关于热喷涂在再制造产业的发展研究_开题报告

 随着世界工业的快速发展，人类的财富和文明获得了空前的提高，但也消耗了大量的自然资源和能源，同时工业发展中产生了大量的废品，如废气、废水等，给世界造成了严重的环境污染。数据表明，到2020年我国大多数矿产资源将呈现紧缺状态，而根据据美国能源部预测在未来的20年，全球的能源消耗将提高60%[1]；目前，引起全球环境污染的排放物中的70％以上来自于制造业，每年产生超过60亿吨的废物，其中约有7亿吨的废物对环境有较大的危害[2]。报废产品的数量巨大。在此背景下，为了解决当前世界各国面临的资源能源紧缺危机，尽可能降低资源的浪费，并减少因废旧产品的不正当处理而带来的环境污染，世界各国相继提出了对废旧产品零部件进行绿色再制造，使报废的零部件重获使用价值。进入21世纪后，绿色再制造产业已成为一个新型的研究领域并快速发展，并成为循环经济发展中的新兴产业。同时，随着工业的发展和技术的进步，最大限度的发挥机械零部件使用效率，人们对产品零部件表面材料的性能要求越来越高，使得零部件表面材料失效的问题越来越突出。如何提高零部件表面性能，控制和预防零部件失效是可持续发展的重要举措。表面工程技术可以有效提高机械零部件表面性能和使用寿命，是零件材料的失效预防和控制的重要技术手段。热喷涂技术作为作为一种先进的表面处理技术，是表面工程领域中发展最快，应用最广的重要技术之一，具有喷涂材料种类繁多、针对性强、工艺操作简单、适用范围广、表面涂层性能优良等特点[3]，目前在再制造产业中发挥着重大作用，并在航空航天、水利机械、石油化工、冶金等领域得到广泛重视和应用[4,5]。

国外研究现状

再制造可以使废旧机械重获使用价值，节约了资源和能源，并降低了废旧产品对环境造成的危害。鉴于再制造的独特优势，目前欧美等发达国家正在大力发展并逐步形成了一个完整的产业体系。据统计，在2005年世界范围内的再制造业产值已达到了 1000亿美元以上，其中美国的再制造产业比重最大，占到了世界的75%。在整个再制造产业中，汽车和工程机械站整个领域的2/3以上，产值约有500亿美元[6]。随着热喷涂技术的快速发展，其优势也不断提高，并成为再制造工程中的关键技术。近30年，欧美等发达国家先后开发使用先进的热喷涂技术，有超音速火焰喷涂技术、超音速等离子喷涂技术、超音速电弧喷涂技术、爆炸喷涂技术等[7-9]。利用超音速的特点，提高喷涂粒子的速度，进而降低涂层的孔隙率，提高涂层的结合强度等，获得高致密、高性能再制造涂层。其主流设备包括美国普莱克斯的JP5000/8000超音速火焰喷涂设备、100HE高焓等离子喷涂设备、俄罗斯西伯利亚涂层的CCDS-2000爆炸喷涂设备、美国UniqueCoat的HVAF-ARC超音速电弧喷涂设备等。而在粉末、丝材等喷涂材料方面，欧美等发达国家也远远走在前列，并形成了一大批喷涂材料的主流生产商，如美国的普莱克斯、瑞士的苏尔寿-美科、美国司太立、德国的世泰克等等，这些品牌的喷涂材料的粒径均匀度、流动性等方面较好，有利于涂层性能和质量的稳定性。基于先进的热喷涂技术和喷涂材料技术，使得国外热喷涂再制造产业获得了飞速发展，并形成了一个稳定的热喷涂再制造产业规模。2013年全球热喷涂产值达到了越86亿美元，同比增长了9.1%，2014年，全球热喷涂产值达到了约96亿美元，同比增长近11%。随着全球工业化程度的推进，热喷涂再制造产业已经进入了快速发展时期。

（二）国内研究现状

腐蚀、磨损、疲劳等原因是造成机械零部件失效报废的主要原因，每年因为这些原因造成的经济损失占国民生产总值的3％～5％[10]。我国的设备资产达约有几万亿元，每年磨损、腐蚀等造成大量的机械设备损坏失效甚至报废，造成的损失愈千亿元[11]。大量机械设备的失效报废不仅引起严重的经济损失，造成资源和能源浪费，也带来了严重的环境问题，如何解决这个问题已经成为国家战略发展的重要工作。1999年6月，徐滨士院士在的“先进制造技术国际会议”率先提出“再制造”的概念[12]。但我国再制造业的发展起步较晚，相关再制造技术较国外落后。特别是热喷涂再制造技术方面，国内主要是通过国内主要通过设备引进并加以仿制的形式获得相关技术。如装甲兵工程学院引进美国PJS-80超音速等离子喷涂设备，并对该设备的原理和技术进行研究后，开发出高效能HEPJET超音速等离子喷涂系统[13]，以用于军事领域的设备零部件再制造应用。第二炮兵工程学院通过引进国外先进的超音速火焰喷涂技术并加以消化吸收，研制了KY-HVO／AF多功能超音速火焰喷涂系统等。这些设备的成功研制对于促进我国热喷涂再制造技术具有良好的效益。但是国内的热喷涂设备绝大多数是仿制国外设备，缺乏关键核心技术和创造性，且相对国外而言，还存在设备不稳定、性能差、可靠性低等问题，也存在涂层结合强度差、孔隙率高等问题。同时，国内粉末的制造技术及粉末质量与国外还有很大的差距，特别是在粉末的均与度和可靠性方面，还远远落后于国外技术水平。如在金属陶瓷粉末方面，国内仅有少数几家的粉末质量尚能达到使用要求，但也存在粉末均匀度差，稳定性低，不同批次的粉末性能不一等问题。而在其他陶瓷粉末、粘接涂层粉末等方面，国内生产的粉末使用性能较差。这些因素严重制约了我国在热喷涂再制造产业的发展。

因此，与国外相比，我国热喷涂再制造产业的基础较为薄弱，相关的热喷涂再制造技术和理论发展滞后，缺乏完整的热喷涂再制造技术标准，无法形成统一评价。特别是热喷涂再制造的应用研究方面尚处于起步阶段，热喷涂再制造产业还未形成规模化，技术与产业化水平相对落后。在当下的中国，工业化、城镇化快速发展，冶金工业、机械制造业、交通运输、石油化工也、市政、航空航天业等产业对高性能热喷涂再制造技术的需求将快速增加。未来战略型新兴产业、高新尖端科学技术的进步以及循环经济发展等迫切需要热喷涂再制造产业不断壮大。基于以上原因，亟需对我国热喷涂再制造产业的发展现状及发展前景进行研究。

二、范文提纲

引言：关于热喷涂在再制造产业的发展研究

一、绪论

（一）研究背景及意义

（二）国内外研究现状

（三）研究思路和研究内容

二、热喷涂在再制造产业的应用市场分析

市场容量分析

行业需求分析

三、我国热喷涂再制造产业战略环境分析

产业技术环境分析

国内产业政策分析

四、我国热喷涂再制造产业发展现状及问题

（一）我国热喷涂再制造产业的发展现状

（二）我国热喷涂再制造产业的问题

五、我国热喷涂再制造产业发展对策

（一）加强热喷涂技术创新与攻关，推动关键设备产业化

（二）完善热喷涂再制造法规规章，加强政策引导和支持

（三）健全热喷涂再制造产业标准和质量管理体系

六、研究结论和展望

（一）研究结论

（二）研究展望

三、参考文献

[1] 刘桥, 洪河. 中国环境污染状况备忘录[J]. 世界环境, 1998, (2): 40-42.

[2] 徐滨士. 表面工程和再制造工程的现状及展望[J]. 材料工程, 2003, (z1): 1-6.

[3]王永兵, 刘湘, 祁文军, 等. 热喷涂技术的发展和应用[J]. 电镀与装饰, 26(7):52-55.

[4] 王孝建, 王银军. 超音速火焰喷涂WC-12Co涂层抗磨粒磨损性能研究[J]. 热喷涂技术, 2010, 2（3）: 44-48.

[5] 张光华, 李曙, 刘阳等. HVOF喷涂WC-10Co-4Cr涂层的砂浆冲蚀行为[J].中国表面工程,2007,20（4）: 16-22, 28.

[6]曾寿金, 江吉彬, 高诚辉. 表面工程技术在绿色再制造工程中的应用[J]. 2007, 05(01): 25-28.

[7] 王世兴, 袁涛, 詹华, 等. 不同结构等离子喷涂热障涂层的性能研究 [J]. 表面技术, 2013, 42(1): 21-24, 28.

[8] 崔永静, 王长亮, 汤智慧, 等. 超音速火焰喷涂 WC-17Co 涂层微观结构与性能研究 [J]. 材料工程, 2011, (11): 85-88, 96.

[9] 饶琼,周相林,张济山,孙东柏.超音速喷涂技术及应用[J].热加工工艺.2004(10):49-52.

[10]徐建中, 张金萍, 那保国. 循环经济视角下我国再制造产业发展状态及模式研究[J]. 科技进步与对策, 2009, 26(24)：64-66.

[11]姚巨伸, 时小军, 崔培枝. 绿色再制造工业发展综述[J].再生资源研究, 2007, (05): 26-30.

[12] 张伟, 刘仲谦, 张纾, 等. 绿色制造与再制造技术研究与发展[J]. 中国表面工程, 2006, 19(5): 76-81.

[13] 谢兆钱, 王海军, 郭永明, 等. 高效能超音速等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层性能研究[J]. 热加工工艺, 2011, 40(14): 110-112, 123.