金屬材料的一般特性精選(九篇)

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第1篇：金屬材料的一般特性范文

【關(guān)鍵詞】固溶物；無機非金屬；非金屬材料；應(yīng)用與研究

0 前言

隨著科學的不斷進步，新技術(shù)開始在各個領(lǐng)域中應(yīng)用，尤其是進入21世紀以來，新的技術(shù)更是如雨后初筍般出現(xiàn)，我們常聽到的如納米材料的應(yīng)用、超導材料的發(fā)現(xiàn)、新能源的研究以及光電子材料的技術(shù)發(fā)展等一系列新技術(shù)和新材料。這對我國的新材料工業(yè)來說是一次重大的發(fā)展機遇，如果能抓住這次新材料機遇，我國的工業(yè)生產(chǎn)將會有一個新的突破。隨著固溶物的應(yīng)用和發(fā)展，固溶物的應(yīng)用和研究越來越廣，尤其是近些年來在無機非技術(shù)材料中的應(yīng)用，在制備無機非金屬材料中，在材料制備過程中，通過對其內(nèi)部摻雜雜質(zhì)、改變壓力等一系列條件，來使得非金屬材料的性質(zhì)發(fā)生改變，從而賦予非金屬材料新的特性。

1 固溶物簡介

在溶液中將溶質(zhì)進行溶解后，理化性質(zhì)受到微量溶質(zhì)的決定形成的產(chǎn)物為固溶體。固溶體有很多分類，一般我們根據(jù)外來的組元在固溶體中主晶相的固溶度分類，將固溶體分為有限型和連續(xù)型兩種；按照外來組元在固溶體主晶相的位置分類，可以分成間隙固溶體和置換固溶體；而若按照相圖中固溶體所處的位置，則可以分成中間固溶體和端部固溶體兩部分。在固溶體的制備方法中，一般常用的有沉淀法、電泳法、溶膠法以及絡(luò)合法等一系列傳統(tǒng)的方法，在最近幾年，新興了一些固溶體的制備方法，但是這些技術(shù)和方法還不是很成熟，因此在實際的生產(chǎn)過程中應(yīng)用較少。這表明固溶體在非金屬材料中的應(yīng)用還有很大的空間去探求，非金屬材料制備在固溶體中還有很長一段路要走。

2 固溶體的特性

固溶體的特性一般主要是由固溶物的組成物來決定的，在近些年的無機非金屬材料的制備中，在固溶體中摻雜一些性質(zhì)獨特的物質(zhì)來改變固溶體本身存在的特性，改變固溶體原有的屬性。在固溶體中，加入一些稀有元素，會將該元素的特性延伸到固溶體中，會大大提升固溶體的屬性?，F(xiàn)在一些學者將稀有金屬添加到固溶體中，鈦使用用最廣的一種，鈦由于具有密度小，質(zhì)輕，機械強度高、耐腐蝕、耐酸、耐堿等一系列性能，因此在固溶體中被廣泛的應(yīng)用，摻入鈦的固溶體也會具備鈦原有的一些屬性，使得固溶體的性能得到進一步的加強。還有一些將硅、鋁以及石墨加入到固溶體中，讓固溶體擁有它們的屬性，為非金屬材料的制備提供更好的固溶體。

3 固溶體在無機非金屬材料中的應(yīng)用

隨著對固溶體的研究越來越多，因此固溶體的應(yīng)用也越來越廣泛，近些年，固溶體開始在無機非金屬材料中廣泛應(yīng)用。

3.1 固溶體作為催化劑

在我國，一些研究人員通過將CeO2和ZrO2進行固溶作用，得到了一種新的鈰鋯氧化物的固溶體，由于之前的二氧化鈰是非常好的催化劑，在生物陶瓷材料的制備、燃料電池的電極的生產(chǎn)中都被用作催化劑使用，效果很好。這種由兩種氧化物固溶形成的固溶體，其既具有Ce的氧化還原性質(zhì)，在4價的Ce4+氧化為3價的Ce3+時，發(fā)生氧化還原時，會對周圍的氧濃度產(chǎn)生緩沖的作用，其中的CeO2直接影響的是鈰鋯氧化物的固溶體的催化活性，在生物陶瓷的制備過程中，加入鈰鋯氧化物的固溶體，能有效的將Zr4+引入到立方的晶格中去，在燒結(jié)的過程中起到催化作用，使得生產(chǎn)出來的生物陶瓷質(zhì)量高、性能強，具有一些特性。

在Mn-Ce-O的復合氧化物中，摻入一些銅粉，形成新的復合氧化物的固溶體，同樣可以在催化作用中增強其催化的作用，這是由于在合氧化物Cu.Mn―Ce―O三元固溶體中，二價的Cu2+和Mn3+進入到CeO2的晶格中去，使其形成螢石型結(jié)構(gòu)的三元固溶體，這樣的催化劑在催化無機非金屬材料過程中，提高了氧的活性和吸附能力，提高了固溶體中銅和錳的分散和結(jié)合的速度，在無機非金屬中會加快化合物表面物質(zhì)的還原，將催化活性能降到最低，使得生產(chǎn)過程中，無機非金屬材料耗能少，降低了成本。

還有一種固溶體是將TiO2中將SnO2摻雜進去形成SnO2-TiO2固溶體，主要的結(jié)構(gòu)為金紅石，形成的固溶物由于酸性弱，在固溶物的表面會出現(xiàn)含有吸附氧，在晶格中出現(xiàn)晶格氧。在非金屬材料的制備中，TiO2會在反應(yīng)中被SnO2反應(yīng)分解，將SnO2-TiO2固溶體的比表面積增大到一定程度，將SnO2-TiO2固溶體的催化活性提升，在寬帶隙半導體的制備中能連續(xù)反應(yīng)，催化活性很高。

3.2 固溶體對晶格的影響

在一種發(fā)現(xiàn)的鈦酸鋁固溶體，經(jīng)過研究和實驗，發(fā)現(xiàn)鈦酸鋁具有耐火性、隔熱性以及抗震性等一系列優(yōu)良特點，但是在實際的應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)鈦酸鋁在高溫時，只要溫度超過800℃時，就會被分解，在1300℃以下會被分解成金紅石和剛玉，這就會讓鈦酸鋁的催化性能降低，不穩(wěn)定的鈦酸鋁，要想保證其穩(wěn)定性，通常會加入一些Fe2O3和MgO，使得鈦酸鋁形成穩(wěn)定一點的晶格，有效地抑制鈦酸鋁固溶體的分解。在無機非金屬材料的制備中，鈦酸鋁固溶物的使用會使得生產(chǎn)的非金屬材料壓電性穩(wěn)定、介電常數(shù)能夠大幅的提升。因此在實際的應(yīng)用中，鈦酸鋁固溶體廣泛的應(yīng)用到無機非金屬材料的制備中。

3.3 固溶體在新型陶瓷中的應(yīng)用

在近些年，一些陶瓷公司開始研究鈦硅碳系列的陶瓷，這種新型的陶瓷具備強度高、抗壓、抗震、抗氧化等一系列優(yōu)良特性，在一些陶瓷的制備中，采用氧化鋯固溶體進行新型陶瓷的應(yīng)用，由于氧化鋯在高溫下的結(jié)構(gòu)不同，在1200℃的溫度以下結(jié)構(gòu)為單斜相，而在1200℃到2400℃之間的結(jié)構(gòu)為四方晶相，在2400℃以上的結(jié)構(gòu)將形成立方相。在陶瓷的制備過程中，氧化鋯固溶體在立方相結(jié)構(gòu)時最穩(wěn)定，在陶瓷中主要用于制備耐火陶瓷和隔熱陶瓷，因此，在制備這些新型陶瓷中，就要對燒制陶瓷的溫度進行嚴格的控制，防止溫度的變化導致氧化鋯固溶體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在研究中一般采用的是溶膠凝膠法將氧化鋯固溶體摻雜進陶瓷材料中，但是摻雜的比例也會導致制備的陶瓷性能發(fā)生變化，這時將加入一定比例的Pr，加入的Pr會將定形的氧化鋯固溶體轉(zhuǎn)化為晶相結(jié)構(gòu)的氧化鋯。通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，不同的制備技術(shù)、不同的Pr摻雜以及不同的溫度，生產(chǎn)的新型陶瓷的興紙業(yè)不相同。

4 結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，新型材料將會陸續(xù)的發(fā)現(xiàn)，新的科學技術(shù)也會應(yīng)用到無機非金屬材料的制備中。在實際的應(yīng)用中，通過化合物的擁有不同的膨化系數(shù)來將不同的化合物進行固溶，形成新的固溶物來制備超低膨脹無機材料。調(diào)整化合物不同的比例也能生產(chǎn)出不同的熱膨脹非金屬材料。而在一些傳統(tǒng)的氧化鋁材料中，通過摻雜一些其他新型的氧化物制備成新的固溶物可以制成顏色不同的人工寶石；在鋯鈦酸鉛加入一些鑭系氧化物，就能夠生產(chǎn)出透明度很高的壓電陶瓷。固溶體的特性經(jīng)過長時間的研究和分析，相信在未來的無機材料生產(chǎn)中應(yīng)用會越來越廣。固溶體的明天將會越來越好。

【參考文獻】

第2篇：金屬材料的一般特性范文

【關(guān)鍵詞】金屬材料；航天領(lǐng)域；熱處理；應(yīng)用

1前言

航天技術(shù)的發(fā)展不僅帶動了我國經(jīng)濟的發(fā)展而且還提高人民生活質(zhì)量，增強我國國防力量，當今經(jīng)濟全球化，信息交往、各地之間業(yè)務(wù)往來，通信、交通等等都離不開航天技術(shù)所帶來的科技成果。金屬材料是我國航天領(lǐng)域發(fā)展不可或缺的材料，它比其他分子材料硬度高，耐熱性能好，與無機非金屬材料相比，金屬材料有具有很好的韌性，因此在我國航天領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，為了更加了解用于航天技術(shù)的金屬材料，本文選擇了幾種常見的金屬進行講述其在航天領(lǐng)域當中的應(yīng)用以及相應(yīng)的熱處理工藝。

2鋁合金

2．1鋁合金在航天領(lǐng)域的應(yīng)用

鋁合金材料是航天領(lǐng)域用量最大的金屬材料，隨著科技的發(fā)展，各種復合材料都在不斷的發(fā)展，其性能也是優(yōu)越與一般金屬材料，雖然如此，但在航天領(lǐng)域鋁合金的使用依然占有很大比例，鋁合金具有優(yōu)越的耐磨性以及良好的抗撞擊性能總體性能優(yōu)越于一般金屬材料，，并且價格便宜，一般在航天領(lǐng)域的承載結(jié)構(gòu)中都使用鋁合金比如一些承載壁板，艙體結(jié)構(gòu)等。所以在航天領(lǐng)域具有很大的用處。

2．2鋁合金的熱處理工藝

在我國科學技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，航天技術(shù)對鋁合金的要求越來越嚴格，如何提高鋁合金的綜合性能是非常重要的任務(wù)之一，在研究過程中一方面是設(shè)計新型合金，一方面是對其熱處理的更新，利用先進技術(shù)通過對鋁合金加熱處理，使得在高溫環(huán)境下變形，在經(jīng)過擠壓，使得鋁合金內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)更加緊密化，內(nèi)部的結(jié)晶程度更高，從而使得鋁合金在應(yīng)用中綜合性能更加優(yōu)秀。

3鈦合金

3．1鈦合金在航天領(lǐng)域的應(yīng)用

鈦合金在航天領(lǐng)域中具有很多用處，他與一般金屬相比，具有耐高溫、耐磨性能強，抗疲勞性能等優(yōu)點，一般在航天領(lǐng)域中，鈦合金運用于機艙的主承力結(jié)構(gòu)，壓氣機葉片等等，在鈦合金的試用下，無論是高溫環(huán)境，還是超低溫環(huán)境都能保證長時間持久的工作。因此隨著航天領(lǐng)域科技的不斷發(fā)展，鈦合金的使用量也是逐漸增多，是具有前景的一種金屬材料。

3．2鈦合金的熱處理工藝

鈦合金的熱處理工藝十分復雜，根據(jù)航天領(lǐng)域的不同需求，鈦合金的熱處理工藝也就不同，比如普通退火會使得鈦合金內(nèi)部的可塑性變高但與此同時也使得其強度變小，一般適用于一些飛行機器的零件，再比如雙重退火，其工藝應(yīng)用相比較而言稍微麻煩，處理之后的鈦合金硬度會升高，但其可塑性相對降低，適用于需求較高的飛行零件。鈦合金的熱處理工藝還包括等溫退火和固溶時效，根據(jù)航天領(lǐng)域不同需求以及應(yīng)用的不同領(lǐng)域，來選擇不同的熱處理工藝。

4超高強度鋼

4．1超高強度鋼在航天領(lǐng)域的應(yīng)用

超高強度鋼具有很強的硬度及韌性，正因為其性能也使得該金屬在航天領(lǐng)域的應(yīng)用量保持持續(xù)上升，一般該金屬適用于火箭發(fā)動機的殼體，飛行裝備的推動器等所需高硬度的地方，正因如此對于在這種高壓強度下的金屬材料，其耐腐蝕性成為審核金屬實用性的一項重大指標，如何提高超高強度鋼的韌性是當前研究金屬工藝的重要課題。

4．2超高強度鋼的熱處理工藝

一般超高強度鋼都應(yīng)保持其高強度的特性，針對該金屬材料進行熱處理時一般先進行淬火，在960度左右的高溫下進行淬取，使其內(nèi)部的含碳量降至最低，然后進行低溫回火，提高材料的強度，隨著科技的發(fā)展，在高強度鋼的熱處理工藝中也有先進的技術(shù)提高金屬的性能，比如奧氏體加工、馬氏加工，誘發(fā)相變等等。在經(jīng)過熱處理后的金屬一般適用于機器的整體構(gòu)架，高強度的零件等等。

5鎂合金

5．1鎂金屬材料在航天領(lǐng)域的應(yīng)用

鎂金屬材料在航天領(lǐng)域具有自身獨特的性能良好的導熱、導電性能以及對電磁的屏蔽性能使得鎂金屬在眾多金屬材料中脫穎而出，但鎂金屬卻又一定的缺陷，那就是不耐腐蝕，也正是因為該缺點使得鎂金屬在應(yīng)用當中，一些領(lǐng)域不能涉及當中，比如產(chǎn)品的儲存、產(chǎn)品出制造都會帶來影響，鎂金屬適用于工藝復雜的大型鑄件，是我國金屬材料航天領(lǐng)域非常重要的文件，比如通信衛(wèi)星所使用的天線等等。

5．2鎂金屬材料的熱處理工藝

鎂金屬材料的處理工藝非常復雜，根據(jù)所需性能的不同其熱處理的加工工藝也就不同。一般鎂金屬的處理分為退火和固溶時效兩大類。在實際應(yīng)用中不同的淬火能力會使鎂金屬的性能得到不同程度的增減，從而應(yīng)用到各個領(lǐng)域。

6結(jié)語

我國航天技術(shù)的飛速發(fā)展，使得我國經(jīng)濟水平并不斷提高，人民生活水平得到翻天覆地的變化，軍事力量也躋身進入世界前列，是我國國防實力的一大利器，由此可見航天技術(shù)的重要性，本文講述了關(guān)于航天領(lǐng)域的幾種金屬，以及其性能，作用等等，隨著科技的發(fā)展，航天技術(shù)的不斷提高，我們應(yīng)研發(fā)更加適合航天技術(shù)的金屬材料，比如金屬間化合物、高溫合金等等，使得我國真正成為航天大國，實現(xiàn)中國的偉大復興。

參考文獻:

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［2］吳國華，陳玉獅，丁文江．鎂合金在航空航天領(lǐng)域研究應(yīng)用現(xiàn)狀與展望［J］．載人航天，2016(03):281～292．

［3］張成，楊海成，韓冬，王曉君，莫蓉，陸小蕊，龔軍善．鈦合金旋壓技術(shù)在國內(nèi)航天領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展［J］．固體火箭技術(shù)，2013(01):127～132．

［4］邱惠中．納米材料及其在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用［J］．宇航材料工藝，1996(02):7～10．

第3篇：金屬材料的一般特性范文

是的，合金屬于金屬材料

常將兩種或兩種以上的金屬元素或以金屬為基添加復其他非金屬元素通過合金化工藝（熔煉、機械合金化、燒結(jié)、氣相沉積等等）而形成的具有金屬制特性的金屬材料叫做合金。

這里我們需要注意，合金不是一般概念上的混合物，甚至可以是純凈物，如單一相的金屬互化物合金，所添加合金元素可以形成固溶體、化合物，并產(chǎn)生吸熱或放熱反應(yīng)，從而改變金屬基體的性質(zhì)。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第4篇：金屬材料的一般特性范文

關(guān)鍵詞 多孔金屬材料;熱處理;工藝

中圖分類號TG 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2010)23-0092-02

0 引言

金屬材料由于具有出色的理化性能以及綜合力學性能,因而在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。對于充分發(fā)揮金屬材料所具備的性能潛力,提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量,延長產(chǎn)品的使用壽命,節(jié)省材料,降低能耗,加快經(jīng)濟的發(fā)展等方面,熱處理技術(shù)的意義十分重大。目前為止,我國在熱處理基礎(chǔ)理論上的研究、熱處理設(shè)備方面以及熱處理新工藝、新技術(shù)研究方面都取得了巨大進步。

1 金屬材料的廣泛應(yīng)用

金屬材料強度高,有很好的韌性、塑性、鐵磁性、導電性和導熱性,在現(xiàn)代工業(yè)中的重要性是不言而喻的。近些年,國內(nèi)的納米金屬材料和多孔金屬材料的發(fā)展速度迅猛,兩者的應(yīng)用已經(jīng)延伸到了各個領(lǐng)域,市場需求也因此開始高速的增長。

1.1納米金屬材料

納米金屬材料指的的是采用納米技術(shù)制造的金屬材料,它的組織結(jié)構(gòu)擁有納米級的尺寸,然而它的組織里面也存在著納米顆粒的雜質(zhì)。納米技術(shù)可以將金屬材料的組織及材料成分控制地極其細小和精密,這樣金屬的力學性能、功能特性就都得到了巨大的提高。目前,納米金屬材料主要得到以下的一些應(yīng)用。

1)鋁基納米復合材料。鋁基納米復合材料因其超高強度(可達到116 GPa)備受關(guān)注。其結(jié)構(gòu)特點是納米尺度的α-A1粒子彌散分布在非晶基體上,合金元素包括過渡族金屬(如鎳、鐵)和稀土(如鈰、釔)。部分非晶態(tài)合金在略低于非晶態(tài)合金的晶化溫度下溫擠,加工過程中會結(jié)晶,就轉(zhuǎn)變成了納米-非晶態(tài)復合型的材料。不僅如此,鋁基納米復合型材料具有高強度,較好的抗疲勞性等特點,而霧化的粉末也可以固結(jié)成棒材,進一步加工可以制成小尺寸的高強硬度部件。

2)電沉積型的納米晶體鎳。電沉積薄膜所表現(xiàn)出來的比較典型的柱狀的晶結(jié)構(gòu)可利用脈沖電流的方法將其破碎。如果能夠精確的把pH值、溫度和鍍液的成分控制好,電沉積之后的鎳晶粒的尺寸就能夠達到10nm。在101.85℃的時候它會發(fā)生比較反常的晶粒增長,添加溶質(zhì)并使其晶界上偏析也就實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。這給很多的現(xiàn)實應(yīng)用帶來了方便,比如管材內(nèi)涂覆和核電站蒸汽發(fā)電機說我葉輪的修復。

3)高強度且耐磨損的WC-Co納米復合型的材料。納米型結(jié)構(gòu)的WC-Co在硬度、耐磨性和韌性等方面都比普通的材料要更勝一籌,其也已經(jīng)用作切削工具和保護涂層?；瘜W合成WC-Co納米合金或高能球磨也經(jīng)工業(yè)化。

1.2多孔金屬材料的應(yīng)用

多孔金屬材料因具有滲透性好、孔徑可調(diào)、耐高溫、耐腐蝕、強度高等優(yōu)點,是當前發(fā)展較快的一種功能性材料。多孔金屬材料可以制成分離膜、過濾裝置等,在原子能、冶金、環(huán)境保護、等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

1)能量的吸收。能量的吸收是多孔金屬材料的比較重要的用途之一,比較常見的吸收裝置包括吸震器和緩沖器,這些應(yīng)用從汽車內(nèi)的防沖擋板到宇宙飛船中的起落架等等。

2)電磁的屏蔽。多孔金屬可以吸收電磁波,利用這一性能多孔金屬一般可用于電磁屏蔽、電磁兼容器件。主要應(yīng)用在孔洞相互之間全都連通的三維網(wǎng)狀鎳或銅中,這種結(jié)構(gòu)比金屬網(wǎng)的屏蔽性能高得多,且比重輕、透氣散熱性好,其屏蔽效果相當于波導窗,但體積比之更小、更輕便,更加適合于移動的儀器設(shè)備。

3)熱交換。多孔金屬表面積很大,可以有效應(yīng)用于熱交換和加熱。通孔體能夠被制成加熱裝置、散熱裝置和熱交換裝置,閉孔體能夠用來制作絕熱或者是隔熱的材料。不僅如此,多孔金屬耐火性能出色,且具有與阻火能力協(xié)調(diào)的高滲透性,在防止火焰沿管道蔓延的選材上可作為首選,可制成滅火器。

4)過濾和分離。多孔金屬的滲透性能出色,往往被用來制造過濾的裝置,孔金屬的空隙能夠阻留或者捕集液態(tài)介質(zhì)中的固體粒子,而且能夠把氣體或液體進行分離和過濾,最終分離介質(zhì)起到凈化的作用。

5)流體分布和控制。多孔金屬可用在流體分布裝置中。例如利用多孔不銹鋼控制火箭鼻錐體偏航指示儀外殼冷卻液體或氣體,在磁帶處理設(shè)備中的漂浮塑性膜的氣浮輥筒中大量應(yīng)用多孔粉末冶金材料。另外一些布氣元件用于向液體中布入氣體,如多醫(yī)用氧合裝置中孔鈦板將氧氣均勻的充入血液之中,利用多孔鈦管給啤酒充氣等。多孔金屬材料能用于對流體的控制,如用于液體或氣體的計量裝置、自動化系統(tǒng)中的信號控制延時裝置等。

2 熱處理技術(shù)的發(fā)展

熱處理技術(shù)是金屬材料能夠得到很好的改進的重要手段。熱處理過后,金屬材料的性能會得到很大的提高。熱處理技術(shù)的快速發(fā)展使得其應(yīng)用越發(fā)的廣泛。現(xiàn)在,熱處理方法出現(xiàn)了很多新興的工藝,如強烈淬火技術(shù)、環(huán)己烯滲碳、磨削加熱淬火,另外還有離子束表面改性、微波滲碳等。

2.1熱處理的新工藝

熱處理的新工藝層出不窮。例如,微波滲碳可使熱處理工藝實現(xiàn)更精準地控制加熱并達到更高溫度,從而減少耗能并縮短工藝周期;離子束表面改性,優(yōu)點包括不改變金屬表面的化學成分,尺寸變化很小,不需要使用化學用劑,也不會產(chǎn)生有毒有害氣體;鋁合金鑄件孔隙和工藝周期的縮短可通過鋁合金的熱等靜壓固溶時效復合處理消除,這樣就降低了生產(chǎn)成本,同時鑄件的力學性能也得到提高;另外,還有乙炔低壓滲碳、混合氣低壓滲碳等。

2.2熱處理技術(shù)中所使用的的新型的設(shè)備

熱處理技術(shù)中的所使用的新設(shè)備也在不停的更新?lián)Q代。例如:真空加熱的高壓氣淬設(shè)備。由于低壓的滲碳雙室高壓氣淬爐的開發(fā)使得冷速的效果得到了很大的提高,氣淬冷卻均勻且工件形變小;密封滲碳高壓氣淬爐又是除真空加熱雙室高壓氣淬爐外的一種新設(shè)備;低壓滲碳高壓氣淬鏈接式生產(chǎn)線,可以在不移動小車上很多笨重的軟管及電纜的情況下工作,簡化了結(jié)構(gòu),設(shè)備運作也更加的可靠等。工具鋼的高濃度滲碳、馬氏體不銹鋼的高濃度滲碳和所有在真空條件下在500~1300℃的各類熱處理也包括在內(nèi)。

2.3熱處理的新型材料

熱處理的新型材料主要是指的就是生態(tài)淬火劑。生態(tài)淬火劑指的是加入添加劑后的植物油制成的天然淬火油。常用的淬火劑有水、熔鹽、鹽水、聚合物溶液,還包括Ni3Al金屬間化合物、冷熱礦物油、APM和APMT合金。

2.4新型的傳感技術(shù)

當前最新的傳感技術(shù)包括氧探頭Oxymess;氮勢傳感裝置HydroNit,跟蹤滲氮過程的傳感裝置KiNit;用于氮碳共滲氮勢測控和滲氮的TiO2氧探頭;測控淬火槽工作狀況的Fluid Quench傳感裝置;用于氣冷淬火的Heat Flux傳感裝置;真空滲碳碳勢傳感裝置等。

3 結(jié)論

在科技發(fā)展日新月異的今天,全球在發(fā)展經(jīng)濟的同時也大力注重控制降低成本、計劃節(jié)約能源以及生態(tài)環(huán)境的保護。在金屬材料和熱處理技術(shù)方面各國取得的成果顯著。而與此同時,在我國科學家的共同不懈的努力下,我國的金屬材料和熱處理技術(shù)也取得了驕人的成績。隨著控制手段、設(shè)備器械的功能、工藝技術(shù)的進一步發(fā)展和豐富,我國在這一領(lǐng)域的研究水準講會有更加快速的發(fā)展。

參考文獻

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第5篇：金屬材料的一般特性范文

關(guān)鍵詞：布線，阻燃，電位腐蝕，電弧

1.引言

布線是民用飛機上的一個重要流程，它將民用飛機上的航空電子系統(tǒng)和部件聯(lián)系起來，支持各系統(tǒng)的正常運行。世界上民用航空組織、國際標準組織，以及飛機制造廠家都出臺了許多標準法規(guī)，對布線的物料方面規(guī)定了許多要求。

2.供應(yīng)商管理

物料的輸入，應(yīng)建立完備的供應(yīng)商審核制度，對物料的來源進行控制管理；并制定合格零件清單（QPL，Qualified Parts List）。

在采購物料時，如果有相對應(yīng)的標準，應(yīng)根據(jù)標準要求驗證物料性能；如果無相關(guān)標準，則根據(jù)設(shè)計需求，來驗證物料性能是否符合需求。

供應(yīng)商應(yīng)提供相關(guān)文件以證明物料的來源、性能測試等符合標準或設(shè)計需求。

3.保質(zhì)期和保存期

在布線過程中，應(yīng)嚴格把控物料的存儲期和使用期。

物料為了確保在使用的時候能達到預期壽命，應(yīng)提供在一定保存環(huán)境條件下的保質(zhì)期或保存期，甚至以上兩種。例如在存儲過程中，接觸空氣導致物料鍍錫部位氧化變脆、接觸電阻增大等不良后果。又例如密封膠遇到氧氣導致粘性降低，使粘接效果不滿足實際需求等。

4.使用溫度

民用飛機存在溫度較高的區(qū)域，如動力系統(tǒng)區(qū)域、輔助動力裝置（APU）區(qū)域等，此區(qū)域內(nèi)布線要求選用最高溫度級別物料，應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境及工作狀態(tài)選擇合適的溫度級別物料。在波音公司標準線路施工手冊（SWPM STANDARD WIRING PRACTICES MANUAL）中，其對物料的溫度分級如下：

表1 材料溫度級別

等級 最高溫度（攝氏度）

A 100

B 135

C 180

D 260

注：材料的溫度級別按最高持續(xù)工作溫度來分級制定，A級最低，D級最高。

5.材質(zhì)選擇的要求

5.1金屬材料

布線材料中固定支架、線卡、緊固件等需要金屬材料。金屬材料的表面應(yīng)有防腐蝕處理，此外還需考慮不同的金屬材料在接觸時產(chǎn)生的電位腐蝕，電位差越大，表明腐蝕效果越強。關(guān)于不同金屬材料相接觸的是否能保持穩(wěn)定，以及金屬表面推薦的處理方式，詳細內(nèi)容參見MIL-STD-889。

5.2非金屬材料

布線材料中，非金屬材料使用的最大的方面為絕緣保護。作為絕緣保護的材料，除需保證足夠絕緣電阻和強度，還要能承受較高的溫度、抗電弧等，此外適航規(guī)章CCAR 25.853對非金屬材料的燃燒方面有限制要求，因此還應(yīng)考慮材料的阻燃性、燃燒產(chǎn)生的煙霧和毒性，以保證人員的安全。

絕緣性能測試、強度測試、燃燒測試可參考標準MIL-STD-202，抗電弧測試可參考標準ASTM D495。波音公司和空客公司也針對非金屬材料燃燒出臺了一些內(nèi)部標準，如波音公司的BSS7238、BSS7239和空客公司的ABD 0031，都對材料燃燒和燃燒產(chǎn)生的煙霧、毒性給出了最低要求。

因聚氯乙烯（PVC）材料燃燒毒性較大，標準SAE AS50881中已要求限制使用。

6.電纜的選用要求

為了滿足適航規(guī)章CCAR-25-R4運輸類飛機適航標準H分部“電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)（EWIS）”要求，電纜的最大使用溫度不應(yīng)超過其額定溫度。在電纜選擇時一般考慮如下因素：使用環(huán)境、電流、壓降等。在選擇電纜的時候，必須考慮所選擇的線纜與所可能遇到的最嚴酷的環(huán)境相適應(yīng)境。如發(fā)動機艙火警探測和可燃液體切斷控制電纜，必須考慮能承受1093°C（2000°F）最短5分鐘，以保證有足夠的反應(yīng)時間。

6.1導體部分

航空線纜的導體部分材料一般有兩種：銅導體及鋁導體。鋁導體導電性能和強度較銅導體差，使用的溫度也比較低，因此使用范圍較小，其一般使用溫度為150°C到175°C。

在使用銅導體的時候，因裸漏的純銅及銅合金容易表面氧化，增大接觸電阻，故要求銅導體表面增加鍍層。目前存在三種鍍層，鍍錫、鍍銀、鍍鎳，三種鍍層的化學性質(zhì)不一致，使用溫度范圍也就不同，鍍錫銅導線的最高使用溫度為150°C，鍍銀銅導線的最高使用溫度為200°C，鍍鎳銅導線的最高使用溫度為260°C。

電纜的導體材料及表面鍍層處理要求可參考MIL-DTL-29606。

同時，導線的芯線為了避免疲勞斷裂，一般采用多芯絞合。

6.2絕緣部分

導線的絕緣部分，應(yīng)根據(jù)敷設(shè)環(huán)境選擇，如耐磨、抗電弧、抗腐蝕、抗剪切、阻燃等特性。其中耐電弧是必須關(guān)注的一個特性。電弧瞬間產(chǎn)生高溫，會引起絕緣部分熱裂解，造成絕緣部分碳化而具有導電性，因此應(yīng)選擇使用耐電弧性好的絕緣材料。

7.連接器的選用要求

在連接器選用時，除需考慮防水防塵外，在必要的部位，比如飛機的高溫區(qū)域，連接器需要承受更高的溫度，保證飛機基礎(chǔ)設(shè)備的工作穩(wěn)定性。

7.1外形

民用飛機常用圓形連接器和矩形連接器，按基本常用可分為三類標準及規(guī)格：美國軍用標準、歐洲標準、ARINC規(guī)格，其中ARINC 404、ARINC 600一般作為電子設(shè)備的外部連接器。

7.2壓接與焊接

連接器的插針優(yōu)先采用壓接類型。對比焊接類型的插針，壓接類型插針在整個壽命期內(nèi)，插針與電纜的固定良好，前后連接性能變化不大，而對于焊接類型插針，使用過程受熱使焊料氧化變脆，容易造成插針與連接電纜虛焊或脫落。

8.護套的選用要求

常用護套有熱縮套管和非熱縮套管。

熱縮套管的規(guī)格應(yīng)符合SAE AMS-DTL-23053或MIL-PRF-46846，非熱縮套管的規(guī)格應(yīng)符合MIL-I-631或MIL-I-3190。

聚氯乙烯（PVC）材料的護套嚴禁選用。

參考文獻

CCAR-25-R4運輸類飛機適航標準 2011 中國民用航空局

第6篇：金屬材料的一般特性范文

［關(guān)鍵詞］城市街道 金屬 裝飾

現(xiàn)代公共環(huán)境和建筑裝飾中，石材和金屬是制作的公共景觀和裝飾的兩大主要材料。而金屬材質(zhì)以其天然的無可比擬的堅固性和極強的可塑性，在現(xiàn)代城市街道環(huán)境設(shè)計中大量運用。據(jù)調(diào)查現(xiàn)代城市街道環(huán)境裝飾以金屬為原材料的占有著很大比例，這些金屬裝飾主要分為實用設(shè)施和景觀裝飾兩類：其中實用設(shè)施包括候車亭、道路護欄、公交站牌、信號燈、路燈燈具、止路障、指示標牌、座椅、書報亭、電話亭、消火栓、郵筒、井蓋、垃圾桶等；景觀裝飾包括裝飾雕塑、壁飾等。這些小品雖不登大雅之堂，卻與公眾非常接近，給行者以溫馨感，縮短人與人的社交距離，增添更多情趣。它們的設(shè)置不僅是街道景觀的重要組成部分，而且為人們出行提供了各種便利，同時具有組織疏導交通和安全防護的功能。

1．城市街道中金屬裝飾的材料特性

金屬材料不僅堅固耐用，而且具有很強的可塑性和獨特的材質(zhì)美感。其在現(xiàn)代城市道路設(shè)施中的應(yīng)用，不僅容易造型加工，而且容易更新、保養(yǎng)和維修，有勝過其他任何材料的不可比擬的優(yōu)勢：

（1）堅固耐用

堅硬牢固是金屬材料的最基本的特點之一?！俺鞘薪值赖膶嵱霉苍O(shè)施和景觀裝飾，由于室外環(huán)境的特殊性，無論在設(shè)計、選材、施工或制作過程中，均須充分考慮日曬雨淋的嚴酷自然條件、不分晝夜可能被破壞的使用條件。所以要充分重視堅固耐用的材料、容易更新的結(jié)構(gòu)、容易維護與管理的特質(zhì)?！雹俳饘俚姆N類很多，一般常用的有鋼、鐵、銅、鋁、鉛等。所有金屬材料共同特點都具有良好的光澤度、延展性、導熱性，除汞之外，常溫下皆為固體，在材料世界中與石頭一樣同為堅固強硬的象征。金屬材料無論是鑄造還是鍛造成型，亦或是焊接還是螺鉚接的鏈接方式，在街道環(huán)境裝飾中都具有堅硬、穩(wěn)固的支撐作用。在城市街道的有限的空間和復雜的環(huán)境，自然損害和人為破壞比較嚴重的條件下，金屬材料堅固耐用的這一特征可以保證街道環(huán)境設(shè)施具有較長的使用壽命。

（2）造型靈活

金屬具有優(yōu)良的延展性和可塑性，其對藝術(shù)形態(tài)的塑造具有重要的作用。無論是巨大凌空的造型，還是精細如絲的花飾，以及奔放的動勢、繁復的構(gòu)成……金屬材料都能夠制作出來。在街道環(huán)境裝飾中可以利用金屬材料加工各種體積大小的造型，不僅體積小而且堅硬牢固，也能制作各種支點窄小或重心偏移，動態(tài)幅度和空間跨度較大的街道公共設(shè)施或裝飾藝術(shù)品，能適應(yīng)各種復雜的街道環(huán)境，且不占用太多的道路空間。

（3）加工方便

金屬材料可以利用熔鑄、鍛造、焊接、車、鉗、銑、刨、磨、鉆、鉚、沖壓的現(xiàn)代工業(yè)手段加工成各種形狀，也可以使用簡易的手工金屬加工工具或木工加工工具，進行切斷、彎曲、溝漕加工、曲面形成等簡易加工。

（4）獨特美感

金屬材料有著獨特的材質(zhì)美感，不同的金屬材料由于顏色、光澤和質(zhì)感的不同，給人的視覺感受也不同，金屬表面還可以通過如：電解處理、表面腐蝕、表面噴漆或烤漆、表面印花、立體浮壓圖案、表面PE覆板、特殊彈性覆膜等物理或化學手段進行表面效果處理，而獲得豐富獨特的視覺美感。金屬表面處理手段不同會形成不同的色澤效果和觸覺感受，從而形成各不相同的豐富的藝術(shù)風格。在街道環(huán)境裝飾中根據(jù)街道環(huán)境的裝飾風格需要，可以通過不同的加工技巧和工藝程序，使金屬材料形成不同的視覺和觸覺美感，能創(chuàng)造出神奇美妙令人感嘆的金屬公共藝術(shù)品。

（5）便于維修

城市街道裝飾設(shè)施由于要經(jīng)受日曬雨淋惡劣的自然條件和人為破壞，所以維修管理工作是至關(guān)重要的。街道環(huán)境設(shè)施的維修工作不能僅僅依靠事后的補救措施，它還包括配件材料的簡化、標準化、組合便利、運送和更換方式便捷等諸多環(huán)節(jié)，只有這樣才能提高維修效率，大幅降低維修成本。而金屬配件的標準件生產(chǎn)和金屬材料的焊接、鉚釘螺栓等結(jié)合方式，則恰恰為街道環(huán)境的金屬裝飾設(shè)施的維護提供了便利條件。

2．城市街道中金屬裝飾的環(huán)境因素限制

街道是貫穿城市的脈絡(luò)和紐帶，也是城市的主要流動空間，交錯復雜的街道布局，形成了豐富的人與人、人與建筑、人與車輛、人與環(huán)境設(shè)施之間的空間互動關(guān)系。街道作為公用的流動或散步的場所，不僅滿足各種空間之間互動關(guān)系，起到分割與聯(lián)系建筑群的作用，而且是城市各地相互溝通的通道。②

首先，街道裝飾應(yīng)滿足街道空間的流通功能要求，金屬材料公共設(shè)施的堅固性，不僅具有保障行人、車輛交通秩序與安全的功能，而且金屬材料的線型材料具有很好的視覺流動感。街景的裝飾效果，主要取決于人與景相對移動的速度，為了獲得良好的視覺效果，可以根據(jù)不同街道交通路段的繁忙程度，利用金屬線材造型可繁可簡的材料性能進行合理的設(shè)計。

其次，在城市街道有限的空間中，公共設(shè)施和景觀裝置不僅要堅固耐用，且要在滿足實用和審美功能的同時，必須盡可能少的占用道路空間面積，以保持街道的交通通暢、視覺通透和寬敞明亮感。街道的裝飾應(yīng)有助于街道景觀向兩側(cè)和遠處延伸，使寬度有限的街道景深得到擴大，所以街道設(shè)施的臨街面宜空不宜實，宜透不宜堵。街道環(huán)境使用金屬材料裝飾應(yīng)發(fā)揮金屬材料的通透性構(gòu)造性能，如挖空、沖孔等技術(shù)，以及用金屬線材、管材構(gòu)成虛面的效果，即可以根據(jù)街道空間的功能不同來分割空間又不堵?lián)跞藗兊囊暰€，避免了影響街道空間視覺效果的通透性。

此外，金屬最大的特性就是其本身所帶有的光澤，尤其是現(xiàn)代新型的金屬合金材料的光亮性能好，但這種具有強烈的反光效果的金屬材料，切忌大面積使用于城市街道環(huán)境，以免造成光污染，嚴重的甚至于釀成交通意外事故。

與木、石、水泥等建筑材料相比，金屬材料顯得冷峻、堅硬與不近人情，但作為街道公共環(huán)境的金屬裝飾品和金屬裝飾設(shè)施，要盡量摒棄其那冷漠的外表，無論形態(tài)還是色彩都應(yīng)具有與公眾產(chǎn)生交流的特性。因此街道環(huán)境的金屬裝飾必須從功能上滿足人們需要，并從造型和色彩上打動人們的心靈，分別以造型的彎轉(zhuǎn)、扭動來追求靈動與輕盈，以裝飾性色彩來改變金屬材料冰冷的面貌?！艾F(xiàn)今，歐洲許多城市大量采用金屬工業(yè)制品的城市家具，其中桌椅形式很多，許多材料均可以克服剝漆的缺點，金屬制品也可以細致制作，很容易創(chuàng)造接近木質(zhì)桌椅的人性化、藝術(shù)化特質(zhì)?！雹哿硗?，金屬熱傳導性高，冬夏時節(jié)，表面溫度難以適應(yīng)座面要求，所以金屬藝術(shù)應(yīng)加強工藝技術(shù)革新，現(xiàn)代沖孔技術(shù)可將金屬板材表面制成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，小口徑鋼管可加工成輕巧、曲折的造型，能使金屬材料既結(jié)實又減少對熱量的傳導和吸收。

街道環(huán)境的金屬裝飾制品對整個城市的環(huán)境規(guī)劃、街道布置都有完善作用，是城市街道景觀中的公共交通和生活道具。由于街道環(huán)境的復雜性和特殊性，街道環(huán)境的裝飾設(shè)施必須充分考慮室外自然條件和人的行為方式，以及交通疏導和安全保護的特殊要求?，F(xiàn)代城市街道裝飾應(yīng)做到實用、堅固、美觀，金屬材料以其天然獨特的品質(zhì)，符合街道環(huán)境裝飾的特殊要求，是其它任何材料無法比擬的。街道環(huán)境的金屬裝飾雖然只是整個城市環(huán)境裝飾的一個細節(jié)，但透過它們，我們可以判斷整個城市環(huán)境的裝飾設(shè)計風格和裝飾品位，從另一個側(cè)面反映出城市的文化面貌和居民的生活品質(zhì)。因此，我們應(yīng)發(fā)揮金屬裝飾在城市街道環(huán)境裝飾中的優(yōu)勢，做到“材盡其用”，使其實用功能與裝飾功能得到巧妙的結(jié)合，創(chuàng)造既美觀又舒適，且人性化的現(xiàn)代化城市街道環(huán)境。

注釋：

①、③ 肖德榮等主編.公共設(shè)施設(shè)計[M].北京:中國民族攝影藝術(shù)出版社,2011.

第7篇：金屬材料的一般特性范文

在對金屬材料加工制造的過程中，很容易對金屬材料的尺寸、形態(tài)、表征、相界面等造成一定程度的損傷。在金屬研究領(lǐng)域。對金屬材料特征和性能進行優(yōu)劣的研究和分析中，金屬材料本身的損傷變量作為重要參數(shù)，為材料性能的預測和分析提供重要的參考。絕大多數(shù)的金屬材料都具有明顯的彈塑性，具有典型的損傷特性。當金屬構(gòu)件受到頻率在20kHz的超聲波振動作用的影響下，金屬材料的狀態(tài)及其性質(zhì)就會發(fā)生明顯的變化。但是因為損傷變化相對來說比較微弱的，因此對于損傷變化采用超聲波技術(shù)來進行測量和描述是具有一定的優(yōu)勢的。金屬材料的損傷狀態(tài)會依靠損傷變量來對其進行恰當?shù)拿枋?，一般來對材料損傷狀態(tài)的進行描述分為宏觀基準和細觀基準兩類。所謂宏觀基準主要是從金屬材料的彈性模量、拉伸強度、電阻量、材料密度等宏觀方面的描述；細觀基準主要是從金屬材料本身所具有的的長度、體積、孔隙的數(shù)量和形狀等多種微觀因素決定的有效承載能力。對于細觀基準來說要直接建立起力學結(jié)構(gòu)關(guān)系是具有一定的困難的，在對損傷變量進行定義和測量的過程中，需要預先對各方面要素進行統(tǒng)計處理，為力學結(jié)構(gòu)模型建立一定的基礎(chǔ)。對于宏觀基準來說，在對損傷變量進行定義和測量的過程中，需要選擇探測難度小、敏感度高的宏觀方面的物理量作為主要參數(shù)。

2、實驗過程與方法

2.1宏觀基準下的拉伸實驗本文研究選擇板狀圓弧形拉伸20鋼作為實驗試件，這是基于損傷區(qū)域的考慮，選擇此種試件是為了保證試件在載荷狀態(tài)下?lián)p傷能夠在測量區(qū)集中。同時，為了保證對應(yīng)變和應(yīng)力關(guān)系測量的方便性和準確性，將試件進行簡化處理成為標準試件。如圖1所示為簡化后的標準試件。在進行正式的損傷實驗前，對試件的單向應(yīng)力狀態(tài)、力學參數(shù)、厚度標準等進行必要的測量并標定。采用MTS871型電液伺服實驗系統(tǒng)對試件以載荷控制方式進行單向加載，然后測量試件中超聲波的飛行時間，載荷量最小控制在0.01kN。為了對試件受損過程中產(chǎn)生的塑性變形更好的進行跟蹤，采用快速網(wǎng)格法對每一個被測點的應(yīng)變進行測量，并采用光彈性數(shù)學圖象分析系統(tǒng)進行系統(tǒng)的分析。因為損傷變量的變化靈敏度高，所以測試對于精度有很高的要求，對測試系統(tǒng)的性能相應(yīng)的也有很高的要求。

2.2細觀損傷Df測量為了能夠更加準確的對試件損傷處的空穴率進行測量，需要在宏觀實驗研究分析中的每一種應(yīng)變狀態(tài)下試件的代表部位沿著中心面利用線切割機進行薄片切割，厚度為0.3mm，制作成為微觀試樣。附加塑性變形會對塑性變形量的測量結(jié)果造成直接的影響，因此，為了避免實驗使用的樣品存在附加塑性變形，需要采取手工打磨配合電解拋光的方式對樣品進行鏡面處理，并將制定完成的試樣在酒精中浸泡，以防止剖斷口暴露在空氣條件下受到氧化。在進行測試操作時將試樣取出利用掃描電鏡進行掃描觀察。本次實驗使用的JEM35C型掃描電鏡，分辨率為6nm?？昭实挠嬎悴捎玫挠孅c法，為減少人工測量中的誤差，采用多個視場多次測量的方式，取平均值，最大限度的使測量結(jié)果能夠?qū)ξ⒂^組織形貌進行反映。

3、實驗結(jié)果

為了有效的提高損傷敏感性，運用應(yīng)力與聲學的關(guān)系到處剪切彈性模量或密度定義的損傷相較于用聲波速度定義的損傷系效果要好得多，結(jié)果如圖2所示。這主要是由于應(yīng)力與聲學之間的關(guān)系充分考慮到了組合參數(shù)所帶來的綜合性影響，具有更好的全面性，而且誤差要小得多，這樣能夠最大程度的保證定義損傷的準確性和合理性。雖然宏觀角度對損傷參量進行定量計算，但是因為飛行時間和橫波波速的共同引入，相較于單純以波速作為參數(shù)的宏觀損傷定量計算效果要好得多。同時全部的推到過程都是建立在應(yīng)力與聲學之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，具有清晰的物理背景。但是其所反映的材料損傷缺陷是流于表面的，缺乏對深層次缺陷的反映。從細觀損傷變量與應(yīng)變的關(guān)系圖可以清楚的看出，隨著變形量的不斷增加，基體應(yīng)變和空穴體積率對損傷的影響也隨之不斷增大，變化速度上初期比后期要慢。隨著變形量的不斷增加，二級空洞增加，空穴數(shù)量和體積加速增長，細觀結(jié)構(gòu)變化速度加快，敏感度上升。當應(yīng)變率達到斷裂前的極限時，最大損傷值達到0.59。

4、結(jié)論

第8篇：金屬材料的一般特性范文

【關(guān)鍵詞】化工建筑；化學腐蝕；防護

在化學工業(yè)的生產(chǎn)過程中,總避免不了部分氣體和液體（通常稱作化學介質(zhì)）的泄漏，這些液體和氣體通常都是有腐蝕作用的,對建筑會產(chǎn)生腐蝕性作用，給化工行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。本文主要討論化工生產(chǎn)過程中一般性化學介質(zhì)對建筑的腐蝕性作用以及其防護方法，建筑材料主要有金屬以及無機非金屬材料組成，因此本文只解決金屬和無機非金屬建筑材料的腐蝕和防腐。

1.金屬建筑材料的腐蝕和防護

金屬材料的腐蝕主要是化學腐蝕，化學腐蝕是金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化損耗的過程，化工行業(yè)建筑的腐蝕主要是泄漏氣體和液體。一般的防護方法有鈍化、電鍍、刷隔離層等。

1.1金屬建筑材料的腐蝕

1.1.1氣體泄漏腐蝕

化工生產(chǎn)中往往會有含硫、含氮等腐蝕性氣體的泄漏，加上空氣中存在的一些氣體水分，與金屬建筑材料的直接接觸而具有的極大地腐蝕作用。

1.1.2液體的腐蝕

化工生產(chǎn)過程中的液體往往是非電解質(zhì)，因此暫不考慮電化學腐蝕。金屬在非電解質(zhì)中為什么會腐蝕？

從熱力學的角度來看,這是由于金屬的不穩(wěn)定性導致的,它和周圍介質(zhì)發(fā)生作用有形成金屬離子的傾向。金屬這種形成金屬離子的傾向與金屬本身的性質(zhì)有關(guān),也受外界條件和周圍介質(zhì)的影響。

1.2金屬建筑材料的防護措施

1.2.1改變碳鋼的組成成分

在碳鋼中加入一些合金元素,是增加其抗氣化性的有效途徑,增強鋼的抗氧化性有效的合金元素有Si、Al、Cr等。鉻鋁等合金元素和氧的親和力比較大, 鉻鋁等元素在金屬表面和空氣接觸易發(fā)生作用形成致密的氧化膜而阻止里層金屬離子的向外擴散，從而保護里層的金屬。

1.2.2采用在金屬表面覆蓋金屬或非金屬鍍層的方法,來防止介質(zhì)與底層金屬直接接觸,從而提高了金屬的抗氧化性。

1.2.3改變介質(zhì)的組成,使用保護性氣體或通過控制氣體組成,來降低介質(zhì)的腐蝕性。在金屬熱處理時這種保護方法應(yīng)用的比較多。其基本原理是通過控制熱處理爐中的氣體成分,使鋼鐵制件既不發(fā)生氧化,也不會發(fā)生滲碳、脫碳的現(xiàn)象。

2.無機非金屬建筑材料的腐蝕與防護

2.1無機非金屬建筑材料的腐蝕

建筑工程中無機非金屬材料主要組成成分是硅酸鹽,通常有玻璃、水泥、陶瓷等，它們在一般的情況下都具有良好的耐腐蝕性能，但絕對耐腐蝕的無機非金屬材料是不存在的。通常認為無機非金屬材料的耐腐蝕性是由下類因素決定。

2.1.1無機非金屬材料的化學成分

硅酸鹽主要組成成分以SiO2為主,SiO2(尤其無定型SiO2)容易與強堿容易發(fā)生反應(yīng)，生成硅酸鹽和水，而硅酸鹽除硅酸鈣硅酸鋇等不溶于水外，大部分都易溶于水，都能溶于強酸而生成硅酸，因而對其產(chǎn)生腐蝕性作用，其主要的化學方程式如下：

SiO2+2NaOH=Na2SiO2+H2O

Na2SiO3+Hcl+H2O=H4SiO4+Nacl

SiO2與大部分酸都不起反應(yīng)，耐酸強度比較高，因此一般情況下SiO2含量較高的材料耐酸性能比較高，SiO2含量較低的材料耐酸性能比較低。但其能與唯一的兩種酸—HF和高溫H5PO5起反應(yīng)，SiO2能和任意濃度的HF和溫度高于300攝氏度的磷酸發(fā)生反應(yīng)，其主要反應(yīng)化學方程式如下：

SiO2+4HF=SiF4(g)+2H2O

SiF4+2HF=H2[SiF6](氟硅酸)

H5PO5HPO3+H2O

2HPO3=P2O5+H2O

P2O5+SiO2=SiP2O7(焦磷酸硅)

2.1.2無機非金屬材料的礦物組成

一般情況下, SiO2的在材料中的組成成分越多，材料的耐酸性越好，但也有其他組成成分的影響。如鑄石中的SiO2的質(zhì)量分數(shù)比較低，但其與三氧化二鋁、三氧化鐵等組合，在高溫下能形成耐腐蝕性很強的礦物—普通輝石。堿性氧化物很容易與酸發(fā)生反應(yīng)，生成易溶于水的鹽，例如：Fe2O3與Hcl反應(yīng)，生成Fecl3，因此含有大量堿性氧化物(CaO、MgO)的材料,基本上不耐酸性，但是其耐堿性是異常的好。

2.1.3形成原電池

無機非金屬材料中如果存在易導電的物質(zhì)與電解質(zhì)結(jié)合，就容易形成原電池，加快化學腐蝕，例如有些無機非金屬材料中存在著石墨，在酸性溶液中與金屬結(jié)合，就構(gòu)成了原電池。

2.2無機非金屬建筑材料的防護

2.2.1加覆蓋層和貼面材料

在有腐蝕的環(huán)境下,可以在混凝土表面加一具有較好粘結(jié)力和彈性的貼面材料層或覆蓋層。如果該貼面材料層或者覆蓋層粘結(jié)力和彈性較差的話，該保護層可能會產(chǎn)生裂縫，甚至脫落。此保護層可以選用花崗巖、瓷磚、瀝青氈等材料，根據(jù)材料的特性與實際的使用要求進行選擇使用。

由于化工企業(yè)還存在火災、爆炸等危險,因此耐腐蝕材料的選用還要進行綜合性的考慮,例如，如果表面要求既能防腐蝕又不會產(chǎn)生火花,這時就不能選擇花崗巖作為貼面材料層,因為花崗巖能夠產(chǎn)生火花;如果表面要求既能防腐蝕又能檢修荷載,則需要選用貼面材料,而不能選用脆性材料。

2.2.2提高混凝土致密度與表面處理

混凝土越致密,就越難被腐蝕，因為腐蝕介質(zhì)很難滲入致密的混凝土。通過正確的設(shè)計混凝土的配合比例，降低水灰比值，仔細選擇集料顆粒大小的級配,采用抽真空、養(yǎng)護、振搗密實等方法，即可得到致密的混凝土?；蛘卟捎没瘜W方法對混凝土的表面進行處理,使得混凝土中的氫氧化鈣轉(zhuǎn)變成致密的難溶物質(zhì)?；诔杀镜目紤],通常采用碳酸化方法,即在混凝土構(gòu)件投入使用之前,先將構(gòu)件在空氣中進行碳化處理使其產(chǎn)生致密的碳酸鈣外殼。對混凝土表面使用硅酸鹽(如硅酸鎂、硅酸鋅)的水溶液進行處理可以提高混凝土的抗?jié)B性和耐腐蝕性。

2.2.3改變礦物的組成和水化產(chǎn)物的組成和形態(tài)

根據(jù)腐蝕機理可以推斷,減少C3S在水泥熟料中的含量，可以增強水泥的抗硫酸鹽性，也能夠降低水泥的軟水溶析能力；如果在減少熟料中的C3S含量的同事,相應(yīng)適當?shù)卦黾覥3FA的含量,則還能提高水泥的抗酸性能。這是由于C4AF（鐵鋁酸四鈣）的水化物為水化鐵酸鈣和水化鋁酸鈣的固溶體C3(A,F)H6,鐵酸鈣的硫酸鹽性能比鋁酸鈣要好。此外,鐵酸鈣還會在水化鋁酸鈣周圍生成致密的薄膜,從而提高硫酸鹽性能。

3.結(jié)語

化工行業(yè)的建筑結(jié)構(gòu)的腐蝕主要是由于化工生產(chǎn)過程中腐蝕性介質(zhì)的泄漏。防止或減少腐蝕性介質(zhì)的泄漏,是防止建筑物和構(gòu)筑物最有效的防護措施。因此在一般的環(huán)境下,首先考慮的應(yīng)該都是如何減少生產(chǎn)過程中的泄漏,因此如何提高設(shè)備的致密程度,減少介質(zhì)通過的環(huán)節(jié)就變得尤其重要。

腐蝕除了存在于化工產(chǎn)業(yè)，還存在于生活的各個方面，比如自然的污染、機器的老化等等。腐蝕現(xiàn)象給我們造成了巨大的經(jīng)濟損失，給我們的生命安全也造成了很大的威脅，腐蝕現(xiàn)象也越來越引起人們更多的關(guān)注，雖然腐蝕是不可避免的，但實踐告訴我們,充分的利用現(xiàn)有的防腐技術(shù),嚴格執(zhí)行科學化的管理措施,可以避免30%～40%的由于腐蝕而導致的經(jīng)濟損失。　[科]

【參考文獻】

［1］惠云玲,郭永重,李小瑞.混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕機理、特征及檢測評定方法[J].工業(yè)建筑,2002(2).

［2］王鋒,張艷梅,吳平.鋼筋混凝土煙囪筒身可靠性鑒定與加固[J].低溫建筑技術(shù).2003(5).

第9篇：金屬材料的一般特性范文

關(guān)鍵詞: 高等金屬學材料研究領(lǐng)域作用

在人類社會的發(fā)展過程中,材料的發(fā)展水平始終是時代進步和社會文明的標志。人類和材料的關(guān)系不僅廣泛密切,而且非常重要。事實上,人類文明的發(fā)展史,就是一部人類利用材料和創(chuàng)造材料的歷史。同時,材料的不斷創(chuàng)新和發(fā)展,也極大地推動了社會經(jīng)濟的發(fā)展。在當代,材料、能源、信息是構(gòu)成社會文明和國民經(jīng)濟的三大支柱,其中材料更是科學技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導。

一

隨著社會和科技的進步,人們不僅需要性能更為優(yōu)異的各類高強、高韌、耐熱、耐磨、耐腐蝕的新材料,而且需要各種具有光、電、磁、聲、熱等特殊性能和偶合效應(yīng)的新材料,同時對材料與環(huán)境的協(xié)調(diào)性等方面的要求也日益提高。生物材料、信息材料、能源材料、智能材料和生態(tài)環(huán)境材料等將成為材料研究的重要領(lǐng)域。展望未來,材料科學與工程學科的發(fā)展方向?qū)⑹?實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)不同層次上的材料設(shè)計,以及在此基礎(chǔ)上的新材料開發(fā);材料的復合化、低維化、智能化和結(jié)構(gòu)材料―功能材料一體化設(shè)計與制備技術(shù);材料加工過程的自動化、集成化,等等。

20世紀最重大的科技成就之一就是人類實現(xiàn)了原子核內(nèi)部巨大能量的釋放。盡管原子能時代的降臨是以核武器為開端的,但核材料也能造福人類,特別是核反應(yīng)堆、同位素的應(yīng)用、核醫(yī)學等。核反應(yīng)堆一般采用熱中子堆,堆心的結(jié)構(gòu)件必須采用鋯合金,因為鋯合金吸收中子的幾率很小,不會破壞堆內(nèi)的鏈式反應(yīng),所以要建設(shè)核電工業(yè)系統(tǒng),必須建立鋯材料工業(yè)。

當今最具時代特征的工業(yè)是信息產(chǎn)業(yè),信息產(chǎn)業(yè)的基石是半導體材料。任何高度復雜、高度精細加工的集成電路,都需要高純度、高度摻雜的半導體材料和各種先進工藝的應(yīng)用。信息技術(shù)的每一次突破都與材料和工藝的創(chuàng)新有著密切的關(guān)系,如高密度的光磁記錄材料給信息的存儲提供了極大的便利。

激光材料也是現(xiàn)代信息科技的一部分。各種波長的激光晶體、半導體激光器、激光光導纖維等對信息傳輸和信息高速公路的實現(xiàn)起著決定性的作用。

在航空航天技術(shù)的發(fā)展過程中,材料的發(fā)展水平對航空航天器的性能至關(guān)重要。航空用結(jié)構(gòu)材料最主要的性能是高比強度和高比剛度,同時具有良好的工藝性能。高強度鋁合金、鈦合金和碳纖維增強的樹脂基復合材料是主要的航空材料?；鸺棽牧吓c航空材料相比,關(guān)鍵是瞬時性能。導彈殼體材料對導彈的射程至關(guān)重要,殼體由金屬改為石墨纖維增強的復合材料后,洲際彈道導彈的射程可增加近1000公里。

進入21世紀后,新能源材料的發(fā)展將對社會經(jīng)濟產(chǎn)生重要影響。為了保障世界經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,解決越來越嚴重的溫室效應(yīng)和大氣污染等環(huán)境問題,新能源材料將引導傳統(tǒng)能源向潔凈能源、可再生能源、分散型能源等多元化能源發(fā)展。除核能外,當今太陽能材料、燃料電池材料、鋰離子電池材料等取得了很大的研究進展,在不久的將來必然會對社會經(jīng)濟等方面產(chǎn)生巨大影響。

二

一般來說,材料的基礎(chǔ)研究和帶有明確目的的開發(fā)性研究都有它們自身的價值。它們的效用有長有短,在實際生產(chǎn)上的體現(xiàn)有快有慢,但有一點是相同的,那就是要不斷探索。材料的應(yīng)用研究一旦成功,即一種材料誕生之后,它的應(yīng)用價值和市場開發(fā)就可以產(chǎn)生較大的輻射作用。比如金屬鈦,作為一種航空材料,它可用機,也可用于化工、建筑、潛艇、首飾等。其應(yīng)用越廣,需求量越大,則生產(chǎn)成本越低,越能帶動相關(guān)領(lǐng)域的研究和發(fā)展。20世紀后期,由于材料的應(yīng)用越來越廣泛,并滲透到各行業(yè),許多領(lǐng)域都與材料的制備、性質(zhì)、應(yīng)用等密切相關(guān),使得材料成為機械、電子、化工、建筑、能源、生物、冶金、交通運輸、信息科技等行業(yè)的基礎(chǔ),并與這些相關(guān)學科交叉發(fā)展。

三

自20世紀60年代初以來,物理、化學等學科的發(fā)展推動了對物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物性和材料本質(zhì)的研究和了解;冶金學、金屬學、陶瓷學、高分子科學等的發(fā)展推動了對材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能及其相互關(guān)系的研究;金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等各類材料具有共同的或相似學科基礎(chǔ)、學科內(nèi)涵、研究方法與研究設(shè)備;同時科學技術(shù)的發(fā)展在客觀上需要對各類材料的全面了解和研究。

現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的特點是,一方面,學科呈現(xiàn)出多科性,新興學科不斷涌現(xiàn),另一方面,學科發(fā)展又呈現(xiàn)出高度綜合的趨勢,交叉學科和邊緣學科層出不窮。學科交叉的形式可以多種多樣。如美國的著名大學一般都設(shè)有材料研究中心或材料研究實驗室,其研究人員往往橫跨高分子、金屬、陶瓷、表面改性、解剖、動物實驗、細胞培養(yǎng)等研究方面。金屬材料的性能主要取決于它的化學成分和組織、結(jié)構(gòu)?；瘜W成分不同的金屬材料具有不同的性能;而相同成分的金屬材料經(jīng)過不同加工處理,具有不同的組織、結(jié)構(gòu)時,也將具有不同的性能。可以認為:化學成分規(guī)定了組織、結(jié)構(gòu)的可能變化范圍,而加工工藝是獲得某種預期組織、結(jié)構(gòu)的手段。

四

金屬學是以金屬和合金的化學成分、加工工藝、組織結(jié)構(gòu)和性能間的關(guān)系作為研究對象的,以這些關(guān)系作為依據(jù),我們可以為金屬材料設(shè)計適當?shù)幕瘜W成分和適宜的加工工藝,從而獲得預期的組織、結(jié)構(gòu)和性能。

在金屬學中,對組織、結(jié)構(gòu)的分析和研究是十分重要的核心問題。

金屬和合金在固態(tài)下通常是晶體。要了解金屬材料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu),我們首先必須了解晶體中原子的相互作用和結(jié)合方式,晶體中原子的聚集狀態(tài)和分布規(guī)律,以及各種晶體的特點和彼此之間的差異,等等。這些研究涉及分子生物、固體物理、金屬學、礦物學及聚合物等廣泛領(lǐng)域。我們對晶體結(jié)構(gòu)和晶體生長進行綜合研究,可以獲得控制組分和實際結(jié)構(gòu)的知識,從而可以用各種手段來控制晶態(tài)材質(zhì)的性質(zhì),據(jù)此還能探索具有非常寶貴性質(zhì)的新晶體。事實上,對晶體的綜合研究已經(jīng)使人們制成了并且正在發(fā)展著一大批結(jié)構(gòu)材料及功能材料。

金屬學以金屬電子論、晶體學(見晶體結(jié)構(gòu))及合金熱力學為理論基礎(chǔ),依靠物理、化學的微觀和宏觀檢測技術(shù),擴展了金相學的內(nèi)容,保持應(yīng)用科學的傳統(tǒng),其研究內(nèi)容可分為兩方面:①聯(lián)系成分、處理過程對金屬組織結(jié)構(gòu)和性能的影響,研究合金相結(jié)構(gòu)和組織的形成規(guī)律,包括:研究合金相的形成、相圖原理及其測定、合金元素及微量元素在合金相中的分布等合金組成的規(guī)律;研究晶體中原子的擴散過程;晶體重構(gòu)的相變過程,包括金屬的凝固與溫度壓力變化下的固態(tài)相變;研究晶體缺陷和金屬形變過程中的位錯運動;研究成分及雜質(zhì)對金屬性質(zhì)的影響,包括超微量元素,以及微觀和宏觀偏析。②聯(lián)系金屬材料的使用,研究材料結(jié)構(gòu)強度和斷裂行為(見形變和斷裂);研究金屬材料在各種不同使用條件下的特性變化等(范性形變,疲勞,蠕變,應(yīng)力腐蝕,斷裂和氫脆);研究金屬的強化原理。至于那些雖以金屬為對象,或雖與金屬有關(guān),但主要研究晶體缺陷和金屬電子結(jié)構(gòu),以及它們之間,或它們與各種射線之間的交互作用等微觀過程;研究金屬和合金的物性本質(zhì),或純屬探索自然規(guī)律的領(lǐng)域,則另列入金屬物理,屬凝聚態(tài)或固體物理的分支。

最近20年來,金屬學出現(xiàn)不少新的突破,主要是由于新實驗技術(shù)和新工藝的出現(xiàn)而取得的。例如,應(yīng)用電子計算機進行圖象處理,可以明顯地提高電子顯微鏡的分辨能力,能直接看到金屬中單個原子分布的圖象(電子顯微學);分析電子顯微術(shù)和各種表面分析設(shè)備不斷出現(xiàn),將金屬學的發(fā)展引向更加深入。又如應(yīng)用激冷技術(shù)制成的快冷微晶合金和某些合金體系形成的非晶態(tài)金屬,都各自顯示出特有的性能,有很大的理論意義和實用價值,為金屬學開拓了新園地,也為材料的研究提供了更便捷的手段。

五

高等金屬學在我們現(xiàn)在所研究的“鋁鋅合金的耐腐蝕性”課題中也發(fā)揮著重要的作用。要研究鋁鋅合金的耐蝕性,我們首先必須了解材料的組織和性能,聯(lián)系成分、處理過程對合金組織結(jié)構(gòu)和性能的影響,研究合金相結(jié)構(gòu)和組織的形成規(guī)律,包括:研究合金相的形成、相圖原理及其測定、合金元素及微量元素在合金相中的分布等合金組成的規(guī)律,從而分析它在各種不同使用條件下的特性變化,也即包括材料在不同環(huán)境介質(zhì)中的耐腐蝕性。這些都是高等金屬學要研究的內(nèi)容。隨著材料的不斷發(fā)展,高等金屬學在材料研究領(lǐng)域中必將發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻:

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[3]弗豪文著.盧光熙等譯.物理冶金學基礎(chǔ).上海:上?？茖W技術(shù)出版社,1980.