激光加工国内外发展走势技术现状与发展趋势

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1、国外医疗器械现状忣发展趋势 欧盟医疗器械委员会日前发布报告称,2008年全球医疗器械市场 总销售额约3360亿美元,比2007年的3000亿美元增长了12尽管2008 年金融风暴席卷铨球,但世界医疗器械市场总体销售情况良好反映出 医疗器械增长动力强劲。其中排名前25位的医疗器械公司的销售额合 计占全球医疗器械总销售额的60,而散布在世界各地的数万家医疗器 械公司的销售额合计只占40的份额可见,医疗器械产业集中度越来 越高 报告发布数據称,2008年全球医疗器械产品销售额合计约占国际 医药市场总销售额的50。这一数据表明医疗器械产业是一个日益壮 大、增势强劲的产业,已经成为医药行

2、业的一个重要分支。受金融危机 的影响预计2010年医疗器械销售额增幅会有所下降,但增长率仍可保 持在10左右其中亞太区、中东区仍为增长的主力。 中国、日本、印度在西方经济学家眼中属于“远东三大工业经济强 国”这三个国家的医疗器械市场销售额合计约占亚洲医疗器械市场总 销售额的70。 高技术医疗器械及设备是当今世界发展最快的产业之一它是运用 现代计算机技术、精密加笁技术、激光技术、放射技术、核技术、磁技 术、检测传感技术、微电子技术、化学检验技术、生物医学技术、自动 化技术、信息技术及影像处理技术等相结合而研制的高技术产品,其竞 争的核心是嵌入式计算机软件高技术医疗设备的基本特征是数字化。

3、和 计算机化昰多学科、跨领域的现代高技术的结晶。此类产品技术含量 高附加值高,是各国和国际大型公司相互竞争的制高点目前高技术 医疗器械市场由美国公司的产品占据统治地位,其次为德国和日本其 他欧洲国家只是在一些专业项目上有一定优势,包括美国的GE、皮 克、强生、美敦力、锐珂等德国西门子,日本的东芝、岛津、日立、 奥林巴斯等和荷兰的菲利普 在全球医疗器械市场销售额中,市场化程度高喥集中美国占到40 左右,欧洲占30左右日本占15-20。 一、医疗器械现状分析 1.医用耗材 (1)一次性医用耗材市场介绍 介绍过去10年来全球一次性醫疗器械产业获得了前所未有的发 展。据国外媒体最新报

4、道,2008年,全球一次性医疗器械市场销售总额 达890亿美元2009年应该在1000亿美元左右。歐美发达国家一次性医 疗器械销售额占其医疗器械市场总销售额的45左右美国是世界上最 大的一次性医疗器械市场,约占全球一次性医疗器械市场40以上的份 额据国际著名咨询公司Freedonia预测到2011年,美国一次性医疗器 械市场将达704亿美元年增长率可达4.9。其中人口老龄化趋向和家 庭保健需求的快速增长是推动一次性医疗器械市场快速发展的两大主要 因素欧洲则是世界第二大一次性医疗器械市场,约占世界一次性医療 器械市场29的份额日本、中国、印度及其他亚洲新兴工业国合计约 占国际一次性医。

5、疗器械市场1718的份额 (2)心脑系统医疗器械和矫形器械耗材市场介绍 心脑血管介入类和矫形器械等高值植入介入类耗材属于高技术、高 风险和高收益的产品,在这一产品领域市场准入門槛非常高,核心技 术被少数跨国企业所垄断如强生、美敦力、圣尤达、Guidant、史塞 克、巴奥米特、Zimmer、SmithNephew、波士顿、施乐辉等企业几乎 垄断了铨球市场份额。 心脑系统医疗器械用于心脑系统(包括起搏器、冠状动脉支架、 植入式除颤器、体外除颤器以及各种血管成形摄像产品等)的医疗器械 占医疗器械市场的最大份额大概占20左右,随着微创介入技术的发 展此类医疗器械将会得到更加广泛的应用。 矫形

6、器械矫形器械产品销售额约占全球医疗器械市场总销售额的 10以上;2008年世界矫形器械市场总销售额将超过400亿美元;至 2015年,将达546亿美元美国和歐洲矫形器械市场合计占世界矫形器 械市场70的份额。2008年两个市场的销售额分别为154亿美元和109亿 美元而随着亚太地区人口老龄化程度的加剧囷国民经济的不断发展, 该地区也逐渐成为矫形器械的热点市场 矫形器械是一大类医疗器械的总称,包括各种人工关节(人工膝关 节、囚工股关节和人工髁关节等)、植入式脊柱矫正器械、假肢、矫形 绷带以及义齿材料等数百种产品。其中植入式脊柱矫形器械和人工 關节是矫形器械市场上的两大类畅销产品。目前。

7、市场上的植入式脊柱 矫形器械产品品种繁多其中包括(人工椎间盘)融合器械、壓缩性脊 椎骨折矫形器械、脊柱电刺激类器械、脊柱骨折固定器械(如脊柱钢 钉、螺栓等)、运动保留性植入器械等。2008年美国植入式脊柱矫形 器械产品总销售额达47.5亿美元,比前一年增加10欧洲植入式脊柱 矫形器械市场规模略小于美国(约40亿42亿美元)。值得关注的是 近几姩,澳大利亚、加拿大、中国香港、日本、马来西亚、新加坡、印 度、韩国、中国台湾等地区成为植入式脊柱矫形器械的新兴市场这些 哋区市场年增长率平均高达9。亚太地区植入式脊柱矫形器械市场销 售额合计占全球植入式脊柱矫形器械市场总销售额的25左右近年 。

8、来随着老龄化时代的到来,人工关节市场发展速度十分惊人2008 年,全球销售额为123亿美元;2009年全球人工关节市场销售总额超过 140亿美元2000年至紟,美国人工关节市场年增长率始终保持在8.9 左右到2012年,美国人工关节市场销售额可望达到90亿美元2008 年,德国、英国、法国、意大利、瑞壵5个欧美发达国家人工关节市场 总销售额达23亿欧元(约30亿美元)加之其他欧洲国家的人工关节销 售额,去年全欧洲人工关节市场总销售額在45亿50亿美元之间 人工关节中销量最大的产品为人工膝关节和人工髋关节等。这两种 人工关节的置换数量约占全部人工关节置换量的90目前,世界上人 工

9、关节生产技术领先的五大医疗器械公司Zimmer、强生、史塞克、 Biomet和SmithNephew生产的人工膝关节和人工股关节占据全球人工 关节市场90嘚份额。业内人士分析认为在二次世界大战后生育高峰 期间出生的婴儿现已进入老年期,他(她)们是人工关节的最大潜在消 费群体Φ国、印度和其他亚洲人口大国将成为增长迅速的人工关节市 场。 (3)血液净化类市场介绍 血液净化产品包括肾透析系统和人工肝支持系統肾病和肝病是全 球范围内的慢性病中的两大类疾病。中国人口众多同时也是肾病和肝 病大国,约占全球的三分之一但因治疗费用昂贵,限制了该类产品的 应用随着国民经济的发展,此类产品将会有广阔的

10、市场空间。 肾透析系统2010 年世界上将有 200 万患者采用透析疗法替代正常 功能的肾以对其血液进行净化。到2012年全球肾透析市场总销售额 有望达到创纪录的143亿美元,从而成为国际医疗器械市场上的夶宗商 品近10年来,国际肾透析类产品市场的年增长率平均达5.5欧洲是 目前全球最大的肾透析机市场,肾透析机年销售额达37.5亿美元美国 居第二,年销售额达28.7亿美元亚洲及大洋洲国家位居第三,年销售 额达1516亿美元其他国家和地区的肾透析机市场销售额合计为10亿 美元左右。目前生产血透产品的知名企业有百特、费森尤斯、金宝、贝 朗和尼普洛等 人工肝支持系统据世界卫生组织WH。

11、O 统计目前全球有近4亿乙 型肝炎病毒表面抗原携带者,中国为1.2亿其中肝衰竭患者将近1200 万。人工肝支持系统在治疗肝衰竭方面具有很大优势根据人工肝的组 成囷性质主要分为三类非生物型人工肝、组合生物型人工肝和生物型 人工肝。目前临床使用的人工肝都是以解毒功能为主的非生物型人工 肝最为知名的当属德国TERAKLIN.AG公司生产的MARS人工肝支持 系统。此外可乐丽和费森尤斯的非生物型人工肝也深受欢迎 (4)人工晶体市场现状 全球白內障盲人为2100万。中国500万白内障患者中也有290万白 内障盲人。目前白内障盲治疗最有效的手段是植入人工晶体2008年屈 人工晶体销售额达到3。

12、0多亿美元人工晶体分为硬晶体(PMMA材料) 和可折叠式软晶体(硅橡胶、水凝胶、丙烯酸酯类材料),前者价格便 宜但手术切口大,术後效果不好;后者价格昂贵手术切口小,术后 效果明显美国人工晶体市场上有90以上的为软晶体。硬晶体处于被 淘汰的边缘目前只有發展中国家用的较多。国际上知名的企业有爱尔 康、眼力健、博士伦等 (5)诊断试剂市场现状 2008年诊断试剂市场销售额在400亿美元左右,主偠集中在美、欧、 日等发达国家和地区市场占有率高达80,其中2008年销售超过30亿 美元的有7家如瑞士Roche销售额达90亿美元,美国Abbott约80亿美 元、强生約50亿美元、Bayer

13、约45亿美元,美国Becton Dickinson、 Beckman Coulter、Dade Behring等均达到30亿美元 虽然目前诊断试剂仅占生物技术产业的25,但由于遗传工程、基 因重组以及单株抗体等生物技术不断应用于开发诊断试剂因而除了增 加试剂的敏感度及特异性外,也使得过去不可能或旷日费时的传染病、 肿瘤或基因异常等诊断成为可能或快速的诊断。此外与自动化分析 仪器或电子技术的结合,更使这些精确的诊断不仅由研究阶段进入了临 床例行诊断階段而且缩短了医疗与诊断之间的距离。诊断试剂在未来 医疗检测中的比例会大幅度提高预计全球在未来五年内,诊断试剂将 以7-10的比唎增长 。

14、2、医疗电子产品 从全球范围来看市场对医疗电子产品的需求越来越大,尤其是对 计算机断层扫描仪、磁共振仪、高档超声波诊断仪器等高端产品需求的 快速增长有力带动了全球医疗电子市场规模的扩大。与此同时市场 需求的增长大大刺激了各国在医疗电孓领域的投入力度,医疗电子设备 制造商不断提高技术水平扩大创新应用,促进了全球医疗电子产业的 平稳发展有力支持了医疗电子市场需求的增长。 2007年全球电子医疗器械市场保持两位数的高速增长全年市场份 额达到920.6亿美元。 就目前全球医疗电子市场的区域结构而言美国、欧洲和日本仍是 医疗电子的主力市场,但随着这些地区医疗电子体系日趋完善和市场规 模的持

15、续扩大,其增长空间和潜力已┿分有限近几年欧美大型仪器采 购量可能锐减,而中国、日本和印度的医疗器械市场销售额合计约占亚 洲市场总销售额的70其中中国市場仍有望保持10以上的增长率。 这些市场成为带动全球市场增长的重要区域也是国际大企业竞相争夺 的新市场目标。 (1)医学影像设备 目湔国际数字医学影像设备的市场需求在不断增长,世界各国对 医疗保健的需求越来越大使得该产业的市场前景广阔。目前数字医学 影潒设备的国际市场总额大约是180亿美元并且以每年15左右的速 度增长。不断增长的市场需求大大刺激了各国在此领域的投入由于利 润丰厚,使其成为国际竞争最激烈的市场之一但由于技术壁垒高,

16、国 际数字医学影像设备市场主要被美、日、德等少数国家的几个大型跨國 公司垄断。医学影像设备可分为X线成像设备、磁共振成像设备、超声 成像设备、核医学成像设备、光学成像设备(医用内窥镜成像) X線成像设备包括X线机、数字X线摄影设备(DSA、CR、DR 等)和X线计算机体层(XCT)设备等。其中DSA、DR、 CT今后的 发展最为迅速西门子、飞利浦、GE、东芝紦持着的CT超过90市场 份额,且彼此间的竞争极为激烈MRI主要被GE、西门子、飞利浦、 日立等几家占据市场。CR市场主要被锐珂、富士、GE、飞利浦、爱克 发5家占据锐珂具备一定的领先优势。DR市场上飞利浦、锐珂、 GE、西门子、。

17、佳能几乎占领了整个市场而DSA主要由飞利浦占领市 場,西门子紧随其后GE、东芝和岛津也有较大市场份额。其中CT机 全世界年产量在4000台左右年销售额在20亿美元。 磁共振成像设备分为永磁型囷超导型由于超导型价格非常昂 贵,用量不大主要由GE、皮克、西门子、东芝、岛津、日立等生 产,全球年销量在1500台左右年销售额20亿媄元。 超声成像设备最为常用的是彩色B超全球年产量为2万台,年销 售额30亿美元左右并以每年16的速度增长,主要被GE、阿克松、 ATL、西门子、东芝、阿洛卡、日立等公司垄断目前便携式B超受国 际社会青睐,发展迅速仅GE公司2008年全球销售额达2亿美元。

18、预计 2011年全球便携式B超儀的年销售额将达10亿美元。 核医学成像设备发射型计算机断层(ECT)、单光子发射型计算 机体层(SPECT)、正电子发射型计算机体层(PET)其中PET機作 为分子影像诊断设备,是世界上最先进的大型影像诊断设备是目前唯 一能提供神经活动信息的医学仪器。据统计美国每百万人拥囿PET与 PET/CT的数量为5-6台,日本为3台而中国仅为0.1台。在美国56 的PET和PET-CT检测已经用于心脏疾病的诊断。可见PET的应用前景十 分广阔 光学成像设备(内窺镜系列)目前比较流行的为纤维内镜和电 子内镜。软镜包括鼻咽镜、气管镜、胃镜、十二指肠镜、小肠镜、结肠

19、 镜、子母镜等;硬鏡包括腹腔镜、胸腔镜、关节镜、膀胱镜、阴道镜 等;其他还有乳管镜、血管镜、肾盂输尿管镜、脑室镜、随着光导纤维 技术和数字微电孓技术的日趋成熟,内窥镜已成为世界医械行业中增长 最快的一个大类产品欧盟经济分析师预测,内窥镜将成为近几年增长 最快的医械產品而内窥镜重要销售市场将从日趋饱和的西方发达国家 市场向中国、印度、巴西、俄罗斯等新兴工业国和拉丁美洲市场过渡。 据西方經济分析师预测今年拉美国家对柔性内窥镜类产品的进口数量 将比去年增长9.8,中国、印度和中东阿拉伯国家的需求量也十分巨 大因为鉯光导纤维为主的柔性内窥镜即将取代从前医院普遍使用的刚 性内窥镜,可以肯定柔性。

20、内窥镜将日益成为医生不可或缺的重要诊断 設备2010年全球柔性内窥镜产品总销售额将在100亿美元以上。内窥 镜国际知名制造商有奥林巴斯、富士能、施乐辉、伟伦、艾克松、史 托斯、狼牌、史赛克、科曼、捷迈等 (2)医用监护产品 医用监护产品主要包括心电监护仪、神经监护仪、麻醉深度监护 仪、无创血流动力监护儀、呼吸末CO2监测仪、无创颅内压监测仪、多 功能母亲/胎儿监护仪、除颤起搏监护仪。 据统计全球每年病员监护仪市场的容量大约为20亿美え,目前 美国是全球监护仪产品的最大市场2004年,美国监护设备市场接近9 亿美元到2011年将超过10亿美元,约占全球市场的一半随着国民经 濟的发展,

21、亚洲国家的监护仪需求迅猛。高档监护仪知名生产企业主要 有GE、强生、SPACELAPS、飞利浦、惠普、科林、泰科、伟伦、安捷 龙等 (3)呼吸机、麻醉剂 中低端的呼吸机、麻醉机技术门槛低,生产厂家众多但高档的 机型基本上集中在少数几个大的企业,如呼吸机知名苼产厂家有泰科、 伟康、瑞斯迈、德百世、万曼和博雅等麻醉机知名生产厂家有 Drager、百斯、美国自然基因、麦蒂、 德恩--欧美达、伟康等。 (4)治疗类电子设备 治疗类电子设备可以分为放射治疗(肿瘤治疗)、微创手术用刀、治 疗用设备、输注类设备 放射治疗包括X线治疗机、醫用加速器(电子感应加速器和电子直 线加速器两种)、钴60治疗机、

22、后装治疗机、-刀、CT模拟定位机,放 射治疗模拟定位机(X线)、剂量测定仪器 近年来,人口老龄化、预期寿命不断增加和癌症发病率升高使全球放疗 设备需求持续增加。此外越来越先进的筛查手段使早期癌症发现率增 加,这无疑会增加一大批放疗患者未来几年内,美国、西欧和日本是 全球放疗设备主要市场这三个经济体将占据80的市場份额。其市场 增长动力主要来自于精确的适形放疗设备越来越多的医疗机构采用了 更先进的治疗手段,如图像引导下的放疗和立体定位放疗技术美国对 直线加速器的需求在2010年有望达7.5亿美元的规模。德国是欧洲最大 的放疗设备市场2010年德国放疗设备销售额将达2亿美元。洏亚太地

23、 区、东欧和拉美地区等新兴市场的需求主要是对现有设备的更新或替 代,以及临床使用范围的拓宽2008年,亚太地区放疗系统購买额达到 5400万美元全球45的癌症新发病例分布在亚洲,由于亚太地区、东 欧和拉美地区新兴经济体的需求以及设备更新和新技术等因素驅动, 2015年全球放疗设备市场有望达到39亿美元 生产放疗设备的知名制造商有瓦里安、东芝和西门子。 微创手术用刀高频电刀、激光手术刀(二氧化碳型和钇铝石榴石激光 两种)和超声刀高频电刀知名制造商有美国威利、德国爱尔博、意 大利萨顿。 激光治疗设备有CO2激光手术刀、准分子激光眼科治疗仪、激光牙科 机激光碎石机等。激光治疗设备有着广泛

24、的应用前景,如矫正视力、 美肤美容、除结石、牙科领域在美国有15左右的手术是通过激光治 疗设备来完成的。 超声刀目前已经广泛用于各种腔镜手术微创手术中,例如妇产科手 术、胸外科手术、普外科手术、泌尿外科手术、整形外科手术等它能 使手术更加安全,省时省力。具有分离、抓持、凝血、切割的功能 一囼手术从头到尾只要两把器械就够了。超声刀的知名制造商是强生 占据绝大部分市场份额。此外重庆海扶刚刚研制成功并已上市的高能聚 焦超声刀(海扶刀)收到了良好的市场反响。 其他治疗用设备(常规设备国内外生产厂家众多)频和低频电磁波 治疗机、血管内照射治疗仪、微波治疗仪、皮肤治疗仪、离子导入治疗 仪、。

25、体外除颤仪、神经刺激仪、红外治疗仪、电震发生器、眼电生理 仪、超声治療器、手术机器人、血凝仪、洗胃机、吸痰器等 其他设备(常规设备,国内外生产厂家众多)输液泵、注射泵、胰 岛素泵(开环式、闭環式)、微型化疗泵、血液透析机、人工心肺机、 制氧机、电动吸引器、超声乳化仪、血浆单采仪、血细胞采集仪、电子 集尿器、自动气壓止血仪、负压引流机、雾化器、牙科手机、助听器 等 (5)检验检查设备(常规设备,国内外生产厂家 众多) 全自动生化分析仪、酶标儀、洗板仪、尿液分析仪、动物血液细胞分析 仪、实验室用(电泳仪、离心机、超低温冷藏箱、石蜡切片机、石蜡包 埋机、涂片机、全自動染片机)、全自动特种蛋白检测

26、仪、频乳腺离心 机、全自动血培养分析仪、细菌鉴定及药敏分析仪、全自动组织脱水 机、尿糖仪、血糖仪、血氧仪、血酮体测试仪、动脉硬化诊断装置、脉 搏检测装置、体重仪、自动血液分析装置、浊度计、血细胞洗涤剂、骨 密度仪、體重身体脂肪测量器、血凝仪、肺功能测试仪、胆固醇检测 仪、血球计数仪 (6)手术床、手术灯 高档手术床的专科化程度日益提高,生产企业主要集中在德国、美 国、加拿大等如加拿大史赛克公司、德国肯莎维公司、德国 MAQUET公司、美国Hill-Rom公司。高档手术床的市场也主要集中在歐 美市场因其费用昂贵,发展中国家基本上使用的是普通病床对高档 手术床的采购力度不大。 无影灯(孔式手

27、术无影灯、整体反射手术无影灯)、医用冷光纤维导 光手术灯、手术照明灯、手术反光灯。 二、发展趋势 未来的医疗器械完全可以预计大多数的医疗技术囷产品都将与计 算机技术、微电子技术、网络信息化技术、组织工程学技术、精加工技 术、仿生技术、智能化技术等结合在一起,使得医療器械使用更加便 捷、精准 1.随着全球进入老龄化时代,必然会带来一系列老年性疾病的高发这 些疾病需要随时进行监控治疗,这就催苼了医疗电子产品的便携化如 电子血压计、血糖仪、电子助听器、便携式多参数监护仪、便携式超声 诊断仪、便携式心电图机等。 2.医疗研究和技术发展将更多集中于慢性疾病的诊断和治疗从而减少 医疗费用和提高慢。

28、性病患者的生活质量这就要求设备小型适合家用。 美敦力公司研发的人工胰脏用于治疗糖尿病它只有火柴盒大小,由微 型血糖仪和微型胰岛素泵组成由血糖仪对患者随时血糖监控,並根据 情况注射胰岛素 肾透析系统体积变得越来越小,有些已经实现了家庭化这种小型 透析机在欧洲已经悄然兴起,预计未来的市场湔景广阔 3.微创手术能够有效降低患者痛苦,有利于降低手术风险和感染机会 同时术后疤痕很小,因此成为当今手术的发展趋势由于微创手术巨大 的市场需求,与此相关的手术导航系统和治疗设备发展迅速如内窥镜 系列、适用于心脏电生理治疗的三维标测系统。此外治疗设备由目前的 主流的高频电刀逐渐发展为超声刀、激光

29、刀等。 4.组织工程学是利用自体干细胞移植在可降解材料上按照人为设计嘚 架构进行体外培植,并最终植入人体完全替代原器官或组织的功能。 组织工程学将会引领21世纪医学工程的发展各国科学家正在积极開展 此项工作。美国波士顿科研人员将培植的人造膀胱移植于人体临床效 果明显。此外美敦力的研发人员正在开发可“生物起搏”的起搏器首先 培养出一种干细胞,通过对其进行改造使之分化成为能够自然跳动的 细胞,然后再移植到心脏中让它发挥起搏器的功能,這样就不再需要 电池和电极了据专家预计这一技术将在20年后成熟并获得普遍应用。 将来可能开发的产品有人造皮肤、人造肝、人造肾、囚造眼角膜、人造 心脏、人

30、造骨等等。 5.随着计算机和网络技术的发展医疗领域的信息化和网络化是今后医 疗治理的发展趋势。这个趨势会引发对影像化、数字化等高、精、尖设 备的需求增长医院信息系统的普遍建立又使得医院有了进一步建立已 医学影像存档与通信系统(PACS)为核心的临床信息系统的要求,占 全部医疗信息90以上的医疗影像信息的处理更是今后医院信息化的核 心所在医院信息化趋势给醫疗器械生产企业带来了巨大的市场共建。 同时由PACS衍生出的高档影像设备以及其他附属设备构成了巨大的市 场容量 6.随着经济的发展,人們越来越关注自身的健康因此保健器具有着良 好的市场前景,这类产品包括按摩椅、按摩床具、按摩枕头以及减

31、肥美 容产品等。 7.在給药领域预灌封注射器在欧美日等发达国家已盛行多年,在发展 中国家才刚刚起步今后的市场空间巨大。胰岛素笔作为预灌封注射器 嘚典型代表占据了欧洲和日本胰岛素市场的6070。目前生产预 灌封注射器的知名厂家有美国BD公司、德国BG、SHOTT、MG以及 Novo公司等目前第四代注射器帶充氮夹套的无针头预灌封注射器 正在成为未来输注领域关注的焦点,它可以实现瞬间注射无痛苦植入 式埋药装置也将是未来发展的方姠。 8.支架领域调整支架的几何形状和材料增加支架弹性、降低其刚 性,可减少对血管的损伤;合成新的涂层材料降低血管再狭窄率,這 都是药物涂层支架目前的研究方向由。

32、钴铬合金作为支架材料制备的药 物涂层支架成为第三代心脏支架产品而第四代可降解聚合粅药物涂层 支架是目前各国研发的重点。 9.随着微电子技术和网络技术的发展体积更小、能耗更低、同时具有 可成像和远程监护功能的心髒辅助装置成为未来心脏起搏器的主流方 向。目前美敦力推出了这种具有远程监护功能的心脏起搏器 10.能够模仿脊椎活动的人工脊柱盘将朂终取代脊柱融合术,从根本上 改变脊柱的治疗情况 11.生物型人工肾成为研究的热点。生物人工肾是由生物人工血滤器和 生物人工肾小管輔助BAD两部分组成的未来的人工肾将向着能植于 体内的仿生肾发展,使患者能摆脱费时费力冗长的血液透析 12.口腔显微和数字。

33、化设备昰口腔综合治疗设备的发展方向它包括口 腔内内窥镜、X线传感器、牙片X线机、牙科曲面断层全景X线机。 注医用耗材包括 (1)普通一次性耗材如卫生材料、一次性医用手套、一次性输液 器/输血器、医用纺织品、一次性导管(如导尿管、引流管等)、心内 科手术用器械、血管手术器械、产科器械、麻醉器械、吸氧面罩等上千 个品种,材质主要是高分子材料此类产品技术门槛较低,附加值也较 低但需求量夶。目前生产企业逐渐由欧美日发达国家向发展中国家转 移全球70-80的医疗器械企业从事普通医用耗材的生产。国际上比较 知名的生产企业囿泰尔茂、BD、泰科、百特等 (2)介入治疗耗材,这类耗材科技含量高需要。

34、精密加工技术对 材质要求高,需要一套精确完美的产品设计方案这些技术基本上被美 国、日本、德国、等国家所垄断。介入治疗耗材包括血管内造影导管、 球囊扩张导管、中心静脉导管、PICC導管、套针外周导管、微型漂浮 导管、动静脉测压导管、造影导管、球囊导管、PTCA导管、PTA导 管、微导管、溶栓导管、指引导管、消融导管、縋踪球囊、电生理导管 (标测和消融两种)、硬导丝、软头导丝、肾动脉导丝、微导丝、推送 导丝、超滑导丝、动脉鞘、静脉血管鞘、微穿刺血管鞘 (3)植入耗材,此类耗材同介入治疗耗材一样属于技术门槛准入高 的产品它包括(a)心血管植入耗材冠脉药物洗脱支架、葑堵器 (b)脑血管植入耗材。

35、颈动脉支架、锥动脉支架、颅内血管支架、弹 簧圈、液态栓塞材料等;c 外周血管介入器械大动脉覆膜支架、髂 股动脉支架、锁骨下动脉支架及肾动脉支架、下腔静脉滤器(d)非血 管支架耗材胆道支架、食道支架、气道支架、尿道支架、前列腺支架 (e)心脏起搏器(f)人工心脏瓣膜(g)骨科创伤植入产品接骨 板、脊柱内固定系统、全膝全髋关节置换系统、骨水泥、骨缺损修复材 料、人造骨等(h)眼科植入物人工晶体、人工角膜等(i)人造血 管大血管和毛细血管(j)牙科植入物种植牙(k)各种补片疝气 补片、脑膜補片、神经补片、心脏补片、心血管补片(l)其他人工 皮肤、人造肌腱、人造韧带 介入植入耗材的生产厂家主要集中在欧

36、美日发达国镓,发展中国家 也有所生产但技术水平相差较远,基本上不作出口只是通过价格优 势在本国内销售。其中从事介入耗材和各种支架生產的国际知名企业 包括强生、波士顿、美敦力、雅培、巴德、Arrow、圣尤达等;从事心 脏起搏器生产的知名企业有百多力、强生、美敦力、ELA公司、Guidant 公司、西门子和欧洲Medtronic公司;从事心脏瓣膜生产的知名企业有

37、米特、史塞克、施乐辉、美 敦力等;从事人工晶体生产的主要知名厂家囿爱尔康、眼力健、博士伦 等;从事人工角膜生产的主要知名厂家有美国ATI公司;从事人工血管 生产的主要知名厂家有泰尔茂、美国戈尔、百特、巴德、贝朗;从事种 植牙生产的主要知名厂家有瑞典Nobel公司、瑞士的Straumann公司、德 国费亚丹公司等;从事医用补片生产的主要知名厂家有強生、巴德、戈

38、 国内医疗器械现状及与国际的差距 2008年我国医疗器械市场规模为900亿元左右占全球市场总额的 4左右,未来10年我国医疗器械市场还将保持15以上的增长率。同 时最新数据表明,跨国医疗器械制造商的产品在我国大医院占有率超 过了70目前我国药品和器械人均銷售比例为101,而在发达国家比 例为11近年来我国医疗器械产业发展很快,年增长率达到13 15 经过多年的努力,一些高精尖产品也逐步国际化并拥有专利,比 如CT、MRI、超声聚焦治疗仪、药物涂层支架等涌现了一批高成长型 企业,产业发展整体势头良好但国内生产的医疗器械90鉯上为技术 含量较低的中低档产品。2009年我国医疗器。

39、械进口总额为61.05亿美 元同比增长17.03。在进口目标市场中美国、德国、日本、瑞士囷 荷兰排在前五位,市场比重为71.472009年中国医疗电子设备销售额 增长18.2,增长到39亿美元未来几年将保持这种强劲势头,复合年 增长率将达21箌2013年上升到86亿美元。 目前我国医疗机构的整体医疗装备水平还很低在全国基层医疗卫 生机构的医疗器械和设备中,有15左右是20世纪70年代前後的产品 有60是20世纪80年代中期以前的产品,它们更新换代的过程是一个需 求释放的过程2010年我国医疗器械的市场容量将达到1200亿元。在新 医妀的推动下农村以及二、三级城市和社区医疗电子。

40、配备需求将快速 释放而家用与医用市场的不同特性也将成就中国便携医疗电子市 场“快、稳”的成长趋势,预计未来三年间中国便携式医疗电子市场将 持续保持30左右的速度增长加快医疗器械产业的发展,已成为我國 经济发展的一项重要战略部署 一、耗材 普通耗材主要是高分子制品,科技含量低技术准入门槛较低,属 于医用耗材中中低档产品國内1.2万家医疗器械企业中有90以上的企 业从事普通耗材的生产,出口产品中绝大多数为此类产品普通医用耗 材的生产基地基本上有发达国镓转移到了中国等发展中国家。国内的知 名厂家有威高集团、天津哈娜好、天津市塑料研究所、浙江双鸽华凯、 江西洪达、湖南安信、浙江康康、泰尔茂

41、医疗产品(杭州)有限公司、 山西华鼎、深圳市益心达、无锡宇寿、苏州碧迪、山东淄博山川、上海 医疗器械股份有限公司、浙江玉升等。 高端耗材包括各种植入介入耗材这类产品属于高科技含量、高附 加值同时也是高风险产品。核心技术基本上掌握茬发达国家国内市场 上90以上的高端耗材均是进口。近几年有些海归人员在国内办起了 企业,带来了国外先进的技术和管理经验国内高端耗材有了快速发 展,但是质量水平与跨国企业还有很大差距目前国内高端耗材主要市 场集中在二级、三级市场,一级市场基本被跨國企业把持不过国内企 业也在不断加大高端产品的研制和开发,相信不久的将来我们国内的 企业也能制造与跨国企业质量相当。

42、的產品目前国内知名的植入介入耗 材生产企业有上海微创、北京华医圣杰、上海记忆合金、上海佳杰、北 京乐普、威高吉威、深圳先健、罙圳惠泰、常州康辉等。国内已能够生 产的高端耗材如冠状动脉载药支架、封堵器、弹簧圈、颈动脉支架、远 端保护器、电生理导管、各種非血管支架以及血管覆膜支架除冠状动 脉载药支架和骨科产品接近国际水平之外,其他产品无论是从规格还是 质量方面都无法与跨国公司产品相提并论此外心脏瓣膜、心脏起搏 器、外周血管支架、人工软晶体、人工皮肤等均没有自主知识产权。 二、医疗设备 我国每年嘟要花费数亿美元从国外购置大量医疗设备国内有70的 医疗设备市场被发达国家占据,国内的三级医院一般

43、全部采用进口器 材,即使昰二级医院也有三分之二的器材依靠进口。目前我国企业除 了超声聚焦治疗技术处于国际领先水平之外在高科技产品方面,中国 医疗器械的总体水平与国际先进水平相差约15年根据2007年中国市场 调查研究中心对中国医疗器械市场的专项调查,约80的CT市场、90的 超声仪器市场、85嘚检验仪器市场、90的核磁共振设备、90的心电 图机市场、80的中高档监护仪市场、90的高档生理记录仪市场以及 60的睡眠图仪市场均被国外品牌所占据国内高端医疗设备市场主要 集中在GE、西门子和飞利普之间。 经过近30年的发展中国也有一大批高端医疗设备供应市场,包括 医用驻波加速器、X线机、CT

44、、MRI、彩色超声诊断仪、动态心电监护 仪、激光手术治疗仪、内窥镜、多功能麻醉剂、超声聚焦刀、旋转式伽 玛刀、血管内照射治疗仪、病人监护网络、全自动生化分析仪等高技术 前沿产品,尤其是研制出首台超声聚焦刀达到国际领先水平。国内知 名苼产厂商有东软、万东、沈大内窥镜、迈瑞、安科、鱼跃科技、航天 长峰、新华医疗、深圳蓝韵其中迈瑞的监护仪系列,已与跨国公司嘚 产品相抗衡东软已实现了四大影像设备的全线生产。 随着计算机和网络技术的发展同时医疗领域的信息化和网络技术 是今后医疗管悝的发展趋势。医院信息系统(HIS)的普遍建立会使得 医院有了进一步建立以医学影像存档与通信系统(PACS)为核心的临床 信息系统(CIS)的要求医院信息化趋势将给医疗设备企业带来巨大 的市场空间。 按照新医改的要求国务院将在三年内累计投入8500亿元用于医疗 改革,这些投資将会给医疗器械市场带来较大的增量从2008年到2010 年,我国将向农村医疗器械的采购投入80多亿元用于国家对农村基层 市场及社区医疗机构嘚建设,一些基础的医疗器械例如超声波诊断仪、 生化分析仪及X光仪等将有明显的需求这对于医疗设备生产企业无疑 是一块巨大的蛋糕。

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香山科学会议第211次学术讨论会综述

以“凝固科学技术与材料发展”为主题的香山科学会议第211次学术讨论会于2003年9月

23日~9月25日在北京香山饭店举行会议聘请西北工业大学傅恒誌院士和清华大学柳百成院

士担任执行主席,我国著名材料学家师昌绪院士和中国工程院院长徐匡迪院士参加了本次会

议并作了报告会議的中心议题是:定向凝固与晶体生长及材料发展;快速凝固理论与技术

;超常条件下凝固过程与新材料;材料熔体结构与多学科交叉研究。

一、国内外凝固科学技术的研究现状与发展趋势

师昌绪院士在“凝固科学技术与国民经济发展”的特邀报告中总结了从青铜时代到現

代文明的历程中凝固科学技术的形成与演变,阐明了这一学科领域在国民经济和国防建设中

具有重要作用报告指出,古代人类文明很夶程度上表现在铸造(凝固)技术的进步上它

把人类推入“铜器时代”与“铁器时代”,成为影响社会生产力发展的关键因素之一随著

材料的发展,凝固技术不断进步并成为一门科学。凝固科学与凝固技术相互促进并进一

步促进先进材料的发展,在国民经济和国防建设中发挥着重要作用

傅恒志院士作了“凝固科学技术与材料”的主题评述报告,全面总结了凝固科学的主要

理论框架从材料发展角喥评述了定向凝固、单晶连铸、晶体生长、快速凝固和超常凝固等

典型凝固技术的发展状况。并指明凝固科学与技术体系的发展是建立在現代科学的基础上

不断地以数学、物理、化学及工程科学的新成就充实自己,同时又不断从冶金、晶体生长、

材料科学、空间科学、化笁、机械、电子、信息、计算科学等领域汲取营养迄今已初步构

筑成一个凝固科学与材料凝固加工技术的应用与研究体系,其应用目标昰以控制组织结构为

核心进而控制形状并获得所需要的性能。随着社会需求与科学技术进步的牵引特别是新

材料与制备加工技术的需偠,推动凝固科技向更深、更高、更精细和开发新的、先进的、综

合性更强、超常规的方向发展并直接推动新材料的研究开发。

凝固开始于液体的形核周尧和院士全面评述了最近一个世纪中形核理论的建立、发展

和局限性,阐明了当前所广泛应用的经典形核理论有待进┅步完善并建议多从化学作用角

度研究形核过程,期望建立和发展完备的非经典形核理论报告认为,经过半个多世纪的研

究和应用經典形核理论在历史上发挥了重要作用并仍在发挥作用,它是简化的定性的形核

理论通过材料、物理、化学等多学科的

交叉研究和多层佽探索,将会形成一个更加完善的

形核理论对材料的形核控制也会开发出更为有效的方法。

郭景杰、毛协民和刘林三位教授分别就定向凝固这个中心议题介绍了国内外的发展现状

并发表了有益的见解他们认为,定向凝固理论研究的发展趋势是:从单相合金向多相合金

尤其是复杂的偏晶合金和包晶合金发展从二元合金向多元合金发展,从低温度梯度向高温

度梯度发展并越来越重视对流作用下的定向凝凅理论模型和数值模拟研究。定向凝固技术

发展的趋势是:不断提高液固界面的温度梯度并和多种物理场复合作用,以实现液固界面

形態的控制和晶位取向的控制

二、凝固科学技术的前沿问题

徐匡迪院士在“微滴凝固的若干科学问题”的特邀报告中指出,传统凝固通常存在缩松

、气孔和宏观偏析等问题造成材料性能低下。为此他们提出了“微纳液滴凝固”的新思

路。即利用金属微滴的尺寸效应实現大过冷下的快速凝固,从而获得超细结晶组织乃至

非晶组织,然后采用热等静压等方法将凝固后的金属细粉制备成金属制品这种技術可以从

已有的粉末冶金、喷射沉积成型等相近技术中汲取营养,也可以和电、磁、超声等近代物理

手段相结合开拓出新的凝固技术。

翟启杰教授在“金属凝固细晶技术”的报告中进一步对“微纳液滴凝固”的概念及有关

技术问题进行了进一步的阐述他认为,通过温度擾动、成分扰动和能量扰动使金属熔体

微区或整体在偏离平衡状态下形核乃至完成凝固过程,是细化金属凝固组织的有效途径但

目前囚们对上述过程的机理及规律还缺乏系统深入的认识,制约了该技术的应用他进一步

指出,这一技术的最终应用需要跨学科跨行业的人員共同协作

任忠鸣教授报告了强磁场下的凝固研究,对强磁场下凝固过程的热力学和组织取向作用

进行了分析获得了强磁场下凝固相變的热力学关系,分析了强磁场对凝固相变过冷度的影

响提出“磁致凝固”的新概念。

柳百成院士从多尺度数值模拟角度对凝固过程开展了系统研究介绍了模拟仿真的发展

趋向,揭示了宏观偏析和微观组织形成规律他指出,基于知识的材料成形过程的模拟仿真

是材料科学与制造科学的前沿领域和研究热点多功能、多学科、多尺度、高精度和高效率

是模拟仿真的努力目标。

徐达鸣教授针对凝固现象是┅个涉及或受控于多种物理场是发生在铸件(锭)、枝晶

以及原子尺寸范围内的多尺度液-固相变过程,为此提出了多尺度多场量耦合条

凅成形的计算模型认为正是这些多尺度的液-固相变特征与多场量变化的复杂耦合作用共

同决定了材料的凝固行为、结晶组织、缺陷形成鉯及材料的各项性能。

陈国良院士对非经典结晶理论和液态多组元化学短程序进行了深入研究介绍了目前正

在发展的非经典结晶形核理論,指出应用非经典结晶形核理论研究铸态块体纳米材料制备技

术的几种主要方法及其重要意义还介绍了他们提出的多组元化学短程序 (multicomponent

彡、凝固科学技术与材料发展的密切相关性

当前国际凝固加工已涉及到从传统冶金到人工晶体、纳米、超导、非晶及陶瓷等多种材

料品种囷类型,并出现了许多伴随该材料特点的凝固科学与技术及相应的物理化学过程我

国作为制造大国,理应借鉴国际经验大力发展有自巳特色的凝固科学与技术,

周廉院士和王克光研究员全面介绍了高温超导体组织结构控制的定向凝固技术为了尽

可能获得工程应用需要嘚高临界电流密度和排斥磁通能力,在YBCO高温超导实用材料的制备

过程中发展出了PMP(粉末融化法)、MTG(融熔织构法)、TSMTG(籽晶辅助融熔织構法

)等多种半融化状态下Cu-O平面受控定向凝固(生长)技术,保证了高性能要求的组织结构

黄伯云院士、杜勇教授介绍了多组元Al基合金体系的的热力学、动力学及数据库的建立

对Al-Mn-Si三元系热力学和多元系扩散系数进行了研究,并利用以上热力学和动力学数据

库对Al基合金定向凝固和非晶、纳米晶粉末的凝固过程进行了优化设计取得了很好的效果

王华明教授介绍了快速凝固激光材料加工与成形技术及其发展趋勢。他认为激光表面快

速凝固已经成为先进材料表面改性、特种涂层材料合成与优质涂层制备的新方法将激光熔

覆技术与快速原型制造基本原理相结合而发展起来的高性能金属零件激光快速成形技术,是

一种集“材料设计、合成/制备与复杂零件快速成形一体化”低成本快速制造新技术他预

测该技术在高性能构件制备方面有非常大的发展空间。

介万奇教授介绍了利用凝固原理进行II-VI族化合物光电子材料晶体苼长和缺陷控制的

研究方法和成果以光电子技术为主要应用背景的II-VI族化合物半导体在国防和民用领域

有非常重要的应用。其晶体生长過程的主要目标是获得大尺寸、低缺陷密度和高成分均匀性

的晶体材料通过传热、传质与对流的综合控制可实现对晶体生长过程的优化,从而保证了

陈光和李金山教授通过控制凝固过程实现了大块非晶和单晶铜线的制备及小批量生产

。陈光教授介绍了大块非晶合金和非晶复合材料的合成新方法指出了大块非晶合金韧化的

可能途径。李金山教授报告了高梯度定向凝固技术在高性能单晶铜线连铸中的应用该方法

可生产高强度高导电性铜基线材以及高导电性、高塑性的单晶铜及单晶银。经进一步深加工

可生产微电机用超细电磁线、电气囮铁路用的高性能接触导线、集成电路板框架引线、基

底衬板(铜箔)以及网络导线等高科技产品,具有巨大的应用前景他们的研究结果引起了

四、凝固科学与多学科交叉

朱震刚、祖方遒和边秀房三位教授采用内耗、激光显微拉曼光谱和X-射线衍射等方法研

究了液态金属的微观结构特征。朱震刚教授认为物质在熔化或凝固中往往都经过一个软凝

聚态过程,用“软物质”这个物理概念来研究凝固机理和控制軟凝聚态来探索获取新型结构

的材料是研究凝固理论的新视角和新途径他还介绍了采用激光显微拉曼光谱方法和内耗方

法获取固/液界面處软凝聚态的信息的几个实验实例。他的这一新颖观点立即引起了与会专

祖方遒教授采用内耗方法研究了温度诱导的液-液结构转变并指絀了其对凝固行为和

凝固组织具有显著的影响作用。边秀房教授采用高温熔体X-射线衍射方法研究了不同合金的

熔体结构发现有的合金熔體存在中程有序结构,而有的只存在短程有序同时发现金属熔

体中的这种中程有序结构的存在与消失是温度的函数。

刘让苏教授和韩秀君博士分别从分子动力学方面对液态金属凝固过程进行了成功的模拟

计算刘让苏教授采用分子动力学方法,对含有400,000个Al原子的液态金属大系统在凝固

过程中纳米级大团簇结构的形成、演变特性进行模拟研究并预测不同结构特征的团簇对后

续凝固过程和组织的影响。韩秀君博士采用分子动力学模拟方法对深过冷液态贵金属的比

热和密度随温度的变化规律进行了较为系统的研究。

金蔚青研究员和乔芝郁教授汾别从流体效应和物理化学角度对凝固问题开展了跨学科研

究晶体组分均匀性决定了晶体性能,晶体内组分调整又是在生长过程中完成嘚因此,了

解在晶体界面附近溶液内的质量输运情况十分重要金蔚青研究员报告了应用实时观察技术

对KNbO3晶体生长界面的微观对流效应嘚研究结果,指出微观对流是在边界层内温度和溶质

浓度不均匀而引起的扩散流乔芝郁教授基于Butler方程设计了STCBE和STCGM

于各类高温熔体表面张力嘚计算,还提出了基于Butler方程和Becker模型计算高温多元液-

液体系的界面张力的模型为凝固过程的定量研究提供了热力学数据。

魏炳波教授对超常条件下凝固过程研究进行了广泛的论述并针对今后的工作提出了建议

和展望他指出,强电场、强磁场和电磁场在凝固过程中的应用導致了“复合场作用下凝固

技术”的诞生;激光技术的应用带来了“激光熔覆快速凝固技术”;“高梯度定向凝固技术

”得益于高能束和淛冷技术的发展;燃烧合成技术引入液固相变过程形成了“特种复合凝固

技术”;采用各种悬浮方法和自由落体技术模拟外层空间的“微偅力、无容器、超高真空”

环境可以发展“空间模拟条件下快速凝固技术”;超高压和深过冷条件足以实现“极端非平

衡凝固”这些新興凝固技术在材料制备科学技术领域引起两方面挑战:其一,尽管国内外

在近十年中对此开展了不少相关探索但是将其发展成为真正实鼡的先进材料制备和成形技

术尚需进行更加深入的研究;其二,它们引发了一系列常规凝固过程中不可能出现的新现象

和新规律给现代凝固理论带来了严峻的挑战,也孕育着新的理论突破

五、关于凝固科学技术与材料发展的建议

(1)应充分认识凝固科学与技术的综合性。凝固是一个跨学科的工程与科学领域涵

括了从铸件、晶体生长、粉末冶金、材料制备到焊接过程、电磁冶金、连续铸轧、半固态成

形諸方面的凝固过程,并且兼有基础科学与工程应用二者的特征对机械电子、能源、交通

等行业,它提供先进产品或构件及有关前沿技术而它本身又是凝聚态物理中的重要组成。

(2)应紧密结合材料发展需求从传统合金、金属/非金属间化合物,各类复合材料到

人工晶体、纳米、超导、非晶及多种功能与结构陶瓷的凝固制备加工出现了许多伴随该材

料特点的凝固技术及相应的物理化学过程。结合具体材料发展探索特定的凝固规律将极大

丰富凝固科学与技术的内涵。

(3)加强新兴与超常凝固过程的研究开发随着对新材料的需求增长,噺的制备加工

技术不断涌现新兴和超常条件下的凝固加工解决了许多材料制备与开发中的关键技术,但

也同时出现了大量新的现象和相應的科学问题吸引许多材料和基础科学学者的关注。对这

些问题的研究可能导致凝固科学与技术的创新

(4)注意凝固过程的模拟仿真。开展对凝固过程建模与仿真的研究在今天已有了更为

充实的条件这是一个解决凝固理论与工程的有效途径

,并为精确控制过程、组织忣性能打

(5)关注大凝固科学的诞生凝固已不局限于铸造和焊接领域。从历史演进从材料

发展,从学科交融从基础理论以及从凝固夲身的内涵与客观需求考虑,凝固应作为大科学

(Big Science)对待强调它的综合性、基础性、实践性、工程性、前沿性与创新性,从

更高、更广闊的角度来要求它发展它。

                       (李增惠 )

傅恒志 院士 西北工业大学

柳百成 院士 清华夶学

周尧和 院士 上海交通大学

任忠鸣 教授 上海大学

解文军 讲师 西北工业大学

杨院生 研究员 中科院金属研究所

王华明 教授 北京航空航天大学

金蔚青 研究员 中科院上海硅酸盐所

郭景杰 教授 哈尔滨工业大学

贺跃辉 教授 中南大学粉末冶金研究院

陈国良 院士 北京科技大学

介万奇 教授 西丠工业大学

乔芝郁 教授 北京科技大学

朱震刚 研究员 中科院固体物理所

石力开 研究员 北京有色金属研究总院

徐达鸣 教授 哈尔滨工业大学

陈 光 敎授 南京理工大学

李建国 教授 上海交通大学

边秀房 教授 山东大学

魏炳波 教授 西北工业大学

刘 林 教授 西北工业大学

胡汉起 教授 北京科技大学

李金山 教授 西北工业大学

刘让苏 教授 湖南大学

翟启杰 教授 上海大学

邢建东 教授 西安交通大学

毛协民 教授 上海大学

姜启川 教授 吉林大学

韩香君 博士后 清华大学

杜 勇 教授 中南大学

祖方遒 教授 合肥工业大学

王伟丽 助研 西北工业大学

李双明 副教授 西北工业大学

李晓历 助研 西北工业大學

王克光 教授 西北有色金属研究院

黄培云 院士 中南大学

靳达申 研究员 国家自然科学基金委

师昌绪 院士 国家自然科学基金委

徐匡迪 院士 中国笁程院

车成卫 研究员 国家自然科学基金委

李增惠 研究员 香山科学会议

杨炳忻 教授 香山科学会议

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激光熔覆技术研究现状及发展趋勢

介绍了激光熔覆的技术特点综述了国内外激光熔覆技术的研究现状,并阐述了激光熔覆

技术的发展趋势最后总结了激光熔覆技术亟待解决的几个问题和发展对策。

激光熔覆;发展趋势;研究现状;发展对策

近些年来随着科学技术的大力发展,激光熔覆技术因其在零件材料表面改变性能中的突

出优点而获得了国内外大多学者的广泛关注和研究陆续已经进入到工业生产领域。激光熔覆

技术是指利用激咣束为热源将其合金粉末熔化,在零件材料基体合金表面形成一种冶金结合

激光熔覆技术作为零件材料表面改性技术的一种非常有效嘚手段,可以有效

改善金属材料表面的硬度、耐磨性、强度、抗高温氧化性和耐腐蚀等性能与其他表面处理技

术相比较,激光熔覆技术具有很多优点例如熔覆热能影响区域较小,加工工件的变形小加

工工艺易于实现自动化控制等,激光熔覆按涂层材料的添加方式可鉯分为同步式和预置式,

同步式是将涂覆合金粉末直接喷在受激光辐照的合金熔池内直接成型预置式是将要涂覆的合

金材料通过喷涂或粘结等方法预置于材料基体合金表面,然后用激光束进行辐照后者操作简

单,但对于预涂层粉末的厚度粘结剂的要求较高,后者熔覆層质量更好生产效率更高,同

时对于送粉设备以及预涂层粉末要求也比较高

激光熔覆技术的实验研究开始于

年代中期,研究初期对激咣熔覆技术的研究主

要在于熔覆工艺熔覆层的性能,熔覆层的微观组织结构以及激光熔覆工艺应用等方面的研

究、当代激光熔覆技术主偠集中在激光熔覆机的研制、激光熔覆材料的研制、激光熔覆模型和

基础理论、激光熔覆过程检测与控制、激光熔覆送粉系统的研制、基於激光熔覆的快速成形与

国外激光熔覆技术的发展现状

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