生物质能源的发展现状与前景综述
生物质能源的发展现状与前景综述
曾令谦
(江西师范大学生命科学学院江西南昌 330022)
摘要生物质能源是倍受世界各国重视的可再生能源。文中介绍了生物质能源的优越性、多种类别及性能。本文综述了发展生物质能源的战略意义以及发展前景。文中列举了世界某些代表性国家或区域发展生物质能取得的成就，以及对比了我国对生物质能的发展及研究。与传统能源相比较，突出了发展生物质能能源的重要意义，以及广阔的市场前景。21世纪生物质能源必定成为世界各国争相开发利用，生物技术将有重大的进展和突破。
关键词：生物质能源 , 优越性 , 前景 , 战略意义
Abstract biomass energy is highly valued around the world renewable energy sources. This paper introduces the advantages of biomass energy, a variety of categories and performance. This paper reviews the development of biomass energy strategic significance and development prospect. This paper enumerates some typical countries in the world or the achievement of regional development of biomass energy, and compared the biomass can development and research of our country. Compared with the traditional energy, highlights the importance of developing biomass energy, and broad market prospect. Biomass energy in the 21st century must be rushed to the development and utilization of countries around the world, biotechnology will have significant progress and breakthrough.
Keywords: biomass energy ，the superiority ，prospect ，strategic significance
1生物质能的优越性:
在包括太阳能、地热、风能、水能(水流、潮汐、热对流等)和生物质能的各种可再生能源中,相对来讲生物质能源的地区性限制和可控制性均比其他种类的再生能源有更多优势。凡是有阳光和水的地方均可通过人工集约培植获得生物质,并以多种形式将其转化成清洁、便于贮藏、运输的可再生能源。由于其比较优势较多,生产成本又低,所以近数十年来倍受世界各国重视。我国在2005年2月28日颁布了中国可再生能源法,其中第4条规定:国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域。第12条又说:国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域。这充分体现了可再生能源的开发将成为我国基本能源国策。生物质能源比其他几种再生能源有更大的群众参与性、多形式的可转换性和相对较少的开发投入性,这是在多种形式的再生能源中生物质能源被国家优先给予考虑的原因。从全世界范围看,生物质能源利用在各种形式的可再生能源利用的总份额中所占比重也最大,北欧一些国家已有大范围把生物能源转化成电力的经验[1]。
2发展生物质能源目前的类别及性能:
粗略地依能源主体特性把现在已研究利用的生物质能源原料分成:
(1)草本植物——低密度营养体的利用。
(2)木本植物——木质营养体的利用。
(3)富含油脂植物——种子或营养体中富含油脂物质的利用。
(4)富含糖植物——种子或营养体中富含淀粉、糖类的利用。
(5)动物(家畜、家禽)粪便——消化后的残存体,成分因动物而异。[2-4]
这5种生物质能源原料中所含成分,基本上可分成如下几类:它们对能的转化技术有不同的相宜性,因而主体转化产品也有不同。
(1)灰分:由矿物元素组成,但不同植物的组成元素可有较大不同,如禾本科
草类不仅含灰分比木本植物高,且其中SiO2更多。
(2)多种挥发物质:各种芳香族挥发油、萜烯类。
(3)木素:主要为碳氢化合物,属聚酚类三维网状高分子聚合物。苯丙烷为其基本结构单元,又分3种基本结构,即愈创木基(针叶树木素的主要组成)、紫丁香基(阔叶树木素的主要组成)和对羟苯基(禾草类)。木素本身属难热解物质,热解时得炭率高,它又影响纤维素的水解。
(4)碳水化合物为基础的纤维素:纤维素为不溶于水的均一聚糖,其基本结构单元为D-吡喃式葡萄糖基(脱水葡萄糖),由成百成千这种葡萄糖基聚合而成。分子式为(C6H10O5)n,与木素比,它更适合水解发酵生产酒精,直接燃烧时热值低。
(5)半纤维素:是植物质原料中除木素、纤维素、果胶以外含量较高的一种不均匀聚糖,由2种或2种以上的单糖结合而成,以聚戊糖为代表。主要结构单元有LD-木糖基、D-甘露糖基、D-葡萄糖基、D-半乳糖基和L-阿拉伯糖基等,一般阔叶材和草本植物中的半纤维素高于针叶材,针叶材叶的木素含量又高于前者,故针、阔叶材的能转化产品不同,最适合的转化技术方法也不相同。在热解中纤维素和半纤维素的得炭率低于木素,而溶解焦油得率却高些[1]。
3发展与利用生物质能源的战略意义:
在面临矿产资源枯竭的背景下，全世界都在谋求以循环经济、生态经济为指导，坚持可持续发展战略，从保护人类自然资源、生态环境出发，充分有效地利用可再生的、巨大的生物质资源。生物质能源和生物质利用的战略意义在于生物质具有多功能、多效益的特点以及在满足国家重大战略需求方面的重要作用[3]。
3.1有利于解决“三农”问题。
“三农”问题是关系我国经济发展和全面建设小康社会的关键性问题，关系着8亿农村居民和1 亿农民工的发展需要和切身利益。生物质产业是多元化的新兴产业，开始向食品、生物质能源、生物质材料、林产化工、医药等众多领域扩展，未来农民将不仅要生产食物和饲料，而且要生产能源、材料、化学制品等。结合我国农村人口多，生物质资源分散的特点，就地取材，大力发展沼气池、生物质压块炭化燃料、生物质户用气化炉等生物质能技术，在燃料方面实现生活小康，有利于改善农村环境卫生和居住区生活条件，全面提升农民生活质量，全面加快社会主义新农村建设步伐。未来能源林业和能源农业的大规模发展，还将增加农村就业机会，提高农民收入，推动农村城镇化建设，振兴农村经济[3]。
3.2有利于保证国家能源安全
能源安全不仅包括能源供应的安全，也包括由于能源生产与使用所致的生态环境安全。我国是一个能源生产和消费大国，又是以煤为主要能源消费的国家，煤炭消费量占我国一次能源消费总量的75%以上，接近世界同类国家平均值3倍；我国人均能源资源占有量却不到世界平均水平的一半。据估计，我国煤炭资源最多可利用150年；已探明的石油资源为32亿 t，石油总储量为300-600亿t。以目前的消费速度粗略估算，到2030年石油资源将只剩下 18%到 2037年将可能全部耗尽。石油进口依赖度逐年上升2004年原油生产量1.747亿t，而消费量猛增到3.0亿t，净进口原油达到 1.17亿t。近年来，多个省市拉闸限电，预示着国家电力供应告急。中国的能源储量与未来几十年的发展需求之间已经存在巨大的缺口，从长远发展的角度来看，将经济发展建立在石油、煤炭等不可再生能源的基础上是不适宜的。只有通过节约能源、开发新的可替代能源才能解决这一问题。我国传统的生物质资源为6.5亿 t，发展能源农业和能源林业还至少可提供相当于10亿 t 标准煤的能源资源，发展生物质产业是解决能源安全的重要选择之一[5]。
3.3有利于改善生态环境
我国的煤炭消费量的80%是直接燃烧，造成环境污染问题严重，除城市烟尘污染外，酸雨现象也频频发生。在没有切实可行办法控制矿物燃料使用过程中产生的生态环境污染的情况下，减少使用量，开发洁净可替代能源是唯一的解决办法。我国尚有近1亿hm2宜农、宜林荒山荒地，可用于发展能源农业和能源林业，是发展洁净可替代能源的重要资源。农业废弃物对环境形成了越来越大的面源污染压力，通过实施生物质能源利用技术，使生活垃圾和各种农业废弃物转化成为清洁能源和有机肥，变“废”为“宝”，从根本上解决农村普遍存在的“畜牧公害”和“秸秆问题”[6]。
3.4有利于发展新型材料和原料
人们日用材料很大一部分是石油副产品，一旦石油出现短缺，必然引发石油相关产品（石化材料、工程塑料、电子原器件）等短缺的连锁效应，将严重影响到人们的日常生活。高分子材料是材料工业的重要支柱，现有的高分子材料基本上以石化资源为原料。我国年产1500 万t 各类塑料制品，要消耗数以千万t 的宝贵的轻油资源和大量天然气；还要形成约500万t 的难以降解的塑料垃圾。尤其是农用塑料薄膜，每年生产、使用150 万 t，基本上不能回收，大部分残留于农田。因此，开发可替代能源的新材料是关系到国计民生的头等大事，生物质材料的应用将形成一场新的减少资源利用的工业革命，引领出一批新的产业[7]。
4国内外生物质能源与生物质利用研究及其进度：
生物质是人类利用最早的能源,包括所有动植物和微生物以及由这些生命体排泄和代谢的所有有机物质.由于生物质的可持续利用,不会增加二氧化碳的净排放,因此全球气候将受益于生物质的广泛应用,符合能源需求和环境保护的要求.生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注,许多国家都制定和实施了相应的开发研究计划,如美国的能源农场、巴西的酒精能源、日本的阳光计划等等.我国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视,开展了如薪炭林、沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等各类生物质能利用技术的研究与开发,为生物质能发展奠定了坚实的基础[8]。
4.1 国外发展现状:生物质的转化可以分为物理方法,热化学转化方法,生物转化方法.物理方法只是改变生物质的形状、致密度,以便于应用和储藏;热化学转化法是通过热化学将生物质转化制备得到一氧化碳、氢气、小分子烃或生物质油等物质;而生物转化是通过微生物或酶把生物质进行生化反应的过程。
4.1.1 美国生物质发电技术：美国目前生物质发电的总装机容量达到104MW,单机容量达10-25MW,生物质能利用占一次能源消耗总量的4%左右。其在沼气发电领域处于世界领先水平,总容量已达340MW。纽约的斯塔藤垃圾处理站投资2×108美元,采用湿法处理垃圾,回收沼气,用于发电,同时生产肥料。美国西肯塔基大学开发了一种新型的生物质空气气化生产高热值低焦油燃气技术,焦油含量很低,碳转化率和气化效率较高。美国国家可再生能源实验室进行了煤生物质流化床高压联合气化的研究,获得了满意的结果;并对各种生物质能利用技术进行了一系列的分析和评价.加拿大西安大略大学开发的生物质直接超短接触液化技术大规模工业化生产成本仅为50加元/t,是生物质液化技术的重大突破[9]。
4.1.2 欧洲沼气技术：欧洲是生物质能开发利用非常活跃的地区。目前德国政府对沼气发电入网进行补贴,以此来鼓励农户使用沼气技术,并拨专款对沼气技术进行开发和研究.根据德国沼气协会的计算,以德国目前的技术水准,每年可使用沼气发电6×1010kW,占全部用电量的11%。德国大学TUBINGEN开发了低温裂解装置处理城市垃圾,加料流量达2 t/h。荷兰Twente大学开发了旋转锥式反应工艺。奥地利成功地推行建立燃烧木质能源的区域供电计划,目前已有九十多个容量为1000-2000 kW的区域供热站,年供热1000MJ。瑞典和丹麦正在实行利用生物质进行热电联产的计划,使生物质能在提供高品位电能的同时,满足供热的要求[10]。
4.1.3 巴西乙醇燃料：巴西是世界上最大的由甘蔗杆制乙醇的生产国和消费国.生物质特别是甘蔗废弃物或甘蔗渣,在巴西能源中占有举足轻重的作用。2006年,巴西的乙醇总产量达到1.75×1010L,占全球总产量的38%,其44%的交通燃料为乙醇.目前看来,物理化学转化和生物技术的交叉,融合将是生物质应用技术的发展趋势。
4.2 国内研究现状:我国对生物质能源利用极为重视,已连续在四个五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,开展了生物质能利用新技术的研究与开发,取得了较大的进展。生物质能现代化利用技术主要包括生物质气化技术,生物质固化成型技术、生物质热解液化技术和沼气技术.其主要涉及到物理、化学、生物等多学科领域的交叉、渗透[6]。
4.2.1 生物质气化技术:近年来国内科研单位取得了明显进展.中国科学院广州能源研究所在循环流化床气化发电方面取得了一系列进展,已经建设并运行了多套气化发电系统;中国林业科学院林产化学工业研究所在生物质流态化气化技术、内循环锥形流化床富氧气化技术方面取得了成果;西安交通大学近年来一直致力于生物质超临界催化气化制氢方面的基础研究;中国科技大学进行了生物质等离子体气化、生物质气化合成等技术的研究;山东大学研究了固定床气化技术.目前气化技术已进入应用阶段,特别是生物质气化集中供气技术和中小型生物质气化发电技术,由于投资较少,比较适合农村地区分散利用,具有较好的经济性和社会效益。生物质气化是在不完全燃烧条件下,利用空气中的氧气或含氧物质作气化剂,将生物质转化为含CO,H2,CH4等可燃气体的过程。目前气化技术是生物质热化学转化技术中最具实用性的一种。
4.2.2 生物质固化成型技术:从20世纪80年代中期起我国开始了成型燃料的开发研究,通过引进、消化国外先进机型,研制出各种类型的适合我国国情的生物质成型机,用以生产棒状、块状或颗粒生物质成型燃料。河南农业大学开发了HPB-Ⅲ型液压驱动式双向挤压秸秆成型机,并进行了市场化的积极探索.总体来看,目前我国的生物质固化成型装备距国际先进水平还有不小的差距。
4.2.3 生物质热解技术：我国生物质热解液化技术的研究尚处于起步阶段.1997年,沈阳农业大学的董良杰,采用Kissinger法和Dzawai法对动力学参数进行了验证,开展了木屑及其组分热裂解反应动力学的研究。中国科技大学研制了一种电热式快速流化床生物质热解液化设备,可以用于各种固体生物质的液化。
4.2.4 沼气技术：我国是世界上沼气利用开展的较好的国家,生物质沼气技术已进入商业化应用阶段,污水处理的大型沼气工程技术也进入了商业示范和初步推广阶段.目前已建成农村户用沼气池近1.7×107个,建成大中型沼气工程2400
多处,形成了年产超过8×109m3沼气的生产能力[3-4,6-7,11]。
5生物质能源的前景：
从长远看,能源农业和能源林业是发展生物质能源的基础。能源植物通常包括速生薪炭林、能榨油或产油的植物、可供厌氧发酵用的藻类和其他植物等。许多能源作物是自然生长的,收集比较困难。以科学的方法培育高产、抗逆性强的能源植物,满足对生物质能源规模化发展的需要,是生物质能源发展和利用的根本保障。高效能源植物的开发需要一个漫长的选择和发展过程,目前关于能源植物的研究多数尚处于实验和示范阶段,未达到全面推广水平[12]。
在巴西,已将每hm2年产量可达30-50 t的桉树广泛用作能源(木炭生产),覆盖面积总计约200万hm2。桉树从种植到成树砍伐一般需7年的时间,砍伐后还会自然再生,通常是在重新栽种之前反复砍伐两次或更多次。甜高粱是普通高粱的变种,美国、巴西、南非、阿根廷、印度等国,都开展了培育和种植甜高粱及其生产燃料乙醇方面的研究与开发。甜高粱的汁液糖纯度已超过了当地的甘蔗品种,单位面积产糖量是甜菜的2.5-2.7倍。此外,甜高粱经压榨产生的纤维素残渣也可生产乙醇,如澳大利亚的“意达利”甜高粱,每hm2纤维残渣产量就达5.4 t,
二茬还可生产3.1 t,也就是说每hm2甜高粱可生产8.5 t纤维素残渣,可产2 055 L乙醇。这可使乙醇厂实施全年运行生产,即在甜高粱收获季节加工甜高粱秆生产乙醇,在冬季可用高粱籽粒、茎秆残渣或其他作物秸秆生产乙醇,大大提高了酒厂的设备利用率和经济效益。为确定甜高粱作为糖料作物以色列进行了一系列的研究,结果表明,甜高粱的汁液质量良好,每hm2可产糖3.45-4.95 t[10]。
欧盟认为,种植能源型作物(包括轮伐期短的速生林木)是解决欧盟农业生产过剩问题的唯一有效办法,为了探讨这种办法的有效性,欧盟已制订并实施了LEBEN计划。发展能源植物必须同时考虑我国的土地发展潜力,主要考虑能源农业和能源林业两类用地需求[8]。
我国人多地少,人均耕地面积少,约0.1 hm2/人,发展生物质能源必须避免与农林作物生产争地的问题。据国家有关部门的统计数据,生物质资源开发的土地潜力可达2亿hm2。宜农荒地主要分布于新疆和内蒙古,荒草地主要分布于西藏和新疆,盐碱地主要分布于青海和新疆,沼泽地则主要分布于黑龙江和内蒙古一带,田坎地主要分布于甘肃、四川、重庆等省市,宜林荒地主要分布于东北三省和内蒙古、西北(新疆、甘肃和陕西)、云南、四川和贵州[4]。
所以,大规模、集约化生物质生产的重点地区应在新疆、内蒙古、青海、黑龙江等地区。分布式生物质资源生产则可在内地广泛开展,只要开发可利用土地的15%,即3 000万hm2,就可以生产近1亿t生物质液体燃料。另外,通过发展粮能兼收的能源作物,可实现土地的高效利用,增产增收。例如,我国现有高粱地439万hm2,可通过推广种植甜高梁,既能收获粮食,又能收获甜秆用于生产燃料乙醇;既不与粮食争地,又增加了生物质资源的生产用地[3]。
6结论
鉴于传统化石能源的逐渐枯竭、能源需求的日益增长和生物质的特点,以及生物质对于经济发展、社会稳定和国家安全的作用越来越突出。因此,世界各国都展开了广泛的研究,也取得了一定的成果。本文对生物质能的现代化利用技术进行了阐述,包括生物质气化,固化成型,生物质液化技术以及沼气技术,分析了国内外对生物质能研究的主要方向,对目前生物质利用中存在的问题和应对策略提出了意见和建议。由于生物质能利用的复杂性和系统性,现有的技术水平距商业化和大规模应用尚有一段距离,普遍存在着设备能量转化率不高以及对各种技术的机理研究不够深入等问题。对此,建议国家应该加大对相关研究的投入和对相关产业的扶持力度。
生物质能源与生物质利用的方向是改变农业的产业化结构，加快农村“三生”（生产、生态和生活）工程、循环经济和社会主义新农村建设，使农业从传统领域向外拓展的可靠途径。根据各种生物质资源的结构与化学特性，开展应用研究，重点研究实现生物质材料高效综合利用的生物技术、化学改性技术、复合技术、合成技术及树脂化技术。以系统工程的组织形式，围绕未来全球市场和科技发展趋势以及中国可供资源特点，以拓展资源的高附加值产出为根本目标；以资源培育与加工关系研究为起点，重点在农业生物质资源高效利用和替代矿物资源等层面上开展多学科的综合基础性应用研究。
国际上生物质能利用主要是把其转化为电力、液体燃料、固化成型燃料，在一定范围内减少和替代矿物燃料的使用，发展目标是发展高效、清洁、低污染、低成本的生物质气化发电、液化等技术。未来5-10年是世界各国大力发展生物质的关键时期，美国的IGCC可能实现60MW的目标，2010年的装机容量将达到6.1GW；英国的生物质可满足能源总需求的19%,2030年，生物质发电技术将完全市场化。我国的生物质能源消耗的比例一直比较大（约15%），特别是在农村（约30%以上）[6]，但是生物质利用技术水平较低，开发新型能源的成本较高，限制了技术设备的推广利用。我国未来生物质利用技术主要在能源作物的开发、沼气技术、生物质热转化与利用技术、生物质材料的利用上实现突破。2005-2020年，为我国生物质技术的开发和发展阶段，部分技术进入到商业应用。2020-2050年，随着生物质技术成熟和生物质能源体系的完善，生物质将成为主要的能源，进入到商业化示范和全面推广阶段。
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金属材料与人类社会的发展
金属材料与人类社会的发展 概要： 金属是人类历史发展中最不可或缺的材料，更是人类社会进步的关键所在，本篇论文将围绕金属在人类社会中的地位，应用等方面展开。主要论述金属材料与人类社会之间的关系，回顾金属过去在人类历史中的作用，分析其在现代社会的地位，并且展望金属才来的在未来的发展前景。 正文： 从100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶,现代平炉和转炉镍管炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。至今,金属材料在材料工业中一直占有主导地位。金属材料可以说是人类社会发展的全称见证者，我之所以那么说，是与他在人类社会各个转型期所起到的举足轻重的作用所分不开的。作为人类最早发现并开始加以利用的一种材料，金属可以说从方方面面影响着人类的历史发展进程。从最初把金属打造成狩猎武器到如今人类的生活已完全离不开金属，可见金属早已融入了整个人类社会，那么金属在人类社会中的过去，现在和将来又会是什么样的呢？ 金属的在人类社会的过去时中扮演的角色多为一个时期的社会性质的缩影。如新石器时代，青铜器时代等等，而之所会如此为这些时代命名，归根结底，最主要的原因，便是人类在这一石器开发出了某种新的金属，而这一金属几乎决定了人类在这一时期的文明发展进程。如在战国石器，由于铁器的发明和使用，既解放了农村的大量生产力，又在投入战争使用后，大大缩短了战争的进程，从而加速了整个国家的统一，结束了乱世的局面，使得我国文明在一段动荡时期后能够继续得以正常的发展。其中，金属在武器方面的贡献主要在冷兵
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一、中国生物质能源开发利用现状20世纪70年代，国际上第一次石油危机使发达国家和贫油国家重视石油替代，开始大规模发展生物质能源。生物质能源是以农林等有机废弃物以及利用边际土地种植的能源植物为主要原料进行能源生产的一种新兴能源。生物质能源按照生物质的特点及转化方式可分为固体生物质燃料、液体生物质燃料、气体生物质燃料。中国生物质能源的发展一直是在“改善农村能源”的观念和框架下运作，较早地起步于农村户用沼气，以后在秸秆气化上部署了试点。近两年，生物质能源在中国受到越来越多的关注，生物质能源利用取得了很大的成绩。沼气工程建设初见成效。截至2005年底，全国共建成3764座大中型沼气池，形成了每年约3.4l亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废弃物和污水1.2亿吨，沼气利用量达到80亿立方米。到2006年底，建设农村户用沼气池的农户达2260万户，占总农户的9.2%，占适宜农户的15.3%，年产沼气87.0亿立方米，使7500多万农民受益，直接为农民增收约180亿元。生物质能源发电迈出了重要步伐，发电装机容量达到200万千瓦。液体生物质燃料生产取得明显进展，全国燃料乙醇生产能力达到：102万吨，已在河南等9个省的车用燃料中推广使用乙醇汽油。（一）固体生物质燃料固体生物质燃料分生物质直接燃烧或压缩成型燃料及生物质与煤混合燃烧为原料的燃料。生物质燃烧技术是传统的能源转化形式，截止到2004年底，中国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1.89亿户，普及率达到70%以上。省柴节煤炉灶比普通炉灶的热效率提高一倍以上，极大缓解了农村能源短缺的局面。生物质成型燃料是把生物质固化成型后采用略加改进后的传统设备燃用，这种燃料可提高能源密度，但由于压缩技术环节的问题，成型燃料的压缩成本较高。目前，中国（清华大学、河南省能源研究所、北京美农达科技有限公司）和意大利（比萨大学）两国分别开发出生物质直接成型技术，降低了生物质成型燃料的成本，为生物质成型燃料的广泛应用奠定了基础。此外，中国生物质燃料发电也具有了一定的规模，主要集中在南方地区的许多糖厂利用甘蔗渣发电。广东和广西两省（区）共有小型发电机组300余台，总装机容量800兆瓦，云南也有一些甘蔗渣电厂。中国第一批农作物秸秆燃烧发电厂将在河北石家庄晋州市和山东菏泽市单县建设，装机容量分别为2×12兆瓦和25兆瓦，发电量分别为 1.2亿千瓦时和 1.56亿千瓦时，年消耗秸秆20万吨。（二）气体生物质燃料气体生物质燃料包括沼气、生物质气化制气等。中国沼气开发历史悠久，但大中型沼气工程发展较慢，还停留在几十年前的个体小厌氧消化池的水平，2004年，中国农户用沼气池年末累计1500万户，北方能源生态模式应用农户达43.42万户，南方能源生态模式应用农户达391.27万户，总产气量45.80亿立方米，相当于300多万吨标准煤。到2004年底，中国共建成2500座工业废水和畜禽粪便沼气池，总池容达到了88.29万立方米，形成了每年约1.84亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废物污水5801万吨，年发电量63万千瓦时，可向13.09万户供气。在生物质气化技术开发方面，中国对农林业废弃物等生物质资源的气化技术的深入研究始于20世纪70年代末、80年代初。截至2006年底，中国生物质气化集中供气系统的秸秆气化站保有量539处，年产生物质燃气1.5亿立方米；年发电量160千瓦时稻壳气化发电系统已进入产业化阶段。（三）液体生物质燃料液体生物质燃料是指通过生物质资源生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。近年来，中国的生物质燃料 “十五”期间，发展取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。 在河南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂，总产能达到每年102万吨，现已在9个省（5个省全部，4个省的27个地（市））开展车用乙醇汽油销售。到2005年，这些地方除军队特需和国家特种储备外实现了车用乙醇汽油替代汽油。但是，受粮食产量和生产成本制约，以粮食作物为原料生产生物质燃料大规模替代石油燃料时，也会产生如同当今面临的石油问题一样的原料短缺，因此，中国近期不再扩大以粮食为原料的燃料乙醇生产，转而开发非粮食原料乙醇生产技术。目前开发的以木薯为代表的非食用薯类、
金属材料知识大全
概述 金属材料就是指金属元素或以金属元素为主构成得具有金属特性得材料得统称.包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物与特种金属材料等.(注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料） 1、意义 人类文明得发展与社会得进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现得铜器时代、铁器时代,均以金属材料得应用为其时代得显著标志。现代,种类繁多得金属材料已成为人类社会发展得重要物质基础。 2、种类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属与特种金属材料。 （１）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上得工业纯铁，含碳2％～4％得铸铁，含碳小于 2％得碳钢，以及各种用途得结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义得黑色金属还包括铬、锰及其合金. (2)有色金属就是指除铁、铬、锰以外得所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属与稀土金属等。有色合金得强度与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得结构金属材料与功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得得非晶态金属材料，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。 3、性能 一般分为工艺性能与使用性能两类.所谓工艺性能就是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定得冷、热加工条件下表现出来得性能。金属材料工艺性能得好坏，决定了它在制造过程中加工成形得适应能力。由于加工条件不同，要求得工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等. 所谓使用性能就是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来得性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能得好坏，决定了它得使用范围与使用寿命.在机械制造业中，一般机械零件都就是在常温、常压与非常强烈腐蚀性介质中使用得，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷得作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏得性能，称为力学性能(过去也称为机械性能）.金属材料得力学性能就是零件得设计与选材时得主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求得力学性能也将不同。常用得力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力与疲劳极限等。 金属材料特质
非晶态金属材料综述
非晶态金属材料 一，非晶态金属材料 非晶态金属材料是指在原子尺度上结构无序的一种金属材料。大部分金属材料具有很高的有序结构，原子呈现周期性排列（晶体），表现为平移对称性，或者是旋转对称，镜面对称，角对称（准晶体）等。而与此相反，非晶态金属不具有任何的长程有序结构，但具有短程有序和中程有序（中程有序正在研究中）。一般地，具有这种无序结构的非晶态金属可以从其液体状态直接冷却得到，故又称为“玻璃态”，所以非晶态金属又称为“金属玻璃”或“玻璃态金属”。 制备非晶态金属的方法包括：物理气相沉积，固相烧结法，离子辐射法，甩带法和机械法。 二，非晶态金属的特点 由于传统的金属材料都以晶态形式出现。但这类金属熔体，由于极快的速率急剧冷却，例如每秒钟冷却温度大于100万度，冷却速度极快，而高温下液态时原子呈无序状态，因被迅速“冻结”而形成无定形的固体，此时这称为非晶态金属；由于其内部结构与玻璃相似，故又称金属玻璃。 这种材料强度和韧性兼具，即强度高而韧性好，一般的金属在两点上是相互矛盾的，即强度高而韧性低，或与此相反。而对于非晶态金属，其耐磨性也明显地高于钢铁材料。 非晶态金属还具有优异的耐蚀性，远优于典型的不锈钢，这可能是因为其表面易形成薄而致密的钝化膜；同时由于其结构均匀，没有金属晶体中经常存在的晶粒、晶界和缺陷，所以不易产生引起电化学腐蚀 并且非晶态金属还具有优良的磁学性能；由于其电阻率比一般金属晶体高，可以大大减少涡流损失，低损耗、高磁导，故使其成为引人注目的新型材料，也被誉为节能的“绿色材料”。 另外，非晶态金属有明显的催化性能；它还可作为储氢材料。 但是非晶态合金也有其致命弱点，即其在500度以上时就会发生结晶化过程，因而使材料的使用温度受到限制。还有其制造成本较高，这点也限制非晶态金属广泛应用。
金属材料就业前景
金属材料就业前景文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
金属材料就业前景 金属材料就业方向与前景 本人是材料学院的学生，我们学院下设四个专业方向，分别是:金属材料、无机非金属材料、太阳能光伏材料、高分子材料。总体来说，高分子的就业前景最好，其次是金属材料。由于光伏材料是我院第一届招生，所以他们的就业既可能是巨大的机遇，又可能是极大的风险。本人所学专业是金属材料，因此下面我将介绍一些金属材料方面的概况。 金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造、集装箱及金属包装容器制造、不锈钢及类似日用金属制品制造等。随着社会的进步和科技的发展，金属制品在工业、农业以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛，也给社会创造越来越大的价值。 2009年金属制品行业的产品将越来越趋向于多元化，业界的技术水平越来越高，产品质量会稳步提高，竞争与市场将进一步合理化。加上国家对行业的进一步规范，以及相关行业优惠政策的实施，2009-2012年，金属制品行业将有巨大的发展空间。 对于金属材料工程专业的毕业生，毕业后主要职业流向有: (1) 材料工程师 (2) 工业工程技术员 (3) 工业工程师 (4) 机械工程技术员 (5) 电子工程师 主要行业流向有: (1) 金属制品业 (2) 初级金属制造业 (3) 交通运输设备制造业 (4) 电子和电器设备及零件制造业 (5) 工商业机械及计算机设备制造业 造船厂技术部做焊接，现在很缺乏焊接的人才，他们招不到焊接方向的人的话就会考虑你的，我有很多同学都去了广州和上海的造船厂去大型制造业做铸造、锻造或者热处理，比如一重、二重、钢厂和汽车制造厂还有就是去一些企业的研发中心做材料测试和研发，这样一般要求是研究生毕业。主要就是技术工作了，部门就是在生产部或者技术部做技术支持、研发部或实验室做产品研发 其实我现在发现最好的是去外资的验证公司，做资格或者质量验证的，真的很好，最主要的是看你的综合个人素质了～
发展生物质能源的财政政策解读(doc 12页)
发展生物质能源的财政政策解读(doc 12页)
发展生物质能源的财政政策解读 黑色的石油是近代以来工业社会的核心能源，如同普罗米修斯的圣火，它给人类提供了生存和发展的巨大动力源。然而，作为化石能源，它又无比吝啬，能为人类再作奉献的时间已经屈指可数。据权威专家预计，世界石油在40-60年内将消耗完毕。同时，作为一种重要的战略商品，由于受到地缘政治以及人为炒作等复杂因素的影响，石油的供给波动不稳。 进入21世纪，寻找新能源，实施石油替代的新战略，成了世界的新潮流。 中国也一直没有停止发展新能源的努力。近日，国家财政部等五部委联合发布的《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》，使中国的生物能源发展战略正式浮出水面。记者通过对财政部经济建设司的采访，对这项关系中国未来可持续发展的战略性政策寻踪解读……
促进生物能源发展财税政策的原则导向 近年来，我国积极支持燃料乙醇的试点及推广工作，已取得明显成效。目前国内四家定点企业已形成102万吨的燃料乙醇生产能力，在推广使用中，按8-12%的添加比例，车用燃料乙醇汽油销量达到1000万吨左右，占全国汽油消费量的20%左右。中央财政支持措施主要包括，国家投入国债资金，支持河南、安徽、吉林三省燃料乙醇企业建设；实施税收优惠政策，对国家批准的四家试点单位，免征燃料乙醇5%的消费税，对生产燃料乙醇实现的增值税实行先征后返；建立并优化财政补贴机制，在试点初期，对生产企业按保本微利的原则据实补贴，在扩大试点规模阶段，为促进企业降低生产成本，改为按照平均先进的原则定额补贴，补贴逐年递减。可以说，在国务院总体部署下，财政积极发挥职能作用，为燃料乙醇试点工作顺利开展做出了很大努力。 今年以来，根据国务院领导的指示，经济建设司组织力量先后赴十余个省市进行调研，召开20余次座谈会，听取
生物可降解金属材料体外腐蚀测试体系综述
生物可降解金属材料体外腐蚀测试体系综 述 甄珍、奚廷斐、郑玉峰 1. 北京大学前沿交叉学科研究院，生物材料与组织工程中心，北京 100871； 2. 温州医学院信息工程学院，温州 325035； 3. 北京大学工学院，材料科学与工程系，北京 100871 摘要：随着生物可降解金属材料日益受到关注，大量的体外腐蚀测试体系被用来模拟其体内腐蚀行为。不同的测试体系具有其独特的优点和缺点。为建立一个合理的并且更接近体内真实情况的测试体系，对可降解金属材料的腐蚀机理和体外腐蚀测试体系进行总结。从电解质溶液的选择、样品表面粗糙度的影响、测试方法以及腐蚀速度的评价方法等几个方面进行阐述，得到以下初步结论：电解质溶液应该选择与体液成分接近的含有蛋白的缓冲模拟体液，样品表面粗糙度和溶液体积与样品表面积之比应该接近植入部位的实际要求，并且采用动态腐蚀测试方法，同时多种腐蚀速度评价方法应当相互参照。 关键词：生物可降解、金属材料、体外测试、镁、铁 1、引言 生物可降解的金属材料已经收到近年来越来越多的关注。由于生物降解性金属材料，所带来的负面效应的永久在体内存在的植入物的减少，如炎症引起的心血管支架，再狭窄和应力遮挡引起的骨科植入物。镁合金和铁合金两种生物降解这是研究人员所关注的金属。动物实验[1-7]和临床试验的[8-11]已经证明的安全性和可行性生物可降解金属作为植入物，但同时有些缺点也暴露无遗。尽管巨大的这两种合金，快速降解率的潜力镁为基础的生物医学植入物和缓慢降解在铁基生物医学植入率生理环境中施加严格的限制许多临床应用。为了开发新种合金和评估的生物腐蚀特性材料，有一定的体外腐蚀系统应建立了可以模拟的降解过程金属植入物在体内。 体外腐蚀试验模拟并评估在体内通过一系列的体外方法，可降解过程如电化学测试，失重试验和氢进化试验。研究人员在体外构建不同各种电解质溶液和模拟系统样品表面的不同比例，以溶液的体积，这会导致数据的不可比性。因此，除了主观处理的材料，如元件的选择，表面涂层，并且处理技术，客观条件应尽可能一致可能和接近体内条件。为了建立一个更合适的体外试验系统中，四个方面进行了讨论如下：1）电解质溶液选择; 2）表面粗糙度的影响力;3）测试方法：电化学测试和浸泡试验;4）评价腐蚀速率的方法.
生物质能的开发与利用
摘要：针对生物质能源的开发利用对于中国发展的重大意义，从生物质能源的概念入手，简明概述了生物质能特点，利用及利用途径，以及开发利用生物质能对中国的意义。 关键词：生物质能源；开发；利用；意义 20世纪70年代以来，面对常规矿物能源的日益枯竭和环境的逐渐恶化，世界许多国家将目光逐渐转移到了具备可再生、环保、可转化等优点的生物质能源上。改革开放以后，中国也逐步迈上了发展生物质能源的轨道。进入21世纪，谁能把握住生物质能源开发利用的先机，谁将在未来的国际竞争中立于不败之地。因此，应该提高对发展生物质能源重要性的认识，为顺利开展生物质能源的开发利用创造有利环境。 1 生物质能源的概念 生物质是一种通过大气，水，大地以及阳光有机协作产生的可持续性资源。生物质如果没有通过能源或物质方式被利用，将被微生物分解成水，二氧化碳以及热能散发掉。 生物质产业是指利用可再生或循环的有机物质，包括农作物、树木、能源作物和其他植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物等为原料，进行生物基产品、生物燃料和生物能源生产的产业。 生物质能是以生物质为载体的能量，即通过植物光合作用把太阳能以化学能形式在生物质中存储的一种能量形式。碳水化合物是光能储藏库，生物质是光能循环转化的载体，生物质能是惟一可再生的碳源，它可以被转化成许多固态、液态和气态燃料或其它形式的能源，称为生物质能源。煤炭、石油和天然气等传统能源也均是生物质在地质作用影响下转化而成的。所以说，生物质是能源之源。 2．生物质能的特点 1) 可再生性 生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用； 2) 低污染性 生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应； 3) 广泛分布性 缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能； 4) 生物质燃料总量十分丰富 生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多 3.生物质能的利用 生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系
无机非金属材料的现状与前景
无机非金属材料的现状与前景 【摘要】无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在材料学飞速发展的今天，无机非金属材料有这广阔的应用前景和良好的就业形势。 【关键字】无机非金属材料方向前景智能 1. 无机非金属材料的特点及应用 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。 普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。
生物质能源的发展现状与前景综述
生物质能源的发展现状与前景综述 曾令谦 (江西师范大学生命科学学院江西南昌 330022) 摘要生物质能源是倍受世界各国重视的可再生能源。文中介绍了生物质能源的优越性、多种类别及性能。本文综述了发展生物质能源的战略意义以及发展前景。文中列举了世界某些代表性国家或区域发展生物质能取得的成就，以及对比了我国对生物质能的发展及研究。与传统能源相比较，突出了发展生物质能能源的重要意义，以及广阔的市场前景。21世纪生物质能源必定成为世界各国争相开发利用，生物技术将有重大的进展和突破。 关键词：生物质能源 , 优越性 , 前景 , 战略意义 Abstract biomass energy is highly valued around the world renewable energy sources. This paper introduces the advantages of biomass energy, a variety of categories and performance. This paper reviews the development of biomass energy strategic significance and development prospect. This paper enumerates some typical countries in the world or the achievement of regional development of biomass energy, and compared the biomass can development and research of our country. Compared with the traditional energy, highlights the importance of developing biomass energy, and broad market prospect. Biomass energy in the 21st century must be rushed to the development and utilization of countries around the world, biotechnology will have significant progress and breakthrough. Keywords: biomass energy ，the superiority ，prospect ，strategic significance 1生物质能的优越性: 在包括太阳能、地热、风能、水能(水流、潮汐、热对流等)和生物质能的各种可再生能源中,相对来讲生物质能源的地区性限制和可控制性均比其他种类的再生能源有更多优势。凡是有阳光和水的地方均可通过人工集约培植获得生物质,并以多种形式将其转化成清洁、便于贮藏、运输的可再生能源。由于其比较优势较多,生产成本又低,所以近数十年来倍受世界各国重视。我国在2005年2月28日颁布了中国可再生能源法,其中第4条规定:国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域。第12条又说:国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域。这充分体现了可再生能源的开发将成为我国基本能源国策。生物质能源比其他几种再生能源有更大的群众参与性、多形式的可转换性和相对较少的开发投入性,这是在多种形式的再生能源中生物质能源被国家优先给予考虑的原因。从全世界范围看,生物质能源利用在各种形式的可再生能源利用的总份额中所占比重也最大,北欧一些国家已有大范围把生物能源转化成电力的经验[1]。
金属材料的电偶腐蚀综述
金属材料的电偶腐蚀 王俊 摘要：电偶腐蚀，是指当两种或者两种以上不同金属在导电介质中接触后，由于各自电极电位不同而构成腐蚀原电池。电偶腐蚀是一种普遍存在的且危害极大的腐蚀形成，它广泛地存在石油、天然气、船舶、航空和建筑工业等行业中，一旦发生则极有可能造成严重的损失。本文针对金属材料的电偶腐蚀从其腐蚀原理、影响因素、控制方法及腐蚀评定进行综述。并展望了金属材料的电偶腐蚀的研究发展趋势。 关键词：金属接触；电偶腐蚀；电位差 1、前言 现代社会中，金属材料的应用及其广泛，已然涉及到方方面面，这种情况下，研究金属材料的腐蚀及其防护就成为了一项重要任务。金属在其使用过程中或多或少会产生各种各样的腐蚀，如若防不当会造成金属材料在其使用寿命结束之前就产生破坏，特别是在航空等国防领域，金属材料的腐蚀引起的后果是灾难性的，所以，针对金属材料的腐蚀及其防护的研究日益重要。 2、电偶腐蚀的原理 2.1 概述 由于腐蚀电位不同，造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀，就是电偶腐蚀（galvanic corrosion），亦称接触腐蚀或双金属腐蚀。当两种或两种以上不同金属在导电介质中接触后，由于各自电极电位不同而构成腐蚀原电池，电位较正的金属为阴极，发生阴极反应，导致其腐蚀过程受到抑制;而电位较负的金属为阳极，发生阳极反应，导致其腐蚀过程加速。它是一种危害极为广泛和可能产生严重损失的腐蚀形式，广泛地存在于船舶、油气、航空、建筑工业和医疗器械中。它会造成热交换器、船体推进器、阀门、冷凝器与医学植入件的腐蚀失效，是一种普遍存在的腐蚀类型。可以是金属与金属，也可以是金属与导电的非金属材料（如石墨纤维环氧树脂复合材料）在介质中形成回路，形成电偶腐蚀[1]。电偶腐蚀往往会诱发和加速应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、氢脆等其他各种类型的局部腐蚀，从而加速设备的破坏。 两种或两种以上不同电极电位的金属处于腐蚀介质相互接触而引起的电化学腐蚀，又称接触腐蚀或双金属腐蚀。电偶腐蚀原理见图1。发生电偶腐蚀时,电极电位较负的金属通常会加速腐蚀，而电极电位较正的金属的腐蚀则会减慢。
金属材料的应用现状及发展趋势分析
金属材料的应用现状及发展趋势分析 在进行金属材料的应用现状及发展趋势分析之前，先简要介绍一下金属材料。金属材料是最重要的工程材料之一。按冶金工艺，金属材料可以分为铸锻材料、粉末冶金材料和金属基复合材料。铸锻材料又分为黑色金属材料和有色金属材料。黑色金属材料包括钢、铸铁和各种铁合金。有色金属是指除黑色金属以外的所有金属及其合金，如铝及铝合金、铜及铜合金等。工程结构中所用的金属材料90%以上是钢铁材料，其资源丰富、生产简单、价格便宜、性能优良、用途广泛。钢有分为碳钢和合金钢，铸铁又分为灰口铸铁和白口铸铁。 一、金属材料的应用现状 金属材料的结构及其性能决定了它的应用。而金属材料的性能包括工艺性能和使用性能。工艺性能是指在加工制造过程中材料适应加工的性能，如铸造性、锻造性、焊接性、淬透性、切削加工性等。使用性能是指材料在使用条件和使用环境下所表现出来的性能，包括力学性能（如强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等）、物理性能（如熔点、密度热容、电阻率、磁性强度等）和化学性能（如耐腐蚀性、抗氧化性等）。 金属材料具有许多优良性能，是目前国名经济各行业、各部门应用最广泛的工程材料之一，特别是在车辆、机床、热能、化工、航空航天、建筑等行业各种部件和零件的制造中，发挥了不可替代的作用。 （1）、在汽车中的应用。缸体和缸盖，需具有足够的强度和刚度，良好的铸造性能和切削加工性能以及低廉的价格等，目前主要用灰铸钢和铝合金；缸套和活塞，对活塞材料的性能要求是热强性高，导热性好，耐磨性和工艺性好，目前常用铝硅合金；冲压件，采用钢板和钢带制造，主要是热轧和冷轧钢板。热轧钢板主要用于制造承受一定载荷的结构件，冷轧钢板主要用于构型复杂、受力不大的机器外壳、驾驶室、轿车车身等。还有汽车的曲轴和连杆、齿轮、螺栓和弹簧等，都按其实用需要使用的了不同的金属材料 （2）、在机床方面的应用。机床的机身、底座、液压缸、导轨、齿轮箱体、轴承座等大型零件部，以及其他如牛头刨床的滑枕、带轮、导杆、摆杆、载物台、手轮、刀架等，首选材料为灰铸铁，球磨铸铁也可选用。随着对产品外观装饰效果的日益重视，不锈钢、黄铜的
世界生物质能源发展现状及方向
世界生物质能源发展现状及方向 国土资源部油气资源战略研究中心 车长波等.世界生物质能源发展现状及方向.天然气工业,2011,31(1):104-106. 摘要 20世纪90年代以来,以燃料乙醇和生物柴油为代表的第一代生物质能得以发展。目前,美国为第一大燃料乙醇生产国,巴西位居第二,欧盟各国则是最主要的生物柴油生产地,其他国家也都在积极发展生物质能。生物质能的发展带来粮食种植结构偏重玉米、粮食供应总量下降、粮食(油料)价格振荡上升、粮食危机引发动荡等一系列问题。因此开发第二代、第三代生物燃料(即非粮生物燃料)成为世界各国关注的重要课题。但由于麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料(第二代生物燃料)的技术成本较高,真正商业化的项目较少;而第三代生物燃料是以微藻为原料生物燃料的油脂很难提炼,从海藻中提炼生物燃料的研究正处于实验室阶段,距离商业化阶段还比较远。因此,第一代生物质能短期内不会被第二、三代生物燃料所替代,第二、三代生物质能将是人类的理性选择,也是生物燃料必然的发展方向。关键词全世界生物质能源现状面临问题发展趋势燃料乙醇生物柴油 DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2011.01.025 20世纪90年代以来,美欧等能源消费大国和巴西等农产品贸易大国开始大力发展新型可再生能源)))生物质能[1]。当前,生物质能为以燃料乙醇和生物柴油为代表的第一代生物质能,其发展建立在对
农业资源大量占用和对农产品大量消耗基础之上,能源与农业及农产品被直接联系在一起,有可能过度开发而引发一系列问题。 1 开发现状 21世纪以来,由于国际能源价格基本上维持在高价位区间,为这一阶段的生物燃料产业发展提供了极大的支撑。玉米、甘蔗等粮食的能源化在全球很多地方得以推广[2]。随着2008年食用商品价格的高企,人们开始指责燃料乙醇的生产导致了全球粮食价格的高升,但全球生物燃料近年来却依然保持快速增长。根据Clean Edge的数据,2008年全球生物燃料(主要指 燃料乙醇和生物柴油)的产值达到348亿美元,较2007年的产值254亿美元增加37%。 1.1 美国 2005年,美国替代巴西跃升为世界头号燃料乙醇生产国,为美国经济带来了丰厚利益[3]。从2001)2006年,美国燃料乙醇产业为联邦政府和地方州政府分别增加税收19亿美元和16亿美元;同时,美国相应减少石油进口1.7亿桶,减少支出外汇87亿美元。2008年,美国燃料乙醇的生产能力增加了27亿加仑(1美加仑U3.785 L,下同),比2007年增加34%;燃料乙醇加工厂增加31家,总数达到170家,总产能为105.69亿加仑/a;燃料乙醇产量达到90亿加仑,年增长率为38.5%。美国可再生燃料协会(RFA)认为,美国燃料乙醇近年来的快速增长主要得益于乙醇的新型生产技术以及纤维素转化技术的商业化应用[4]。美国2007年出台的5能源独立和安全法6规定,到2022年前,要求国
金属材料概述
常用金属材料概述 金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料构成的，并具有具有金属特性的工程材料。金属材料种类繁多，用途广泛，按化学组成分类，金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属主要是指以铁或以铁为主形成的金属材料，即钢铁材料，如钢和生铁。有色金属是指除钢铁材料以外的其他金属，如金、银、铜、铝、镁、钛、锌、锡、铅等。生产中使用最多的黑色金属是钢和铸铁，有色金属是铜及铜合金、铝及铝合金。 钢的种类繁多，通常按钢中是否加入合金元素，将钢分为碳钢和合金钢。 碳钢按碳的质量分数可分为低碳钢（ω C ≤0.25%)、中碳钢（0.25%＜ω C ≤ 0.6%)、高碳钢（ω C ＞0.6%），按钢的质量分数可分为普通碳素钢（ωs≤0.05%，ωp≤0.045%）、优质碳素钢（ωs≤0.035%，ωp≤0.035%）、高级优质碳素钢（ωs≤0.02%，ωp≤0.03%）和特级优质碳素钢（ωs≤0.015%，ωp≤0.025%），按钢的用途可分为碳素结构钢（用于各种工程构件，也可用于不太重要的机件）、优质碳素结构钢（用于制造各种机器零件）、碳素工具钢（用于制造各种工具）和一般工程用铸造碳素钢（用于制造形状复杂且需要一定强度、塑性和韧性的零件），还可按钢冶炼时的脱氧程度分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢。 合金钢按钢的用途可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢，还可按成分、冶金质量及组织等进行分类。 钢的性能根据不同的种类有不同的特点，其中碳素结构钢易于冶炼，工艺性能好，价格低廉，在力学性能上一般能满足普通工程构件及机器零件的要求，工程上用量很大，一般不进行热处理；低合金机构钢由于强度很高，被广泛用于建筑、石油、化工、铁道、造船等许多部门。 钢的热处理工艺是指根据钢在加热和冷却过程中的组织转变规律所制定的钢在热处理时具体的加热、保温和冷却的工艺参数。热处理工艺种类很多，根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同，钢的热处理工艺可分为：普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理、化学热处理及特殊热处理（形变热处理、真空热处理等）。根据热处理在零件生产工艺流程中的位置和作用，热处理又可分为预备热处理和最终热处理。 铸铁是一种以铁、碳、硅为主要成分且在结晶过程中具有共析转变的多元铁 基合金。其化学成分一般为：ω C =2.0%～4.0%、ω si =1.0%～3.0%、ω Mn =0.1%～1.0%、 ωs=0.02%～0.25%、ωp=0.05%～1.5%。为了提高铸铁的力学性能，有时在铸铁中添加少量Gr、Ni、Cu、Mo等合金元素制成合金铸铁。 铸铁是一种被广泛使用的金属材料，主要是由于它的生产工艺简单、成本低廉并具有优良的铸造性能、可切削加工性能、耐磨性能及吸震性等，因此铸铁广泛用于机械制造、冶金、矿山及交通运输等工业部门。 碳在铸铁中既可以化合态的渗碳体（Fe 3 C）形式存在，也可以游离状态的石墨（G）形式存在，据此可以将铸铁分为三类：白口铸铁，碳除少量固溶于铁素体中外，其余的碳都以渗碳体（第二相）的形式存在于铸铁集体中，其断口呈银白色，由于存在共晶莱氏体组织，所以其性能硬而脆，很难切削加工，一般很少直接用来制造各种零件；麻口铸铁，碳除少量固溶于铁素体中外，一部分以游离 状态的石墨（G）形式存在，另一部分以化和状态的渗碳体（Fe 3 C）形式存在，在其断口上呈黑白相间的麻点，这类铸铁也具有较大的硬脆性，故工业上也很少
金属基复合材料综述
金属基复合材料综述 专业： 学号： 姓名： 时间：
金属基复合材料综述 摘要：新材料的研究、发展与应用一直是当代高新技术的重要内容之一。其中复合材料，特别是金属基复合材料在新材料技术领域中占有重要的地位。金属基复合材料对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化，起到了至关重要的作用，因此倍受人们重视。本文概述了金属基复合材料的发展历史及研究现状，对金属基复合材料的分类、性能、应用、制备方法、等进行了综述，提出了金属基复合材料研究中存在的问题，探讨了金属基复合材料的发展趋势。 关键词：金属基复合材料；分类；性能；应用；制备；发展趋势 Abstract: The research development and application of new composites are one of the important matters in modern high science and technology. This paper summarizes the met al matrix composites and the development history of the present situation and the classific ation of the metal matrix composites, performance, application and preparation methods, w as reviewed, and put forward the metal matrix composites the problems existing in the res earch, discusses the metal matrix composites trend of development. Keywords: Metal matrix composites; Classification; Performance; Application; Preparation; Development trend. 1.引言 复合材料是继天然材料，加工材料和合成材料之后发展起来的新一代材料。按通常的说法，复合材料是指两种或两种以上不同性质的单一材料，通过不同的复合方法所得到的宏观多相材料。随着现代科学技术的迅猛发展，对材料性能的要求日益提高。常希望复合材料即具有良好的综合性能，又具有某些特殊性能。金属基复合材料是近年来迅速发展起来的高性能材料之一，对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化，起到了至关重要的作用。相信随着科学技术的不断发展，新的制造方法的出现，高性能增强物价格的不断降低，金属基复合材料在各方面将有越来越广阔的应用前景。
材料科学基础报告 金属材料的发展与展望
金属材料的发展和展望 一、金属材料的发展过程 材料的发展史就是人类社会的发展史，经历了石器、陶器、青铜器、铁器时代。我们正处于多元材料时代，材料、能源、信息是现代社会的三大支柱。金属材料是指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、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。金属材料一直扮演着重要的角色，例如陆、海、空、各类运输工具，桥梁、建筑、机械工具，国防重工业等。 金属材料发展的四个阶段：由公元前4300年用金、铜、铁铸造锻打制作出大马士革刀、日本武士剑等原始钢铁到十九世纪铁桥铁路的修筑建立学科基础，又由十九世纪中金属学、金相学发展到合金相图、位错理论等微观组织理论的发展。微观理论的深入研究有原子扩散、马氏体相变、位错滑移，原子显微镜、电子显微镜等新仪器的产生又为进一步研究微观组织提供了可能性，随之产生了表面和界面科学。 材料科学研究了材料的核心关系，即结构和性能的关系，制造工艺决定了材料的结构，结构又决定了材料的性能，性能决定了它的用途。材料科学和技术进入世界科技发展优先领域的第五位。在面临环境保护、节约能源的情况下，新材料便应运而生。 现代金属材料有铝镁合金等先进结构材料、钛铝合金等高温合金材料、复合材料、超导材料、能源材料、智能材料、磁性材料、纳米材料等。材料力学性能有强度、弹性、塑性、硬度等，物理性能有电学、磁学、热学、光学性质等。对材料的研究方向正由力学性能慢慢向物性转变。金属材料具有高强度、优良的塑性和韧性，耐热、耐寒。可铸造、锻造、冲压和焊接，还有良好的导电性、导热性和铁磁性，因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料。 二、金属材料的现状 金属材料作为人类推动社会发展的重要载体之一，作为原料在人类的生产生活中已经被广泛应用，金属材料作为原料具有以下等特征，金属材料本身具备高弹性的模量，金属材料具有高强度的韧性，金属材料的强度硬度是其他同类原料所无法比拟的，在当代金属材料科学的不断成长下金属材料在所有材料的范畴中占据了非常非常重要的位置，在现实中，最常见的金属材料应用的领域有航天航空以及建筑工程等行业。 金属材料机械制造业、建筑业、电子信息等领域都有很大的市场和优势。 汽车的制造上有了高强度钢来制造外形，强度高且质量小的镁合金做发动机、变速箱传动机构等；高强度钢是具有很好的强度和韧性的钢种，在吸能性、应变分布能力和应变硬化特性上远远好于传统钢。与铝、镁这类金属材料相比，具有很好的经济性能，会为企业节省大量的制造成本。由于其有良好的强度和韧性等金属特性，因此被广泛的应用在保险杠、车门槛、车门防撞梁等零件上，它的使用既增加了汽车的安全性，又降低了车身自重。而为了适应轻质材料发展趋势，我们要不断的借鉴国外的先进技术，并结合自身发展需求特点，进行高强度钢的研发。 在建筑领域中，每一次新型金属材料、新型工程技术的出现，都将推动着建筑技术的革新，并对建筑师进行建筑创作，表达建筑美学产生巨大影响。金属材料以其优越的材料性能和独特的视觉效果，已经从建筑中最初的栏杆、扶手等局部装饰构件、建筑内部结构框架，逐渐走向建筑表皮，并决定着建筑所呈现的整体形象，表达着建筑美的意境。如今，金属材料在建筑表皮中扮演着重要角色，对应用金属材料进行建筑表皮的创作与研究，已成为材料科学、建筑学、美学等众多学科争相探索的一个重要课题。
生物质能源的现状和发展前景
生物质能源的现状和发展前景 一. 生物质能源概述化石资源的过度消耗引发了能源和环境危机, 寻找不可再生资源的替代品成为人类社会生存发展面临的重大问题。生物质能源环境友好, 可再生, 并且有丰富的存量, 且从生物质出发, 获得多种形态的能源成为了研究热点和投资热点。生物质是指由光合作用产生的各种有机体。生物质能则是以生物质为载体的、蕴藏在生物质中的能量, 即绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质部的能量形式。它除了可以提供燃烧热, 还可以制成种类繁多的重要化工品[1]及气、液、固的能源形态, 尤其是可以作为交通燃料的制备原料[2]。生物质的研究在推动化学工业和能源燃料可持续发展中已经并将继续发挥重要作用。生物质资源按其来源分类可分为: 一是木材及森林; 二是农业废弃物; 三是水生植物; 四是油料植物; 五是城市和工业有机废弃物; 六是动物粪便。生物质的应用和开发在政策层面上引起了各国的重视, 我国在生物能源产业发展十一五规划中, 突出了五个方面: 1.提高能源植物的数量和质量;2. 从原料到技术发展燃料乙醇工业。3.加快生物柴油产业化的步伐。4.推进生物质发电和供热。5.促进生物质转化为致密成型燃料。利用生物质能方式主要有: 一是热化学转换技术, 获得木炭焦油和可燃气体等高品位的能源产品,分为高温干馏、热解、生物质液化等方法; 二是生物化学转换法, 主要指生物质在微生物的发酵作用下, 生成沼气、酒精等能源产品; 三是利用油料植物所产生的生物油;四是直接燃烧技术, 包括炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术和垃
圾焚烧技术等。二. 生物质资源量1.全球的生物质资源生物质能仅次于三大化石能源位列第四, 存量丰富且可再生,具备很大的发展前景。全球每年经光合作用产生的生物质约1700 亿吨, 其能量相当于全球能量年消耗总量的10 倍, 而作为能源的利用量还不到总量的1% ,开发潜力巨大。目前来自生物质的能量约占全球消耗能量的14%。其中发达国家每年3%左右的能源来自生物质能, 发展中国家生物质利用约占这些国家能源消耗的35%。按照一些国际能源组织测算, 随着化石能源的枯竭和价格的增长, 到2015 年, 全球总能耗将有40%来自生物质能源。2.我国的生物质资源据估计, 我国每年产生的生物质总量有50 多亿吨(干重), 相当于20 多亿吨油当量, 约为我国目前一次能源总消耗量的3 倍,目前我国商品化的生物质能源仅占一次能源消费的0.5%左右。即使考虑到中国有坚持“不与人争粮、不与粮争地”的原则, 秸秆、畜禽粪便等农业农村废弃物和林木枝桠等林业废弃物发展生物质能源的存量仍然很大。据2003 年不完全统计, 我国每年仅可收集的农业废弃物及禽畜粪便资源就可达10 亿吨, 其中农作物秸秆总量则有6.5 亿吨,除部分作为造纸原料、炊事燃料、饲料肥料和秸杆还田之外, 可作为能源用途的秸秆约3.5 亿吨,折合1.8 亿吨标准煤, 可以转化为1 亿吨燃料酒精或5000 万吨生物柴油。目前各类农业废弃物每年利用率不足10%。到2010年秸秆总量将达7.26 亿吨, 相当于5 亿吨标煤。2005 年统计我国畜禽粪便资源的实物量仅为1.38 亿吨。预计到2010 年和2015 年, 中国规模化养殖场畜禽粪便资源