材料加工新技术论文

第一篇：材料加工新技术论文

题目：喷射沉积技术的发展及其应用

院（部）系 所 学 专 业 年级、班级 完成人姓名 学号

材料科学与工程

材料工程 2014级 卫明 2014730056

喷射沉积技术的发展及其应用

摘要：喷射沉积技术是一种新的金属成形工艺,作为高性能结构件的一种先进制坯技术,应用愈来愈广泛。本文对该工艺进行了综述，并介绍了喷射沉积技术的特点及其在诸多领域的应用现状。

关键词：喷射沉积；应用；现状

Development and Its Application of Spray Deposition Technology

Abstract : The spray deposition technology is a new metal forming technology.As an advanced technology, it was applied more widely in manufacturing high-performance structural blanks.The process was reviewed and the characteristic of spray deposition technology and prospects of spray forming and application status.Key words : spray forming ；application ；status

1.前言

金属的喷射沉积技术是一种新的金属成形工艺。由于人们对液态金属经雾化到动态固结这一过程的不同理解, 它往往又被冠之以喷射成形(SF)、喷射沉积(SD)、喷射铸造(SC)、液体动态固结(LDC)及控制喷射沉积(CSD)等名称。喷射成形的概念最早是由英国Swansea 大学冶金及材料工程系Singer 教授于1968 年首先提出,并于1972 年获得专利[1]，而作为一种工程技术则是从1974 年英国OsprayMetals 公司取得专利权开始。喷射成形技术包括金属熔化、雾化和沉积等三个工艺过程。即将金属熔化成液态金属后,雾化成熔滴颗粒, 随即直接沉积在具有一定形状的收集器上,从而获得致密的大块金属实体。这一过程全部是在密闭舱体内完成, 完全取消了粉末处理、烧结等工序,避免了金属的污染。由于液态金属是在惰性气流作用下雾化和沉积, 所获得的金属实体具有偏析小、晶粒细小等特性[2]。利用这一技术可以得到一般快速凝固方法无法得到的大尺寸的金属实体。总之,雾化喷射沉积技术既克服了传统铸造过程中存在的晶粒粗大、偏析严重的缺点,又屏弃了粉末冶金工艺中工序繁多、氧化严重等不足,同时又兼有粉末冶金技术的优点,是一种极具竞争力的快速凝固工艺。因此引起了各国科技、企业界的广泛重视,得到了迅速的发展。

喷射沉积技术是在Ospray 技术的基础上增加真空熔化处理技术而形成的。预处理的合金在坩埚中通过真空感应冶炼后, 通过漏斗状计量口流入Ospray 工艺装置,熔化的合金流经过2 次高纯度的氩气雾化成很细的雾滴[3]。再将雾化后的金属熔滴直接喷射到金属基底，在基底上沉积形成半凝固沉积层, 依靠金属基底的热传导使沉积层不断地凝固形成较致密的预制坯料。通过更换不同形状的冷却机体而喷雾成形各种形状的预制坯(如圆盘、块坯、环形坯或管坯等),随后进行锻造。合金沉积的形状和厚度通过芯棒的退回来控制。其生产环类或壳类零件长达1.5 m, 直径达51.4m。在合金熔化过程中,允许添加其他合金,不像常规制坯那样要进行严格地隔离[4]。一般情况下,氧含量<10 ppm,氮含量<60ppm。喷射沉积技术制坯有如下特点: ①该技术与传统的粉末冶金技术相比,简化了雾化和固化生产工艺,缩短了生产时间,生产成本降低20%～40%,同时也避免了杂质的介入。②喷雾沉积工艺过程是在真空、氩气和氮气环境中进行, 该方法解决了合金RSPM 工艺中粉末表面氧化的问题,减轻了原始颗粒界面(PPB)对合金性能的不利影响,显微组织均匀(没有宏观析出物)、致密、晶粒细,晶粒尺寸达A STM5～8，其制坯的孔积率为0.2%～2.0%。③用该项技术所制坯料的热加工性得以改善。因为在合金雾化过程中, 使合金化学成分的均匀性得到改善，晶粒得到细化。其效果与真空感应熔化-真空电弧再熔化真空感应熔化-真空电火花再熔化方法相比更加突出。这对于超强度材料在高温合金和硅铝合金中应用无疑起到促进作用。④用喷射沉积工艺制坯可以改善材料切削加工性喷射沉积技术作为高性能结构件的一种先进冶金制坯技术逐渐受到广泛的重视。利用喷射沉积技术可以使合金零件的制造既快捷又经济。如高质量镍基超强合金用于涡喷发动机生产，通过一步转换就能制成预成型的环类或壳类毛坯，大大缩短了制坯的生产周期,简化工艺过程。

2.喷射沉积技术的应用

2.1 喷射沉积技术在合金制造中的应用 喷射沉积技术目前已被广泛用来研究和开发多种快速凝固材料，取得了很好的效果，所研制的不锈钢，工具钢，高强度低合金钢，高合金铸铁，耐磨、精密合金，高温合金以及铝、镁等轻合金的组织和性能都得到了改善。下面以部分高温合金及硅铝合金为例作简要介绍。

2.1.1喷射沉积技术在高温合金制造中的应用

高温合金是发动机制造必需的材料，其制坯工艺受到工业界的普遍重视。采用喷射沉积制坯，不但能改善高温合金的显微结构和性能，还可以直接生产成最终形状或接近最终形状的产品，提高材料的利用率,降低产品的成本。喷射沉积制坯高温合金的显微结构比熔铸材料均匀，特别是为改善强度和高温性能增加了溶质含量的合金，其性能如拉伸、蠕变抗力、应力断裂和低周疲劳性能改善尤为明显。另一方面还解决了导致高温合金性能恶化的两种主要缺陷:气孔和夹杂。2.1.2 喷射沉积技术在硅铝合金制造中的应用

喷射沉积硅铝合金经镀金处理后用作电子电路中微波放大器的模块。无线电频率(RF)和微波的封装材料要求极其严格，如低的热膨胀系数(CTE)(与镓砷化合物和氧化铝相当或稍高)，较高的热传导性(>100W·m-1K-1),低密度(<3 g·cm-3)，具有一定的刚度(>100GPa)。另外，还应便于加工、电镀和激光焊接以及不受环境温度变化等因素的影响。从这些要求看，Si-Al 合金是比较理想的材料。其优点随Si 含量的提高表现得尤为突出。但Si含量过高，尤其是超过共晶点时会形成粗大针状或片状多角形Si 相，严重降低合金的力学性能。采用喷射沉积技术，可显著改善合金的纤维组织，减少偏析，提高合金固溶度等，使合金性能得以大幅度提高。利用该技术得到一种新的合金，叫做可控膨胀(CE)合金。CE 合金的CTE 可随着Si 含量变化在Al 和Si 的CTE 之间变化。CE 合金在封装应用上也表现出明显的优点，其重量比纯铝轻15%以上，强度超过高强铝合金。CTE 随温度变化不明显，当温度变化从-50～300℃时，CTE 变化不超过10%，弹性模量大于110GPa，密度，刚度大,如Si-30Al 是53 G Pa·cm 3/ g, 与Kovar(54Fe-29Ni-17Co)的17 G Pa·cm3/g 和Cu275W 的15 G Pa·cm3/g 相比要高得多。由于Si-Al 合金中含有极硬的硅粒子,加以铝基体比较软，常规坯料在加工时很难保证加工精度和低的表面粗糙度及好的表面形状，且刀具易磨损，加工高温铝合金就更不易了。但采用Ospray工艺制坯的高硅(wSi≯70%)Si-A l 合金，利用钛氮化物涂层硬质合金刀具可以顺利地进行机械加工，表面粗糙度Ra≤1.6滋m,甚至还可以加工出棱边。在钻孔时,若钻头上涂一层很薄(<10滋m)的复晶金刚石(PCD)涂层，还可避免孔口的塌陷。对非环形槽等可以采用电火花、激光等方便地加工出来。

2.2 喷射沉积技术在贵金属领域的应用前景

目前，喷射沉积技术在铝合金、高温合金、金属间化合物中的应用已基本成熟。从贵金属材料的应用领域和材料的形状类型(块、片、丝、膜等)考虑, 喷射沉积技术可以应用到贵金属材料及其复合材料的制备和生产中。(1)电接触材料的生产(如:AgSnO2、Pt-Ir、Pd-Ag、Au-Cr)。

可以预期，利用喷射沉积技术能消除电接触材料成分的宏观偏析、抑制微观偏析的生成、细化晶粒，从而可改善和提高贵金属电接触材料的综合性能。如加工性、氧含量、抗电蚀性等。并减少加工工序、降低成本。

(2)某些贵金属焊料(如:Ag-Cu28、Au-Sn20共晶合金)的生产可实现成分亚稳固溶扩展，及形成均匀细化的微观组织。由此来改善和提高材料的加工性能。(3)为贵金属与金属基复合材料的制备提供了一种可能的制备途径(如；Pt-Pd-Rh-RE 与金属基复合催化材料)。目前，纯贵金属催化网的使用效率在70%左右，如能在有色金属基体上沉积适量的贵金属催化材料，通过挤压、拉制制备出贵金属与金属基复合催化网，可大量节约贵金属。

(4)利用低密度喷射可完成离散表面涂层的生产(如铼管涂铱航空航天火箭喷管复合材料)。喷射沉积技术为贵金属复层材料的生产提供了较为理想的技术方法，并可提高喷管的高温抗氧化性，从而减少冷却用燃料的携带量。总之，喷射沉积作为一项新兴的快速凝固材料制备技术，虽然还存在很多值得研究的问题，但随着人们对喷射沉积技术各领域逐步深入的研究，必将对国民经济的可持续发展和国防工业的发展起到重大的推动作用。2.3 喷射沉积技术在Al-Si 电子封装材料中的应用

A l-Si 合金是一种综合性能可以满足电子封装要求的合金体系，其热膨胀系数(C TE)和热导率随硅含量的变化在一定范围内连续可调.因此，通过设计材料的成分, 可制备出新型轻质并具有热传导率高、热膨胀系数低、与半导体硅和砷化镓匹配及硅含量高(50 %～ 70 %)的Al-Si 合金材料，使之满足现代封装技术的要求。

硅含量较低的Al-Si 合金一般可通过熔化铸造成形，但硅质量分数大于50 %时,Al-Si 合金铸态的显微组织主要由粗大的、孤立的、多面化和高纵横比的一次硅晶体组成，这对材料的力学性能和可加工性将产生不利的影响。针状一次硅相的尺寸为毫米级，这导致材料的显微组织极度各向异性，使此合金极不适合用于电子封装。例如，用于电子封装的板材厚度为1 ～ 5 mm，如果采用铸造材料，那么单个颗粒硅晶体将有可能穿透整个板厚，并且硅颗粒易沿择优晶体学平面发生单方向开裂，这使材料的加工极难达到表面涂装所要求的高精度。采用喷射沉积技术制备的A l-Si 合金，可在不改变材料成分的前提下大幅度提高材料的性能。在喷射成形过程中，经过雾化的Al-Si 合金熔滴在飞行过程中即开始形成硅晶体。在沉积坯表面的凝固相被破碎而产生大量的硅相形核，这些核心长大并相互碰撞限制了硅相的长大，使其无法形成铸造组织中那样孤立的、高度取向性的硅颗粒，而且所形成的硅晶体随机取向，解决了显微组织与性能各向异性的问题。这样使沉积坯在结构上实现了连贯性，具有各向同性的合金组织和性能，有利于材料表面的精细加工。目前，关于硅质量分数高于50 %的Al-Si 合金电子封装材料的研究十分活跃。欧共体实施BRI TE/EU RAM 计划来开发以Al-Si 合金为基础的新型电子封装材料。由欧共体支持的英国Ospray公司于2000 年用喷射沉积技术生产出硅含量最高达到70 %的A l-Si 合金，制备出了A l-27Si ,A l-42Si，Si-50Al，Si-40Al，Si-30Al 系列合金。该公司还可根据用户的需求设计材料的成分，大幅度拓展了Al-Si合金的应用，满足了电子封装业的需求。

目前，国内主要有北京有色金属研究院、北京科技大学、中南大学和中国科学院等单位进行了相关研究，并且取得了一定的成果。田冲等人[5] 采用喷射沉积技术制备了Al-70Si 合金，其组织均匀，Si 相粒子细小，没有粗化和偏析的现象。该合金的CTE 为(7 ～ 8)×10-6K-1，热导率大于100 W/(m ·K)，密度为2.46 g/cm3，机械加工性能良好，可以用普通刀具进行车、铣、刨、钻孔加工.魏衍广等人[6 研究了沉积态合金的显微组织及其随温度变化的规律, Al-70Si 合金的热加工变形温度为560 ～ 590 ℃.王晓峰等人[7] 采用喷射沉积与热等静压结合的方法制备了性能良好的Al-70Si 合金.王磊等人[8] 用该法制备的Al-70Si 合金, 其C TE 为(7 ～ 9)×10-6 K-1 , 热导率为120 W/(m ·K), 抗弯强度为180 MPa。

3.结论

综合已有的研究成果，可见喷射沉积技术有其独特的优越性：①高的致密度。多种合金的直接沉积一般可达理论密度的95%以上，在工艺成熟条件下可达到99%以上。随后对坯件加工则很容易达到完全致密。②较低的含氧量。喷射沉积过程是在惰性气氛中瞬间完成的, 因此金属中的氧含量得到了很好的控制, 而且由于液态金属一次成形,工序简单,避免了粉末冶金工艺中因筛分、贮存、运输等工序带来的氧化,减轻材料的受污染程度。③属于快速凝固的范畴。根据合金类型、雾化沉积条件的不同和沉积坯尺寸大小, 合金的冷却速度可在103～106K·s-1 之间变化。因此喷射沉积合金具有一般快速凝固的组织特征, 主要是晶粒组织细化、宏观偏析消除,合金成分趋于均匀。④流程短工序简化。由于可减少中间工序的投资和能耗,经济性好,因此比粉末冶金具有更强的竞争力。⑤合金性能得到改善。由于快速凝固的组织优势，各种喷射沉积材料的组织性能，如耐蚀、耐磨、磁性、强度、韧性等性能指标均较常规铸锻工艺生产的材料有大幅度提高，或可与粉末冶金材料相当。

喷射沉积技术把液态金属的雾化和雾化熔滴的沉积自然地结合起来, 以较少的工序将合金直接从液态制备成致密、组织细化、成分均匀、结构完整并接近零件实际形状的材料和坯件.用喷射沉积技术生产的A l-Si 系列电子封装材料可与大多数半导体材料匹配，在国外这种材料已进入实用化和商品化阶段，但是国内在高硅铝合金电子封装材料的研制及这类材料的产品化方面还有些差距，进行这方面研究和开发是十分必要的。

参考文献：

[1] 李庆春．雾化喷射沉积技术的发展概况及展望[ J]．材料科学与工程，2009，（4）:8-10.[2] 彭超群，黄伯云．喷射沉积技术[J]．有色金属,2012，（1）：12-14.[3] David M，Jacobson．Spray-formed silico-aluminum[J]．Advanced Materials & P rocesses，2000，(10)：196-201．

[4] 徐寒冰．喷射沉积技术进展及工业应用[J]．机械工程材料，2013，（6）：1-5.[5] 田冲, 陈桂云, 杨林, 等.喷射沉积硅铝电子封装材料的第 2 卷 第 1 期

徐高磊, 等:喷射沉积技术在 Al-Si电子封装材料中的应用 13组织与性能[J].功能材料与器件学报, 2006 , 12(1):57.[6] 魏衍广, 熊柏青, 张永安, 等.喷射成形70Si30Al 合金在加热保温过程中显微组织的演变规律[J].中国有色金属学报, 2014, 16(4):681.[7] 王磊, 张永安, 刘红伟, 等.喷射成形70Si30Al 合金封装材料的组织性能研究[J].稀有金属, 2007 , 31(1):4.[8] 王晓峰, 赵九洲, 田冲.喷射沉积制备新型电子封装材料70 %Si-Al 的研究[J].金属学报, 2005 , 41(12):1277-1279.

第二篇：材料加工新技术

1.材料技术的概念和分类：将材料科学和其他相关学科(如计算机、机械、自动控制)的知识应用于材料(制备)生产和使用的实际，以获得所需的材料产品、提高材料的使用效能的技艺。分类：(1)制备技术;(2)成形与加工技术;(3)改质改性技术;(4)防护技术；(5)评价表征技术；(6)模拟仿真技术；(7)检测与监控技术。

按照传统的三级学科进行分类，材料加工技术(方法)包括机加工、凝固加工、粉末冶金、塑件加工、焊接、热处理等。按照被加工材料在加工时所处的相态不同进行分类：气态加工、液态加工、半固态加工、固态加工。材料加工技术的总体发展趋势：过程综台、技术综合、学科综台。主要特征：(1)性能设计与工艺设计的一体化；(2)在材料设计、制备、成形与加工处理的全过程中对材料的组织性能和形状尺寸进行精确控制 材料加工技术的主要发展方向：（1）常规材料加工工艺的短流程化和高效化；（2）发展先进的成形加工技术实现组织与性能的精确控制；（3）材料设计、制备与成形加工一体化；（4）开发新型制备与成形加工技术，发展新材料和新制品；（5）发展计算机数值模拟和过程仿真技术，构建完善的材料数据库；（6）材料的智能制备与成形加工技术。快速凝固定义为：由液相列固相的相变过程进行得非常快，从而获得普通铸件和铸锭无法获得的成分、相结构和显微结构的过程。实现快速凝固的两个基本方法是：（1）快速冷却：通过提高铸型的导热能力，增大热流的导出速度可使凝固界面快速推进，实现快速凝固（2）深过冷：快冷法只能在薄膜、细线及小尺寸颗粒中实现，减少凝固过程中热流导出量是大尺寸试件中实现快速凝固的唯一途径，通过抑制凝固过程的形核，使合金溶液获得很大的过冷度，从而凝固过程释放的潜热被过冷溶体吸收，可大大减少凝固过程要导出的热量，获得很大的凝固速度。金属快速凝固的组织特征：（1）偏析形成倾向减小（2）形成非平衡相（3）细化凝固组织（4）析出相的结构发生变化（5）形成非晶态 快速凝固技术的用途：（1）获得新的凝固组织，开发新材料（2）制备难加工材料薄带、细小线材和块体材料（3）简化制备工序，实现近终形成形。

线材快速凝固成形：玻璃包覆熔融纺线法、合金溶液注入快冷法、旋转水纺线法、传送带法 带材快速凝固成形：单辊法、双辊法、溢流法、甩出法、体材料快速凝固成形：喷射沉积技术、大块非晶合金

3定向凝固是指在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和未凝固金属熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，最终得到具有特定取向柱状晶的技术 定向凝固方法有：（1）发热剂法（2）功率降低法（3）高速凝固法（4）液态金属冷却法（5）流态床冷却法（6）区域熔化液态金属冷却法（7）连续定向凝固

连续定向凝固：在连续定向凝固过程中对铸型进行加热，使它的温度高于被铸金属的凝固温度，并通过在铸型出口附近的强制冷却，或同时对铸型进行分区加热与控制，在凝固金属和未凝固溶体中建立起沿拉坯方向的温度梯度，从而使熔体形核后沿着与热流（拉坯方向）相反的方向，按单一的结晶取向进行凝固，获得连续定向结晶组织（连续柱状晶组织）甚至单晶组织。OCC法特点：（1）可以得到完全单方向凝固的无限长柱状组织（2）是一种近终形连铸生产技术（3）凝固过程中固液界面始终凸向液相，有利于析出的气体及夹杂进入液相（4）铸锭中缺陷少，组织致密，消除了横向晶界。简述半固态加工的概念：在金属凝固过程中，对其施以剧烈的搅拌作用，充分破碎树枝状的初生固相，得到一种液态金属母液中均匀的悬浮着一定球状初生固相的固液混合浆料（固相组分一般50%），即流变浆料，利用这种流变浆料直接进行成形加工的方法称之为半固态金属的流变成形；如果将流变浆料凝固成锭，按需要将此金属锭切成一定大小，然后重新加热至金属的半固态温度区，这时的金属锭一般称为半固态金属坯料。利用金属的半固态坯料进行成形加工，称为触变成形。特点：（1）溶质元素的局部浓度不断变化（2）宏观变形抗力很低（3）随着固相分数的降低，呈现黏性流体特征，在微小外力作用下即可很容易变形流动（4）当固相在极限值（75%）一下时，浆料可以进行搅拌，并容易混入各种异种材料的粉末、纤维等（5）固相粒子间无结合力，容易分离，由于液相成分存在又容易将分离部位连接形成一体化，特别液相成分很活跃，不仅半固态金属间的结合，而且与一般固态金属材料也容易形成很好的结合（6）可加工含有陶瓷颗粒、纤维等难加工材料（7）当施加外力时，液相和固相成分存在分别流动的情况（8）上述现象在固相分数很高或很低或加工速度特别高的情况下都很难发生。独特优点：（1）黏度比液态金属高，容易控制（2）流动应力比固态金属低（3）应用范围广。金属半固态制备方法：（1）电磁搅拌法（2）机械搅拌法（3）应变诱导熔化激活法（4）液态异步轧挤法（5）超声振动法（6）粉末冶金法（7）倾斜冷却板制备法（8）低过热度铸造法制备半固态金属浆料或坯料 直接将金属熔体“轧制”成半成品带坯或成品带材的工艺称为连续铸轧

结晶器为两个带水冷系统的旋转铸轧辊，熔体于很短的时间内（2~3S）在其辊缝间完成凝固和热轧两个过程。双辊薄带钢铸轧影响因素：（1）钢水流动的影响（2）凝固行为的影响（3）铸轧速度的影响（4）侧封的影响（5）铸轧力和辊缝控制问题 铸轧基本条件：（1）浇铸系统预热温度（2）金属液面高度。热平衡条件：（1）铸轧温度（2）铸轧速度（3）冷却强度 铸轧产品缺陷：（1）条痕（2）孔洞（3）横波（4）白条（5）黑皮（6）板面不平（7）边部不齐 实现连续挤压满足两个基个条件：(1)不需借助挤压轴和挤压垫片的直接作用，即可对坯料施加足够的力以实现挤压变形；(2)挤压简应具有无限连续工作长度，以便使用无限长的坯料 连续挤压有哪些优缺点 优点：（1）利用挤压型腔与坯料之间的摩擦，挤压变形能耗大大降低；（2）可以省略常规热挤压中坯料的加热工序；（3）可以实现真正意义上的无间断连续生产，获得长度达到数千乃至数万米的成卷制品；（4）具有广泛的使用范围；（5）设备紧凑，占地面积小，设备造价及基建费用较低。缺点：（1）对坯料预处理要求高；（2）主要适用于生产小断面型材，生产大断面型材时效率低；（3）由于坯料的预处理效果、难以获得大挤压比等原因，该法生产的空心制品在焊缝质量、耐高压性能等方面不如常规挤压-拉拔生产的制品好；（4）对工模具材料的耐磨耐热性能要求高；（5）工模具更换比常规挤压困难；（6）对设备液压系统、控制系统要求高。

连续铸挤：坯料以熔融金属的形式通过电磁泵或重力浇铸连续供给，由水冷式槽轮与槽封块构成的环型型腔同时起到结晶器和挤压筒的作用。优点：金属处于液态与半固态或接近熔点的高温状态，能耗低（2）凝固开始到结束始终处于变形状态，有利于细化晶粒，减少偏析、气孔等缺陷（3）直接液态金属成形，省略坯料预处理工序，工艺流程简单，设备结构紧凑。

7双金属包覆铸造的方法有哪些？途径方法的共同关键技术是什么？

（1）水平磁场制动复合连铸法 ：水平磁场的作用强度；两种金属的浇铸速度（2）包覆层连续铸造法：温度的正确设定、匹配与控制；辊芯防氧化（3）电渣包覆铸造法

（4）反向凝固连铸复合法：侧封技术；凝固控制技术；母带预处理技术（5）复合线材铸拉法：钢丝表面预处理；铸拉工艺控制（6）双流连铸梯度复合法（7）双结晶器连铸法（8）充芯连铸法

复合铸造是指将两种或两种以上具有不同性能的金属材料铸造成为一个完整的铸件，使铸件的不同部位具有不向的性能，以满足使用的要求。常见的复合铸造工艺有镶铸工艺、重力复合铸造、离心复台铸造。

复合铸造铸件的质量除取决于铸造合金本身的性能外，更主要地取决于两种合金材料界面结合的质量。在双金属复合铸造过程中，两种金属中的主要元素在一定温度场内可以相互扩散、相互熔融形成一层成分勺组织介于两种金属之间的过渡台金层，一般厚度为40～60 μm。控制各工艺因素以获得理想的过渡层的成分、组织、性能和厚度，是制造优质复合铸造铸件的技术关键。按界面结合状态，层状复合材料可以分为哪两大类？

机械结合法：镶套（热装和冷压入）、液压扩管、冷拉拔。

冶金结合法：爆炸成形、扩散热处理、轧制、挤压、粉末塑性加工、摩擦焊接、复合铸造。等温成形特点、适用范围

等温成形方法是通过模具和坯料在变形过程中保持同一温度来实现的，从而避免了坯料在变形过程中温度降低和表面激冷的问题。特点：（1）降低材料的变形抗力；（2）提高材料的塑性流动能力；（3）成形件尺寸精度高、表面质量好、组织均匀、性能优良；（4）模具使用寿命长；（5）材料利用率高 适用范围：（1）低塑性材料的成形（2）优质或贵重材料的成形（3）形状复杂的高精度零件的成形（4）采用低压力成形大型结构零件（5）研究材料的塑性变形规律 10 激光焊和电子焊统称为高能束焊，试比较这两种方法在工艺上的应用

激光焊、电子束焊特点：（1）能量密度高（2）焊接速度快（3）焊接金属冷速快容易得到细晶组织（4）焊接热影响范围小，残余应力和变形小。

激光焊、电子束焊应用：一般金属材料的激光焊与电子束焊都有良好的抗热裂和冷裂能力，焊接性较普通电弧焊时焊接性好。激光焊拼焊的冲压成型板了毛坯可大幅度降低成本，提高质量，激光焊接的组合齿轮具有变形小，精度高，接头剪切强度大，生产效率高等特点，焊后可直接装配使用。电子束焊穿透能力强，焊缝深宽比大，因此在大厚件焊接方面电子束焊接具有不可替代的地位，涉及的材料主要有钛合金、高强钢、高温合金、不锈钢、复合材料等。电子束焊还能应用于金属间化合物的连接。试说明粉末冶金的特点，并举出一种粉末冶金的工艺

（1）可以直接制备具有最终形状和尺寸的零件，是一种无切削，少切削的新工艺，有效降低生产的资源和能源消耗（2）可以实现多种类型的复合，充分发挥各组员材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷基复合材料的工艺技术（3）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品。（4）可以最大限度的减少合金成分的偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。（5）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和过饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料（6）可以充分利用废旧原料，是一种有效的材料再生和综合利用新技术

工艺：雾化制粉技术（二流雾化、离心雾化），机械合金化制粉技术，超微粉末制粉技术，粉末注射成型技术，温压成型技术，热压成型技术，等静压成型技术，场活化烧结技术。

等静压成形按其特性分成冷等静压(CIP)和热等静压(GIP)。前者常用水或油作压力介质，故又称液静压、水静压或油水静压；后者常用惰性气体作压力介质，故又称气体热等静压。

第三篇：材料加工新技术

材料加工新技术

姓名: 学号

专业：材料加工工程日期： 2013/11/6

金属材料短流程、近终形生产工艺

人类在探索新材料的过程中，也在不断地探索和完善材料的制备技术。近几十年来，随着高新技术在冶金领域的应用，金属材料短流程、近终成形技术也得到了很快的发展。金属材料的近终成形是集金属合成、精炼、凝固、成形于一道工序的一次成形技术，它实现了减少工序，缩短生产周期，提高金属利用率，提高金属性能。目前已使用的金属近终成形技术有近终形连铸、粉末冶金、喷射沉积成形、电渣转注、电磁铸造、金属泥成型等。近终形连铸

近终形连铸技术是指浇铸接近最终产品(板坯或者带坯)形状的连铸技术。作为一种新型的连铸技术,对钢铁生产工艺进步产生了巨大的影响。近终形连铸主要包括薄板坯连铸技术,薄带连铸技术和异型坯连铸技术等。同传统工艺相比,它主要具有工艺简单、生产周期短、低能量消耗、生产成本低、质量较高等优点。这些优点恰好弥补了传统工艺加工量较大、工序复杂、能耗大、生产周期长、成本较高、劳动强度大等不足。此外,利用薄带连铸技术的快速凝固效应可以获得一些难以生产的材料和新功能材料。

连铸技术已成为现代材料工业，尤其是钢铁工业最主要的技术之一。西方发达国家钢生产中的连铸比已达90%,我国的连铸比也接近90%。作为取代模铸的一种新工艺,连铸已带来巨大的经济效益。但传统的连铸坯需要多道加工工序才能制成最终的产品,因此造成大规模的设备投资和很大的能耗。为了减少投资,降低能耗,提高产品质量,各种种近终形连铸相继出现。

1.1薄板坯连铸技术

薄板坯连铸技术(TSCC)指浇铸厚度为40～80 mm的薄板铸坯,是传统连铸板坯厚度的1/3～1/6,可以直接进入热精轧机。薄板坯连铸连轧技术有很多优点,如其能耗是常规板坯连铸坯热送时的1/4,直接热装时的1/2。但采用TSCC新技术给冶金工艺带来很多困难,如拉坯速度明显提高、保护渣量增加、冷却效率要求很高等。目前,世界上已建成的典型工艺流程有CSP(Compact Strip Plant)、ISP(In-line Strip Plant)、CONROLL、FTSC(Flexible Thin Slab Casting)等。

1.1.1 CSP技术

CSP工艺又称为紧凑式热带生产工艺,是由德国施罗曼-西马克公司开发成功的,是目前应用最广泛的薄板坯连铸连轧工艺。目前已有22条生产线32流铸机(包括我国在内)成功地投入了工业生产。

CSP的工艺过程为:采用立弯式连铸机生产厚50～60 mm的铸坯,经分段剪切后,送入辊底式均热炉(120～185 m)进行加热、均热。薄板坯经加热炉入口段、加热段和均热段加速到20～30 m/min进入轧制工序。六机架精轧机组将厚50～60 mm的铸坯轧制成1.2～12.7 mm的带材,经层流水帘冷却后卷取。生产线全长约270 m。

优点:流程短、生产简便、稳定、产品质量好、成本低、有很强的市场竞争力等。

缺点:对钢水质量要求高、难以生产很宽或较厚的钢板等。

1.1.2 ISP技术

ISP技术也称作在线热带钢生产工艺,是由德国曼内斯曼-德马克公司1989年开发成功的,是世界上第一个在工业条件下采用固液铸轧技术的生产工艺,也被称为无头轧制工艺。首台ISP生产线是于1992年1月在意大利阿维迪公司克雷莫纳(Cremona)厂建成投产的。目前,世界上有6条ISP生产线在运行中。ISP的工艺过程为:钢包车→中间罐→薄片状浸入式水口→结晶器→铸轧段(厚约40 mm)→大压下量粗轧机(厚约20 mm)→剪切机→感应加热炉→克日莫那炉→精轧机→层流冷却→地下卷取。生产线全长约175 m。

优点:生产线布置紧凑、生产能耗少等。

缺点:感应加热炉设备较复杂且维修困难、薄片形水口寿命较短等。

1.1.3 CONROLL技术

该技术是由奥钢联工程技术公司(VILG)开发成功的。目前,已有5条生产线在运行中。其工艺过程为:CONROLL连铸机与热轧机平行布置,铸坯按Dynacs冷却模型冷却,铸机尾部装有一台火焰切割装置,将铸坯切成所需长度后进入连续式加热炉,薄板坯离开加热炉后,通过粗轧机架5个道次的可逆式轧制,轧成厚25 mm后进入带卷箱,经过高压喷水除磷,最后在6机架精轧机上轧成厚1.7～12.7 mm的热轧带钢,出轧机再经层流冷却后,卷曲成卷。

优点:生产效率高、产品成本较低等。

缺点:生产线的缓冲能力未必足、铸坯尺寸范围较窄等。

1.1.4 FTSC技术

该技术被称为高质量产品的灵活性薄板坯轧制工艺,是由意大利著名的达涅利(Danieli)公司开发的一种薄板坯连铸连轧工艺。FTSC工艺流程为:炼钢炉→炉外精炼炉→薄板坯连铸机→旋转式除磷机→隧道式加热炉→二次除磷机→立辊轧机→粗轧机→保温轨道→三次除磷装置→精轧机→输出辊道和带钢冷却段→地下卷取机。

FTSC工艺的特点是采用了三点除磷、H2结晶器、动态软压下装置、熔池自动控制系统、全液压宽度自动控制轧机、辊道式隧道加热炉等技术。

优点:钢种浇铸范围较宽、板坯尺寸范围较大、轧制过程操作灵活等。缺点:生产成本较高、对钢水质量要求较高等。

1．2 薄带连铸技术(SCC)薄带坯连铸技术指浇铸厚度为几毫米(厚25mm)或1 mm左右的成品或者半成品。其工艺方案因结晶器的不同分为带式、辊式、辊带式等,其中研究得最多、进展最快、最有发展前途的当属双辊薄带连铸技术。该技术在生产0.72 mm厚的薄钢带方面具有独特的优越性,其工艺原理是将金属液注入一对反向旋转且内部通水冷却的铸辊之间,使金属液在两辊间凝固形成薄带。双辊铸机依两辊辊径的不同分为同径双辊铸机和异径双辊铸机,其中尤以同径双辊铸机发展最快,已接近工业规模生产的水平。

与热轧带钢传统技术相比,该工艺省去了板坯连铸、火焰清理、加热、粗轧及全部或部分热轧,可使设备投资节省40%～50%,生产成本降低10%～20%,吨钢节能0.628 GJ,经济效益明显。其缺点主要是年产量低、有些技术问题比较复杂(如:侧边密封、双辊表面冷却及浇铸过程控制等)。

德国、美国还开发出了一种称为反向凝固的带钢连铸连轧法,利用该工艺可以铸造复合金属带,高效经济,并且不会出现漏钢事故。

1.3 异型坯连铸技术(BBCC)指浇铸除了方坯、板坯、圆坯、矩形坯以外的具有复杂断面的连铸坯。其特点有:表面积大,散热条件好,在二冷区内就能完全凝固,冶金长度短；矫直为固相矫直,许用应变较大,对矫直有利,矫直后形状变形大；断面形状复杂,各点的散热条件差别很大,因而温差就大,易于产生裂纹,所以拉速和铸机半径受到限制。异型坯连铸技术主要用于工字梁(H型钢)连铸。最早的工字形坯连铸机于1968年在加拿大Algoma公司正式投产使用,但由于铸坯断面复杂,易于产生偏析和内部裂纹等问题,长期以来发展缓慢。随着炼钢技术的进步和连铸工艺的日趋完善,工字形坯连铸机不断增加。目前,世界上已有20多条工字形坯连铸生产线,能生产出腹板厚度和翼缘厚度都小于80 mm的工字形坯。国内马鞍山钢铁公司的工字形坯连铸生产线已进行了多次试生产。但在生产过程中异型坯质量经常发生波动,直接影响了H型钢的实物质量,主要有腹板表面纵裂、表面划伤等缺陷。此外,近终形连铸还有线材连铸(WCC)、空心圆管式连铸和喷射沉积成形等。连铸连轧技术向棒、线材乃至异型坯领域扩展,已成为必然趋势。粉末冶金

粉末治金技术的主要优点是它的近终成形的特点,即从金属粉末直接制造出接近于最终形状的零件.采用这种技术可以避免传统工艺中的疏松、缩孔、材料组织的枝晶偏析及晶粒长大等铸造缺陷,有助于提高零件的各项力学性能。因此,粉末冶金技术在制造一些形状复杂的零件及用铸造方法无法得到优良性能的零 件方面,具有很大的优越性。

陶瓷模工艺是一种粉末冶金技术。陶瓷模工艺过程包括:陶瓷模的制备、装粉、二次包套、热等静压和脱模陶瓷模的制备包括在蜡模上涂覆陶瓷料浆、脱除蜡模以及烧结几个过程。蜡模是一个与所要获得的零件形状一致,尺寸经放大处理的石蜡或塑料模。装粉就是将金属原料粉末装入陶瓷模内。由于陶瓷模是多孔的,不能直接置于热等静压的压力容器中进行处理,因此,将陶瓷模置于一形状简单的金属包套中,在金属包套与陶瓷模之间,填充陶瓷颗粒作为传压介质。将金属包套置于压力容器中,进行热等静压,三向压力均匀作用于金属包套上,通过陶瓷颗粒传到陶瓷模上,再通过陶瓷模保形传压,使原料粉末成形并致密化.对于不同材料,热等静压的工艺参数也不同,如钛铝合金材料,要求温度超过980℃,压力不小于103 MPa,才能获得全致密的、粉末颗粒间结合良好的零件。热等静压后,将金属包套剥去,倒出陶瓷颗粒,小心地敲去零件表面的陶瓷模即可脱模。陶瓷模工艺原理如下图所示：

此项工艺中最为关键的工序是陶瓷模的制备,陶瓷料浆成分及配制,料浆的均匀涂覆方法及厚度控制、脱蜡及烧结等每一步都影响陶瓷模的性能,从而影响零件的制取.国外十分重视研究这道工序,且大都是保密的。

此项工艺于七十年代末由美国Crucible公司研究开发出来,主要用于一些形状复杂,性能要求较高的零件,如增压发动机的涡轮。国内目前尚无这方面的研究成果。喷射沉积成形

喷射沉积成形技术是在粉末冶金惰性气体雾化制粉的基础上发展起来的一 种近终成形技术。原理如下图所示：

它是利用已精炼的液态金属,经雾化成滴射流,使半凝固的颗粒在底衬上沉积,形成盘、棒、带、管等喷射沉积成形技术的关键是熔融金属经高压雾化成微小弥散的液态颗粒,以高速喷射到水冷基板上。到达基板前金属熔滴不能完全凝固,而到达基板后必须很快凝固,不能形成金属熔池。英国Swansea大学的Singger教授首先提出了喷射沉积概念,八十年代英国的Aurora钢公司应用这一原理生产M-2高速钢,由于冷却速度非常大(103～104 K/s),碳化物非常细小,用这种高速钢制成的刀具工作寿命比普遍铸-锻造制出的同钢种工具提高60%。美国麻省理工学院(MIT),用这种方法生产出强度、延伸率及缺口性能良好的Al-Li合金。这种方法还可以用于制取金属基复合材料和多层不同成分的金属复合材料。电渣转注

电渣转注法由乌克兰巴顿电焊研究院首先提出。其原理如下图所示： 6

自耗电极通入电流后,在渣池中析出焦耳热,将电极熔化,熔化金属在溶炼室中集聚,转注入三面封闭的固定式铸模,液态金属在固定模内凝固成形。

转注使液态金属与熔渣接触面积扩大,钢-渣反应时间增长,有利于钢中非金属夹杂物被炉渣吸附和溶解,有利于冷却过程中过饱和气体形成气泡逸出。这一技术的难点是金属液位的控制,熔炼移动过快会导致漏钢,过慢又会使铸模中的凝固外延到熔炼室,造成熔炼室卡死。电磁铸造

电磁铸造是无铸模连续铸造。液体金属在电磁场约束下,保持自由表面状态下凝固成形,其表面光洁似镜面,在强磁场的作用下,金属组织和结构得到改善。前苏联首先发明了这种铸造技术,美国、法国、瑞士相继引进这项技术用于工业化生产,瑞士铝公司利用这种技术生产出大量铝合金。电磁铸造铝锭表面光洁,无偏析、拉伤等铸造缺陷,既省去了铣面和切边工序,又具有良好的内部组织性能。我国在70年代开始研究电磁铸造技术,1989年大连理工大学铸造工程中心用此项技术成功地研制出了120mm×50mm×1000mm的铝锭。这项技术与传统铸造有很大区别,铸件成形过程受温度场、应力场、流速场及浓度场的综合影响,控制参数繁多,某一环节控制不当必将影响铸件的组织及材料的性能。金属泥成形

美国麻省理工学院Fleming教授首先提出了金属泥成形,随后,日本大力开发金属泥成形技术。目前,有色金属及其合金半固态金属泥制备与成形技术较为成 熟,利用这项技术已生产出铝镁合金汽车零件。

金属泥成形的优越性是,生产周期短,无疏松、缩孔、气孔及宏观偏析等铸造缺陷,能耗小,工模具损耗小，产品规格与品种的灵活性好。目前制备半固态金属泥主要采用电磁搅拌法，同时探索非均匀形核法、应变诱导熔体活化的SIMA法制备金属泥。采用压铸、挤压、注射、模压等方法对半固态金属泥进行加工。

金属材料短流程、近终形生产工艺的出现和快速发展应归功于近代冶金学的研究成果和现代控制技术的进步。21世纪的金属材料仍将在世界经济中占据重要的位置，同时激烈的竞争也是在所难免。各国目前都相当重视金属材料短流程、近终形生产技术的研究与开发，它将使金属工业的面貌焕然一新，所带来的可观经济效益与社会效益也是令人振奋的。金属材料短流程、近终形生产工艺具有极大的发展潜力，中国在这方面的研究与国外还有较大差距，各金属材料企业应高度重视这一技术的开发应用，应借鉴国外成功的先进经验和他们的研究成果，加大投入，加快研究步伐，争取早日赶上世界先进水平，最终达到降低金属材料成本、不断改善材料性能的目的，进而使中国的金属材料短流程、近终形生产技术取得重大突破。

第四篇：铝合金型材加工新技术

铝合金型材加工新技术

铝合金型材加工新技术，隔热铝合金型材施工工艺有以下三种，新型的隔热铝合金型材产品的推广使用将在节能和环保方面对我国国民经济起到重要作用。

一、灌注辊压一体隔热铝合金型材

灌注辊压一体隔热铝合金型材是采用机械加工的方法，把两部分型材通过隔热条进行连接，在连接的隔热条腔内灌注PU树脂起到双效隔热断桥的作用。其工艺是综合灌注PU树脂隔热铝合金型材与嵌条隔热铝合金型材两种工艺而成，工艺要求严格复杂。它通过隔热条来阻断热量在铝型材上的传导，对K值起到了有效地降低作用。而灌注PU树脂阻止了热量的对流传导，双效节能，节能效果更加显著。灌注辊压一体隔热铝合金型材制作的产品各项指标很大程度地优于国家现阶段的标准要求，具有广阔的发展前景。

二、嵌条隔热铝合金型材。

嵌条隔热铝合金型材是采用机械加工的方法，把两部分型材通过隔热条进行连接，连接的隔热条起到隔热断桥的作用。嵌条隔热铝合金型材生产工艺为：型材贴保护膜→铝型材开齿→穿隔热条→辊压成形。其加工难点是，开齿深度和辊压型材变形量。新起草的国家标准中规定了其抗拉强度和剪切强度值，从而要求开齿深度必须保证将隔热条与铝合金型材辊压紧密连接在一起。为了保证达到国标要求，开齿深度和辊压的变形量必须达到工艺参数的要求；复合处铝。铝合金型材以其强度高、水密性及气密性好、外观精美、加工简便等优点，20世纪80年代初开始在我国建筑行业中得到广泛应用。但是，进入90年代末，由于铝合金的导热性能好，制作的门窗产品对于建筑物的保温性能差这一问题逐渐被人们所重视。隔热铝合金型材保温原理型材的几何尺寸要满足尺寸精度要求，确保产品质量合格。嵌条隔热铝合金型材制作的门窗产品各项指标完全达到国家标准要求。

三、灌注PU树脂隔热铝合金型材

灌注PU树脂隔热铝合金型材生产工艺为：挤压型材→灌注PU树脂→切断金属冷桥。灌注PU树脂隔热铝合金型材的加工工艺难度较大，灌注铝合金型材制作的门窗产品抗风压强度、气密性能、水密性能、门窗产品的导热系数、隔声性能等各项性能指标完全能够满足建筑铝合金隔热型材的标准要求和新出台的建筑门窗国家标准的七个性能指标要求。

第五篇：汽车新技术论文

淮安信息职业技术学院

选修课论文

汽车被动安全新技术

班 级 ****** 学 生 姓 名 ****

学 号 ******** 指 导 教 师 *****

二 ○ 一 二 年 六 月

摘要

汽车被动安全技术是指一旦事故发生时，保护车辆内部乘员及外部人员，使直接损失降到最小的技术。被动安全技术主要包括碰撞安全技术、碰撞后伤害减轻与防护技术等，尽管随着科学技术的发展，汽车主动安全技术在交通安全中起着越来越大的作用，但仍然不可避免发生意外情况。此时，汽车被动安全技术将是避免乘员伤亡的唯一保障。因此，汽车被动安全技术的开发研究仍将是汽车安全技术研究的热点之一。我国也应有计划、有步骤地发展现代汽车被动安全技术。

一．主动安全配置

主动安全配置主要是指发生撞击之前所做动的辅助装置，这些装置在车辆接近失控时便会开始启动，以各种方式介入驾驶的动作，希望能利用机械及电子装置，保持车辆的操控状态，全力让驾驶人能够恢复对于车辆的控制，避免车祸意外的发生。

防碰撞控制系统、ABS、VSC(车身稳定控制系统)、DSC（动态稳定控制）、ESP（车身电子稳定系统）等驾驶上的辅助装置等属于主动安全配置。被动安全系统是指在交通事故发生后尽量减小损伤的安全系统，包括对乘客和行人的保护。

被动安全装置是指在意外发生不可避免，车辆已经失控的状况之下，对于乘坐人员进行被动的保护作用，希望通过固定装置，让车内的乘员固定在安全的位置，并利用结构上的引导与溃缩，尽量吸收撞击的力量，最大限度确保车内乘员的安全。

主动头部保护系统、安全带、气囊、笼型车体结构等属于被动安全配置与设计。

二．欧洲新车安全评价体系NCAP 包括两个方面，正面和侧面碰撞。正面碰撞速度为64公里/小时，侧面碰 撞速度为50公里/小时。碰撞测试成绩则由星级（★）表示，共有五个星级，星级越高表示该车的碰撞安全性能越好。

近年来，增加了车辆对被撞行人的安全保护程度的测试，并将结果划分 为4个等级级：★★★★分数为28-36分，★★★分数为19-27分，★★分数 为10-18分，★分数为1-9分。

三．主动安全装置

1.防碰撞控制系统

1).系统组成

防碰撞控制系统主要由行车环境监测、防碰撞预测和车辆控制三部分组成。2).控制原理

该系统采用激光雷达在水平面上呈扇形快速扫描，提高激光束的能量密度，可延长激光扫描雷达的监测距离，消除因车辆颠簸引起的误差，并能监测弯道上的障碍物。

最小的激光扫描雷达监测范围（一般在120m以上）是由实际车距确定。该车间距是指在潮湿路面状况下，保证在后面车辆减速制动后，不致于碰撞到前面的暂停车辆的距离。

据路面状况（湿/干）、后面车速及相对车速，计算出“临界车间距离”，该值是根据路径估算方法确定的车间距离。判断安全/危险的方法，就是将实际测量的车间距离等于或小于临界车间距离时，自动制动控制系统启动。

2.防碰撞控制系统—预警系统

3.皇冠Majesta防碰撞系统

(1).毫米波雷达除根据到达障碍物的距离和方向，还通过处理摄像头拍摄到的图像来判断前方障碍物的大小。

(2).与凭借毫米波进行判断相比，在遭遇无法避开冲撞的情况时，可在比以前快0.2秒左右的时间内检测出这一情况。通过在较早时间内检测出存在冲撞危险，可在提前在接下来的安全操作方面尽早做出反应。

(3).如判断无法避开冲撞时，便会象以前一样，自动加大收紧安全带的力量以及对制动踏板的踏力

(4).皇冠Majesta在防冲撞系统方面，配备了配套使用毫米波雷达和CMOS摄像头的新式预防碰撞安全系统。

4.英菲尼迪防碰撞辅助概念系统

该系统利用毫米波雷达检测前方的障碍物：

(1).在能够通过方向盘操作等躲避障碍物的速度时，会进行警告制动；(2).在操作方向盘也无法回避碰撞时，则会自动进行紧急制动。

(3).当系统检测到前方障碍物并判断出需要驾驶员减速时，会通过显示信号与声音提醒驾驶员，促使驾驶员进行减速操作。此时，驾驶员可松开油门踏板，平稳减速制动。

(4).在驾驶员未利用方向盘及制动踏板进行躲避操作的情况下，当系统判断出存在发生追尾的可能性时，会自动实施制动。同时还会通过拉紧安全带来减少安全带的松弛余量，增强对乘员的束缚力。

员

四.被动安全装置

1.主动头部保护系统

当受到后方来车撞击时，最容易发生伤害的部位是颈椎。

乘员头颈保护系统，属于汽车被动安全装置，一般设置于前排座椅。当轿车受到后部的撞击时，头颈保护系统会迅速充气膨胀起来，其整个靠背都会随乘坐者一起后倾，乘坐者的整个背部和靠背安稳地贴近在一起，靠背则会后倾以最大限度地降低头部向前甩的力量，座椅的椅背和头枕会向后水平移动，使身体的上部和头部得到轻柔、均衡地支撑与保护，以减轻脊椎以及颈部所承受的冲击力，并防止头部向后甩所带来的伤害。(1)预紧式安全带

预紧式安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的一瞬间，乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带，立即将乘员紧紧地绑在座椅上，然后锁止织带防止乘员身体前倾，有效保护乘员的安全。

预紧式安全带中起主要作用的卷收器与普通安全带不同，除了普通卷收器的收放织带功能外，还具有当车速发生急剧变化时，能够在0.1s左右加强对乘员的约束力，因此它还有控制装置和预拉紧装置。

(2)预紧式安全带 控制装置分有两种：

电子式控制装置、机械式控制装置。

预拉紧装置则有多种形式，常见的预拉紧装置是一种爆燃式的，由气体引发剂、气体发生剂、导管、活塞、绳索和驱动轮组成。

当汽车受到碰撞时预拉紧装置受到激发后，密封导管内底部的气体引发剂立即自燃，引爆同一密封导管内的气体发生剂，气体发生剂立即产生大量气体膨胀，迫使活塞向上移动拉动绳索，绳索带动驱动轮旋转号驱动轮使卷收器卷筒转动，织带被卷在卷筒上，使织带被回拉。最后，卷收器会紧急锁止织带，固定乘员身体，防止身体前倾避免与方向盘、仪表板和玻璃窗相碰撞（3）安全气囊

安全气囊主要由传感器、气体发生器、气囊系统等三部分组成，传感器的功能是检测、判断车体所经受的撞击信号，决定是否启动安全气囊；气体发生器的功能是在传感器的控制下根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀展开保护乘员；气囊一般装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约50～90升，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤。安全气囊所用的气体多是氮气或一氧化碳。

传统安全气囊的设计是在发生正面撞车事故时避免车内乘员的头部、颈部和胸部强烈撞击在仪表盘、方向盘或挡风玻璃上。在后面碰撞、翻车或大多数侧面碰撞的情况下，它不会被引发。随着技术的发展，安全气囊的保护范围将进一步扩大，从现在的前排乘员前方保护扩展到前排乘员的侧面、膝部和后排乘员的前方与侧面以及车外行人。开发出了侧面安全气囊、发动机罩宽幅气囊、车外气囊等。同时，安全气囊已出现智能化，能识别乘员席有无乘员、有无逆向儿童座椅、乘员身材大小、重量，坐姿、是否佩带安全带等，并根据上述信息调整动作，以求最大限度地减少失误和保护乘员。

汽车的行人安全车采用了两种可以碰撞中对行人进行保护的新颖安全气囊。这两种气囊一是发动机罩气囊，一是前围安全气囊，两者配合使用可减少最常见的行人伤亡事故

2.高强度车身

强度车身HSB（High Strength Body）充分考虑了车辆安全性、轻量化以

及人性化保护等方面的要求。

在车辆发生侧面碰撞时，三层结构的侧围对整个车身结构起到了强大的支撑作用，为车内生存空间提供了保障

正面碰撞时，撞击力通过热成型钢板材质的保险杠支架向碰撞影响区结构分散，被纵梁吸收削弱后的碰撞能量继而被传递给同样由超高强度热成型钢板制成的脚部横梁、中央通道及门槛，这样就可以避免前排脚部区域在碰撞过程中的凸入危险。

五.轮胎气压自动监测系统（TPMS）

(1).轮胎气压对汽车行驶安全性的影响：

轮胎气压对汽车承载能力、制动性能、侧偏特性、高速性能均有影响。TPMS是汽车轮胎气压监测系统（Tire Pressure Monitoring System），主要用于汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时监测，对轮胎漏气和低压进行报警，以保障汽车行驶安全性。

(2).汽车轮胎气压自动监测系统的类型

间接式TPMS，它通过汽车ABS的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监视胎压的目的，其缺点是无法对两个以上轮胎同时缺气的状况和速度超

过100 km/h的情况进行判断。

直接式TPMS，它利用安装在每一个轮胎里的锂离子电池为电源的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上；监视器随时显示轮胎气压，驾驶者可以直观地了解各个轮胎的气压状况，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统就会自动报警。

两个以上轮胎同时缺气的状况和速度超过100 km/h的情况进行判断。

六.红外夜视系统

在夜间行驶的时间虽少但出事故的几率却很大，因为在黑暗中人们的视野受到了一定影响。车灯的照射距离和范围有限，无法保证使驾驶者对车灯照射范围以外的潜在危险获得足够的预警。随着汽车技术的飞速发展，让黑夜变成白昼，让夜间驾驶变得更轻松安全。

当在黑夜中驾驶时夜视系统提供了一种新的视觉方式。在司机借助灯光系统看不清前方路况之前，热感成像相机在黑夜中可以探测到车辆前方的人、动物和一些物体。热感相机另一项功能是将发生的图象增加亮度，然后将增亮的图象传送到控制中心显示，人和动物等目标都会变得更清晰。奥迪A8L的夜视辅助系统

奥迪A8L的夜视辅助系统，除了可以让驾驶者看清近光灯照不到的黑暗中的交通标牌、弯道、车辆、障碍物等会造成危险的事物，正确判断出前方道路的情况，还可以通过远红外热成像摄像头捕捉到车辆前方24度范围300米内的热源（包括人和动物），让驾驶者提前作出反应。

热成像摄像头装在全新奥迪A8L车头的进气格栅内，扑捉前方信息非常直接。当热源（人或者动物）出现在捕捉范围内时，系统会将拍摄到的热信号送交电脑处理，处理后的图像就会在仪表盘的显示器中显示出来，当行人有横穿车辆前方的意图时，系统会迅速做出判断并以红色突出显示，同时发出声音警告。

七．安全玻璃

汽车发生碰撞事故时风窗玻璃的性能如何，对高速行驶的汽车安全性影响较大。汽车安全玻璃一般具有足够大的变形余量和柔性，一方面可保证正常状况下良好的视觉效果；另一方面既能防止碰撞时乘员从窗中飞出，又不致对其头、颈部位造成较严重伤害。安全玻璃可分为强化玻璃和夹层玻璃