金属材料各种合金性能及应用.doc

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1、金属材料各种合金应用及性能优势一、 材料学是研究材料组成、结构、工艺、性质和使用性能之间相互关系的学科，为材料设计、制造、工艺优化和合理使用提供科学依据。材料学是研究材料的制备或加工工艺、材料结构与材料性能三者之间的相互关系的科学。涉及的理论包括固体物理学，材料化学，与电子工程结合，则衍生出电子材料，与机械结合则衍生出结构材料，与生物学结合则衍生出生物材料等等。基本分类：高分子材料、无机非金属（包括陶瓷材料，半导体材料等）、金属材料、复合材料（由两种或者更多种材料以恰当的组合方式构成。一般会以一种材料做基体，另一种材料做为增强体）。研究与发展材料的目的在于应用，而材料必须通过合理的工艺流程才能

2、制备出有实用价值的材料来，通过批量生产才能成为工程材料。材料的广泛应用是材料科学与技术发展的主要动力。在实验室具有优越性能的材料，不等于在实际工作条件下能得到应用，必须通过应用研究做出判断，而后采取有效措施进行改进。材料在制成零部件以后的使用寿命的确定是材料应用研究的另一方面，关系到安全设计和经济设计，关系到有效利用材料和合理选材。材料的应用研究还是机械部件、电子元件失效分析的基础。通过应用研究可以发现材料中规律性的东西，从而指导材料的改进和发展。 二、金属材料方向的运用：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、金属间化合物和特种金属材料等 。金属

3、材料中最常用的是钢铁、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金等1、钢铁材料的运用非常广泛用途包括（就是图片中的钢种）2、铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 纯铝的密度小（=2.7g/m3），大约是铁的 1/3，熔点低（660），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（:3240%，:7090%），易于

4、加工，可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态 b 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。 添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，b 值分别可达 2460kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值 b/）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。 铝合金密度低，但强

5、度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。 铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金。形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特

6、殊铝合金等。 一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。 铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有简单铝硅合金（不能热处理强化，力学性能较低，铸造性能好），特殊铝硅合金（可热处理强化，力学性能较高，铸造性能良好）3、铜具有高导电率和导热率；具有良好的塑性，易于成型；高强度，耐磨性良好；某些条件下有良好的耐蚀性；至今仍被广泛应用，是发展电力、电机、电工仪器和航海、造船工业的材料。铜合金主要分为黄铜、青铜、白铜。4、 钛及钛合金具有密度小、比强度高和耐蚀性好等优良特性。随着国民经济及国防工业的发展，钛日渐被人们普遍认识，

7、广泛地应用于汽车、电子、化工、航空、航天、兵器等领域。5、镁合金密度小、质量轻；比强度和比刚度高；良好的导热导电性能；良好的电磁屏蔽能力；镁的标准电极电位比铝还低，并且它的表面氧化膜是不致密的，故抗蚀性较差，铸件均需进行表面氧化处理和涂层保护。镁合金作为目前密度最小的金属结构材料之一,广泛应用于航空航天工业、军工领域、交通领域（包括汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等）、3C领域等。镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。三、 主要专业课程知识要点（差不多就是书的目录，个人觉得不用太刻意记，主要了解

8、书中涉及了哪些方面的知识就可以）1、 材料科学基础：材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能和应用之间相互关系的新兴学科，它将金属、陶瓷、高分子等不同材料的微观特性和宏观规律建立在共同的理论基础上，对生产、使用和发展材料具有指导意义。 其内容包括：材料的微观结构，晶体缺陷，原子及分子的运动，材料的塑性形变和再结晶，相平衡及相图，材料的亚稳态，材料的物理特性等，着重于基本概念和基础理论，强调科学性、先进性和实用性，介绍材料科学领域的新发展，注重应用理论于解决实际问题。 2、 材料分析方法：该书主要包括X射线衍射分析、电子显微分析两大部分。书中介绍了用X射线衍射和电子显微技术分析材料

9、微观组织结构的原理、设备及试验方法。内容包括:X射线衍射方向与强度、多晶体分析方法及X射线衍射仪、物相分析、宏观应力测定、多晶体织构的测定、透射电镜结构与原理、电子衍射、衍衬成像、衍射动力学、高分辨透射电子显微术、扫描电镜结构与原理、电子探针显微分析等。 3、 金属材料学：金属材料学系统地介绍了钢铁材料的合金化原理，包括合金元素和铁及碳作用、合金元素在各类相变过程中的作用、对材料强化和韧化的影响以及合金钢工艺性能的特点。围绕材料成分工艺组织性能应用的主线，介绍了各类机器零件用钢、工模具用钢、特殊性能钢、铸铁等常用钢铁材料和铝、铜、钛、镁等有色金属合金典型材料。4、 热处理原理与工艺：热处理原理

10、与工艺内容包括钢的加热转变、珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变、钢的过冷奥氏体转变图、淬火钢在回火时的转变、钢的退火与正火、钢的淬火与回火、钢的化学热处理、钢的特种热处理、典型零件的热处理工艺等 。 5、材料工程基础：随着当代新材料的发展和对传统材料的要求的提高，材料制备工程的成材技术已成为实现高性能材料应用的基础。将三大材料的制备科学与技术融为一门课程，全书围绕金属、陶瓷、高分子三大材料成材过程的技术原理、工艺和方法，论述了材料制取合成、材料加工成形、材料改性与表面加工以及材料复合。在获得较广泛的材料工程基础知识的同时，掌握材料制备过程中的基本科学原理和技能，从而能根据所确定材料的性能、结构

11、与应用要求，提出材料制备加工的方案与方法。 我用的是哈工大的金属学与热处理内容包括金属学、热处理原理和工艺以及金属材料三部分,比较全面系统地介绍了金属与合金的晶体结构、金属与合金的相图和结晶、塑性变形与再结晶、固态金属中的扩散和相变的基本理论、强化材料的基本工艺方法以及常用的金属材料。对于不同种类金属材料的合金化问题也分别进行了介绍,并指出了提高材料强韧性的途径 。热处理部分大纲（我们学校的，参考一下，根据你们的情况筛选）：1、 铁-碳相图，根据相图分析合金热处理强化特点；2、固体金属扩散的条件，影响扩散的因素； 3、 钢在加热时的转变过程（奥氏体的形核、奥氏体的长大、剩余渗碳体的溶解、奥氏体

12、成分均匀化），影响奥氏体晶粒长大的因素；4、钢在冷却时的转变：珠光体转变，包括：奥氏体的等温冷却转变，奥氏体的变温冷却转变，影响过冷奥氏 体等温转变的因素及对珠光体组织和性能的影响等；马氏体转变，包括：马氏体的晶 体结构、组织和性能，马氏体组织形态，马氏体转变特征等；贝氏体转变，包括：贝 氏体组织形态，贝氏体性能，贝氏体转变特点。 5.、钢在回火时的转变： 淬火钢的回火转变及其组织，淬火钢在回火时性能的变化，回火脆性，合金元素对回火组织和性能的影响；6.、钢的热处理工艺： 钢的退火种类、工艺及组织性能的变化，钢正火工艺及目的，钢的淬火工艺、组织和 性能，钢的淬透性及其测定方法，钢的回火工艺及性

13、能特点，钢的表面处理及化学热 处理。 7. 工业用钢： 钢的分类及编号，合金元素在钢中的作用，常用工程结构用钢、及其零件用钢如深碳 钢、调制刚、弹簧钢、滚动轴承用钢等热处理工艺及性能，常用工具钢如刃具钢、量具钢、冷热模具钢热处理工艺及性能特点，不锈钢的种类及热处理工艺。 8. 铸铁 铸铁的分类，铸铁中石墨组织形态对性能的影响，常用铸铁及其热处理工艺，特殊性能铸铁。 9. 有色金属及合金铝及其合金的性能特点及分类，铝合金的强化方式，可热处理强化铝合金热处理 工艺及性能， 铜及其合金的种类、 热处理工艺特征， 钛及其合金的种类和热处理工艺， 轴承合金的种类及性能。 其中铁-碳相图很重要，要会画；两类回火脆性；高速钢二次淬火、二次硬化；淬火温度的选择（AC1以上还是以下，为什么）；正火与退火工艺的选用；合金的四大强化机制；铝合金性能及其强化机制；珠光体、贝氏体、马氏体转变；铸铁分类也了解一下