金属材料十篇

时间:2023-04-04 18:03:55

金属材料

金属材料篇1

是的,合金属于金属材料

常将两种或两种以上的金属元素或以金属为基添加复其他非金属元素通过合金化工艺(熔炼、机械合金化、烧结、气相沉积等等)而形成的具有金属制特性的金属材料叫做合金。

这里我们需要注意,合金不是一般概念上的混合物,甚至可以是纯净物,如单一相的金属互化物合金,所添加合金元素可以形成固溶体、化合物,并产生吸热或放热反应,从而改变金属基体的性质。

(来源:文章屋网 )

金属材料篇2

由于金属的化学特性,使得金属材料很容易被腐蚀。目前金属材料被广泛的应用于各行各业,腐蚀问题严重的影响了金属材料的使用寿命,并且会带来安全性问题,因此金属的防腐是科学工作者重要的研究课题,本文从影响金属腐蚀的因素分析,对金属防腐的方法进行探究。

关键词:

金属材料;防腐;探究

目前,金属材料被广泛的应用于各个领域,对人们的生活有些重要的作用。每年由于腐蚀造成的大量的金属材料浪费,这极大的浪费了资源,也给人们造成了很大的经济损失,不利于社会的可持续发展。金属的腐蚀是有金属自身的化学性质决定的,金属的腐蚀是一种化学变化,是一种化学反应,金属的活动性决定了金属腐蚀的严重程度。我们要防止金属发生腐蚀,就必然要求我们从金属腐蚀的原理出发,采用物理隔离、化学防腐蚀等方面着手。随着社会的不断发展,工业领域金属的防腐能力也提出了越来越高的要求,需要研究人员对金属防腐方法进行深入的研究。众所周知,在工业化初期,我们对金属制品的防腐措施还很简单,还很不成体系。但是到今天,我们的工业社会高度发达,以钢铁制成品为主的多种金属制品正在改变着我们的生活,这些金属材料同样也在工业领域发挥着重要作用,而且对防腐蚀工作提出了更高的要求。

1金属材料的腐蚀概念及类型

金属由于外部介质的化学作用或者电化学作用而引起的破坏称为腐蚀。对于材料来讲,没有哪一种材料能够绝对耐腐蚀,一定类型的材料只有在一定的压力、温度、操作介质类型等因素的条件下,才具有耐腐蚀能力。不同的材料的耐腐蚀能力也存在差异,金属材料的耐腐蚀性能跟金属的种类有很大关系,一般人们通过金属的腐蚀速度来判断金属的耐腐蚀能力。评定金属材料是否受到腐蚀的方法有视觉观察、质量观察、电阻变化等因素,根据造成金属腐蚀的原因可以将金属的腐蚀分为两类,分别是化学腐蚀和电化学腐蚀[1],而电化学腐蚀造成的金属腐蚀速度和严重程度都要高于化学腐蚀。

1.1化学腐蚀

化学腐蚀是一种不太普遍的腐蚀方式,一般是金属和所接触到的物质直接发生氧化还原反应的过程。化学腐蚀是金属和非电解质之间的发生化学反应而造成的破坏,例如铁在干燥空气下的腐蚀,这种化学反应遵循多相反应动力学的基本规律,在化学腐蚀过程中不会出现电流。化学腐蚀通常在金属和干燥的空气或者非电解质溶液接触时发生,高温下各种气体和金属的反应也属于化学腐蚀。在化学腐蚀过程中一般会出现不同厚度的膜,它是影响金属腐蚀速度的重要因素。化学腐蚀对于金属的破坏能力相对较低,腐蚀速度相较于电化学腐蚀也要慢。

1.2电化学腐蚀

电化学腐蚀一种普遍存在的、具有很强破坏力的金属腐蚀方式。电化学腐蚀是金属和和周围的电解质发生作用,形成腐蚀电池,并从热力学的不稳定状态变到稳定状态,并对金属结构造成破坏的过程,在这个过程中金属中会出现电流。生活中的电化学腐蚀有钢铁在潮湿的空气中生锈和金属在酸中的溶解等,一般来说金属腐蚀的主要因素是电化学腐蚀。金属的腐蚀还可以根据腐蚀环境分为大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀和化工介质腐蚀。电化学腐蚀是我们在金属防腐工作中的重点。

2影响腐蚀的因素

2.1金属本身因素的影响

金属的腐蚀和自身的内在条件有很大的关系,如金属的表面状态、应力和自身内部组织等因素都对金属的腐蚀有影响。表面状态良好的金属相对于表面状态不好的金属来讲就更耐腐蚀,应力对金属的腐蚀有加速作用,尤其是当应力集中时,其加速金属腐蚀的同时还会破坏金属的晶格机构,危害更大。对于合金来说,其内部成分对于腐蚀的速度也有影响,例如钢中的碳元素就会因为与铁组成原电池为加速钢铁的腐蚀,而在钢铁中添加铬元素则可以减缓钢的腐蚀速度。

2.2外部条件的影响影响

钢铁腐蚀速度的外部条件有很多,例如操作介质、溶液运动速度。温度和压强等因素都会影响金属的腐蚀。操作介质中对金属腐蚀速率影响最大的因素是pH值,它是来判断电解质溶液性质的重要指标。pH对于金属腐蚀的影响则比较复杂,在酸性条件下一般会加快金属的腐蚀速率,但是在氧化性酸中,例如硝酸或者浓度大于百分之七十的硫酸中,部分金属可以形成致密的氧化物薄膜来阻止其继续被腐蚀,例如金属铝就可以在硝酸中形成致密的三氧化二铝薄膜。在碱性溶液中电解质内形成不溶物时会减小腐蚀速度,反之则会增大腐蚀速度。介质溶液中的氯离子等也会加大金属的腐蚀速度。一般来说温度越高,对于金属的腐蚀速度会增大。随着压强的增大会造成溶液中气体的溶解度增大,从而加大金属的腐蚀速度。在不少金属设备中接触运动溶液也会加速金属的腐蚀。

3金属材料防腐方法

3.1根据不同条件选择金属材料

金属材料被广泛的应用于各种环境之中,但目前还没有发现任何一种金属在一切介质之下都可以耐腐蚀,因此需要合理的选择材料,是金属材料避开那些对其有高腐蚀性的材料,将金属材料更多的应用于其耐腐蚀的介质之中。例如尽量不能将铁、铜直接接触使用,这样会加速铁的腐蚀。这种方式并不需要对金属材料进行处理就可以较少金属的腐蚀,防止不必要的资源浪费。同时在一些环境中可以采用非金属材料例如陶瓷、石墨等来代替金属材料,这些材料都具有很好的化学稳定性,比金属材料更加耐腐蚀。

3.2基于电化学的保护方法

此前我们已经介绍过了电化学腐蚀是金属最主要的腐蚀方式,根据其腐蚀金属的原理对金属进行保护。基于电化学的金属防腐蚀主要由阳极保护或者阴极保护来实现。阳极保护是通过电流使阳极极化,提高阳极的电极电位,此时阴阳极之间的电位差减小,从而减缓金属的腐蚀速度。阴极保护则是通过阴极的极化来实现的,在导电介质中将金属接到直流电源的负极上,并且使电流通过,就可以使阴极极化,这种方法的能够比较的阻止金属被腐蚀,被广泛的应用于管道的防腐蚀之中。

3.3对金属进行覆盖

在金属表面上覆盖一层保护层是一种常用的保护金属不被腐蚀的方法,金属表面被覆盖后无法与介质接触,这样金属就不能和介质形成腐蚀电池,能够防止金属背腐蚀。这种方式要求保护层和金属能够很好地粘合,同时可以有效的阻止金属和介质的接触,同时不影响金属的强度等性质。金属的保护层主要有非金属保护层、金属保护层、化学保护层等。非金属保护层就是将非金属的有机或者无机化合物涂抹在金属的表面,例如人们通常用油漆覆盖钢铁来保护其不受腐蚀。金属保护层也是将金属或者合金作为保护层覆盖在受保护金属之上,来减缓受保护金属的腐蚀,像在金属表面镀铜等金属的工艺已经比较成熟。化学保护层是通过化学或电化学方法,在金属的表面上形成一层非金属膜,这种膜可以减少金属的腐蚀,这种方法是有关人员目前研究的热门方向。将金属进行磷化工艺处理是化学保护层方法的一种,其具体的操作方法是将表面清洁的钢铁放入磷酸盐中浸泡,经过一段时间之后金属表面就是形成一种不溶于水的磷化物膜,这层磷化物保护膜膜可以阻止金属进一步被腐蚀。同样的还可以让金属表面生成一层氧化物保护膜来阻止金属被腐蚀,其主要工艺是用强氧化剂和烧碱对钢铁进行热处理,是钢条表面生成一种氧化物膜,这层膜也可以保护钢铁不受腐蚀。

3.4离子注入工艺

离子注入工艺主要是利用对金属表面进行改性来进行金属防腐的。经过大量的研究和实验证明,离子注入工艺可以提高金属材料的摩擦因素、抗腐蚀性和抗氧化性等性能,从而使金属材料的使用性能得到提升。离子注入工艺和传统的金属防腐方法有很大的不同,它是利用高能量的离子的冲击金属表面来改变金属的表面性质,从而提高金属材料的防腐能力。为了增强金属的耐腐蚀能力,可以通过离子注入工艺在金属材料中注入比其生成氧化物自由能高的元素,使金属材料表面形成致密的金属氧化物薄膜。通过离子注入工艺提升金属表面耐腐蚀性能的方式主要有三种:第一,使金属表面形成稳定的合金,例如将Cr、Mn等金属元素注入到Fe的表面来形成不锈钢的表面。第二,使金属表面生成有利于改进金属耐腐蚀能力的化合物,这种方法可以通过注入非金属元素的方式来实现。第三,使金属表面形成无序态来改变金属的防腐蚀性能,可以通过注入B、S等元素来实现。离子注入工艺在金属防腐方面在未来还有比较大的前景。

4结论

现在金属材料被人们广泛的应用于各个领域,在未来也会是一种重要的材料,但是金属的腐蚀严重的影响了人们对金属的使用,限制了金属材料在人们生产生活中的作用,因此需要更多的研究金属防腐蚀的方法,以更好的发挥金属材料对人类的作用。目前金属腐蚀原因主要化学腐蚀和电化学腐蚀,其中电化学腐蚀的破坏能力更强,是金属腐蚀的主要原因。目前金属的防腐措施主要有电化学方法,和对金属进行包覆的方法,还需要研究人员不断的努力研究金属防腐的新方法。

参考文献:

[1]郑玲.探讨金属材料防腐能力优化对策[J].科学之友,2013(8):15-16.

[2]张志高,王锋,郭建达.金属材料防腐能力改进路径探析[J].山东工业技术,2015(13):201-201.

[3]吴国波.金属材料的腐蚀与防腐措施研究[J].科学故事博览,2009,(8):50-52.

[4]徐小刚.化工腐蚀与防护[M].北京:化学工业出版社,2010:121.

金属材料篇3

冷冲压模具:一种金属制品生产中最为常见的模具类型,主要是对以金属板材、带材和型材等材料为原料进行加工成型各种金属制品的模具,包括用来完成冲裁、弯曲、À深、成形等各种变形加工工艺。按照加工工艺过程包括单工序模、多工序复合模、级进模、精冲模等。金属冷冲压成型模具对应的加工设备是各种类型的压力机,如曲柄压力机、À深压力机、精冲压力机等。冷冲模具的一些部件已经标准化,包括常用的凹模板、模板、模柄、凹模、推杆及模架等,常用制造材料主要为碳素结构钢、碳素工具钢、合金工具钢等。冷冲加工成型模具用于生产的金属制品可以从小到玩具、生活日用品,大到各类的机械设备、电器、汽车、船舶等的零部件方面。冷冲压模具在《税则》中属于冲压工具商品范围,应归入税则号列8207.3000。

挤压模具:是用挤压方法在挤压机上生产金属材料制品时所用的一种专用模具。挤压是指对放在容器(挤压筒)内的金属坯料施加外力,使之从特定的模具孔中流出,从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。按照挤压温度有冷挤压和热挤压模具之分,按照模具结构有平模、锥模、分流模、带穿孔针模等类型。金属挤压模具所对应的加工设备就是挤压机,挤压加工主要是以金属坯料为原料在挤压机上通过挤压模具来生产棒材、管材、型材、异型材等连续产品或单制品。挤压模具要求具有良好耐磨,通常安装一些硬质材料的工作部件,其结构一般为拼装模或组合模的形式。金属挤压模具属于税目8207.20项下具体列名商品。需要注意,挤压模具按照是否带有硬质工作部件而区分归入不同的子目,对于带有天然或合成金刚石、立方氮化硼制的工作部件的挤压模具应归入税则号列8207.2010,其他的挤压模具应归入税则号列8207.2090,是否带这些硬质工作部件在申报时应该给予明确。

À拔模具:又称À伸模具,是À伸金属制品的一种工具。其工作原理是在À伸(拔)机器上对金属坯料施以À力、使之通过模孔,以获得与模孔尺寸、形状相同状态截面制品的塑性加工方法。À伸工艺按照温度不同有冷À、热À之分。À伸模具主要用来生产金属管材、棒材、线材及型材制品方面。所对应加工设备主要有管棒À伸机、À线机(拔丝机)等。À伸模具也要求具有良好耐磨性,通常安装有金刚石、硬质合金等硬质材料的工作部件,如硬质合金À伸模、天然金刚石À伸模等。金属À拔模具也属于税目8207.20项下具体列名商品,也需注意,À拔模具按照是否带有硬质工作部件而区分归入不同的子目,对于带有天然或合成金刚石、立方氮化硼制的工作部件的À拔模具应归入税则号列8207.2010,其他À拔模具应归入税则号列8207.2090,是否带有硬质工作部件在申报时应该给予明确。

热模锻模具:俗称锻模,是用模锻设备和工艺来对金属材料成型加工的一类模具。锻模通常按其所安装的设备来分类,常见的有锤上锻模、机械压力机上锻模、螺旋压力机上锻模、平锻机上锻模等类型。热模锻工艺是对加热到一定温度的固态金属料坯在一定压力下通过模具进行成型加工使之成为所需形状产品的过程,通常用于生产各种机械零件加工所需的初级粗锻毛坯件产品方面,如常见的用热模锻工艺来生产钢铁齿轮粗锻毛坯、曲轴粗锻毛坯、传动轴粗锻毛坯等所用的模具均属于模锻模具。热模锻常用设备有锤类(如蒸汽£空气模锻锤)、螺旋压力机类(如摩擦螺旋压力机、液压螺旋锤)、曲柄压力机类(如曲柄压力机、平锻机、精压机)、液压机类(如模锻水压机、油压机)等。模锻模具在《税则》商品中属于锻压工具范围,应归入税则号列8207.3000。

压铸模具:是指将金属溶液(熔融金属)在压力下浇注到其中进行成型而得到所需形状金属制品的一种模具。用压铸成型工艺生产金属制品其原理类似于用塑料注射机注塑工艺生产塑料制品的过程,金属压铸模具结构原理也类似于塑料注射模具结构,包括浇注系统、型腔、排溢系统、抽芯机构、导向机构、推出复位机构、支撑固定部件、加热与冷却系统部分组成等。压铸加工所采用的设备为压铸机,根据压射室特点,压铸机通常分为冷室压铸机和热室压铸机两种类型。压铸工艺成型的制品通常还需要进一步的精加工,压铸模具一般用于Í、铝、锌、镁、锡等有色金属及其合金铸件的生产方面。金属压铸模具属于税则税目84.80项下金属用型模的范围,应归入税则号列8480.4100。

金属材料篇4

玻璃-金属封接的主要问题为两者的物理化学不相容和热应力问题。玻璃的主要成分为SiO2,Al2O3,为典型的非金属材料,为共价键连接结构,而金属则以电子云的方式结合,导致熔融状态的玻璃材料在金属表面无法润湿铺展,从而无法达到玻璃-金属的封接。此外,玻璃与一般金属的热膨胀系数相差很大,即使两者能够润湿连接,也会在冷却过程中产生较大的应力,甚至出现玻璃炸裂的现象。针对物理化学不相容性问题,主要采用金属材料表面改性的方法,以达到熔融玻璃与金属的润湿铺展。在电真空行业,目前广泛应用的金属表面改性方法是金属表面预氧化,首先在含氧氛围中加热金属表面,使表面产生与基体结合紧密的氧化膜(如Fe2O3,Fe3O4等),该氧化膜可与熔融的玻璃润湿铺展,从而解决玻璃-金属物理化学不相容问题。针对玻璃-金属封接应力问题,目前主要采用开发热膨胀系数相近的玻璃、金属的方法。目前在玻璃-金属封接中应用较为广泛的金属材料为Fe-Co-Ni系膨胀合金(如4J29)和封接玻璃(如DM-308)。陈文莉等人[1]通过添加金属氧化物(MnO2,Co2O3等)等对DM-308型电子玻璃进行改性,使玻璃的抗弯强度提高7%,并改善了玻璃与可伐合金的封接强度,使两者封接面的抗剪强度提高了15.6%。分析指出,添加金属氧化物加速界面处可伐合金中的金属元素向玻璃中的扩散是改善封接性能的主要原因。胡忠武等人[2]采用金相、XRD,SEM等手段,研究了氧化膜的连续性、厚度对玻璃-可伐合金封接件的透气率、抗拉强度的影响。研究指出,只有当金属氧化物的摩尔体积与金属元素的摩尔体积之比略大于1时,金属表面才能形成覆盖连续且致密的氧化膜;具有尖晶石结构的氧化膜对封接有利,且氧化膜的最佳增重为3~7g/m2。DongqiangLei等人[3]针对太阳能接收器玻璃-可伐封接的薄弱环节,利用高频感应加热方式,对预先氧化的可伐合金与玻璃进行封接试验,并测试了接头的密封性能、接头强度、抗温度冲击性能及结合面的显微组织。试验结果表明,0.3~0.8mg/cm2的可伐合金预氧化增重条件可得到良好的玻璃-可伐封接接头。笔者还利用试验测量和ANSYS有限元方法[4]测定和计算了太阳能接收管可伐与玻璃封接接头的残余应力,试验结果与有限元计算结果相吻合,并指出接头的薄弱点不仅出现在玻璃-可伐的封接面,玻璃外表面靠近封接面处也是应力集中较大的区域。此外,金属环伸入玻璃管的长度越大,则接头的最大残余应力就减小。

2陶瓷-金属封接

与玻璃-金属封接相似,陶瓷-金属封接亦有2种材料物理化学不相容和热应力问题。陶瓷-金属封接工艺主要通过陶瓷表面烧结金属化层的方式实现与金属材料的表面润湿。对热应力的释放则依赖于金属化层和钎焊过程中钎料的变形和缓冲。陶瓷-金属封接广泛采用的是烧结金属粉末法(如活性钼-锰法),该连接工艺主要包括陶瓷的处理、膏粉的制备、涂膏、金属化烧结、镀镍、二次金属化、钎焊等过程。陶瓷表面金属化层的质量是决定整个陶瓷-金属封接接头的主要环节。目前对该种方法的研究主要集中在陶瓷表面金属化的机理研究、表面金属化强度提高、陶瓷与金属化层强度表征等。北京真空电子技术研究所对陶瓷-金属封接工艺及机理开展了大量研究工作。张巨先等人[5]研究了不同陶瓷表面金属化时金属粉与陶瓷相的相互作用机理。针对w(Al2O3)95%陶瓷采用Mo含量不同的粉末对陶瓷表面金属化,指出在金属化过程中,Mo颗粒形成骨架网络,金属粉中的玻璃相填充骨架网络的空隙,并与w(Al2O3)95%陶瓷中的玻璃相融和,通过毛细作用渗入陶瓷,得到有一定强度的致密金属化层,当玻璃相含量较高时,会在骨架网络中形成较多的内闭口气孔。针对高纯Al2O3陶瓷[6],由于陶瓷内部无玻璃相及玻璃相迁移通道,其金属化主要通过Al2O3相表面细小颗粒的溶解、沉淀、析出及玻璃相对Al2O3陶瓷表面的润湿过程,实现致密结构。赵世柯等人[7]采用传统的Mo-Mn法对透明Al2O3陶瓷进行了金属化,获得了气密性可靠的陶瓷-金属封接件,并指出金属化层与陶瓷之间的结合主要来源于金属化层中的玻璃态物质表面良好的润湿性。由于制备工艺的限制,陶瓷内部存在随机的内部和表面缺陷,则其与金属封接接头的强度具有很大的分散性。石明等人[8]采用Weibull统计和正态分布,对氧化铝陶瓷的封接强度进行统计分析,试验表明,Weibull模数和变异系数可以表征材料强度的离散性。

3陶瓷-金属活性钎焊

陶瓷-金属活性钎焊工艺利用传统的钎焊方法,通过在钎料中添加活性成分(Ti,Zr等),可以增大钎料对氧化物、硅酸盐等物质的亲和力,实现钎料对陶瓷表面的润湿和铺展,完成陶瓷-金属的钎焊,而钎料对金属侧的润湿能力一般都较强,因此对其研究较少。相对于陶瓷-金属封接工艺,陶瓷-金属活性钎焊具有工序少、周期短、封接温度低、零件变形小等优点,因此成为近年来陶瓷-金属连接方向的研究热点。YLiu等人[9]研究了SiC陶瓷的活性钎焊(Ag-35.25Cu-1.75Ti)工艺(温度、保温时间)对接头力学行为的影响,研究指出,随着钎焊温度的升高,钎焊接头的弯曲强度升高,但随着保温时间的延长,活性钎料与陶瓷间的反应厚度增大,形成较多的脆性金属间化合物,使接头的力学性能下降。此外,笔者通过XRD手段分析了界面的反应产物,发现陶瓷与活性钎料的连接面由SiC/连续细小的TiC层/不连续粗大的Ti5Si3层/填充合金层组成,从而验证了活性元素Ti与SiC陶瓷间的反应产物。ZWYang等人[10]研究了SiO2-BN陶瓷与因瓦合金的Ag-21Cu-4.5Ti活性钎焊。钎焊温度为1113~1173K,保温时间为5~30min。通过扫描电镜和投射电镜分析发现,非晶态SO2在钎焊过程中活性较低,而h-BN与Ti反应生成细晶反应层的活性较大,钎焊过程中形成了100~150nm厚的TiN-TiB2反应层,从而实现了陶瓷与金属的连接接头。而因瓦合金中的Fe,Ni元素与Ti元素反应生成Fe2Ti,Ni3Ti,并固溶在Ag-Cu基体中,随着脆性相Fe2Ti,Ni3Ti含量的增高,接头的抗剪能力下降。李卓然等人[11]研究了95%氧化铝陶瓷与低碳钢Ag-Cu-Ti活性钎焊反应机理。试验采用的钎焊温度为950℃,保温时间为5min。通过XRD方法对接头不同区域的物相进行分析发现,接头由Al2O3陶瓷/Ti3Cu3O/Ti3Al+TiMn+TiFe2+Ag+Cu/TiC/低碳钢组成,钎料中的活性元素Ti,一方面和Cu与Al2O3反应形成Ti3Cu3O和Ti3Al,另一侧由于Ti是强碳化物形成元素,导致Ti向低碳钢侧扩散与C充分接触,同时较小的C原子也快速向钎料层扩散,形成连续的TiC层,另外与Fe,Mn结合生成TiFe2和TiMn。

4陶瓷-金属过渡液相扩散焊

陶瓷-金属的活性钎焊工艺可实现两者的可靠连接,但接头的高温高应力下的环境适应性较差,这是由于活性钎焊的连接温度较低,若提高钎焊温度又会引起热应力的增大。而陶瓷-金属的过渡液相扩散焊可较好地解决此问题。陶瓷-金属过渡液相扩散焊的中间层一般为复合中间层,即由一薄层低熔点金属或合金熔敷在相对较厚的高熔点核心层上。低熔点薄层熔化后扩散进入高熔点材料并与之反应,使液相消失,形成的合金或中间层性质取决于高熔点核心材料的物理性质。JiuchunYan等人[12]研究了采用Cu/Ni/Cu中间层连接Al2O3陶瓷与6061铝合金。钎焊温度为580℃,随着保温时间的延长,接头的抗剪强度呈提高趋势;钎缝部位有纯Ni层、Al0.9Ni1.1化合物层、Al基固溶体的存在;钎缝中的Al-Cu的共晶组织增强了Ni层的扩散,并缩短了钎焊时间。MBrochu等人[13]研究了使用Cu-Ti/Ni/Al中间层局部过渡液相扩散连接Si3N4陶瓷和FA-129铁铝合金。预加压应力为300kPa,首先以10℃/min的加热速度加热到950~1100℃,并保温30min,之后以5℃/min的速度加热到1100~1200℃,并保温1.5~6h完成均匀化过程,最后以55℃/min的速度降温到300℃。其中Cu-Ti以粉末状夹在Si3N4/Ni之间,而Al以箔状夹在Ni/FA-129之间,最终接头的弯曲强度约为80MPa。李京龙等人[14]以Ti/Ni/Ti为中间层,利用局部过渡液相扩散方法对多孔C/SiC材料进行了连接。中间层中的活性元素Ti对C/SiC润湿性能良好,因而形成了能够沿连接界面孔隙渗入C/SiC基体内。接头冷却后可形成“扎钉结构”,从而提高接头的连接强度。

5结语

金属材料篇5

与图1不同,铁有三种固态,分别是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe,其中γ-Fe为密排面心立方结构,α-Fe和δ-Fe为体心立方结构。并且,图2中有三个三相点,分别为气-液-δ-Fe;气-γ-Fe-δ-Fe和气-γ-Fe-α-Fe。通常情况下,Fe是磁性的α-Fe,组织类型有铁素体、珠光体和贝氏体等;通过成分和工艺控制常温下可得到γ-Fe,如奥氏体不锈钢304、310等。Fe的p-T相图的讲解,增强学生识别单组分相图的能力。课堂上通过工业生产实例,加深了同学们对Fe的认识;并建立了物理化学相图知识与学生专业—金属材料之间的联系。解决学生“材料专业为什么学物理化学?”的困惑。

2两组分液态完全互溶系统的相图

虽然二组分系统的气—液平衡相图依据组分在液态的互溶情况各有其特点,但液态完全互溶系统构成了这部分内容的学习基础[4]。对于这种相图,我们除了让学生掌握相图中各相区的组成、相态和杠杆规则外,还注重让学生学习气相线和液相线的绘制方法和细节信息。其绘制过程如图3所示,先配制不同比例的二组分混合物,再升高温度测试混合物的熔点,通过描点—连线得到相图。从而培养学生设计实验绘制相图读取相图细节信息的全面能力。通过学习绘制相图,可使学生对相图的全部信息有较深刻的认识、理解及较好的运用。为了便于学生掌握此类相图及其应用,在教学中我们通过物相点随温度的变化的实例,讲解其液相与气相及组成在该过程的演变情况。重点分析了第一个气泡点产生的压力、组成及最后一滴混合液消失的压力、组成,以及其逆过程这一难点。并将相图理论与工业精馏装置联系起来,激发学生对该部分内容的学习兴趣。

3具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图

具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图,是学生学习中最难掌握的内容。我们通过讲解物相点的降温过程的物相变化和步冷曲线的绘制,并借助动画展示具体过程,使该部分内容更加形象和生动,便于理解和掌握。同时,提高了学生的学习兴趣和动手能力。

4相图在金属材料中的应用

4.1在金属材料设计中的应用在工业生产和科研实践涉及到的金属材料通常为多组分的平衡系统,所以其相图更为复杂。为了得到材料的拟服役性能,需要对材料进行设计和加工。相图在材料设计中起着至关重要的作用,例如,在设计奥氏体不锈钢时,为了得到单一奥氏体组织,需扩大相图中奥氏体区,使其在冷却过程中不发生γ-Feα-Fe的转变。根据相图,改变系统的组成,增加稳定奥氏体元素,如Ni、C等是最常用的方法。当然,为了系统的平衡,其他元素也需做相应的改变。应用相图时,为了提高设计组织的准确性,需要考虑平衡相图与实际相图的差别。

4.2在金属材料加工中的应用在金属材料的热加工过程中,随着加工温度的不同,其物相也发生相应的变化。可通过控制轧制参数和冷却过程,改变材料的相变温度和组织类型,得到高性能的金属材料。例如,在钢铁生产中,热轧钢板控制轧制与控制冷却(TMCP)工艺,通过加大压下量增加累积位错,为相变过程提供更多的高能量相变形核点,以得到细小晶粒组织,提高钢的强韧性。通过控制冷却速率,可改变相变后的组织形态,在650℃以上发生相变得到珠光体和铁素体组织,在450~600℃区间主要得到贝氏体组织的钢材,在更低温度下发生相变得到马氏体组织,不同的组织赋予材料的不同的性能[5]。4.3在金属热处理中的应用相图不仅在金属材料的设计和加工中具有指导下作用,而且在材料的热处理过程中也具有重要的应用价值。例如,在金属材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火过程主要是控制冷却速率,使相变温度发生在较低温度区,得到低温转变组织。正火温度需在γ-Fe相区,需要根据相图和化学成分判断其奥氏体化温度,从而确定正火的加热温度。严格的说,确定热处理的升温速率和降温速率也需要参考相应的相图。通过相图在金属材料领域的应用的介绍,学生对本专业和学习物理化学的重要性均有了清晰的认识,他们的学习积极性也显著提高。

5结语

金属材料篇6

40多年以前,科学家们就认识到实际材料中的无序结构是不容忽视的。许多新发现的物理效应,诸如某些相转变、量子尺寸效应和有关的传输现象等,只出现在含有缺陷的有序固体中。事实上,如果多晶体中晶体区的特征尺度(晶粒或晶畴直径或薄膜厚度)达到某种特征长度时(如电子波长、平均自由程、共格长度、相关长度等),材料的性能将不仅依赖于晶格原子的交互作用,也受其维数、尺度的减小和高密度缺陷控制。有鉴于此,HGleitCr认为,如果能够合成出晶粒尺寸在纳米量级的多晶体,即主要由非共格界面构成的材料[例如,由50%(invol.)的非共植晶界和50%(invol.)的晶体构成],其结构将与普通多晶体(晶粒大于lmm)或玻璃(有序度小于2nm)明显不同,称之为"纳米晶体材料"(nanocrystallinematerials)。后来,人们又将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围(小于100nn)的材料广义定义为"纳米材料"或"纳米结构材料"(nanostructuredmaterials)。由于其独特的微结构和奇异性能,纳米材料引起了科学界的极大关注,成为世界范围内的研究热点,其领域涉及物理、化学、生物、微电子等诸多学科。目前,广义的纳米材料的主要?ǎ?BR>l)清洁或涂层表面的金属、半导体或聚合物薄膜;2)人造超晶格和量子讲结构;功半结晶聚合物和聚合物混和物;4)纳米晶体和纳米玻璃材料;5)金属键、共价键或分子组元构成的纳米复合材料。

经过最近十多年的研究与探索,现已在纳米材料制备方法、结构表征、物理和化学性能、实用化等方面取得显著进展,研究成果日新月异,研究范围不断拓宽。本文主要从材料科学与工程的角度,介绍与评述纳米金属材料的某些研究进展。

2纳米材料的制备与合成

材料的纳米结构化可以通过多种制备途径来实现。这些方法可大致归类为"两步过程"和"一步过程"。"两步过程"是将预先制备的孤立纳米颗粒因结成块体材料。制备纳米颗粒的方法包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶胶一凝胶过程、溶液的热分解和沉淀等,其中,PVD法以"惰性气体冷凝法"最具代表性。"一步过程"则是将外部能量引入或作用于母体材料,使其产生相或结构转变,直接制备出块体纳米材料。诸如,非晶材料晶化、快速凝固、高能机械球磨、严重塑性形变、滑动磨损、高能粒子辐照和火花蚀刻等。目前,关于制备科学的研究主要集中于两个方面:l)纳米粉末制备技术、理论机制和模型。目的是改进纳米材料的品质和产量;2)纳米粉末的固结技术。以获得密度和微结构可控的块体材料或表面覆层。

3纳米材料的奇异性能

1)原子的扩散行为

原子扩散行为影响材料的许多性能,诸如蠕变、超塑性、电性能和烧结性等。纳米晶Co的自扩散系数比Cu的体扩散系数大14~16个量级,比Cu的晶界自扩散系数大3个量级。Wurshum等最近的工作表明:Fe在纳米晶N中的扩散系数远低于早期报道的结果。纳米晶Pd的界面扩散数据类似于普通的晶界扩散,这很可能是由于纳米粒子固结成的块状试样中的残留疏松的影响。他们还报道了Fe在非晶FeSiBNbCu(Finemete)晶化形成的复相纳米合金(由Fe3Si纳米金属间化合物和晶间的非晶相构成)中的扩散要比在非晶合金中快10~14倍,这是由于存在过剩的热平衡空位。Fe在Fe-Si纳米晶中的扩散由空位调节控制。

2)力学性能

目前,关于纳米材料的力学性能研究,包括硬度、断裂韧性、压缩和拉伸的应力一应变行为、应变速率敏感性、疲劳和蠕变等已经相当广泛。所研究的材料涉及不同方法制备的纯金属、合金、金属间化合物、复合材料和陶瓷。研究纳米材料本征力学性能的关键是获得内部没有(或很少)孔隙、杂质或裂纹的块状试样。由于试样内有各种缺陷,早期的许多研究结果已被最近取得的结果所否定。样品制备技术的日臻成熟与发展,使人们对纳米材料本征力学性能的认识不断深入。

许多纳米纯金属的室温硬度比相应的粗晶高2~7倍。随着晶粒的减小,硬度增加的现象几乎是不同方法制备的样品的一致表现。早期的研究认为,纳米金属的弹性模量明显低于相应的粗晶材料。例如,纳米晶Pd的杨氏和剪切模量大约是相应全密度粗晶的70%。然而,最近的研究发现,这完全是样品中的缺陷造成的,纳米晶Pd和Cu的弹性常数与相应粗晶大致相同,屈服强度是退火粗晶的10~15倍。晶粒小子50nm的Cu韧性很低,总延伸率仅1%~4%,晶粒尺寸为110nm的Cu延伸率大于8%。从粗晶到15urn,Cu的硬度测量值满足HallPetch关系;小于15nm后,硬度随晶粒尺寸的变化趋于平缓,虽然硬度值很高,但仍比由粗晶数据技HallPetch关系外推或由硬度值转换的估计值低很多。不过,纳米晶Cu的压缩屈服强度与由粗晶数据的HallPetCh关系外推值和测量硬度的值(Hv/3)非常吻合,高密度纳米晶Cu牙DPd的压缩屈服强度可达到1GPa量级。

尽管按照常规力学性能与晶粒尺寸关系外推,纳米材料应该既具有高强度,又有较高韧性。但迄今为止,得到的纳米金属材料的韧性都很低。晶粒小于25nm时,其断裂应变仅为<5%,远低于相应粗晶材料。主要原因是纳米晶体材料中存在各类缺陷、微观应力及界面状态等。用适当工艺制备的无缺陷、无微观应力的纳米晶体Cu,其拉伸应变量可高达30%,说明纳米金属材料的韧性可以大幅度提高。纳米材料的塑性变形机理研究有待深入。

纳米晶金属间化合物的硬度测试值表明,随着晶粒的减小,在初始阶段(类似于纯金属盼情况)发生硬化,进一步减小晶粒,硬化的斜率减缓或者发生软化。由硬化转变为软化的行为是相当复杂的,但这些现象与样品的制备方法无关。材料的热处理和晶粒尺寸的变化可能导致微观结构和成份的变化,如晶界、致密性、相变、应力等,都可能影响晶粒尺寸与硬度的关系。

研究纳米晶金属间化合物的主要动机是探索改进金属间化合物的室温韧性的可能性。Bohn等首先提出纳米晶金属化合物几种潜在的优越性。其中包括提高强度和韧性。Haubold及合作者研究了IGC法制备的NiAl的力学性能,但仅限于单一样品在不同温度退火后的硬度测量。Smith通过球磨NiAl得到晶粒尺寸从微米级至纳米级的样品,进行了"微型盘弯曲试验",观察到含碳量低的材料略表现出韧性,而含碳多的材料没有韧性。最近Choudry等用"双向盘弯曲试验"研究了纳米晶NiAl,发现晶粒小于10nm时,屈服强度高干粗晶NiAl,且在室温下有韧性,对形变的贡献主要源于由扩散控制的晶界滑移。室温压缩实验显示由球磨粉末固结成的纳米晶Fe-28Al-2Cr具有良好的塑性(真应变大于1.4),且屈服强度高(是粗晶的1O倍)。测量TiAl(平均晶粒尺寸约10nm)的压缩蠕变(高温下测量硬度随着恒载荷加载时间的变化)表明,在起始的快速蠕变之后,第二阶段蠕变非常缓慢,这意味着发生了扩散控制的形变过程。低温时(低于扩散蠕变开始温度),纳米晶的硬度变化很小。观察到的硬度随着温度升高而下降,原因之一是压头载荷使样品进一步致密化,而主要是因为材料流变加快。Mishra等报道,

在750~950°C,10-5~10-3s-1的应?渌俾史段В擅拙i-47.5Al-3Cr(g-TiAl)合金的形变应力指数约为6,说明其形变机制为攀移位错控制。

值得注意的是,最近报道了用分子动力学计算机模拟研究纳米材料的致密化过程和形变。纳米Cu丝的模拟结果表明,高密度晶界对力学行为和塑性变形过程中的晶界迁移有显著影响。纳米晶(3~5nm)Ni在低温高载荷塑性变形的模拟结果显示,其塑性变形机制主是界面的粘滞流动、晶界运动和晶界旋转,不发生开裂和位错发散,这与粗晶材料是截然不同的。

3)纳米晶金属的磁性

早期的研究发现。纳米晶Fe的饱和磁化强度试比普通块材a-Fe约低40%。Wagner等用小角中子散射(SANS)实验证实纳米晶Fe由铁磁性的晶粒和非铁磁性(或弱铁磁性)的界面区域构成,界面区域体积约占一半。纳米晶Fe的磁交互作用不仅限于单个晶粒,而且可以扩展越过界面,使数百个晶粒磁化排列。

Daroezi等证实球磨形成的纳米晶Fe和Ni的饱和磁化强度与晶粒尺寸(50mm~7nm)无关,但纳米晶的饱和磁化曲线形状不同于微米晶材料。随着晶粒减小,矫顽力显著增加。Schaefer等报道,纳米晶Ni中界面原子的磁拒降低至0.34mB/原子(块状Ni为0.6mB/原子),界面组份的居里温度(545K)比块状晶体Ni的(630K)低。最近的研究还发现,制备时残留在纳米晶Ni中的内应力对磁性的影响很大,纳米晶Ni的饱和磁化强度与粗晶Ni基本相同。

Yoshizawa等报道了快淬的FeCuNbSiB非晶在初生晶化后,软磁性能良好,可与被莫合金和最好的Co基调合金相媲美,且饱和磁化强度很高(Bs约为1.3T)。其典型成份为Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9称为"Finemet"。性能最佳的结构为a-Fe(Si)相(12~20nm)镶嵌在剩余的非晶格基体上。软磁性能好的原因之一被认为是铁磁交互作用。单个晶粒的局部磁晶体各向异性被有效地降低。其二是晶化处理后,形成富Si的a-Fe相,他和磁致伸缩系数ls下降到2′10-6。继Finemet之后,90年代初又发展了新一族纳米晶软磁合金Fe-Zr-(Cu)-B-(Si)系列(称为''''Nanoperm")。退火后,这类合金形成的bcc相晶粒尺寸为10~20nm,饱和磁化强度可达1.5~1.7T,磁导率达到48000(lkHz)。铁芯损耗低,例如,Fe86Zr7B6Cu1合金的铁芯损耗为66mW·g-1(在1T,50Hz条件下),比目前做变压器铁芯的Fe78Si9B13非晶合金和bccFe-3.5%Si合金小45%和95%,实用前景非常诱人。

4)催化及贮氢性能

在催化剂材料中,反应的活性位置可以是表面上的团簇原子,或是表面上吸附的另一种物质。这些位置与表面结构、晶格缺陷和晶体的边角密切相关。由于纳米晶材料可以提供大量催化活性位置,因此很适宜作催化材料。事实上,早在术语"纳米材料"出现前几十年,已经出现许多纳米结构的催化材料,典型的如Rh/Al2O3、Pt/C之类金属纳米颗粒弥散在情性物质上的催化剂。已在石油化工、精细化工合成、汽车排气许多场合应用。

Sakas等报道了纳米晶5%(inmass)Li-MgO(平均直径5.2nm,比表面面积750m2·g-1)的催化活性。它对甲烷向高级烃转化的催化效果很好,催化激活温度比普通Li浸渗的MgO至少低200°C,尽管略有烧结发生,纳米材料的平均活性也比普通材料高3.3倍。

Ying及合作者利用惰性气氛冷凝法制成高度非化学当量的CeO2-x纳米晶体,作为CO还原SO2、CO氧化和CH4氧化的反应催化剂表现出很高的活性。活化温度低于超细的化学当量CeO2基材料。例如,选择性还原SO2为S的反应,可在500°C实现100%转换,而由化学沉淀得到的超细CeO2粉末,活化温度高达600°C。掺杂Cu的Cu-CeO2-x纳米复合材料可以使SO2的反应温度降低到420°C。另外,CeO2-x纳米晶在SO2还原反应中没有活性滞后,且具有超常的抗CO2毒化能力。还能使CO完全转化为CO2的氧化反应在低于100°C时进行,这对冷起动的汽车排气控制非常有利。值得注意的是这样的催化剂仅由较便宜的金属构成,毋须添加资金属元素。

FeTi和Mg2Ni是贮氢材料的重要候选合金。其缺点是吸氢很慢,必须进行活化处理,即多次地进行吸氢----脱氢过程。Zaluski等最近报道,用球磨Mg和Ni粉末可直接形成化学当量的Mg2Ni,晶粒平均尺寸为20~30nm,吸氢性能比普通多晶材料好得多。普通多晶Mg2Ni的吸氢只能在高温下进行(如果氢压力小于20Pa,温度必须高于250°C),低温吸氢则需要长时间和高的氢压力,例如200°C、120bar(lbar=0.1Mpa),2天。纳米晶Mg2Ni在200°C以下,即可吸氢,毋须活化处理。300°C第一次氢化循环后,含氢可达~3.4%(inmass)。在以后的循环过程中,吸氢比普通多晶材料快4倍。纳米晶FeTi的吸氢活化性能明显优于普通多晶材料。普通多晶FeTi的活化过程是:在真空中加热到400~450℃,随后在约7Pa的H2中退火、冷却至室温再暴露于压力较高(35~65Pa)的氢中,激活过程需重复几次。而球磨形成的纳米晶FeTi只需在400℃真空中退火0.5h,便足以完成全部的氢吸收循环。纳米晶FeTi合金由纳米晶粒和高度无序的晶界区域(约占材料的20%~30%)构成。

4纳米材料应用示例

目前纳米材料主要用于下列方面:

l)高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料

纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中,力学性能提高约一个量级,还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤:起始溶液的制备与混和;喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末;再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂,可以抑制烧结过程中的晶粒长大。

2)纳米结构软磁材料

Finemet族合金已经由日本的HitachiSpecialMetals,德国的VacuumschmelzeGmbH和法国的Imply等公司推向市场,已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的AlpsElectricCo.一直在开发Nanoperm族合金,该公司与用户合作,不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。

3)电沉积纳米晶Ni

电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构,但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份,电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大,添加溶质并使其偏析在晶界上,以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应,可实现结构的稳定。例如,添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布,表现为Hall-Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点,使管材的内涂覆,尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中,微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm,材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍,延伸率为15%。晶间开裂抗力大为改善。

4)Al基纳米复合材料

Al基纳米复合材料以其超高强度(可达到1.6GPa)为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子,合金元素包括稀土(如Y、Ce)和过渡族金属(如Fe、Ni)。通常必须用快速凝固技术(直接淬火或由初始非晶态通火)获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似,即室温下超常的高屈服应力和加工软化(导致拉神状态下的塑性不稳定性)。这类纳米材料(或非晶)可以固结成块材。例如,在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体,晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100~200nm,镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为0.8~1GPa,拉伸韧性得到改善。另外,这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化,注册为GigasTM。雾化的粉末可以固结成棒材,并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑:在1s-1的高应变速率下,延伸率大于500%。

5结语

金属材料篇7

一、安泰科技的发展历程

1、破茧化蝶

安泰科技脱胎于钢铁研究总院。*5~*8年是公司改制前的四年准备期。*7年钢铁研究总院召开了首次产业化、国际化工作会议,明确提出着手组建高科技上市公司的历史性决定。

因此,其诞生之前就已经带上了科研院所深深的烙印。总院以科研人员为主,经营模式以研究所为中心,各自为政,各有自己的小金库。为改变“包死基数,确保上交,超收自留,欠收自补”的承包制下财务各自为政的局面,公司采取了账户收回、资金收回的措施,建立内部银行的管理体系,财务管理集中。这样财务制度和执行都比较通畅了。财务体系的变化,反映了从分散的科研项目制到公司经营体制的转变,同时人们的思维方式也在变化。

这段时间,总院为新公司的成立进行了以下准备工作:调整产业结构,进行资产重组,加大产业投资力度;创造更具活力的产业群体,优化资源配置,发展高效益项目;探索新的经营管理机制、新模式;引入竞争机制,建立灵活、实效的用人制度;统一财务管理,降低成本消耗。

总之,这个阶段,文化的转变突出地表现在六个转变上:身份的转变、运作资产属性的转变、决策系统和决策程序的转变、环境的转变、分配制度的转变、价值观和发展方向的转变。公司有意识地从这六个方面做工作,进行引导。

2、上市腾飞

*7年,在党“十五大”精神的指引下,殷瑞钰院长做出了义无反顾、举院推进上市工作的重大决策和部署。*8年7月15日,总院拿到了股票发行预选内第一家单位的资格。从此,公司开始了上市的艰苦历程。*8~*0年,公司重组改制发起设立后的前3年,主要任务是集中精力,改制运行,夯实基础,创造条件,成功上市。

安泰科技改制发行股票在钢铁研究总院历史上的作用形象得比喻为三级运载火箭发射的第一级。安泰科技的上市也是一波三折,经历了取消内部职工股、由独资募集设立到先改制后上市的发起设立等重大发行政策的变化。公司通过科技部、中科院组织的双高认证且豁免购并一家亏损国有企业,带着诉讼刊登招股说明书,股票竞价发行等环节均取得突破性进展。

*0年4月27日,进行网上路演,为安泰科技的顺利上市铺平了道路。*0年5月29日,安泰科技股票成功上市发行。它创下了沪、深股市的多项“第一”。虽然这些“第一”已随时间而流逝,但永争第一的精神,却可以永恒的延续,它可以为安泰科技的发展提供勇气、增添力量,去创造更多的第一。

3、高速发展

*0年上市成功后,公司并没有像很多公司那样圈钱后盲目开始扩张,而是井井有条地开展周密的战略规划、精心的组织结构、务实高效的企业管理。在这种稳健作风的影响下,安泰文化开始在规范中成长。

金属材料篇8

1、金属材料热处理方法主要是:退火,正火,淬火,回火。

2、退火可根据目的和工艺方法不同分为:球化退火、完全退火、不完全退火、扩散退火、均匀化退火、再结晶退火、去应力退火、去氢退火等等,很多,大约有20多种,例如其中球化退火又分为普通球化退火、等温球化退火、周期球化退火、循环球化退火等。

(来源:文章屋网 )

金属材料篇9

[关键词]金属材料 热处理 工艺

中图分类号:TG156 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)27-0010-01

一、金属材料结构与组织概述

从时间角度分析,在几千年之前的铁器时代中,金属材料便出现在人们身边,金属材料被制作出生产劳动工具以及其它工具,与此同时,人们也清楚认识到了热处理的作用。从当前的发展趋势分析,在近几年社会经济与科学技术的不断发展,我国金属材料加工工艺已经得到了创新发展,并在国际中占据重要地位,尤其在工业技术产业的创新发展下,越来越多的领域加强重视金属材料,应用最多的便是合金材料,从宏观角度分析,无论哪一种材料,只有将其实施热处理,将内部组织结构改善,才能发挥其作用[1]。从微观角度分析,虽然经过热处理加工工艺,金属材料发生变化,但是金属材料外部形状以及化学成分不会发生变化,仅仅改善金属构件内部的显微组织,但是从整体角度分析,金属材料的性能发生了重大变化。

二、金属材料热处理工艺的概述

所谓的热处理便是将金属的材料放到对应的容器之中,对其进行加热、保温、冷却,将材料的表面、内部结构组织进行改变,是对金属材料性能进行控制的一种工艺。从某个角度分析,金属材料热处理工艺的应用,可以进一步增强零部件耐磨损、抗疲劳的能力,还可以提高零件的整体使用强度,保证金属材料的使用寿命。当然从经济角度分析,金属材料热处理工艺能够提高经济效益,节约资源,避免产生污染[2]。热处理工艺则是相关工作人员将金属材料进行加热,在加热到一定温度之后,根据材料大小以及形状不同采取保温措施,并对其进行冷却,其中值得注意的是淬火的应用能够将材料进行加热与保温,并在此之后将材料放入到水中进行冷却,这种方式下金属材料的硬度会得到提高,但是相应的脆度也会得到加强,因此为从根本上降低物体脆性,则需要将经过淬火之后的金属工艺进行保温,而后进行冷却。

三、金属材料与热处理之间的关系

(一)热处理预热与金属材料切削性能之间的关系

从全局出发分析,在当前我国金属材料加工企业在热处理预热以及金属材料切削方面存在联系,这样一来,则可以进一步提高金属材料的属性。除此之外,在金属材料在热处理预热之后,金属材料的内部结构会产生非常大的变化,只有经过预热,金属材料的内部结构会发生变化,当然只有经过预热,才能进一步改善材料的硬度以及外形,才能将金属材料的属性得到改良。从某个角度分析,材料内部发生变化,金属材料的切削性能得到改善,切割演变的比较简单。由此可以了解到热处理预热能够给金属切割产生影响,是热处理以及金属材料之间十分重要的关键载体。

(二)热处理温度与金属材料切边之间的衡量关系

从整个热处理过程中往往最为主要的便是要将其温度掌握好,之所以需要做好这一点是因为金属材料切边会受到相关温度的影响。在经过热处理之后,物理状态、硬度以及形态会发生重大变化,性能也会产生重大变化[3]。除此之外,在经过数据计算统计之后,与实际的情况相互对比,可以清楚了解到金属切边的性能发生重大变化。因此笔者认为在金属材料与热处理中需要掌握的便是材料数据,要保证温度的合适性。

(三)热处理与金属材料韧性的关系

毋庸置疑,有非常多的金属属性存在缺陷,具有代表性的便是韧性不足、硬度不足,且有非常多的金属材料在热处理之后,其韧性会得到提高,金属材料的作用也会得到发挥。当然,在热处理之后,金属材料的强度硬度会因为内部结构发生重大变化,其状态比较稳定,性能也会得到改良。

四、金属材料锈蚀、开裂问题分析

一般情况下,在金属加热中或者冷却的过程中,如果刻意的拉伸则会改变材料本身的内部组织结构,往往会导致材料会因为外界环境影响而发生变化,从而出现铁锈,这样一来则会导致金属材料的脆性增加,出现断裂现象。从另外一个角度分析,金属材料在存放的过程中如果收到影响,那么则会导致材料本身发生变化,会出现生锈现象,如果不及时进行处理,那么则会逐渐腐蚀材料,导致金属材料表面不光滑,内部结构不完成,严重影响金属材料的实际使用。在日常工作中,需要对金属材料保管加以关注,还需要定期或者不定期的进行清理,对于还没有使用的原材料要将表明上所存在的铁锈进行清理,然后再投入使用。对于已经妥善保管的金属材料,可以在表层涂抹防锈涂层,避免材料的形状以及结构发生变化。与此同时,如果不及时将金属材料的铁锈及时清理掉,那么则会导致对环境产生污染,甚至对人员造成事故[4]。举例说明:在2005年广东某一家石油化工车间出现爆炸,造成多人伤亡,设备损害,之所以产生这种现象的原因则是缺乏对日常设备的管理与检查,管道出现锈蚀,没有经过处理,在长期腐蚀中出现慢性病。

在金属材料热加工中还会出现另外一个问题,即出现开裂情况,这种情况同样会对金属材料的性能造车能够影响,之所以产生开裂现象的原因是由于在热加工过程中温度忽高忽低,所以相关人员在热加工工艺处理的过程中,需要控制好温度,提高材料的韧性承受能力,形成结晶。

五、金属热处理工艺未来的发展

在当前社会经济以及科学技术的不断发展下,金属材料热处理加工已经成为了现阶段十分重要的组成内容,但是在大多数金属材料热加工的过程中,会出现断裂现象,这种情况则会严重影响了材料再结晶的效果[5]。因此在金属材料热处理加工的时候需要对温度加以控制,使其形成结晶。从另外一个角度分析,科技在发展,在进步,工业、农业在发展过程中离不开机械设备,金属材料热处理已经发展成为了最为主要的任务与内容。热处理行业看似比较良好,但是却存在危险性,且金属以及金属材料需要进行高温加工,很多生产加工设备在运行如果不更新换代,那么则会存在非常多的安全隐患,且在金属材料高温加工以及加热的时候会产生有害气体,这些有害气体如果被人们吸入到体内,则会威胁人体健康。热处理行业属于污染型行业,在进行处理的时候需要考虑环境问题,并且不应该构建在居民区以及商业区,避免对人类造成伤害。

结语:

综上所述,在科学技术的不断发展下,我国工业技术水平越来越高,其中金属材料热处理已经达到了全新的发展水平,且提高了金属材料的有序发展与进步。

参考文献:

[1]李红波.关于金属材料热处理节能新技术的运用[J].科技与企业,2016,07:219+222.

[2]王克权.苏“金属材料热处理和化学热处理的现代设备与工艺”讨论会[J]. 兵器材料科学与工程,1987,06:64-68.

[3]高志玉,薛维华. 金属热处理计算机辅助工艺设计系统研究与开发[J]. 金属热处理,2012,10:92-95.

金属材料篇10

稀有金属材料加工需要多种技术结合在一起,主要包括以下技术:一是锭呸制备技术,二是热处理技术,三是材料表面处理技术,四是复合技术,五是稀有金属制造技术,六是稀有金属深加工技术。不同的加工技术作用不同,技术人员必须保证稀有金属材料技术应用的合理性,才能发挥出加工技术的作用。

稀有金属材料加工技术发展前景

随着社会的快速发展,个各行业也得到迅猛发展,对稀有金属材料的质量和性能也提出了更好的要求,稀有金属材料的种类不断增多,性能不断提高,而且稀有金属材料加工成本也在不断降低。稀有金属材料逐渐向高精度,超细方向上发展。比如,很多应用于航天领域的稀有金属材料已经开始向纳米级发展,而且稀有金属材料的韧性越来越强。稀有金属材料加工技术也在向短流程化方向发展。目前,应用铸造技术加工稀有金属零部件可以提高稀有金属材料的质量,避免材料的浪费,降低稀有金属材料的加工成本。如今,很多工程对于稀有金属材料的需求量都在不断增多,这也是稀有金属材料加工和开发的关键动力。但是,也有部分稀有金属材料没有被重用,这部分稀有金属材料的分析成果就无法真正转变为生产力。如今,深加工技术已经成为稀有金属材料加工技术的创新区域。

现代计算机技术的发展速度不断加快,计算机技术的发展在一定程度上推动了稀有金属材料加工技术的发展。

稀有金属材料加工技术

稀有金属箔材加工技术。稀有金属箔材已经成为工业产业所需的关键材料,工业产业对于稀有金属箔材的质量和精准度要求非常高。西方国家对稀有金属箔材加工技术的应用时间比较长,经验比较丰富,加工水平比较高,我国与西方国家的差距比较大,很多高精度的稀有金属箔材还需要从国外进口。我国必须加大稀有金属材料加工技术的研究水平,缩短与西方国家之间的差距。稀有金属箔材主要应用以下加工技术:一是真空熔炼,二是锻造,三是轧制,四是真空热处理。

稀有金属材料成形加工技术。稀有金属材料成形加工技术具有以下特点:一是生产工序比较少,二是加工效率高,三是成本低,四是材料的利用率比较高。稀有金属材料成形技术有以下几种:一是精密铸造,二是等温锻造,三是超塑性成形,四是扩散连接,五是旋压成形,六是管件塑性推制,七是粉末冶金,八是激光立体成形。稀有金属材料的价格相对较高,对于成形技术的要求也比较高。

稀有金属材料铸造技术。稀有金属材料铸造技术是应用最为广泛的加工技术。铸造技术经常被用在飞机的传动系统中,使用一定数量的钛合金来铸造成精铸件来代替传统的紧固件,不仅减轻了飞机结构的重量,也降低了飞机零部件的应用成本,提高制造效率。如今,我国的稀有金属材料铸造技术主要是依据型壳工艺进行分类,应用比较广泛的型壳加工技术有:一是机加工石墨型,二是石墨捣实型,三是熔模精密陶瓷型。其中,机加工石墨型的特点有以下几个:一是材料表面的质量比较高,二是尺寸的精准度比较高,三是铸造完成的模型可以重复使用。但是,机加工石墨型铸件的表面处理比较复杂,如果处理的不合理铸件表面就很容易出现气孔等问题。对此,稀有金属材料的铸造技术仅适合应用于结构简单的铸件加工。石墨捣实型铸造技术比较适用于结构复杂的铸件加工,降低铸件的铸造成本。熔模精密铸造加工工艺比较适用于壁薄的零部件,并且对于铸件的精准度要求较高,是国内外应用比较广泛的稀有金属材料加工技术。技术人员需要按照稀有金属材料的类型来选择铸造技术。目前,美国的稀有金属材料加工技术处于全球领先水平,我国稀有金属材料加工技术与美国差距较大。随着科学技术的快速发展,铸件热处理技术也得到迅猛发展,钛合金铸件的性能已经超过了很多传统铸件的性能。美国一架战斗机上钛合金铸件的数量大概有58个,占整个战斗机零部件总量的7.5%。