第一章 项目的目的与意义
1、目的
铝基复合材料是一种新型的复合材料，它具有密度小，单位重量轻,比强度大等优点。可以广泛应用于航天、航空、高速列车、汽车等领域和电子、光学仪器、体育用品上。铝基复合材料(包括纤维增强和颗粒增强)的发展尤为迅速。这不仅因为它具有重量轻、比强度、比刚度高、剪切强度高、热膨胀系数低、良好的热稳定性和导热、导电性能,以及良好的抗磨耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀等一系列优点,而且因为在世界范围内有丰富的铝资源,加之可用常规设备和工艺加工成型和处理,因而制备和生产铝基复合材料比其他金属基复合材料更为经济,易于推广和应用。以铝合金为基体的复合材料有铝碳化硅和铝硅等，广泛应用于航空航天、电子信息、壳体封装和现代交通等广泛领域，这种材料在国内外受到普遍重视。
2、意义
铝基复合材料可分为纤维增强铝基复合材料和颗粒增强铝基复合材料。颗粒增强铝基复合材料解决了纤维增强铝基复合材料增强纤维制备成本昂贵的问题,而且材料各向同性,克服了制备过程中出现的诸如纤维损伤、微观组织不均匀、纤维与纤维相互接触、反应带过大等影响材料性能的许多缺点。所以颗粒增强铝基复合材料已成为当今世界金属基复合材料研究领域中的一个最为重要的热点,并日益向工业规模化生产和应用的方向发展。例：碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天工程应用 纵观国内外，对铝基复合材料的应用研究方面，主要集中在碳化硅颗粒增强铝基复合材料，并且取得很大的成就。少数国家(如美国、日本和加拿大等)已进入应用阶段，取得了显著的经济效益，美国国防部每年用于金属基复合材料的研究约2000万美元，并逐年增加。美 国在航空、航天及其它武器装置上研究和应用的最多的是纤维及晶须增强的铝基复合材料，其中Al-B复合材料研究最早，历史最长。而国内对金属基复合材料的应用研究与开发一般在民用方面寻求产品；军工应用方面，有数家单位对几个产品进行了研究。因此，加快我国轻质高性能金属基复合材料材料在我国汽车、轻工、建筑及军工产品中推广应用，具有重要的战略意义。虽然我国已成为世界铝轮产量第一大国，但铝轮出口量很小，主要是随整车出口，部分进入国际维修市场。其原因主要是质量档次太低。颗普铝基复合材料的开发能广泛应用于发动机蛉部件及车轮、刹车盘等，可替代进口，节约外汇，更重要的是提高国内产品档次，提高进入国际市场的竞争力，达到出口创汇。其经济效益显著，社会意义重大。铝基复合材料以其优良的性能，问世以来在汽车工业、航空航天、电子、军工和体育等许多领域得到广泛的应用。制约其发展的关键因素(如工艺复杂、
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成本高)等问题正逐步得到消除，许多国家已建立了工业规模生产铝基复合材料的工厂，相信在不久的将来，铝基复合材料的制造工艺会更简单，成本会更低，使用范围会更广。
第二章 生产工艺流程
1.工艺流程
年产1000吨铝基复合材料的制备工艺一般采用半固态搅熔复合方法，该方法是一种发展相对成熟，成本较低的方法，易于工业化生产分为以下几个步骤。 （1）物料的准备阶段：SiC粉的准备和铝锭的炼化。
（2）加料阶段：将准备好的物料加入电阻坩埚熔炉中加热熔融。 （3）浇筑过程：将变质孕育后的物料加入到预先设计好的模具中进行定型处理。 （4）开模：冷却后打开模具。
（5）毛坯修整：将定型后的器具进行简单的表面毛坯处理。 （6）加热回火处理：将修正后的器具重新加热，做回火处理。
（7）产品整形：将回火处理后的器具整形，进行较细致的处理，得到产品。 （8）成品检验及出库。 流程图如下：
图1—1 工艺流程图
2.设备参数
（1）电阻坩埚熔炉及相关组件。如下图：
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图1—2 电阻坩埚熔炉及相关组件图
表2-1 序号 1
设备名称
（2）Leitz-MM-6卧式金相显微镜及FEI-QUANTA-200型环境扫描电镜
2 （3）WDW-2000电子万能拉伸试验机
3 （4）机械打磨抛光机
4 模具 5 （5）储气装置
6 （6）卧式热处理炉
7 JWK2702精密温度控制装置 8 （7）UJ36型携带式直流电位差计
3.工艺环境
（1）SiC粉在真空电阻炉中加热预处理，加热温度为650摄氏度，保温3.5h （2）本方案采用氩气作保护气氛，用氩气将SiC颗粒送到基体合金液中。搅拌温度为760摄氏度，搅拌速度为2，水平1200r/min。
（3）材料组织及性能分析：显微组织在金相显微镜和环境扫描电镜下观察。式样经打磨抛光机后用Killer试剂腐蚀液腐蚀，用电子万能拉伸试验机测试拉伸性能，采用布洛维硬度计HBRVI-187.5测试复合材料的布氏硬度，测试中试验载荷为1839N，加载时间为30s，选用2.5mm的钢球压头，每个试样测量三个试验点，结果取其平均值。
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（4）热处理：固溶温度为500摄氏度，固溶时间为2h，时效温度为175摄氏度，时效时间为12h。
第三章 主要设备选定
表3-1
编号 设备名称 1
电阻炉
设备 型号 10L
数量
用途
4个 2个用于加热熔融，2个用于加热回火处理，总
共2套
2 浇注模具 不限
20套 根据市场需求，选择不同的浇注模具，保证日
产产量达标
3 叉车 CPQD3 4辆 用于运输成品
4 5
配料罐 流水线配套设施 WDW-2000电子万能拉伸试验机 Leitz-MM-6卧式金相显微镜 可调速搅拌机 机械打磨、抛光机 布洛维硬度计HBRVU-187.5
PL1000 3台
用于盛放SiCp成品、铝锭
2套 用于毛坯休整，产品整型，成品检验，循环换
水，除尘等。 2台
测试材料的拉伸性能
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7
2台 及时判断复合材料sic的分布状况，孔隙率大
小，变质和细化效果
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2台 2台
搅拌铝浆、调整粘度，使原料充分混合
用于毛坯修整
10 2台 测试材料的硬度性能
4
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卧式热处理炉
2台 热处理
第四章 成本分析
铝锭18000元/吨；碳化硅微粉9500元/吨； 模具费(设计，制作)，500元/套(砂模)，包装费
300元/吨，电能消耗2000度/吨，其它加工费用2000元/吨，废品率在10%； 销售价5—8万/吨,，根据铸件的形状，加工模具的难易程度，后加工的难易程度等来确定销售价格。
表4—1 编号 设备名称 设备 数量 成本费用
型号 （万）
1 电阻炉 10L 4个 40 2 浇注模具 不限 20套 2 3 叉车 CPQD3 4辆 12 4 配料罐 PL1000 3台 3.3 5 流水线配套设施 2套 1 6 WDW-2000电子万 2台 3.3
能拉伸试验机
7 Leitz-MM-6卧式 2台 15
金相显微镜
8 可调速搅拌机 2台 0.2 9 机械打磨、抛光机 2台 4 10 布洛维硬度计 2台 2.5
HBRVU-187.5 11 12
卧式热处理炉 固定投资
总计：585万元
1、员工设定：
主要有以下人员组成：总经理1人、常务副总经理1人、副总经理1人、财务总
2台
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500
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监1人、采购2人、生产12人（普通工人）、质检2人、销售3人、研发2人、行政管理2人、车间主任1人、出纳1人、会计1人、
表4—2
岗位 人数 月工资（元） 备注 总经理 1 10000 奖金+提成 财务总监 1 7000 奖金+提成 采购 2 3000 奖金+提成 质检 2 3000 奖金+提成 销售 3 3000 奖金+提成 研发 2 5000 奖金+提成 行政管理 2 3000 奖金+提成 车间主任 1 4000 奖金+提成 出纳 1 4000 奖金+提成 会计 1 4000 奖金+提成 普通工人 12 1800（底薪） 奖金+提成=3000 总计 30 87600 123000
年生产成本预估：表4—3 序号 项目 1 原料 2 铝 3 碳化硅微粉 4 添加剂 5 包装费 6 电费 7 其他加工费用 8 工人工资 9 维修费 10 折旧费 总成本（万元）
单位 t t t 个 千度 t 个 年 年
年耗量/t 600 200 200 900 2000 1000
1845
单价/元 18000 9500 4420 300 300 2000 总价/万元 1080.00 190.00 88.40 27.00 60.00 200.00 147.60 22.00 30.00
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第五章 经济效益分析
表5-1 售价分类 年度收益（万元） 净年收益（万元） 5万/t的复合材料400t 2000.00 1800.00 6万/t的复合材料300t 1800.00 1620.00 7万/t的复合材料200t 1400.00 1260.00 8万/t的复合材料100t 800.00 720.00 废品 200.00 200.00 总销售收入 6200.00 5600.00
产品的废品率在10%，废品可卖掉，也可回收，回收后经过处理，也可作为下一批生产的原料。由上表得出除去产品的废品率10%得到了销售各类别的净年收益=1800+1620+1260+720+200=5600(万元）。
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年度总销售收入估算 表5-2 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
项目 项目总资金 建设投资
数值 980 500
单位 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元
备注 货币单位均为人民币，下同
正常生产年 正常生产年 正常生产年
正常生产年 正常生产年 正常生产年 正常生产年 正常生产年
铺底流动资金 480 销售收入 总成本费用
5600.00 1845.00
销售税金及附1064.00 加 营业税 26.88 增值税 利润总额 所得税 税后利润 投资利润率 投资利税率
152.32 2511.80 427.01 2084.79 51.24% 73.79%
可供分配的利360.00 润
提取公益金 80.00 预存流动资金 500
从表5-2知道了公司营运期间各项资金的预算数值，根据前面几个表的数据信息得出了生产总成本年度总销售收入以及其他资金运行的大概情况。
经济效益分析及公司发展的可行性
本期应纳所得税额=本期累计应纳所得税额-上期累计已缴纳所得税额。 由财务处核算预测表明：年项目营业收入可达到5600.00万元，可实现利润总额2511.80万元，净利润为2084.79万元，投资利润率51.24%，投资利税率为73.79%，从各项经济效益及指标计算表明，项目有非常好的经济效益，可以以很
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好的收益运转。
由表6中利润总额与税后利润等可知净利润为2084.79万元，其中职工的年基本工资为818400元，所以公司的年净利润为2002.95万元。
第六章 环境保护及措施 环境保护及措施
（一） 使用该方法生产铝基复合材料在生产过程中会使用碳化硅和铝，在铝锭
粉碎和熔融等过程中会产生碳化硅粉和铝粉的粉尘污染，对人和环境会造成危害，针对该污染，可以采用以下一些措施减少危害。
（1）厂房的选址应该选在远离居民区，交通方便的地方，周围最好绿化。 （2）厂房的建设应该遵循通风透气，安全可靠的要求。
（3）除尘设备需要布置在厂房的合适地方，尽可能地高效除尘。
粉尘除尘设备分类有很多种目前国内最普遍的为袋式除尘设备，其处理效果高，收尘效果好，维护方便。
DMC型系列脉冲袋式除尘器是解决大气污染的一种有效设备，主要用于净化含有粉尘的空气，它具有处理能力大、工作稳定、净化效率高、维修工作量小等优点。该产品以12个滤袋为一组，主要品种有：24袋，36袋、48袋、60袋、72袋、84袋、96袋、108袋、120袋等九种，考虑我企业粉尘少，采用48袋的。 HMC系列脉冲单机除尘器消化吸收国内外同类产品经改进后设计而成设计而成的小型袋式除尘器。除尘器采用脉冲喷吹的清灰方式，具有清灰效果好、净化效率高、处理风量大、滤袋寿命长、维修工作量小、运行安全可靠的优点
（4）在运输和存储原料应该将其密封，防止泄露，污染环境。同时使用时严格按照科学方法使用原料和操作，尽可能减少污染。
（5）工作人员在工作时应戴上防尘口罩，防止粉尘污染带来伤害。 （二）工厂生产过程中搅拌机、抛光机等设备会产生噪声污染。针对该污染可采取低噪声工艺及设备、合理平面布置、隔声、消声、吸声等综合技术措施，控制噪声危害。
（三）在冷却开模、毛胚修理等过程中会产生废水污染。可采用CXMBRY一体化污水处理设备进行处理。最大程度减少污染。 （四）在生产过程中会产生大量废料。应及时回收和保存废料，采用最新废料处理技术，将废料再利用，节约资源。
第七章 小结
通过这次这次设计，加深了我对团队合作的理解，也让我了解到一个强大的团队不仅需要一个强大的管理人，而且需要各组员间的默契的配合。也使我了解到了一个企业的规划，学会了简单的市场分析，对工业流程更加的了解。 这次设计，也让我巩固了以前所学的知识。这次的课程设计让我更加的了解了团队合作的重要性。也提高了我解决问题的能力。课程设计是对我们的训练和考察，也更加使我明白了理论和实践必须相结合的道理。一个好的课程设计体现了
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一个人的强大程度，也体现了这个人的逻辑思维能力和创新精神。 这样的课程设计使我和同学之间的默契大大的加深了，也增强了同学之间相互了解，相互信任。和同学们相互学习，互相增长知识。 感谢老师的细心指导，耐心的改正我们的错误。
第八章 参考文献
[1]王莹，刘向东。碳化硅颗粒增强铝基符合材料的现状及发展趋势。铸造设备研究，2003:18220.
[2]胡耀波，王敬丰，潘复生等。包套热挤压 SiC/6066 铝基复合材料断裂机制和强化机制的研究。材料导报，2007，21 2:1512163.
[3]龚浩然，黎文献。喷射沉积 SiC/6066 铝基复合材料的固溶温度。金属热处理，2000，
[4]张发云，闫洪，周天瑞等。SiC/Y112 铝基复合材料制备工艺及性能。南昌大学学报 理科版，2007，311：53256.
[5] 张保林. 原位合成Al基复合材料制备工艺研究. 2009.04.28
[6] 崔青然. 原位合成碳纳米管/铝基复合材料及其耐磨、耐蚀性能. 2007.06.17 [3] 刘江，彭晓东等. 原位铝基复合材料的研究现状. 重庆大学学报. 2003.10. 第26第10期
[7] 张保林. 原位合成Al基复合材料制备工艺研究. 2009.04.28
[8]张发云，闫洪，周天瑞，等. 金属复合材料制备工艺的研究进展。 锻压技术，2006， [9]孙旭炜，曾苏民，陈志谦等. 制备工艺对铝基复合材料增强体颗粒分布均匀性的影响
[10]郑梦，赵玉涛等. 超声化学原位合成纳米Al2O3增强铝基复合材料的微观组织与力学
[11]行为. 2011.09. 《热加工工艺》2011年第40卷第18期
[12]颗粒增强铝基复合材料的搅熔 复合工艺及机制（武汉汽车工业大学学报） [13]SiC颗粒增强铝基复合材料半固态成型件组织及性能（上海金属 ，第26卷，第5期）
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附件1 设备排名布置图
吹风机 安全大门 工程师 生产部 质量 铝锭粉碎机 工频有芯感应电炉 成品区 刀具存放处 可调速搅拌机 WDW-2000电子万能拉伸试验机 布洛维硬度计 模具浇注 Leitz-MM-6卧室金相显微镜 机械打磨、抛光机 卧室双真空淬火炉 空调吹风机 空调吹风机
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附件2 厂房平面布置图
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