(jìn)步還是不容質(zhì)疑的。1.4.高溫合金的應(yīng)用

一是軍用，主要用戶為航空、航天、艦用等領(lǐng)域，軍品的特點(diǎn)是高牌號(hào)、高 使用性能、高精度、種類規(guī)格繁多。

二是民用，主要在石油化工、能源動(dòng)力、冶金與環(huán)保等諸多民用工業(yè)領(lǐng)域廣 泛應(yīng)用，尤其是近幾年來，隨著產(chǎn)品的升級(jí)換代，高溫服役的部件使用溫度提高，許多原先使用耐熱鋼、不銹鋼部件都逐漸使用高溫合金和耐蝕合金取代，對(duì)高溫 合金及耐蝕合金的需求量非常大。民用變形高溫合金產(chǎn)品種類主要有不同規(guī)格的 鍛棒、軋棒、板材、帶材、絲材、管材等。1.5.發(fā)展前景與展望

自1956 年第一爐高溫合金GH3030試煉成功,迄今為止,我國高溫合金的研究生產(chǎn)和應(yīng)用已經(jīng)歷了50多年的發(fā)展歷程.目前，已有GH系變形高溫合金和K系鑄造高溫合金?？梢哉f，我國已具備了高溫合金新材料、新工藝自主開發(fā)和研究的能力, 進(jìn)行應(yīng)用研究和對(duì)材料進(jìn)行評(píng)估的能力以及進(jìn)行故障分析的能力,可以解決航空、航天及其它工業(yè)部門生產(chǎn)和發(fā)展中所遇到的各種高溫合金材料問題。50 多年來由于需求的推動(dòng), 全國科技人員和企業(yè)共同努力, 我國逐步形成了獨(dú)有的高溫合金體系, 其特點(diǎn)是牌號(hào)多, 性能相近的合金不少, 因而本來生產(chǎn)量很小, 工藝和性能難以穩(wěn)定的問題更加突出.造成這種局面的主要原因是每引進(jìn)一種發(fā)動(dòng)機(jī), 就要試制一批合金, 再加我國自行研制的合金品種的不斷增加, 因而造成我國高溫合金品種的多樣化，但是最根本的原因是我們對(duì)每個(gè)合金的深入研究不夠, 對(duì)每個(gè)合金的特點(diǎn)不能做出有說服力的判斷, 再加上合金研制與設(shè)計(jì)人員溝通不夠, 以及國家在這方面沒有明確的政策, 造成合金的品種增加多, 淘汰少, 從而形成當(dāng)前如此局面, 這是留給高溫合金工作者和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人員的一個(gè)復(fù)雜而艱巨的任務(wù).應(yīng)該指出, 要想合理地解決這一問題, 必須發(fā)揚(yáng)民主, 軍民結(jié)合, 發(fā)揚(yáng)全國一盤棋的精神, 形成一個(gè)和諧的集體，使我國高溫合金體系建立在一個(gè)更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上

四、結(jié)束語

超級(jí)鋼作為近年來國際鋼鐵新材料的前沿課題，引發(fā)了世界各國的研發(fā)浪潮 ,但國外超級(jí)鋼研發(fā) 仍大多處于實(shí)驗(yàn)室階段 ,未見大規(guī)模應(yīng)用報(bào)道。在這一輪國際競爭中，中國走在了世界前列 ,率先實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用。但應(yīng)該看到，我國超級(jí)鋼的生產(chǎn)及應(yīng)用的范圍還相當(dāng)有限 ,遠(yuǎn)沒有達(dá)到普及的程度。超級(jí)鋼產(chǎn)能不高 ,應(yīng)用也沒有得到大規(guī)模推廣，因此在超級(jí)鋼的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用方面不可松懈 ,仍應(yīng)加大工作力度。

高溫合金的研制與應(yīng)用一直受到各國研究者的高度重視和政府的大力支持，在中國西北地區(qū)亦是如此。但國內(nèi)研制高溫合金與國外有較大差距這種差距不是在研究水平上，而是在工業(yè)化生產(chǎn)水平和應(yīng)用尤其是應(yīng)用上。

高溫合金發(fā)展的趨勢(shì)是進(jìn)一步提高合金的工作溫度和改善中溫或高溫下承受各種載荷的能力，延長合金壽命。就渦輪葉片材料而言，單晶葉片將進(jìn)入實(shí)用階段，定向結(jié)晶葉片的綜合性能將得到改進(jìn)。

此外，有可能采用激冷態(tài)合金粉末制造多層擴(kuò)散連接的空心葉片，從而適應(yīng)提高燃?xì)鉁囟?的需要。就導(dǎo)向葉片和燃燒室材料而言，有可能使用氧化物彌散強(qiáng)化的合金，以大幅度提高使用溫度。為了提高抗腐蝕和耐磨蝕性能，合金的防護(hù)涂層材料和工藝也將獲得進(jìn)一步發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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第二篇：材料學(xué)概論結(jié)課論文

材 料 科 學(xué) 概 論

論題：鈦合金的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

結(jié) 課 論 文

班級(jí)：材料學(xué)院13級(jí)1班

姓名：范孝衛(wèi) 學(xué)號(hào)：139024178

鈦合金的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

范孝衛(wèi)

139024178 料131班

摘要：本文綜述了鈦合金材料的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，著重介紹了鈦合金的主要性能及其在航空航天、汽車制造和生物醫(yī)藥等方面的應(yīng)用，并對(duì)鈦合金未來的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵字： 鈦合金，性能，應(yīng)用，發(fā)展趨勢(shì) 引言

金屬元素鈦在地殼中的分布范圍比較廣泛，據(jù)估計(jì)和推算，其含量是地殼質(zhì)量的0.4%還要多一點(diǎn)，世界儲(chǔ)量約34億噸，在所有元素中含量居第10位（氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、鈦）[1]。其豐富的儲(chǔ)量，為金屬鈦及鈦合金的生產(chǎn)和發(fā)展提供了主要的原料來源。

自20世紀(jì)50年代以來，鈦及鈦合金的發(fā)展已經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的歷程，鈦合金的種類已從1954年的Ti-6Al-4V合金[2]發(fā)展到數(shù)百種。因?yàn)榫哂斜葟?qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)，鈦合金被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，包括航空航天、汽車制造、醫(yī)藥衛(wèi)生以及其他日常生活領(lǐng)域。世界上的許多國家如美國、日本、俄羅斯以及中國等都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性，并相繼對(duì)其進(jìn)行了研究開發(fā)，得到了實(shí)際應(yīng)用[2,3]。鈦合金的性能

2.1 鈦合金的高溫性能

在高溫下，鈦合金仍能保持良好的機(jī)械性能，其耐熱性遠(yuǎn)高于鋁合金，且工作溫度范圍較寬。高溫鈦合金不僅具有良好的室溫性能和高溫強(qiáng)度，并且在蠕變性能、熱穩(wěn)定性、疲勞性能和斷裂韌性等方面具有良好的匹配。世界上第一個(gè)研制成功的高溫鈦合金使用溫度僅為 300~350℃，經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，目前新型耐熱鈦合金的工作溫度可達(dá)550~600℃，而Ti-Al金屬間化合物的崛起，打破了600℃的使用溫度界限，將使用溫度升至700℃以上。

[4]2.2 鈦合金的腐蝕性能

鈦的抗腐蝕性強(qiáng)，在550℃以下的空氣中，表面會(huì)迅速氧化形成薄而致密的TiO2鈍化膜，故在大氣、海水、硝酸和硫酸等氧化性介質(zhì)及堿性溶液中，其耐蝕性優(yōu)于大多數(shù)不銹鋼。由于合金可以調(diào)整成分、改變組織，因而鈦合金在多數(shù)情況下具有比純鈦更好的耐蝕性和其他性能，更能在某些苛刻的腐蝕環(huán)境中工作。

2.3 鈦合金的加工性能

2.3.1 切削加工性能

鈦合金強(qiáng)度高、硬度大，所以要求加工設(shè)備功率大，模具、刀具應(yīng)有較高的強(qiáng)度和硬度。切削加工時(shí)，切屑與前刀面接觸面積小，刀尖應(yīng)力大，所以刀具切削刃承受的應(yīng)力更大，刀尖或切削刃容易磨損。鈦合金摩擦因數(shù)大，而熱導(dǎo)率低，切削熱積聚于切削刃附近的小面積內(nèi)而不易散發(fā)，這些因素使得鈦合金的切削溫度很高，造成刀具磨損加快并影響加工質(zhì)量。鈦合金在切削加工中，工件材料極易與刀具表面粘結(jié)，加上很高的切削溫度，所以刀具易產(chǎn)生擴(kuò)散磨損和粘結(jié)磨損。2.3.2 磨削加工性能

鈦合金化學(xué)性質(zhì)活潑，在高溫下易與磨料親和并粘附，堵塞砂輪，導(dǎo)致砂輪磨損加劇，磨削性能降低，磨削精度不易保證。砂輪磨損的同時(shí)也增大了砂輪與工件之間的接觸面積，致使散熱條件惡化，磨削區(qū)溫度急劇升高，在磨削表面層形成較大的熱應(yīng)力，造成工件的局部燒傷，產(chǎn)生磨削裂紋。鈦合金強(qiáng)度高、韌性大，使磨削時(shí)磨屑不易分離、磨削力增大、磨削功耗相應(yīng)增加。另外，鈦合金熱導(dǎo)率低、比熱小，磨削時(shí)熱傳導(dǎo)慢，致使熱量積聚在磨削弧區(qū)，造成磨削區(qū)溫度急劇升高。

2.3.3 擠壓加工性能

對(duì)鈦及鈦合金進(jìn)行擠壓加工時(shí)，要求擠壓溫度高，擠壓速度快，以防溫降過快，同時(shí)應(yīng)盡量縮短高溫坯錠與模具的接觸時(shí)間[4,5]。因此擠壓模具應(yīng)選用新型耐熱模具材料，坯錠由加熱爐到擠壓筒的輸送速度也要快。鑒于在加熱和擠壓過程中金屬易被氣體污染，故還應(yīng)采用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。擠壓時(shí)應(yīng)選擇合適的潤滑劑，以防粘結(jié)模具，如采用包套擠壓和玻璃潤滑擠壓。因鈦及鈦合金的變形熱效應(yīng)較大，導(dǎo)熱性較差，故在擠壓變形時(shí)還要特別注意防止過熱現(xiàn)象。鈦合金的擠壓過程比鋁合金、銅合金、甚至鋼的擠壓過程更為復(fù)雜，這是由鈦合金特殊物理化學(xué)性能所決定的。鈦合金的應(yīng)用

3.1 在航空航天中的應(yīng)用

從20世紀(jì)50年代開始, 鈦合金在航空航天領(lǐng)域中得到了迅速的發(fā)展。該應(yīng)用主要是利用了鈦合金優(yōu)異的綜合力學(xué)性能、低密度已及良好的耐蝕性，比如航空構(gòu)架要求高抗拉強(qiáng)度并結(jié)合有良好的疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性。而鈦合金的優(yōu)異的高溫抗拉強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和高溫穩(wěn)定性也使之被應(yīng)用于噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)上。鈦合金是當(dāng)代飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料之一, 應(yīng)用它可以減輕飛機(jī)的重量, 提高結(jié)構(gòu)效率[6~8]。

太空飛行器的有效載荷相對(duì)飛機(jī)較小，因此其結(jié)構(gòu)的減重就顯得更為重要。鈦合金已在最早的阿波羅和水星計(jì)劃中得到了應(yīng)用，燃料箱和衛(wèi)星艙體等都是鈦合金的典型應(yīng)用。鈦合金質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、與燃料的長期化學(xué)穩(wěn)定性好，因而比高強(qiáng)度鋼更有優(yōu)勢(shì)。如Ti-3Al-2.5V合金[9]是作為低溫應(yīng)用而研制的，在太空的深冷條件下仍有良好的韌性和塑性。

3.2 在汽車制造中的應(yīng)用

汽車工業(yè)是一個(gè)潛力巨大的鈦制品市場(chǎng)，多年來發(fā)展緩慢，主要是因?yàn)殁伜辖甬a(chǎn)品價(jià)格太高。近年來鈦合金技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，使得很多鈦制品的生產(chǎn)成本逐年降低。在當(dāng)前的汽車市場(chǎng)上，豪華轎車、跑車和賽車需求逐年增加，可望促進(jìn)鈦用量的增長[10,11]。

鈦及其合金可用做發(fā)動(dòng)機(jī)閥門、軸承座、閥簧、連桿以及半軸、螺栓、緊固件、懸簧和排氣系統(tǒng)元件等。在轎車中使用鈦，可達(dá)到節(jié)油、降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲及振動(dòng)、提高壽命的作用。目前，新的低成本原料、合金體系的開發(fā)與設(shè)計(jì)和先進(jìn)的粉末冶金成形技術(shù)結(jié)合可望使鈦大量進(jìn)入汽車制造業(yè)。

3.3 在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用

鈦合金具有高強(qiáng)度、低密度、無毒性以及良好的生物相容性和耐蝕性等特性，已被廣泛用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，成為人工關(guān)節(jié)、骨創(chuàng)傷、脊柱矯形內(nèi)固定系統(tǒng)、牙種植體、人工心臟瓣膜、介入性心血管支架、手術(shù)器械等醫(yī)用產(chǎn)品的首選材料[12~14]。在用于人體硬組織修復(fù)的金屬材料中，鈦的彈性模量與人體組織最接近，約為80~110GPa,這可以減輕金屬種植體與骨組織之間的機(jī)械不適應(yīng)性。

鑒于鈦合金在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域優(yōu)良的使用效果，人們對(duì)其也越來越重視。隨著醫(yī)療事業(yè)的不斷發(fā)展，鈦?zhàn)鳛橐阎飳W(xué)性能最好的金屬材料，其醫(yī)用領(lǐng)域的市場(chǎng)需求將不斷擴(kuò)大，應(yīng)用前景廣闊。

3.4 其他方面的應(yīng)用

鈦合金憑借其優(yōu)異的性能，在運(yùn)動(dòng)器械上，如自行車、摩托艇、網(wǎng)球拍和馬具上都獲得了廣泛的應(yīng)用，但影響最大的還是高爾夫球頭。鈦合金密度小、強(qiáng)度高，與不銹鋼相比，它可以制作打擊面與容積更大的球頭，因此它打得準(zhǔn)、打得遠(yuǎn)。在日本第一桿球頭90%為鈦球頭，其中鑄鈦的占70%以上。目前第二~第四桿也已推廣使用精鑄鈦合金球頭，精鑄件的制造已經(jīng)形成具有一定生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。日本市場(chǎng)1991年鑄鈦高爾夫球頭銷售量為6萬件，1995年則猛增至150萬件，年銷售額已達(dá)7000萬美元。鈦合金在體育領(lǐng)域的使用量不容小視。

另外，由于鈦易于陽極化成各種顏色，這使其應(yīng)用于建筑物、手表和珠寶行業(yè)[15]。鈦合金的發(fā)展趨勢(shì)

目前 ,鈦合金材料主要的應(yīng)用領(lǐng)域是航空航天等軍事工業(yè)部門 ,開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域 ,特別是在汽車、火車、磁浮列車、鈦?zhàn)孕熊?、高樓外墻裝飾等民用領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。

近年來國內(nèi)外結(jié)構(gòu)鈦合金、高溫鈦合金、耐蝕鈦合金、高強(qiáng)鈦合金、低溫鈦合金等均取得了很大的進(jìn)展，一些合金也得到了實(shí)際的應(yīng)用。但是，總的來看，鈦合金研究的多、應(yīng)用的少的現(xiàn)象仍然嚴(yán)重，另外鈦合金的高成本也限制了鈦合金更加廣泛的應(yīng)用。根據(jù)國內(nèi)外鈦合金的研究和開發(fā)的現(xiàn)狀，鈦合金將來的發(fā)展趨勢(shì)是：

（1）通過設(shè)備和工藝改進(jìn)，改善現(xiàn)有鈦合金的使用性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。（2）大力發(fā)展民用鈦合金，如汽車用低成本鈦合金，生物鈦合金等。（3）采用先進(jìn)的熔煉加工技術(shù)和設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。（4）開發(fā)更先進(jìn)的鈦合金制備技術(shù)和鈦的新產(chǎn)品。（5）采用提高材料利用率的凈成型技術(shù)。結(jié)語

鈦合金因其優(yōu)良的性能在航空航天和其他領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景 ,但其應(yīng)用受到加工效率和生產(chǎn)成本的制約。因此，現(xiàn)在急需改進(jìn)和開發(fā)新的鈦合金冶煉技術(shù),降低生產(chǎn)成本，擴(kuò)大應(yīng)用。

隨著鈦合金的開發(fā)研制，鈦材品種的不斷增多,其在民用工業(yè)中的應(yīng)用將成倍增加。與此同時(shí)，市場(chǎng)的需求的增長也將促進(jìn)鈦工業(yè)與鈦合金加工技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：《機(jī)械工程概論》課程結(jié)課論文報(bào)告

《機(jī)械工程概論》課程結(jié)課論文報(bào)告

要求:字?jǐn)?shù) 3000字左右,圖文并茂,根據(jù)所選擇題目,有論據(jù)、論點(diǎn)和結(jié)論, 寫出結(jié)課論文,盡最大限度將主題表達(dá)清楚。

題目:(任選一題

1、學(xué)習(xí)機(jī)械工程概論對(duì)大學(xué)學(xué)習(xí)機(jī)械工程專業(yè)之意義。

2、機(jī)械工程與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展之重要關(guān)系。

3、中國從制造大國到制造強(qiáng)國的思考。

4、機(jī)械與其他科學(xué)發(fā)展之辨證關(guān)系(可舉兩個(gè)產(chǎn)業(yè)的情況為例說明。

5、機(jī)械工程學(xué)科人才素質(zhì)及能力要求分析。

6、大學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)途徑分析。

7、利用信息技術(shù)提高機(jī)械技術(shù)科技含量之方法。

8、未來機(jī)械之設(shè)想。注:

1、論文以學(xué)校發(fā)答題紙工整手寫, 在 12月 30號(hào)之前由班長統(tǒng)一交教師處, 其論文格式應(yīng)包括以下內(nèi)容:題目、作者(學(xué)號(hào)、正文、參考文獻(xiàn)等。

2、必須自己寫 ,若發(fā)現(xiàn)內(nèi)容近似雷同者,將作 0分處理。

第四篇：景觀設(shè)計(jì)概論 結(jié)課論文

景觀設(shè)計(jì)概論 結(jié)課論文

論文題目：

（自擬）

論文內(nèi)容要求： 從課程中講授的中外園林史部分。挑出一種具有明顯代表性的

論文字?jǐn)?shù)：

論文格式：

風(fēng)格（或是景觀設(shè)計(jì)師及其作品），從自己的審美角度去分析這種風(fēng)格的形成和歷史的發(fā)展，分析在當(dāng)代時(shí)代背景下，此種風(fēng)格的境遇、發(fā)展現(xiàn)狀以及站在自己的角度分析此種風(fēng)格在未來的發(fā)展?fàn)顩r。

1500字------2500字（手寫、打印均可）

參照標(biāo)準(zhǔn)論文格式。

標(biāo)準(zhǔn)論文格式

一：

1、題目。應(yīng)能概括整個(gè)論文最重要的內(nèi)

容，言簡意賅，引人注目，一般不宜超過20個(gè)字。

2、論文摘要和關(guān)鍵詞。論文摘要應(yīng)闡述學(xué)位

論文的主要觀點(diǎn)。說明本論文的目的、研究方法、成果和結(jié)論。盡可能保留原論文的基本信息，突出論文的創(chuàng)造性成果和新見解。而不應(yīng)是各章節(jié)標(biāo)題的簡單羅列。摘要以500字左右為宜。

關(guān)鍵詞是能反映論文主旨最關(guān)鍵的詞句，一般3-5個(gè)。

3、目錄。既是論文的提綱，也是論文組成部分的小標(biāo)題，應(yīng)標(biāo)注相應(yīng)頁碼。

4、引言（或序言）。內(nèi)容應(yīng)包括本研究領(lǐng)域的國內(nèi)外現(xiàn)狀，本論文所要解決的問題及這項(xiàng)研究工作在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展等方面的理論意義與實(shí)用價(jià)值。

5、正文。是畢業(yè)論文的主體。

6、結(jié)論。論文結(jié)論要求明確、精煉、完整，應(yīng)闡明自己的創(chuàng)造性成果或新見解，以及在本領(lǐng)域的意義。

7、參考文獻(xiàn)和注釋。按論文中所引用文獻(xiàn)或

注釋編號(hào)的順序列在論文正文之后，參考文獻(xiàn)之前。圖表或數(shù)據(jù)必須注明來源和出處。

（參考文獻(xiàn)是期刊時(shí)，書寫格式為：[編號(hào)]、作者、文章題目、期刊名（外文可縮寫）、年份、卷號(hào)、期數(shù)、頁碼。

參

考文獻(xiàn)是圖書時(shí)，書寫格式為：

[編號(hào)]、作者、書名、出版單位、年份、版次、頁碼。）

8、附錄。包括放在正文內(nèi)過份冗長的公式推導(dǎo)，以備他人閱讀方便所需的輔助性數(shù)學(xué)工具、重復(fù)性數(shù)據(jù)圖表、論文使用的符號(hào)意義、單位縮寫、程序全文及有關(guān)說明等。

論文上交時(shí)間： 第十五周

第五篇：生態(tài)學(xué)概論結(jié)課論文

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）

期末考試論文專用

京津冀霧霾危害及對(duì)策

摘要：常言道“秋冬毒霧殺人刀”?？吹靡姟⒆ゲ恢摹办F霾”其實(shí)已經(jīng)對(duì)我們的生活構(gòu)成了極大的威脅，給民眾交通出行和健康都帶來了嚴(yán)重影響。相比于常年同期，河北南部、北京、天津、山東、河南北部、安徽、江蘇、上海、浙江、廣東、廣西東部等地偏多在1天以上，其中北京、天津、安徽大部、上海等地偏多3～8天，山東北部、安徽東北部、江蘇大部、浙江北部及廣東南部偏多超過8天。華北南部及江蘇中部、四川東部、重慶西南部、貴州西部等地有8～15天能見度不足1000米，河北南部、山東西北部、四川東部等地部分地區(qū)有5～12天能見度不足500米。以中央電視臺(tái)為例，據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2013年1月11日至2月19日這40天中，中央電視臺(tái)圍繞霧霾天氣的報(bào)道有439條，平均日?qǐng)?bào)道量將近11條。特別值得關(guān)注的是，該臺(tái)自1月12日起連續(xù)3天在《新聞聯(lián)播》中對(duì)霧霾天氣進(jìn)行重點(diǎn)報(bào)道，而且首日頭條播出的時(shí)長占整個(gè)《新聞聯(lián)播》節(jié)目的近三分之一時(shí)間。這個(gè)數(shù)據(jù)顯示出央視對(duì)此次霧霾天氣的關(guān)注程度之高、報(bào)道密度之大，體現(xiàn)了主流新聞媒體在氣候傳播中的認(rèn)識(shí)水平和把握能力。通過本次對(duì)霧霾相關(guān)的調(diào)查，加深大家對(duì)霧霾的認(rèn)識(shí)與理解，提高警覺性，與政府一起建設(shè)藍(lán)天而努力。

關(guān)鍵詞：霧霾，污染來源，PM2.5，PM10，霧霾危害，治理對(duì)策

一、霧霾的概念

在氣象學(xué)上，“霧”和“霾”是兩個(gè)氣象概念，兩種天氣現(xiàn)象。霧霾天氣是近年來出現(xiàn)的新的一種天氣現(xiàn)象，是霧和霾的混合物，還沒有被列入氣象觀測(cè)規(guī)范。

霧是近地面層空氣中水汽凝結(jié)（或凝華）的產(chǎn)物，是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng)。霧的氣象學(xué)定義為：大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能見度小于1.0km。霧的存在使能見度惡化，降低空氣透明度。如果是因?yàn)樗箲腋≡诮孛婵諝庵械乃Y(jié)（或凝華），目標(biāo)物的水平能見度降低到1.0km以內(nèi)的天氣現(xiàn)象即為霧，形成“霧”時(shí)的大氣濕度應(yīng)該是接近飽和或飽和的。霧和云就其物理本質(zhì)而言，都是空氣中水汽凝結(jié)（或凝華）的產(chǎn)物，所以“云”降低至地面時(shí)就稱其為霧，霧升高離開地面就稱為云。霧和云與晴空區(qū)之間有明顯的邊界，霧滴的尺度比較大，濃度分布不均勻，其大小為1-100um不等，平均直徑在10-20um，空中飄浮的霧滴可由肉眼看到。霧看起來呈乳白色或青白色，是由于冰晶或液態(tài)水組成的霧散射的光與波長關(guān)系不大。

“霾”使黑暗物體微帶藍(lán)色，遠(yuǎn)處光亮物體微帶紅、黃色。空氣中的有機(jī)碳?xì)浠衔?、灰塵等粒子也能使大氣混濁，因能見度惡化導(dǎo)致視野模糊，這種非水性形成物所組成的氣溶膠系統(tǒng)造成的視程障礙在水平能見度小于10.0km時(shí)，該現(xiàn)象稱為霾。

二、霧霾的危害：

（一）影響身體健康

霧霾天氣使空氣質(zhì)量明顯降低，影響人們的身心健康。首先，霧霾中的PM2.5威脅新生兒健康。最近一項(xiàng)大型的國際研究證實(shí)，接觸過某些較高空氣污染物的孕婦，更容易產(chǎn)下體重不足的嬰兒，而出生體重低的嬰兒很容易增加兒童死亡率和疾病的風(fēng)險(xiǎn)，并且與嬰兒未來一生的發(fā)育及健康都有很大關(guān)系。而且，由于霧天日照減少，兒童紫外線照射不足，體內(nèi)維生素D生成不足，對(duì)鈣的吸收大大減少，嚴(yán)重的會(huì)引起嬰兒佝僂病、兒童生長減慢。其次，霧霾天氣是心血管疾病患者的“健康殺手”，尤其是對(duì)有呼吸道疾病和心血管疾病的老人，霧霾的組成成分非常復(fù)雜，包括數(shù)百種大氣化學(xué)顆粒物質(zhì)。其中有害健康的主要是直徑小于10um的氣溶膠粒子，如礦物顆粒物、海鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、有機(jī)氣溶膠粒子、燃料和汽車廢氣等，它能直接進(jìn)入并粘附在人體呼吸道和肺泡中。尤其是亞微米粒子會(huì)分別沉積于上、下呼吸道和肺泡中，引起任課教師： 日期：

2014年4月15日 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）

期末考試論文專用 急性鼻炎和急性支氣管炎等病癥。對(duì)于支氣管哮喘、慢性支氣管炎、阻塞性肺氣腫和慢性阻塞性肺疾病等慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者，霧霾天氣可使病情急性發(fā)作或急性加重，并使得空氣中的傳染性病菌的易活性增強(qiáng)，如果長期處于這種環(huán)境還會(huì)誘發(fā)肺癌。再次，霧霾天氣空氣中污染物多，氣壓低，容易誘發(fā)心血管疾病的急性發(fā)作。比如霧大的時(shí)候，水汽含量非常的高，如果人們?cè)趹敉饣顒?dòng)和運(yùn)動(dòng)的話，人體的汗就不容易排出，造成人們胸悶、血壓升高，誘發(fā)高血壓、腦溢血等疾病，嚴(yán)重會(huì)致死。

（二）影響心理健康

霧霆天氣容易讓人產(chǎn)生悲觀情緒，如不及時(shí)調(diào)節(jié)，很容易失控。

（三）影響交通安全

由于能見度較低，駕駛困難，多處機(jī)場(chǎng)、高速公路、輪渡碼頭等交通設(shè)施被迫關(guān)閉，交通阻塞，事故頻發(fā)。

（四）影響區(qū)域氣候

霧霾使區(qū)域極端氣候事件頻繁，氣象災(zāi)害連連。更令人擔(dān)憂的是，霧霾中的一些化合物在強(qiáng)烈的陽光紫外線照射下，會(huì)產(chǎn)生一種有刺激性的有機(jī)化合物，這個(gè)過程被稱為光化學(xué)反應(yīng)，其產(chǎn)物就是含劇毒的光化學(xué)煙霧，嚴(yán)重威脅人類生命。

三、京津冀霧霾的形成原因

大氣污染防控主要是三大污染源——煤、油和基建。一是火電、鋼鐵、水泥行業(yè)為主的煤炭消費(fèi)；二是使用非清潔油品的機(jī)動(dòng)車輛；三是今年以來“大上快上”的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)造成的揚(yáng)塵。

從北京市四季氣象特點(diǎn)看：春季，北京市受張家口、唐山地區(qū)的重工業(yè)排放源的影響顯著；夏季，北京市夏季風(fēng)力弱，氣溫高等不利于顆粒物沉降；秋季，北京市受周圍省市排放源影響明顯；冬季，受寒潮影響頻繁，風(fēng)速較大，而北京市內(nèi)部排放明顯增多，大氣對(duì)流造成顆粒懸浮，但又不足以攜帶擴(kuò)散到北京市以外。

從霧霾污染成分來看，環(huán)保部曾表示，對(duì)于北京市而言，PM2.5是這兩個(gè)月空氣質(zhì)量惡化的重要因子，但還有氮氧化物、二氧化硫等大氣污染物在起作用。據(jù)環(huán)保部統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)有一半的PM2.5不是來自污染源的直接排放（一次源），而是經(jīng)過十分復(fù)雜的物理和化學(xué)過程而形成（二次源）。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，以煤炭為主的能源消耗大幅攀升，機(jī)動(dòng)車保有量急劇增加，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物排放量顯著增長，PM2.5污染加劇。根據(jù)中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員王躍思的研究表明，造成北京市霧霾的原因，除了跟PM10和PM2.5有關(guān)系，還與包括亞微米顆粒在內(nèi)的PM1的關(guān)系也很大。1998年到2010年，PM10的數(shù)據(jù)雖然持續(xù)下降，但是北京市的霧霾天數(shù)區(qū)總體在增加，主要就是因?yàn)檎碱w粒總體比例的PM2.5和PM1是增加的，每年大概增加3到4倍。在PM10和總懸浮顆粒物污染還未全面解決的情況下，主要受到PM2.5和PM1等小顆粒的影響，京津冀等地區(qū)霧霾現(xiàn)象頻繁發(fā)生，能見度降低。正是由于各種人工排放源污染物的排放增加，北京市大霧多發(fā)季節(jié)發(fā)生了更多的霧霾天氣，白色的大霧天氣轉(zhuǎn)變?yōu)槲：π愿鼜?qiáng)的霧霾天氣。

四、京津冀霧霾已造成的危害

1、易引發(fā)呼吸道疾病、癌癥等，北京等地近年來因天氣原因引發(fā)的呼吸道疾病發(fā)病率大幅提高，特別是老人、青少年與孕婦這些抵抗力較低的人群，醫(yī)院因呼吸道而診治的病例也增加了不少。

2、由于霧霾天氣所引起壓抑的心理情緒必然會(huì)影響人們的快樂生活。

3、能見度降低必然會(huì)引起人們的出行受阻，對(duì)很多人而言因?yàn)殪F霾天氣的影響，不得不減少外出或者是更改出行計(jì)劃，同時(shí)也引起高速公路封路的現(xiàn)象。

五、京津冀霧霾治理對(duì)策

任課教師： 日期：

2014年4月15日 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）

期末考試論文專用

（一）國外防治霧霾經(jīng)驗(yàn)

從19世紀(jì)開始，倫敦就被稱為“霧都”。1952年的倫敦，無數(shù)個(gè)家庭與工廠成千上萬個(gè)煙囪排放燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣，從12月4日開始，城市連續(xù)五天被濃霧籠罩，能見度只有幾米，造成1.2萬人死亡，成為20世紀(jì)全球最嚴(yán)重的環(huán)境公害事件之一。造成污染的最直接原因是發(fā)電站和普通家庭使用的煤炭以及汽車尾氣。為了治理霧霾天氣，英國首次推出嚴(yán)厲措施控制污染。1954年倫敦通過治理污染的特別法案。1956年《清潔空氣法案》獲得通過，該法令禁止使用多種燃料，關(guān)停大批重污染工廠，提高工業(yè)煙囪的最低限高，并將發(fā)電站搬出城市。同時(shí)要求大規(guī)模改造城市居民的傳統(tǒng)爐灶，減少煤炭用量，逐步實(shí)現(xiàn)居民生活天然氣化；冬季采取集中供暖。從英國中央政府到倫敦市政府相繼出臺(tái)多項(xiàng)法令法規(guī)，大力發(fā)展公共交通，鼓勵(lì)清潔能源利用。1968年以后，英國又出臺(tái)了一系列的空氣污染防控法案，劃出空氣質(zhì)量管理區(qū)域，并強(qiáng)制在規(guī)定期限內(nèi)達(dá)標(biāo)，這些法案針對(duì)各種廢氣排放進(jìn)行了嚴(yán)格約束，并制定了明確的處罰措施，有效減少了煙塵和顆粒物。目前，倫敦市政府正大力采用灰塵抑制劑的化學(xué)手段清潔空氣，醋酸鎂和醋酸鈣被投放在倫敦市內(nèi)污染最嚴(yán)重的瑪麗勒博路與上泰晤士街，實(shí)驗(yàn)表明，抑制劑可以減少高達(dá)14%的污染水平。

（二）國家已經(jīng)采取的主要對(duì)策

1、堅(jiān)持清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略，煤煙型污染控制取得新進(jìn)展。2011 年北京市將鍋爐“煤改氣”（800蒸噸）工程列入了政府實(shí)事項(xiàng)目。

2、有力控制機(jī)動(dòng)車污染排放，舊車淘汰卓有成效。北京市制定并實(shí)施了老舊汽車淘汰更新方案，機(jī)動(dòng)車排放管理中心執(zhí)法人員對(duì)上路行駛機(jī)動(dòng)車尾氣排放開展路檢路查，嚴(yán)控超標(biāo)排放機(jī)動(dòng)車上路。

3、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，工業(yè)污染治理進(jìn)一步深化。繼續(xù)推進(jìn)20噸以下燃煤鍋爐改用清潔能源工作和繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)工業(yè)排放污染的監(jiān)管等控制煤煙污染，檢查了50多家燃煤鍋爐煙氣排放情況。繼首鋼搬遷后，今年北新建材完成整體搬遷，燕山石化公司完成2#催化裂化裝置煙氣脫硫除塵工程。加強(qiáng)煤質(zhì)和鍋爐排放監(jiān)管、繼續(xù)鞏固平房“煤改電”示范區(qū)的工作，加強(qiáng)對(duì)經(jīng)營性小煤爐、露天燒烤、露天焚燒等違法行為的執(zhí)法檢查。

4、多部門齊抓共管，加大揚(yáng)塵污染控制力度。為減少建筑渣土運(yùn)輸車車輛帶泥土上路行駛，在全市30多家建筑工地示范安裝了轉(zhuǎn)輪式高效洗輪機(jī)，檢查了200多處工地?fù)P塵污染情況。

5、針對(duì)10、11月重污染天氣多發(fā)的特點(diǎn)，市環(huán)保局和有關(guān)部門、企業(yè)已經(jīng)制定了重污染天氣應(yīng)急預(yù)案，并將在出現(xiàn)連續(xù)重污染天氣時(shí)啟動(dòng)。重污染天氣應(yīng)急預(yù)案主要包括：道路清掃、灑水；排放大的企業(yè)自行減排、啟動(dòng)企業(yè)應(yīng)急措施等，一般在連續(xù)2天出現(xiàn)重度污染天氣時(shí)啟動(dòng)預(yù)案。

（三）在未來處理中國家的努力方向：

1、繼續(xù)開展科學(xué)研究，制定達(dá)標(biāo)規(guī)劃。在抓緊開展監(jiān)測(cè)與公開透明信息發(fā)布的基礎(chǔ)上，組織力量盡快開展相關(guān)科研，摸清規(guī)律，明確排放清單和控制對(duì)策。針對(duì)北京市空氣質(zhì)量改善途徑和階段目標(biāo)以及相應(yīng)的控制工程技術(shù)，在投入資金進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)、深入地研究 PM2.5的同時(shí)，及早開展PM1的治理研究。在北京市實(shí)施更加嚴(yán)格的大氣污染物排放特別限值，強(qiáng)化PM2.5 治理，落實(shí)到具體法人，實(shí)施一票否決制。

2、在京津冀地區(qū)開展大氣污染聯(lián)防聯(lián)控。在此區(qū)域，建立一盤棋思想，建立國家考核指標(biāo)，實(shí)施大氣污染聯(lián)防聯(lián)控。提高環(huán)境準(zhǔn)入門檻，嚴(yán)把北京市新建項(xiàng)目準(zhǔn)入關(guān)，加強(qiáng)北京市產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)。實(shí)施大氣污染防治規(guī)劃，加大產(chǎn)業(yè)調(diào)整力度，加快淘汰落后產(chǎn)能。積極推廣清潔能源，開展煤炭消費(fèi)總量控制試點(diǎn)。制定并實(shí)施更加嚴(yán)格的火電、鋼鐵、石化等重點(diǎn)行業(yè)大氣污染物排放限值，大力削減二氧化硫、氮氧化物、顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)物排放總量。實(shí)施多污染物協(xié)同控制，防止二次污染形成。

3、切實(shí)加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車污染防治。在北京市采取激勵(lì)與約束并舉的經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)手段，加快推進(jìn)車用燃油品質(zhì)與機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施進(jìn)度同步，提升車用燃油清潔化水平。在北京市提前實(shí)施第五階段排放標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車環(huán)保監(jiān)管能力建設(shè)，強(qiáng)化在用車環(huán)保檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)監(jiān)管，全面提高機(jī)任課教師： 日期：

2014年4月15日 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）

期末考試論文專用 動(dòng)車排放控制水平。

4、探索建立北京市轄區(qū)大氣霧霾預(yù)報(bào)系統(tǒng)，逐步形成風(fēng)險(xiǎn)信息研判和預(yù)警能力，進(jìn)一步增強(qiáng)大氣污染防治科技支撐，健全極端不利氣象條件下大氣污染監(jiān)測(cè)報(bào)告和預(yù)警體系。研究制定大氣污染防治預(yù)警應(yīng)急預(yù)案、構(gòu)建京津冀地區(qū)應(yīng)急體系，出現(xiàn)重污染天氣時(shí)及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急機(jī)制，實(shí)行重點(diǎn)排放源限產(chǎn)限排、建筑工地停止土方作業(yè)、機(jī)動(dòng)車限行等應(yīng)急措施，積極向公眾提出防護(hù)措施建議。

（四）市民個(gè)人力所能及的事兒：

霧霾天氣是自然和人為污染環(huán)境所形成的，面對(duì)這種惡劣天氣，市民也有積極參與，一起防治霧霾的責(zé)任，采取各種措施盡量避免其給我們的正常生活和健康帶來的危害。

1、減少外出，外出時(shí)戴口罩防護(hù)身體防止污染物由鼻、口侵入肺部，外出歸來后，做好個(gè)人衛(wèi)生，應(yīng)立即清洗面部及裸露肌膚。

2、減少戶外鍛煉鍛煉的時(shí)間最好選擇晚間，空氣較為清潔，有晨練習(xí)慣的市民不妨把鍛煉放在晚間空氣質(zhì)量好，能見度高的時(shí)段進(jìn)行，地點(diǎn)以樹多草多的地方為好。

3、重視居室衛(wèi)生，每天記得開窗換氣，保證空氣清新及時(shí)打掃房間衛(wèi)生，清理衛(wèi)生死角，不給病菌以孳生之地。在大霧的天氣應(yīng)緊閉門窗，避免室外霧氣進(jìn)入室內(nèi)污染室內(nèi)空氣，誘發(fā)急性呼吸道和心血管疾病的發(fā)生。

4、調(diào)節(jié)情緒、飲食清淡，建議大家保持科學(xué)的生活規(guī)律，避免過度勞累，多飲水，注意飲食清淡，少食刺激性食物，多吃些豆腐、牛奶等食品。

5、保護(hù)環(huán)境，治理霧霾是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，應(yīng)該全民動(dòng)員、人人參與，從我做起，樹立“人人為我，我為人人”共同保護(hù)我們周圍大氣環(huán)境的綠色生活理念。堅(jiān)持“綠色出行、綠色消費(fèi)、綠色過節(jié)”的綠色生活理念。盡量選擇地鐵或公交系統(tǒng)、減少私車出行；節(jié)日期間拒絕燃放等。從身邊的小事做起，珍惜資源，降低能耗，減少污染。

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2014年4月15日