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論文摘要:世界各國的企業(yè)年金營運模式,可以大致劃分成直接承付模式、保險合同模式、基金會模式以及養(yǎng)老信托模式四大類。不同類型模式實際上正是適應了不同層次經(jīng)濟發(fā)展水平的客觀要求,才表現(xiàn)出各具特色的活力。只要這些模式能夠互相配合,就能夠共同支律起補充養(yǎng)老保津的大任。因此,對企業(yè)年金運管模式優(yōu)劣的最終選擇權應該當之無愧地屬于市場。
一、直接承付模式
直接承付模式是企業(yè)直接向本企業(yè)退休職工支付養(yǎng)老金。這種模式中的養(yǎng)老金可以由企業(yè)事先積累一筆基金支付,也可以由企業(yè)從當期利潤中支付。采取直接承付模式的多是一些大型企業(yè)和行業(yè),其目的在于更直接地控制和使用基金,因為企業(yè)年金基金的大部分將投資于本企業(yè)的股票。該種模式下,企業(yè)一般通過內(nèi)部的資金管理和會計部門負責企業(yè)年金基金的管理,而象實際操作中精算、法律與投資管理等涉及到較強專業(yè)領域的工作往往委托給相應的專家或金融機構來完成。采用這種模式的企業(yè)依然可以將企業(yè)年金計劃設計成DC和DB型兩種。由于參加計劃的人員局限于本企業(yè),受益人相對固定,而且受益人只有達到規(guī)定的退休年齡才能領取養(yǎng)老金,養(yǎng)老基金的投資運營時間穩(wěn)定。因此,從運作原理上,該模式類似于私募基金。
二、保險合同模式
保險合同模式是指企業(yè)通過與商業(yè)保險公司簽定“團體保險合同”,將企業(yè)和個人資產(chǎn)以繳費的形式轉(zhuǎn)移到保險公司,從而取得保險公司養(yǎng)老保障承諾的一種形式。在團體年金保險中,企業(yè)以團體投保的形式向商業(yè)保險公司購買年金保險,形式較為靈活。作為投保人的團體組織,可以是機關、企事業(yè)單位,也可以是獨立核算的社會團體。被保險人往往是團體指定的在職人員,不僅包括單位正式職工,還可以包括臨時工等其他人員。由于采用集體參保的方式,團體年金保險的承保成本低,較大規(guī)模的團體年金保險還可以通過參保人員和保險公司的協(xié)商機制靈活地制定合同條款。
三、基金會模式
基金會在大陸法系中的地位屬于財團法人,財團法戈與社團法人相對應,指法律上為特定目的財產(chǎn)集合賦予民事權利能力而形成的法人,財團法人制度主要規(guī)定在民法典中。由于大陸法系與英美法系在物權概念上的分歧,后者并沒有完全對等的法律概念,類似的概念是所謂的公益信托。我國民法上并無財團法人的位置,只有企業(yè)、機關、事業(yè)單位和社會團體法人四種。一般而言,財團法人比信托制度更具有組織性,尤其對規(guī)模較大、具有持久性的公益事業(yè),更為有利。基金會的治理模式主要包括以下兩個原則:一是獨立運作原則,基金會的剩余索取權與控制權分離,基金會僅享有在規(guī)定范圍內(nèi)的剩余控制權;二是社會監(jiān)督原則。
四、養(yǎng)老信托模式
該模式建立在金融信托法律關系基礎之上,根據(jù)英美法系國家信托法有關規(guī)定,養(yǎng)老基金作為受托財產(chǎn),具有獨立性與穩(wěn)定性,形成一個獨立的財產(chǎn)實體。其獨立性主要表現(xiàn)為三個“不可追及性”,一是信托財產(chǎn)與委托人其他財產(chǎn)相區(qū)別,委托人過失“不可追及”信托財產(chǎn)。一旦信托合法設立,委托人死亡或被依法解散、撤消、宜告破產(chǎn)時,如果委托人和受益人不是同一人,則信托繼續(xù)存續(xù),委托人是唯一受益人時,信托才終止。二是信托財產(chǎn)與受托人的財產(chǎn)相區(qū)別,受托人過失“不可追及”信托財產(chǎn)。受托人死亡或依法解散、撤消、被宜告破產(chǎn)而終止時,信托財產(chǎn)不屬于其遺產(chǎn)或清算財產(chǎn),不承擔民事責任。三是信托財產(chǎn)與屬于受益人的財產(chǎn)相區(qū)別,受益人過失“不可追及”信托財產(chǎn)。
五、幾種模式的綜合比較
面對紛繁復雜的企業(yè)年金營運模式選擇,我們很難簡單地得出哪種模式最優(yōu)的結論。企業(yè)年金作為現(xiàn)代經(jīng)濟社會中一項重要的制度安排,并不是孤立存在于真空中的抽象的經(jīng)濟機制。實際上,各種企業(yè)年金營運模式都只能根植在特定的社會、經(jīng)濟、文化土壤,反映一定的歷史文化存在,同時又與其存在緊密的關聯(lián),在關聯(lián)與互動中演化出千姿百態(tài)的具體的年金計劃形式。
但是,如果把這些不同的模式放在具體的尺度下考察,還是可以看到它們在這些指標下所表現(xiàn)出來的差異性。我們選擇的尺度是:對計劃受益人利益的保護;同資本市場發(fā)展的互動關系;計劃運營的交易成本等。
1.對計劃受益人利益的保護
比較以上幾種運營模式,對企業(yè)年金計劃受益人利益保護最完善的當屬于養(yǎng)老信托模式和基金會模式。在兩種模式中,都確立了企業(yè)年金基金同雇主財產(chǎn)以及受托人自有財產(chǎn)相分離的原則,企業(yè)年金基金的獨立性使得其有效地隔離了破產(chǎn)風險。尤其在養(yǎng)老信托模式下,在信托法律關系發(fā)達的國家,企業(yè)年金受托人與委托人之間,年金管理機構,專業(yè)投資機構,基金托管人以及各種中介組織之間,通過信托和合同法律關系加以規(guī)范與約束,各主體之間也有相互監(jiān)督的職責。 相比之下,保險合同模式和直接承付模式下,企業(yè)或雇主的行為容易損害計劃受益人的利益,對計劃受益人的利益保護機制相對較弱。在保險合同模式下企業(yè)以購買團體險的方式將企業(yè)資產(chǎn)轉(zhuǎn)移到保險公司,實際上保險公司和企業(yè)之間發(fā)生的是一種交易關系,企業(yè)得到的是以合同方式為法律憑證的收益承諾,保險公司得到的是實實在在的可以運用的資產(chǎn),盡管從保險公司的內(nèi)部管理來看,保險公司將企業(yè)投保保費看成是必須到期償還的一種負債,但保險公司已經(jīng)取得了對這部分資產(chǎn)的處置權和支配權。保險公司實際上承擔了賬戶管理、投資管理、資產(chǎn)保全等主要服務功能,并且完全依靠保險公司通過內(nèi)控制度建設來進行風險管理,管理方容易出現(xiàn)道德風險和管理風險,出現(xiàn)違約或難以履約的可能性,最終導致計劃受益人的利益得不到有效保護。直接承付模式中,由于企業(yè)年金基金無法同企業(yè)的自有資金相獨立,擠占挪用基金資產(chǎn)就無法在制度上加以防范,同時,對基金資產(chǎn)的信息披露和有效監(jiān)督都不夠充分,其基金的安全性要更差一些。
2.同資本市場發(fā)展的互動關系
綜合各個國家企業(yè)年金發(fā)展的歷史,養(yǎng)老信托模式對資本市場的發(fā)展具有較大催生和刺激作用。首先,信托財產(chǎn)的權利主體與利益主體相分離,強調(diào)受益人利益的保護,有利于完善投資領域相關的法律法規(guī),在資本市場形成一股強大的群體監(jiān)督力量。其次,在信托模式中,形成了以受托人為核心,各金融機構相互制衡的治理結構,受托人可以根據(jù)金融機構的效率和業(yè)績遴選業(yè)務“外包”對象,從而有利于建立競爭性的金融市場。第三,信托型制度可以極大地刺激新型金融產(chǎn)品誕生和新興金融機構的發(fā)展。這是因為在資本市場與企業(yè)年金之間必然出現(xiàn)有效率的金融服務供應商,而后者必然將前二者緊密地聯(lián)系在一起,使之息息相依。
3.計劃運營的交易成本
毫無疑問,養(yǎng)老信托模式下的法律關系最為復雜,層層的委托關系下對資本市場的成熟完善程度和法律體系的完備程度要求較高,故此,該模式的交易成本是最高的。
六、中國企業(yè)年金營運模式選擇
勞動社會保障部頒布的《企業(yè)年金試行辦法》第十條規(guī)定“企業(yè)年金基金實行完全積累,采用個人帳戶方式進行管理”。第十五條規(guī)定“建立企業(yè)年金的企業(yè),應當確定企業(yè)年金受托人(以下簡稱受托人),受托管理企業(yè)年金。受托人可以是企業(yè)成立的企業(yè)年金理事會,也可以是符合國家規(guī)定的法人受托機構”。第十九條規(guī)定“受托人可以委托具有資格的企業(yè)年金帳戶管理機構作為帳戶管理人,負責管理企業(yè)年金帳戶;可以委托具有資格的投資運營機構作為投資管理人,負責企業(yè)年金基金的投資運營。受托人應當選擇具有資格的商業(yè)銀行或?qū)I(yè)托管機構作為托管人,負責托管企業(yè)年金基金。受托人與帳戶管理人、投資管理人和托管人確定委托關系,應當簽訂書面合同”。以上三條規(guī)定實際上確定了中國企業(yè)年金的主流模式是目前世界上最為流行的養(yǎng)老信托模式。
關鍵詞:金融租賃;融資租賃;巴塞爾協(xié)議Ⅲ;風險管理;盈利模式
中圖分類號:F832.49 文獻標識碼:A 文章編號:1006-1428(2011)08-0043-05
按銀監(jiān)會要求,我國將從2012年1月1日開始施行新監(jiān)管標準,按系統(tǒng)重要性銀行和非系統(tǒng)重要性銀行分類,流動性要求、資本充足率要求和損失準備要求等多項要求將分別于2013年至2016年陸續(xù)達標。這表明,金融租賃公司參與實施新監(jiān)管標準已是箭在弦上,從明年(2012年)起的兩到三年時間將成為各家金融租賃公司實施巴塞爾協(xié)議Ⅲ的關鍵階段。
一、巴塞爾協(xié)議Ⅲ對金融租賃業(yè)的影響
驅(qū)動金融租賃業(yè)未來轉(zhuǎn)型與發(fā)展的最主要的因素之一是新的監(jiān)管法規(guī)標準。巴塞爾協(xié)議Ⅲ確立了微觀審慎和宏觀審慎相結合的金融監(jiān)管新模式,大幅度提高了商業(yè)銀行的資本監(jiān)管要求,致力于建立全球一致的流動性監(jiān)管量化標準,將對銀行業(yè)的經(jīng)營模式、銀行體系穩(wěn)健性乃至宏觀經(jīng)濟運行產(chǎn)生深遠影響。金融租賃公司作為商業(yè)銀行的全資或合資子公司,也將受到協(xié)議多方面的影響和沖擊,概括而言,包括以下多個方面。
1、金融租賃公司高杠桿擴張時代一去不返。
自2008年銀監(jiān)會恢復審批金融租賃公司以來,三年時間里,我國金融租賃公司的業(yè)務規(guī)模走過了幾何級的擴張路徑。截至2011年一季度末,金融租賃公司租賃資產(chǎn)規(guī)模已逾3500億元,三年間增長10倍以上,若干企業(yè)的資本充足率已經(jīng)接近監(jiān)管允許的最低水平(8%),更多企業(yè)的資本充足率在10%上下徘徊。由于接近杠桿率擴張極限,在考量大單租賃業(yè)務時已現(xiàn)首尾不能兼顧??疾旖瓿闪⒌慕鹑谧赓U公司,沖業(yè)務規(guī)模、占市場份額、爭行業(yè)話語權,成為部分金融租賃公司的發(fā)展模式。
巴塞爾協(xié)議Ⅲ自2012年起施行,將逐步為金融租賃公司高杠桿擴張的時代劃上句號。新標準實施后,正常條件下系統(tǒng)重要性銀行和非系統(tǒng)重要性銀行的資本充足率分別不低于11.5%和10.5%。需要與股東銀行風險和財務并表的金融租賃公司,將按股東要求按此執(zhí)行。舉例而言,如果某一家新成立的由大型銀行設立的金融租賃公司實收資本20億元,按現(xiàn)行杠桿要求,理論上可擴張租賃業(yè)務,把規(guī)模做到約250億元;而按新標準,只能擴張到約173億元;如不補充資本金,業(yè)務規(guī)模需壓縮77億元;如維持原規(guī)模,要補充資本金9億元。無疑,無論哪一種方案,在財務上均會對公司構成可觀的壓力。因此,原一部分金融租賃公司側(cè)重外延式規(guī)模擴張、輕視內(nèi)涵式提升盈利能力的增長模式在新標準下行不通了,金融租賃公司的增長方式將迎來轉(zhuǎn)折。
2、租賃業(yè)“類信貸”業(yè)務模式將會無利可圖。
過去兩到三年中,部分金融租賃公司之所以能實現(xiàn)高杠桿率條件下的高速擴張,相當重要的原因在于“類信貸”租賃業(yè)務提供的支撐。根據(jù)有關數(shù)據(jù)保守估計,金融租賃公司的業(yè)務中,經(jīng)營性租賃合同額約占10%,融資性租賃約占90%;在融資性租賃業(yè)務中,直租賃業(yè)務不足10%,回租賃業(yè)務占90%以上。經(jīng)營租賃和直租比例遠低于歐美發(fā)達國家租賃市場中的相應比例,而這些占比比較低的業(yè)務又是收益率比較高的品種。我國部分金融租賃公司的回租業(yè)務中,又有相當大的比例是由“類信貸”租賃業(yè)務構成的。即租賃交易僅構成完成融資交易所需的結構性要素,真實交易的擔保手段、定價水平和風險管理均接近于抵押貸款。金融租賃業(yè)近年的高杠桿擴張,在相當大的程度上正是因襲了“類信貸”、“二銀行”的業(yè)務模式。
金融租賃公司之所以能對“類信貸”租賃業(yè)務提供的高杠桿樂此不疲,部分因素在于在目前的監(jiān)管規(guī)定下此類模式仍有利可圖。這之中關鍵一點在于目前正常類資產(chǎn)的撥備率為1%,對金融租賃公司的定價水平壓力有限。巴塞爾協(xié)議Ⅲ要求建立貸款撥備率和撥備覆蓋率監(jiān)管新標準:貸款撥備率(貸款損失準備占貸款的比例)不低于2.5%,撥備覆蓋率(貸款損失準備占不良貸款的比例)不低于150%,并且兩者將按孰高的原則執(zhí)行。這意味著,如果繼續(xù)側(cè)重“類信貸”業(yè)務,維持“類信貸”租賃業(yè)務定價水平,走外延式擴張的道路,這一類金融租賃公司將會無利可圖,以至進入財務虧損。
3、金融租賃公司的監(jiān)管套利沖動將受更多抑制。
如以上兩點分析,部分金融租賃公司一方面辦理了大量的“類信貸”租賃業(yè)務,另一方面又能在銀行業(yè)競爭趨于白熱化的態(tài)勢下,以高杠桿率基本達到市場出清的業(yè)務規(guī)模,這意味著此類金融租賃公司提供的金融產(chǎn)品與傳統(tǒng)銀行信貸產(chǎn)品之間仍存在差異化。但是,這種差異化未必是正面的,即并不意味著金融租賃公司所提供的差異化租賃業(yè)務服務全是由于其體現(xiàn)了融資租賃業(yè)務配置金融資源更有效率的一個側(cè)面,如減輕信息不對稱性、降低非必要交易成本、改善財務報表、提供稅務優(yōu)化、以融物形式達成融資等等融資租賃的優(yōu)勢方面。不可忽視的是,一部分由金融租賃公司提供的差異化服務源于其相對于受到更嚴密監(jiān)管的傳統(tǒng)商業(yè)銀行更易于進行監(jiān)管套利,利用交易結構繞過行業(yè)、產(chǎn)業(yè)、業(yè)務種類等種種政策限制。例如,對于一項水泥生產(chǎn)企業(yè)項目,或一項地方政府平臺融資項目,或一項房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)項目,在由于監(jiān)管政策限制難以從銀行系統(tǒng)獲得足夠貸款的情況下,就有可能通過金融租賃公司“曲線運作”,把某種設備包裝成為可以售后回租的資產(chǎn),為企業(yè)提供類信貸租賃,通過監(jiān)管套利獲取具有較高風險的收益。今年(2011年)以來,隨著中央銀行對商業(yè)銀行信貸投放總量和節(jié)奏的規(guī)范管理,“規(guī)?!睗u漸成為資金市場上的稀缺資源,部分金融租賃公司的監(jiān)管套利行為又平添了“繞規(guī)?!币蛩亍?/p>
針對此類監(jiān)管套利,巴塞爾新標準要求,監(jiān)管將進一步提升現(xiàn)場檢查能力。督促銀行加強公司治理和風險管理,防止和糾正不安全、不穩(wěn)健的經(jīng)營行為;并建立動態(tài)調(diào)整貸款損失準備制度。監(jiān)管部門將根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展不同階段、銀行業(yè)金融機構貸款質(zhì)量差異和盈利狀況的不同,對貸款損失準備監(jiān)管要求進行動態(tài)化和差異化調(diào)整。這些舉措意味著未來監(jiān)管當局將致力于發(fā)展對于各類違規(guī)經(jīng)營行為的打擊力量,通過差別化的監(jiān)管手段規(guī)范金融機構的經(jīng)營方式,全面提高銀行業(yè)經(jīng)營穩(wěn)健性,金融租賃企業(yè)的監(jiān)管套利沖動也將隨之受到抑制。
4、金融租賃公司將更多貫徹股東銀行設定的風險偏好。
要有效抑制金融租賃公司內(nèi)在的監(jiān)管套利沖動。
只有監(jiān)管當局自身的努力仍是不足的。對此,股東銀行要承擔起責無旁貸的責任。當金融租賃公司從母行(以董事會決議形式)取得的經(jīng)營目標僅僅是租賃業(yè)務規(guī)模、市場占有率、業(yè)務增長率、資產(chǎn)回報率、資本報酬率、利潤總量、人均利潤等指標時,金融租賃公司內(nèi)部的高管層與決策部門就會以是否完成這些指標為標尺,有可能忽視子公司的風險偏好是否與集團整體保持一致,決策過程和執(zhí)行過程自身是否符合風險控制機制的預設條件。因此,如果股東銀行忽視風險層面的并表管理,僅僅運用下任務、定指標的手段管理,有可能助長租賃公司“類信貸”租賃或是監(jiān)管套利行為。
針對此類現(xiàn)象,巴塞爾協(xié)議Ⅲ高度重視銀行業(yè)集團層面的并表風險治理監(jiān)管標準,包括集團層面的風險偏好設定、統(tǒng)一的風險管理政策、集團內(nèi)部交易等。新標準還將強化持續(xù)監(jiān)管,賦予監(jiān)管人員更廣泛的權力,加強對系統(tǒng)重要性銀行決策過程、執(zhí)行過程的監(jiān)管,盡早識別風險并采取干預措施;豐富和擴展非現(xiàn)場監(jiān)管體系,完善風險監(jiān)管評估框架,及時預警、有效識別并快速處置風險。這一制度安排下,股東銀行將會連同業(yè)務指標,把集團風險偏好貫徹到下設金融租賃公司的日常經(jīng)營中。在風險并表和風險偏好層面,對下設金融租賃公司的風險狀態(tài)做到了如指掌,從機制和技術層面打消或約束金融租賃公司的監(jiān)管套利沖動。
5、金融租賃公司有條件或可從股東銀行融資。
要讓金融租賃公司充分貫徹股東銀行設定的風險偏好,除了“控”之外,還要“扶”。一方面,股東銀行通過組織、機制、技術等層面嚴格管理子公司,另一方面,須從經(jīng)營上扶助租賃子公司,創(chuàng)造貫徹股東意志的必要條件。在監(jiān)管要求上,我國金融租賃公司(即“銀行系租賃公司”)與國外銀行系租賃公司有一個細微但重要的差別:我國金融租賃公司不得吸收銀行股東的存款。然而,從母行獲取資金支持恰是國外銀行系租賃公司與非銀行系租賃公司相比的一個重要優(yōu)勢。可以有力地促進金融租賃公司的流動性風險管理水平。
巴塞爾協(xié)議Ⅲ對流動性風險管理能力高度重視,要求成員國建立多維度的流動性風險監(jiān)管標準和監(jiān)測指標體系,建立流動性覆蓋率、凈穩(wěn)定融資比例、流動性比例等多個流動性風險監(jiān)管和監(jiān)測指標,其中流動性覆蓋率、凈穩(wěn)定融資比例均不得低于100%。雖然是非存款機構,但這些指標的核心部分對于一家大中型的金融租賃公司同樣適用。
租賃公司的租賃期限基本上都在五年以上,負債絕大部分是一年以內(nèi)的短期貸款,有效的流動性風險管理是金融租賃業(yè)持續(xù)的課題。與從同業(yè)市場拆借相比,從母行獲得的資金不僅僅價格更為優(yōu)惠,而且價格穩(wěn)定、可預期性強,可以有力分散流動性風險。從我國金融租賃公司業(yè)務經(jīng)營中的資金需要及母體銀行可提供的幫助來看,逐步放開要求、有條件允許符合條件的金融租賃公司試點從股東銀行融資,將成為提升金融租賃公司風險偏好貫徹能力、降低行業(yè)流動性風險的一項積極舉措。
6、金融租賃公司吃“監(jiān)管大鍋飯”的時代結束。
目前,各家金融租賃公司面對的是基本相同的監(jiān)管要求:相同的資本充足率要求,相同的融資渠道要求,相同的數(shù)據(jù)上報頻率和顆粒度要求,可以稱之是吃“監(jiān)管大鍋飯”。在新標準推動下,這一狀態(tài)也將一去不復返。新標準要求,監(jiān)管資源作為一種寶貴的稀缺資源,要進行最優(yōu)配置和使用,發(fā)揮最佳效力。
巴塞爾協(xié)議Ⅲ對金融機構的監(jiān)管理念高度重視“分門別類”監(jiān)管,未來的監(jiān)管形式有可能如同“中醫(yī)坐堂”,對各家機構真正“對癥下藥”。新標準的資本充足率要求設立了三個層次:系統(tǒng)重要性銀行要面臨增加的附加資本要求,中國銀監(jiān)會暫定其為1%。因此,將來金融租賃公司將按股東銀行性質(zhì),分為“系統(tǒng)重要性銀行下屬金融租賃公司”及其他,按不同的并表要求,執(zhí)行不同的資本充足率要求。新標準明確了三個最低資本充足率要求,包括核心一級資本充足率、一級資本充足率和資本充足率,分別不低于5%、6%和8%,并且引入逆周期資本監(jiān)管框架,包括2,5%的留存超額資本和0到2.5%的逆周期超額資本,若出現(xiàn)系統(tǒng)性的信貸過快增長,商業(yè)銀行需計提逆周期超額資本。凡此種種,監(jiān)管當局都有充分的可操作空間,對不同機構施行不同要求。此外,監(jiān)管當局對于其他監(jiān)管核心指標的要求也會同樣視各家金融租賃公司情況量體裁衣。不再一刀切,例如根據(jù)資產(chǎn)質(zhì)量和盈利能力,適度調(diào)整貸款損失準備要求。
除監(jiān)管指標不同要求外,監(jiān)管當局對于數(shù)據(jù)上報的頻率、范圍和顆粒度等方面也都可針對金融租賃公司的不同情況提出政策和要求,把各公司劃分為三六九等,根據(jù)口味輕重“分灶吃飯”。
二、金融租賃業(yè)應對新標準的策略
在巴塞爾協(xié)議Ⅲ細密綿長的藥效下,金融租賃公司高杠桿時代結束、“類信貸”業(yè)務無利可圖、監(jiān)管套利沖動受到抑制。同時又要貫徹股東銀行的風險偏好,并在“明察秋毫”的監(jiān)管層和股東面前交出令人滿意的答卷,應對策略何在?答案恐怕還是在于要發(fā)揮融資租賃業(yè)的行業(yè)特色與自身優(yōu)勢,從業(yè)務模式、市場領域、人才建設和信息系統(tǒng)等多個方面著力,走出一條真正有租賃業(yè)特色的發(fā)展之路。
1、內(nèi)涵:業(yè)務模式從“提供資金”向“提供服務”轉(zhuǎn)型。
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金融租賃作為商業(yè)銀行重要的產(chǎn)品線,具有較高的附加值,只要業(yè)務更貼近于專業(yè)化租賃,就會有盈利空間。金融租賃公司在專業(yè)化、集約化經(jīng)營方面邁出步,就可以在盈利能力和資本回報方面收獲更多。隨著巴塞爾協(xié)議Ⅲ在我國的穩(wěn)步推進,各家金融租賃公司將從“提供資金”向“提供服務”的企業(yè)逐步轉(zhuǎn)型,從而收獲高于資金收益的服務收益。由于資產(chǎn)金融市場的多樣性和復雜性。一家公司難以精通和涵蓋所有市場領域,必須有所選擇。因而,金融租賃公司需要在未來數(shù)年在融資租賃市場中加速明確細分市場,建立在子市場中有較強盈利能力的拳頭租賃產(chǎn)品。
2、協(xié)同:依托股東銀行在客戶資源、管理手段上的優(yōu)勢。
與其他融資租賃公司相比,金融租賃公司能利用母行在客戶資源、管理能力上的巨大資源。面對信用風險、流動性風險、市場風險、關聯(lián)交易風險等風險因素,需達到不低于傳統(tǒng)銀行或融資租賃同業(yè)的盈利能力。金融租賃公司在市場開拓和管理手段等方面均面臨諸多挑戰(zhàn)。金融租賃公司依托并加強與母體銀行的合作,符合巴塞爾協(xié)議Ⅲ的意見。在跨業(yè)監(jiān)管合作方面,按照新標準,針對金融租賃公司,銀監(jiān)會表示將加強與中央銀行的協(xié)調(diào)配合,改進對有關業(yè)務的風險評估,構建“無縫式”金融監(jiān)管體系。因此,加強與母行的融合與協(xié)作,充分利用母行的資源,在風控與經(jīng)營中通力合作,在不斷優(yōu)化自身發(fā)展的同時,融入母行發(fā)展,做出獨特的貢獻和有益的探索,已成為金融租賃公司借力發(fā)展的最優(yōu)選擇之一。
3、團隊:組建復合型、專業(yè)化的金融租賃人力資源隊伍。
2010年末,我國金融租賃公司有從業(yè)人員約1200人,外資和內(nèi)資試點融資租賃公司有從業(yè)人員
約2000余人,兩者合計僅3000余人,融資租賃市場上專業(yè)人才匱乏現(xiàn)象十分突出:業(yè)務所需的專業(yè)化的資產(chǎn)管理、風險管理和法律、會計、稅務,及復合型人才不足;這在航空、船舶、機械設備等領域尤為突出。
專業(yè)化人才短缺,也加劇了金融租賃公司風險管理、資產(chǎn)管理和專業(yè)創(chuàng)新能力不足。按監(jiān)管層要求,金融租賃公司要結合自身經(jīng)營特點,強化風險管理基礎設施,提升風險管理能力,完善風險治理組織架構,進一步明確董事會、高管層、首席風險官、風險管理部門和相關業(yè)務條線的角色和職能,而這些都離不開專業(yè)化的管理人員和執(zhí)行團隊來擔任或承擔。按新標準要求,金融租賃公司在人力資源管理方面應改進并完善激勵考核機制,建立風險與收益平衡的績效考核和薪酬制度,吸引并留住金融租賃專業(yè)人才。
4、工具:加大對核心業(yè)務系統(tǒng)和風險管理系統(tǒng)的建設投入。
巴塞爾協(xié)議Ⅲ高度重視業(yè)務系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)建設對于金融機構風險管理能力提升的作用。對此,監(jiān)管層有明確的要求:金融機構要強化數(shù)據(jù)基礎,通過新監(jiān)管標準實施切實解決金融機構數(shù)據(jù)缺失、質(zhì)量不高問題;積極開發(fā)并推廣運用新型風險計量工具,提高風險識別能力和風險計量準確性;強化IT系統(tǒng)建設,為風險政策制定和實施、風險計量工具運用及優(yōu)化奠定基礎。
新標準要求,金融租賃公司要努力實現(xiàn)功能監(jiān)管與機構監(jiān)管相結合,采用產(chǎn)品分析、模型驗證、壓力測試、同業(yè)評估等監(jiān)管手段,保證監(jiān)管技術能夠適應業(yè)務和組織機構日益復雜化的趨勢:金融機構要制定恢復和處置計劃、危機管理計劃,增強自我保護能力。此外,金融租賃公司所需的多情景、多方法、多幣種和多時間跨度的流動性風險監(jiān)控體系也離不開核心業(yè)務系統(tǒng)和風險管理系統(tǒng)的支持。要在有限的時間內(nèi)滿足上述內(nèi)部和外部風險管理要求,金融租賃公司加大對管理信息系統(tǒng)建設的投入已是勢在必行。
5、視野:隨中資企業(yè)走向更廣闊的藍海市場。
有數(shù)據(jù)表明,歐洲銀行業(yè)比北美銀行面臨的資本壓力更為嚴峻。這意味著,新標準施行后,歐美金融機構將面臨或設法補充資本金,或壓縮業(yè)務增長的困境,因而歐美銀行系租賃公司也將會被殃及,在一段時間內(nèi)面臨比較困難的整體市場環(huán)境,可獲得的業(yè)務機會更為有限。
從巴塞爾協(xié)議Ⅲ的要求看,我國主體銀行(無論系統(tǒng)重要性銀行或其他銀行)的資本充足率基本達標,因而在補充資本金方面受到的影響相對比較小,金融租賃公司會受到的波及也就有限。可以預期,隨著新標準的施行,我國金融租賃業(yè)在全球融資租賃行業(yè)的占有率將有所增長或發(fā)力上升。從國際市場看,隨著越來越多的中資企業(yè)走向全球,金融租賃公司也將隨之走向藍海市場,在全球融資租賃的舞臺展現(xiàn)中資租賃公司的特色業(yè)務。
6、緊迫:新標準要求不達標銀行“退出該行業(yè)”。
1.1同步帶輪結構特點
1)內(nèi)部有3個均勻分布的弧形凹槽和3個定位孔;
2)形位精度要求較高,內(nèi)孔的同軸度公差為0.05mm,齒形跳動度為0.1,中心孔的垂直度為0.03。綜上分析,如果選擇常規(guī)方法加工同步帶輪,其形狀以及內(nèi)部微小尺寸控制難度大;如果采用粉末冶金法進行成形,零件的凹槽、定位孔及尺寸精度均可通過模具成形來保證。
1.2成形模具設計原理
粉末冶金成形工藝是由粉末冶金零件壓機和粉末冶金模具通過對所需粉末進行裝料、加壓、脫模等主要工步來完成,并使金屬粉末密實成具有一定尺寸、形狀、孔隙度和強度坯塊的過程。該同步帶輪應采用不等高零件成形模具設計原理。
1.3成形速度相等原理
根據(jù)不等高零件成形運動規(guī)律,在不等高零件成形過程中,必須滿足成形前、后粉末質(zhì)量守恒定律,才能使不同高度區(qū)域密度近乎相等,在粉末成形時,零件的不同高度區(qū)都在同一時間進行粉末壓縮和成形,并且各部分所用成形速率相等,所遵循的原理即為成形速率相等原理。由此可知,在壓制不等高零件時,要使不同高度的各個區(qū)域遵循成形速率相等原理,從而保證零件不同高度區(qū)的平均密度相等。
2同步帶輪粉末冶金模具的設計
1)齒形成形通過控制材料的流動方向,成形出理想的形狀尺寸,是同步帶輪成形模具中最關鍵的環(huán)節(jié)。由于成形過程中單位壓力增大,載荷集中,因此要求模具工作部位剛性好。另外還應設置過載保護,防止毛坯的超差、材料不均勻等導致的過載。
2)同步帶輪屬于軸類零件,在成形過程中軸向密度差較大,因此模具應采用芯棒成形結構,以保證同步帶輪軸向密度分布均勻。
3)該同步帶輪有3個定位孔,應采用芯棒成形結構成形定位孔,可以延長模具使用壽命,提高裝配精度。該同步帶輪采用德國DORST壓機進行壓制,鐵粉的松裝密度約為3.2g/cm3,零件的毛坯密度不得小于6.6g/cm3,為了節(jié)約成本,模具配件采用已有的五檔同步器齒轂模具配件,例如,墊板、壓蓋等。由此可知,該同步帶輪成形模具的設計主要包括中模、上模沖(2個)、下模沖(3個)、芯棒(2個)的設計。
2.1成形中模的設計
中模主要用于同步帶輪的齒形成形,因此采用變模數(shù)設計法提高齒形精度。材料選用45號鋼,具有較高的強度和較好的切削加工性,經(jīng)適當熱處理后可獲得一定的韌性、塑性和耐磨性,中模內(nèi)徑尺寸公差為±0.005mm。影響中模幾何尺寸的工藝主要是成形和燒結,因此成形中模設計過程中必須考慮成形回彈率δ和燒結收縮率這2個工藝參數(shù)。另外,粉末冶金工藝中的燒結收縮率及成形回彈率在徑向和軸向甚至各不相同的截面位置都是各不相同的。一般情況下,收縮率和成形回彈率在軸向的值往往大于在徑向的。模具的配合間隙僅在徑向得到體現(xiàn),方法是按制件外徑或內(nèi)孔的相應成形件為基準制造,與之相鄰的配合件取配合間隙后,按雙向公差加工制造。
2.2上模沖和下模沖的設計
根據(jù)同步帶輪的結構和成形特點,上模沖主要針對產(chǎn)品上表面形狀及軸向尺寸設計,上模沖與中模內(nèi)腔上半部配合,上模沖設計為上外沖和上內(nèi)沖。同步帶輪內(nèi)部結構主要由下模沖成形而成,內(nèi)部有弧形凹槽,深度為3.1mm,圓弧半徑為17.28mm,設計模具時應保證凹槽的形狀及尺寸。下模沖外形與中模內(nèi)腔下部配合,下模沖設計為下一沖、下二沖和下三沖,更有利于產(chǎn)品成形和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
3結論
1)在發(fā)動機同步帶輪粉末冶金成形模具設計中,采用了2個成形芯棒和中模變模數(shù)設計法,有效地提高了模具裝配精度、齒形精度和使用壽命。
2)根據(jù)成形模具設計圖紙和模具配合原理,將加工制造的模具進行裝機實驗并且試生產(chǎn)同步帶輪的成形品,經(jīng)過燒結等工藝,將制造的樣品經(jīng)過裝機實驗,達到了客戶在精度、性能等方面的技術指標,成功開發(fā)了某發(fā)動機同步帶輪成形模具,材料利用率高達98%。
關鍵詞:材料成型;控制工程;金屬材料;加工工藝
0引言
對于我國制造業(yè)而言,材料成型與控制工程是其實現(xiàn)長期健康發(fā)展的根本保障,不僅如此,材料成型與控制工程也是我國機械制造業(yè)的關鍵環(huán)境,因此,相關企業(yè)必須對其給予高度重視。無論是電力機械制造,還是船只等交通工具制造,均離不開材料成型與控制工程,材料成型與控制技術的水平與質(zhì)量將會直接決定機械制造水平與質(zhì)量。因此,對材料成型與控制工程中的金屬材料加工技術進行細化分析,具有非常重要的現(xiàn)實意義。
1金屬材料選材原則
在金屬復合材料成型加工過程中,將適量的增強物添加于金屬復合材料中,可以在很大程度上高材料的強度,優(yōu)化材料的耐磨性,但與此同時,也會在一定程度上擴大材料二次加工的難度系數(shù),正因此,不同種類的金屬復合材料,擁有不同的加工工藝以及加工方法。例如,連續(xù)纖維增強金屬基復合材料構件等金屬復合材料便可以通過復合成型;而部分金屬復合材料卻需要經(jīng)過多重技術手段,才能成型,這些成型技術的實踐,需要相關工作人員長期不斷加以科研以及探究,才能正式投入使用,促使金屬復合材料成型加工技術水平與質(zhì)量實現(xiàn)不斷發(fā)展與完善。由于成型加工過程中,如果技術手段存在細小紕漏,或是個別細節(jié)存在問題,均會給金屬基復合材料結構造成一定的影響,導致其與實際需求出現(xiàn)差異,最終為實際工程預埋巨大的風險隱患,誘發(fā)難以估量的后果。所以,相關工作人員在對金屬復合材料進行選材過程中,必須準確把握金屬材料的本質(zhì)以及復合材料可塑性,只有這樣,才能保證其可以順利成型,并保證使用安全。
2金屬材料加工方法
2.1機械加工成型
當前,金屬材料成型與控制工程中,應用最為廣泛的金屬切割刀具便是金剛石刀具,以金剛石刀具對鋁基復合材料進行精加工,與其他金屬基復合材料,例如,鉆、銑以及車等,均是現(xiàn)代社會中廣而易見的。鋁基復合材料的金剛石刀具加工形式可以細化為三種:其一,車削形式;其二,銑削形式;其三,鉆削形式。其中,鉆削即通過鑲片麻花鉆頭對鋁基復合材料進行加工,常見的有B4C以及SiC顆粒鉆削,然后添加適量的外切削液,可以有效強化鋁基復合材料。銑削即通過1.5%-2.0%(W+C)粘結劑,8.0%-8.5%PCD的端面銑刀對鋁基復合材料進行加工,常見的有SiC顆粒銑削增強鋁基復合材料,然后添加適量的切削液進行冷卻。車削以硬合金刀具為主要的切割工具,例如,A1/SiC車削符合材料,并添加適量的乳化液對其進行冷卻處理。
2.2擠壓與鍛模塑性成型
金屬材料實際成型加工過程中,相關工作人員可以通過模具表面涂層以及添加劑等技術手段,對實踐操作過程中的壓力進行有效改善,降低加工操作過程中的摩擦阻力,據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計,這樣可以促使加工過程中的擠壓力縮減25%-35%左右,甚至更多。降低加工擠壓力,可以有效弱化增強顆粒給模具造成的損傷程度,削弱金屬材料塑性,有利于降低金屬材料的變形阻力,提高其成型的成功率。除此之外,相關工作人員還可以增加擠壓溫度,以此促使金屬基材料更具可塑性。在金屬基材料中添加適量的增強顆粒,可以促使金屬基材料的可塑性得到弱化,進而變形抗力得以大幅度提升,此時提高擠壓溫度,可以加快增強顆粒與金屬基材料的溶合速率,優(yōu)化二者的溶合效果。普遍來說,增強顆粒含量會直接影響擠壓速度,由此可見,只有金屬基復合材料中的增強物含量較低,才能提高擠壓速度,如果金屬基復合材料中的增強物含量較高,相關人員必須嚴格控制擠壓速度。不過,擠壓速度超高的話,也會導致金屬材料成型后,便面出現(xiàn)橫向裂紋。綜上,相關人員在應用擠壓與鍛模塑性成型加工技術時,不僅要在金屬復合材料表面進行涂層或是劑處理,還要對擠壓溫度進行嚴格控制,并結合實際,對擠壓速度進行有效調(diào)控,只有這樣,才能保證成品質(zhì)量符合要求。
2.3鑄造成型
復合材料生產(chǎn)過程中,應用最廣泛的加工技術便是鑄造成型技術,實際鑄造過程中,金屬基復合材料中添加增強顆粒后,熔體的粘度以及流動性均會顯著提升,加之增強顆粒與熔體在高溫下的化學反應作用,便會改變基礎材料本質(zhì),此時相關工作人員必須在熔化金屬基復合材料的過程中,對其熔化溫度以及保溫時間進行嚴格管控。高溫時,添加的增強顆粒,尤其是碳化硅顆粒,極易產(chǎn)生界面反應,例如,3SiCA1-A14C3+3Si等。進而導致熔體粘度過大,難以澆筑,影響材料本質(zhì)。此時相關工作熱暖可以采取精煉方法,然后添加適量變質(zhì)劑造渣。但這種操作方法并不適用于顆粒增強鋁基復合材料。
2.4粉末冶金成型
粉末冶金成型技術是最早期的制造晶須以及顆粒符合材料零部件、金數(shù)基復合材料的手段,具有非常豐厚的實踐檢驗,不僅如此,該技術手段還適用于尺寸較小、形狀簡單但是具有較高精密性要求的零部件。粉末冶金成型技術具有組織細密、增強相分布均勻、增強相可調(diào)節(jié)以及界面反應較少等特點,DWA公司現(xiàn)階段,應經(jīng)將粉末冶金成型技術延展到多種產(chǎn)品的制造工程中,例如,SiCp增強鋁合金基體、管材、自行車零件、自行車支撐設備架以及自行車架等。由于粉末冶金成型技術加工的產(chǎn)品具有非常顯著的耐磨性、比模量以及比強度,因此,也受到了航天器材、飛機以及汽車的廣泛推崇。
3結語
金屬材料在材料成型與控制工程中,屬于加工難點,而且極具重要性,發(fā)展前景非常廣闊,隨著科學技術的快速發(fā)展,其將受到更多行業(yè)領域的青睞以及注重,我國必須給予高度重視,通過不斷科研,促使自身的技術水平實現(xiàn)突破與創(chuàng)新,這對提高我國的國際競爭力至關重要。
參考文獻:
[1]張文華.材料成型與控制工程模具制造技術分析初探[J].黑龍江科技信息,2015(15).
【關鍵詞】礦山機械 焊接 維修與維護
中圖分類號:F407.4 文獻標識碼:A 文章編號:
“維修”在現(xiàn)代工業(yè)社會中地位日趨重要。隨著微型計算機技術的成熟和在工程領域的應用,對設備的可用性與可靠性提出了更高的要求。設備的維修理論和技術開始成為工業(yè)生產(chǎn)中的關鍵性技術和理論。
通過研究,人們對設備故障的觀點在發(fā)生變化,相應的維修技術也取得很大的發(fā)展。狀態(tài)監(jiān)測技術、可靠性理論、計算機技術、專家系統(tǒng)等新技術和新方法不斷地被應用于維修領域。維修技術和理論越來越受到廣大研究人員的重視,并成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的關鍵性保障技術。
我國的礦山主要是依靠礦山設備,在我們的生產(chǎn)中由于設備維保存在的問題,造成很多的突發(fā)事故,造成很大的經(jīng)濟社會損失。一般情況下主要面臨的問題有機械部件失效、液壓部件失效以及箱體和其他結構件失效。
追溯機械設備維修的歷史,依其在生產(chǎn)中的重要程度大致可分為三個階段。第一階段為第一次工業(yè)革命前(瓦特發(fā)明蒸汽機以前),機械設備十分簡單,此時的維修為簡單的事后維修,維修工作對生產(chǎn)的影響不大。
第二階段為第一次工業(yè)革命開始到70年代末微型計算機技術的成熟和在工程領域的應用。此階段以第二次世界大戰(zhàn)為界大致分為前、后二個時期。在前期,工業(yè)機械化程度不高,因此停機時間無足輕重。大多數(shù)管理人員認為預防設備的故障并非大事。
第三階段為70年代后期微型計算機技術的成熟到現(xiàn)在。隨著微型計算機技術的成熟和在工程領域的應用,對機械設備的可用性與可靠性提出了更高的要求。設備的維修理論和技術開始成為工業(yè)生產(chǎn)中的關鍵性技術和理論。此時人們期望通過維修使設備具有更高的可用性、更高的安全性、更長的使用壽命、更高的成本效益和可靠性。同時,維修必須的停工時間也始終影響著生產(chǎn)率的提高,對采礦業(yè)、制造業(yè)和運輸業(yè)等行業(yè)來說尤為重要。
提高焊接技術應用的對策:1、焊前的準備工作。了解焊件材料 ,選擇與之匹配的焊條。一般情況下我們需要對焊件的化學成分、機械性能、抗裂性、耐腐蝕性及高溫性能等方面加以區(qū)分,這是我們選擇適合的焊條的前提條件,再根據(jù)焊接結構形狀、受力情況、焊接設備和焊條售價來選用具體的型號和牌號。在這一過程中我們需要遵循的一些基本要求如下:①等強度原則。對承受一般載荷的工件進行焊接時,通常選用焊條抗拉強度與原材料相等,或稍高于原材料的焊條。除滿足強度要求外,應選用塑性和韌性指標較高的焊條進行焊接修復。②同等性能原則。在特殊環(huán)境下工作,如要求耐磨、耐腐蝕、耐高溫或低溫等具有較高力學性能的工件,則應選用能保證熔敷金屬的主要成分和性能與原材料相近或相似的焊條。如焊接不銹鋼部件應選用不銹鋼焊條。但是異種鋼焊接時,要根據(jù)強度較低的鋼材來選用相應的焊條。只有這樣我們才能夠很好的根據(jù)具體的情況來實現(xiàn)最佳的焊接效果,確保焊接效果持久,焊接機械才能確保使用安全。
2、對焊件進行焊前清理。焊縫根部焊透和接頭是我們進行焊接工作的關鍵部分,這一部分的焊接決定了焊接的效果這就要求我們根據(jù)具體的情況采用不同的焊接技術,焊修部位需要用碳弧氣刨開合適的坡口。選擇坡口一般遵循以下原則:①保證工件焊透,便于焊接操作;②坡口形狀容易加工;③盡可能提高焊接生產(chǎn)率和節(jié)省焊條,盡可能減小焊后變形。有裂紋的焊修部位要把裂紋徹底清除干凈,以免留下微小裂紋引發(fā)裂紋擴展,最終導致焊件破壞。焊修和開坡口部位及焊接區(qū)周圍20mm內(nèi)要用手動砂輪機等工具打磨至露出金屬光澤。通過以上的技術處理,就能夠很好地確保焊接效果,確保機械得到良好的維護,從而保證在使用中的耐久性。
焊接中的注意事項:1、環(huán)境的影響。采礦的機械使用環(huán)境一般比較惡劣,風吹日曬雨淋造成部件的老化,其特殊的環(huán)境對焊接也提出了很高的要求:空氣濕度大會使焊面含氫量增高,產(chǎn)生氣孔缺陷的幾率增大,從而降低了焊口的強度,可選用低氫型焊條,需要烘干的要嚴格控制烘干溫度和時間以及烘干次數(shù),盡量做到隨烘隨用,可以有效降低氣孔、裂紋等焊接缺陷的產(chǎn)生;風力過大會使焊接的電弧不穩(wěn),增加焊接應力,當焊接作業(yè)環(huán)境的風力≥2m/s時 ,應正確的選擇焊接材料和運槍方法,并采取防風等工藝措施,如在焊接區(qū)域做局部遮擋,采用以上的技術就能很好地解決現(xiàn)場環(huán)境惡劣的問題,實現(xiàn)我們焊接的目標,確保焊接的效果。
2、溫度的影響。焊接溫度也對焊接效果有著很大的影響,特別是北方冬季特別寒冷,最頂溫度可以達到零下20多度,一幫情況下在這樣寒冷的溫度下是不能開展焊接的,比較容易出現(xiàn)的就是造成冷焊、虛焊;如果焊接溫度過高,可能導致焊點機械強度下降,可靠性下降。實驗證明,隨著溫度的升高,金屬的機械強度明顯下降,因此要實現(xiàn)理想的焊接,必須嚴格控制焊接溫度。同時也要控制好焊前預熱和焊后熱處理的溫度,焊前預熱可降低溫差和緩慢冷卻速度,減少焊接應力。
3、礦山機械維護方法。我們當前的制度是按計劃進行維保,確定良好的維保周期,它分為日檢、周檢、月檢及大修。這樣的模式在一定程度上很好的解決的當前面臨的問題。但是他的缺點也是很明顯的,就是不能實時掌握機械具體的情況,不僅人為地增加了設備停機次數(shù)和時間,浪費維修費用,而且不利于設備固有可靠性的發(fā)揮,從而造成在維修中被動跟著走情況。
應綜合應用可靠性理論、計算機技術、狀態(tài)監(jiān)測、預測、管理等技術理論,針對我國的實際國情采用“針對性維修策略”,并確立其理論依據(jù)、理論要點和具體實施的方法步驟,以礦山機械設備(主要是采、掘、支機械,提升、運輸機械,通風、壓氣和排水機械等)為對象進行了具體實施。建立了設備技術數(shù)據(jù)庫,確定了各故障模式的模型及各功能部件的“針對性”維修方案。對以該策略為基礎的礦山機械設備系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、預測、信息管理計算機系統(tǒng)進行研究,研制基于維修策略的礦山機械設備信息管理決策支持系統(tǒng),對我國大型礦山機械設備維修管理、安全高效運行具有重要意義。機械加工工藝的1/15~1/20。所以,粉末冶金零件成型工藝技術對保護生產(chǎn)環(huán)境是非常有利的。
由于粉末冶金工藝技術在機械行業(yè)呈現(xiàn)出諸多優(yōu)點,所以近年來工業(yè)先進國家的粉末冶金工業(yè)發(fā)展速度明顯超過傳統(tǒng)的機械工業(yè)和冶金工業(yè)。我國通過十幾年的努力,粉末冶金工業(yè)已具有一定規(guī)模,達到一定水平。當前正重點研究提高鐵基材料、銅基材料、摩擦材料和復合材料等已有產(chǎn)品的性能,同時開發(fā)各種先進的結構材料和功能材料,如精細陶瓷、超導材料、記憶合金和超微粒材料等。努力發(fā)展快速冷凝、機械合金化及STAMP法等新材料制造技術。只要結合工礦機械產(chǎn)品開發(fā),擴大應用領域,廠家與用戶緊密結合,不斷進行使用性能、使用條件和應用范圍的研究,粉末冶金工藝技術定會獲得更好的經(jīng)濟效益和社會效益。
結語:我們需要根據(jù)機械使用的特點,建立健全完善的維保工作。在生產(chǎn)實踐中可避免或減少設備故障的產(chǎn)生,縮短處理故障時間。焊接技術是礦山機械維修中非常必要的檢修手段,焊接質(zhì)量的好壞直接影響設備的運行效率。
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關鍵詞:地方性高校;金屬材料工程;培養(yǎng)模式
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)37-0075-02
材料是整個人類社會的物質(zhì)構造基礎,材料科學歸屬于基礎性科學,也是先進工業(yè)技術改革的推動力,它作為材料科學與工程這樣一個材料大學科的重要分支之一,即金屬材料工程,該本科階段教育的目的是可以較好地教育出適應工業(yè)經(jīng)濟和科技發(fā)展要求的高技術工程人才,人才培養(yǎng)與社會發(fā)展需求之間的對接要引起注重,強調(diào)在教學過程中結合專業(yè)基本理論和實踐操作能力、掌握先進知識和培養(yǎng)創(chuàng)新能力、創(chuàng)新和實踐能力的高級應用科學和技術的專業(yè)人才。因此,當?shù)氐膶W院和大學金屬材料工程應用型本科人才培養(yǎng)模式的改革具有重要的現(xiàn)實意義。
教育部對新建本科院校的重點應轉(zhuǎn)移到提高學校的教育水平,學校應牢牢把握區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的人才培養(yǎng)、科學研究和社會服務等實際需要,培養(yǎng)應用型工程為主,多元化的人才培養(yǎng)規(guī)格和模式。金屬材料工程應用型本科院校專業(yè)人才的培養(yǎng),如何滿足區(qū)域社會經(jīng)濟和工業(yè)技術的發(fā)展,如何培養(yǎng)相對具有堅實的專業(yè)理論基礎和較強的創(chuàng)新思維和實踐能力的高級工程技術人才,是國內(nèi)地方高校目前各種材料專業(yè)建設面臨的主要研究課題。
一、高校材料類本科專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀
目前,我國本科教育,特別是地方高校教育普遍存在的問題是嚴重缺乏創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,難以適應快速發(fā)展的人才市場需求。一方面,在實際教育過程中,學校注重理論教育,輕視實踐操作技能培訓,只滿足在現(xiàn)有知識的記憶和再現(xiàn),不能使用知識大膽創(chuàng)新探索。另一方面,學生畢業(yè)后進入社會,在面對不斷變化的科學技術和先進的生產(chǎn)手段的實際工作中遇到的創(chuàng)新主題,從自己的知識儲備的質(zhì)量和能力方面,似乎嚴重不足。
近年來,材料科學與工程教育改革在中國發(fā)展迅速,許多高等院校材料從人才培養(yǎng)模式、課程體系、教學內(nèi)容、實驗教學體系和教學方法等許多方面進行了大膽的改革和創(chuàng)新。材料科學與工程一級學科,在淡化專業(yè)個性教育模式的基礎上,構建“大學科”主題共用知識,培養(yǎng)面寬,在高質(zhì)量研究型人才培養(yǎng)方面取得了一些好的經(jīng)驗和成果。對于“985工程”和“211工程”院校可能很適合,但對于生源差和科研實力不高的地方高校而言,不能盲目地復制其他重點大學的改革模式。
二、地方性高校金屬材料工程專業(yè)培養(yǎng)模式
1.地方性高校金屬材料工程專業(yè)定位。金屬材料工程是工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱,在航空航天工業(yè)、能源化工領域、國防軍工方面、冶金機電行業(yè)均發(fā)揮著相當重要的推動作用。如何依托地方,為地方工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)具有金屬材料工程專業(yè)背景知識的應用型創(chuàng)新人才,是目前國內(nèi)高校金屬材料工程專業(yè)建設面臨的重大課題。地方本科院校金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)應基于地域化目標定位,結合自身資源條件和區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展對人才的需求狀況,構建金屬材料工程本科專業(yè)人才的培養(yǎng)體系,并通過突出地方特色培養(yǎng)金屬材料工程專業(yè)人才的核心競爭力。
根據(jù)江西省新材料產(chǎn)業(yè)和工程技術發(fā)展的實際需要,為江西省材料產(chǎn)業(yè)和工程技術發(fā)展儲備工程技術人才;同時增進學校與政府、與金屬材料表面技術行業(yè)、金屬材料熱處理行業(yè)以及相關企業(yè)之間的互動,聯(lián)合培養(yǎng)應用型人才。此外,通過理論與實踐教學相結合,以創(chuàng)新實驗項目為載體,突出創(chuàng)新能力的培養(yǎng);以企業(yè)工程項目為載體,培養(yǎng)工程應用意識,提升工程方面的素質(zhì)和能力,出于這種原因,我校金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)的主要目標定位是:具備金屬材料工程領域的基礎知識,了解材料科學與工程領域的相關專業(yè)知識,能在材料制備與質(zhì)量檢測分析、金屬材料熱處理、鋼鐵冶金與機械加工企業(yè)和相關行業(yè)工作,適應社會主義經(jīng)濟發(fā)展的高層次、高素質(zhì)的應用型創(chuàng)新人才。
2.地方性高校金屬材料工程培養(yǎng)模式。金屬材料工程建設將學校的現(xiàn)實與當?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟發(fā)展相結合,堅持技術應用研究人才培養(yǎng)目標定位,從而有效地開展錯位競爭、拓展生存和發(fā)展空間較大的專業(yè)。根據(jù)培養(yǎng)目標,積極探索切實可行的人才培養(yǎng)體系、機制和人才培養(yǎng)模式。人才培養(yǎng)模式改革是各種教學過程改革的重中之重,應該遵循高等教育的發(fā)展規(guī)律,仔細研究適應未來高等教育的科學發(fā)展趨勢,根據(jù)培養(yǎng)高素質(zhì)人才的總體要求,建立起能夠充分激發(fā)在校大學生的學習主動積極性和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神,能使學生的個性得到充分發(fā)展,同時也能整體增長知識、能力和素質(zhì),具有新時代新特征的多樣化應用型高層次工程人才培養(yǎng)模式。
結合地方經(jīng)濟的工業(yè)發(fā)展,九江學院的金屬材料工程專業(yè)在整個教學體系中,理論主干課程包括物理化學、電工電子學、材料科學基礎、金屬工藝學、熱處理原理、熱處理工藝及設備、金屬材料學、材料研究方法、材料失效分析、材料力學性能、金屬材料工程專業(yè)綜合實驗。與此同時,開設了兩個專業(yè)方向,(1)金屬材料塑性成型與模具方向:金屬塑性成形原理、鍛造工藝及模具設計、沖壓工藝及模具設計、擠壓工藝及模具設計、模具CAD/CAM軟件應用、模具制造工藝學、Pro/E造型及模具設計、壓鑄工藝及模具設計。(2)金屬材料熱處理與測試方向:先進材料制備技術、粉末冶金原理、無損檢測、材料的腐蝕與防護、冶金質(zhì)量分析、材料物理性能檢測、材料表面技術工程、先進復合材料。為了配合理論教學,大量安排實踐性課程與之配套,讓學生能夠利用理論知識解決實際工程技術問題,實踐性教學課程主要包括金工實習、金屬材料專業(yè)實驗、熱處理工藝及設備課程設計、粉末冶金原理課程設計、材料表面技術課程設計、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)論文(設計)等。
三、地方性高校金屬材料工程專業(yè)培養(yǎng)模式改革創(chuàng)新
1.培養(yǎng)模式進行改革探索。作為地方性高校的金屬材料工程本科專業(yè),應該充分認識到地方性區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟未來發(fā)展對自己學校所設置的金屬材料工程本科專業(yè)人才的確實需求,根據(jù)該本科專業(yè)的定位和特色,確定專業(yè)人才培養(yǎng)模式。金屬材料工程專業(yè)的培養(yǎng)模式要從我校的實際出發(fā),根據(jù)目前九江及周邊區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟與本專業(yè)相關單位的現(xiàn)狀及發(fā)展,在原有培養(yǎng)模式的基礎上,逐漸將原有的一味培養(yǎng)技術應用型人才過渡到應用技術研究創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標和定位,這樣才能有效地開展多層次培養(yǎng),避免將學生培養(yǎng)成一個模子技能的技術人才,根據(jù)學生的特色,因材施教,拓展專業(yè)培養(yǎng)的發(fā)展空間,形成專業(yè)的辦學特色,形成應用技術研究創(chuàng)新型多層次人才的培養(yǎng)新模式。
2.授課體系進行改革修訂。為了能更好的對金屬材料工程應用型本科人才培養(yǎng)計劃和課程進行改革,我們在現(xiàn)有基礎之上進行了以下準備性的工作:在相關大學進行調(diào)查研究,學習專業(yè)課程體系建設的成功經(jīng)驗,探索課程建設的內(nèi)涵和專業(yè)內(nèi)容集成優(yōu)化,訪問有關材料企業(yè),了解社會對金屬材料工程本科專業(yè)所需要的新知識、新能力和高素質(zhì)要求,對九江學院近幾年畢業(yè)的金屬材料工程專業(yè)的學生進行系列性的跟蹤調(diào)查,了解就業(yè)單位對我們學校該專業(yè)畢業(yè)生的滿意程度,以及該專業(yè)畢業(yè)生對現(xiàn)有的人才培養(yǎng)模式、課程體系、專業(yè)教學知識點的意見及建議,邀請校內(nèi)外知名教學專家,召開系列專家指導會,制定該本科專業(yè)課程體系和專業(yè)教學知識點方面改革的確實可行的方案,撰寫新的人才培養(yǎng)方案,專業(yè)教學大綱內(nèi)容將隨之進行整合優(yōu)化。專業(yè)主干基礎課程建設得以加強,并根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的社會需求,設置相應并可行的必修課程,同時形成金屬材料熱處理與測試方向、金屬材料塑性成型與模具方向兩個具有一定地域工業(yè)特色的專業(yè)方向,使該專業(yè)的在校大學生形成比較完整的基礎性知識及社會所需要的專業(yè)性知識。
3.配套平臺進行改革探索。為配合模式及課程改革,必須對教學及研究平臺進行更新建設,充分并有效地發(fā)揮本專業(yè)的專業(yè)實驗室設備優(yōu)勢。近兩年,本專業(yè)在原有實驗設備的基礎上,通過多渠道項目經(jīng)費購置了200多萬元的教學兼科研實驗設備,滿足了本專業(yè)各種專業(yè)理論課程的配套實踐性教學需要。目前,九江學院金屬材料工程的專業(yè)實驗室有:表面技術實驗室、粉末冶金材料及工藝實驗室、材料化學制備實驗室、材料物性檢測實驗室、材料熱處理實驗室、金相制樣及分析實驗室、鑄造技術實驗室、材料力學性能實驗室和材料微納結構分析實驗室。通過這一系列實驗平臺的建設,金屬材料工程專業(yè)的發(fā)展將得以支撐。根據(jù)本專業(yè)的特色,在九江和周邊地區(qū)與九江新聯(lián)傳動機械有限公司、九江森源科技有限公司、九江博德新材料研究公司、九江奧盛鋼纜科技有限公司等企業(yè)進行實質(zhì)性地合作,建立產(chǎn)學研及學生實習見習基地,并聘請企業(yè)技術骨干和學校教師聯(lián)合指導畢業(yè)論文(設計)工作,學生的實踐操作能力和工程技術應用能力得以較好的培養(yǎng)。
關鍵詞:高密度合金燒結性能
1 緒論
憑借高密度、高強度的優(yōu)點,鎢基高密度合金在現(xiàn)代工業(yè)中得到廣泛應用,并且在國防工業(yè)中占據(jù)著主導性地位。隨著工業(yè)化進行的不斷加快,人們對鎢基高密度合金的性能提出更高要求。提高鎢基高密度合金的綜合性能被東歐各國專家學者的普遍關注,通過對鎢基高密度合金的應用背景進行研究分析,在對鎢基高密度合金研究現(xiàn)狀的基礎上,闡述了本文寫作的目的、意義和內(nèi)容。
2 研究現(xiàn)狀
對鎢基高密度合金進行燒結,傳統(tǒng)的燒結工藝為液相燒結。通過采用液相燒結對鎢基高密度合金進行燒結時,由于燒結溫度比較高,導致晶粒長大,并且在燒結時固/液密度存在很大的差別,在重力的影響喜愛引發(fā)黏性流動,導致鎢晶粒出現(xiàn)聚集,進一步發(fā)生嚴重的坍塌變形。進行鎢基高密度合金燒結時,對性能、組織的均勻性都有較高的要求。
3 實驗方法
3.1 合金原料。制備鎢基高密度合金的原料,其部分性能指標如下表3-1所示。
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3.2 制作鎢基高密度合金。鎢基高密度合金的制備工藝如下:
3.2.1 設計合金成分和配料。根據(jù)相應的研究內(nèi)容對合金成分進行設計。
3.2.2 混料。合金混料的化學成分配比根據(jù)實驗設計進行,參照表3-1的原料進行配比后,在鋼質(zhì)V型混料機中進行混料,混料用球為硬質(zhì)合金球,球料比為1:1,球磨時間為8小時。
3.2.3 捏合:將混好的料放入捏合機,捏合溫度為100-120℃,捏合時間為30分鐘。
3.2.4 降溫過篩:將捏合完的料置于溫度為25℃的空調(diào)房內(nèi),溫度達到室溫后,過40目篩。
3.2.5 成形:本實驗采用普通模壓成形,壓制方式為單向陰模浮動壓制。
3.2.6 脫脂:脫脂在氮氣罩式脫脂爐內(nèi)進行。
3.2.7 燒結:燒結工藝根據(jù)實驗內(nèi)容不同而進行選擇。
3.2.8 監(jiān)測、分析。
4 性能檢測
4.1 抗拉強度檢測。在LJ-3000A型機械式拉力試驗機上測量抗拉強度,拉伸速率為1mm/min,相應的應變速率為1.1×10-3s-1??估瓘姸圈襜為:σb=■
式中:F為斷裂載荷,S為試樣截面積。
4.2 伸長率檢測。合金延性通過以抗拉試樣測試的方式進行。其室溫伸長率σ為:σ=■×100%
式中:l為試樣斷后長度,l■為試樣斷前長度。
4.3 沖擊韌性檢測。對沖擊性能的測量是在通過擺錘式?jīng)_擊實驗機上進行的。采用10×10×55無缺口試樣對沖擊性能進行測試。沖擊韌性αk為:αk=■
式中:AK為沖擊功,SN試樣截面積。
4.4 觀察掃描電鏡。借助JSM-5600LV型和KYKY-2800型掃描顯微鏡對拉伸試樣及沖擊試樣斷口進行分析。
5 燒結方式對W-Ni-Fe系合金力學性能的影響
5.1 實驗方案 根據(jù)表5-1所示,進行對實驗所用原料鎢粉、鎳粉、鐵粉的設計。W-Ni-Fe系高密度合金分別采用氫氣燒結和真空燒結的方法進行制備,氫氣燒結采用雙溫區(qū)的鉬絲推桿爐,一區(qū)850℃、二區(qū)1500℃,推舟速度45min/舟,真空燒結時升溫速率為8℃/min升到1200℃
保溫40min,再以5℃/min升到1500℃保溫60min,隨爐冷卻,真空度為0.01Pa。
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5.2 實驗結果
5.2.1 合金顯微組織及斷口形貌。不同氣氛中燒結的95W-3.5Ni-1.5Fe合金拉伸斷口形貌如圖5-2所示。由圖可以看出,氫氣燒結態(tài)合金的斷口呈現(xiàn)出典型的沿晶斷裂形貌,斷裂方式以鎢-鎢斷裂和鎢-粘結相斷裂為主要形式,另外,鎢-粘結相界面處有少量微孔。
5.2.2 檢測合金力學性能。在表5-3中分列了氫氣燒結、真空燒結態(tài)合金力學性能的檢測結果,可以看出真空燒結態(tài)合金的力學性能優(yōu)于氫氣燒結態(tài)合金,其抗拉強度和伸長率都較氫氣燒結態(tài)合金均有不同程度的提高,但沖擊韌性略低于氫氣燒結態(tài)合金。
6 結論
6.1 真空燒結和氫氣燒結都屬于液相燒結,進行燒結時遵守“擴散-溶解-析出”的機制。
6.2 通過真空進行燒結,一方面消除氫脆的影響;另一方面有效地改善了液相對固相顆粒的潤濕作用。同氫氣燒結相比,在一定程度上提高了合金密度和力學性能。
6.3 同氫氣燒結態(tài)合金相比,真空燒結態(tài)合金的抗拉強度得到了有效的提高,但是伸長率變化不明顯,沖擊韌性略有降低。
參考文獻:
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關鍵詞:Sm2Fe17Nx;稀土永磁材料;粘結劑
中圖分類號:TM27 文獻標識碼:A
一、稀土永磁材料發(fā)展歷程回顧
稀土永磁材料是以稀土金屬元素與過渡族金屬所形成的金屬間化合物為基體的永磁材料,通常稱為稀土金屬間化合物永磁,簡稱為稀土永磁。到目前為止,稀土永磁材料經(jīng)歷了三個發(fā)展階段,第四代稀土永磁正在醞釀之中。
20世紀50年代,隨著粉末冶金和液相燒結工藝開發(fā)與研究的深入,高性能燒結SmCo5永磁體的生產(chǎn)邁入了產(chǎn)業(yè)化階段,第一代稀土永磁材料走向?qū)嶋H應用。隨著社會的進步,人們不斷的探尋高性能的稀土永磁材料以滿足工業(yè)日益發(fā)展的需求。1977年,Ojima等人用粉末冶金法制出了(BH)max=30MGOe的Sm2(Co,Cu,F(xiàn)e,Zr)17永磁體,使之成為第二代實用稀土永磁材料的典型代表。高性能Sm-CO永磁體的出現(xiàn)極大地推動了儀器儀表工業(yè)和其它現(xiàn)代技術的發(fā)展,但由于第一、第二代稀土永磁材料的主要成分為金屬Co,這種材料價格昂貴,且又是戰(zhàn)略物資,因此,第一和第二代稀土永磁的工業(yè)化生產(chǎn)和市場擴展都受到了限制。
20世紀70年代,Clark等人發(fā)現(xiàn)將TbFe2化合物做成非晶態(tài)并退火后其矯頑力可大大提高,這啟示人們將R-Fe化合物做成非晶態(tài),然后通過熱處理析出非平衡的新相來實現(xiàn)磁硬化。80年代初,科學家先后采用快速凝固技術系統(tǒng)地研究了Nd-Fe二元系合金的磁特性。后來又向合金加入B元素,其目的是獲得非晶態(tài)的Nd-Fe合金,卻意外地發(fā)現(xiàn)這種三元合金具有較高的矯頑力,且居里溫度Tc也高,這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了稀土永磁材料研究的熱潮。
與釤鈷合金不同,Nd-Fe-B永磁材料用豐富廉價的鐵取代了緊缺昂貴的鈷,大大減少了對Co的依賴,大幅度地降低了成本。更重要的是它具有磁性能高,機械力學性能好,性價比高(為Sm-Co永磁材料的140%)等優(yōu)點,因而在當今磁性材料領域成為一枝獨秀,成為第三代永磁材料。
從物理特性上看,Nd-Fe-B永磁體有其固有的弱點,特別是居里溫度不高,矯頑力的溫度系數(shù)大難以應用于高溫領域,另外還存在溫度穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性較差等問題。因此,自20世紀90年代以來,磁學工作者在不斷改進Nd-Fe-B系稀土永磁材料性能的同時,也在探索其它新型的鐵基稀土永磁材料,主要側(cè)重在以下幾個方面:
①R2(Fe,M)17Ny、R2(Fe,M)17Cy等間隙稀土化合物的研究。
②3:29型R3(FeM)29(Ti,V,Mo等)化合物及其氮化物的磁性能研究。
③具有ThMn12型結構的R(Fe,M)12(M=Ti,V,Mo,si)化碳、氮化合物以及1:7型的碳、氮化合物的結構與磁性研究。
④高性能的納米復合永磁材料研究。
二、Sm-Fe-N稀土永磁材料發(fā)現(xiàn)
由于在R-Fe二元系中,R2Fe17化合物的Ms點普遍較高,穩(wěn)定性好,并且富鐵,因而長期以來,一直為永磁材料工作者所關注。但遺憾的是在二元R2Fe17化合物中,F(xiàn)e-Fe原子間距過短,他們具有反鐵磁交換作用,從而導致R2Fe17化合物的Tc不高(110~119℃),并且多數(shù)是易基面,各向異性場低。因此二元的R2Fe17化合物一直未能成為有實用意義的永磁體。
隨著時間的推移,情況發(fā)生了變化。先是發(fā)現(xiàn)稀土金屬化合物能吸收大量的氫,吸氫使其磁性能發(fā)生顯著的變化;接著又發(fā)現(xiàn)用少量的磁性或非磁性元素如Al等部分替代R2Fe17中的鐵,也可提高2:17化合物的Tc;后來又發(fā)現(xiàn)將C原子引入到Sm2Fe17化合物中,不會改變合金的晶體結構,但使其Tc和Ms均提高,并且將該化合物的易基面轉(zhuǎn)化為易C軸,隨C含量的提高其HA提高,室溫HA可以達到1.53T。
在這些研究的啟迪下,人們開始考慮能否將Sm2Fe17化合物進行改進,使之成為具有永磁特征的材料。
在上述基礎上,1990年,作為歐共體"稀土永磁開發(fā)與研究計劃"首席科學家Coey采用氣固反應法成功地合成了一系列R2Fe17Nx化合物,并對它們的結構和磁性能作了詳細研究,發(fā)現(xiàn)Sm2Fe17Nx化合物具有優(yōu)異的內(nèi)稟磁性能,可作為永磁材料,從而宣告了SmFeN稀土永磁材料的誕生。
Sm2Fe17Nx化合物具有優(yōu)異的內(nèi)稟磁性能。它的Js可達1.54T,(BH)max可達472.0kJ/m3,完全可以和Nd-Fe-B相媲美;同時它的各向異性場約為Nd-Fe-B永磁體的3倍;居里溫度比Nd-Fe-B永磁體高160℃,也正因為如此,Sm2Fe17Nx稀土永磁材料成為了當今永磁材料研究領域的熱點之一。
自Coey等人發(fā)現(xiàn)Sm2Fe17Nx系稀土永磁材料以來,世界各地迅速掀起了研究Sm2Fe17Nx系永磁材料的熱潮,當時世界上有上百個試驗室投入了這方面的研究。但隨后的一系列試驗證明這種永磁材料在產(chǎn)業(yè)化道路上并不成功,出現(xiàn)了研究時冷時熱的局面。
近幾年來,隨著汽車工業(yè)以及電子電器小型化、輕量化的快速發(fā)展,人們對永磁體提出了更高的環(huán)境使用溫度和磁性能要求,Sm2Fe17Nx系稀土永磁材料作為一種兼有良好溫度穩(wěn)定性和優(yōu)異磁性能的永磁材料,其潛在應用價值再度引起人們的重視,Sm2Fe17Nx系永磁材料也迎來了新的研究和開發(fā)熱潮。
三、 國外Sm-Fe-N稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)化進展
目前,歐洲和日本在Sm2Fe17Nx系稀土永磁材料的生產(chǎn)和研究方面處于世界領先地位。
在"稀土永磁開發(fā)與研究計劃"的支撐下,歐洲以Coey教授為代表的磁材領域的科技工作者在Sm2Fe17Nx的微觀結構、磁性形成機理,氮化機理,溫度特性等基礎領域做了大量的研究工作,為Sm2Fe17Nx系稀土永磁材料的誕生、發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻,但遺憾的是他們在Sm2Fe17Nx系稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)化方面最終未能有所突破。
日本在Sm2Fe17Nx系稀土永磁材料研究方面雖然起步比歐洲晚,但是有多家在磁材領域技術力量雄厚的公司和單位,如日本的廣島大學、日亞化學工業(yè)公司、日立金屬公司、東芝公司、住友金屬礦山公司、大同電子公司、TDK公司等一直在進行Sm2Fe17Nx系永磁材料的研究,在制備工藝、熱穩(wěn)定性、抗氧化、磁性能研究及產(chǎn)業(yè)化等方面研究成果顯著,現(xiàn)在己能規(guī)?;a(chǎn)高性能的各向同性和各向異性的Sm2Fe17Nx稀土永磁粉及其粘結磁體產(chǎn)品。2000年,日本日亞化學工業(yè)公司從一開始就考慮其回收,同時利用現(xiàn)有的生產(chǎn)鐵氧體的設備采用還原擴散法生產(chǎn)出了Sm2Fe17Nx稀土永磁粉,該磁粉經(jīng)注射成型為粘結磁體,其最大磁能積(BH)m已達到103kJ/m3以上,而且熱穩(wěn)定性及耐腐蝕性能好并已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化,目前正在進一步提高其磁性能,力爭其最大磁能積(BH)max達到119kJ/m3,。東芝公司采用熔體快淬的法制備(Sm0.7Zr0.3)(Fe0.8Co0.2)9B0.1的非晶帶,經(jīng)晶化熱處理后可獲得微細、均質(zhì)的晶粒,破碎后氮化獲得(Sm0.7Zr0.3)(Fe0.8Co0.2)9B0.1Nx磁粉,目前該公司已經(jīng)批量生產(chǎn)(BH)max為123kJ/m3的Sm-Fe-N磁粉產(chǎn)品。2002年秋大同電子公司批量購買東芝公司的快淬磁粉并將其制備成各向同性粘結磁體產(chǎn)品,2001年已經(jīng)形成了年產(chǎn)70噸各向同性Sm2Fe17Nx磁體的生產(chǎn)規(guī)模。日立公司研究了多種添加元素對于改善Sm-Fe-N系化合物性能效果,并詳細研究了利用氫處理使晶粒細化效果,發(fā)現(xiàn)通過復合添加微量Ti和B并控制氫反應條件,能有效地抑制α-Fe的形成,并獲得均勻微細的組織,經(jīng)過粉碎成75μm以下的顆粒,然后在氮氣氛中623~773K數(shù)小時氮化處理即可獲得磁特性優(yōu)良且穩(wěn)定的可靠的Sm-Fe-Ti-B-N磁粉。
此外,日本TDK株式會社在雙相納米晶復合永磁材料的研制也取得了一定進展。該公司最近推出的Sm2Fe17Nx/α-Fe各向同性復合磁體為納米雙晶磁體,其磁性(剩磁,矯頑力、最大磁能積)可達到:Br=0.99T、HcJ=656 kA/m、(BH)max=140kJ/m3。該磁粉可以重現(xiàn)的(BH)max達到96 kJ/m3,用這種磁體粉末制作的粘結磁體的(BH)max可達70kJ/m3。
在合金的氮化研究方面,國外的學者采取了多種先進方法進行了積極探索。韓國學者用Sm2Fe17合金作為靶采用從陰極真空濺射法研究了氮氣壓力、流速、熱處理溫度等對氮化后合金顯微結構和磁性能影響,發(fā)現(xiàn)熱處理溫度在530℃,氮氣速率為20%時Sm2Fe17Nx的矯頑力達l000Oe,飽和磁化強度達6500G;巴西科學家則在流動的N2/H2復合氣體氣氛中等離子體滲氮,增加復合氣體中玩濃度能夠減少富氮相Sm2Fe17N8和Sm2Fe17N11的量,增加Sm2Fe17N3和α-Fe的含量,當H2含量為70%時Sm2Fe17N3相的含量達到最大值。
四、國內(nèi)Sm-Fe-N稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)化進展
在Sm2Fe17Nx稀土永磁材料在日本實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的同時,國內(nèi)不少有遠見和研發(fā)實力很強的高校和科研單位,如北京大學、北京科技大學、河北工業(yè)大學、四川大學、鋼鐵研究總院、中科院物理所、中科院金屬所、浙江大學等也開始著手進行了這方面的研究。
北京科技大學周壽增等采用HDDR法獲得了高矯頑力的各向同性Sm2Fe17Nx永磁粉末,并研究了該法工藝與Sm2Fe17Nx永磁性能之間的關系,發(fā)現(xiàn)原始粉末顆粒尺寸、氫處理溫度與時間以及氮化溫度與時間對Sm2Fe17Nx磁粉性能均有較大的影響,當原始顆粒尺寸大于10μm時Br和Hcj均有急劇下降,抽氫時間小于1小時,合金再化合不完全,磁粉矯頑力較低;他們還研究了Cr、Ga、Co等微量合金元素的單一添加對合金性能的影響,發(fā)現(xiàn)Cr、Ga可顯著提高磁粉的矯頑力,而Co則使HCj降低。
另外,北科大胡國輝等采用Sm2O3和Ca、Fe作為原料,1100℃氧化還原4~7h,然后水洗得到了單相的Sm2Fe17化合物,并采用NH3+H2混合氣體進行滲氮處理制備Sm-Fe-N合金粉末,并研究了破碎及球磨過程對磁性能的影響,指出該過程對晶粒的損傷和α-Fe的生成是降低矯頑力的主要因素,但這方面的工藝還需要進一步研究。
此外,北科大的邱曉峰等利用低溫液氮球磨技術制備了Sm-Fe合金粉體,采用XRD、HRTEM和惰性氣脈沖-紅外-熱導等方法對Sm2Fe17合金粉體在液氮球磨過程中的組織演變進行了研究。結果表明,液氮球磨可加速細化Sm-F合金粉體。隨著球磨時間的延長,Sm2Fe17相向非晶態(tài)轉(zhuǎn)變,降低球磨轉(zhuǎn)速可以延緩非晶的形成過程。液氮球磨過程可實現(xiàn)同步氮化,縮短Sm-Fe-N磁性材料的制備工藝流程,有望為制備具有高磁性能的Sm2Fe17Nx納米晶復合永磁材料提供新的途徑。
河北工業(yè)大學崔春翔教授等也采用HDDR的方法,并系統(tǒng)研究了微量添加元素Zr、Nb、Ti等對工藝和合金磁性能的影響,指出Nb,Zr和Ti能有效降低合金中α-Fe的含量,其中Zr含量為1%at時鑄態(tài)組織中基本不含α-Fe,獲得了良好組織的母合金;隨后采用常規(guī)氮化方法發(fā)現(xiàn)對于直徑為20μm的顆粒,500℃下氮化6小時效果最佳,溫度過高或時間過長,Sm2Fe17N3合金會的分解。
中科院沈陽金屬研究所對HDDR過程的組成結構的變化以及合金元素Ti對結構與磁體性能的影響進行了比較的系統(tǒng)的研究時,制備出了磁性能可達Br=0.81T,HcJ=1670kA/m,(BH)max=103.5kJ/m3的Sm2Fe17Nx稀土永磁粉末。
總的來說,我國在Sm2Fe17Nx稀土永磁材料的研究方面主要集中在采用HDDR法、傳統(tǒng)粉末冶金法以及還原擴散法等與常規(guī)的氮化工藝結合制備Sm2Fe17Nx磁粉以及微量的一元合金元素的添加等方面,其研究開發(fā)都只停留在實驗室的水平,與國外相比有很大差距,尤其是產(chǎn)業(yè)化開發(fā)方面還是空白,還有較長的路要走。
五、Sm-Fe-N稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)化主要癥結
盡管Sm2Fe17Nx系永磁材料的研究取得了長足的進展,并且和第三代永磁體Nd-Fe-B相比,還有很大的挖掘潛力,但迄今為止,Sm2Fe17Nx系永磁材料并未能真正成為有實用意義的第四代永磁材料。在當今的永磁領域,仍然是Nd-Fe-B雄霸天下,這說明在Sm2Fe17Nx系永磁材料的研究和開發(fā)中還存在著一些問題,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)由于Sm高溫容易揮發(fā),Sm2Fe17的固熔區(qū)太窄,Sm-Fe母合金的熔煉過程中難以獲得接近正分成分的Sm2Fe17合金。Sm含量過少,得到的合金含大量的α-Fe,甚至不能形成Sm2Fe17相;Sm含量過多,合金則會形成大量富衫相,這些相的形成均會降低磁體性能。
(2)難于獲得成分均勻,相組成單一Sm2Fe17相合金。Sm2Fe17相合金是通過包晶反應而生成的,在凝固過程中不可避免地存在或多或少的α-Fe、富衫相等雜相,為了消除鑄態(tài)組織中的雜相,往往通過長時間的均勻化退火工藝來獲得相組成單一Sm2Fe17相合金。這個過程既費時又耗能,導致整個生產(chǎn)過程成本增加,致使Sm2Fe17Nx磁性材料的工業(yè)化大生產(chǎn)受阻。
(3)Sm2Fe17Nx的高溫分解問題還未解決。Sm2Fe17Nx屬于亞穩(wěn)相,在溫度高于600℃時將發(fā)生分解,且不可逆,即溫度降低也不能再恢復成Sm2Fe17Nx。因此不能用一般的粉末燒結法制備Sm2Fe17Nx磁體,只能采用先制備出Sm2Fe17Nx粉末,然后制作粘結磁體,而粘結磁體的磁性能普遍低于燒結磁體的磁性能,所以如何在工藝上有所突破,制備出能在高溫下工作的Sm2Fe17Nx塊狀磁體,是充分發(fā)揮Sm2Fe17Nx永磁體的內(nèi)察磁性能以及能否與Nd-Fe-B磁體競爭的關鍵。
(4)Sm2Fe17合金氮化反應動力學很差。Sm2Fe17氮化不同于普通的鋼鐵氮化,要求所有的Sm2Fe17晶粒必須充分氮化,否則未氮化的Sm2Fe17會作為軟磁相而嚴重影響Sm2Fe17Nx的永磁性能。另外根據(jù)微磁學理論,高內(nèi)稟矯頑力必須在晶粒度接近理論單疇粒子尺寸(0.3μm左右)時才能得到,雖然通過氣流磨制粉技術等技術能獲得如此細的粉末,但粉末過細,氧含量增加會惡化磁粉性能。
(5)替代元素的作用尚未形成統(tǒng)一的認識。自Sm-Fe-N發(fā)明至盡,人們在研究了ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB,ⅧB族元素如Ti,V,Cr,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta、Mn,Co,Ni以及ⅠB族的Cu和Pr、Ce、Gd等合金元素的添加對SmFe合金結構以及性能的影響,在某些方面己經(jīng)得到了廣泛的認同,但是仍有不少方面尚存在分歧,尤其是添加合金元素采用不同制備方法得到的SmFeN化合物的結構與性能的影響方面尚無統(tǒng)一結論,有待進一步研究。
(6)磁體性能不穩(wěn)定、重復性差,磁性能和理論值之間存在著較大的差距。制備Sm2Fe17Nx粘結磁體,需要經(jīng)歷一系列嚴格而復雜的工序,由于Sm2Fe17Nx的磁性能對工藝參數(shù)極為敏感,故重復性較差;此外,受制備手段、理論研究等多種因素的限制,生產(chǎn)的Sm2Fe17Nx磁粉的磁性能遠遠低于理論值。
六、高性能Sm-Fe-N稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢
Sm2Fe17Nx內(nèi)稟磁性能幾乎可以與第三代永磁體Nd-Fe-B相媲美,并且具有居里溫度高(Tc=470℃)、溫度穩(wěn)定性好的顯著優(yōu)勢,完全具備了成為新型永磁材料的條件。但Sm2Fe17Nx的最大缺點是該化合物屬于亞穩(wěn)相,在溫度高于650℃時完全分解成α-Fe和SmN,因而不能制備出致密的高性能燒結磁體,只能用來制作粘結磁體。如將以同種磁粉制成的燒結磁體的(BH)max作為100%,那么壓縮成型工藝制成的粘結磁體為60%,而注射成型磁體僅為35%。所以,能否制備出大塊的燒結Sm2Fe17Nx磁體,是其產(chǎn)業(yè)化關鍵。
雖然Sm2Fe17Nx遠沒有達到商品化的程度,但短短幾年,發(fā)展極為迅速,很有可能成為繼Nd-Fe-B之后的又一代新型永磁體。特別是由于Nd-Fe-B磁體的急速發(fā)展和市場上需求量的猛增,釹資源正面臨枯竭,所以發(fā)展能夠取代Nd-Fe-B的新型永磁體已勢在必行,同時為了滿足日益增長的對高溫工作環(huán)境的需要,Sm2Fe17Nx的實用開發(fā)已經(jīng)提上日程。
從商品化生產(chǎn)看,Sm2Fe17Nx永磁體的制備方法和工藝研究受到Sm2Fe17Nx是熱力學亞穩(wěn)相的嚴重阻礙,一旦能夠開發(fā)出合適條件的制備工藝,那么就有充分開發(fā)其內(nèi)稟磁性能的可能性,從而大大加快其商品化進程。為加速Sm2Fe17Nx的商品化進程,今后的研究重點和要求為:
(1)優(yōu)化現(xiàn)有磁粉加工工藝
永磁體在實際應用中,是各種形狀的永磁元件。其特點是批量大、尺寸精度高,要求采用全自動成型。因此解決磁粉工藝問題是其實用化的基本條件。
目前制備Sm2Fe17Nx磁粉及其納米復合磁粉的制備方法主要有:機械合金化法、粉末破碎法、熔體快淬法、氫化歧化(HDDR)法等。
其中,機械合金化法可以制得高矯頑力的各向同性Sm2Fe17Nx磁粉,該法不需要大型的設備,是一種簡單的磁粉制造方法,但由于長時間的球磨,機械合金化法極易造成粉末氧化,從而降低磁粉的磁性能,再加上周期長、能耗大等缺點,限制其在生產(chǎn)中的推廣應用。
熔體快淬法制備的Sm2Fe17Nx化合物粉末組織和成分均勻,晶粒細小,工藝簡單,有利于工業(yè)化大生產(chǎn),但由于此工藝條件要求苛刻,大規(guī)模生產(chǎn)有一定困難,如何有效地控制其工藝參數(shù)尚需進一步深入探討。
還原擴散法利用還原劑還原稀土氧化物,使之成為稀土金屬,再通過稀土金屬與過渡族金屬的互擴散直接得到稀土永磁粉末。此法制備Sm2Fe17Nx化合物粉末的優(yōu)點是原料成本低,缺點是實施起來比較困難。目前日本用此法已經(jīng)獲得了巨大成功并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,但在國內(nèi)進展緩慢。
HDDR工藝由于具有設備簡單,均勻性好,含氧量低,收得率高,不僅能制備各向同性而且能制備各向異性磁體等特點,是目前具有良好應用開發(fā)前景的新型的磁粉制備工藝。但是由于該過程涉及的反應眾多,過程和機理復雜,尤其是Sm2Fe17合金在HDDR過程中微觀結構演化過程和機理,以及晶粒細化機理尚不完全清楚,所以HDDR法制備Sm2Fe17Nx的工藝還有待進一步研究。
雖然實驗室制備的Sm2Fe17Nx永磁性能已經(jīng)獲得了很大的提高,但重復性差,批量生產(chǎn)性能不穩(wěn)定是目前Sm2Fe17Nx商品化的關鍵癥結。第三代永磁體Nd-Fe-B之所以能夠在永磁材料領域占據(jù)統(tǒng)治地位,與其工藝成熟不無關系。Sm2Fe17Nx的產(chǎn)業(yè)化化應該以現(xiàn)有工藝為基礎上,開發(fā)出出能夠生產(chǎn)性能優(yōu)良、價格適中、重復性好的最佳工藝路線。
(2)努力開發(fā)新的粘結劑和成型方法
粘結永磁體的生產(chǎn)工藝可分四種:壓延成型、注射成型、擠壓成型和模壓成型。由于Sm2Fe17Nx在較高溫度下會發(fā)生分解,所以只能制作粘結磁體。最初人們用有機物如尼龍、環(huán)氧樹脂作粘結劑,由于這些粘結劑只能使用在200℃以下,不能充分發(fā)揮Sm2Fe17Nx高溫性能好的優(yōu)點,所以如何在工藝上有所突破,能否開發(fā)新型的粘結劑,是Sm2Fe17Nx磁體與Nd-Fe-B磁體競爭的關鍵。
近年來,一些低熔點金屬開始受到廣泛的關注,人們用低熔點金屬Zn、Sn等做粘結劑,但由于低熔點金屬如Zn作為粘結劑,會降低飽和磁化強度,進而導致(BH)max較低??梢?,要使Sm2Fe17Nx的性能得到充分發(fā)揮,尋找良好的粘結劑至關重要。
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[關鍵詞]現(xiàn)代模具設計制造CAD/CAE/CAM
一、前言
我國的模具工業(yè)的發(fā)展,日益受到人們的重視和關注,在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中,60%~80%的零部件都要依靠模具成形(型)。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和代消耗,是其它加工制造方法所不能比擬的。近幾年,我國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度發(fā)展,2003年,我國模具總產(chǎn)值超過400億元人民幣。
二、現(xiàn)代模具的設計
將客戶提供的圖紙或計算機文件資料輸入電腦,使用CAD/CAE進行設計并做模擬實驗,得出所需要的計算機文件,在此設計過程中,系統(tǒng)可進行圖紙編輯。設計完成的模具零部件可使用電腦系統(tǒng)的實體成型功能將其顯示出來,以便觀察設計的正確性及可能需要進行優(yōu)化處理,之后還可以借助系統(tǒng)功能進行強度、模溫、塑料流動狀態(tài)等模擬測試。如果發(fā)現(xiàn)設計有誤可重新修改設計。
模具CAD/CAE/CAM技術是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術,能顯著縮短模具設計與制造周期,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。它使技術人員能借助于計算機對產(chǎn)品、模具結構、成形(型)工藝、數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。
目前,世界上大型的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)有英國Delcam公司的系列化軟件;以色列Cimatron公司的Cimatron系統(tǒng);澳大利亞Modflow公司的軟件MPA、MPX、MPI;美國PTC公司CAD/CAE/CAM集成軟件系統(tǒng)Pro/E;美國EDS公司的UG;美國Solidworks公司的Solidworks軟件;C-mold公司的注塑模CAE軟件C-mold;近年來,我國自主開發(fā)的有上海交大的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng);北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件;吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓CAD/CAE/CAM系統(tǒng);華中科技大學研制的軟件HSC3D4.5F;鄭州工業(yè)大學Z-mold軟件等。
三、現(xiàn)代模具的制造
1.CAD/CAE/CAM計算機輔助設計、模擬、制造一體化
CAD/CAE/CAM一體化集成技術是現(xiàn)代模具制造中最先進最合理的生產(chǎn)方式。使用計算機輔助設計、輔助工程與制造系統(tǒng),按設計好的模具零件分別編制該零件的數(shù)控加工程序是從設計到制造的一個必然過程,該過程都是從CAD/CAE/CAM系統(tǒng)內(nèi)進行的,其加工程序直接由聯(lián)機電纜輸入加工機臺,在編制程序時可利用系統(tǒng)中的加工模擬功能,將零件刀具、刀柄、夾具,平臺及刀具移動速度、路徑等顯示出來,以檢查程序編制的正確性??傊贑AD/CAE/CAM系統(tǒng)內(nèi)編制和模擬加工程序可以充分了解發(fā)現(xiàn)的問題,從而在加工之前,將整套加工程序作好完善修改工作,這對于高效、準確的加工模具零件有著相當重要的意義。
2.先進設備在現(xiàn)代模具制造中的作用
現(xiàn)代模具制造的必然趨勢,就是機械加工盡可能地取代人工加工,尤其現(xiàn)在數(shù)控車床、多軸聯(lián)動機床、數(shù)控模具雕刻機、電火花加工機床、數(shù)控精密磨床、三坐標測量機、掃描儀等現(xiàn)代設備在工廠中的廣泛使用,而且這些設備大部分所用的程序基本上都是應用CAD/CAE/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的,操作人員工作按照規(guī)定的程序裝夾工件,配備刀具和操作,機臺就能自動地完成加工任務,并將理想的模具零件制造出來或為下一加工工序完成規(guī)定的部分。3.模具材料及表面處理技術
因選材和用材不當,致使模具過早失效,大約占失效模具的45%以上。在整個模具價格構成中,材料所占比重不大,一般在20%~30%,因此,選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說,要采用電渣重熔工藝,如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精細化、制品化,盡量縮短供貨時間亦是重要發(fā)展趨勢。
模具熱處理的主要趨勢是:由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲(如TD法)發(fā)展;由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展;另外,目前對激光強化、輝光離子氮化技術及電鍍(刷鍍)防腐強化等技術也日益受到重視。
四、逆向工程
逆向工程即先對制件(所加工的產(chǎn)品)進行掃描生成多種格式的CAD數(shù)據(jù),再在另外的CAD/CAE/CAM軟件中進行改型設計,該技術是現(xiàn)代模具制造中最流行的模具制造技術。英國雷尼紹公司專門為模具制造開發(fā)生產(chǎn)的掃描系統(tǒng),就可以成功地應用于模具制造的逆向工程中,它不僅可以改善數(shù)控機床的性能,擴大數(shù)控機床的功能,而且還能提高數(shù)控機床的效率。雷尼紹公司的Retroscan、Renscan200、Cyclone高速掃描機已被青島海爾、濟南輕騎、國家模具中心等單位開始使用。