金屬材料科學與工程行業(yè)專業(yè)資料

匯報人：XX金屬材料科學與工程行業(yè)專業(yè)資料2024-01-25目錄金屬材料概述金屬材料的制備與加工金屬材料的組織結(jié)構(gòu)金屬材料的性能與行為金屬材料的腐蝕與防護金屬材料科學與工程的發(fā)展趨勢01金屬材料概述Chapter黑色金屬包括鐵、鉻、錳及其合金，如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。有色金屬除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，分為輕金屬、重金屬、貴金屬和稀有金屬。特種金屬材料包括不同用途的結(jié)構(gòu)金屬材料和功能金屬材料，如高強度鋼、耐熱鋼、不銹鋼等。金屬材料的分類01020304包括密度、熔點、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等。物理性能包括耐腐蝕性、抗氧化性等。化學性能包括強度、硬度、韌性、塑性、疲勞強度等。力學性能包括鑄造性、可鍛性、焊接性、切削加工性等。工藝性能金屬材料的性能用于制造各種機械零件和構(gòu)件，如軸承、齒輪、軸等。用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、道路、隧道等的建造和維修。用于制造武器裝備、彈藥、裝甲車輛等國防軍工產(chǎn)品。用于制造汽車、火車、飛機、船舶等交通工具的零部件和結(jié)構(gòu)件。用于制造電線、電纜、電機、變壓器等電力設(shè)備和電子元器件。機械制造交通運輸建筑工程電力電子國防軍工金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域02金屬材料的制備與加工Chapter包括火法冶煉和濕法冶煉兩大類，前者通過高溫熔煉分離和提純金屬，后者則利用化學溶劑萃取金屬。冶煉工藝將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀、尺寸和性能的金屬件。鑄造方法可分為砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。鑄造技術(shù)通過調(diào)整金屬成分和比例，獲得具有特定性能的合金材料。合金制備技術(shù)包括真空感應(yīng)熔煉、電渣重熔等。合金制備冶煉與鑄造利用鍛錘或壓力機對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得所需形狀和性能。鍛造方法包括自由鍛、模鍛等。鍛造工藝通過一對旋轉(zhuǎn)軋輥的間隙，使金屬坯料產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，獲得所需截面形狀和尺寸的金屬材。軋制可分為熱軋和冷軋。軋制技術(shù)拉拔是將金屬坯料通過模孔拉拔成截面減小、長度增加的制品；擠壓則是將金屬坯料放入擠壓筒內(nèi)，通過擠壓桿施加壓力，使金屬從?？字袛D出成形。拉拔與擠壓塑性變形加工表面工程技術(shù)對金屬材料表面進行改性或涂層處理，以提高其耐蝕性、耐磨性、裝飾性等。表面工程技術(shù)包括電鍍、噴涂、化學轉(zhuǎn)化膜等。熱處理工藝通過加熱、保溫和冷卻等手段，改變金屬材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需性能。熱處理包括退火、正火、淬火、回火等。金屬腐蝕與防護研究金屬材料在環(huán)境介質(zhì)中的腐蝕行為及防護措施，以延長金屬材料的使用壽命。防護措施包括合理選材、設(shè)計優(yōu)化、表面處理及涂層保護等。熱處理與表面工程03金屬材料的組織結(jié)構(gòu)Chapter

金屬的晶體結(jié)構(gòu)體心立方晶格（BCC）體心立方晶格的晶胞是一個立方體，原子位于立方體的頂點和體心。具有此晶格結(jié)構(gòu)的金屬有鉻、鎢、鉬等。面心立方晶格（FCC）面心立方晶格的晶胞是一個立方體，原子位于立方體的頂點和面心。具有此晶格結(jié)構(gòu)的金屬有鋁、銅、鎳等。密排六方晶格（HCP）密排六方晶格的晶胞是一個六方柱體，原子位于柱體的頂面和底面，以及三個側(cè)面的中心。具有此晶格結(jié)構(gòu)的金屬有鎂、鋅、鎘等。一種組元溶解在另一組元中形成的均勻固相，保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)類型。固溶體合金組元間發(fā)生相互作用而生成的一種具有金屬特性的物質(zhì)，晶體結(jié)構(gòu)中一般具有復(fù)雜的超點陣特征。金屬化合物由兩種或兩種以上的晶體結(jié)構(gòu)或相組成的合金組織，組成相之間無固定的原子比例關(guān)系，且一般保持著各自所固有的晶體結(jié)構(gòu)。機械混合物合金的組織結(jié)構(gòu)將鋼加熱到臨界點以上的一定溫度，保溫一段時間，然后在空氣中冷卻的熱處理工藝。將淬火鋼加熱到臨界點以下的某一溫度，保溫一段時間，然后進行冷卻的一種熱處理工藝。將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然后快速冷卻以獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。將鋼加熱到臨界點以上或以下的一定溫度，保溫一段時間，然后緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。鋼的回火鋼的淬火鋼的退火鋼的正火金屬材料的相變04金屬材料的性能與行為Chapter01020304強度金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力，通常以屈服點、抗拉強度等指標來衡量。硬度金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。塑性金屬材料在受力后發(fā)生塑性變形而不破壞的能力，表現(xiàn)為延伸率和斷面收縮率等。韌性金屬材料在沖擊載荷作用下吸收能量并發(fā)生塑性變形而不破裂的能力。金屬材料的力學性能金屬材料的物理性能金屬材料的單位體積質(zhì)量，與金屬原子間的距離和排列方式有關(guān)。金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力，與金屬內(nèi)部的自由電子和晶格振動有關(guān)。金屬材料傳導(dǎo)電流的能力，與金屬內(nèi)部的自由電子數(shù)量和遷移率有關(guān)。金屬材料的磁學性質(zhì)，包括鐵磁性、順磁性、抗磁性等。密度熱導(dǎo)率電導(dǎo)率磁性耐腐蝕性抗氧化性化學反應(yīng)性電化學性質(zhì)金屬材料的化學性能01020304金屬材料抵抗環(huán)境介質(zhì)腐蝕的能力，與金屬的化學成分、組織結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件有關(guān)。金屬材料在高溫下抵抗氧化作用的能力，與金屬表面形成的氧化膜的性質(zhì)和穩(wěn)定性有關(guān)。金屬材料與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)的能力，如金屬與酸、堿、鹽等的反應(yīng)。金屬材料在電解質(zhì)溶液中的電化學行為，包括電極電位、電化學腐蝕等。05金屬材料的腐蝕與防護Chapter電化學腐蝕金屬在電解質(zhì)溶液中發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象，包括析氫腐蝕和吸氧腐蝕。其機理是金屬表面形成原電池，負極金屬失去電子被氧化。化學腐蝕金屬與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學反應(yīng)而引起的腐蝕。其機理是金屬表面原子與非電解質(zhì)中的氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)。應(yīng)力腐蝕金屬在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。其機理是應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用導(dǎo)致金屬晶格滑移，形成裂紋并擴展。金屬的腐蝕類型與機理電化學保護利用原電池原理，對金屬實施陰極保護或陽極保護。改變環(huán)境降低介質(zhì)腐蝕性，如去濕、降溫、去除氧化劑等。表面處理通過電鍍、噴涂、化學轉(zhuǎn)化等方法在金屬表面形成保護層。影響因素包括金屬材料的成分、組織、表面狀態(tài)、介質(zhì)性質(zhì)、溫度、壓力、流速等。合理選材選用耐蝕性好的金屬材料或合金。腐蝕的影響因素與防護措施包括浸泡試驗、鹽霧試驗、電化學測試等。通過這些試驗可以模擬金屬在自然環(huán)境或特定環(huán)境中的腐蝕行為，評估金屬的耐蝕性能。通常采用失重法、增重法、電阻法等方法來評價金屬的腐蝕程度。同時，還可以結(jié)合金屬的表面形貌、力學性能等指標進行綜合評價。試驗方法評價標準腐蝕試驗方法與評價標準06金屬材料科學與工程的發(fā)展趨勢Chapter高性能金屬材料01研發(fā)具有優(yōu)異力學、物理和化學性能的新型金屬材料，如高強度鋼、高溫合金等，以滿足高端裝備制造和極端環(huán)境下的應(yīng)用需求。輕質(zhì)金屬材料02發(fā)展輕質(zhì)、高強度的金屬材料，如鋁合金、鎂合金等，以降低產(chǎn)品重量，提高能源利用效率。功能金屬材料03研究具有特殊功能的金屬材料，如超導(dǎo)材料、形狀記憶合金等，以拓展金屬材料在電子、信息、生物等領(lǐng)域的應(yīng)用。新型金屬材料的研發(fā)與應(yīng)用123利用3D打印等增材制造技術(shù)，實現(xiàn)金屬材料的快速、精確制備，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。增材制造技術(shù)發(fā)展高精度、高效率的金屬成形技術(shù)，如精密鑄造、精密鍛造等，以提高金屬產(chǎn)品的制造精度和生產(chǎn)效率。先進成形技術(shù)研究金屬與其他材料的復(fù)合加工技術(shù)，如金屬基復(fù)合材料制備技術(shù)、金屬表面涂層技術(shù)等，以優(yōu)化金屬材料的性能。復(fù)合加工技術(shù)金屬材料制備與加工技術(shù)的創(chuàng)新03生物醫(yī)用金屬材料研發(fā)具有良好生物相容性