Types of Materials 材料的类型
Types of Materials 材料的类型
Materials may be grouped in several ways. Scientists often classify materials by their state: solid, liquid, or gas. They also separate them into organic (once living) and inorganic (never living) materials.
材料可以按多种方法分类。科学家常根据状态将材料分为：固体、液体或气体。他们也把材料分为有机材料(曾经有生命的)和无机材料(从未有生命的)。
For industrial purposes, materials are divided into engineering materials or nonengineering materials. Engineering materials are those used in manufacture and become parts of products.
就工业效用而言，材料被分为工程材料和非工程材料。那些用于加工制造并成为产品组成部分的就是工程材料。
Nonengineering materials are the chemicals, fuels, lubricants, and other materials used in the manufacturing process, which do not become part of the product.
非工程材料则是化学品、燃料、润滑剂以及其它用于加工制造过程但不成为产品组成部分的材料。
Engineering materials may be further subdivided into: ①Metal ②Ceramics ③Composite ④Polymers, etc.
工程材料还能进一步细分为：①金属材料②陶瓷材料③复合材料④聚合材料，等等。
Metals and Metal Alloys 金属和金属合金
Metals are elements that generally have good electrical and thermal conductivity. Many metals have high strength, high stiffness, and have good ductility.
金属就是通常具有良好导电性和导热性的元素。许多金属具有高强度、高硬度以及良好的延展性。
Some metals, such as iron, cobalt and nickel, are magnetic. At low temperatures, some metals and intermetallic compounds become superconductors.
某些金属能被磁化，例如铁、钴和镍。在极低的温度下，某些金属和金属化合物能转变成超导体。
What is the difference between an alloy and a pure metal? Pure metals are elements which come from a particular area of the periodic table. Examples of pure metals include copper in electrical wires and aluminum in cooking foil and beverage cans.
合金与纯金属的区别是什么？纯金属是在元素周期表中占据特定位置的元素。例如电线中的铜和制造烹饪箔及饮料罐的铝。
Alloys contain more than one metallic element. Their properties can be changed by changing the elements present in the alloy. Examples of metal alloys include stainless steel which is an alloy of iron, nickel, and chromium; and gold jewelry which usually contains an alloy of gold and nickel.
合金包含不止一种金属元素。合金的性质能通过改变其中存在的元素而改变。金属合金的例子有：不锈钢是一种铁、镍、铬的合金，以及金饰品通常含有金镍合金。
Why are metals and alloys used? Many metals and alloys have high densities and are used in applications which require a high mass-to-volume ratio.
为什么要使用金属和合金？许多金属和合金具有高密度，因此被用在需要较高质量体积比的场合。
Some metal alloys, such as those based on aluminum, have low densities and are used in
aerospace applications for fuel economy. Many alloys also have high fracture toughness, which means they can withstand impact and are durable.
某些金属合金，例如铝基合金，其密度低，可用于航空航天以节约燃料。许多合金还具有高断裂韧性，这意味着它们能经得起冲击并且是耐用的。
What are some important properties of metals?
Density is defined as a material’s mass divided by its volume. Most metals have relatively high densities, especially compared to polymers.
金属有哪些重要特性？
密度定义为材料的质量与其体积之比。大多数金属密度相对较高，尤其是和聚合物相比较而言。
Materials with high densities often contain atoms with high atomic numbers, such as gold or lead. However, some metals such as aluminum or magnesium have low densities, and are used in applications that require other metallic properties but also require low weight.
高密度材料通常由较大原子序数原子构成，例如金和铅。然而，诸如铝和镁之类的一些金属则具有低密度，并被用于既需要金属特性又要求重量轻的场合。
Fracture toughness can be described as a material’s ability to avoid fracture, especially when a flaw is introduced. Metals can generally contain nicks and dents without weakening very much, and are impact resistant. A football player counts on this when he trusts that his facemask won’t shatter.
断裂韧性可以描述为材料防止断裂特别是出现缺陷时不断裂的能力。金属一般能在有缺口和凹痕的情况下不显著削弱，并且能抵抗冲击。橄榄球运动员据此相信他的面罩不会裂成碎片。
Plastic deformation is the ability of bend or deform before breaking. As engineers, we usually design materials so that they don’t deform under normal conditions. You don’t want your car to lean to the east after a strong west wind.
塑性变形就是在断裂前弯曲或变形的能力。作为工程师，设计时通常要使材料在正常条件下不变形。没有人愿意一阵强烈的西风过后自己的汽车向东倾斜。
However, sometimes we can take advantage of plastic deformation. The crumple zones in a car absorb energy by undergoing plastic deformation before they break.
然而，有时我们也能利用塑性变形。汽车上压皱的区域在它们断裂前通过经历塑性变形来吸收能量。
The atomic bonding of metals also affects their properties. In metals, the outer valence electrons are shared among all atoms, and are free to travel everywhere. Since electrons conduct heat and electricity, metals make good cooking pans and electrical wires.
金属的原子连结对它们的特性也有影响。在金属内部，原子的外层阶电子由所有原子共享并能到处自由移动。由于电子能导热和导电，所以用金属可以制造好的烹饪锅和电线。It is impossible to see through metals, since these valence electrons absorb any photons of light which reach the metal. No photons pass through.
因为这些阶电子吸收到达金属的光子，所以透过金属不可能看得见。没有光子能通过金属。
Alloys are compounds consisting of more than one metal. Adding other metals can affect the density, strength, fracture toughness, plastic deformation, electrical conductivity and environmental degradation.
合金是由一种以上金属组成的混合物。加一些其它金属能影响密度、强度、断裂韧性、塑性变形、导电性以及环境侵蚀。
For example, adding a small amount of iron to aluminum will make it stronger. Also, adding some chromium to steel will slow the rusting process, but will make it more brittle.
例如，往铝里加少量铁可使其更强。同样，在钢里加一些铬能减缓它的生锈过程，但也将使它更脆。
Ceramics and Glasses陶瓷和玻璃
A ceramic is often broadly defined as any inorganic nonmetallic material．By this definition, ceramic materials would also include glasses; however, many materials scientists add the stipulation that “ceramic” must also be crystalline.
陶瓷通常被概括地定义为无机的非金属材料。照此定义，陶瓷材料也应包括玻璃；然而许多材料科学家添加了“陶瓷”必须同时是晶体物组成的约定。
A glass is an inorganic nonmetallic material that does not have a crystalline structure. Such materials are said to be amorphous.
玻璃是没有晶体状结构的无机非金属材料。这种材料被称为非结晶质材料。Properties of Ceramics and Glasses
Some of the useful properties of ceramics and glasses include high melting temperature, low density, high strength, stiffness, hardness, wear resistance, and corrosion resistance.
陶瓷和玻璃的特性
高熔点、低密度、高强度、高刚度、高硬度、高耐磨性和抗腐蚀性是陶瓷和玻璃的一些有用特性。
Many ceramics are good electrical and thermal insulators. Some ceramics have special properties: some ceramics are magnetic materials; some are piezoelectric materials; and a few special ceramics are superconductors at very low temperatures. Ceramics and glasses have one major drawback: they are brittle.
许多陶瓷都是电和热的良绝缘体。某些陶瓷还具有一些特殊性能：有些是磁性材料，有些是压电材料，还有些特殊陶瓷在极低温度下是超导体。陶瓷和玻璃都有一个主要的缺点：它们容易破碎。
Ceramics are not typically formed from the melt. This is because most ceramics will crack extensively (i.e. form a powder) upon cooling from the liquid state.
陶瓷一般不是由熔化形成的。因为大多数陶瓷在从液态冷却时将会完全破碎(即形成粉末)。
Hence, all the simple and efficient manufacturing techniques used for glass production such as casting and blowing, which involve the molten state, cannot be used for the production of crystalline ceramics. Instead, “sintering” or “firing” is the process typically used.
因此，所有用于玻璃生产的简单有效的—诸如浇铸和吹制这些涉及熔化的技术都不能用于由晶体物组成的陶瓷的生产。作为替代，一般采用“烧结”或“焙烧”工艺。
In sintering, ceramic powders are processed into compacted shapes and then heated to temperatures just below the melting point. At such temperatures, the powders react internally to remove porosity and fully dense articles can be obtained.
在烧结过程中，陶瓷粉末先挤压成型然后加热到略低于熔点温度。在这样的温度下，粉末内部起反应去除孔隙并得到十分致密的物品。
An optical fiber contains three layers: a core made of highly pure glass with a high refractive index for the light to travel, a middle layer of glass with a lower refractive index known as the cladding which protects the core glass from scratches and other surface imperfections, and an out polymer jacket to protect the fiber from damage.
光导纤维有三层：核心由高折射指数高纯光传输玻璃制成，中间层为低折射指数玻璃，是保护核心玻璃表面不被擦伤和完整性不被破坏的所谓覆层，外层是聚合物护套，用于保护光导纤维不受损。
In order for the core glass to have a higher refractive index than the cladding, the core glass is doped with a small, controlled amount of an impurity, or dopant, which causes light to travel slower, but does not absorb the light.
为了使核心玻璃有比覆层大的折射指数，在其中掺入微小的、可控数量的能减缓光速而不会吸收光线的杂质或搀杂剂。
Because the refractive index of the core glass is greater than that of the cladding, light traveling in the core glass will remain in the core glass due to total internal reflection as long as the light strikes the core/cladding interface at an angle greater than the critical angle.
由于核心玻璃的折射指数比覆层大，只要在全内反射过程中光线照射核心/覆层分界面的角度比临界角大，在核心玻璃中传送的光线将仍保留在核心玻璃中。
The total internal reflection phenomenon, as well as the high purity of the core glass, enables light to travel long distances with little loss of intensity.
全内反射现象与核心玻璃的高纯度一样，使光线几乎无强度损耗传递长距离成为可能。Composites 复合材料
Composites are formed from two or more types of materials. Examples include polymer/ceramic and metal/ceramic composites. Composites are used because overall properties of the composites are superior to those of the individual components.
复合材料由两种或更多材料构成。例子有聚合物/陶瓷和金属/陶瓷复合材料。之所以使用复合材料是因为其全面性能优于组成部分单独的性能。
For example: polymer/ceramic composites have a greater modulus than the polymer component, but aren’t as brittle as ceramics.
Two types of composites are: fiber-reinforced composites and particle-reinforced composites.
例如：聚合物/陶瓷复合材料具有比聚合物成分更大的模量，但又不像陶瓷那样易碎。
复合材料有两种：纤维加强型复合材料和微粒加强型复合材料。
Fiber-reinforced Composites
Reinforcing fibers can be made of metals, ceramics, glasses, or polymers that have been turned into graphite and known as carbon fibers. Fibers increase the modulus of the matrix material.
纤维加强型复合材料
加强纤维可以是金属、陶瓷、玻璃或是已变成石墨的被称为碳纤维的聚合物。纤维能加强基材的模量。
The strong covalent bonds along the fiber’s length give them a very high modulus in this direction because to break or extend the fiber the bonds must also be broken or moved.
沿着纤维长度有很强结合力的共价结合在这个方向上给予复合材料很高的模量，因为要损坏或拉伸纤维就必须破坏或移除这种结合。
Fibers are difficult to process into composites, making fiber-reinforced composites relatively expensive.
把纤维放入复合材料较困难，这使得制造纤维加强型复合材料相对昂贵。
Fiber-reinforced composites are used in some of the most advanced, and therefore most expensive sports equipment, such as a time-trial racing bicycle frame which consists of carbon fibers in a
thermoset polymer matrix.
纤维加强型复合材料用于某些最先进也是最昂贵的运动设备，例如计时赛竞赛用自行车骨架就是用含碳纤维的热固塑料基材制成的。
Body parts of race cars and some automobiles are composites made of glass fibers (or fiberglass) in a thermoset matrix.
竞赛用汽车和某些机动车的车体部件是由含玻璃纤维(或玻璃丝)的热固塑料基材制成的。
Fibers have a very high modulus along their axis, but have a low modulus perpendicular to their axis. Fiber composite manufacturers often rotate layers of fibers to avoid directional variations in the modulus.
纤维在沿着其轴向有很高的模量，但垂直于其轴向的模量却较低。纤维复合材料的制造者往往旋转纤维层以防模量产生方向变化。
Particle-reinforced composites
Particles used for reinforcing include ceramics and glasses such as small mineral particles, metal particles such as aluminum, and amorphous materials, including polymers and carbon black.
微粒加强型复合材料
用于加强的微粒包含了陶瓷和玻璃之类的矿物微粒，铝之类的金属微粒以及包括聚合物和碳黑的非结晶质微粒。
Particles are used to increase the modulus of the matrix, to decrease the permeability of the matrix, to decrease the ductility of the matrix. An example of particle-reinforced composites is an automobile tire which has carbon black particles in a matrix of polyisobutylene elastomeric polymer.
微粒用于增加基材的模量、减少基材的渗透性和延展性。微粒加强型复合材料的一个例子是机动车胎，它就是在聚异丁烯人造橡胶聚合物基材中加入了碳黑微粒。Polymers 聚合材料
A polymer has a repeating structure, usually based on a carbon backbone. The repeating structure results in large chainlike molecules. Polymers are useful because they are lightweight, corrosion resistant, easy to process at low temperatures and generally inexpensive.
聚合物具有一般是基于碳链的重复结构。这种重复结构产生链状大分子。由于重量轻、耐腐蚀、容易在较低温度下加工并且通常较便宜，聚合物是很有用的。
Some important characteristics of polymers include their size (or molecular weight), softening and melting points, crystallinity, and structure. The mechanical properties of polymers generally include low strength and high toughness. Their strength is often improved using reinforced composite structures.
聚合材料具有一些重要特性，包括尺寸(或分子量)、软化及熔化点、结晶度和结构。聚合材料的机械性能一般表现为低强度和高韧性。它们的强度通常可采用加强复合结构来改善。
Important Characteristics of Polymers
Size. Single polymer molecules typically have molecular weights between 10,000 and 1,000,000g/mol—that can be more than 2,000 repeating units depending on the polymer structure! 聚合材料的重要特性
尺寸：单个聚合物分子一般分子量为10,000到1,000,000g/mol之间，具体取决于聚合物的结构—这可以比2,000个重复单元还多。
The mechanical properties of a polymer are significantly affected by the molecular weight,
with better engineering properties at higher molecular weights.
聚合物的分子量极大地影响其机械性能，分子量越大，工程性能也越好。
Thermal transitions. The softening point (glass transition temperature) and the melting point of a polymer will determine which it will be suitable for applications. These temperatures usually determine the upper limit for which a polymer can be used.
热转换性：聚合物的软化点(玻璃状转化温度)和熔化点决定了它是否适合应用。这些温度通常决定聚合物能否使用的上限。
For example, many industrially important polymers have glass transition temperatures near the boiling point of water (100℃, 212℉), and they are most useful for room temperature applications. Some specially engineered polymers can withstand temperatures as high as 300℃(572℉).
例如，许多工业上的重要聚合物其玻璃状转化温度接近水的沸点(100℃, 212℉)，它们被广泛用于室温下。而某些特别制造的聚合物能经受住高达300℃(572℉)的温度。
Crystallinity. Polymers can be crystalline or amorphous, but they usually have a combination of crystalline and amorphous structures (semi-crystalline).
结晶度：聚合物可以是晶体状的或非结晶质的，但它们通常是晶体状和非结晶质结构的结合物(半晶体)。
Interchain interactions. The polymer chains can be free to slide past one another (thermo-plastic) or they can be connected to each other with crosslinks (thermoset or elastomer). Thermo-plastics can be reformed and recycled, while thermosets and elastomers are not reworkable.
原子链间的相互作用：聚合物的原子链可以自由地彼此滑动(热可塑性)或通过交键互相连接(热固性或弹性)。热可塑性材料可以重新形成和循环使用，而热固性与弹性材料则是不能再使用的。
Intrachain structure. The chemical structure of the chains also has a tremendous effect on the properties. Depending on the structure the polymer may be hydrophilic or hydrophobic (likes or hates water), stiff or flexible, crystalline or amorphous, reactive or unreactive.
链内结构：原子链的化学结构对性能也有很大影响。根据各自的结构不同，聚合物可以是亲水的或憎水的(喜欢或讨厌水)、硬的或软的、晶体状的或非结晶质的、易起反应的或不易起反应的。
The understanding of heat treatment is embraced by the broader study of metallurgy. Metallurgy is the physics, chemistry, and engineering related to metals from ore extraction to the final product.
对热处理的理解包含于对冶金学较广泛的研究。冶金学是物理学、化学和涉及金属从矿石提炼到最后产物的工程学。
Heat treatment is the operation of heating and cooling a metal in its solid state to change its physical properties. According to the procedure used, steel can be hardened to resist cutting action and abrasion, or it can be softened to permit machining.
热处理是将金属在固态加热和冷却以改变其物理性能的操作。按所采用的步骤，钢可以通过硬化来抵抗切削和磨损，也可以通过软化来允许机加工。
With the proper heat treatment internal stresses may be removed, grain size reduced, toughness increased, or a hard surface produced on a ductile interior. The analysis of the steel must be known because small percentages of certain elements, notably carbon, greatly affect the physical properties.
使用合适的热处理可以去除内应力、细化晶粒、增加韧性或在柔软材料上覆盖坚硬的表面。因为某些元素(尤其是碳)的微小百分比极大地影响物理性能，所以必须知道对钢的分析。
Alloy steel owe their properties to the presence of one or more elements other than carbon, namely nickel, chromium, manganese, molybdenum, tungsten, silicon, vanadium, and copper. Because of their improved physical properties they are used commercially in many ways not possible with carbon steels.
合金钢的性质取决于其所含有的除碳以外的一种或多种元素，如镍、铬、锰、钼、钨、硅、钒和铜。由于合金钢改善的物理性能，它们被大量使用在许多碳钢不适用的地方。
The following discussion applies principally to the heat treatment of ordinary commercial steels known as plain carbon steels. With this process the rate of cooling is the controlling factor, rapid cooling from above the critical range results in hard structure, whereas very slow cooling produces the opposite effect.
下列讨论主要针对被称为普通碳钢的工业用钢而言。热处理时冷却速率是控制要素，从高于临界温度快速冷却导致坚硬的组织结构，而缓慢冷却则产生相反效果。
A Simplified Iron-carbon Diagram简化铁碳状态图
If we focus only on the materials normally known as steels, a simplified diagram is often used.
如果只把注意力集中于一般所说的钢上，经常要用到简化铁碳状态图。
Those portions of the iron-carbon diagram near the delta region and those above 2% carbon content are of little importance to the engineer and are deleted. A simplified diagram, such as the one in Fig.2.1, focuses on the eutectoid region and is quite useful in understanding the properties and processing of steel.
铁碳状态图中靠近三角区和含碳量高于2%的那些部分对工程师而言不重要，因此将它们删除。如图2.1所示的简化铁碳状态图将焦点集中在共析区，这对理解钢的性能和处理是十分有用的。
The key transition described in this diagram is the decomposition of single-phase austenite(γ) to the two-phase ferrite plus carbide structure as temperature drops.
在此图中描述的关键转变是单相奥氏体(γ) 随着温度下降分解成两相铁素体加渗碳体组织结构。
Control of this reaction, which arises due to the drastically different carbon solubility of austenite and ferrite, enables a wide range of properties to be achieved through heat treatment.
控制这一由于奥氏体和铁素体的碳溶解性完全不同而产生的反应，使得通过热处理能获得很大范围的特性。
To begin to understand these processes, consider a steel of the eutectoid composition, 0.77% carbon, being slow cooled along line x-x’ in Fig.2.1. At the upper temperatures, only austenite is present, the 0.77% carbon being dissolved in solid solution with the iron. When the steel cools to 727℃(1341℉), several changes occur simultaneously.
为了理解这些过程，考虑含碳量为0.77%的共析钢，沿着图2.1的x-x’线慢慢冷却。
在较高温度时，只存在奥氏体，0.77%的碳溶解在铁里形成固溶体。当钢冷却到727℃ (1341℉)时，将同时发生若干变化。
The iron wants to change from the FCC austenite structure to the BCC ferrite structure, but the ferrite can only contain 0.02% carbon in solid solution.
铁需要从面心立方体奥氏体结构转变为体心立方体铁素体结构，但是铁素体只能容纳固溶体状态的0.02%的碳。
The rejected carbon forms the carbon-rich cementite intermetallic with composition Fe3C. In essence, the net reaction at the eutectoid is austenite 0.77%C→ferrite 0.02%C+cementite 6.67%C.
被析出的碳与金属化合物Fe3C形成富碳的渗碳体。本质上，共析体的基本反应是奥氏体0.77%的碳→铁素体0.02%的碳+渗碳体6.67%的碳。
Since this chemical separation of the carbon component occurs entirely in the solid state, the resulting structure is a fine mechanical mixture of ferrite and cementite. Specimens prepared by polishing and etching in a weak solution of nitric acid and alcohol reveal the lamellar structure of alternating plates that forms on slow cooling.
由于这种碳成分的化学分离完全发生在固态中，产生的组织结构是一种细致的铁素体与渗碳体的机械混合物。通过打磨并在弱硝酸酒精溶液中蚀刻制备的样本显示出由缓慢冷却形成的交互层状的薄片结构。
This structure is composed of two distinct phases, but has its own set of characteristic properties and goes by the name pearlite, because of its resemblance to mother- of- pearl at low magnification.
这种结构由两种截然不同的状态组成，但它本身具有一系列特性，且因与低倍数放大时的珠母层有类同之处而被称为珠光体。
Steels having less than the eutectoid amount of carbon (less than 0.77%) are known as hypo-eutectoid steels. Consider now the transformation of such a material represented by cooling along line y-y’ in Fig.2.1.
含碳量少于共析体(低于0.77%)的钢称为亚共析钢。现在来看这种材料沿着图2.1中y-y’ 线冷却的转变情况。
At high temperatures, the material is entirely austenite, but upon cooling enters a region where the stable phases are ferrite and austenite. Tie-line and level-law calculations show that low-carbon ferrite nucleates and grows, leaving the remaining austenite richer in carbon.
在较高温度时，这种材料全部是奥氏体，但随着冷却就进入到铁素体和奥氏体稳定状态的区域。由截线及杠杆定律分析可知，低碳铁素体成核并长大，剩下含碳量高的奥氏体。
At 727℃(1341℉), the austenite is of eutectoid composition (0.77% carbon) and further cooling transforms the remaining austenite to pearlite. The resulting structure is a mixture of primary or pro-eutectoid ferrite (ferrite that formed above the eutectoid reaction) and regions of pearlite. 在727℃(1341℉)时，奥氏体为共析组成(含碳量0.77%)，再冷却剩余的奥氏体就转化为珠光体。作为结果的组织结构是初步的共析铁素体(在共析反应前的铁素体)和部分珠光体的混合物。
Hypereutectoid steels are steels that contain greater than the eutectoid amount of carbon. When such steel cools, as shown in z-z’ of Fig.2.1 the process is similar to the hypo-eutectoid case, except that the primary or pro-eutectoid phase is now cementite instead of ferrite.
过共析钢是含碳量大于共析量的钢。当这种钢冷却时，就像图2.1的z-z’线所示，除了初步的共析状态用渗碳体取代铁素体外，其余类似亚共析钢的情况。
As the carbon-rich phase forms, the remaining austenite decreases in carbon content, reaching the eutectoid composition at 727℃(1341℉). As before, any remaining austenite transforms to pearlite upon slow cooling through this temperature.
随着富碳部分的形成，剩余奥氏体含碳量减少，在727℃(1341℉)时达到共析组织。就像以前说的一样，当缓慢冷却到这温度时所有剩余奥氏体转化为珠光体。
It should be remembered that the transitions that have been described by the phase diagrams are for equilibrium conditions, which can be approximated by slow cooling. With slow heating, these transitions occur in the reverse manner.
应该记住由状态图描述的这种转化只适合于通过缓慢冷却的近似平衡条件。如果缓慢加热，则以相反的方式发生这种转化。
However, when alloys are cooled rapidly, entirely different results may be obtained, because sufficient time is not provided for the normal phase reactions to occur, in such cases, the phase diagram is no longer a useful tool for engineering analysis.
然而，当快速冷却合金时，可能得到完全不同的结果。因为没有足够的时间让正常的状态反应发生，在这种情况下对工程分析而言状态图不再是有用的工具。
Hardening 淬火
Hardening is the process of heating a piece of steel to a temperature within or above its critical range and then cooling it rapidly.
淬火就是把钢件加热到或超过它的临界温度范围，然后使其快速冷却的过程。
If the carbon content of the steel is known, the proper temperature to which the steel should be heated may be obtained by reference to the iron-iron carbide phase diagram. However, if the composition of the steel is unknown, a little preliminary experimentation may be necessary to determine the range.
如果钢的含碳量已知，钢件合适的加热温度可参考铁碳合金状态图得到。然而当钢的成分不知道时，则需做一些预备试验来确定其温度范围。
A good procedure to follow is to heat-quench a number of small specimens of the steel at various temperatures and observe the result, either by hardness testing or by microscopic examination. When the correct temperature is obtained, there will be a marked change in hardness and other properties.
要遵循的合适步骤是将这种钢的一些小试件加热到不同的温度后淬火，再通过硬度试验或显微镜检查观测结果。一旦获得正确的温度，硬度和其它性能都将有明显的变化。
In any heat-treating operation the rate of heating is important. Heat flows from the exterior to the interior of steel at a definite rate. If the steel is heated too fast, the outside becomes hotter than the interior and uniform structure cannot be obtained.
在任何热处理作业中，加热的速率都是重要的。热量以一定的速率从钢的外部传导到内部。如果钢被加热得太快，其外部比内部热就不能得到均匀的组织结构。
If a piece is irregular in shape, a slow rate is all the more essential to eliminate warping and cracking. The heavier the section, the longer must be the heating time to achieve uniform results. 如果工件形状不规则，为了消除翘曲和开裂最根本的是加热速率要缓慢。截面越厚，加热的时间就要越长才能达到均匀的结果。
Even after the correct temperature has been reached, the piece should be held at that temperature for a sufficient period of time to permit its thickest section to attain a uniform temperature.
即使加热到正确的温度后，工件也应在此温度下保持足够时间以让其最厚截面达到相同温度。
The hardness obtained from a given treatment depends on the quenching rate, the carbon content, and the work size. In alloy steels the kind and amount of alloying element influences only the hardenability (the ability of the workpiece to be hardened to depths) of the steel and does not affect the hardness except in unhardened or partially hardened steels.
通过给定的热处理所得到的硬度取决于淬火速率、含碳量和工件尺寸。除了非淬硬钢或部分淬硬钢外，合金钢中合金元素的种类及含量仅影响钢的淬透性(工件被硬化到深层的能力)而不影响硬度。
Steel with low carbon content will not respond appreciably to hardening treatment. As the carbon content in steel increases up to around 0.60%, the possible hardness obtainable also increases.
含碳量低的钢对淬火处理没有明显的反应。随着钢的含碳量增加到大约0.60%，可能得到的硬度也增加。
Above this point the hardness can be increased only slightly, because steels above the eutectoid point are made up entirely of pearlite and cementite in the annealed state. Pearlite responds best to heat-treating operations; and steel composed mostly of pearlite can be transformed into a hard steel.
高于此点，由于超过共析点钢完全由珠光体和退火状态的渗碳体组成，硬度增加并不多。珠光体对热处理作业响应最好；基本由珠光体组成的钢能转化成硬质钢。
As the size of parts to be hardened increases, the surface hardness decreases somewhat even though all other conditions have remained the same. There is a limit to the rate of heat flow through steel.
即使所有其它条件保持不变，随着要淬火的零件尺寸的增加其表面硬度也会有所下降。热量在钢中的传导速率是有限的。
No matter how cool the quenching medium may be, if the heat inside a large piece cannot escape faster than a certain critical rate, there is a definite limit to the inside hardness. However, brine or water quenching is capable of rapidly bringing the surface of the quenched part to its own temperature and maintaining it at or close to this temperature.
无论淬火介质怎么冷，如果在大工件中的热量不能比特定的临界速率更快散发，那它内部硬度就会受到明确限制。然而盐水或水淬火能够将被淬零件的表面迅速冷却至本身温度并将其保持或接近此温度。
Under these circumstances there would always be some finite depth of surface hardening regardless of size. This is not true in oil quenching, when the surface temperature may be high during the critical stages of quenching.
在这种情况下不管零件尺寸如何，其表面总归有一定深度被硬化。但油淬情况就不是如此，因为油淬时在淬火临界阶段零件表面的温度可能仍然很高。
Tempering 回火
Steel that has been hardened by rapid quenching is brittle and not suitable for most uses. By tempering or drawing, the hardness and brittleness may be reduced to the desired point for service conditions．
快速淬火硬化的钢是硬而易碎的，不适合大多数场合使用。通过回火，硬度和脆性可以降低到使用条件所需要的程度。
As these properties are reduced there is also a decrease in tensile strength and an increase in the ductility and toughness of the steel. The operation consists of reheating quench-hardened steel to some temperature below the critical range followed by any rate of cooling.
随着这些性能的降低，拉伸强度也降低而钢的延展性和韧性则会提高。回火作业包括将淬硬钢重新加热到低于临界范围的某一温度然后以任意速率冷却。
Although this process softens steel, it differs considerably from annealing in that the process lends itself to close control of the physical properties and in most cases does not soften the steel to the extent that annealing would. The final structure obtained from tempering a fully hardened steel is called tempered martensite.
虽然这过程使钢软化，但它与退火是大不相同的，因为回火适合于严格控制物理性能并在大多数情况下不会把钢软化到退火那种程度。回火完全淬硬钢得到的最终组织结构被称为回火马氏体。
Tempering is possible because of the instability of the martensite, the principal constituent of hardened steel. Low-temperature draws, from 300℉ to 400℉ (150℃~205℃), do not cause much decrease in hardness and are used principally to relieve internal strains.
由于马氏体这一淬硬钢主要成分的不稳定性，使得回火成为可能。低温回火，300℉到400℉(150℃~205℃)，不会引起硬度下降很多，主要用于减少内部应变。
As the tempering temperatures are increased, the breakdown of the martensite takes place at a faster rate, and at about 600℉(315℃) the change to a structure called tempered martensite is very rapid. The tempering operation may be described as one of precipitation and agglomeration or coalescence of cementite.
随着回火温度的提高，马氏体以较快的速率分解，并在大约600℉(315℃)迅速转变为被称为回火马氏体的结构。回火作业可以描述为渗碳体析出和凝聚或聚结的过程。
A substantial precipitation of cementite begins at 600℉(315℃), which produces a decrease in hardness. Increasing the temperature causes coalescence of the carbides with continued decrease in hardness.
渗碳体的大量析出开始于600℉(315℃)，这使硬度下降。温度的上升会使碳化物聚结而硬度继续降低。
In the process of tempering, some consideration should be given to time as well as to temperature. Although most of the softening action occurs in the first few minutes after the temperature is reached, there is some additional reduction in hardness if the temperature is maintained for a prolonged time.
在回火过程中，不但要考虑温度而且要考虑时间。虽然大多数软化作用发生在达到所需温度后的最初几分钟，但如果此温度维持一段延长时间，仍会有些额外的硬度下降。Usual practice is to heat the steel to the desired temperature and hold it there only long enough to have it uniformly heated.
通常的做法是将钢加热到所需温度并且仅保温到正好使其均匀受热。
Two special processes using interrupted quenching are a form of tempering. In both, the hardened steel is quenched in a salt bath held at a selected lower temperature before being allowed to cool. These processes, known as austempering and martempering, result in products having certain desirable physical properties.
两种采用中断淬火的特殊工艺也是回火的形式。这两种工艺中，淬硬钢在其被允许冷却前先在一选定的较低温度盐浴淬火。这两种分别被称为奥氏体回火和马氏体回火的工艺，能使产品具有特定所需的物理性能。
Annealing 退火
The primary purpose of annealing is to soften hard steel so that it may be machined or cold worked.
退火的主要目的是使坚硬的钢软化以便机加工或冷作。
This is usually accomplished by heating the steel too slightly above the critical temperature, holding it there until the temperature of the piece is uniform throughout, and then cooling at a slowly controlled rate so that the temperature of the surface and that of the center of the piece are approximately the same.
通常是非常缓慢地将钢加热到临界温度以上，并将其在此温度下保持到工件全部均匀受热，然后以受控的速率慢慢地冷却，这样使得工件表面和内部的温度近似相同。
This process is known as full annealing because it wipes out all trace of previous structure, refines the crystalline structure, and softens the metal. Annealing also relieves internal stresses previously set up in the metal.
这过程被称为完全退火，因为它去除了以前组织结构的所有痕迹、细化晶粒并软化金属。退火也释放了先前在金属中的内应力。
The temperature to which a given steel should be heated in annealing depends on its composition; for carbon steels it can be obtained readily from the partial iron-iron carbide equilibrium diagram. When the annealing temperature has been reached, the steel should be held there until it is uniform throughout.
给定的钢其退火温度取决于它的成分；对碳钢而言可容易地从局部的铁碳合金平衡图得到。达到退火温度后，钢应当保持在此温度等到全部均匀受热。
This usually takes about 45min for each inch(25mm) of thickness of the largest section. For maximum softness and ductility the cooling rate should be very slow, such as allowing the parts to cool down with the furnace. The higher the carbon content, the slower this rate must be.
加热时间一般以工件的最大截面厚度计每英寸(25mm )大约需45min。为了得到最大柔软性和延展性冷却速率应该很慢，比如让零件与炉子一起冷下来。含碳量越高，冷却的速率必须越慢。
The heating rate should be consistent with the size and uniformity of sections, so that the entire part is brought up to temperature as uniformly as possible.
加热的速率也应与截面的尺寸及均匀程度相协调，这样才能使整个零件尽可能均匀地加热。Normalizing and Spheroidizing正火和球化
The process of normalizing consists of heating the steel about 50℉to 100℉(10℃~40℃) above the upper critical range and cooling in still air to room temperature.
正火处理包括先将钢加热到高于上临界区50℉到100℉(10℃~40℃)然后在静止的空气中冷却到室温。
This process is principally used with low- and medium-carbon steels as well as alloy steels to make the grain structure more uniform, to relieve internal stresses, or to achieve desired results in physical properties. Most commercial steels are normalized after being rolled or cast.
退火主要用于低碳钢、中碳钢及合金钢，使晶粒结构更均匀、释放内应力或获得所需的物理特性。大多数商业钢材在轧制或铸造后都要退火。
Spheroidizing is the process of producing a structure in which the cementite is in a spheroidal distribution. If steel is heated slowly to a temperature just below the critical range and held there for a prolonged period of time, this structure will be obtained.
球化是使渗碳体产生成类似球状分布结构的工艺。如果把钢缓慢加热到恰好低于临界温度并且保持较长一段时间，就能得到这种组织结构。
The globular structure obtained gives improved machinability to the steel. This treatment is particularly useful for hypereutectoid steels that must be machined.
所获得的球状结构改善了钢的可切削性。此处理方法对必须机加工的过共析钢特别有用。Surface Hardening表面硬化
Carburizing
The oldest known method of producing a hard surface on steel is case hardening or carburizing. Iron at temperatures close to and above its critical temperature has an affinity for carbon.
渗碳
最早的硬化钢表面的方法是表面淬火或渗碳。铁在靠近并高于其临界温度时对碳具有亲合力。
The carbon is absorbed into the metal to form a solid solution with iron and converts the outer surface into high-carbon steel. The carbon is gradually diffused to the interior of the part. The depth of the case depends on the time and temperature of the treatment.
碳被吸收进金属与铁形成固溶体使外表面转变成高碳钢。碳逐渐扩散到零件内部。渗碳层的深度取决于热处理的时间和温度。
Pack carburizing consists of placing the parts to be treated in a closed container with some carbonaceous material such as charcoal or coke. It is a long process and used to produce fairly thick cases of from 0.03 to 0.16 in.(0.76~4.06mm) in depth.
固体渗碳的方法是将要处理的零件与木炭或焦炭这些含碳的材料一起放入密闭容器。这是一个较长的过程，用于产生深度为0.03到0.16 英寸(0.76~4.06mm)这么厚的硬化层。
Steel for carburizing is usually a low-carbon steel of about 0.15% carbon that would not in itself responds appreciably to heat treatment. In the course of the process the outer layer is converted into high-carbon steel with a content ranging from 0.9% to 1.2% carbon.
用于渗碳的一般是含碳量约为0.15%、本身不太适合热处理的低碳钢。在处理过程中外层转化为含碳量从0.9%到1.2%的高碳钢。
A steel with varying carbon content and, consequently, different critical temperatures requires a special heat treatment.
含碳量变化的钢具有不同的临界温度，因此需要特殊的热处理。
Because there is some grain growth in the steel during the prolonged carburizing treatment, the work should be heated to the critical temperature of the core and then cooled, thus refining the core structure. The steel should then be reheated to a point above the transformation range of the case and quenched to produce a hard, fine structure.
由于在较长的渗碳过程中钢内部会有些晶粒生长，所以工件应该加热到核心部分的临界温度再冷却以细化核心部分的组织结构。然后重新加热到高于外层转变温度再淬火以生成坚硬、细致的组织结构。
The lower heat-treating temperature of the case results from the fact that hypereutectoid steels are normally austenitized for hardening just above the lower critical point. A third tempering treatment may be used to reduce strains.
由于恰好高于低临界温度通常使过共析钢奥氏体化而硬化，所以对外层采用较低的热处理温度。第三次回火处理可用于减少应变。
Carbonitriding
Carbonitriding, sometimes known as dry cyaniding or nicarbing, is a case-hardening process in which the steel is held at a temperature above the critical range in a gaseous atmosphere from which it absorbs carbon and nitrogen.
碳氮共渗
碳氮共渗，有时也称为干法氰化或渗碳氮化，是一种表面硬化工艺。通过把钢放在高于临界温度的气体中，让它吸收碳和氮。
Any carbon-rich gas with ammonia can be used. The wear-resistant case produced ranges from 0.003 to 0.030 inch(0.08~ 0.76mm) in thickness. An advantage of carbonitriding is that the hardenability of the case is significantly increased when nitrogen is added, permitting the use of low-cost steels.
可以使用任何富碳气体加氨气，能生成厚度从0.003到0.030英寸(0.08~ 0.76mm)的耐磨外层。碳氮共渗的优点之一是加入氮后外层的淬透性极大增加，为使用低价钢提供条件。Cyaniding
Cyaniding, or liquid carbonitriding as it is sometimes called, is also a process that combines the absorption of carbon and nitrogen to obtain surface hardness in low-carbon steels that do not respond to ordinary heat treatment.
氰化
氰化，有时称为液体碳氮共渗，也是一种结合了吸收碳和氮来获得表面硬度的工艺，它主要用于不适合通常热处理的低碳钢。
The part to be case hardened is immersed in a bath of fused sodium cyanide salts at a temperature slightly above the Ac1 range, the duration of soaking depending on the depth of the case. The part is then quenched in water or oil to obtain a hard surface.
需表面硬化的零件浸没在略高于Ac1温度熔化的氰化钠盐溶液中，浸泡的持续时间取决于硬化层的深度。然后将零件在水或油中淬火。
Case depths of 0.005 to 0.015in. (0.13~0.38mm) may be readily obtained by this process. Cyaniding is used principally for the treatment of small parts.
通过这样处理可以容易地获得0.005到0.015英寸(0.13~0.38mm)的硬化深度。氰化主要用于处理小零件。
Nitriding
Nitriding is somewhat similar to ordinary case hardening, but it uses a different material and treatment to create the hard surface constituents.
渗氮
渗氮有些类似普通表面硬化，但它采用不同的材料和处理方法来产生坚硬表面成分。In this process the metal is heated to a temperature of around 950℉(510℃) and held there for a period of time in contact with ammonia gas. Nitrogen from the gas is introduced into the steel, forming very hard nitrides that are finely dispersed through the surface metal.
这种工艺中金属加热到约950℉(510℃)，然后与氨气接触一段时间。氨气中的氮进入钢内，形成细微分布于金属表面又十分坚固的氮化物。
Nitrogen has greater hardening ability with certain elements than with others, hence, special nitriding alloy steels have been developed.
氮与某些元素的硬化能力比其它元素大，因此开发了专用的渗氮合金钢。Aluminum in the range of 1% to 1.5% has proved to be especially suitable in steel, in that it combines with the gas to form a very stable and hard constituent. The temperature of heating ranges from 925℉ to 1,050℉(495℃~565℃).
在钢中含铝1%到1.5%被证明特别合适，它能与氨气结合形成很稳定坚固的成分。其加热温度范围为925℉到1,050℉ (495℃~565℃)。
Liquid nitriding utilizes molten cyanide salts and, as in gas nitriding, the temperature is held below the transformation range. Liquid nitriding adds more nitrogen and less carbon than
either cyaniding or carburizing in cyanide baths.
液体渗氮利用熔化的氰化物盐，就像气体渗氮，温度保持在低于转化范围内。液体渗氮时在氰化物溶液中加入比氰化及渗碳都较多的氮和较少的碳。
Case thickness of 0.001 to 0.012in.(0.03~0.30mm) is obtained, whereas for gas nitriding the case may be as thick as 0.025 in.(0.64mm). In general the uses of the two-nitriding processes are similar.
液体渗氮可以获得厚度为0.001到0.012英寸(0.03~0.30mm)的硬化层，然而气体渗氮则能获得厚0.025英寸(0.64mm)的硬化层。一般而言两种渗氮方法的用途是类似的。
Nitriding develops extreme hardness in the surface of steel. This hardness ranges from 900 to 1,100 Brinell, which is considerably higher than that obtained by ordinary case hardening.
渗氮在钢表面获得远远超出正常标准的硬度。其硬度范围为900到1,100布氏硬度，这远高于普通表面硬化所获得的硬度。
Nitriding steels, by virtue of their alloying content, are stronger than ordinary steels and respond readily to heat treatment. It is recommended that these steels be machined and heat-treated before nitriding, because there is no scale or further work necessary after this process.
由于渗氮钢的合金比例，它们比普通钢更强，也容易热处理。建议对这种钢在渗氮前先机加工和热处理，因为渗氮后没有剥落并不需要更多的加工。
Fortunately, the interior structure and properties are not affected appreciably by the nitriding treatment and, because no quenching is necessary, there is little tendency to warp, develop cracks, or change condition in any way. The surface effectively resists corrosive action of water, saltwater spray, alkalies, crude oil, and natural gas.
值得庆幸的是由于渗氮处理一点都不影响内部结构和性能，也无需淬火，所以几乎没有任何产生翘曲、裂缝及变化条件的趋势。这种表面能有效地抵御水、盐雾、碱、原油和天然气的腐蚀反应。
Casting is a manufacturing process in which molten metal is poured or injected and allowed to solidify in a suitably shaped mold cavity. During or after cooling, the cast part is removed from the mold and then processed for delivery.
铸造是一种将熔化的金属倒入或注入合适的铸模腔并且在其中固化的制造工艺。在冷却期间或冷却后，把铸件从铸模中取出，然后进行交付。
Casting processes and cast-material technologies vary from simple to highly complex. Material and process selection depends on the part’s complexity and function, the product’s quality specifications, and the projected cost level.
铸造工艺和铸造材料技术从简单到高度复杂变化很大。材料和工艺的选择取决于零件的复杂性和功能、产品的质量要求以及成本预算水平。
Castings are parts that are made close to their final dimensions by a casting process. With a history dating back 6,000 years, the various casting processes are in a state of continuous refinement and evolution as technological advances are being made.
通过铸造加工，铸件可以做成很接近它们的最终尺寸。回溯6,000年历史，各种各样的铸造工艺就如同科技进步一样处于一个不断改进和发展的状态。
Sand Casting 砂型铸造
Sand casting is used to make large parts (typically iron, but also bronze, brass, aluminum). Molten metal is poured into a mold cavity formed out of sand (natural or synthetic).
砂型铸造用于制造大型零件(具有代表性是铁，除此之外还有青铜、黄铜和铝)。将熔化的金属倒入由型砂(天然的或人造的)做成铸模腔。
The processes of sand casting are discussed in this section, including patterns, sprues and runners, design considerations, and casting allowance.
本节讨论砂型铸造工艺，包括型模、浇注口、浇道、设计考虑因素及铸造余量。
The cavity in the sand is formed by using a pattern (an approximate duplicate of the real part), which are typically made out of wood, sometimes metal. The cavity is contained in an aggregate housed in a box called the flask.
砂型里的型腔是采用型模(真实零件的近似复制品)构成的，型模一般为木制，有时也用金属制造。型腔整个包含在一个被放入称为砂箱的箱子里的组合体内。
Core is a sand shape inserted into the mold to produce the internal features of the part such as holes or internal passages. Cores are placed in the cavity to form holes of the desired shapes. Core print is the region added to the pattern, core, or mold that is used to locate and support the core within the mold.
砂芯是插入铸模的砂型，用于生成诸如孔或内通道之类的内部特征。砂芯安放在型腔里形成所需形状的孔洞。砂芯座是加在型模、砂芯或铸模上的特定区域，用来在铸模内部定位和支撑砂芯。
A riser is an extra void created in the mold to contain excessive molten material. The purpose of this is to feed the molten metal to the mold cavity as the molten metal solidifies and shrinks, and thereby prevents voids in the main casting.
冒口是在铸模内部增加的额外空间，用于容纳过多的熔化金属。其目的是当熔化金属凝固和收缩时往型腔里补充熔化金属，从而防止在主铸件中产生孔隙。
In a two-part mold, which is typical of sand castings, the upper half, including the top half of the pattern, flask, and core is called cope and the lower half is called drag, as shown in Fig.3.1. The parting line or the parting surface is line or surface that separates the cope and drag.
在典型砂型铸造的两箱铸模中，上半部分(包括型模顶半部、砂箱和砂芯)称为上型箱，下半部分称为下型箱，见图3.1所示。分型线或分型面是分离上下型箱的线或面。The drag is first filled partially with sand, and the core print, the cores, and the gating system are placed near the parting line. The cope is then assembled to the drag, and the sand is poured on the cope half, covering the pattern, core and the gating system.
首先往下型箱里部分地填入型砂和砂芯座、砂芯，并在靠近分型线处放置浇注系统。然后将上型箱与下型箱装配在一起，再把型砂倒入上型箱盖住型模、砂芯和浇注系统。
The sand is compacted by vibration and mechanical means. Next, the cope is removed from the drag, and the pattern is carefully removed. The object is to remove the pattern without breaking the mold cavity.
型砂通过振动和机械方法压实。然后从下型箱上撤掉上型箱，小心翼翼地取出型模。其目的是取出型模而不破坏型腔。
This is facilitated by designing a draft, a slight angular offset from the vertical to the vertical surfaces of the pattern. This is usually a minimum of 1.5mm(0.060in.), whichever is greater. The
rougher the surface of the pattern, the more the draft to be provided.
通过设计拔模斜度—型模垂直相交表面的微小角度偏移量—来使取出型模变得容易。拔模斜度最小一般为1.5mm(0.060in.)，只能比此大。型模表面越粗糙，则拔模斜度应越大。
The molten material is poured into the pouring cup, which is part of the gating system that supplies the molten material to the mold cavity.
熔化的金属从浇注杯注入型腔，浇注杯是浇注系统向型腔提供熔化金属的部分。The vertical part of the gating system connected to the pouring cup is the sprue, and the horizontal portion is called the runners and finally to the multiple points where it is introduced to the mold cavity called the gates.
将浇注系统的垂直部分与浇注杯连接的是浇注口，浇注系统的水平部分称为浇道，最后到多点把熔化金属导入型腔的称为闸道。
Additionally there are extensions to the gating system called vents that provide the path for the built-up gases and the displaced air to vent to the atmosphere.
除此之外，还有称为排放口的浇注系统延长段，它为合成气体和置换空气排放到大气提供通道。
The cavity is usually made oversize to allow for the metal contraction as it cools down to room temperature. This is achieved by making the pattern oversize. To account for shrinking, the pattern must be made oversize by these factors on the average. These are linear factors and apply in each direction.
型腔通常大于所需尺寸以允许在金属冷却到室温时收缩。这通过把型模做得大于所需尺寸来达到。为解决收缩效应，一般而言型模做得比所需尺寸大，必须考虑线性因素并作用于各个方向。
These shrinkage allowances are only approximate, because the exact allowance is determined by the shape and size of the casting. In addition, different parts of the casting might require different shrinkage allowances.
收缩余量仅仅是近似的，因为准确的余量是由铸件的形状和尺寸决定的。另外，铸件的不同部分也可能需要不同的收缩余量。
Sand castings generally have a rough surface sometimes with surface impurities, and surface variations. A machining (finish) allowance is made for this type of defect.
砂型铸件一般表面粗糙，有时还带有表面杂质和表面变异。对这类缺陷采用机加工(最后一道工序)的余量。
In general, typical stages of sand casting operation include (as shown in Fig.3.2):
1. Patterns are made. These will be the shape used to form the cavity in the sand.
一般而言，砂型铸造作业的典型阶段包括(如图3.2所示)：
1. 制作型模。做成用于在型砂中形成型腔的形状。
2. Cores may also be made at this time. These cores are made of bonded sand that will be broken out of the cast part after it is complete.
3. Sand is mulled (mixed) thoroughly with additives such as bentonite to increase bonding and overall strength.
2. 同时还要制作砂芯。这些砂芯用粘结砂做成，等铸件完成后将被打碎取出。
3. 型砂与膨润土之类的添加剂充分地混合以增强连接及整体强度。
4. Sand is formed about the patterns, and gates, runners, risers, vents and pouring cups are added as needed. A compaction stage is typically used to ensure good coverage and solid molds.
4. 型砂在型模周围成形，并根据需要安放闸道、浇道、冒口、排放口和浇注杯等。通常要
采取压紧步骤来保证良好的覆盖和坚固的铸型。
Cores may also be added to make concave or internal features for the cast part. Alignment pins may also be used for mating the molds later. Chills may be added to cool large masses faster.
安放砂芯来制成铸件的凹形结构或内部特征。为了以后铸模匹配还要用到定位销。对大质量铸件可能需要加入冷却物来使其较快冷却。
5. The patterns are removed, and the molds may be put through a baking stage to increase strength.
6. Mold halves are mated and prepared for pouring metal.
5. 取走型模，将铸模烘焙以增加强度。
6. 匹配上下铸模，做好浇铸金属的准备。
7. Metal is preheated in a furnace or crucible until is above the liquidus temperature in a suitable range (we don’t want the metal solidif ying before the pour is complete). The exact temperature may be closely controlled depending upon the application.
7. 金属在熔炉或坩埚中预热到高于液化温度的一个合适范围内(不希望金属在浇铸完成前凝固)。确切的温度要根据应用场合严格控制。
Degassing, and other treatment processes may be done at this time, such as removal of impurities (i.e. slag). Some portion of this metal may be remelted scrap from previously cast parts—10% is reasonable.
在此期间还要进行排气和其它处理步骤，例如去除杂质(即熔渣)。可以加入一定量原先是这种金属铸件的废料再融化—10%是适当的。
8. The metal is poured slowly, but continuously into the mold until the mold is full.
9. As the molten metal cools (minutes to days), the metal will shrink and the volume will decrease. During this time molten metal may backflow from the molten risers to feed the part and maintain the same shape.
8. 将金属缓慢而连续地注满型模。
9. 随着熔化金属的冷却(几分钟到几天)，金属收缩体积减小。在此期间熔化金属可能从冒口回流供给零件以保持其形状不变。
10. Once the part starts to solidify small dendrites of solid material form in the part. During this time metal properties are being determined, and internal stresses are being generated. If a part is allowed to cool slowly enough at a constant rate then the final part will be relatively homogenous and stress free.
10. 在零件开始凝固其内部形成固态金属的小型树枝状结晶期间金属性能被确定，同时也产生了内应力。如果零件以恒定速率冷却得足够缓慢，最终零件将相对均质并释放内应力。11. Once the part has completely solidified below the eutectic point it may be removed with no concern for final metal properties. At this point the sand is simply broken up, and the part removed. At this point the surface will have a quantity of sand adhering to the surface, and solid cores inside.
11. 一旦零件在共析点以下完全凝固，可以不考虑金属的最后性能而将其取出。这时可以简单地打碎砂型并取出零件，但零件表面会有大量型砂粘附着，内部还有实心的砂芯。
12. A bulk of the remaining sand and cores can be removed by mechanically striking the part. Other options are to use a vibrating table, sand/shot blaster, hand labor, etc.
12.大量的剩余型砂和砂芯要通过机械敲击零件来去除。其它的选择还有采用振动台、喷砂/喷丸机、手工作业等等。
13. The final part is cut off the runner gate system, and is near final shape using cutters, torches,
etc. Grinding operations are used to remove any remaining bulk.
14. The part is taken down to final shape using machining operations. And cleaning operations may be used to remove oxides, etc.
13. 最后零件要用刀具、喷枪等切掉浇道闸道系统，这样就接近最终形状了。再用磨削作业去除多余的部分。
14. 通过机加工将零件切削到最终形状。可能还要用清洗作业去除氧化物等。
Investment casting熔模铸造
Investment casting is also known as the lost wax process. This process is one of the oldest manufacturing processes. The Egyptians used it in the time of the Pharaohs to make gold jewelry (hence the name Investment) some 5,000 years ago.
熔模铸造也称为失蜡加工。这是最古老的制造工艺之一。大约在5,000年前的法老王时代，埃及人就用它制造黄金饰品(因此而得名投资)。
Intricate shapes can be made with high accuracy. In addition, metals that are hard to machine or fabricate are good candidates for this process. It can be used to make parts that cannot be produced by normal manufacturing techniques, such as turbine blades that have complex shapes, or airplane parts that have to withstand high temperatures.
复杂的形状能被高精度地制造。另外较难机加工或制作的金属都能用此工艺。它还能用于生产一般制造技术无法生产的零件，例如有复杂形状的涡轮叶片或必须耐得住高温的飞机零件。
The mold is made by making a pattern using wax or some other material that can be melted away. This wax pattern is dipped in refractory slurry, which coats the wax pattern and forms a skin. This is dried and the process of dipping in the slurry and drying is repeated until a robust thickness is achieved.
制作铸型的型模采用石蜡或其它一些能被融化掉的材料做成。石蜡型模浸泡在耐热浆里，让它覆盖型模并形成外壳，然后使其变干。重复这个浸泡、变干的过程直至获得足够的厚度。
After this, the entire pattern is placed in an oven and the wax is melted away. This leads to a mold that can be filled with the molten metal. Because the mold is formed around a one-piece pattern (which does not have to be pulled out from the mold as in a traditional sand casting process), very intricate parts and undercuts can be made.
完成后把整个型模放在烤箱里融化石蜡。这样就做成了能填充熔化金属的铸型。由于这种铸型是环绕整块型模形成的(无需像传统的砂型铸造工艺那样拔模)，能制作十分复杂的零件和浮雕。
The wax pattern itself is made by duplicating using a stereo lithography or similar model—which has been fabricated using a computer solid model master.
石蜡型模本身能用立体制版或类似的模型复制—这可以采用计算机立体模型原版制作。
The materials used for the slurry are a mixture of plaster, a binder and powdered silica, a refractory, for low temperature melts. For higher temperature melts, sillimanite or alumina-silicate is used as a refractory, and silica is used as a binder.
对较低熔化温度而言，用于耐热浆的材料是石膏作粘合剂和用粉末状硅石作耐温材料的混合物。对较高熔化温度而言，则采用硅线石或氧化铝硅酸盐作耐温材料、无水硅酸作粘合剂。
Depending on the fineness of the finish desired additional coatings of sillimanite and ethyl silicate may be applied. The mold thus produced can be used directly for light castings, or be reinforced
by placing it in a larger container and reinforcing it more slurry.
根据最后所需光洁度也可采用硅线石和乙烷基硅酸盐。这样生成的铸模可直接用于薄壁铸件或通过将其放在较大容器内用更多耐热浆加强。
Just before the pour, the mold is pre-heated to about 1,000℃(1,832℉) to remove any residues of wax, harden the binder. The pour in the pre-heated mold also ensures that the mold will fill completely.
在正要浇铸之前，将型模预热到约1,000℃(1,832℉)以去除剩余石蜡、硬化粘合剂。在预热的型模中浇铸也能保证型模完全充满。
Pouring can be done using gravity, pressure or vacuum conditions. Attention must be paid to mold permeability when using pressure, to allow the air to escape as the pour is done.
浇铸可采用重力、压力或真空条件来实现。当使用压力时必须注意渗透性，以便在浇铸的同时让空气逸出。
Tolerances of 0.5% of length are routinely possible, and as low as 0.15% is possible for small dimensions. Castings can weigh from a few grams to 35kg (0.1oz to 80lb), although the normal size ranges from 200g to about 8kg(7oz to 15 lb). Normal minimum wall thicknesses are about 1mm to about 0.5mm(0.040~ 0.020 in.) for alloys that can be cast easily.
一般公差可能为长度的0.5%，小尺寸可能低到0.15%。虽然通常尺寸的铸件重量范围为200g到约8kg(7oz到15lb)，但实际可从几克到35kg (0.1oz to 80lb)。对容易铸造的合金而言，通常壁厚约为1mm到0.5mm(0.040~ 0.020 in.)。
The types of materials that can be cast are aluminum alloys, bronzes, tool steels, stainless steels, stellite, hastelloys, and precious metals. Parts made with investment castings often do not require any further machining, because of the close tolerances that can be achieved.
可以用于铸造的材料类型有：铝合金、青铜、工具钢、不锈钢、钨铬钴合金、镍基合金和贵金属。采用熔模铸造的零件常常不需要进一步加工，因为熔模铸造能达到精密的公差。
Centrifugal Casting离心铸造
Centrifugal casting (Fig.3.3) as a category includes centrifugal casting, semi-centrifugal casting and centrifuging. In centrifugal casting, a permanent mold is rotated about its axis at high speeds (300 to 3,000rpm) as the molten metal is poured.
离心铸造(图3.3)作为一个种类包括了离心铸造、半离心铸造和离心法铸造。离心铸造中，永久性的型模在熔化金属浇铸时以较高速度(300到3,000rpm)绕其轴线旋转。
The molten metal is centrifugally thrown towards the inside mold wall, where it solidifies after cooling. The casting is usually a fine grain casting with a very fine-grained outer diameter, which is resistant to atmospheric corrosion, a typical situation with pipes. The inside diameter has more impurities and inclusions, which can be machined away.
受离心力作用熔化金属被抛向型模的内壁，在那里冷却后固化。这种铸件通常为外径处晶粒非常细小的细晶粒铸件，能耐大气腐蚀，典型的情况是管子。内径处则有较多的杂质和内含物，但可用机加工去除。
Only cylindrical shapes can be produced with this process. Size limits are up to 3m(10feet) diameter and 15m(50 feet) length. Wall thickness can be 2.5mm to 125mm(0.1~5.0in.). The tolerances that can be held on the OD can be as good as 2.5mm (0.1in.) and on the ID can be 3.8mm(0.15in.). The surface finish ranges from 2.5mm to 12.5mm(0.1~0.5in.) rms(root-mean-square).
金属材料材质分类及用途
金属材料材质 铜有很多种 纯铜：又称紫铜含铜量在99.5%以上比如电线丝 铜锌合金：又称黄铜一般铜占60% 锌占40% 阀门锁芯 铜锡合金：又称青铜有些轴承套 铜镍合金：又称白铜银状比如钥匙（一般钥匙黄色的是黄铜白色的是白铜）最常用的就这几种 铜主要分为纯铜和合金铜 纯铜有T2,另有无氧铜系列C10100;C10200、磷脱氧铜TP1\TP2 合金铜分; 1、简单黄铜铜-锌合金； 2、复杂黄铜铜+锌+其他金属； 3、青铜：分铁青铜、磷青铜、铝青铜、铍青铜等（铜中加入除锌、镍以外的金属） 4、白铜：普通白铜、锌白铜、铁白铜、铝白铜等等（铜中加入镍为主和其他金属）
铝材的分类 （1）按有无合金成分，铝材分为纯铝及铝合金。铝合金按合金系列又分为Al-Mn合金、Al-Cu 合金、Al-Si合金和Al-Mg合金等。 （2）按压力加工能力，可分为变形铝和非变形铝（例如：铸铝）。 （3）按能否热处理强化，铝合金又分为非热处理强化铝和热处理强化铝。铝没有同素异构体，纯铝、铝锰合金、铝镁合金等不可能通过热处理相变来提高强度。但是，铝铜和铝镁硅等合金可通过固溶时效析出强化相提高强度，称为可热处理强化铝。不能通过固溶时效析出强化相提高强度的称为不可热处理强化铝。 铝合金分为： 1系：特点:含铝99.00%以上,导电性有好,耐腐蚀性能好,焊接性能好,强度低,不可热处理强化. 应用范围：高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途. 2系：特点：:以铜为主要合元素的含铝合金.也会添加锰、镁、铅和铋为了切削性。如：2011合金，在熔练过程中要注意安全防护（会产生有害气体）。2014合金用天航空工业，强度高。2017合金比2014合金强度低一点，但比较容易加工。2014可热处理强化。缺点：晶间腐蚀倾向严重。应用范围：航空工业（2014合金），螺丝（2011合金）和使用温度较高的行业（2017合金）。 3系：特点：以锰为主要合金元素的铝合金，不可热处理强化，耐腐蚀性能好，焊接性能好。塑性好。（接近超铝合金）。缺点：强度低，但可以通过冷加工硬化来加强强度。退火时容易产生粗大晶粒。应用范围：飞机上使用的导油无缝管（3003合金），易拉罐（3004合金）。4系：以硅为主，不常用。部分4系可热处理强化，但也有部分4系合金不可热处理化。hr 5系：特点：以镁为主。耐耐性能好，焊接性能好，疲劳强度好，不可热处理强化，只能冷加工提高强度。应用范围：割草机的手柄、飞机油箱导管、防弹衣。 6系：特点：以镁和硅为主。Mg2Si为主要强化相，目前应用最广泛的合金。6063、6061用的最多、其它6082、6160、6125、6262、6060、6005、6463。6063、6060、6463在6系中强度比较低。6262、6005、6082、6061在6系中强度比较高。特性：中等强度，耐腐蚀性能好，焊接性能好，工艺性能好（易挤压出成形）氧化着色性能好。应用范围：交能工具（如：汽车行李架、门、窗、车身、散热片、间箱外壳） 7系：特点：以锌为主，但有时也要少量添加了镁、铜。其中超硬铝合金就是含有锌、铅、镁和铜合金接近钢材的硬度。挤压速度较6系合金慢，焊接性能好。7005和7075是7系中最高的档次，可热处理强化。应用范围：航空方面（飞机的承力构件、起落架）、火箭、螺旋桨、航空飞船。
新材料的产业链、分类及应用
新材料学习资料 一、新材料分类： 按材料的属性划分有金属材料、无机非金属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。 1、金属材料：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。 2、无机非金属材料：陶瓷、砷化镓半导体等 3、有机高分子材料：主要是碳、氢、氧、氮等 4、先进复合材料：指可用于加工主承力结构和次承力结构、其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。 按材料的使用性能分，有结构材料和功能材料。 1、结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求。 2、功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。 二、新材料类型： 1、复合新材料：由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类： 金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。 非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 复合新材料在新能源和交通市场上的应用： （1）清洁、可再生能源用复合材料，包括风力发电用复合材料、烟气脱硫装置用复合材料、输变电设备用复合材料和天然气、氢气高压容器。 （2）汽车、城市轨道交通用复合材料，包括汽车车身、构架和车体外覆盖件，轨道交通车体、车门、座椅、电缆槽、电缆架、格栅、电器箱等。 （3）民航客机用复合材料，主要为碳纤维复合材料。热塑性复合材料约占10%，主要产品为机翼部件、垂直尾翼、机头罩等。中国未来20年间需新增支线飞机661架，将形成民航客机的大产业，复合材料可建成新产业与之相配套。 （4）船艇用复合材料，主要为游艇和渔船，游艇作为高级娱乐耐用消费品在欧美有很大市场，由于中国鱼类资源的减少、渔船虽发展缓慢，但复合材料特有的优点仍有发展的空间。 2、超导材料：有些材料当温度下降至某一临界温度时，其电阻完全消失，这种现象称为超导电性，具有这种现象的材料称为超导材料。 超导材料主要分为合金材料（如铝合金、铜合金、铁合金、镁合金和高温合金等）和化合物材料（如超导陶瓷）两种。 超导材料最诱人的应用是：（1）发电、输电和储能。（2）超导磁悬浮列车。（3）超导计算机等
高分子材料概述课程报告之液晶高分子材料
高分子材料概述课程报告之液晶高分子材料一．概述 进入近代社会特别是进入二十一世纪，人类对材料的需求越来越迫切，对材料的性能和经济性的要求也越来越高，在这样的背景下，液晶高分子材料显然具有巨大优势。可液晶高分子材料又是一类什么材料呢？ 首先来介绍一下液晶：液晶是某些小分子有机化合物或某些高分子在熔融态或在液体状态下, 形成的有序流体, 既具有晶体的各向异性, 又具有液体的流动性, 是一种过渡状态, 这种中间态称为液晶态,又称为物质的第四态或介晶态。处于这种状态下的物质称为液晶。而液晶高分子是由液晶单元和柔性间隔以化学键结合而成。由于它们兼具液晶的取向有序性和位置有序性及高分子的长键分子特性等优异功能，使得它们成为全世界的学术研究机构与大公司实验室都极为关注的材料。而在自然界也存在天然液晶高分子材料，如纤维素衍生物、多肽及蛋白质、DNA和RNA等，与它们对应的则为合成液晶高分子。根据液晶形成的条件，可以将液晶高分子分为溶致液晶高分子和热致液晶高分子。它们分别在一定浓度的溶液中或在一定温度范围内表现出液晶性，这种溶致性或热致性决定了在制备液晶高分子材料时采用的工艺技术。 二．液晶高分子材料的性能 液晶高分子含有棒状等具有一定长径比的液晶单元，因此其分子键都为刚性或半刚性。这种刚性或半刚性的分子键易于形成空间位置
上排布的有序性和在液晶态加工过程中分子键能高度取向，因此液晶高分子材料具有一系列优异的性能。液晶高分子的熔体具有高流动性、低成型收缩率、低热膨胀系数与高的尺寸稳定性、高强度与高模量、耐高温等力学性能，并有优异的电绝缘性能、耐化学腐蚀性、耐老化性、阻燃性等一系列优异的综合性能。作为液晶白增强塑料、高性能纤维、板材、薄膜及光导纤维包覆层，被广泛应用于电子电器、航天航空、国防军工、光通讯等高新技术领域以及汽车、机械、化工等国民经济各工业部门。正是由于其优异的性能和广阔的应用前景，使得液晶高分子材料成为当前高分子科学中颇有吸引力的一个研究领域。 三．液晶高分子材料的分类 液晶高分子材料具有如此优异的性能，那其分类又有哪些呢？目前，液晶高分子分类方法有三种。从液晶基元在分子中所处的位置可分为主链型和侧链型两类。从应用的角度可分为热致型和溶致型两类，这两种分类方法是相互交叉的，即主链型液晶高分子同样具有热致型和溶致型，而热致型液晶高分子又同样存在主链型和侧链型。从液晶高分子在空间排列的有序性不同，液晶高分又有近晶型、向列型、胆甾型三种不同的结构类型。 （1）近晶型结构 近晶型结构是所有液晶中具有最接近结晶结构的一类。这类液晶中，棒状分子依靠所含官能团提供的垂直于分子的长轴方向的强有力的相互作用，互相平行排列成层状结构，分子的长轴垂直于层片平
工程力学材料力学_知识点_及典型例题
作出图中AB杆的受力图。 A处固定铰支座 B处可动铰支座 作出图中AB、AC杆及整体的受力图。 B、C光滑面约束 A处铰链约束 DE柔性约束 作图示物系中各物体及整体的受力图。 AB杆：二力杆 E处固定端 C处铰链约束
（1）运动效应：力使物体的机械运动状态发生变化的效应。 （2）变形效应：力使物体的形状发生和尺寸改变的效应。 3、力的三要素：力的大小、方向、作用点。 4、力的表示方法： （1）力是矢量，在图示力时，常用一带箭头的线段来表示力；（注意表明力的方向和力的作用点！） （2）在书写力时，力矢量用加黑的字母或大写字母上打一横线表示，如F、G、F1等等。 5、约束的概念：对物体的运动起限制作用的装置。 6、约束力（约束反力）：约束作用于被约束物体上的力。 约束力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。 约束力的作用点，在约束与被约束物体的接处 7、主动力：使物体产生运动或运动趋势的力。作用于被约束物体上的除约束力以外的其它力。 8、柔性约束：如绳索、链条、胶带等。 (1)约束的特点：只能限制物体原柔索伸长方向的运动。 (2)约束反力的特点：约束反力沿柔索的中心线作用，离开被约束物体。（） 9、光滑接触面：物体放置在光滑的地面或搁置在光滑的槽体内。 （1）约束的特点：两物体的接触表面上的摩擦力忽略不计，视为光滑接触面约束。被约束的物体可以沿接触面滑动，但不能沿接触面的公法线方向压入接触面。 （2）约束反力的特点：光滑接触面的约束反力沿接触面的公法线，通过接触点，指向被约束物体。（） 10、铰链约束：两个带有圆孔的物体，用光滑的圆柱型销钉相连接。 约束反力的特点:是方向未定的一个力；一般用一对正交的力来表示，指向假定。（）11、固定铰支座 （1）约束的构造特点：把中间铰约束中的某一个构件换成支座，并与基础固定在一起，则构成了固定铰支座约束。
金属材料的分类及性能
金属材料的分类及性能 一、金属材料定义：是金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料。 二、金属材料分类： ①黑色金属：纯铁、铸铁、钢铁、铬、锰。 ②有色金属：有色轻金属、有色重金属、半金属、贵金属、稀有金属 三、金属材料性能： ①工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等 ②使用性能：机械性能、物理性能、化学性能等 1. 工艺性能 金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下五个方面：（1）铸造性能：反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度，表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性、熔点，铸件显微组织的均匀性、致密性，以及冷缩率等。铸造性能通常指流动性，收缩性，铸造应力，偏析，吸气倾向和裂纹敏感性。 （2）锻造性能：反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度，例如将材料加热到一定温度时其塑性的高低（表现为塑性变形抗力的大小），允许热压力加工的温度范围大小，热胀冷缩特性以及与显微组织、机械性能有关的临界变形的界限、热变形时金属的流动性、导热性能等。可锻性：塑性和变形抗力 （3）焊接性能：反映金属材料在局部快速加热，使结合部位迅速熔化或半熔化（需加压），从而使结合部位牢固地结合在一起而成为整体的难易程度，表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性、热胀冷缩特性、塑性以及与接缝部位和附近用材显微组织的相关性、对机械性能的影响等。 （4）切削加工性能：反映用切削工具（例如车削、铣削、刨削、磨削等）对金属材料进行切削加工的难易程度。 （5）热处理性能：热处理是机械制造中的重要过程之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的，所以，它是机械制造中的特殊工艺过程，也是质量管理的重要环节。 2. 机械性能：
常用金属材料分类及鉴别知识
1.2 常用金属材料 金属材料来源丰富，并具有优良的使用性能和加工性能，是机械工程中应用最普遍的材料，常用以制造机械设备、工具、模具，并广泛应用于工程结构中。 金属材料大致可分为黑色金属两大类。黑色金属通常指钢和铸铁；有色金属是指黑色以外的金属及其合金，如铜合金、铝及铝合金等。 1.2.1 钢 钢分为碳素钢（简称碳钢）和合金两大类。 碳钢是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷杂质的铁碳合金。工业用碳钢的含碳量一般为0.05%～1.35%。 为了提高钢的力学性能、工艺性能或某些特殊性能（如耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等），冶炼中有目的地加入一些合金元素（如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等），这种钢称为合金钢。 （一）碳钢 1．碳钢的分类 碳钢的分类方法有多种，常见的有以下三种。 （1）按钢的含碳量多少分类分为三类： 低碳钢，含碳量0.25%； 中碳钢，含碳量为0.25%～0.60%； 高碳钢，含碳量0.60%。 （2）按钢的质量（即按钢含有害元素S、P的多少）分类分为三类： 普通碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.055%和0.045%； 优质碳素钢，钢中S、P含量均≤0.040%； 高级碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.030%和0.035%。 （3）按钢的用途分类分为两类： 碳素结构钢，主要用于制造各种工程构件和机械零件； 碳素工具钢，主要用于制造各种工具、量具和模具等。 2．碳钢牌号的表示方法 （1）碳素结构钢碳素结构钢的牌号由屈服点“屈”字汉语拼音第一个字母Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z）等四部分按顺序组成。其中质量等级按A、B、C、D顺序依次增高，F代表沸腾钢，b代表镇静钢，Z代表镇静钢等。如Q235-A·F表示屈服强度为235Mpa的A级沸腾碳素结构钢。 （2）优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。这两位数字代表钢中的平均含碳量的万分之几。例如45钢，表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。08钢，表示平均含碳量为0.08%的优质碳素结构钢。 （3）碳素工具钢碳素工具钢的牌号是用碳字汉语拼音字头T和数字表示。其数字表示钢的平均含碳量的千分之几。若为高级优质，则在数字后面加“A”。例如，T12钢，表示平均含碳量为1.2%的碳素工具钢。T8钢，表示平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。T12A，表示平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。 3．碳钢的用途举例 Q195、Q215，用于铆钉、开口销等及冲压零件和焊接构件。 Q235、Q255，用于螺栓、螺母、拉杆、连杆及建筑、桥梁结构件。 Q275，用于强度较高转轴、心轴、齿轮等。 Q345，用于船舶、桥梁、车辆、大型钢结构。
高分子液晶材料
高分子液晶材料 高分子1101 田原3110705027 摘要： 液晶高分子是在一定条件下能以液晶相态存在的高分子，高分子化合物的功能特性和液晶相序的有机结合赋予了液晶高分子以鲜明的个性和特色，以高强度、高模量、低热膨胀率、耐辐射和化学药品腐蚀等优异性能开辟了特种高分子材料的新领域。在机械、电子、航空航天等领域的应用已崭露头角,目前正向生命科学、信息科学、环境科学蔓延渗透,并将波及其它科技领域。 关键词：高分子液晶材料历史与发展结构与性能 一、概述 液晶LC D（L iq ui d Crysta l Display）对于许多人而言已经不是一个新鲜的名词。从电视到随身听的线控，它已经应用到了许多领域。液晶现象是1888年奥地利植物学家 F.Reintizer在研究胆甾醇苯甲酯时首先发现的。研究表明，液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，大多数由小分子量基元键结合而成，它是一种结晶态，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。 二、液晶高分子材料的分类及其特性 目前，液晶高分子分类方法有三种。从液晶基元在分子中所处的位置可分为主链型和侧链型两类。从应用的角度可分为热致型和溶致型两类，这两种分类方法是相互交叉的，即主链型液晶高分子同样具有热致型和溶致型，而热致型液晶高分子又同样存在主链型和侧链型。从液晶高分子在空间排列的有序性不同，液晶高分又有近晶型、向列型、胆甾型三种不同的结构类型。 1、主链型液晶高分子 主链型高分子液晶是指介晶基元处于主链中的一类高分子材料。在20世纪70 年代中期以前，它们多是指天然大分子液晶材料。自从D upont 公司首次获得聚芳香酰胺的溶液型主链型高分子液晶性质的应用以来，主链型高分子液晶材料的合成、结构与性能关系和应用等都得以很大发展。按液晶形成过程，主链型高分子液晶可以分为溶液型主链高分子液晶和热熔型主链高分子液晶。a：溶液型主链高分子液晶 其研究最多的则是聚芳香酰胺类和聚芳香杂环类聚合物。酰胺为代表的一类溶液型高分子液晶而言，就必须借助于极强的溶剂，
材料力学习题与答案
第一章 包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限（σP）或屈服强度（σS）增加；反向加载时弹性极限（σP）或屈服强度（σS）降低的现象。 解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面－－解理面，一般是低指数，表面能低的晶面。 解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。 韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。 可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。 解理断裂是典型的脆性断裂的代表，微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。 5.影响屈服强度的因素 与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度 位错增值和运动 晶粒、晶界、第二相等
外界影响位错运动的因素 主要从内因和外因两个方面考虑 （一）影响屈服强度的内因素 1．金属本性和晶格类型（结合键、晶体结构） 单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力，其值与位错运动所受到的阻力（晶格阻力－－派拉力、位错运动交互作用产生的阻力）决定。 派拉力： 位错交互作用力 （a是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数，L是位错间距。）2．晶粒大小和亚结构 晶粒小→晶界多（阻碍位错运动）→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏观塑性变形。 晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，使屈服强度降低（细晶强化）。 屈服强度与晶粒大小的关系： 霍尔－派奇（Hall-Petch) σs= σi+kyd-1/2 3．溶质元素 加入溶质原子→（间隙或置换型）固溶体→（溶质原子与溶剂原子半径不一样）产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动→使位错受阻→提高屈服强度（固溶强化）。 4．第二相（弥散强化，沉淀强化） 不可变形第二相
液晶高分子材料的现状及研究进展
液晶高分子材料的现状及研究进展 摘要：本文综述了液晶高分子材料的研究现状，包括简单介绍了液晶高分子的发展历史，结构及性能，介绍了液晶高分子研究的新进展，对液晶高分子早各个领域的应用和潜在的性能进展做了简要的阐述，并针对液晶高分子存在的问题提出了相应的建议。 关键词：液晶高分子研究应用 前言 高分子科学，以30年代H.staidinger建立高分子学说为开展.此后高分子化学有了飞跃的发展.与此同时，高分子物理化学也有相应的发展。高分子化学注重对高聚物合成以及性质的研究，而高分子物理则重点研究高聚物的结构与性能，二者相辅相成，近年来研究较多的高分子液晶材料就是两者结合的典范。 液晶现象是1888年奥地利植物学家F.Reintizer[1]在研究胆甾醇苯甲酯时首先发现的。研究表明，液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，大多数由小分子量基元键合而成，它是一种结晶态，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。 这样人们自然会联想到具有这种结构的高分子材料。1937年Bawden和Pirie[1]在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性。这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性，其后1950年，Elliott与Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展开。50年代到70年代，美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极大成就，1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量较低，1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维Nomex，1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强.高模量的Kevlar纤维，并付注实用，以后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型。在这一方面Jackson等作出了较大贡献，他们合成了对苯二甲酸已二醇酯与对羟基苯甲酸的共聚物，可注塑成型，这是一种模量极高的自增强液晶材料。 从应用领域分析，液晶高分子材料在电子电气行业中需求量最大且发展迅速，1998年可达3600 吨，平均年增长23.1 %；其次是通讯业，需求量约1540 吨，增长21.1%；工业界及运输业总需求量不到1700 吨，平均年增长率约为I1%。主要用于接插件、开关、继电器、模塑印刷电路板、光缆结构件、复合材料、机械手、泵/阀门组件、功能件等，极大地推动了液晶高分子技术及其它高新技术的发展。 从高分子液晶诞生到现在只有50多年的历史，是一门很年轻的学科。虽然高分子液晶[2]是具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率、低密度、良好的介电性、阻燃性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能，作为液晶自增强塑料、高性能纤维、板材、薄膜及光导纤维包覆层，被广泛应用于电子电器、航天航空、国防军工、光通讯等高新技术领域以及汽车、机械、化工等国民经济各工业部门。但目前对它的研究仍处于较低的水平，理论研究较狭隘，液晶高分子尚存在制品的机械性能各向异性、接缝强度低、价格相对较高等缺点，这些都有待于进一步的改进，所以高分子液晶仍是高分子科学研究的一个热点。 1液晶高分子材料的特性[3] 1.1取向方向的高拉伸强度和高模量
高分子液晶材料的应用及发展趋势讲解
# 16 #陶瓷2009. No. 3 高分子液晶材料的应用及发展趋势 王瑾菲蒲永平杨公安杨文虎 ( 陕西科技大学材料科学与工程学院西安710021) 摘要液晶相是不同于固相和液相的一种中介相态。系统地阐述了液晶的发现、形成机制以及分类,简单介绍了液晶高分子的结构特点,介绍了主链型和侧链型液晶高分子研究的新进展,并对液晶在各个领域的应用研究和潜在性能进展作了简要的阐述。 关键词液晶高分子液晶研究进展 Application and the Development of Liquid Crystal Polymer Materials Wang Jinfei, Pu Yongping, Yang Gongan, Yang Wenhu( School of Materials Science & Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi. an, 710021) Abstract: Liquid crystal phase is different from the solid phase and an intermediate liquid phase. This paper described the discovery of the LCD, and the mechanism for the formation and classification, briefly introducd the liquid crystalline polymer structural, researched new progress of the main- chain and side- chain type liquid crystal polymer and indicated the application progress and potential properties of LCD in all fields. Key words: Liquid crystalline polymer; Liquid crystal; Study progress 1 液晶的发现 液晶是某些物质在熔融态或在溶液状态下形成的有序流体的总称。液晶的发现可以追溯到1888年,奥 地利植物学家 F Reinitzer发现,把胆甾醇苯酸脂( Cho-l esteryl Benzoate, C6 H5 CO2 C27 H45 , 简称 CB) 晶体加热到145. 5 e 会熔融成为混浊的液体, 145. 5 e 就是该物质的熔点。继续加热到178. 5e,混浊的液体会突然变成清亮的液体,而且这种由混浊到清亮的过程是可逆的。O Lehmann经过系统地研究指出,在一定的温度范围内,有些物质的机械性能与各向同性液体相似;但是它们的光学性质却和晶体相似,是各向异性的。因此,这些介于液体和晶体之间的相被称为液晶相[ 1]。 2 液晶高分子的分类 液晶是一类具有特殊性质的液体,既有液体的流动性又有晶体的各向异性特征。现在研究及应用的液晶主要为有机高分子材料。一般聚合物晶体中原子或
1H411011常用金属材料的类型及应用
1H411011常用金属材料的类型及应用 金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。机电工程常用的金属材料主要是制造各种大型金属构件的用钢，如建筑、机电、冶金、石化、电力以及锅炉压力容器、压力管道等工程的用钢。本条主要知识点是：黑色金属材料的类型及应用；有色金属材料的类型及应用。 一、黑色金属材料的类型及应用 (一）碳素结构钢 1. 碳素结构钢的分级。碳素结构钢又称为普碳钢，在国家标准《碳素结构钢》GB/T700-2006中，按照碳素结构钢屈服强度的下限值将其分为四个级别，其钢号对
应为Q195、Q215、Q235和Q275,其中Q代表屈服强度，数字为屈服强度的下限值，数字后面标注的字母A、B、C、D表示钢材质量等级，即硫、磷质量分数不同，A级钢中硫、磷含量最高，D级钢中硫、磷含量最低。 2. 碳素结构钢的特性及用途 (1) Q195、Q215、Q235A和Q235B塑性较好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、钢板、钢管等；Q235C、Q235D可用于重要的焊接件；Q235和Q275强度较高，通常轧制成型钢、钢板作构件用。 (2) 碳素结构钢具有良好的塑性和韧性，易于成型和焊接，常以热轧态供货，一般不再进行热处理，能够满足一般工程构件
的要求，所以使用极为广泛。 例如，Q235含碳量适中，具有良好的塑性、韧性、焊接性能、冷加工性能，大量生产钢板、型钢、钢筋，用以建造高压输电铁塔、桥梁、厂房屋架等，其中C、D级钢含硫、磷量低，相当于优质碳素钢，适用于制造对可焊性及韧性要求较高的工程结构机械零部件，如机座、支架、受力不大的拉杆、连杆、轴等。 (二）低合金结构钢 1. 低合金结构钢的分级 低合金结构钢也称为低合金高强度钢，按照国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008,根据屈服强度划分，其共
常用金属材料分类
常用金属材料分类 热浸镀锌钢板 (GI) 电镀锌钢板 (EG) 电镀锡钢板 - 马口铁 (SPTE) 不锈钢带材 冷轧碳素钢板 (CRS) 铝及铝合金板材 一．热浸镀锌钢板 (GI) 1. 概况: 热浸镀锌钢板即是将板材浸入熔化锌池中 , 在板材两面浸镀厚度均匀的锌层 . 锌池中锌的重量百分比 仝 97% . 2. 分类: 冷轧热浸镀锌钢材 ,依供货商习惯 .共使用 C1,C2,D1 三种材质 . 标注示范 :HGCC1-ZSFX 其中 : HG--- 热浸镀锌制程 C--- 冷轧底材 C1--- 商用品质 ; (C2--- 改良商用质量 ; D1--- 引申品质 ) Z--- 无锌花 (M--- 细小锌花 ) S--- 调质处理 (B--- 亮面调质处理 ) F--- 耐指纹涂复 (C--- 铬酸盐处理 ) X--- 不涂油 二．电镀锌钢板 (EG) 1. 概况 : 与 GI 料基体材料相同 , 均为商用性能 SPCC (冷轧碳素钢板中一款 ) 材质 . 不同的是采用电镀方式附着 表面锌层 . (又称为电解片： SECC ) 2. 镀锌层重量 : 是材料使用性能的一个重要参数 ，如果锌层较厚且致密，可有效防止SPCC 材质与空气或其它物质接触 产生氧化 . 3. 区别与用途： GI 料与EG 料目前在 NOTE-BOOK^业应用越来越广，因为： SPCC 质地较软,易冲压成形，并且易保证产品结构尺寸要求，另外价格便宜.常用于支架，外壳，连结 EG 料相对于GI 来讲价格稍贵，但表面状况相对显得较光亮.表面状况：无锌花或很细小锌花.防腐性 能相对较好 . 三．电镀锡钢板 - 马口铁 (SPTE) 1. 概况： 基材为低碳钢表面电镀锡 , 常称马口铁 (SPTE). 2. 镀锡用原钢板可划分为以下三种钢类型 : D 类—铝脱氧钢 ,适用于深引伸要求 ,减小表面折痕和拉伸变形等危害 . L 类--- 残留元素( Cu,Ni,Cr,Mo) 特别少 , 对某种食品耐蚀性极好 , 适用于食品类容器 . 用途： 片等.
液晶高分子材料的现状及研究进展.doc
液晶高分子材料研究进展 肖桂真，纺织学院，1030011063 摘要：高分子液晶是近年来迅速兴起的一类新型高分子材料，它具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀率、低收缩率、耐化学腐蚀的特点。本文综述了液晶高分子材料的发展历史，结构及性能，详细介绍了液晶高分子材料的种类以及在各个领域的应用，和液晶高分子材料的潜在发展前景。 关键词：功能高分子材料；液晶高分子材料；研究；应用 0前言 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。功能高分子材料之所以具有特定的功能，在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）而制得的一类高分子。一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团，其功能性的显示往往十分复杂，不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构，还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等，后者对生物活性功能的显示更为重要。高分子液晶材料是近年来研究较多的一种功能高分子材料，它是介于液体和晶体之间的一种中介态，具有独特的结构与性能。 1高分子液晶的发展 1.1液晶的发现 液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，大多数由小分子量基元键合而成，它是一种结晶态，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。液晶的发现可以追溯到1888年，奥地利植物学家F.Reinitzer发现，把胆甾醇苯酸脂(Ch01．esteryl Benzoate，C6 H5C02C27 H45．简称CB)晶体加热到145．5℃会熔融成为混浊的液体，145．5℃就是该物质的熔点，继续加热到178．5 ℃，混浊的液体会突然变成清亮的液体，而且这种由混浊到清亮的过程是可逆的。O.Lehnmnn经过系统地研究指出，在一定的温度范围内，有些物质的机械性能与各向同性液体相似；但是它们的光学性质却和晶体相似，是各向异性的。因此，这些介于液体和晶体之间的相被称为液晶相。 1.2液晶高分子的发展 1937年Bawden和Pirie在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性，这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性。其后1950年，Elliott与Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展开。50年代到70年代，美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极大成就：1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量较低；1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维Nomex；1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强、高模量的Kevlar纤维，并付注实用；此后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型，在这一方面Jackson等作出了较大贡献，他们合成了对苯二甲酸已二醇酯与对羟基苯甲酸的共聚物，可注塑成型，这是一种模量极高的自增强液晶材料。 从应用领域分析，液晶高分子材料在电子电气行业中需求量最大且发展迅速，1998年可达3600 吨，平均年增长23.1 %；其次是通讯业，需求量约1540 吨，增长21.1%；工业界及运输业总需求量不到1700 吨，平均年增长率约为I1%，主要用于接插件、开关、继电
金属材料的分类及牌号
金属材料的分类及牌号 焊接基础、热处理 葛兆祥1 2 江苏省电力试验研究院有限公司 江苏省电机工程学会金属材料与焊接专委会 金属材料分类及牌号 金属材料的种类很多，常用的有钢、铁，铝及其合金，铜及其合金，钛及其合金，镁及其合金，锆及其合金，镍及其合金等。在我们电力系统，应用最多的还是钢和铁。所以，今天我们主要讨论钢和铁的有关内容。 一、铸铁 1、特点 铸铁与钢相比强度较低，塑性、韧性较差。但是具有良好的： ▇耐磨性 ▇吸震性 ▇铸造性、 ▇可切削性 铸铁的焊接性差，因此，影响了它的发展。但是随着焊接技术的发展，铸铁（设备）的焊接也取得了很大的成功，获得了很大的经济效益。 2、铸铁的分类 铸铁是含碳量为2％～4.5％的铁碳合金。在铸铁的化学成分中还有Si、Mn及S、P等杂质。为了改善铸铁的性能，常在铸铁中加入Ni、Cr、Mn、Si、V、Ti、Mg等元素，成为合金铸铁。 按照C在铸铁中存在的状态和形式的不同，可将铸铁分为五类： ▇白口铸铁 C在铁中绝大部分以渗碳体（Fe3C）的形式存在，断口呈白色而得名。渗碳体硬而脆，无法加工，故应用不广。主要用于轧辊、不需要加工的耐磨件等。 ▇灰口铸铁C以片状石墨存在，其断口呈暗灰色而得名。普通灰铁石墨较粗，如在浇注之前的铁水中加入少量的硅铁或硅钙等孕育剂，进行孕育处理，促使石墨自发形核，可使粗片状石墨细化，形成孕育铸铁。
▇可锻铸铁 C团絮状石墨存在，是将白口铁经长时间石墨化退火，使渗碳体分解形成石墨并呈团絮状分布于基体内，因其韧性较好故称可锻铸铁。可锻铸铁是由炼钢生铁在900～1000℃的温度下经过2～9天长时间的退火形成。 ▇球墨铸铁 C以球状石墨存在，故称球墨铸铁。这是铁水中加入纯镁或稀土镁合金等球化剂而获得，具有较高的强度和韧性，可通过热处理改善力学性能，可制造强度高，形状复杂的铸件。 ▇蠕墨铸铁 C以蠕虫状石墨存在，浇注前在铁水中加入稀土硅铁、稀土镁钛等蠕化剂，促使C形成蠕虫状。 ▇铁合金 铁合金是Fe和其它一定量的合金元素组成的合金。它是炼钢原料之一，也是焊接冶金必不缺少原材料。炼钢和焊接时作为脱氧剂或渗合金剂加入，起到脱氧、渗合金等作用，改善钢材和焊缝的性能。 ○常用铁合金 ――SiFe 硅铁分别有含硅95％、75％、45％的几种，也有12％的贫硅铁、硅铝合金、硅钙合金，硅锰合金。 ――MnFe 按含碳量分为碳素锰铁（含碳量7％），中碳锰铁（C1.5～1.0％），低碳锰铁（C0.50％）。 ――CrFe 按含碳量分为碳素铬铁（C8～4％），中碳铬铁（C4～0.5％），低碳铬铁（0.5～0.15），微碳铬铁（C0.06），超微碳铬铁（C＜0.03），金属铬、硅铬合金。 3、铸铁组织 铸铁组织与化学成分和冷却速度有关 ――化学成分影响 ▇有些元素能促使石墨化，如C、Ni、Si、Al、Cu等； ▇有些是阻止石墨化元素，如S、V、Cr等。 在铸铁中，C以石墨形式析出的过程称为石墨化。 ――冷却速度的影响 ▇冷却速度很快时，便形成以珠光体和渗碳体（为基体），构成白口铁； ▇冷却速度足够慢时，便形成以铁素体为基体的片状石墨分布的灰口铸 ▇介于两者之间，形成以珠光体为基体和石墨组成灰口铁或珠光体和铁素体为基体灰口铁。 4、铸铁的牌号和力学性能 铸铁的牌号在GB/T5612-1985中作了相应的规定。规程对化学成分不做明确规定，仅规
液晶高分子材料
高分子液晶材料 Liquid crystal polymer materials 摘要： 液晶高分子是在一定条件下能以液晶相态存在的高分子，高分子化合物的功能特性和液晶相序的有机结合赋予了液晶高分子以鲜明的个性和特色，以高强度、高模量、低热膨胀率、耐辐射和化学药品腐蚀等优异性能开辟了特种高分子材料的新领域。在机械、电子、航空航天等领域的应用已崭露头角,目前正向生命科学、信息科学、环境科学蔓延渗透,并将波及其它科技领域。 关键词：高分子液晶材料历史与发展结构与性能 正文 简述液晶高分子材料是在一定条件下能以液晶相态存在的高分子,与其它高分子材料相比，液晶高分子有液晶相所特有的取向序和位置序；与普通低分子液晶化合物相比，液晶高分子又具有高分子化合物的结构和功能特性，如具有高分子量等。液晶高分子材料从应用的角度可分为热致型和溶致型两类，这两种分类方法是相互交叉的，即主链型液晶高分子同样具有热致型和溶致型，而热致型液晶高分子又同样存在主链型和侧链型。从液晶高分子在空间排列的有序性不同，液晶高分有近晶型、向列型、胆甾型三种不同的结构类
型 历史·现状·发展追溯历史,人类关于液晶现象的研究已有上百年的记载。 1937年Bawden和Pirie在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性，这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性。其后1950年，Elliott与Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展开。1956年Flory卿从理论上说明了高分子液晶相的存在。50年代到70年代，美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极大成就：1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量较低；1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维Nomex；1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强、高模量的Kevlar纤维，并付注实用；此后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型，在这一方面Jackson等作出了较大贡献，他们合成了对苯二甲酸已二醇酯与对羟基苯甲酸的共聚物，可注塑成型，这是一种模量极高的自增强液晶材料。 技术·合成溶致性主链型液晶高分子又可分为天然的(如多肽、核酸、蛋白质、病毒和纤维素衍生物等)和人工合成的两类。前者的溶剂一般是水或极性溶剂；后者的主要代表是芳族聚酰胺和聚芳杂环，其溶剂是强质子酸或对质子惰性的酰胺类溶剂，并且添加少量氯化锂或氯化钙。这类溶液出现液晶态态条件是：①聚合物的浓度高于临界值；②聚合物的分子量高于临界值；③溶液的温度低于临界值。
材料力学复习总结
《材料力学》第五版 刘鸿文 主编 第一章 绪论 一、材料力学中工程构件应满足的3方面要求是：强度要求、刚度要求和稳定性要求。 二、强度要求是指构件应有足够的抵抗破坏的能力；刚度要求是指构件应有足够的抵抗变形的能力；稳定性要求是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能 力。 三、材料力学中对可变形固体进行的3个的基本假设是：连续性假设、均匀性假设和各向同性假设。 第二章 轴向拉压 一、轴力图：注意要标明轴力的大小、单位和正负号。 二、轴力正负号的规定：拉伸时的轴力为正，压缩时的轴力为负。注意此规定只适用于轴力，轴力是内力，不适用于外力。 三、轴向拉压时横截面上正应力的计算公式：N F A σ= 注意正应力有正负号，拉伸时的正应力为正，压缩时的正应力为负。 四、斜截面上的正应力及切应力的计算公式：2cos ασσα=，sin 22 αστα= 注意角度α是指斜截面与横截面的夹角。 五、轴向拉压时横截面上正应力的强度条件[],max max N F A σσ=≤ 六、利用正应力强度条件可解决的三种问题：1.强度校核[],max max N F A σσ=≤ 一定要有结论 2.设计截面[],max N F A σ≥ 3.确定许可荷载[],max N F A σ≤ 七、线应变l l ε?=没有量纲、泊松比'εμε=没有量纲且只与材料有关、 胡克定律的两种表达形式：E σε=，N F l l EA ?= 注意当杆件伸长时l ?为正，缩短时l ?为负。 八、低碳钢的轴向拉伸实验：会画过程的应力－应变曲线，知道四个阶段及相应的四个极限应力：弹性阶段（比例极限p σ，弹性极限e σ）、屈服阶段（屈服
2H311011金属材料的类型及应用
2H311011金属材料的类型及应用 一、黑色金属材料（钢铁材料、工业中应用最广、用量最多、铁和碳为主要元素组成的合金） 1、生铁（碳的质量分数大于2%的铁碳合金）： （1）、按用途分为：炼钢生铁、铸造生铁。 （2）、按化学成分分为：普通生铁、特种生铁。 2、铸铁（碳的质量分数超过2%<一般为2.5%~3.5%>的铁碳合金） （1）、按断口颜色分为：灰铸铁（普遍应用于工业中、火电站低中参数汽轮机的低压缸和隔板）、白口铸铁、麻口铸铁。（2）、按生产方法和组织性能分为：普通灰铸铁、孕育铸铁、特殊性能铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁。 3、钢（碳的质量分数不大于2%的铁碳合金） （1）、按化学成分和性能分类： A、碳素结构钢：（Q195、Q215、Q235、Q275，其中Q代表屈服强度，数字为屈服强度的下限值；型钢、钢筋、钢丝、钢绞丝、圆钢、高强螺栓及预应力锚具） B、合金结构钢：（Q345<起重机，韧度好、缺口敏感性也较碳素结构钢大>、Q390、Q420、Q460<600MW超临界电站锅炉汽包>、Q500、Q550、Q620） C、特殊性能低合金高强度钢：（耐候钢、耐海水腐蚀钢、表面处理钢材、汽车冲压钢板、石油及天然气管线钢、工程机械用钢
与可焊接高强度钢、钢筋钢、低温用钢以及钢轨钢） （2）、按钢的用途分类：结构钢、工具钢、特殊用钢、专用钢、铸钢、锻钢、热轧钢、冷轧钢、冷拔钢。 4、钢材（应用最为广泛） （1）、型材：圆钢、方钢、扁钢、H型钢（电站锅炉钢架的立柱）、角钢、工字钢（炉墙）、T型钢、槽钢、钢轨。 （2）、板材：钢带（带钢）、薄钢板（厚度在0.2~4mm）、厚钢板（厚度在4mm以上的钢板）、中板（厚度在4~25mm之间）、厚板（厚度在25~60mm之间）、特厚板（厚度大于60mm）。（3）、管材：普通无缝钢管、螺旋缝钢管、焊接钢管（流体输送）、无缝不锈钢管、高压无缝钢管。 （4）、钢制品：焊条、管件、阀门 A、焊条（酸性焊条、碱性焊条、结构钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、低温钢焊条） B、管件（法兰、弯头、三通、四通、变径、钢制活接头、管接头、封头、盲板） C、阀门（管道工程常用阀门：闸阀、截止阀、球阀、针形阀、蝶阀、止回阀、调节阀、角阀、减压阀、安全阀、旋塞、柱塞阀、隔膜阀、浮球阀、疏水阀） 二、有色金属（铝、铜、钛、镁、镍和轴承合金） 1、铝及铝合金： （1）、纯铝：