金属材料的应用现状与发展趋势

第一篇：金属材料的应用现状与发展趋势

金属材料的发展现状与前景

摘要：金属是人们日常生活生产中最不可或缺的材料，更是人类社会进步的关键所在，本篇论文主要论述金属材料的种类、性能及在社会发展中的重要应用，并且展望金属材料在未 的发展前景。

关键词：金属材料、镁合金、铝合金、稀土、汽车

引言

金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。

人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。我们对金属材料的认识应从以下几方面开始：

一、分类：

金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。

1、黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳 2％～4％的铸铁，含碳小于 2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。

2、有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。

3、特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。

4、金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属、喷射成形金属，以及粉末冶金材料。铸造金属通过铸造工艺成型，主要有铸钢、铸铁和铸造有色金属及合金。变形金属通过压力加工如锻造、轧制、冲压等成型，其化学成分与相应的铸造金属略有不同。喷射成形金属是通过喷射成形工艺制成具有一定形状和组织性能的零件和毛坯。

二、性能

金属材料的性能可分为工艺性能和使用性能两种。为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。

材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。

材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。

三、应用现状：

金属材料的发展已从纯金属、纯合金中摆脱出来。随着材料设计、工艺技术及使用性能试验的进步，传统的金属材料得到了迅速发展，新的高性能金属材料不断开发出来。如快速冷凝非晶和微晶材料、高比强和高比模的铝锂合金、有序金属间化合物及机械合金化合金、氧化物弥散强化合金、定向凝固柱晶和单晶合金等高温结构材料、金属基复合材料以及形状记忆合金、钕铁硼永磁合金、贮氢合金等新型功能金属材料，已分别在航空航天、能源、机电等各个领域获得了应用，并产生了巨大的经济效益。

1、镁及镁合金

镁由于优良的物理性能和机械加工性能，丰富的蕴藏量，已经被业内公认为最有前途的轻量化材料及21世纪的绿色金属材料，未来几十年内镁将成为需求增长最快的有色金属。1.1在汽车领域的应用

20世纪70年代以来，各国尤其是发达国家对汽车的节能和尾气排放提出了越来越严格的限制，这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车。据测算，汽车自重减轻10%，其燃油效率可提高5.5%，如果每辆汽车能使用70公斤镁，CO的年排放量就能减少30%以上。镁作为实际应用中最轻的金属结构材料，在汽车的减重和性能改善中的重要作用受到人们的重视。1.2、电子及家电用镁合金

汽车行业对镁合金的大量需求，推动了镁合金生产技术的多项突破，镁合金的使用成本也大幅度下降，从而促进了镁合金在计算机、通讯、仪器仪表、家电、医疗、轻工等行业的应用发展。其中，镁合金应用发展最快的是电子信息和仪器仪表行业。在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上电磁屏蔽、散热和环保方面的考虑，镁合金成了厂家的最佳选择。另外，镁合金外壳可使产品更豪华、美观。在电子信息和仪器仪表行业的镁合金制品的单位重量和尺寸不如汽车零部件，但它的数量大、覆盖面广，其用量也是巨大的。所以，近几年电子信息行业镁合金的消耗量急剧增加，成为拉动全球镁消耗量增加的另一重要因素。1.3、其它应用领域

其它如铝合金添加剂、镁牺牲阳极和型材用镁合金等。镁牺牲阳极作为有效的防止金属腐蚀的方法之一，广泛应用于长距离输送的地下铁制管道和石油储罐。目前，作为镁牺牲阳极的镁合金有3～4万吨/年的市场需求量，且每年以20%的速度增长。镁合金型材、管材，以前主要用于航空航天等尖端或国防领域。近几年由于镁合金生产能力和技术水平的提高，其生产成本已下降到与铝合金相当的程度，极大地刺激了其在民用领域的应用，如用做自行车架、轮椅、康复和医疗器械及健身器材。

2、钛及钛合金

钛及钛合金具有密度小、比强度高和耐蚀性好等优良特性。随着国民经济及国防工业的发展，钛日渐被人们普遍认识，广泛地应用于汽车、电子、化工、航空、航天、兵器等领域。

从钛金属的应用领域来看，以美国、日本为例，美国钛的最大应用领域是航空航天，占到总消费量的58.5%；日本则是火力、核电厂，及板式热交换器，两者合计占总消费量的41.9%。从下表可以看出，与美国相比，日本在更多方面使用钛。在体育用品方面，除了在高尔夫球杆头上使用钛以外，还有短距离用跑鞋的销钉、羽毛球拍及冰杖等登山器具、滑雪滑冰用的冰刀刃、自行车架、轮椅等等。美日两国在化学工业及油气田钻探装置上的用钛量都在增加。在计算机磁盘(真空镀膜)、纤维纺织机的框架、餐具、帐篷用具、拐杖和照相机等方面都巧妙地使用钛。

3、铝及铝合金

铝合金具有密度小、导热性好、易于成形、价格低廉等优点，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部门，是轻合金中应用最广、用量最多的合金。随着电力工业的发展和冶炼技术的突破，其性价比大为提高，目前交通运输业已成为铝合金材料的 合性能等具有非常积极的作用，在汽车领域有着良好的应用前景。

泡沫铝材被认为是一种大有前途的未来汽车的良好材料。泡沫铝材在汽车制造中的应用多为三明治式的三夹板，即：芯层为泡沫铝或泡沫铝合金，上下层为铝板或其他金属薄板。德国卡曼汽车公司用三明治式复合泡沫铝材制造的吉雅轻便轿车的顶盖板的刚度，比原来的钢构件高7倍左右，而其质量却比钢件轻25%。

四、发展展望

可以预见的是，金属材料依然不会被人类忽视，甚至应该是更受到重视和发展。但是就金属材料从古至今的长期发展规律我们可以发现，金属在人类的应用历史，正呈现着一种不断减重的趋势，即人类所最为依赖和一种的金属质量正在逐渐减少。这其实并不奇怪，在人类日新月异的技术，几乎越是高端的技术，就越是追求精巧别致，比如如今火热的纳米技术，核能开发等。而金属作为传统的人类常用材料，自然也要跟上这一趋势。这也便是人类在利用金属的过程会渐渐向质量轻的金属去靠拢。从最初的铜铁，到之后的铝，到如今，未来最热门的金属已变为了镁，钛等轻金属，这些，既证明了人类社会的不断进步，同时也让金属的价值得到了越来越大的发掘和提高。而在这其中，稀土的金属的开发已成为了全世界的一个焦点，稀土金属又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称。稀土元素是典型的金属元素，它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属，比其他金属元素都活泼，可与多种元素化合，稀土氧化物的熔点都很高，生成自由能负值很大，说明它们都是很稳定的化合物。由于稀土元素的特殊性质，决定了稀土的用途。其中炼钢生产中最常用的有两种，一是稀土合金，块状稀土硅铁合金，以前用于大包投入，大包压入，粉状一般用于大包内喷粉、模铸中注管喷粉等方法加入钢中；二是混合稀土金属，制成丝(φmm-φmm)或棒(≥φmm)，丝用于钢包、中注管或连铸结晶器，使用喂丝机喂入钢中，棒采用模内吊挂的方法熔入钢中。稀土金属包芯线作为线性添加材料的新品种，由于喂丝技术在炼钢生产中的广泛应用，必将得到进一步的发展。

可以肯定的是，在未来，随着人类生活中的不断需要，还会有更多的金属被开发出他独特的用途，成为人类社会中所必不可少的材料。也将同样引起未来科技的震荡，从而强力的推动社会的发展。好不夸张的说，未来社会人类能否生存，是否能利用好一些新兴金属将在很大程度上起着决定性的因素。因而，金属在未来的前景依然一片大好。

金属材料与人类社会进步的关系已不需多言，其体现的价值早已不再是简单一种人类所熟知的材料而已了。更多的，是一种社会进步的推动力。显而易见，金属材料的存在让人类的社会的进步加速了很多。而能够学会利用金属材料，毫无疑问，也是人类社会在不断前进中的一大幸事。所以，我们应该感谢金属材料在人类社会中起到的作用，也应更好的在未来利用好金属，让他的光芒更加闪耀。参考文献：

1、《材料与社会进步》 戚飞鹏 著 上海大学出版社

2、《金属材料学》 王笑天 著 机械工业出版社 1987

3、《中国古代冷兵器》 郑轶伟 著 上海文化出版社

4、《铝合金及应用》 潘复生 张丁菲 等著 化学工业出版社

5、《航空航天材料》 李成功 恒志傅 著 国防工业出版社

6、《稀土材料学》 刘光华 著 化学工业出版社

第二篇：汽车材料的应用现状与发展趋势探讨

http://www.xiexiebang.com 得到无间隙原子的材料组织[9]。IF钢是目前世界最先进的汽车用钢之一。由于没有间隙原子，IF钢具有优越的深冲性能，近年来由于冶炼技术的提高，钢材强度也进一步提高，目前其最高强度已经达到了440MPa[10]。高强度的IF钢广泛用于制造车身结构件和“开合件”，能使汽车构件减轻、变薄，因此，发展、应用前景很广阔[11-13]。

BH钢（Bake Hardenable Steel）,即烘烤硬化钢。这是一种低碳、低屈服强度和较好成形性的钢。在其成形过程中产生应变硬化，随后通过油漆烘烤（约170℃）或高温处理，产生烘烤硬化，能很好的解决钢板的成形性和抗凹陷性的矛盾，还能获得良好的表面质量[14]。世界多家汽车公司均已掌握了BH钢的相关工艺技术，诸如特殊的冲压工艺技术、激光焊接技术等，使BH钢的应用范围向制造汽车外覆件，如发动机罩、行李箱盖板、车门等发展[15]。

DP钢（Dual Phase Steel），双相钢。双相钢最早发展于20世纪70年代，其组织中主要由铁素体和马氏体组成。马氏体为强化相，以小岛状形式分布于铁素体上，其体积分数通常随强度的增加而增加；软相铁素体是连续的，从而使这类钢具有极好的延展性。但是，当发生形变时，应变主要集中在被岛状马氏体包围的强度相对较低的铁素体上，产生高硬化速率且具有高延伸率[16]。因此，与具有相同屈服强度的普通钢相比，DP钢具有更高的抗拉强度，是一种高成形性、高强度的钢材，制造工艺和方法比较简便。它主要用于需要高强度、高抗碰撞吸收能且对成形要求严格的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系统等[17]。如美国通用和福特公司用双相钢制造汽车轮辐，质量减轻约14%，而疲劳寿命可达普通碳素钢的2倍[18]。

TRIP钢（Transformation Induced Plasticity Steel）,相变诱导塑性钢。此种钢是由贝氏体、奥氏体和铁素体组成的一种低碳型高强度钢。因其应变诱发残余奥氏体发生马氏体转变，提高了钢材的强度和延性而得名[19]。TRIP钢比具有同样强度的钢材有更高的疲劳强度。这是由于在钢材变形时形成的疲劳裂纹的尖部，局部的残余奥氏体转变为马氏体产生了显著的加工硬化，并伴随相变产生的压应力阻碍了疲劳裂纹的扩展，因而改善了疲劳性能[20]。在汽车制造中选用TRIP钢制成车架横梁件或者其他构件上，可以充分发挥这种钢既有高强度、又有高塑性的特点，达到轻量化和降低油耗、减少排放的目的，而且可以改善整车的安全性能，提升该车的性能等级[21]。

镀锌板因其具有良好的可焊性、成形性、镀层附着能力，特别是优良的耐蚀性，近年来发展和应用非常迅速，现在已开发出很多产品[22]。早期镀层多为纯锌镀层，近年来又开发出了热镀Zn10%-Fe20%合金镀层板、电镀Zn-Ni合金镀层板等新产品，其镀层结合力、防腐性能、成形性能以及综合性价比等更好。目前，围绕汽车轻量化、高安全性、绿色环保等因素，大量新的镀层钢板正在研发当中，原有产品也正在进行性能改进。

超细晶粒钢是当前世界汽车用钢铁材料研究的热点。超细晶粒钢是21世纪先进高性能结构材料的代表。其强化思路具有明显的特点，即通过晶粒的超细化同时实现强韧化，完全

http://www.xiexiebang.com 具有高的弹性变形能力；②其密度约为钢的1/3，纯铝的密度仅为2.68g/cm3;③具有良好的导热性，导热性比钢大3倍，仅次于铜；④机械加工性能比钢高4.5倍；⑤单位质量导电率为铜的2倍；⑥其表面具有良好的耐蚀性，可形成致密的氧化膜，即使在酸性介质中也具有良好的耐蚀性；⑦加工性能好，可铸造，容易和一些金属融合形成性能优异的铝合金，可锻造、焊接、轧制、冲压成形，类同于钢，以满足不同的使用个加工要求；⑧无磁、无毒、无火花放电[32-34]。

汽车用铝合金主要有变型铝合金和铸造铝合金两大类[35]。变型铝合金主要用于制造汽车散热系统、发动机罩、车身等。铸造铝合金主要用于制造变速箱壳体、发动机缸体、轮毂等。未来汽车材料构成比例中，铝合金的比例还会进一步增加。如在德国的试验车中，铝合金使用率达到了全部材料质量的30%。可以预言，未来若干年铝合金仍旧是汽车轻量化选材的首选材料[36]。

除了铝合金外，镁合金也是车用轻质合金材料之一。虽然镁合金的用量远不如铝合金，在汽车上的应用比例约占0.3%，平均质量约5KG，但是，近年来镁合金的用量正在迅速增加[37]。

镁合金材料具有密度小、可回收、比刚度接近铝合金和钢材、比强度高于铝和钢材、易切削、尺寸稳定性好、优良的阻尼减震性能、抗EMI电磁波等优点[38]。

研究汽车用镁压铸件并将镁合金材料应用于汽车制造是汽车轻量化的热点。镁合金用于制造座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车安全性和舒适性，制造发动机气缸盖、离合器壳、变速器壳等在降低噪声方面优于一般金属材料。此外，镁合金还被大量应用于制造汽车仪表、车门框架、转向盘等元件。欧盟、日本、美国等用镁合金以制造零部件为主，占汽车用镁合金用量的80%以上[39-40]。

除了常用镁合金外，各种新型镁合金相继问世，据2007年第1期《现代材料动态》报道，一种耐热、抗蠕变稀土镁合金汽车材料由瑞格镁业研发成功，并用于制造多个汽车部件。

钛合金属于新型结构材料。钛合金具有优异的综合性能，密度小，密度仅为钢的60%左右，比断裂韧性和比强度高，抗腐蚀性能优异，在较高的温度下仍能保持较高的强度和其他机械性能，可在450℃~500℃的温度环境下长期工作而不失效。钛合金还有较好的低温性能，如间隙元素极低的钛合金TA7，在—253℃还具有一定的塑性[41-42]。

随着科学技术的日渐成熟和低成本钛合金的开发，钛合金在汽车材料上的应用得到了不断的发展。日本正在用Ti-5Al-2Cr-Fe合金试制曲轴。宝马、法拉利、本田、通用等世界著名汽车厂家已经将钛制连杆、气门、气门弹簧等应用于发动机。通用、大众公司底盘系统中悬挂系统的加速器、制动踏板、紧固件等也采用了钛制零件。此外，钛制轮毂、阀、螺栓、中控台面板等零件在通用、福特等汽车产品中亦可见[43-44]。

4.车用陶瓷

陶瓷是一种具有独特的力学、热学性能的无机非金属材料。它具有高温强度高、耐腐蚀、5

http://www.xiexiebang.com [11] WANG Zhaodong, Guo Yanhui,Xue Wenyang,etal.Effect of Coiling Temperature on the Evolution of Texture in Ferritic Roolled Ti-IF Steel[J].J.Mater.Sci.Technol.,Vol.23 No.3:337-341,2007。[12] 李文彬,高强度汽车用钢板的生产和研究[J].重型汽车,2005.4:20-22。

[13] 傅世枢,当代汽车用钢和超轻钢制汽车技术的开发[J].汽车工艺与材料,2008年,第2期：39-48。[14] 谭善锟,潘兴旺,李明,等.奇瑞轿车用钢板[J].汽车工艺与材料,2004年,第6期:59-64,74。[15] 徐津津.新型轻质材料在汽车发动机罩上的应用[J].上海汽车,2008.3:44-46。

[16 ]V.Abousi,H.Saghafian,Sh.Kheirandish etal.A Study on the Wear Behaviour of Dual Phase Steel[J], J.Mater.Sci.Technol.,Vol.23 No.1: 107-120,2007.[17] 冯伟卿，双相钢在汽车行业中的应用[J].上海汽车,2008.4：39-42。[18] 陆匠心,王利.高强度汽车钢板的生产与应用[J].世界汽车,2003.7:47.[19] 王利,陆匠心.宝钢冷轧汽车板的发展和应用[J].世界钢铁,2002年,第6期：2-6。

[20] 姚贵升,塑性变形诱导相变钢TRIP钢的性能和应用[J].汽车工艺与材料,2006年,第6期:13-18。[21] 叶平,张梅,苏钰,等.TRIP钢在汽车地盘结构件中的应用[J].汽车工艺与材料,2006年,第9期:23-25,27。[22] 杨键.汽车镀锌板的发展[J].中国冶金,1997年,第6期:40-42。

[23] 张富强,朱心昆,梅东生.微米级超细晶粒钢细化工艺的研究进展[J].汽车工艺与材料,2007年,第8期:39-41。

[24 ] 周建军,谢小梅.超细晶粒钢的应用研究[J].汽车工艺与材料,2005年,第5期:22-24.[25] 叶天汉,黄光伟,韦民,等.汽油发动机合金化优化设计[J].装备制造技术,2008年,第5期:12-14。[26] 晓青.现代汽车发动机材料发展新动向[J].金属世界,2004年,第4期:39-44。[27] 王忠诚,孙向东.《汽车零部件热处理技术》[M],北京:化学工业出版社,2007年。[28] 肖燕.现代车用金属材料及其发展趋势[J].金属世界, 2005年,第4期:48-51。[29] 李鸿鹏,轿车车身技术的新发展[J].汽车实用技术,2003年,第9期:41-43。[30] 张孝福,汽车用不锈钢[J].上海金属,2000年7月,第22卷,第4期：3-7。

[31]陆刚.铝、镁、钛合金材料在汽车工业中的应用和发展[J].上海有色金属,2006年6月,第27卷,第2期:43-48。[32] 廖君,车用铝合金轻量化材料[J].汽车工艺与材料,2008年,第2期:8-10。

[33] 马鸿图,李志刚,易红亮,等.汽车轻量化及铝合金的应用[J].世界有色金属,2006年,第10期：10-14。[34] 武仲河,战中学,孙全喜,等.铝合金在汽车工业中的应用与发展前景[J].内蒙古科技与经济,2008年5月，第9期,总第163期:59-60。

[35] 尹晓辉,刘静安.汽车用铝材的现状、发展趋势与重点研发方向[J].铝加工,2007年,第5期，总第177期:10-17。

[36] 倪德明.铝、镁合金材料在汽车工业中的应用[J].上海汽车, 2007.08:39-41。[37] 彭岳华,镁合金材料在汽车中的应用[J].汽车与配件,2008-20:46-47。

[38] 徐津津,新型轻质材料在汽车发动机罩上的应用[J].天津汽车,2008年,第4期:42-44。[39] 果玉芝.镁及镁合金在汽车制造方面的发展前景[J].农机使用与维修,2007年,第1期:68。

[40] 孙全喜,战中学,李进军.汽车用镁合金的现状与发展前景[J].内蒙古科技与经济,2008年5月,第9期,总第163期:73-74，76。

[41] 肖永清.诠释现代汽车用钛合金的应用及前景[J].铝加工, 2008年第1期：41-43。

[42] 张大杰,张凤杰.钛合金在汽车轻量化中的应用[J].Ti钛工业进展,2007年2月,第24卷,第1期：32-35。[43] 余洪.金属钛及其合金[J].汽车工艺与材料, 2004年,第12期:6-9。

[44] 陈元华,杨沿平.镁合金在汽车轻量化中的应用[J].桂林航天工业高等专科学校校报,2008年,第1期（总第49期）:20-22。

[45] 符锡仁.汽车用陶瓷材料[J].汽车工艺与材料,1992年,第9期:34-36。[46] 冯波.特种陶瓷在汽车上的应用及发展状况.湖南农机,2007.03:129-130。[47] 庾晋,车用陶瓷前景[J].江苏陶瓷,2002年12月,第35卷,第4期:24,28。

[48] 朱则刚.车用塑料的发展和未来[J].化工科技市场, 2006年7月,第29卷,第7期:16-20。[49] 马鸣图,杨洪,魏莉霞.汽车轻量化和塑料复合材料的应用[J].新材料产业, 2007年,第9期:34-38。[50] 朱建芳 编译.塑料和复合材料为汽车飞机节能助力[J].国外塑料,2008年,第26卷, 第2期:46-50。[51] 周绍荣.塑料在汽车工业中应用的发展趋势[J].商用汽车杂志,2005年,第10期:94-96。

第三篇：关于磁悬浮电机的应用现状与发展趋势

关于磁悬浮电机的应用现状与发展趋势

李宇佳

（北京交通大学，北京，100000)摘要：本文概述了磁悬浮电机的原理及优点，重点介绍了磁悬浮风力发电机的结构和工作原理。并简述了磁悬浮电机当前的应用领域。最后本文展望了磁悬浮电机未来的发展方向。

关键词：磁悬浮电机；风力发电机

Developing Trends of Magnetically Levitated Electric Machines and Their Applications

Li Yujia(Beijingjiaotong University,Beijing,100000)Abstract：In this paper, the principle and advantages of the agnetically Levitated Electric Machines are summarized.The structure and working principle of the magnetic levitation wind generator are introduced.The current application field of agnetically Levitated Electric Machines is briefly introduced.Finally, the future development direction of tagnetically Levitated Electric Machines is prospected.Key word:lagnetically Levitated Electric;Machines wind power generator 引言

传统的a电机是由定子和动子组成，定子与动子之间通过机械轴承联接或存在机械接触，因此动子运动过程中存在机械摩擦。机械摩擦不仅增加动子的摩擦阻力，使运动部件磨损，产生机械振动和噪声，而且会造成部件发热，使润滑剂性能变差，严重的会使电机气隙不均匀，绕组发热，温升增大，从而降低电机效能，最终缩短电机使用寿命。磁悬浮电机是利用定子和动子励磁磁场之间“同性相斥，异性相吸”的原理使动子悬浮起来，同时产生推进力驱使动子在悬浮状态下运动。因此，定子与动子之间不存在任何机械接触，可以产生较高的加速度和减速度，机械磨损小，机械与电气保护容易，维护、检修和更换方便，适用于恶劣环境、极其洁净无污染环境和特殊需要的领域。磁悬浮电机的研究越来越受到科技工作者的重视，其发展前景令人鼓舞。

和机械摩擦的不足，目前已研制出各种无接触式磁轴承，用来取代机械轴承。典型的磁悬浮轴承如径向磁轴承、径向推力磁轴承和轴向磁悬浮轴承，以及径向自由度可控的电磁悬浮轴承。

2.1 径向磁悬浮轴承

径向磁悬浮轴承是由两个径向磁化同轴空心圆柱组成，磁化方向相反。当两个磁化圆柱轴向重合、径向同心时，圆柱所受径向磁场推力为零。而当两个磁化圆柱发生轴线偏移时，由于圆柱之间气隙磁场极性相同产生不平衡排斥力使圆柱轴线趋于一致。这种径向磁轴承虽然能做到径向自动稳定，但磁轴承轴向不稳定，而且当轴线偏转时，角向稳定性也不好，因此用途有限。

2.2 径向推力磁悬浮轴承

径向推力磁悬浮轴承通常采用两个轴向磁化，而磁化方向相反(也可采用一个轴向磁化，而另一个径向磁化的同轴空心圆柱，但轴向错开一定位置，不仅能保持径向稳定性，而且提高了轴向和角向稳定性。2 磁悬浮轴承电机

为了克服传统旋转电机存在机械轴承

2.3 电磁悬浮轴承

这种多自由度电磁力控制的磁悬浮轴承，转轴两端均有水平方向和垂直方向两个自由度电磁力控制系统，而轴向通过驱动部分控制。当转轴在水平方向或垂直方向发生偏离时，分别控制水平或垂直方向的差动励磁线圈电流，由于电磁力大小与励磁线圈和气隙大小有关，因此可以通过改变电磁力使转轴趋于平衡位置。这种磁轴承虽然转子转动惯量不大，但由于控制线圈产生磁场使转轴受到一个与转向相反的电磁转矩，而且该电磁转矩随着转速增大而增大，因此对驱动系统转矩要求比较高，仅适用于低速大转矩的领域应用。磁悬浮轴承电机要解决的主要问题是轴承的支撑力，而驱动力仍然依靠电机本身来解决。因此，磁悬浮轴承电机虽然可以做到悬浮与驱动独立控制，但系统结构尺寸比较庞大，转动惯量大，系统动态响应比较缓慢，易于引起系统振荡甚至不稳定运行。磁悬浮电机的应用

3.1 在风力发电机中的应用

（1）工作原理

直驱式磁悬浮风力发电机，其风轮和发电机直接耦合，结构与传统风力发电机结构相似，例如，可以把原来的机械轴承全部换成主动磁悬浮轴承，径向有前后两个径向磁轴承支承，轴向采用轴向推力磁轴承支承。如图1所示，一种水平轴磁悬浮风力发电机是由风轮叶片、发电机结构、保护轴承、主动磁悬浮轴承等构成的。考虑到轴向推力盘重量比较大，因此将其放在靠近中间的位置，保护轴承位于发电机转轴两侧的最外端。图1 磁悬浮风力发电机机构示意图 磁悬浮风力发电机是一种风－机－电能量转换装置，其工作原理:发电机转子稳定悬浮于空间，通过风带动叶片转动，并传递到整个风力发电机的转轴，由发电机完成

机械能向电能的转换，最后，利用电力电子变换器将其转换成负载所需的电能。

（2）关键技术分析 对于风力发电机而言，降低其起动风速，提高风力发电质量是关键技术。要达到这两个要求，需要解决的关键问题有:风轮叶片技术、磁悬浮支承技术、发电机技术和储能技术，下面围绕磁悬浮风力发电机的四点关键技术进行分析。

由流体力学可知，风能计算表达式:

T12Sv3(1)式中:ρ是空气密度；S是叶片扫风面积；ν是风速。由贝茨理论可以得到叶片上所能获得的最大功率:

PmaxCPT(2)

式中:Cp是贝茨功率系数，Cp=0．593。由式(1)和式(2)可见，为提高风能向机械能的转换效率，可以通过增加叶片的扫风面积和叶片优化设计来实现。这需解决3个问题:①提高叶尖速比；②叶片材料的选择；③叶片结构的设计。

a 叶尖速比是用来表述风电机特性的一个重

要的参数，用λ来表示:

V2Rnv60v(3)

式中:V是叶片尖端线速度；ν是风速；n是风轮转速；Ｒ是风轮转动半径。由式(3)可知，同风速下的叶尖速比越大，叶片转速越快。现代的风力发电机常用的是2枚到3枚叶片，理想情况下，由风机叶片数与λ的匹配关系知，λ在5～8的范围变化。

b 根据风轮叶片材料的发展史，叶片可以分为木制叶片、铝合金等弦长叶片、钢制叶片、玻璃钢叶片。由于木制叶片不易制造成扭曲状，且存在木材强度低等诸多问题，限制了其在风力发电机中的应用和发展。为满足扭曲叶片的要求并减轻叶片重量，随后，出现了钢梁玻璃纤维、铝合金和玻璃钢制成的叶片。在选择叶片材料时，通常选用叶片强度、刚度满足要求，又具备较好的气动性

能的玻璃钢复合材料。因此，材料的选择将直接影响着风轮叶片捕获风能的能力。

c 叶片结构设计主要包括剖面结构设计、铺层设计和根端设计三个方面的内容。当采用玻璃钢材料来制造风轮叶片时，材料的强度、弹性模量的差异以及工艺的多样性是重要的注意事项。例如，和空腹金属材料的叶片相比较，虽然玻璃钢材料的弹性模量较低，但其强度比金属材料高，完全可以在不改变外形尺寸的情况下，代替金属材料。但是，玻璃钢材料的叶片却难以达到金属材料同等的刚度，而此时，盲目地增加叶片厚度，必然会影响到叶片的气动性能。综上所述，选用玻璃钢材料制作叶片时，总是希望制作较厚的叶型，并采用空腹的结构。

铺层设计主要是确定纤维量和纤维方向。合理地安排铺层的方向、角度和比例，可以保证叶片气动载荷和所受离心力的满足要求；根端设计主要考虑到叶根是叶片和轮毂的紧密连接处，并且叶片的断裂也往往发生在叶根上。叶根根据各叶片的使用情况、风力机结构、尺寸及功率来设计，其安全系数要比叶片本身要大一些，一般大1．5～2倍。此外，可以借助三维建模软件Pro/E对叶片进行三维实体建模，并利用Ansys仿真软件对叶片进行动力学分析。

3.2 在空调中的应用

随着科技的不断进步与发展，磁悬浮轴承性能在不断地提升，同时受电子元件的集成化也促使其成本逐年降低。虽然国内外经过多年的探索，磁悬浮产品在不少领域成功地应用，但是该项技术领域仍然存在很多难题，如控制系统的优化设计以及材料转子轴系动力特性问题等。为了更有效地改进控制方法和策略需要在深人研究控制系统的同时，着重研究转子系统的动力学特性，从而达到对复杂转子的理想控制。

目前空调风机多采用机械轴承，风机主轴与轴承之间会产生机械摩擦，而电机必需克服这部分摩擦才能驱动风叶旋转，同时造成电机发热产生较大幅度的振动使得风机寿命降低。要想实现风机长时间的运行还需轴承润滑系统和冷却系统的改进。如果采用磁悬浮轴承，定、转子之间没有机械摩擦，磁悬浮轴承运转阻力为零不会发热，从而省去了冷却系统和润滑系统，减少了体积重量，提高了可靠性和寿命悬浮运转大大减少了机械噪声，同时也大大减少了机械振动，振动幅度远远小于普通风机，提高了整个空调稳定性。

从目前内的磁悬浮轴承技术水平来看，虽然已经具备了应用在常温设备上的条件，但是仍然存在两方面的问题：一方面由于较难实现磁悬浮轴承转子的高精度控制，因而造成系统可靠性差以及故障率高；另一方面，欠缺标准化的产品工艺。磁悬浮电机的应用领域

4.1 电子工业

超大规模集成电路的发展要求半导体硅片在超真空、无杂质密封室内加工，对传送硅片的机器人具有苛刻的要求:既不能用润滑油，也不能产生尘粒和气体，因此采用磁悬浮电机直接控制机器人及其操纵手臂成为理想的选择。另外在集成电路制版过程中磁悬浮将会取代气垫悬浮芯片布焊。

4.2 化工领域

环境污染严重的放射性环境或高温辐射环境，如用磁悬浮轴承驱动调速离心泵进行核废料处理，可以解决机械轴承磨损与定期维修的难题。

4.3 柔性制造、加工和传送系统

工件的悬浮保持与传送。如基于同高速通讯网络互联的分布式磁悬浮直线感应电机群、各种功率转换和控制器组成的高速、高加减速度材料运输系统。基于磁悬浮技术的石油和煤炭输送系统，可以减小原油与输油管之间的接触粘滞力，极大地提高输油速度，在多山地区，磁悬浮煤炭输送系统不仅解决铁路运输的难题，而且适用于爬坡和全天候工作。

4.4 轨道交通

超导磁悬浮机车能实现超高速、大容量平稳安全运输，极大地提高运输效率，高温超导磁悬浮机车是未来列车发展的趋势。

4.5 生命科学领域

心脏是人生命中的永动机，一旦发生故障难以修复。利用人工心脏部分或全部替代心脏功能成为心脏病患者生命延续的关键。过去利用机械轴承人工心脏血泵会产生摩擦和发热，使血细胞破损，引起溶血、凝血和血栓，甚至危及病人生命。现在国外研制成功的离心式和振动式磁悬浮人工心脏血泵，采用无机械接触式磁悬浮结构不仅效率高，而且可以防止血细胞破损，引起溶血、凝血和血栓等问题。磁悬浮血泵的研究不仅为解除心血管病患者的疾苦，提高患者生活质量，而且为人类延续生命具有深远意义。磁悬浮电机的发展趋势

5.1 新材料应用

(1)稀土永磁材料，如钕铁硼NdFeB，具有磁能积高和功耗低的特点，而且我国稀土蕴藏量丰富，开发研究潜力巨大。

(2)高温超导材料，如YBaCuO，利用超导材料的抗磁特性或磁链守恒特性产生巨大的电磁力，可以预见高温超导材料在磁悬浮控制中将得到广泛应用，如超导磁轴承用于电力系统大惯量飞轮储能，直线电机超导磁场梯度悬浮推进系统。

(3)稀土高温超导REBa2Cu3O7-x和光稀土高温超导LREBa2Cu3O7-x在77K温度下具有极高的电流密度，可以产生极强的磁场，这些新材料的研制成功将为高速磁悬浮机车的应用提供又一新的设计方案。

5.2 新技术应用

超声波传感技术和激光传感技术在高速磁悬浮运动定位控制中的应用，提高了定位速度和精度；可编程逻辑控制技术在复杂磁悬浮系统中实现自动时序控制；高性能逆变器设计和智能化非线性电机控制技术应用；利用以计算机技术和网络通信技术为基础的全球定位系统GPS为磁悬浮系统提供快捷的宏观监测、控制和服务。

5.3新领域应用

磁悬浮电机不仅在电气等工业领域得到广泛应用，而且在生命科学领域也开始得到应用，充分显示了磁悬浮电机在国民经济发展和人们生活质量提高。总结

本文介绍了磁悬浮电机，具有无摩擦和

磨损，无润滑油污染，寿命长等一系列优点。随着市场需求的改变以及用户体验的认可，未来磁浮轴承被应用的数量将会不断的增长以及型号也会不断的改变，由此也可以推测出磁悬浮轴承未来可能的发展趋势：可靠、易用、价廉标准化。

参考文献：

[1]Sheng-Ming Yang, Electromagnetic Actuator

Implementation and Control for Resonance Vibration Reduction in Miniature Magnetically Levitated

Rotating Machines [J]IEEE ANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS.2011

[2] Johan Abrahamsson,Prototype of electric driveline with magnetically levitated double wound motor [J].XIX International Conference on Electrical Machines-ICEM.2010

[3] Han-Wook Cho.3-Dimensional Finite Element Analysis of Linear Synchronous Motor for Magnetically Levitated Vehicle.2010

[4]谢宝昌.磁悬浮电机及其应用的发展趋势[J].微电机.[5] 赵俊峰.磁悬浮风力发电机关键技术及其发展现状 [J].微特电机.2013

[6] 汤士明.磁悬浮轴承技术在风机与泵类设备中的应用现状 [J].微特电机.2013

[7] 刘健.基于软件延时补偿的高速磁悬浮电机转子低频颤震抑制研究[J].震动与冲击.2014

[8] 黄梓嫄.非线性接触下磁悬浮电机柔性转子系统模态分析 [J].中国电机工程学报.2013

[9] 李红.高速磁悬浮电机磁轴变偏置电流控制[J].电机与控制学.2012

[10] Matthias Hofer, Richard Spiebeger.Design and Sensorless Control of a ReluctanceSynchronous Machine for a Magnetically Levitated Drive.2010

第四篇：浅析服装电子商务应用的现状和发展趋势

浅析服装电子商务应用的现状和发展趋势

摘要：服装电子商务作为服装企业营销手段之一,由于它的经济性和便捷性,近年越来越受到服装企业的重视。本文通过对我国服装电子商务的应用现状和特点进行分析和研究,指出了服装电子商务的发展趋势,并针对网民、中小服装企业和电子商务服务平台提出一些建议,希望我们的研究对服装电子商务和服装企业的发展具有积极意义。

近年来,随着信息技术的发展和全国范围的网络普及,电子商务以其特有的跨越时空的便利、低廉的成本和广泛的传播性在我国取得了极大的发展。作为电子商务中坚力量之一的服装电子商务的异军突起标志着一种新兴的服装商务模式的产生。在服装电子商务取得长足进步的同时,有必要对我国服装电子商务的现状和趋势进行分析,加深我们对服装电子商务的认识和理解,并认清服装电子商务的发展方向。

众所周知,我国是服装生产大国,也是服装出口和消费大国,服装产业在我国国民经济中占有重要的地位,因此,对服装电子商务的分析和研究不仅具有重要的理论意义,而且对于我国的服装企业,特别是中小服装企业的发展也具有一定的指导价值。

一、服装电子商务发展回顾

根据艾瑞咨询的报告:我国服装电子商务经历了4个阶段,分别是孕育期、起步期、发展期和成熟期。

从20世纪90年代开始到2003年之前,我国服装电子商务处于孕育期。当时人们对电子商务有了初步的认识和了解,开始了尝试和摸索;同期网络技术的普及和上网的便利也给电子商务的发展提供了外部条件。这段时间真正从事电子商务的企业很少,并且主要以B2B电子商务为主。

2003年由于非典的爆发和淘宝网大量的广告效应,使得越来越多的人认识了网购并培养了大量的用户,服装服饰类产品成了网络热购的产品之一。这个阶段可以说是服装电子商务的起步期,C2C电子商务得到了发展。

2005年PPG公司将传统服装零售和电子商务结合,开创了男装B2C直销的新模式,填补了当时男装电子商务的空白,并以其独特的商业模式吸引了资本市场的关注和青睐,服装电子商务进入发展期。此后涌现出了大量的服装直销电子商务平台,比如凡客(Vancel)、麦网等等。

从2007年开始服装电<优麦电子商务论文>子商务步入了成熟期,服装服饰类产品成了网购的第一大商品,无论从数量上还是交易额上都是最大,大大小小的服装电子商务平台总计达几千家。

二、服装电子商务应用现状

1.网民数量和网购人数迅猛增加

电子商务的发展离不开信息技术的发展和网络普及,网络的普及造就了一定数量的网民,而一定数量网民是实现电子商务的前提和保证。

根据中国互联网络信息中心最新统计:今年上半年我国网民规模已达3.38亿,继续领跑全球互联网;其中,使用手机上网的网民也已达到1.55亿,约占我国网民总数的一半(46%)。

值得注意的是,面对金融危机的影响,互联网交易应用得到了迅速发展。网络购物的用户规模在经济危机中逆势上扬,达到8788万,半年增加了近1400万用户,而网上支付用户半年使用率增加4.8个百分点。

2.网商数量数量增长迅速

阿里巴巴集团研究中心发布的报告称:截至2009年上半年,中国网商数量已经扩大至6300万,社会经济影响力也越来越大。主流的电子商务网站如淘宝网等,已成为近年来最受欢迎的创业平台之一。据不完全统计,2008年9月以后的一段时间里,每天新增的网店超过5000家。

3.服装电子商务交易规模

根据艾瑞咨询的调研数据:2008年网络购物用户在网上购买最多的产品为服装鞋帽类,占比64.9%。并且2008年中国时尚商品网络购物交易额实现了高增长,环比增长136.8%达到274.6亿元,这主要是因为服装服饰类商品已发展成为网购交易第一大类商品,用户需求旺盛。艾瑞咨询预计,包括服饰、化妆品等在内的时尚商品的需求未来会持续旺盛,时尚商品网络购物交易额09年有望实现接近翻倍的增长。

4.服装电子商务服务网站数量

据中国电子商务研究中心相关调查数据显示,截止到2009年6月,我国规模以上电子商务网站总量已经达12282家。其中,B2B电子商务服务企业有5320家,B2C、C2C与其他非主流模式企业达6962家,特别是自进入2008年来,呈现出高速增长、乃至井喷之势。在行业分布中,纺织服装行业所在比重最大,为14.32%。

5.采用第三方电子支付规模显著增大

网民对第三方支付的安全性的信任度明显提高,网民采用第三方支付的交易量显著增加。

中国电子商务研究中心的研究报告:2008年网上支付市场交易额规模达到3000亿元,相比2007年不到1000亿,同比增长200%,而2009的交易额,预计全年有望逼近5000亿“大关”。

三、服装电子商务表现特点

近年来,我国服装电子商务取得了很大的进展,无论从交易规模、网购人数,还是从专业电子商务网站来说,在所有行业中都名列前茅。但也表现出以下一些特点:

1.电子商务地区分布不均衡

根据中商情报网报告:2008年21城市中共有1564万人在网上购买了172亿元的服装,增长127.6%,其中京沪穗深四地有759万人在网上购买了87亿元的服装,交易额和购物人数都大概占50%。其他地区也大多集中在东部沿海或内陆发达地区。

而随着我国中西部地区网络技术的普及和人们上网意识的增强,中西部地区将有很大的扩展空间,增长潜力大。

2.网购热衷于名牌产品

由于网民的总体特征是年轻,学历相对较高,所以运动休闲品牌在网民中最受欢迎。无论是男性网民还是女性网民,品牌提及率前三名均为耐克、阿迪达斯和李宁,无一例外全是运动品牌。男性网民品牌提及率第十一位为波司登,女性网民品牌提及率第十一名为艾格。不过艾格在女性网民中2008年购买过的服装品牌中位居第一。

另外由于网络的虚拟性,网民对名牌产品的质量一般有较高的信任度,所以也助推了网购名牌的热情。

3.参与网购的网民比例还不是很大

根据中商情报网报告:服装是网上购买人数最多,金额也最高的商品。接近六成(57.8%)的网上购物消费者在网上买过服装,服装也占到了全部网购金额的约四分之一(23.5%)。也应清醒地看到:中国网民的购物潜力仍未被完全释放。在欧美和韩国等互联网普及率较高的国家,网民中网络购物比例已经超过三分之二。各大网络购物网站致力于打造更加简单易行的购物平台,网络购物的门槛越来越低,只要会上网就可以学会网络购物。

4.网络安全是一个突出问题

中国互联网络信息中心指出:2009年上半年内有1.95亿网民上网时遇到过病毒和木马的攻击,1.1亿网民遇到过账号或密码被盗的问题。网络安全隐患使网民对互联网的信任度下降,仅有29.2%的网民认为网上交易是安全的。网络和信息安全制约了电子商务、网络支付等交易类应用的发展。

四、发展趋势

1.服装电子商务继续显著增长

随着网民网购意识的进一步增加和网络技术的普及,除了2009年受金融危机的影响,相信在随后的几年里,我国服<优麦电子商务论文>装电子商务的网购人数和网购规模将继续保持2位数的增长。

2.一些企业利用C2C模式进行交易逐步向B2C模式转换

C2C模式虽然经济便利,但一些企业为了树立自己的品牌,给客户一个更加诚信的形象,它们会投资建立自己的电子商务网站,从而过渡到B2C模式。

3.服务更加多元化,个性更加复杂化

由于服装本身代表的就是一个人的个性,而每个人的个性是不同的,所以不同个性的人需要不同的个性服务,这就要求服装电子商务网站提供多种个性化的服务。

4.计算机多媒体技术和服装技术将更加紧密结合

比如三维动画技术可以更加有效的展示服装的设计理念,网上试衣系统可以让网购人员对所选择的进行“亲身体验”。

5.B2B电子商务网站将大力发展商务SNS

SNS(Social Networking Services),即社会性网络服务,提高网站用户粘性。近年来,SNS发展火热,阿里巴巴、网盛生意宝、淘宝等也纷纷涉足商务SNS领域,欲将众多的会员资源转化为会员间的人脉网络,以此提高网站用户粘性。

6.移动电子商务将不可忽视

根据艾瑞咨询发布的数据表明,2008年中国移动电子商务市场交易规模为2.1亿元,2009年随着3G商用时代到来,以及无线与传统电子商务企业的纷纷试水,预计交易规模将达6.4亿,同比增长约205%。艾瑞预计2012年移动电子商务交易规模将达到108亿元,发展潜力巨大。对服装电子商务服务企业来说应尽快为移动用户定制服务。

7.诚信交易规则需要完善

诚信交易规则的建设,如何让交易对象放心大胆的使用,如何规避“机会主义”,如何继续降低交易成本,成为B2B交易平台思考的方向,也是成功的关键。

五、几点建议

基于以上服装电子商务发展的特点和趋势,我们认为有必要针对网民、企业和服务企业提出以下几点建议:

1.对网民来说,主要是要甄别电子商务网站真伪和诚信度,同时也要注意自己支付的安全性,比如所用电脑是否有病毒。采购的网民还需要注意出售商(或个人)的诚信度。

2.服装企业尤其是中小企业应该抓住机遇,积极开展电子商务服务。中小企业一般可以先通过B2B或C2C的模式开展电子商务。此外,中小服装企业应该充分利用自身的优势,比如成本、价格和经营灵活等优势来满足人们的不同需求。

3.电子商务服务企业

应该对网站功能更加优化,为不同的客户提供不同个性的服务。比如男装和女装发布时所选用的描述词是不一样的,能不能针对男装和女装采用不同的描述词等等。

4.服装也是时尚,时尚和个人心情是紧密相关的。电子商务网站在提供电子商务服务的同时,也可以提供一些娱乐节目。比如服装欣赏视频。

六、结语

本文通过对服装电子商务应用现状、特点进行了分析和研究,指出了我国服装电子商务发展趋势,并针对网民、服装企业和电子商务服务企业提出了几点建议。希望我们的研究对促进我国服装电子商务和服装企业的发展具有积极意义。

第五篇：金属采矿方法现状

金属采矿方法现状

单位：辽宁工程技术大学 院系：矿业学院

专业班级：采矿专业14-2班 姓名：刘振宇 学号：1401020220 指导教师：王鑫阳

2016年10月11日 / 8

内容摘要

伴随着社会经济的迅速进步与不断发展,人们对于金属的需求逐渐提高。摘要讨论了我国金属矿山主要采矿方法的特点、应用情况，系统和全面地介绍了 50 年来我国金属矿山采矿技术在露天开采、井巷掘进、采矿方法、矿山充填、采矿装备和采矿环境控制等方面的主要成就,其中露天开采方法主要有：陡帮开采，松土机-铲运机露天开采，间断连续开采，高阶段采矿，露天开采工艺：陡坡铁路，装备大型化，边坡稳定与境界，边坡监控，露天地下联合开采。地下开采方式：空场采矿法，崩落采矿法，充填采矿法，深部开采，原地溶浸采矿法。

关键词：采矿方法现状；露天开采；地下开采。

Content summary With the rapid development of social economy and the continuous development, people's demand for metal gradually increased.In this paper, the main characteristics of China's Metal Mines mining methods, and systematically introduces 50 years of mining technology of metal mine in China in open-pit mining, tunneling, mining method, mine filling, mining equipment and mining environment control etc.the main achievements, which are the main method of open-pit mining: steep slope mining, scarifier scraper open-pit mining, continuous mining, high level mining, open-pit mining, technology: steep slope railway, large-scale equipment, slope stability and state, slope monitoring, combined open pit and underground mining.Underground mining: open stope mining method and caving mining method, filling method, deep mining, in-situ leaching mining method.Key words: mining method status;open pit mining;underground mining./ 8

目录

引言………………………………………………………………………………………………………………………………4

第1章金属矿的种类………………………………………………………………………………………………...4

第2章中国金属矿的采矿方法………………………………………………………………………………….…4

2.1露天开采………………………………………………………………………………………………….…....4

2.1.1露天开采工艺………………………………………………………………………………………………..5

2.1.2爆破技术………………………………………………………………………………………………………..6

2.2地下开采工艺…………………………………………………………………………………………………6

2.2.1空场采矿法…………………………………………………………………………………………………….6

2.2.2崩落采矿法…………………………………………………………………………………………………….6

2.2.3 充填采矿法…………………………………………………………………………………………………….6

2.3深部开采………………………………………………………………………………………………………….….7

2.4原地溶浸采矿法…………………………………………………………………………………………….……7

第3章结语………………………………………………………………………………………………………………….8

参考文献……………………………………………………………………………………………………………………..…8/ 8

引言

中国是一个金属矿采矿历史非常悠久的国家。三千年之前，就已经开始通过凿井对铜矿资源进行开采。两千多年前，开采技术已非常广泛地运用在矿产资源开采当中。但近代之后，我国金属矿开采技术一直处于长时间落后的状态，矿产资源的生产大都是经过手工作业的方式进行。直至50年代，金属矿采技术才获得了一定程度的发展和进步。特别是最近三十年，我国逐渐对现代化采矿技术和采矿工艺开展了全方位的探究。在露天陡帮的开采、连续和间断开采、分段中深孔的采矿、大直径深孔的采矿、自然崩落采矿、机械分层的采矿、溶提采矿、岩体加固和支护、高效率的矿山充填、井下成套采矿装备、矿山的防治水、露天的成套采矿装备等方面都获得了非常大的成效。为此，我国金属矿采矿技术水平得到了迅猛提升，这将促使金属矿开采技术的飞速发展与进步。第1章金属矿的种类

所谓金属矿是指经冶炼可以从中提取金属元素的矿产。如黑色金属矿产:铁、锰、铬、钒、钛等是用做钢铁工业原料的矿产。有色金属矿产包括：铜、锡、锌、镍、钻、钨、目、汞等。贵金属包括：自、铑、金、银等。轻金属矿产包括:铝、镁等。稀有金属矿产包括：锂、铍、稀土等。多数金属狂插的共同特点主要表现在质地比较坚硬、有光泽等方面。金属矿产按其物质成分、性质和用途可分为5类：黑色金属矿产、有色金属矿产、贵金属矿产、称有分散元素矿产、半金属矿产。第2章中国金属矿的采矿技术 2.1露天开采

露天开采的地下开采两者比较起来，还是露天开采的量还是比较大的，新世纪一来，两者的产量比已经基本稳定在5:1到6:1左右，露天采矿占84°%,地下采矿占16%。虽然浅部的资源可开发量在不断减少，而深部的可开采资源量在不断增加，这一比例会受其影响不断减小,但是露天开采量还是会占到较大的比重。2.1.1露天采矿工艺

现代化的露天采矿工艺的技术发展趋势是开采工艺的综合化。开采工艺的选择，贵在因地制宜。对于那种范围广阔，能力巨大的大型矿山，应该要针对不同的开采对象、不同开采地段、不同开采深度的特点，采用不同的开采工艺，组成一个综合开采工艺的开采方案, 以实现优化开采效果。这一方法已经成为现代化的露天开采技术的发展趋势了。陡帮开采技术、分期开采技术、间断一连续开采技术、高台阶开采技术等，都是现金综合采矿工艺中常用的技术。

（1）陡帮开采。这一开采技术具有初期剥离量小，基建工程量少，建设周期短和最终边坡暴露时间短等优点。因此，我国“八五”期间，将陡帮开采列入国家科技攻关项目并在南芬露天矿开展了大规模的工业试验，为我国大中型露天矿的技术改造和新建、扩建提供了实践经验。目前我国金堆城、紫金山、眼前山等矿山都采用陡帮开采。

（2）松土机一铲运机露天开采。这种开采工艺主要应用于铝土矿开采，其技术特点是用松土机松散和破碎矿岩，以代替凿岩爆破，铲运机进行装载、运输和卸载。其工艺简单一机多用，通过分层铲装实现分层开采、分层排土，是实现排土一复垦一体化的理想工艺。1984年在孝义铝矿进行了该工艺的试验研宄并取得成功，目前己推广应用。/ 8

（3）间断一连续开采。这种采矿工艺是在工作面用电铲装载矿石，经汽车运输和破碎机破碎后，用胶带运输机将矿石运出采场。这种工艺有利于发挥汽车和胶带机的优点，适合于深凹露天矿开采。自20世纪80年代开始，我国先后在大孤山、东鞍山等铁矿和德兴铜矿应用该开采工艺。1997年齐大山铁矿通过引进，建成了采场内可移动式矿岩破碎一胶带运输系统，标志着我国深凹露天矿开采工艺进入了世界先进水平。

（4）陡坡铁路。采用陡坡铁路运输是解决深凹露天矿(米深350 ~ 400 m)开拓运输问题的发展方向。深凹露天矿改用陡坡铁路运输可保证铁路运输进入露天矿更深的水平，矿山基建工程和汽车集运量分别减少2.5%和1.5%运距缩短30%,由采场向上提升矿岩的费用降低20%,而且减少线路的移道工作量，可获得巨大的经济效益。为了将铁路坡度由30 %提高到40 %目前正在进行着“十五”国家科技攻关计划，分别在攀枝花和首钢水厂铁矿实验。

（5）高台阶采矿。随着露天开采设备大型化的发展，国外一些矿山研宄并采用高台阶开采工艺。我国对高台阶开采技术的研宄起步较晚，采用高台阶开采的露天矿不多，台阶高度最大也只有14~ 15 m。近几年来我国大型露天铁矿装备水平有了很大提高，采用10 m3以上的大型挖掘设备逐渐増多，为高台阶开采新工艺的实施提供了有利的技术保证，为此，将本项目列入国家“八五”科技攻关项目，南芬露天铁矿南山扩帮区开采参数优化表明，与12 m台阶相比，18 m高台阶开采的单位成本可降低5.76% ~ 6.12%,动态效益每年可节省1 052 ~ 1 162万元。南芬露天铁矿18 m高台阶开采工艺研宄和实践表明，高台阶开采技术是成功的，经济效益可观。

（6）装备大型化。随着高新技术特别是微电子技术的进一步扩大应用，大功率柴油机和大规格轮胎相继研制成功，为装载设备大型化发展创造了条件。在21世纪必将会有采用先进技术特别是高科技微电子控制系统的、更加灵活可靠的、造价较低的更大型装载设备登上露天开采的舞台。1988年，露天矿穿孔设备实现了国产化。至20世纪90年代，国产15 t到154 t的矿用自卸汽车形成系列产品，使露天矿用汽车不再依靠进口。（7）边坡稳定与境界。露天矿山采场合理境界确定是矿山设计和工程科研中的重要内容。一旦露天矿山采场境界确定后，边坡稳定性研宄就成为检验矿山设计方案合理与否的重要手段。因而边坡岩体稳定性研宄和分析己成为露天矿山尤其是大中型露天矿山贯穿整个生命周期的重要工程课题之一。在这方面，我国许多矿山取得了一些经验，其中，石录铜矿20世纪20世纪80年代采用半掩埋式抗滑粧加固了一长为120 m、垂高高度16 m的滑体;20世纪90年代会东铅锌矿采用6座高强抗滑粧和196根34 ~ 36 m的预应力长锚索组成的抗滑粧、长锚索、锚杆联合加固方式，成功地加固了山坡露天矿高边坡上的35万m3不稳定岩体。

（8）边坡监控。在露天采矿技术较先进的国家，边坡角己达45°左右，而在我国是40°左右。为了生产安全和避免损失，必须搞好岩移监测预报。20世纪90年代随着集成电子技术的发展，矿用监测仪器向便携式小型化、智能化、高精度、多功能、多层次方面发展，例如全站仪、声发射仪。尤其是近年发展起来的“3S”技术，将使金属矿山（特别是大型露天矿边坡）的岩移监测实现遥控全天候监测。

（9）露天地下联合开采、露天转地下开采技术。我国正在进行露天转地下开采的矿山或露天与地下联合开采的矿山，如广西的大新锰矿、河北的建龙铁矿、福建的连城锰矿、河南的银洞坡金矿、安徽的新桥硫铁矿、铜山铜矿和凤凰山铜矿、吉林板石沟铁矿等。取得了大量的成功经验。2.1.2爆破技术 / 8

牙轮钻机正向増大孔径(450 mm, 480 mm)、加大孔深方向的趋势发展，而今后要主要向自动化方向发展。控制爆破技术广泛应用挤压、微差爆破、孔内微差爆破、大爆区微差爆破等技术，解决了难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减振问题。新型炸药以及爆破器材不断问世:铵油炸药及各种衍生含水炸药、防水浆状炸药、爆药雷管、电子雷管、塑料导爆系统、气爆系统等新型爆破器材的使用对提高爆破精度、改善爆破质量、加强爆破安全等都有重大的影响。其中，在南芬露天铁矿，采用奥瑞凯雷管起爆器材，基本上实现了逐孔起爆的功能。

2.2地下开采工艺 2.2.1空场采矿法

(1)VCR法。20世纪80年代，VCR法（大直径深孔球状药包后退式崩落采矿法）首先在我国凡口铅锌矿试验成功。随后，这一高效率的采矿方法先后在金川有色金属公司、安庆铜矿、金厂略金矿和狮子山铜矿等矿山得到推广应用。1980 ~ 1985年间，在凡口铅锌矿又试验成功了另一种具有代表性的大直径深孔采矿方案，即阶段深孔台阶崩落采矿法。该采矿方法的实质是:将露天矿的台阶崩矿技术应用到地下开采中，即在采场的局部面积上，先形成切割槽，然后以这一切割槽为自由面和补偿空间，采用大直径深孔装药进行全阶段高或台阶状崩矿，崩落的矿石由采场下部的出矿系统运出。

(2)地下金属采矿连续化。地下金属矿山连续开采主要包括:矿房的连续回采、矿体(床）的连续开采、矿石的连续运送及全工艺过程的连续化。即在开采过程中一步化；回采过程中落矿、出矿、矿石运搬工艺的连续作业化;井下矿石的转载、运输、提升等环节矿石的连续化;掘进、落矿、出矿、运搬、运输等全工艺过程的连续化。2.2.2崩落采矿法

(1)无底柱分段崩落法，大结构参数。我国无底柱分段崩落法面临着一个如何加大和优化结构参数的问题。结构参数优化的主要方向是増大进路间距。増大进路间距将大幅度地减少采掘工程量，仅梅山铁矿将15 mX 15 m结构改为15 mX 20 m结构参数，将减少采掘工作量25%同时増大了一次崩矿量，提高采矿强度，降低矿石成本提高矿山的经济效益。由于増大进路间距具有较强的可操作性，易于推广应用，目前程潮、桃冲、板石沟、北铭河等矿山都应用了该技术具有重要的实践意义。低贫化放矿。低贫化放矿或无贫化放矿是指在放矿过程中当矿岩界面正常到达出矿口时便停止放出，以保持矿石界面的完整性，最大程度地减少矿岩的混杂性。低贫化放矿首先在镜铁山铁矿试验和应用成功，由于其具有简单、灵活、易于操作和无需对原采矿方法作重大改革等优点且可降低贫化、减少岩石混入而带来巨大的经济效益，因此，具有广阔的应用前景。目前，低贫化放矿在程潮、桃冲、弓长岭等矿山得到应用。

(2)自然崩落法自然崩落法是一种利用岩石自然应力落矿的方法，具有生产能力大、采矿成本低的优点，特别适用于矿体厚大、矿化均匀易于自然崩落的低品位矿床开采。其应用原理是在矿块大面积拉底后，破坏了矿块内矿体的应力平衡，引起应力重新分布，必然形成新的自然平衡拱，拱内矿石因受重力作用而周期性脱落。铜矿略矿自1989年至 2002年应用该法在810 ~ 930 m采场累计出矿量 2 450.48万t,占回采矿量的101.2%。2.2.3充填采矿法

我国先后采用干式、分级尾砂胶结、全尾砂胶结、碎石水泥浆胶结等新工艺与新技术。最近，我国成功地试验了一批具有世界先进技术水平的充填采矿工艺。具有代表性的是:高水全尾砂速凝固化胶结充填新工艺、高浓度全尾砂自流输送及泵压输送充填新工/ 8

艺、粗粒级水砂充填新工艺、膏体泵送充填工艺与技术等。其中1994年在金川镍矿建成了我国第1个膏体泵送充填系统，1999年又在铜绿山矿建成了第2个膏体泵送充填系统。

2.3深部开采

我国除1969年闭矿的石嘴子铜矿外，近年己有一批金属矿山进入深部开采，即垂直开采深度超过600m以上。例如红透山铜矿目前开采己进入 900 ~ 1 100 m深度;冬瓜山铜矿矿体埋深达1 000 m,现建成2条超1 000 m竖井正进行深部开采；弓长岭铁矿设计开拓深度一750m,距地表达1 000 m;夹皮沟金矿己有2个坑口工作深度超过600 m, 其中二道沟坑口工业矿体延深至1 050 m,湘西金矿开拓38个中段，垂深超过850 m。此外，还有寿王坟铜矿、凡口铅锌矿、金川镍矿、乳山金矿等许多矿山，本世纪将进入深部开采。

国内深部开采技术:石嘴子铜矿是国内深部开采矿山之一，共22个阶段，最深达950 m。曾使用各种不同结构的浅孔留矿法，回采厚度1 ~ 35 m、平均6.3 m,平均倾角82°的矽卡岩型铜矿床，后期由于地压大，上下盘岩石收敛，顶板管理复杂，以大量矿石损失与贫化而结束回采作业。可以说是一座不成功的深部开采矿山。近期己有一批金属矿山相继进行深部开采，由于我国目前深部开采技术水平低，经验不足，因此，在第9个五年国民经济发展计划期间，国家把深部开采技术列入科技攻关研宄项目，分别在有色金属矿山的冬瓜山等3座矿山与黄金行业湘西金矿进行多项目联合攻关，通过研宄与实践，积累经验，指导其它深部金属矿床开采。2.4原地溶浸采矿法

原地溶浸采矿是将采、选、冶技术结合起来的一种直接从地下提取金属的开采工艺。铀、铜、金、银等20多种金属矿床都有可能应用溶浸采矿。我国原地溶浸采矿技术于1985年在铀矿试验成功，并己建成原地溶浸采铀矿山。1995年，长沙矿山研宄院在东乡铜矿进行了国内首次井下原地破碎浸铜试验;1998年北京矿冶研宄总院又在武山铜矿完成了原地浸铜试验。第3章结语

本文总结了我国目前的金属采矿的方法，这是我国自从50年代以来方法的总结，我国金属矿采矿技术己取得显著成就, 但总体水平仍然较低,与国际先进水平相比存在较大差距。其突出表现是多数矿山装备落后、开采规模小、劳动生产率低、矿山效益差和矿产资源利用率低。因此,矿山的效率和效益、资源保护性开采和自然环境保护 ,将在 21 世纪的一定时期内成为我国金属矿山采矿技术进一步发展的主要目标。其主要发展方向则有 :机械化大规模采矿、深井采矿、溶浸采矿和充填采矿等工艺和技术。发展机械化大规模采矿以解决矿山装备落后、开采规模小和劳动生产率低的问题,包括发展大型露天采矿装备和大型地下无轨采矿装备 ,以及高阶段深孔采矿法、高分段崩落采矿法和自然崩落采矿法等大规模地下采矿工艺。发展深井采矿技术以适应矿床开采向深部转移的需要。发展溶浸采矿是为了适应贫矿资源开采的需要 , 以提高矿山效益。发展充填采矿技术则为了充分利用矿产资源 ,实现资源保护性开采和有效地保护环境。随着科学技术的进步和采矿技术条件的进一步复杂化,还将逐步发展露天地下联合采矿技术、无爆破采矿技术、自动化采矿技术和连续采矿技术。

参考文献： / 8

张幼蒂.现代露天开采技术国际发展与我国露天采煤前景[J].露天采矿技术，2005.[2] 吴爱祥，王洪江，杨保华.等.溶浸采矿技术的进展与展望[J].采矿技术，2006 [3] 古德生，李夕兵.现代金属矿床开采科学技术[M].北京:冶金工业出版社，2006.[4] 中国大洋协会.深海采矿技术发展战略概述[J].国际海底开发动态，2004.[5] 周锦华，胡振琪，高荣久.矿山土地复垦与生态重建技术研究现状与展望[J].金属矿山，2007.[6] 周爱民.建国以来我国金属矿采矿技术的进展与未来展望[J].矿业研宄与开发，1999 [7] 吴爱祥.我国地下金属矿山连续开采技术研究的发展[M].有色矿山，2002 [8] 张树茂.铜矿峪矿自然崩落法回采实践[M].金属矿山，2003 [9] 姚香.关于深部开采技术的探讨[M].黄金，1998 [10] 孙豁然，我国金属矿采矿技术回顾与展望[M].金属矿山，2003.07.10 [1] / 8