金属基复合材料
现代科学的发展和技术的进步，对材料性能提出了更高的要求，往往希望材料具有某些特殊性能的同时，又具备良好的综合性能。传统的单一材料已经很难满足这种需要。因此，人们将注意力转向复合材料，复合材料是指由两种或两种以上成分不同，性质不同，有时形状也不同的相容性材料以物理方式合理的进行复合而制成的一种材料。其以最大限度的发挥各种材料的特长，并赋予单一材料所不具备的优良性能，复合材料的性能还具有可设计性的重要特征。
作为复合材料重要分支的金属基复合材料（MMCs），发展于20世纪50年代末期或60年代初期。现代材料方面不但要求强度高，还要求其重量要轻，尤其是在航空航天领域。金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。
1.金属基复合材料的分类
金属基复合材料（Metal matrix Composite，简称MMCs）是以陶瓷（连续长纤维、短纤维、晶须及颗粒）为增强材料，金属（如铝、镁、钛、镍、铁、桐等）为基体材料而制备的。金属基复合材料分为宏观组合型和微观强化型两大类。前者指其组分能用肉眼识别和具备两组分性能的材料(如双金属、包履板等)；后者需显微观察分辨组分以改善成分来提高强度为主要目标的材料。根据用途分类：（1）结构复合材料：高比强度、高比模量、尺才稳定性、耐热性等是其主要性能特点。用于制造各种航天、航空、汽车、先进武器系统等高性能结构件。（2）功能复合材料：高导热、导电性、低膨胀、高阻尼、高耐磨性等物理性能的优化组合是其主要特性，用于电子、仪器、汽车等
工业。强调具有电、热、磁等功能特性。（3）智能复合材料：强调具有感觉、反应、自监测、自修复等特性。根据复合材料基体可划分为铝基、镁基、钢基、钛基、高温合金基、金属间化合物基及耐热金属基复合材料等。按按增强体分类划分为颗粒增强金属基复合材料、层状增强金属基复合材料和纤维增强金属基复合材料。
2.金属基复合材料的性能特点
与传统的金属材料相比，金属基复合材料具有较高的比强度与比刚度，而与高分子基复合材料相比，它又具有优良的导电性而耐热性，与陶瓷材料相比，它又具有较高的韧性和较高的抗冲击性能。金属基复合材料性能特点有:高比强度、高模量、高韧性、高导热导电性、膨胀系数小、耐磨性好、高温强度高、表面稳定性好等。金属基复合材料具有强大的综合性能，在外层空间结构以及一些工业领域中有广泛应用前景，因而继树脂基复合材料之后，掀起了对其研究开发的热潮。目前，金属基复合材料（MMCs）作为材料的一个新兴领域已在航空航天系统，汽车系统及建筑等各个系统中得到广泛应用。
3.金属基复合材料的发展
金属基复合材料的实际研究开始于20世纪20年代关于铝和氧化铝的粉末烧结研究，对于弥散强化机理的研究，是利用小颗粒第二相阻碍位错运动，通过存在于金属基体中的微细氧化物或者沉淀相颗粒而获得强化的。在20世纪30年代，又出现了沉淀强化理论，并在以后的几十年中得到了很快地发展。到了20世纪60年代，研究集中在用纤维强化的连续纤维增强金属基复合材料，从这时候开始，金属基
复合材料发展成为复合材料的一个新的分支。于20世纪80年代初，日本丰田汽车首次将陶瓷纤维增强铝基复合材料试用于制造发动机活塞以来，发展了非连续强化的金属基复合材料，该种金属基复合材料的基体和增强体的承载比例都介于弥散强化与纤维强化这两种极端情况之间，从此金属基复合材料的研究和开发获得了飞速的发展。1990年美国在航天推进系统中形成了3250万美元的高级复合材料(主要为MMCs)市场，年平均增长率为16%，远远高于高性能合金的年增长率。到2000年，金属基复合材料的市场价值达到了1.5亿美元，国防、航空用金属基复合材料己占市场份额的80%。随在金属基复合材料应用领域的扩大，最近几年市场对金属基复合材料的需求量越来越大。从这些数据可以看出，金属基复合材料在各个行业的地位越来越重要，显示出了巨大的应用潜力。
4.金属基复合材料的制备工艺
金属基复合材料的制造方法大致分为三种：
1.固态法
固态法是在基体金属处于固态情况下与增强材料混合组成新的复合材料的方法。其中包括粉末冶金法、热压法、热等静压法、扎制法、挤压和拉拔法、爆炸焊接法等。
2.液态法
液态法是基体金属处于熔融状态时与增强材料混合组成新的复合材料的方法。其中包括真空压力浸渍法、挤压铸造法、搅拌铸造法、液态金属浸渍法、共喷沉积法、原位反应生成法等。
3.表面复合法
表面复合法包括物理气相沉积法、化学气相沉积法、热喷涂法、化学镀法、电镀法及复合镀法等。
5.金属基复合材料的研究状况
在航天航空工业及民用工业的推动下,金属基复合材料的制备和成形制造工艺有了很大的进展。其研究热点主要围绕在轻金属和重金属合金基体材料方面。
5.1金属基复合材料在汽车领域的研究
金属基复合材料用于汽车工业主要是颗粒增强和短纤维增强的铝基、镁基、钛合金等有色合金基复合材料。由于铝合金、镁合金等是传统的轻质材料,随着汽车轻量化进程的不断推进和科学技术的日益进步,在汽车工业中采用铝合金、镁合金,要求具有良好的耐磨、抗腐蚀、耐热和尺寸稳定性,并且要求质量更轻,强度、刚度更高。这就为铝基复合材料的发展提供了广阔的应用前景。
活塞是发动机的主要零件之一。它在高温高压下工作,与活塞环、汽缸壁不断摩擦,工作环境恶劣。因此选择合适的活塞材料至关重要。日本丰田公司于1983 年首次成功地用2Al 3O /Al 复合材料制备了发
动机活塞,与原来铸铁发动机活塞相比,重量减轻了5 %～10% ,导热性提高了4 倍左右。
连杆是汽车发动机中继活塞之后第二个成功地应用金属基复合材料的例子。1984 年,Fogar 等人用氧化铝长纤维增强铝合金制造了第一根连杆。后来,日本Mazda 公司亦制造出了2Al 3O / Al 合金复合
材料连杆。这种连杆重量轻,比钢质连杆轻35%；抗拉强度和疲劳强度高,分别为560 MPa和392 MPa ；而且线性膨胀系数小。可满足连杆工作时性能要求。
钛及钛合金由于具有质轻,比强度、比模量高,耐腐蚀,有较高的韧性等特点,汽车制造厂正在探索用钛合金来延长气门、气门弹簧和连杆等部件的寿命。用钛制成的部件,质量可减轻60%～70 %。但是钛的耐磨性、刚性、热稳定性较差限制了其广泛应用,通过颗粒增强得到的钛基复合材料(PMMC) 可以克服钛的上述缺点。
5.2金属基复合材料在航空航天领域的研究
早在20世纪80年代,低体积分数(15 %～20 %) 的结构级碳化硅颗粒增强铝基复合材料作为非主承载结构件成功地应用于飞机,典型实例为洛克希德·马丁公司生产的机载电子设备支架。
F218“大黄蜂”战斗机上采用碳化硅颗粒增强铝基复合材料作为液压制动器缸体,与替代材料铝青铜相比,不仅重量减轻、热膨胀系数降低,而且疲劳极限还提高一倍以上。
更为引人注目的是,在20世纪90年代末,碳化硅颗粒增强铝基复合材料在大型客机上获得正式应用。普惠公司从PW4084发动机开始,将以DWA 公司生产的挤压态碳化硅颗粒增强变形铝合金基复合材料(6092/SiC/17.5p-T6) ,作为风扇出口导流叶片,用于所有采用
PW4000 系发动机的波音777上。
与低体积分数的结构级碳化硅颗粒增强铝基复合材料相比,光学/仪表级的中等体积分数(35 %～45 %)碳化硅颗粒增强铝基复合材料
的功能化特性比较突出,不仅具有比铝合金和钛合金高出一倍的比刚度, 还有着与铍材及钢材接近的低热胀系数和优于铍材的尺寸稳定性。因此,该种复合材料可替代铍材用作惯性器件,并被誉为
“第三代航空航天惯性器件材料”。除用作惯性器件外,光学/仪表级碳化硅颗粒增强铝基复合材料还可替代铍、微晶玻璃、石英玻璃等用作反射镜镜坯。
电子级高体积分数(60 %～70 %)碳化硅颗粒/铝基复合材料,作为新型轻质电子封装及热控元件在一系列为世人所瞩目的先进航空航
天器上获得了正式应用。在F222“猛禽”战斗机的遥控自动驾驶仪、发电单元、飞行员头部上方显示器、电子计数测量阵列等关键电子系统上,替代包铜的钼及包铜的殷钢作为印刷电路板板芯,达到减重70 %的显著效果。此种材料的热导率可高达180W/(m·K) ,从而降低了电子模块的工作温度,减少了冷却的装置。除印刷电路板板芯外,这种材料被用于F222 战斗机的电子元器件基座及外壳等热控构。另外,目前采用无压浸渗法制备的碳化硅颗粒/ 铝电子封装复合材料应用在包括: F218“大黄蜂”战斗机、欧洲“台风”战斗机、EA26B“徘
徊者”预警机、AL E250 型诱饵吊舱以及摩托罗拉铱星、火星“探路者”和“卡西尼”深空探测器等著名的航天器上。
5.3重金属基复合材料的研究
美国Alloy Technology International 公司开发了热等静压法制造TiC 复合材料。例如Cs240是以含20%Cr的不锈钢为基体,掺和
45 %(体积) TiC 的复合材料,可以用于制造标准件、阀座和机械密封
件。它在油中或惰性气体下淬火,硬度达到HRC68 ,此类材料对食品加工所需要的环境具有良好的横向破断强度,可用作工具及承受很高的
弯曲和拉伸应力的制品,最易切削加工,并具有良好的耐热震性。在磨损条件下使用与工具钢相比,寿命提高约20 倍。
日本Kurimoto 公司研制了由烧结碳化钨合金粉和高铬铸铁组成
的复合材料,在一层烧结碳化钨合金粉上浇注熔化的高络铸铁形成复
合板。新开发的这种超级耐腐复合材料,用作运输机的衬板,工作寿命超过670 d ,而原来用的高络铸铁仅为30～50 d。日本富士电机公司
开发了用以制作水轮机和水泵等部件的耐气蚀、耐砂土腐蚀的复合材料,金属基体是一种双相不锈钢(质量分数: Cr 20 %～30 % , Ni 3 %～10 % , Mo 1 %～5 %) ,硬质颗粒为Cr3C2 、SiC、WC 等,添加量5 %～60 %(质量分数) ,比原来用的Cr13 铸钢件的耐气蚀性提高10 倍。
西德蒂森特钢公司用粉末冶金法生产了Ferro-Titantit 复合材料。该材料含45 %(体积分数) TiC ,TiC 均匀分布并镶嵌在高合金钢中。用它制成的模具比用莱氏体铬钢的寿命提高5～10倍,可用普通方法进行车、铣、钻削加工,最后淬硬到HRC70 而不发生变形。
E. Pagounis ,U. K. Lindroos 采用热等静压法制备了体积分数高达
30 %的陶瓷颗粒增强钢基复合材料。其研究结果表明在所有增强体中, TiC和钢的结合最好,加人陶瓷颗粒后,钢的耐磨性显著提高,而抗拉
强度、延展性和冲击韧性反而下降,这和轻金属有很大区别。
A. IBRAHIM 等人也对颗粒增强复合材料进行了研究。结果表明:制备颗粒增强金属基复合材料时,润湿性是一个大难题,可通过以下
途径来改变增强体与基体的润湿性: ①提高增强体的表面能；②降低固液界面能; ③降低液态金属的表面张力。
D. NATH 和P. K. ROHATGL 采用离心铸造法制备了颗粒增强复合材料。结果表明:离心铸造时易造成颗粒偏聚区,偏聚区宽度随浇注温度提高和颗粒尺寸的增大而减小。
东北大学刘进平等采用离心预成型套法制成了SiC 颗粒/ 铸铁复合材料。这种方法是依靠离心力把增强颗粒分布于铸件外表面,获得一定复合层厚度的复合材料,最大复合层厚度可达6～8mm。刘政等研究了纤维增强金属基复合材料的界面。结果表明界面在材料磨损中具有重要的保护作用。复合材料可通过界面消耗裂纹扩散能量,阻止裂纹扩散,减轻材料的破坏程度。这种机制为基体合金所不及,且在较大载荷下,复合材料的耐磨性更佳。哈尔滨工业大学李道明等研究了金属基复合材料的拉伸断裂过程, 详细论述了微观裂纹的萌生及扩展,探讨了断裂机制, 并对拉伸断裂行为与纤维强度分布进行了微机模拟。结果表明, 随着纤维强度分布的变动系数CV增加, MMC断裂形式由非积累型向积累型过渡, 纤维的平均承载能力随之下降。徐大庆研究了金属基复合材料的抗冲蚀性。研究表明复合材料的组织从表层至心部可分为复合层、过渡层、和基体三部分。复合材料的抗冲蚀性能优于渗碳A3 钢, WC 粒度对抗冲蚀性能影响不大, 铁基复合材料的基体应选择有较高硬度和强度的材料。权高峰等研究了增强体种类及含量对金属基复合材料性能的影响。研究结果表明, 粉末冶金法制备非连续增强金属基复合材料可获得较高的强度和弹性模量, 复合
材料的断裂应变随增强体含量增加而减小。
6.存在的问题及发展方向
6.1存在的问题
金属基复合材料在民用行业中的应用与研究相对缓慢。如果要使其推广使用,还必须解决以下几个问题。
（1）制备成本与制备技术问题
金属基复合材料普遍存在制备成本问题在制备过程中,制备工艺复杂,很难应用于生产。若要使复合材料真正进入到产业化,还需要进行更深一步的研究,简化制造工艺,降低制造成本,增强复合材料的市场竞争力。
（2）增强体/金属的润湿性
复合材料性能的优劣性依赖于增强体与基体的结合及增强体的分布状况,而决定结合及分布状况的主要因素之一便是润湿性。由于大多数金属基体与增强体润湿差甚至不润湿,这就给复合材料的制备带来困难。研究表明,添加合金元素及提高液态金属温度会提高增强体与基体的润湿性,但该做法又会提高成本或牺牲复合材料的性能,且润湿效果并不十分明显。
（3）增强体与基体的界面
在较高温度下制备复合材料,基体与增强体之间不可避免发生程度不同的界面反应及元素偏聚等。界面反应促进润湿对制备复合材料是有利的。产生界面的脆性相,造成增强体损伤和改变基体成分。这类反应轻微,不损伤颗粒、晶须等增强体。一旦反应生成脆性相进而
形成脆性层,就会造成增强体严重损伤,同时造成强界面结合,复合材料性能急剧下降,甚至低于基体性能。
（4）增强体在基体中的分布
在制备金属基复合材料过程中,增强体在基体中偏聚是研究者遇到的难题之一。如何使其分布均匀也同样决定着复合材料的性能。在研究中试图通过离心铸造、加强搅拌、配制中间合金、原位复合等手段解决该问题。因此,如何使增强体分布均匀始终是众多学者研究的对象。
6.2金属基复合材料的发展方向
1.加强对制备工艺的研究简化制备工艺,降低制备成本,是
研究热点之一。
2.加强对强化机制的研究研究增强相与基体的微观作用机
理 ,进一步推动金属基复合材料的发展。
3.加强对增强相润湿性的研究润湿性问题一直困扰研究金属基复合材料的学者,给实际制备复合材料带来很大的困难
4.提高基体性能,进而提高复合材料的性能性能优越的复
合材料要求有性能优越的基体 ,因此应加强对基体和增强体性
能同步提高的研究。
金属材料教学设计
金属材料教学设计 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 【教学设计思路】 根据课程标准要求，关于金属材料的学习，在认知领域的教学属于知道和了解水平，且学生已有关于金属和合金的不少生活常识，学习难度不大。为维护课标的严肃性，教学忌拔高知识难度，但在教学中，对于过程与方法，情感态度与价值观可考虑加强一些。使学生在学习过程中去深刻感知金属的物理性质及合金的巨大使用价值。从方法和情感层面获得加强和熏陶，不失为一种教学创新。这样做对知识学习而言，可以变枯燥为生动；对过程与方法而言，可以获得实验探究、调查研究、归纳分析等训练；还可透过关于中国冶金发展史的学习对爱国情感的熏陶等等。同时，本课题教材联系学生生活常识较多。为扩大学习成果，在课前、课中及课后力求安排一些学生活动，以激发化学学习的持久兴趣及升华科学情结。因此，本课题的教学，以指导学生探究学习、发展学生认知能力为出发点及归宿而设计。 【教学目标】
知识与技能： 1、通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 2、了解常见金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。 3、认识在金属中加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以及合金比纯金属具有更广泛的用途。 过程与方法： 1、引导学生自主实验探究金属的物理性质（重点探究导电、导热性等）。 2、通过讨论探究物质的性质与用途的关系，培养学生综合分析问题的能力。 3、通过查阅合金的资料，培养学生独立获取知识的能力。 情感态度与价值观： 1、通过实验探究活动让学生体验成功的喜悦，逐步养成在学习过程中敢于质疑敢于探究的良好品质。 2、通过调查考察认识化学科学的发展在开发新材料提高人类生存质量方面的重大意义和贡献。 【教学重点】
金属基复合材料综述
金属基复合材料综述 专业： 学号： 姓名： 时间：
金属基复合材料综述 摘要：新材料的研究、发展与应用一直是当代高新技术的重要内容之一。其中复合材料，特别是金属基复合材料在新材料技术领域中占有重要的地位。金属基复合材料对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化，起到了至关重要的作用，因此倍受人们重视。本文概述了金属基复合材料的发展历史及研究现状，对金属基复合材料的分类、性能、应用、制备方法、等进行了综述，提出了金属基复合材料研究中存在的问题，探讨了金属基复合材料的发展趋势。 关键词：金属基复合材料；分类；性能；应用；制备；发展趋势 Abstract: The research development and application of new composites are one of the important matters in modern high science and technology. This paper summarizes the met al matrix composites and the development history of the present situation and the classific ation of the metal matrix composites, performance, application and preparation methods, w as reviewed, and put forward the metal matrix composites the problems existing in the res earch, discusses the metal matrix composites trend of development. Keywords: Metal matrix composites; Classification; Performance; Application; Preparation; Development trend. 1.引言 复合材料是继天然材料，加工材料和合成材料之后发展起来的新一代材料。按通常的说法，复合材料是指两种或两种以上不同性质的单一材料，通过不同的复合方法所得到的宏观多相材料。随着现代科学技术的迅猛发展，对材料性能的要求日益提高。常希望复合材料即具有良好的综合性能，又具有某些特殊性能。金属基复合材料是近年来迅速发展起来的高性能材料之一，对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化，起到了至关重要的作用。相信随着科学技术的不断发展，新的制造方法的出现，高性能增强物价格的不断降低，金属基复合材料在各方面将有越来越广阔的应用前景。
金属基复合材料的现状与展望
金属基复合材料的现状与 展望 学院：萍乡学院 专业：无机非金属材料 学号：13461001 姓名：蒋家桐
摘要综述了金属基复合材料的进展情况,重点阐述了颗粒增强金属基复合材料和金属基复合 涂层的进展,包括其性能、现有品种、制备工艺、应用情况. 同时报道了目前本领域研究存在的问 题,如:力学问题、界面问题、热疲劳问题,并在此基础上展望发展前景. 关键词颗粒增强金属基复合材料,复合涂层材料,界面,热疲劳,功能梯度材料 随着近代高新技术的发展,对材料不断提出多方面的性能要求,推动着材料向高比强度、高比刚度、高比韧性、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等多方面发展[1 ] . 复合材料的出现在很大程度上解决了材料当前面临的问题,推进了材料的进展.金属基复合材料(MMC) 是以金属、合金或金属间化合物为基体,含有增强成分的复合材料. 这种材料的主要目标是解决航空、航天等高技术领域提高用材强度、弹性模量和减轻重量的需要,它在60 年代末才有了较快的发展,是复合材料一个新的分支. 目前尚远不如高聚物复合材料那样成熟,但由于金属基复合材料比高聚物基复合材料耐温性有所提高,同时具有弹性模量高、韧性与耐冲击性好、对温度改变的敏感性很小、较高的导电性和导热性,以及无高分子复合材料常见的老化现象等特点,成为用于宇航、航空等尖端科技的理想结构材料. 1 进展情况 目前,金属基复合材料基本上可分为纤维增强和颗粒增强两大类,所用的基体包括Al , Mg ,Ti 等轻金属及其合金以及金属间化合物等,也有少量以钢、铜、镍、钴、铅等为基体. 增强 纤维主要有碳及石墨纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维等,增强颗粒有碳化硅、氧化铝、硼 化物和碳化物等. 用以上的各种基体和增强体虽可组成大量金属基复合材料的品种,但实际上 只有极少几种有应用前景,多数仍处在研究开发阶段,甚至也有不少品种目前尚看不到其应用 前景[2 ] . 1. 1 纤维增强金属基复合材料 纤维增强金属基复合材料,由于具有高温性能好、比强度、比模量高、导电、导热性好等优 点,而成为复合材料的主要类型. 1. 2 颗粒增强金属基复合材料 由于纤维增强金属基复合材料存在上述缺点,从而未能得以大规模工业应用,只有美国、 日本等少数发达国家用于军事工业. 为此,近年来国际上又将注意力逐渐转移到颗粒增强金属 基复合材料的研究上. 这一类金属基复合材料与纤维增强金属基复合材料相比制备工艺简单, 成本低,可采用常规金属加工设备来制造,这样有利于其开发和应用. 可见,颗粒增强金属基复 合材料是非常有发展前途的. 金属基颗粒复合材料通常是作为耐磨、耐热、耐蚀、高强度材料开发的,目前用于颗粒增强
无机非金属材料工厂工艺设计课程设计任务书
《无机非金属材料工厂工艺设计》 课程设计任务书 无机非金属材料教研室 张俊才 2010年9月26日
无机非金属07《无机非金属材料工厂工艺设计》课程设计题目序号姓名题目类别设计题目 1 王东岩 水 泥 厂 设 计年产普通硅酸盐水泥120万t水泥厂设计 2 王国鑫年产普通硅酸盐水泥100万t水泥厂设计 3 王铁俊年产普通硅酸盐水泥80万t水泥厂设计 4 冯晓雪年产普通硅酸盐水泥60万t水泥厂设计 5 刘文龙年产矿渣硅酸盐水泥150万t水泥厂设计 6 刘伟超年产矿渣硅酸盐水泥120万t水泥厂设计 7 孙海龙年产矿渣硅酸盐水泥100万t水泥厂设计 8 孙铁人年产矿渣硅酸盐水泥80万t水泥厂设计 9 张春宇年产矿渣硅酸盐水泥60万t水泥厂设计 10 徐刚年产普通和矿渣硅酸盐水泥120万t水泥厂设计 11 韩倩年产普通和矿渣硅酸盐水泥100万t水泥厂设计 1 刘立俊年产普通和矿渣硅酸盐水泥80万t水泥厂设计 2 王来全年产普通和矿渣硅酸盐水泥60万t水泥厂设计 3 王金辉年产Ⅰ型硅酸盐水泥120万t水泥厂设计 4 张宏达年产Ⅱ型硅酸盐水泥120万t水泥厂设计 5 张雷年产Ⅰ型硅酸盐水泥100万t水泥厂设计 6 张慧年产Ⅱ型硅酸盐水泥100万t水泥厂设计 7 杨子年产Ⅰ型硅酸盐水泥80万t水泥厂设计 8 苏鑫年产Ⅱ型硅酸盐水泥80万t水泥厂设计 9 崔东丹年产Ⅰ型硅酸盐水泥60万t水泥厂设计 10 韩宝才年产Ⅱ型硅酸盐水泥60万t水泥厂设计 11 韩彬年产Ⅰ型硅酸盐水泥50万t水泥厂设计 12 韩晶年产Ⅱ型硅酸盐水泥50万t水泥厂设计 13 鞠宗华年产Ⅰ型硅酸盐水泥40万t水泥厂设计 1 张宝存 陶 瓷 厂 设 计年产120万㎡玻化砖辊道窑陶瓷厂设计 2 王洋年产110万㎡玻化砖辊道窑陶瓷厂设计 3 孙越年产100万㎡玻化砖辊道窑陶瓷厂设计 4 李智明年产90万㎡玻化砖辊道窑陶瓷厂设计 5 沈小杰年产80万㎡玻化砖辊道窑陶瓷厂设计 6 欧阳雁南年产70万㎡玻化砖辊道窑陶瓷厂设计 7 姜昊年产60万㎡玻化砖辊道窑陶瓷厂设计
金属基复合材料的制备方法
金属基复合材料的制备方 法 Newly compiled on November 23, 2020
金属基复合材料的制备技术 摘要：现代科学技术的发展和工业生产对材料的要求日益提高，使普通的单一材料越来越难以满足实际需要。复合材料是多种材料的统计优化，集优点于一身，具有高强度、高模量和轻比重等一系列特点。尤其是金属基复合材料(MMCs)具有较高工作温度和层间剪切强度，且有导电、导热、耐磨损、不吸湿、不放气、尺寸稳定、不老化等一系列的金属特性，是一种优良的结构材料。 Abstract: The development of modern science and technology and industrial production of materials requirements increasing, the ordinary single material is more and more difficult to meet the actual needs. Composite material is a variety of statistical optimization, set merit in a body, has the advantages of high strength, high modulus and light specific gravity and a series of characteristics. Especially the metal matrix composite ( MMCs ) has the high working temperature and interlaminar shear strength, and a conductive, thermal conductivity, wear resistance, moisture, do not bleed, dimensional stability, aging and a series of metal properties, is a kind of structural material. 关键词：复合材料(Composite material)、发展概况(Development situation)、金属基复合材料(Metal base composite materia l)、发展前景(Development prospect) 正文： 一：复合材料简介 复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的物质以微观或宏观的形式复合而成的多相材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维复合材料。②夹层复合材料。③细粒复合材料。④混杂复合材料。[1] 二：金属基复合材料简介
金属基复合材料的研究进展
金属基复合材料的研究进展 姓名：@@@ 学号：@@@@ 学院：@@@@ 专业：@@@@
目录 1金属基复合材料发展史 (1) 2金属基复合材料的制造方法 (1) 2.1扩散法 (1) 2.1.1扩散粘结法 (1) 2.1.2无压力金属渗透法 (2) 2.1.3预制体压力浸渗法 (2) 2.2沉积法 (2) 2.2.1反应喷射沉积法(RAD) (2) 2.2.2溅射沉积法 (2) 2.2.3化学气象沉积法 (2) 2.3液相法 (2) 2.4熔体搅拌法 (3) 3金属基复合材料的应用概况 (3) 3.1金属基复合材料的范畴界定 (3) 3.2金属基复合材料全球市场概况 (3) 3.2.1MMCs在陆上运输领域的应用 (4) 3.2.2MMCs在电子/热控领域的应用 (4) 3.2.3MMCs在航空航天领域的应用 (5) 3.2.4MMCs在其它领域的应用 (5) 3.3中国的金属基复合材料研究现状 (7) 4金属基复合材料研究的前沿趋势 (7) 4.1金属基复合材料结构的优化 (7) 4.1.1多元/多尺度MMCs (8) 4.1.2微结构韧化MMCs (8) 4.1.3层状MMCs (8) 4.1.4泡沫MMCs (8) 4.1.5双连续/互穿网络MMCs (8) 4.2结构-功能一体化 (8) 4.2.1高效热管理MMCs (8) 4.2.2低膨胀MMCs (9) 4.2.3高阻尼MMCs (9) 4.3碳纳米管增强金属基纳米复合材料 (9) 5总结与展望 (9) 参考文献 (10)
金属基复合材料的研究进展 摘要：在过去的三十年里，金属基复合材料凭借其结构轻量化和优异的耐磨、热学和电学性能，逐渐在陆上运输(汽车和火车)、热管理、民航、工业和体育休闲产业等诸多领域实现商业化的应用，确立了作为新材料和新技术的地位。本文概述了金属基复合材料的发展历史和制造方法。并且在综述金属基复合材料的研究与应用现状的基础上，对其研究的前沿趋势进行了展望。 关键词：金属基复合材料；制造方法；性能；应用；前沿展望 金属基复合材料（MMCs），是在各金属材料基体内用多种不同复合工艺，加进增强体，以改进特定所需的机械物理性能。金属基复合材料在比强度、比钢度、导电性、耐磨性、减震性、热膨胀等多种机械物理性能方面比同性材料优异得多。因此，金属基复合材料在新兴高科技领域，宇航、航空、能源及民用机电工业、汽车、电机、电刷、仪器仪表中日益广泛应用。 1金属基复合材料发展史 近代金属基复合材料的研究始于1924年Schmit[1]关于铝/氧化铝粉末烧结的研究工作。在30年代，又出现了沉淀强化理论[2,3]，并在以后的几十年中得到了很快地发展。到了60年代，金属基复合材料已经发展成为复合材料的一个新的分支。到了80年代，日本丰田公司首次将陶瓷纤维增强铝基复合材料用于制造柴油发动机活塞，从此金属基复合材料的研制与开发工作得到了飞快地发展。土耳其的S.Eroglu等用离子喷涂技术制得了NiCr-Al/MgO-ZrO2功能梯度涂层。目前，金属基复合材料已经引起有关部门的高度重视，特别是航空航天部门推进系统使用的材料，其性能已经接近了极限。因此，研制工作温度更高、比钢度、比强度大幅度增加的金属基复合材料，已经成为发展高性能材料的一个重要方向。1990年美国在航天推进系统中形成了3 250万美元的高级复合材料（主要为MMC）市场，年平均增长率为16%，远远高于高性能合金的年增长率[4]。到2000年，金属基复合材料的市场价值达到了1.5亿美元，国防/航空用金属基复合材料已占市场份额的80%[5]。预计到2005年市场对金属基复合材料的需求量将达161 t，平均年增长率为4.4%。 2金属基复合材料的制造方法 金属基复合材料的种类繁多，制造方法多样，但总体上可以归纳为4种生产方法。2.1扩散法 扩散法是将作为基本的金属粉末与裸露或有包覆层的纤维在一起压型和烧结，或在基体金属的薄箔之间置入增强剂进行冷压或热压制成金属基复合材料的方法[6]。 2.1.1扩散粘结法 这种方法常用于粉末冶金工业。对于颗粒、晶须等增强体可以采用成熟的粉末冶金法，即把增强体与金属粉末混合后冷压或热压烧结，也可以用热等压工艺。对于连续增强体比较复杂，需先将纤维进行表面涂层以改善它与金属的润湿性并起到阻碍与金属反应的作用，再浸入液态金属中制成复合丝，最后把复合丝排列并夹入金属薄片后热压烧结，对于难熔金属
材料制备工艺课程设计
课程设计说明书PZT压电陶瓷蜂鸣器片 学院名称：材料科学与工程学院 专业班级：无机非金属材料1001班 学号： 3100703002 学生姓名：程小伟 指导教师：杨娟、周明 2014年1月
目录 前言 (3) 1压电蜂鸣片简介 (4) 1.1蜂鸣器的作用 (4) 1.2蜂鸣器的结构原理 (4) 2 陶瓷工艺设计的目的和意义 (5) 3设计任务及说明 (5) 4计算 (6) 4.1以1mol为基准对Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3 进行计算 (6) 4.2以100g为基准对Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3+0.5wt%Cr2O3+0.3wt%Fe2O3进行计算 (7) 5 PZT陶瓷制备的工艺流程 (7) 5.1称量与混合 (8) 5.2预烧 (8) 5.3粉体制备 (9) 5.4造粒 (10) 5.5成型 (10) 5.6排塑 (11) 5.7烧成 (12) 5.8极化 (15) 5.9焊接 (16) 5.10测试 (17) 6 工艺参数 (18) 6.1预烧工艺参数 (18) 6.2烧结工艺参数 (18) 6.3极化工艺参数 (18) 7主要设备选型 (19) 7.1球磨机 (19) 7.2 喷雾造粒干燥机 (19) 7.3滚压成型机 (20) 7.4 冲片机 (20) 7.5微波烧结装置 (20) 8总结 (21) 参考文献 (22)
前言 1880年，居里兄弟首先在单晶上发现压电效应。在1940年前，人们知道有两类铁电体：罗息盐和磷酸二氢钾盐。在1940年后，发现了BaTiO3是一种铁电体，具有强的压电效应，这是压电材料发展的一个飞跃。在1950年后，发现了压电PZT体系，具有非常强和稳定的压电效应，这是具有重大实际意义的进展。在1970年后，添加不同添加剂的二元系PZT陶瓷具有优良的性能，已经用来制造滤波器、换能器、变压器等。随着电子工业的发展，对压电材料与器件的要求就越来越高了，二元系PZT已经满足不了使用要求，于是研究和开发性能更加优越的三元、四元甚至五元压电材料。 由于PZT压电陶瓷具有优异的压电、介电和光电等电学性能，广泛地应用于电子、航天等高技术领域，用于制备传感器、换能器、存储器等电子元器件，是一种很有发展前途的功能材料。由此，国内外研究学者对PZT压电陶瓷进行了大量的研究，包括PZT压电陶瓷元器件，以PZT为基料的三元、四元压电陶瓷，PZT铁电陶瓷薄膜，PZT纤维等铁电陶瓷材料。由于PZT基压电陶瓷的制备工艺简单，原材料容易获得，价格低廉，并可方便地制成各种复杂的形状，在工程技术方面的应用非常广泛，甚至超过了压电晶体。 PZT系列压电陶瓷的研究已有即几十年的历史,取得了重大进展。其未来的热点趋势主要有:①高转换效率的PZT压电陶瓷。高能量转换效率的PZT压电陶瓷正在兴起，日本富士通研究实验室研制出了由铌酸镍铅、钛酸铅和锆酸铅组成的铅基钙钛矿型压电陶瓷,其烧结温度在1000℃以下,能量转换效率指数 K 33为80.8 %。②低温烧结PZT陶瓷材料的新技术和新工艺。开发低温烧结PZT
金属基复合材料
14.3.2金属-非金属复合材料 14.3.2.1金属基复合材料的性能特征 金属基复合材料与一般金属相比，具有耐高温、高比强度、高的比弹性模量、小的热膨胀系数和良好的抗磨损性能。与聚合物基复合材料相比，不仅剪切强度高、对缺口不敏感，而且物理和化学性能更稳定，如不吸湿、不放气、不老化、抗原子氧侵蚀、抗核、抗电磁脉冲、抗阻尼，膨胀系数低、导电和导热性好。由于上述特点，使金属基复合材料更适合空间环境使用，是理想的航天器材料，在航空器上也有潜在的应用前景。 14.3.2.2金属基复合材料的研究与应用 表14.101 和表14.102简要概述了各类金属基复合材料在航空航天领域的应用概况。金属基复合材料(MMC)的研究始于20世纪60年代，美国和俄罗斯在航空航天用金属基复合材料的研究应用方面处于领先的地位。20世纪70年代，美国把B/Al复合材料应用到航天飞机轨道上，该轨道器的主骨架是采用89种243根重150g的B/Al管材制成，比原设计的铝合金主骨架减重145g。美国还用B/Al复合材料制造了J-79和F-100发动机的风扇和压气机叶片，制造了F-106、F-111飞机和卫星构件，并通过了实验，其减重效果达20%～66%。苏联的B/AL复合材料与80年代达到实用阶段，研制了多种带有接头的管材和其他型材，并成功地制造出能安装三颗卫星的支架。由于B纤维的成本高，因此自70年代中期美国和苏联又先后开展C/AL复合材料的研究，在解决了碳纤维与铝之间不湿润的问题以后，C/AL复合材料得到应用。美国用C/AL制造的卫星用波导管具有良好的刚性和极低的热膨胀系数，比C/环氧复合材料轻30%.。随着SiC纤维和Al2O3纤维的出现，连续纤维增强的金属基复合材料得到进一步发展，其中研究和应用较多的是SiC/AL 复合材料。连续纤维增强金属基复合材料的制造工艺复杂、成本高，因此美国又率先研究发展晶须增强的金属基复合材料，主要用于对刚度和精度要求较高的航天构件上。美国海军武器中心研制的SiC p/Al复合材料导弹翼面已经进行了发射试验，卫星的抛物面天线、太空望远镜的光学系统支架也采用了SiC p/Al复合材料，其刚度比铝大70%，显著提高了构件的精度。 MMC对航天器的轻质化、小型化和高性能化正在发挥越来越重要的作用。 MMC在航空器上的应用也有很大潜力，英国研制了SCS-6/Ti的发动机叶片，大幅度提高了其承载能力和刚度，优化了气动载荷下的翼型。用SCS-6/Ti代替耐热钢制造的RB211发动机的压气机静子，可使该构件减重40%；采用SCS-6/Ti代替镍基高温合金制作压气机叶环结构转子，可是该部件减重80%；SiC f/Ti 也可望代替不锈钢在F-22试验型飞机制作活塞杆。 表14.101 B/Al复合材料的应用 表14.102 其他MMC的应用背景
金属基复合材料界面
华东理工大学2012－2013学年第二学期 《金属基复合材料》课程论文2013.6班级复材101 学号10103638 温乐斐开课学院材料学院任课教师麒成绩
浅谈金属基复合材料界面特点、形成原理及控制方法 摘要 金属基复合材料都要在基体合金熔点附近的高温下制备，在制备过程中纤维、晶须、颗粒等增强体与基体将发生程度不同的相互作用和界面反应，形成各种结构的界面。界面结构和性能对金属基复合材料的性能起着决定性作用。深入研究和掌握界面反应和界面影响性能的规律，有效地控制界面的结构和性能，是获得高性能金属基复合材料的关键。本文简单讨论一下金属基复合材料的界面反应、界面对性能的影响以及控制界面反应和优化界面结构的有效途径等问题。 前言 由高性能纤维、晶须、颗粒与金属组成的金属基复合材料具有高比强度、高比模量、低热膨胀、耐热耐磨、导电导热等优异的综合性能有广阔的应用前景，是一类正在发展的重要高技术新材料。 随着金属基复合材料要求的使用性能和制备技术的发展，界面问题仍然是金属基复合材料研究发展中的重要研究方向。特别是界面精细结构及性质、界面优化设计、界面反应的控制以及界面对性能的影响规律等，尚需结合材料类型、使用性能要求深入研究。金属基复合材料的基体一般是金属、合金和金属间化合物，其既含有不同化学性质的组成元素和不同的相，同时又具有较高的熔化温度。因此，此种复合材料的制备需在接近或超过金属基体熔点的高温下进行。金属基体与增强体在高温复合时易发生不同程度的界面反应；金属基体在冷凝、凝固、热处理过程中还会发生元素偏聚、扩散、固溶、相变等。这些均使金属基复合材料界面区的结构十分复杂，界面区的结构及组成明显不同于基体和增强体，其受到金属基体成分、增强体类型、复合上艺参数等多种因素的影
16Mn钢(热处理课程设计)
目录 第一章金属热处理课程设计简介 (1) 一、课程设计的任务与性质 (1) 二、课程设计的目的 (1) 三、设计内容与基本要求 (1) 四、设计步骤 (2) 第二章材料16Mn基本参数 (2) 一、16Mn材料简介 (2) 二、16Mn材料的性能及用途 (3) 三、16Mn材料化学成分 (3) 四、16Mn物理力学性能 (3) 第三章热处理工艺设计 (4) 一、16Mn热处理概述 (4) 二、16Mn热处理 (4) 三、基本参数确定 (9) 第四章 16Mn钢热处理分析 (10) 一、16Mn钢热处理后组织分析 (10) 二、16Mn钢热处理后材料性能检测 (13) 第五章设计与心得体会 (17) 参考文献 (19)
第一章金属热处理课程设计简介 一、课程设计的任务与性质 《金属热处理原理与工艺》课程是一门重要的专业课程，金属材料热处理工艺设计及实验操作是一种重要的教学环节，通过金属材料热处理工艺金相组织分析、性能检测等实验，可以培养学生掌握热处理实验方法、原理及相关设备，运用热处理的基本原理和一般规律对实验结果进行分析讨论，有助于强化学生解决问题、分析问题的能力。 二、课程设计的目的 1、课程设计属于《金属热处理原理与工艺》课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握金属热处理工艺设计的一般规律和方法。 2、培养综合运用金属学、材料性能学、金属工艺学、金属材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。 3.培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。 4.提高技术总结及编制技术文件的能力。 5.是金属材料工程专业毕业设计教学环节实施的技术准备。 三、设计内容与基本要求 设计内容：完成合金结构钢（16Mn）的热处理工艺设计，包括工艺方法、路线、参数的确定，热处理设备及操作，金相组织分析，材料性能检测等。 基本要求： 1.课程设计必须独立的进行，每人必须完成不同的某一种钢材热处理工艺设计，能够较清楚地表达所采用热处理工艺的基本原理和一般规律。 2.合理地确定工艺方法、路线、参数，合理选择热处理设备并正确操作。 3.正确利用TTT、CCT图等设计工具，认真进行方案分析。 4.正确运用现代材料性能检测手段，进行金相组织分析和材料性能检测等。 5.课程设计说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整，图表清晰。 四、设计步骤 方案确定： 1.根据零件服役条件合理选择材料及提出技术要求。
金属基复合材料的种类与性能
金属基复合材料的种类与性能 摘要：金属基复合材料科学是一门相对较新的材料科学，仅有40余年的发展历史。金属基复合材料的发展与现代科学技术和高技术产业的发展密切相关，特备是航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，有力地促进了先进复合材料的迅速发展。单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料均难以满足这些迅速增长的性能要求。金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。 关键词：金属；金属基复合材料；种类；性能特征；用途 1. 金属基复合材料的分类 按增强体类型分 1.1.1颗粒增强复合材料 颗粒增强复合材料是指弥散的增强相以颗粒的形式存在，其颗粒直径和颗粒间距较大，一般大于1μm。 1.1.2层状复合材料 这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基材料中含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材料。片曾的间距是微观的，所以在正常比例下，材料按其结构组元看，可以认为是各向异性的和均匀的。 层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近，而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。因为增强物薄片在二维方向上的尺寸相当于结构件的大小，因此增强物中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。 由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此层状结构复合材料的强度受到了限制。然而，在增强平面的各个方向上，薄片增强物对强度和模量都有增强，这与纤维单向增强的复合材料相比具有明显的优越性。 1.1.3纤维增强复合材料 金属基复合材料中的一维增强体根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须。长纤维又叫连续纤维，它对金属基体的增强方式可以以单项纤维、二维织物和三维织物存在，前者增强的复合材料表现出明显的各向异性特征，第二种材料在织物平面方向的力学性能与垂直该平面的方向不同，而后者的性能基本是个向同性的。连续纤维增强金属基复合材料是指以高性能的纤维为增强体，金属或他们的合金为基体制成的复合材料。纤维是承受载荷的，纤维的加入不但大大改变了材料的力学性能，而且也提高了耐温性能。 短纤维和晶须是比较随机均匀地分散在金属基体中，因而其性能在宏观上是各向同性的；在特殊条件下，短纤维也可以定向排列，如对材料进行二次加工（挤压）就可达到。 当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料弹性模量的增强具有相当大的作用。 按基体类型分 主要有铝基、镁基、锌基、铜基、钛基、镍基、耐热金属基、金属间化合物基等复合材料。目前以铝基、镁基、钛基、镍基复合材料发展较为成熟，已在航天、航空、电子、汽车等工业中应用。在这里主要介绍这几种材料 1.2.1铝基复合材料 这是在金属基复合材料中应用最广的一种。由于铝合金基体为面心立方结构，因此具有良好的塑性和韧性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，为其在工程上应用创造了有利条件。再制造铝基复合材料时通常并不是使用纯铝而是铝合金。这主要是由于铝合金具有更好的综合性能。
金属基复合材料复习大纲(完整版)
金属基复合材料复习大纲 一．内生增强的金属基复材的特点. 答：1.增强体试从金属体中原位形核、长大的热力学稳定相，因此，增强体表面无污染，避免了与基体相容性不良的问题，且界面结合强度高。 2.通过合理选择反应元素（或化合物)的类型、成分及其反应性，可有效地控制原位生成增强体的种类、大小、分布和数量。 3.省去了增强体单位合成、处理和加入等工序，因此其工艺简单，成本较低。 4.从液态金属基体中原位形成增强体的工艺，可用铸造方法制备形状复杂、尺寸较大的近净成形构件。 5.在保证材料具有较好的韧性和高温性能的同时，可较大程度地提高材料的强度和弹性模量。 补：外加增强的金属基复材的特点：1.颗粒表面有污染；2.界面结合差；3.润湿性。 二.金属基复材的特点. 答：1.高比强度、高比模量；2.导热、导电性能；3.热膨胀系数小，尺寸稳定性好；4.良好的高温性能；5.耐磨性好；6.良好的疲劳性能和断裂韧度；7.不吸潮，不老化，气密性好。 三.增强体的作用. 答:传递作用承受力，提高金属基体的强度、模量、耐热性、耐磨性等性能。 四.金属基复材增强体应有的基本特性. 答:1.增强体具有能明显提高金属基体某种所需特性的性能；2.增强体应具有良好的化学稳定性；3.与金属有良好的浸润性。 五.选择增强体的原则. 答：1.力学性能：杨氏模量和塑性强度；2.物理性能：密度和热扩散系数；3.几何特性：形貌和尺寸；4.物理化学相容性；5.成本因素。 六.碳纤维制造的过程. 答：1.拉丝：可用湿法、干法或者熔融状态三种中任意一种方法进行； 2.牵伸：在室温以上，通常是在100~300℃范围内进行，W.Watt 首先发现结晶定向纤维的拉伸效应，而且这效应控制着最终纤维的模量； 3.稳定：通过400℃加热氧化的方法。这显著地降低所有的热失重，并因此保证高度石墨化和取得更好的性能。 4.碳化：在1000~2000℃范围内进行； 5.石墨化：在2000~3000℃范围内进行。 七.先驱体转化法工艺流程图. 答：二氯二甲基硅烷 脱氢 裂解 纺丝 不熔化处理 金属钠 缩合 重排 八.氧化铝纤维的制备. 答：1.淤浆法：以氧化铝粉末为主要原料，同时加入分散剂、流变助剂、烧结助剂，分散于水中，制成可纺浆料，经挤出成纤，再经干燥、烧结得到直径在200μm 左右的氧化铝纤维； 烧成 聚硅烷 聚碳硅烷 聚碳硅烷纤维 不熔化聚碳硅烷纤维 碳化烷纤维
金属学课程设计——45号钢车床主轴热处理工艺设计
金属学课程设计——45号钢车床主轴热处理工艺设计《金属学与热处理》课程设计 45号钢车床主轴热处理工艺设计 学生姓名:X X X 学生学号:xxxxxxxxxxxxx 院(系):xxxxxxxx学院年级专业:xxxxxxxxxxxxxxx 指导教师:xxxxxxxxxxx 二〇一一年十二月 课程设计任务书 题目 45号钢车床主轴热处理工艺设计 1、课程设计的目的 使学生了解、设计45号钢车床主轴热处理生产工艺，主要目的:(1)培养学生 综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。(2)学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。(3)进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 2、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等) (1)零件使用工况及对零件性能的要求分析; (2)45号钢材料成分特点及性能特点分析; (3)车床主轴热处理工艺参数; (4)表面淬火方式确定; (5)设计说明书撰写，不低于3000字。 3、主要参考文献
[1] 崔明择主编.工程材料及其热处理[M]. 北京:机械工业出版社，2009.7. [2]崔忠析主编.金属学与热处理(第二版)[M]. 北京:机械工业出版社，2007.5 [3]王建安. 金属学与热处理[M]. 北京:机械工业出版社，1980 [4] 中国机械工程学会.热处理手册[M]. 北京:机械工业出版社，2006.7 [5] 范逸明.简明金属热处理工手册[M].北京:国防工业出版社，2006.3 4、课程设计工作进度计划 第18周:对给定题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。 第19周:撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。指导教师 日期年月日 (签字) 教研室意见: 年月日学生(签字): 接受任务时间: 年月日 课程设计(论文)指导教师成绩评定表题目名称 45号钢车床主轴热处理工艺设计 分得评分项目评价内涵值分 遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学01 学习态度 6 工作态度。 工作 表现通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠02 科学实践、调研 7 道获取与课程设计有关的材料。 20% 03 课题工作量 7 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。 能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题， 04 综合运用知识的能力 10 能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析， 得出有价值的结论。
高中化学4.2.2《第2节 铝 金属材料 》教案(鲁科版必修1)
第2节铝金属材料 第二课时 【板书】（3）铝的重要化合物——氧化铝和氢氧化铝的两性 【提出问题】为什么在进行铝和氢氧化钠溶液反应的过程中，要事先用砂纸擦去其表面的物质？这种物质是什么？ ①Al2O3：既能溶于强酸又能溶于强碱溶液。 Al2O3+6H+ ===2Al3+ +3H2O （迁移到相关的化学方程式1～2例） Al2O3+2OH—+3H2O ===2[Al（OH）4]—（迁移到相关的化学方程式1～2例） 【提出问题】为什么不用铝制品盛放酸梅汤和碱水等物质？ ②Al(OH)3： 制备：铝盐和氨水反应(实验探索)。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m 如Al2(SO4)3 +6NH3·H2O ===2Al(OH)3 ↓+3(NH4)2SO4 AlCl3 +3 NH3·H2O ===2Al(OH)3 ↓+3 NH4 lCl 【提出问题】为什么不用铝盐和强碱溶液反应制备氢氧化铝？ 性质（实验探索——在两份氢氧化铝中分别加入盐酸和氢氧化钠溶液） Al（OH）3+3H+ ===2Al3+ +3H2O Al（OH）3+OH—===[Al（OH）4]— （迁移到相关的化学方程式1～2例） 2.铝合金及其制品 （1）合金：两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。（2）铝及其合金的用途： 【点评】构建知识网络图是学生进行概括和总结的一种方法。教师要善于引导学生学会自我构建知识网络，自我总结，在总结中不断反思，不断提高。 作业：P1221～5题。 【板书】二.金属与金属材料 黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金构成的材料。 有色金属材料：除黑色金属（铁、铬、锰）以外的其他金属材料。 重要的黑色金属材料——钢铁 （1）钢铁的制备 铁矿石→生铁→普通钢→特种钢。 如：3CO +Fe2O3 ===2 Fe +3CO2↑ （2）钢铁的用途：
金属基复合材料
1、复合材料的定义和分类是什么？ 定义：是由两种或多种不同类型、不同性质、不同相材料，运用适当的方法，将其组合成具有整体结构、性能优异的一类新型材料体系。 分类：按用途可分为：功能复合材料和结构复合材料。结构复合材料占了绝大多数。 按基体材料类型分类可分为：聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料（包括陶瓷基复合材料、水泥基复合材料、玻璃基复合材料） 按增强材料形态可分为：纤维增强复合材料（包括连续纤维和不连续纤维）、颗粒增强复合材料、片材增强复合材料、层叠式复合材料。 3、金属基复合材料增强体的特性及分类有哪些？ 增强物是金属基复合材料的重要组成部分，具有以下特性：1）能明显提高金属基体某种所需特性：高的比强度、比模量、高导热性、耐热性、耐磨性、低热膨胀性等，以便赋予金属基体某种所需的特性和综合性能；2）具有良好的化学稳定性：在金属基复合材料制备和使用过程中其组织结构和性能不发生明显的变化和退化；3）有良好的浸润性：与金属有良好的浸润性，或通过表面处理能与金属良好浸润，基体良好复合和分布均匀。此外，增强物的成本也是应考虑的一个重要因素。分类：纤维类增强体（如：连续长纤维、短纤维）、颗粒类增强体、晶须类增强体、其它增强体(如：金属丝)。 4、金属基复合材料基体的选择原则有哪些？ 1）、金属基复合材料的使用要求；2）、金属基复合材料组成的特点；3）、基体金属与增强物的相容性。 5、金属基复合材料如何设计？ 复合材料设计问题要求确定增强体的几何特征（连续纤维、颗粒等）、基体材料、增强材料和增强体的微观结构以及增强体的体积分数。一般来说，复合材料及结构设计大体上可分为如下步骤：1）对环境与负载的要求：机械负载、热应力、潮湿环境 2）选择材料：基体材料、增强材料、几何形状 3）成型方法、工艺、过程优化设计 4）复合材料响应：应力场、温度场等、设计变量优化 5）损伤及破坏分析：强度准则、损伤机理、破坏过程 6、金属基复合材料制造中的关键技术问题有哪些？ 1）加工温度高，在高温下易发生不利的化学反应。在加工过程中，为了确保基体的浸润性和流动性，需要采用很高的加工温度（往往接近或高于基体的熔点）。在高温下，基体与增强材料易发生界面反应，有时会发生氧化生成有害的反应产物。这些反应往往会对增强材料造成损害，形成过强结合界面。过强结合界面会使材料产生早期低应力破坏。高温下反应产物通常呈脆性，会成为复合材料整体破坏的裂纹源。因此控制复合材料的加工温度是一项关键技术。 2）增强材料与基体浸润性差是金属基复合材料制造的又一关键技术，绝大多数的金属基复合材料如：碳/铝、碳/镁、碳化硅/铝、氧化铝/铜等，基体对增强材料浸润性差，有时根本不发生润湿现象。 3）按结构设计需求，使增强材料按所需方向均匀地分布于基体中也是金属基复合材料制造中的关键技术之一。增强材料的种类较多，如短纤维、晶须、颗粒等，也有直径较粗的单丝，直径较细的纤维束等。在尺寸形态、理化性能上也有很大差异，使其均匀地、或按设计强度的需要分布比较困难。 7、金属基复合材料的成形加工技术有哪些? 1）铸造成型，按增强材料和金属液体的混合方式不同可分为搅拌铸造成型、正压铸造成型、铸造成型。2）塑性成形，包括铝基复合材料的拉伸塑性、金属基复合材料的高温压缩变形、铝基复合材料的轧制塑性、铝基复合材料的挤压塑性、金属基复合材料的蠕变性能、非连续增强金属基复合材料的超塑性（包括组织超塑性、相变超塑性、其他超塑性）。3）连接，具体又可分为：应用于MMCs 的常规连接技术（包括熔融焊接、固相连接、钎焊、胶粘），新型MMCs 连接技术（包括等离子喷涂法、快速红外连接法(RIJ )），机械切削加工（包括5.4.1 SiCw/Al复合材料的切削加工、（Al3Zr+Al2O3）P/ZL101A原位复合材料的切削加工）。
金属材料工程课程设计
目录 1板带钢的基本简介 (2) 2制定生产工艺流程与工艺制度 (3) 2.1制定生产工艺 (3) 2.2制定工艺制度 (3) 2.3坯料的选择 (3) 2.4轧辊辊身长度的确定 (3) 2.5轧辊辊径的确定 (3) 3基本参数的计算 (4) 3.1轧制道次的计算 (4) 3.2产品尺寸确定 (4) 3.3最大压下量的计算 (4) 3.4压下量的分配 (5) 4轧制速度和轧制时间的确定 (5) 5轧制温度的计算 (16) 6轧制压力的计算 (17)
1板带钢的基本简介 随着中国经济建设的快速发展，各行业对板带钢的需求量逐年递增，板带钢已成为最主要的钢材产品，约占钢材总量的45%，在汽车、造船、桥梁、建筑军工、食品和家用电器等工业上得到了广泛应用。另外，板带钢还是生产焊接钢管、焊接型钢及冷弯型钢的原料。 当前，在工业比较发达的几个主要产钢国，板带钢在轧制钢材中所占比重达60%~70%，甚至更高，板带钢的生产技术水平在轧材中所占的比例，可以作为衡量一个国家轧钢生产发展水平的标志，也可以作为衡量一个国家国民经济水平高低的指标之一。随着国民经济的迅速发展，对板带钢的品种规格、尺寸精度及性能都提出了更为严格的要求。 板带钢按厚度一般可分为厚板（包括中板、厚板及特厚板）、薄板和极薄带材三大类。我国一般称厚度在4.0mm以上的为中厚板（其中4~20mm的为中板，20~60mm的为厚板，60mm以上的为特厚板），4.0~0.2的为薄板，0.2mm以下的为极薄带材或箔材。目前，箔材最薄可达0.001mm，而特厚板可厚至500mm以上，最宽可达5000mm。热轧板带钢的厚度和宽度范围见下表。 分类厚度范围/mm 宽度范围/mm 特厚板>60 1200~5000 厚板20~60 600~3000 中板 4.0~20 600~3000 薄板0.2~4.0 500~2500 带材<6 20~2500 本设计的产品为L 30的中板设计 ?2200 mm mm?