金属材料论文讲解
金属材料科学概论
内容摘要：本文简单地介绍了金属材料的概念、特质及其性能，着重阐述了金属材料的分类、金属材料科学的制备及合成以及金属材料的成型工艺, 同时就金属材料的应用及发展前景提出了看法。
关键词：金属材料；发展和兴起；概念；分类；性能；制备及合成；成型；应用
一、金属材料简介
1、金属材料的概念
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。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、金属材料的分类
金属材料的分类可按照成分和用途分为两大类。其中按金属成份分类可分为钢铁、有色（非铁）金属和复合金属材料三大类；按材料用途分类可分为结构材料和工程材料。
（一）、金属材料的成分分类
（1）钢铁
钢铁可细分为以下几种：工业纯铁、碳钢、合金钢和铸铁四种。其中工业纯铁为含碳约在0.01% 以下的铁一碳合金；碳钢为含碳在0.01-1.5% 间的铁-碳合金；合金钢为含镍、铬、钨、钒、钛、钴、铜、锰、硅等合金元素的铁一碳合金；铸铁为含碳2.0-4.0% 间的铁一碳合金(也可含其它合金元素)。
（2）有色（非铁）金属
有色（非铁）金属可分为重有色金属、轻有色金属、稀有和难熔金属、稀土金属、稀散金属、贵金属和放射性金属七大类。重有色金属为铜、铅、锌、镍、锡等及其合金；轻有色金属为铝、镁、钛、铍等及其合金；稀有、难熔金属为钨、钼、铂、铌、铪、钒、铬等及其合金；稀土金属为镧、铈、镨、钕、钷、钐等；稀散金属为镓、铟、铊等；贵金属为金、银、铂族金属及其合金；放射性金属为铀、钍、镭。
（3）复合金属材料
复合金属材料主要为以下几种：镀层一镀锌铁皮、钢丝, 镀锡铁皮( 马口铁) 等；渗层一渗铬、渗铝钢板、钢管等；包层一包铜钢丝, 包镍( 及镍合金) 钢板, 农用钢板等；机械混合合金——银一钨、铜一钨合金, 硬质合金, 金属陶瓷等；纤维增强合金一铍丝增强铝合金, 钨丝增强高温合金, 碳、硼丝增强合金等。（二）、金属材料的用途分类
（1）结构材料
结构材料可主要分为三类：一类为结构钢, 不锈钢, 耐热钢, 耐酸钢, 弹簧钢, 轴承钢, 工具钢, 模具钢, 铸铁( 包括可锻铸铁, 球墨铸铁等) ；第二类为结构用的铝、镁、钦、铜等及其合金；第三类为复合材料一纤维增强, 复层, 蜂窝结构
等材料。
（2）功能材料
功能材料主要有以下：精密合金一磁性、导电、电阻、弹性，恒膨胀等材料，低熔点合金；电子材料一半导体，电真空材料，封接材料，消气材料；超导材料一金属、固溶体、金属间化合物；能源材料一太阳能电池材料，制氢、储氢材料, 夹层材料等；医用材料一牙科材料，人造骨骼、关节，记忆材料，医疗器械材料等；催化剂一金属微粉、细丝等。
二、金属材料的特质
1.疲劳
许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。
金属材料疲劳断裂的特点是：载荷应力是交变的，载荷的作用时间较长，断裂是瞬时发生的以及无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。所以，疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。
金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：高周疲劳、低周疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳和接触疲劳。
2.塑性
塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此，金属的塑性可以用长度的伸长（延伸率）和断面的收缩（断面收缩率）两个指标来衡量。
金属材料的延伸率和断面收缩率愈大，表示该材料的塑性愈好，即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料（如低碳钢等），而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料（如灰口铸铁等）。塑性好的材料，它能在较大的宏观范围内产生塑性变形，并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化，从而提高材料的强度，保证了零件的安全使用。此外，塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。因此，选择金属材料作机械零件时，必须满足一定的塑性指标
3.耐久性
金属材料的耐久性是指在金属材料在使用过程中经受环境的作用，而能保持其使用性能的能力。
4.硬度
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
三、金属材料的性能
金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。
1.金属材料的机械性能
金属材料的机械性能指金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的能力（也称为力学性能）。金属材料承受的载荷有多种形式，它可以是静态载荷，也可以是动态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力，以及摩擦、振动、冲击等等，衡量金属材料机械性能的主要指标为强度、塑性、应用范围及韧性。
2.金属材料的化学性能
金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性（又称作氧化抗力，这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性），以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属的化学性能中，特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。
3.金属材料的物理性能
金属的物理性能主要从密度（比重）、熔点、热膨胀、磁性能吸引铁磁性物体的性质、电学性能等考虑。
4.金属材料的工艺性能
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，主要有以下四个方面：切削加工性能、可锻性、可铸性、可焊性。
四、金属材料的制备与合成
材料制备的质量直接影响零件的后续生产制造和使用性能。下面对以工程领域中铁的制备方法及特点为例作简要介绍。
（一）高炉炼铁
1、高炉炼铁原料
炼铁的主要原料是铁矿石（赤铁矿石、磁铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石），它是由铁的氧化物和含SiO2、Al2O3、CaO、MgO等成分的脉石构成。铁矿石的主要作用是提供铁元素。冶炼前铁矿石经选矿筛分后，破碎磨成粉料，然后烧结成块以备后续冶炼使用。另外，炼铁原料还有燃烧（焦炭）和造渣用的熔剂（石灰石）。焦炭在高炉中的主要作用一是为炼铁提供热源，二是作为还原剂把铁和其它元素从矿石中还原出来。熔剂石灰石的作用是在高炉内受热分解形成CaO和MgO。
2、炼铁设备及过程
炼铁是在高炉中进行的，高炉炉体是由耐火材料砌成，外面包裹钢板的圆截面炉子。为使矿石在炉内充分还原，炉子高度可达几十米。
高炉底部和炉腹被焦炭填充，炉身中装有层层相间的铁矿石、焦炭和石灰石。冶炼过程中，炉底焦炭燃烧产生的高温炉气向上运动，把热量传给炉料，经过一系列的物理化学过程，形成铁液和炉渣滴入炉内。每隔3-4小时放一次铁液，每隔1-1.5小时放一次炉渣。下图为炼铁高炉剖面图。
3、高炉内发生的基本反应
自然界中铁都是以化合物形式存在于铁矿石中，炼铁的实质是在高炉中将铁矿石中的铁还原；将氧化物、磷酸盐、焦炭和矿石中的锰、硅、磷、硫还原，并与碳一起溶于铁液中的一系列物理化学过程。
（1）燃料的燃烧焦炭的燃烧反应因条件不同，碳与氧之间可能发生四种不同的化学反应。
空气供应充足时，发生完全燃烧反应：C+O2→CO2+34070KJ/kg
空气供应不充足时，发生不完全燃烧反应：C+1/2O2→CO+10270KJ/kg
CO遇到空气时，会燃烧：CO+1/2O2→CO2+23800KJ/kg
焦炭除以上外，还有一个还原吸热反应：CO2+C→CO2-12628 KJ/kg
（2）冶金反应
1）铁的还原。铁主要存在于矿石中的Fe2O3、Fe3O4内，其还原过程是靠高价氧化物向低价转化来实现的。炼铁的主要还原剂是CO，他是由高炉底部厚厚的焦炭层在高温下不完全燃烧产生的。它的还原能力并不强但由于容易在矿石中扩散，故还原效果大大提高。
i）一氧化碳还原铁的氧化物。在1000℃以上还原能力大大提高，它是炼铁过程中的主要还原剂。570℃以上主要还原反应如下：
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
Fe3O4+CO===3FeO+CO2
FeO+CO===Fe+CO2
ii）固体碳还原铁的氧化物。固体碳的还原作用主要经CO的还原和碳的气化反应共同完成的，即
FeO+CO===Fe+CO2
CO2+C===2CO2
iii）氢还原铁的氧化物。反应式如下：
3Fe2O3+H2===2Fe3O4+H2O
Fe3O4+ H2===3FeO+H2O
FeO+ H2===Fe+H2O
2）锰的还原。矿石中锰也是以氧化物的形式存在，从氧化物中还原锰的过程与还原铁一样，CO依次将从锰的高价氧化物还原为锰的低价氧化物。然后再由固体碳直接将MnO还原成锰。由于MnO与C作用是一个强吸热反应，因此高温有利于锰的还原，其反应为
MnO+C=Mn+CO
3）硅的还原。硅一般存在于矿石中的SiO2氧化物内，SiO2很稳定，所以绝大部分进入炉渣，仅有少量被固体碳还原后进入生铁。SiO2被还原的程度与炉温有关，温度高，硅容易还原，其反应为
SiO2+2C=Si+2CO
4）磷的还原。磷一般存在于矿石中的磷酸钙内，在1000℃以上通过固体碳直接还原，其反应为
（CaO）3P2O5+5C=3CaO+2P+5CO
磷酸钙中的CaO可以与SiO2作用，使P2O5游离出来，从而加速上式还原，其反应为
2（3CaO·P2O5）+3Si02=3（2CaO·SiO2）+2P2O5 P2O5容易挥发，而且与焦炭的接触条件较好，故有利于P2O5的还原，其反应式为
2P2O5+10C=4P+10CO
磷除少量挥发外，大部分还原后都溶入铁液中。
5）脱硫反应。硫是钢铁材料中的有害元素之一。它主要来自于矿石和燃料焦炭，常以硫化铁的形式存在，当石灰石中CaO及固体碳作用后生成炉渣，可以使铁液脱硫。还原剂越多，温度越高，脱硫效果越佳。脱硫后大部分硫进入炉渣，一部分随炉气排出，其余溶于铁液中，其反应式为
FeS+CaO+C=Fe+CaS+CO
6)铁的溶碳过程。由高炉顶部加入的炉料，当下降至1000-1100℃温区时，从铁矿石中还原出来的铁与一氧化碳、焦炭互相作用会溶进大量的碳，使铁的溶点降低，铁在高炉下部开始熔化成铁液流入炉缸。
综上所述，炼铁过程主要发生的是还原反应，在铁被还原的同时，其它非铁
元素锰、硅、磷、硫也分别从它们的化合物中被还原，并与碳一起溶入铁中，故生铁中除了含有较高碳外，常常还有一定数量的锰、硅、磷、硫，其中磷硫属于有害元素，应在冶炼时严格控制其含量，因此它们的存在将增加钢铁材料的脆性。
（3）造渣熔炼过程中，铁料表面的锈蚀物及粘附的泥沙、燃料中的灰分、金属元素氧化烧损成氧化物以及侵蚀剥落的炉材料等相互作用，结成炉渣，其主要成分为SiO2和Al2O3.这种粘滞的炉渣包覆在焦炭表面，不仅阻碍燃烧，而且不利于冶炼。主要采用的是石灰石，造渣时所发生的化学反应为
石灰石分解：CaCO3→CaO+CO2
硅酸盐的形成：CaO+SiO2→CaO·SiO2
熔剂石灰石不仅具有清除杂质和灰膜、加速燃烧反应进行的作用，同时炉渣还可以直接参与冶金反应。
4、产品
（1）生铁和铁合金生铁是高炉冶炼的主要产品，根据不同的使用要求，其产品有两类：一是炼钢生铁，不同炼钢方法对生铁成分要求不同。二是铸造生铁，占生铁总产量10%-20%，用于生产各种铸造零件的原料。除此之外，高炉中还可以冶炼用于炼钢的脱氧剂和合金添加剂，如硅铁、锰铁等。
（2）炉渣和煤气炉渣和煤气是高炉冶炼的副产品，炉渣成分与水泥类似，可用来制造水泥、渣砖、陶瓷等材料。高炉煤气可作为燃料，用于炼焦、炼钢和各种加热炉，具有较高的经济价值。
五、金属材料的成型工艺
各种方法制备的金属材料一般在经过铸造、压力加工、焊接和机加工成型，并进行材料改性工艺处理后才能满足不同条件下的服役要求。机加工成型的金属构件，只改变零件的形状和材料的内在质量均产生较大影响。但铸造、压力加工、焊接成型工艺则对零件的形状和材料的内在质量产生较大的影响，从而影响零件的使用寿命。下面简洁扼要介绍铸造、压力加工、焊接成型的基本工艺和应用。
1.液态金属的成型方法（铸造）
液态金属的成型又称铸造，是机器零件毛坯成型的主要方法之一。将液态金属浇注到铸型型腔中，使其冷却凝固获得一定形状的毛坯或零件的方法称为铸造。这种成型工艺主要有以下优势：可以一次成型内腔、外形复杂的毛坯，这是其它金属成型方法极难实现的；工艺灵活，不受零件尺寸、形状、重量的限制，能满足各种金属材料的铸件生产；成本低，原材料可回收利用。
但铸造成型方法并非尽善尽美，它存在生产工序较多；工艺难控制；废品率高；铸件质量不稳定等问题。液态金属成型工艺根据造型材料不同，主要分为砂型铸造和特种铸造。
2.金属压力加工
金属压力加工是借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和力学性能加工方法。由于金属铸态组织往往存在晶粒粗大和组织部
均匀等缺陷，所以金属材料经冶炼烧注后，大多要进行各种压力加工，通过压力加工不仅改变了材料的外形，而且是铸锭内部原有的气孔、疏松等缺陷压合在一起，使金属更加致密，组织和性能由此也得到改善。各种钢和非铁合金都具有一定的塑性，因此它们均可以在热态和冷态下进行压力成型。
金属压力加工按加工目的可分为两大类：一类是主要用于生产建筑结构和塑性加工的等截面型材、管材和板材等；另一类主要是用于生产各种毛坯、半成品或成品零件。
3.焊接
焊接是一种连接金属工艺方法，主要用于制造各种金属结构和机器零件。焊接过程其实质是通过加热或压力等手段，使金属原子扩散与结合，最终将分离的金属材料能够牢固地连接起来。
焊接的方法很多，按焊接过程的特点可分为熔化焊、压力焊、钎焊三大类。
（1）熔化焊熔化焊简称熔焊，是利用局部加热的方法，将欲连接的两工件结合处加热到熔化状态，并与熔化的填充金属一起形成熔池，冷却结晶后形成牢固地焊接整体。根据热能来源的不同，熔焊又细分为气焊、电弧焊、电渣焊、等离子焊和电子束焊。
（2）压力焊压力焊是在焊接时无论加热与否，必须对焊件施加压力，使被焊接工件的两接合面紧密接触。压力焊种类很多，其中常用的有电阻焊、摩擦焊、扩散焊等。
（3）钎焊低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的隙缝使金属连接的焊接方法称为钎焊。钎焊时，首先要除去母材接触面上的氧化物和油污，以利于毛细管在钎料熔化后发挥作用，增加钎料的润湿性和毛细流动性。根据钎料熔点不同，钎焊又分为硬钎焊和软钎焊。
六、金属材料的应用情况及发展前景
金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造、集装箱及金属包装容器制造、集装箱不锈钢及类似日用金属制品制造，船舶及海洋工程制造等。随着社会的进步和科技的发展，金属制品在工业、农业以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛，也给社会创造越来越大的价值。
金属制品行业在发展过程中也遇到一些困难，例如技术单一，技术水平偏低，缺乏先进的设备，人才短缺等，制约了金属制品行业的发展。为此，可以采取提高企业技术水平，引进先进技术设备，培养适用人才等提高金属制品业的发展。
金属制品行业的产品将越来越趋向于多元化，业界的技术水平也将越来越高，产品质量会稳步提高，竞争与市场将进一步合理化。随着金属行业的进一步规范，以及相关行业优惠政策的实施，未来，金属制品行业将有巨大的发展空间。
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材料成型毕业论文范文2篇 材料成型毕业论文范文一：金属材料加工中材料成型与控制工程 摘要：本文以金属材料为例，对材料成型与控制工程中的加工技术进行细化分析，首先，理论概述了金属材料的选材原则，然后具体分析了铸造成型、挤压与锻模塑性成型、粉末冶金以及机械加工四种加工方法，旨在为相关工作人员提供有借鉴性的参考资料，进一步提高我国制造业的加工水平与整体质量。 关键词：材料成型;控制工程;金属材料;加工工艺 0引言 对于我国制造业而言，材料成型与控制工程是其实现长期健康发展的根本保障，不仅如此，材料成型与控制工程也是我国机械制造业的关键环境，因此，相关企业必须对其给予高度重视。无论是电力机械制造，还是船只等交通工具制造，均离不开材料成型与控制工程，材料成型与控制技术的水平与质量将会直接决定机械制造水平与质量。因此，对材料成型与控制工程中的金属材料加工技术进行细化分析，具有非常重要的现实意义。 1金属材料选材原则 在金属复合材料成型加工过程中，将适量的增强物添加于金属复合材料中，可以在很大程度上高材料的强度，优化材料的耐磨性，但与此同时，也会在一定程度上扩大材料二次加工的难度
系数，正因此，不同种类的金属复合材料，拥有不同的加工工艺以及加工方法。例如，连续纤维增强金属基复合材料构件等金属复合材料便可以通过复合成型;而部分金属复合材料却需要经过多重技术手段，才能成型，这些成型技术的实践，需要相关工作人员长期不断加以科研以及探究，才能正式投入使用，促使金属复合材料成型加工技术水平与质量实现不断发展与完善。由于成型加工过程中，如果技术手段存在细小纰漏，或是个别细节存在问题，均会给金属基复合材料结构造成一定的影响，导致其与实际需求出现差异，最终为实际工程预埋巨大的风险隐患，诱发难以估量的后果。所以，相关工作人员在对金属复合材料进行选材过程中，必须准确把握金属材料的本质以及复合材料可塑性，只有这样，才能保证其可以顺利成型，并保证使用安全。 2金属材料加工方法 2.1机械加工成型 当前，金属材料成型与控制工程中，应用最为广泛的金属切割刀具便是金刚石刀具，以金刚石刀具对铝基复合材料进行精加工，与其他金属基复合材料，例如，钻、铣以及车等，均是现代社会中广而易见的。铝基复合材料的金刚石刀具加工形式可以细化为三种：其一，车削形式;其二，铣削形式;其三，钻削形式。其中，钻削即通过镶片麻花钻头对铝基复合材料进行加工，常见的有b4c以及sic颗粒钻削，然后添加适量的外切削液，可以有效强化铝基复合材料。铣削即通过 1.5%-2.0%(w+c)粘结剂，8.0%-8.5%pcd的端面铣刀对铝基复合材料进行加工，常见的有sic 颗粒铣削增强铝基复合材料，然后添加适量的切削液进行冷却。
对金属材料学科的认识
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对金属材料学科的认识 材料学院金属材成及金属材料专业认识实习报告 认 郑州大学 材料科学与工程学院 识实习报告专 业:金属材料科学与工程 姓 名:张 博扬 学 号: 20120800725 指导老师:汤文博时 间:2014.09.01——2014.09.11
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目录 实习的意义和目的???????????????? 1 实习要求???????????????????? 1
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一、 实习的意义和目的 认识实习是材料成型与控制工程专业重要的教学环节,它是培养学生的实践等解决 实际问题的第二课堂,它是专业知识培养的摇篮，也是对工业生产流水线的直接认识与 认知。实习中应该深入实际，认真观察，获取直接经验知识，巩固所学基本理论，保 质保量的完成指导老师所布置任务。学习工人师傅和工程技术人员的勤劳刻苦的优秀 品质和敬业奉献的良好作风，培养我们的实践能力和创新能力，开拓我们的视野，培 养生产实际中研究、观察、分析、解决问题的能力。
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通过认知实习，我们要对材料科学与工程专业建立感性认识，并进一步了解本专 业的学习实践环节。通过接触实际生产过程，一方面，达到对所学专业的性质、内容 及其在工程技术领域中的地位有一定的认识，为了解和巩固专业思想创造条件，在实 践中了解专业、熟悉专业、热爱专业。另一方面，让学生对炼铁---炼钢---轧钢的整 个钢铁生产系统及厂间的相互关系有基本的了解.对钢锭的轧钢生产过程及主要工艺设 备建立起必须的感性认识;同时,对铸造,焊接与锻压等生产过程建立起必要的感性认识, 以便为以后续专业课程的学习作好准备. 二、 实习要求 在 9 月 1 日的动员大会上，汤老师从四个专业方向出发对我们本次的实习提出了基 本要求。 铸造方向: 1、了解铸造合金的熔炼设备及工艺 2、了解砂处理设备与工艺，型芯砂的混制设备及工艺 3、了解铸造生产线与工装、模具设计 4、了解合金铸件的铸造工艺及质量控制
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金属材料学复习资料 题型：判断，选择，简答，问答 第一章 1.要清楚的三点： 1)同一零件可用不同材料及相应工艺。例：调质钢；工具钢 代用 调质钢：在机械零件中用量最大，结构钢在淬火高温回火后具有良好的综合力学性能，有较高的强韧性。适用于这种处理的钢种成为调质钢。调质钢的淬透性原则，指淬透性相同的同类调质钢可以互相代用。 2)同一材料，可采用不同工艺。例：T10钢，淬火有水、水- 油、分级等。强化工艺不同，组织有差别，但都能满足零件要求。力求最佳的强化工艺。 淬火冷却方式常用水-油双液淬火、分级淬火。成本低、工艺性能好、用量大。 3)同一材料可有不同的用途。例：602有时也可用作模具。低合 金工具钢也可做主轴，15也可做量具、模具等。 602是常用的硅锰弹簧钢，主要用于汽车的板弹簧。低合金工具钢可制造工具尺寸较大、形状比较复杂、精度要求相对较高的模具。15只在对非金属夹杂物要求不严格时，制作切削
工具、量具和冷轧辊等。 2.各种强化机理（书24页） 钢强化的本质机理：各种途径增大了位错滑移的阻力，从而提高了钢的塑性变形抗力，在宏观上就提高了钢的强度。 1)固溶强化：原子固溶于钢的基体中，一般都会使晶格发生畸 变，从而在基体中产生弹性应力场，弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力。从而提高强度，降低塑韧性。 2)位错强化：随着位错密度的增大，大为增加了位错产生交割、 缠结的概率，所以有效阻止了位错运动，从而提高了钢的强度。但在强化的同时，也降低了伸长率，提高了韧脆转变温度。 3)细晶强化：钢中的晶粒越细，晶界、亚晶界越多，可有效阻 止位错运动，并产生位错塞积强化。细晶强化既提高了钢的强度，又提高了塑性和韧度，所以是最理想的强化方法。 4)第二相强化：钢中微粒第二相对位错有很好的钉扎作用，位 错通过第二相要消耗能量，从而起到强化效果。 根据位错的作用过程，分为切割机制和绕过机制。 根据第二相形成过程，分为回火时第二相弥散沉淀析出强化； 淬火时残留第二相强化。
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非金属材料 论文
《非金属材料》课程论文 题目塑料的利弊及可持续发展对策研究学院 专业 年级 学号 姓名 指导老师 成绩
目录 摘要 (2) 1 前言 (2) 2 正文 (2) 2.1塑料的优点 (3) 2.1.1塑料质轻、比强度高的特点 (3) 2.1.2塑料良好的化学稳定性、耐冲击性及耐磨性 (3) 2.1.3塑料的绝缘性、好塑性 (3) 2.1.4塑料的良好的透明性和着色性 (3) 2.1.5塑料的低层本性 (3) 2.2塑料的缺点 (4) 2.2.1塑料的难回收性 (4) 2.2.2塑料的耐热性差 (4) 2.2.3塑料对环境的污染 (4) 2.3塑料的现状及发展趋势 (4) 2.3.1塑料的现状 (4) 2.3.2塑料的发展趋势 (5) 2.3.2.1废旧塑料的回收与环保塑料的发展 (5) 2.3.2.2工程塑料的发展 (6) 2.3.2.3纳米塑料的发展 (6) 2.4结论 (6) 参考文献 (6)
塑料的利弊及可持续发展对策研 摘要：本文通过对塑料的利弊分析，阐述了塑料在人类生产生活中的应用及其对人们生活的各方面的影响。同时，对塑料使用现状及塑料的发展趋势进行了分析，认为塑料行业必须走“可持续发展”道路才能使塑料的利用与环境发展相协调。 关键词：塑料利弊可持续发展 1、前言 从人类历史上第一种完全由人工合成的塑料——1909年由美国化学家贝克兰（Leo Backland）用苯酚和甲醛制造的酚醛树脂，又称“贝克兰塑料”【1】问世，一百多年来塑料被广泛应用农业生产、建材、家电、电子电气、汽车、航空航天、包装等领域，塑料制品早已经成为人们日常生活的重要组成部分。 而今，随着世界石油化工技术的迅猛发展，廉价原料、新工艺、新技术及高性能催化剂的涌现，世界上层出不穷的塑料品种越来越多，产量也越来越大。与此同时，废弃的塑料制品也逐渐增多，“白色污染”“黑色污染”问题日益引起了人们的关注，世界各国开始重视对塑料等高分子材料的可持续研究。 2、正文 塑料是一类以天然或者合成树脂为主要成分，加入各种添加剂，在一定条件（温度、压力）下，可塑制成型，且在常温下能够保持其形状不变的材料。塑料是目前世界上产量最多，应用最广的高分子合成材料，年产量约占全部高分子材料的70%以上，在工程技术中代替金属材料作为结构材料的工程塑料业越来越受到人们的高度重视【2】。就我国2004年塑料制品产量在1846.61万吨，最大消费领域是包装材料，占22%；日用和医药领域占18.9%；农用塑料和工业配套领域用量相当，各占18%；建筑领域占16%；其他领域占7.1%【3】。塑料在人类生活各个领域中受到广泛应用和高度重视，原因在于塑料与许多传统材料相比有明显优势。 2.1 塑料的优点
金属材料学教学大纲
金属材料学 (Science of Metal Materials) 课程编号：07171390 学分：3 学时： 48 （其中：讲课学时：38 课堂讨论学时：10 ） 先修课程：金属学、热处理原理、热处理工艺、工程材料力学性能 适用专业：金属材料工程、材料成型加工、冶金专业。 教材：戴起勋主编.金属材料学.北京：化学工业出版社，2005.9 开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务： 《金属材料学》是一门综合性应用性较强的专业必修课。在金属学、金属组织控制原理及工艺和力学性能等课程的基础上，系统介绍金属材料合金化的一般规律及金属材料的成分、工艺、组织、性能及应用的关系。通过课堂讲授、实验等教学环节，使学生系统掌握有关金属材料学方面的知识，培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。 二、课程的基本内容及要求 绪论（金属材料的过去、现在和将来）： 1．教学内容 （1）金属材料发展简史 （2）现代金属材料 （3）金属材料的可持续发展与趋势 2．基本要求 了解金属材料在国民经济中的地位与作用、金属材料的发展概况和本课程的性质、地位和任务。 第一章钢的合金化概论 1．教学内容 （1）钢中的合金元素：合金元素和铁基二元相图；合金元素对Fe-C相图的影响；合金钢中的相组成；合金元素在钢中的分布； （2）合金钢中的相变：合金钢加热奥氏体化，合金过冷奥氏体分解；合金钢回火转变； （3）金元素对强度、韧度的影响及其强韧化； （4）合金元素对钢工艺性能的影响； （5）微量元素在钢中的作用 （6）金属材料的环境协调性设计基本概念； （7）钢的分类、编号方法。 2．基本要求 （1）掌握钢中合金元素与铁和碳的作用；铁基固溶体、碳（氮）化合物的形成规律；合金元素在钢中的分布；合金元素对铁-碳状态图的影响（2）了解钢的分类、编号方法 （3）掌握合金元素对合金钢工艺过程的影响 （4）掌握合金元素对合金钢力学性能的影响规律 （5）理解微量元素在钢中的作用 （6）了解材料的环境协调性设计基本概念
最新金属材料学课后习题总结
习题 第一章 1、何时不能直接淬火呢？本质粗晶粒钢为什么渗碳后不直接淬火？重结晶为什么可以细化晶粒？那么渗碳时为什么不选择重结晶温度进行A化？ 答：本质粗晶粒钢，必须缓冷后再加热进行重结晶，细化晶粒后再淬火。晶粒粗大。A 形核、长大过程。影响渗碳效果。 2、C是扩大还是缩小奥氏体相区元素？ 答：扩大。 3、Me对S、E点的影响？ 答：A形成元素均使S、E点向左下方移动。F形成元素使S、E点向左上方移动。 S点左移—共析C量减小；E点左移—出现莱氏体的C量降低。 4、合金钢加热均匀化与碳钢相比有什么区别? 答：由于合金元素阻碍碳原子扩散以及碳化物的分解，因此奥氏体化温度高、保温时间长。 5、对一般结构钢的成分设计时，要考虑其M S点不能太低，为什么? 答：M量少，Ar量多，影响强度。 6、W、Mo等元素对贝氏体转变影响不大，而对珠光体转变的推迟作用大，如何理解? 答：对于珠光体转变：Ti, V：主要是通过推迟（P转变时）K形核与长大来提高过冷γ的稳定性。 W，Mo： 1）推迟K形核与长大。 2）增加固溶体原子间的结合力，降低Fe的自扩散系数，增加Fe的扩散激活能。 3）减缓C的扩散。 对于贝氏体转变：W，Mo，V，Ti：增加C在γ相中的扩散激活能，降低扩散系数，推迟贝氏体转变，但作用比Cr，Mn，Ni小。 7、淬硬性和淬透性 答：淬硬性：指钢在淬火时硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。 淬透性：指由钢的表面量到钢的半马氏体区组织处的深度。 8、C在γ-Fe与α-Fe中溶解度不同，那个大？ 答：γ-Fe中，为八面体空隙，比α-Fe的四面体空隙大。 9、C、N原子在α-Fe中溶解度不同，那个大？ 答：N大，因为N的半径比C小。 10、合金钢中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。 答：V：MC型；Cr：M7C3、M23C6型；Mo：M6C、M2C、M7C3型；Mn：M3C型。 复杂点阵：M23C6、M7C3、M3C、稳定性较差；简单点阵：M2C、MC、M6C稳定性好。 11、如何理解二次硬化与二次淬火？ 答：二次硬化：含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A’转变为M回,使硬度不仅不下降，反而升高的现象称二次硬化。 二次淬火：在高合金钢中回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为二次淬火。
金属材料小论文
专业小论文 材料科学是21世纪四大支柱学科之一，而金属材料工程则是材料科学中一个重要的专业方向。众所周知，金属工具的制造和使用标志着人类文明的一个重大的进步。从青铜到钢铁，再到当今形形色色的合金材料，人类在自身不断进步的同时，从未放松过对金属材料的研究与开发。金属材料工程是国家重点支持的研究方向，每年都有大量的资金投入，成果也很显著。该专业研究范围很广，可以说所有的金属元素都在其研究范围之内。目前国内主要侧重于铁合金铝合金以及其他一些特种金属材料的研究与开发。 金属材料工程是一门实用性很强的专业，通过对金属材料制备工艺及其原理的探究，研究成果可以直接应用于现实生产，所取得的进展和人民群众的日常生活密切相关。喜欢理论研究的人可以在此发挥自己的才能，在这里有广阔的理论研究空间。材料技术人员虽然掌握了许多种金属材料的制备工艺，但至今还没有完全弄清楚其中的道理，而从理论上阐明这一切对材料科学的进一步发展意义非凡。于是从中也演化出计算机模拟各种原子分子的相互作用，从而设计出符合要求的材料，这对现实生产有着极其重要的指导作用。近年来，这一领域还有许多新的发展，比如储氢材料摩擦材料以及和纳米技术相结合的协同材料等等。 金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属合金金属间化合物和特种金属等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。我们对金属材料的认识应从以下几个方面开始： 一、分类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 ①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含铁小于2%~4%的铸铁， 含碳小于2%的碳铁，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 ②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、半 金属、贵金属稀有金属和稀土金属等。有色金属的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大电阻温度系数小。 ③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工 艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减震阻尼等特殊功能合金等。金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属、喷射成形金属，以及粉末冶金材料。铸造金属通过铸造工艺成型，主要有铸钢、铸铁和铸造、有色金属及合金。变形金属通过压力加工如锻造轧制冲压等成型，其化学成分与相应的铸造金属略有不同。喷射成型金属是通过喷射成型工艺制成具有一定形状和组织性能的零件与毛胚。金属材料的性能可分为工艺性能和使用性能两种。 二、性能 为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。
金属材料专业职业生涯规划书
前言 一个人若是看不到未来，就掌握不到现在；一个人若是掌握不住现在，就看不到未来。现实生活中，我们没有方向或者跑错方向的人大有人在。很多人都坚信“天道酬勤”、“一分耕耘、一分收获”、“勤奋+汗水=成功”、“世上无难事，只要肯登攀”、“笨鸟先飞”等等成功的格言，殊不知，这些必定成功道理是建立在一个基本前提之上，那就是——正确的方向。也就是说，选择比努力重要;确定方向比出力流汗重要;知道自己应该干什么，比干什么重要。也可以说，如果方向错误，你越努力，你离成功越远，离失败越近。从现在开始对自己的未来做好规划，把握好正确的方向显得尤为重要。 一、自我认知 自我评价 结合多年来的成长经历以及自我认识的过程，我认为我有强烈责任意识、集体主义观念，独立自主，不怕吃苦，敢于奉献，注重实干精神，但是性格内向。 优势： 1、有强烈的责任意识，能够明确自己的责任，勇于承担。 2、有正义感，良好的品德素养和职业操守。 3、不怕吃苦，能够积极克服遇到的困难而不是消极被动，独立自主、踏实 认真地完成事情。 4、为人老实，小心谨慎。愿意帮助谦让别人，能和睦与人相处，有一定的 奉献精神。 5、工作热情比较高，能认真负责地完成任务，并能寻求有效的方法。 6、有良好的生活习惯，平时注意整理物品，东西没有丢失的情况。 7、有决策能力，擅长文案方面的表达写作。 劣势： 1、性格内向，不善于沟通交际，社交能力较差。 2、有时做事缺乏冷静的思考，盲目冲动。
3、性格中有些软弱，在一些事情上倾向于妥协，不能坚持于原有的想法。 4、不善于表现自己，没能准确抓住发展自己的机会，生活态度不是很乐观， 缺乏自信。 5、缺乏创新性思维。 对于自己的性格，我比较喜欢动手能力较强，注重实干，能够提升发展自己的职业，倾向于决策管理。对于职业要求并不是很高，工资能够满足日常生活即可。其实，无论在什么工作岗位上，都是为了谋生，都一样为社会做贡献，没有什么贵贱可分。劳动是最光荣的！ 根据霍兰德的职业性向理论，我认为我是一个实用型的人，同时又有事务型、企业型人的一些特点。喜欢具体的任务，喜欢动手，讲求实际，有抱负而追求领导和社会影响。 二、职业认知 就业形势 目前我国的就业形势依然严峻。现在社会高等教育高增长率、社会总就业形势紧张和劳动力市场严重分割。每年待就业人数远大于社会所能提供的就业岗位，而且就业存在严重的不合理，长期受计划经济体制的影响，国家的宏观调控并没有与市场有效的结合起来，存在缺位现象。 据统计，2011年全国高校毕业生将超过640万，大学生的供给明显大于实际需求。每年都能看到大学生找工作时慌乱艰难的情景，学生们已经淡化了专业对口，不再关心户口问题，甚至对工资要求也越来越现实，但没有工作经验、知识能力储备不足、英语不够好、自我定位不够准确。就业观念不够理性等对其就业产生影响。大学生就业不容乐观。 专业前景 我所学习的专业是材料科学与工程中的金属材料工程。材料科学发展到今天，已经深刻影响着人类的现代生活、社会结构和文化价值。材料的不断创新与发展，也极大的推动了社会经济的发展。在我国，材料科学发展前景巨大，我国材料产
材料学课程论文：Al基金属玻璃的研究
本科课程论文 题目Al基金属玻璃的研究发展 院（系） 专业 课程 学生姓名 学号 指导教师 二○一二年十月
摘要：铝基非晶态合金及其非晶相复合材料均具有优异的特性,是一种具有广阔应用前景的新型结构材料。Al基非晶态合金的发展历程、玻璃形成能力、Al基金属玻璃的制备方法、研究现状、发展动向在本文中将分别介绍。 关键词：Al基金属玻璃形成能力制备展望 0 引言 自美国弗吉尼亚大学Poon研究组和日本东北大学Inoue研究组分别发现Al基合金可通过快速凝固技术形成非晶态结构[1]。Al基非晶态合金及其部分结晶后形成的纳米复合薄带材料表现出超高的比强度（5.2×105Nmkg-1）及良好的塑性，被认为是极具应用前景的新一代超高强度轻质合金。然而，与Pd、Mg、Zr、Fe等合金相比，Al基合金的玻璃形成能力较低，很难通过熔体浇铸直接形成尺度大于1mm的块体材料。Al基金属玻璃块体材料的获得主要依赖于粉末固结的途径。探索具有高玻璃形成能力、可通过熔体直接浇铸形成块体材料的合金体系始终是人们追求的目标。 1 发展历程 历史上有关非晶合金研究的最早报道 ,是在1934年 Kramer利用蒸发沉积法发现了附着在玻璃冷基底上的非晶态金属薄膜[2]。 1960 年 ,Duwez 等人采用液态金属快速冷却的方法 ,从工艺上突破了制备非晶态金属和合金的关键，引起了金属材料发展史上的一场革命[3]。 1965 年,Predecki，Giessen等人首次通过熔体急冷的方法得到铝基非晶合金(Al—Si)。 1981年 Inoue 等人开发出含铝量较高的TM(过渡金属)-Al-B 系列非晶合金[4]. 1984 年Shechman 等人在快凝Al—Mn 合金中发现具有五重对称的二十面体准晶相( Icosahedral quasicrystals phase) 。此后 ,相继在多种铝与其它过渡金属(Fe ,Cr ,Ni)的快凝合金中发现准晶相[5]。 1988 年 Y. He[6]和 A.Inoue 等人分别独立地制备了含铝量高达90%(原子分数)的轻质高强 Al- TM- Re (TM = 过渡金属 ,RE=稀土元素)非晶合金。 1990 年Inoue等人利用快凝技术得到新型的具有纳米铝晶体或纳米准晶颗粒均匀分布在非晶基体上的快凝铝基合金 ,其强度和韧性均超过了相应的铝基非晶合金。以上的发现促进了人们对铝合金的认识,引起了材料科学界的重视[7]。 近年来，沈阳材料科学国家（联合）实验室王建强研究组与美国约翰霍普金斯大学马恩教授合作。他们在Al-Tm（过渡金属）-RE（稀土）为基础的三元合金系中计算出两种分别以TM和RE作为溶质中心的原子团簇结构，通过团簇致密堆垛结构的耦合进行了合金的成分设计，在Al-Ni-Co-Y-La五元合金体系中获得了1mm直径的铝基金属玻璃棒材（铝含量达86at%）。这是国际上首次报道通过熔体直接浇铸制备出单一非晶相的铝基块体材料[8]。 2 铝基非晶合金的制备方法[9] 目前制备铝基非晶合金主要采用急冷法和机械合金化法。急冷法即快速凝固法 ,现在常用的有三种:单辊旋转快凝法、气体雾化法、表面熔化及强化法。 2.1 单辊旋转快凝法
金属材料学总结
第一章 1、为什么钢中的硫和磷一般情况下总是有害的？控制硫化物形态的方法有哪些？ 答：S与Fe形成FeS，会导致钢产生热脆；P与形成Fe3P，使钢在冷加工过程中产生冷脆性，剧烈降低钢的韧性，使钢在凝固时晶界处发生偏析。 硫化物形态控制：a、加入足量的锰，形成高熔点MnS；b、控制钢的冷却速度；c、改善其形态最好为球状，而不是杆状，控制氧含量大于0.02%；d、加入变形剂，使其在金属中扩散开防止聚焦产生裂纹。 2、钢的强化机制有哪些?为什么一般钢的强化工艺采用淬火加回火？答：a、固溶强化（合金中形成固溶体、晶格畸变、阻碍位错运动、强化） b、细晶强化（晶粒细化、晶界增多、位错塞积、阻碍位错运动、强化） c、加工硬化（塑性变形、位错缠绕交割、阻碍位错运动、强化） d、弥散强化（固溶处理的后的合金时效处理、脱溶析出第二相、弥散分布在基体上、与位错交互作用、阻碍位错运动、强化） 淬火处理得到强硬相马氏体，提高钢的强度、硬度，使钢塑性降低；回火可有效改善钢的韧性。淬火和回火结合使用提高钢的综合性能。 3、按照合金化思路，如何改善钢的韧性？ 答：a、加入可细化晶粒的元素Mo、W、Cr； b、改善基体韧性，加Ni元素；
c、提高冲击韧性，加Mn、Si元素； d、调整化学成分； e、形变热处理； f、提高冶金质量； g、加入合金元素提高耐回火性，以提高韧性。 4、试解释40Cr13属于过共析钢，Cr12钢中已出现共晶组织，属于莱氏体钢。 答、Cr元素使共析点左移，当Cr量达到一定程度时，共析点左移到碳含量小于0.4%，所以40Cr13属于过共析钢；Cr12中含有高于12%的Cr元素，缩小Fe-C平衡相图的奥氏体区，使共析点右移。 5、试解释含Mn钢易过热，而含Si钢高淬火加热温度应稍高，且冷作硬化率高，不利于冷变性加工。 答：Mn在一定量时会促使晶粒长大，而过热就会使晶粒长大。 6、合金钢中碳化物形成规律①②③④⑤⑥⑦ 答：①、K类型：与Me的原子半径有关；②、相似相容原理；③、强碳化物形成元素优先于碳结合形成碳化物；④、NM/NC比值决定了K类型；⑤、碳化物稳定型越好，溶解越难，析出越难，聚集长大也越难。 第二章 1、简述工程钢一般服役条件、加工特点和性能要求。 答：服役条件：静载、无相对运动、受大气腐蚀。 加工特点：简单构件是热轧或正火状态，空气冷却，有焊接、剪切、
材料科学基础知识点总结 (1)
金属学与热处理总结 一、金属的晶体结构 重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。 基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆 垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。 晶格类型fcc(A1)bcc(A2)hcp(A3) 间隙类型正四面体正八面体四面体扁八面体四面体正八面 体 间隙个数84126126 原子半径 r A a 4 2a 4 3 2 a 间隙半径 r B () 4 2 3a -()42 2 a -()43 5a -()43 2a -()42 6a -()21 2a - 晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。 金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。 位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。 位错的柏氏矢量具有的一些特性： ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。 刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。 晶界具有的一些特性： ①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。 二、纯金属的结晶 重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。 基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。
金属材料性能论文金属材料的论文
船电101 李伟聪09 何碧枢11 关于“金属材料的力学性能”的论文 金属材料的力学性能 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力，如强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。这些性能是化工设备设计中材料选择及计算时决定许用应力的依据。 ㈠强度 材料的强度是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力. 一般来讲，材料强度仅指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力，像弹性极限、屈服点、抗拉强度、疲劳极限和蠕变极限等。材料在常温下的强度指标有屈服强度和抗拉（压）强度。 屈服强度表示材料抵抗开始产生大量塑性变形的应力。抗拉强度表示材料抵抗外力而不致断裂的最大应力。在工程上，不仅需要材料的屈服强度高，而且还需要考虑屈服强度与抗拉强度的比值（屈强比），根据不同的设备要求，其比值应适当。屈强比较小材料制造的零件具有较高的安全可靠性，因为在工作时万一超载，也能由于塑性变形使金属的强度提高而不致立刻断裂。但如果屈强比太低，则材料强度的利用率会降低。因此，过大、过小的屈强比都是不适宜的。 在化工炼油设备中，很多零部件是长期在高温下工作的，对于制造这些零部件的金属材料的屈服限ss、抗拉强度限sb都会发生显著变化，必须考虑温度对力学性能的影响。通常随着温度升高，金属的强度降低而塑性增加。另外，金属材料在高温长期工作时，在一定应力下，会随着时间
的延长缓慢地不断发生塑性变化的现象，称为“蠕变”现象。例如，高温高压蒸汽管道虽然其承受的应力远小于工作温度下材料的屈服点，但在长期的使用中则会产生缓慢而连续的变形使管径日趋增大，最后可能导致破裂。材料在高温条件下抵抗这种缓慢塑性变形的能力，用蠕变极限sn表示。蠕变极限是指试样在一定温度下和在规定的持续时间内，产生的蠕变变形量（总的或残余的）或第Ⅱ阶段的蠕变速度等于某规定值时的最大应力。 对于长期承受交变应力作用的金属材料，还有考虑“疲劳破坏”。所谓“疲劳破坏”是指金属材料在小于屈服强度极限的循环载荷长期作用下发生破坏的现象。疲劳断裂与静载荷下断裂不同，无论在静载荷下显示脆性或韧性的材料，在疲劳断裂时，都不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的，因此具有很大的危险性，常常造成严重的事故。金属材料在循环应力下，经受无限次循环而不发生破坏的最大应力称为“疲劳强度”，以sr（见（a）式）表示，称为应力循环系数或应力比，在对称循环时，(r=-1）表示。对于一般钢材，以106～107次不被破坏的应力，作为疲劳强度。㈡硬度硬度是指固体材料对外界物体机械作用（如压陷、刻划）的局部抵抗能力。它是由采用不同的试验方法来表征不同的抗力。硬度不是金属独立的基本性能，而是反映材料弹性、强度与塑性等的综合性能指标。在工程技术中应用最多的是压入硬度，常用的指标有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC、HRB)和维氏硬度(HV)等。所得到的硬度值的大小实质上是表示金属表面抵抗压入物体(钢球或锥体)所引起局部塑性变形的抗力大小。一般情况下，硬度高的材料强度高，耐磨性能较好，而切削加工性
无机非金属材料专业毕业论文
新型无机非金属材料的发展与挑战 金属材料、高分子合成材料、无机非金属材料与人们的衣、食、住、行关系非常密切。材料是人类生活必不可少的物质基础。没有感光材料，我们就无法留下青春的回忆；没有特殊的荧光材料，就没有彩色电视；没有高纯的单晶硅，就没有今天的“奔腾IV”；没有特殊的新型材料，“神舟号”宇宙飞船就无法上天。随着科学和生产技术的发展以及人们生活的需要，一些具有特殊结构、特殊功能的新材料相继研制出来，如半导体材料：超硬材料、耐高温材料、发光材料等，我们称这些材料为新型无机非金属材料。水泥、玻璃、陶瓷等都属于传统的非金属材料，像玻璃刀上的人造金刚石、作为手表轴承的人造红宝石、煤气炉中用于电子打火的压电陶瓷、传输信息的光导纤维都属于新型无机非金属材料。 在材料中，有一类叫结构材料主要制利用其强度、硬度韧性等机械性能制成的各种材料。金属作为结构材料，一直被广泛使用。但是，由于金属易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。高温结构材料的出现，弥补了金属材料的弱点。这类材料具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料，非常适合。 氧化铝陶瓷（人造刚玉）是一种极有前途的高温结构材料。它的熔点很高，可作高级耐火材料，如坩埚、高温炉管等。利用氧化铝硬度大的优点，可以制造在实验室中使用的刚玉磨球机，用来研磨比它硬度小的材料。用高纯度的原料，使用先进工艺，还可以使氧化铝
陶瓷变得透明，可制作高压钠灯的灯管。 高温氧化物结构陶瓷指熔点高于1728℃的氧化物（如氧化硅晶体）或某些复合氧化物（如氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙和氧化钍等）。它们的重要特点是高温下的化学稳定性好，尤其是抗氧化性能好。但弱点是脆性较大，耐机械冲击性差。利用氧化锆相变作用增韧氧化物陶瓷在20世纪70年代末获较大进展，氧化锆增韧氧化铝，断裂韧性参数由2.9MPa/m2提高到15MPa/m2，抗折强度由350MPa 提高到1200MPa。加有氧化钇的半稳定氧化锆，断裂韧性参数也高达9～16MPa/m2。增韧氧化物陶瓷可用于制造锤子、水果刀、剪刀、轴和发动机部件等，可以承受一定冲击而不碎裂。高温氧化物陶瓷可用作高温炉衬，熔炼稀有金属和纯金属的坩埚，以及磁流体发电装置的高温电极材料和热机材料。 氧化铝结构陶瓷的生产，采用γ－氧化铝（见氧化铝）为原料与少量添加剂（如MgΟ等），经粉碎和混合后按产品的形状，尺寸及用途，采用不同的方法成型。干压成型时需先将混合后的坯料造粒，然后用油压机压制成坯样。采用注浆成型时，则将混合后的粉料制成悬浮料浆，注入石膏模中成型。采用热压注时，用适量石蜡与混合料制成料浆，用热压注机成型。烧成的坯体需按使用的要求，进行机械加工或研磨。
金属材料论文
我身边的材料 ————金属材料 摘要：金属材料是人类使用最早并且与我们生活最密切相关的材料。文章介绍了金属材料的分类，性质，应用，前景，并将一些新兴的金属材料做了简单的介绍。 关键词：金属材料；性质；新兴金属材料；金属基复合材料 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。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。 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳 2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 ②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。 金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。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，主要有以下四个方面：⑴切削加工性能；⑵可锻性； ⑶可铸性；金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能(或称为力学性能)。金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等)，对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。化学性能：金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性（又称作氧化抗力，这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性），以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属的化学性能中，特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义；物理性能：金属的物理性能主要考虑：⑴密度⑵熔点⑶热膨胀性⑷磁性能⑸电学性能（主要是电导率）； 新兴金属材料介绍： 1、金属基复合材料 金属基复合材料起源于20 世纪50 年代末或60 年代初期，它是一种把金属作为基体和增强材料进行复合加工而制成的一种材料。基体可以是铜、铝、镁以及金属间化合物等。增强材料的种类也很多，可以是碳化硅、碳纤维以及氧化铝等。它除了具有很高的韧性和可塑性之外，还能耐高温，且导电性能良好，可抗辐射，阻隔性能良好不吸潮。正是由于这些优良的特性，使得它经过了几十年的发展成为了如今最炙手可热的复合材料之一。由于金属基复合材料的性能优秀，所以它能够被运用到了各个行业。比如汽车行业中的柴油机活塞、Al 发动机组的缸体驱动轴、连杆等；还有航空航天行业。比如战隼战机的机腹尾翼以及燃料通
金属材料学课程的性质和要求
一、课程的性质和要求 1、课程性质 金属材料学是一门综合性比较强的专业主干课。在学生学过材料科学基础（或金属学原理）、材料组织控制原理、材料组织控制工艺（或材料强韧化）及材料力学性能等课程的基础上，系统地介绍金属材料合金化的一般规律及各类主要金属材料的成分、工艺、组织和性能之间的关系。通过课堂讲授、综合性实验、综合性作业等环节，培养学生分析问题和解决问题的能力。 2、课程要求 1）掌握主要金属材料的合金化基本原理，了解材料成分设计和工艺设计的依据，为发掘材料潜力和开发新材料打下一个理论基础； 2）了解各种典型材料的成分、工艺、组织结构和性能之间的有机关系； 3）能初步从零件的服役条件出发，对材料提出合理的技术要求，正确地选择材料并合理制订工艺。 3、课程改革 《金属材料工程》专业是江苏省品牌专业。在新的专业内涵下，进行了课程体系的重构。专业主干课程内容和教学方法的改革也是品牌专业建设的重要内容。《金属材料学》是该专业主干课程中涉及综合性知识的一门课程，从知识结构来说，它是一门该专业最后的综合性主干课，也是学生在今后工作岗位上最有实践指导意义的一门课程。根据专业建设的情况和课程特点，对该课程的教学进行了改革。主要是精简和补充内容、编制多媒体电子课件、改革教学方法、开展课堂讨论、增加综合性作业，选编习题和布置课堂思考题、设计综合性实验等。目的是使学生对专业有一个系统的认识，理解专业知识的主线、核心和思想，培
养学生分析问题和解决问题的能力。编写《习题和思考题》是其中部分的内容。 结合20多年的教学经验和对课程内涵、重点和难点的深入理解，编写了具有特色的相应教材。 二、习题和思考题 绪论 01、1958年世界工业博览会在比利时召开，博览会大楼，是由9个巨大金属球组成，球直径为18米，8球位于立方体角，1球在中心。这象征什么? 说明什么意义? 02、为纪念世界第一位宇航员加加林，莫斯科列宁大街上建造了40英尺高的雕象，雕象材料是钛合金。为什么用钛合金做? 代表什么意义? 03、金子从古到今都作为世界上的流通货币，为什么? 铜是人类最早认识和使用的金属，为什么? 04、1983年在上海召开的第4届国际材料及热处理大会的会标是小炉匠锤打的图案，代表什么意义?为什么古代著名的刀剑都要经过反复锻打? 05、为什么要提出构筑循环型材料产业的发展方向? 钢合金化原理 1、为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的? 2、钢中常用的合金元素有哪些? 哪些是奥氏体形成元素? 哪些是铁素体形成元素? 3、哪些是碳化物形成元素? 哪些是非碳化物形成元素? 4、钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类? 各有什么特点? 什么叫合金渗碳体和特殊碳化物? 5、简述合金钢中碳化物形成规律。 6、合金元素对Fe-Fe3C相图上的S、E点有什么影响? 这种影响意味着什么? 7、试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下，不同合金元素的分布状况? 8、有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大? 阻止奥氏体晶粒的长大有