第2章金属材料

1、第二章第二章 金属材料金属材料金属材料在工程建设，生产制造和人们的日金属材料在工程建设，生产制造和人们的日常生活中有广泛应用常生活中有广泛应用 金属，金属，是一种具有光泽和延展性、易导电和导热的物质。是一种具有光泽和延展性、易导电和导热的物质。 自然界中，绝大多数金属以化合物形式存在，少数金属自然界中，绝大多数金属以化合物形式存在，少数金属（如，（如，金、银、铂金、银、铂）以单质形式存在。包括）以单质形式存在。包括纯金属、合纯金属、合金合、金属间化合物金合、金属间化合物和和特种金属材料特种金属材料等。等。导电 光泽 延展性 导热 我国古代将金属分为五类，俗称五金，指我国古代将金属分为五类，俗称

2、五金，指的是的是金金（俗称黄金）、（俗称黄金）、银银（俗称白金）、（俗称白金）、铜铜（俗称赤金）、（俗称赤金）、铁铁（俗称黑金）、（俗称黑金）、锡锡（俗称青金）五类金属。现已将五金引申（俗称青金）五类金属。现已将五金引申为常见金属材料及金属制品。为常见金属材料及金属制品。元素周期表里的元素周期表里的100100多种元素中，金属元素占了多种元素中，金属元素占了3/43/4。由于各种金属元素的原子结构不同，其性能。由于各种金属元素的原子结构不同，其性能也存在很大差异，密度、硬度、熔点等相差很大。也存在很大差异，密度、硬度、熔点等相差很大。目前，所指的金属之最如下表所示。目前，所指的金属之最如下表所

3、示。金属金属性能或储量性能或储量金属金属性能或储量性能或储量金属金属性能或储量性能或储量铬铬硬度最高硬度最高锇锇密度最大密度最大钙钙人体中含量最高人体中含量最高铯铯硬度最低硬度最低锂锂密度最小密度最小铝铝地壳里含量最高地壳里含量最高钨钨熔点最高熔点最高金金延展性最好延展性最好铼铼地壳里含量最地地壳里含量最地汞汞熔点最低熔点最低银银导电和导热性最好导电和导热性最好铌铌耐蚀性最好耐蚀性最好钛钛比强度最大比强度最大随着科学技术的进步，人类对金属材料提出了新要求：一是随着科学技术的进步，人类对金属材料提出了新要求：一是对已有的金属材料要最大限度地提高它的性能，挖掘它的潜对已有的金属材料要最大限度地提高

4、它的性能，挖掘它的潜力，使其产生最大的效益力，使其产生最大的效益；二是；二是开拓金属材料的新功能，以开拓金属材料的新功能，以适应更高的使用要求。适应更高的使用要求。近几十年来，金属材料并没有停止发近几十年来，金属材料并没有停止发展，新的合金钢，例如微合金化钢，超高强度钢、超低碳不展，新的合金钢，例如微合金化钢，超高强度钢、超低碳不锈钢；新的有色合金，例如锈钢；新的有色合金，例如Al-LiAl-Li合金、钛合金；还有高温合合金、钛合金；还有高温合金、金属间化合物、减振合金、超导合金、形状记忆合金、金、金属间化合物、减振合金、超导合金、形状记忆合金、储氢合金、纳米金属材料、非晶态金属都有了新的发展

5、。储氢合金、纳米金属材料、非晶态金属都有了新的发展。 科学上的分类。依据元素周期表中金属按一定规律分为碱金属、碱土金属、镧系金属、锕系金属等。金属材料的分类 工业分类依据及类别工业分类依据及类别分类依据类别是否有铁钢铁材料、非铁金属材料颜色黑色金属、有色金属密度重金属、轻金属市场价值贵金属、贱金属储量稀有金属、富有金属工业生产中金属材料的分类工业生产中金属材料的分类 类别 金属名称黑色金属 铁铬锰轻有色金属 密度小于4.5g/cm3的有色金属，包括铝、镁、钠、钙、锶、钡重有色金属 密度大于4.5g/cm3的有色金属，包括铜、铅、锌、镍、钴、锡、镉、铋、锑、汞贵金属 地壳中含量少，开采和提取都比

6、较困难，价格比一般金属贵的有色金属，包括金、银铂、铑、铱、钌、锇稀有金属 在地壳中分布不广，开采冶炼较难，在工业应用较晚的有色金属，包括钨、钼、钛、铼、钽、锆、镓、铟、锗、锂、铍、半金属 物理化学性质介于金属和非金属之间的物质，包括硅、硒、碲、硼、砷金属材料的性能金属材料的性能力学性能力学性能物理性能物理性能化学性能化学性能工艺性能工艺性能力学性能：力学性能：金属在一定温度条件下承受外力金属在一定温度条件下承受外力作用时，抵抗变形和断裂的能力。作用时，抵抗变形和断裂的能力。 强度强度 塑性塑性 硬度硬度 韧性韧性物理性能 密度 熔点 热膨胀性 磁性能 电学性能化学性能 金属与其他物质引起化学反

7、应的特性称为金属的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、化学性能。在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性，以及不同金属之间、金属与非金属之抗氧化性，以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对力学性能的影响。间形成的化合物对力学性能的影响。 金属的性能与金属键金属的性能与金属键 金属键：金属键：在金属晶体中，自由电子作穿梭运动，在金属晶体中，自由电子作穿梭运动，它不专属于某个金属离子而为整个金属晶体所它不专属于某个金属离子而为整个金属晶体所共有。这些自由电子与全部金属离子相互作用，共有。这些自由电子与全部金属离子相互作用，称为金属键。称为

8、金属键。 如图所示。由于金属只有少数价电子能用于成键，金属如图所示。由于金属只有少数价电子能用于成键，金属在形成晶体时，倾向于构成极为紧密的结构，使每个原在形成晶体时，倾向于构成极为紧密的结构，使每个原子都有尽可能多的相邻原子子都有尽可能多的相邻原子( (金属晶体一般都具有高配位金属晶体一般都具有高配位数和紧密堆积结构数和紧密堆积结构) )，这样，电子能级可以得到尽可能多，这样，电子能级可以得到尽可能多的重叠，从而形成的重叠，从而形成金属键金属键。 2.2 2.2 钢铁材料钢铁材料铁：生铁和铸铁铁：生铁和铸铁生铁：生铁：含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%的铁碳合金称之为铸铁，工业生的铁碳

9、合金称之为铸铁，工业生 铁含碳量一般为铁含碳量一般为2.5%2.5%4%4%，通常含有，通常含有SiSi、MnMn、 S S、P P等元素。等元素。铸铁：铸铁：在生铁的基础上进行了二次加工，将铸造生铁在炉在生铁的基础上进行了二次加工，将铸造生铁在炉 中重新溶化加入铁合金、废钢进行成分调整而得中重新溶化加入铁合金、废钢进行成分调整而得 到。碳的质量分数大于到。碳的质量分数大于2.11%2.11%。钢钢：碳的质量分数为碳的质量分数为0.04%0.04%2.11%2.11%的铁的铁 碳合金。碳合金。按按化学成分化学成分分为：碳素钢和合金钢。分为：碳素钢和合金钢。按按用途用途分：结构钢、工具钢、机械零

10、件钢和分：结构钢、工具钢、机械零件钢和 特殊性能钢。特殊性能钢。2.3 有色金属材料o铝合金铝合金o镁合金镁合金o铜合金铜合金2.3.2 2.3.2 铝合金铝合金质量轻，密度低，密度为质量轻，密度低，密度为2.7 g/cm2.7 g/cm3 3, ,约为铁的约为铁的1/31/3。加工性能好，塑性好。加工性能好，塑性好。铝具有优良的电导性、热导性，其电导性仅次于银和铝具有优良的电导性、热导性，其电导性仅次于银和铜，居第三位，约为纯铜电导率的铜，居第三位，约为纯铜电导率的62%62%。高比强度，高比模量。高比强度，高比模量。铝合金的应用铝合金的应用航空航天航空航天20062006年年1212月月3

11、030日，东北轻合金日，东北轻合金有限责任公司自行设计制造的环有限责任公司自行设计制造的环轧生产线生产出迄今国内最大的轧生产线生产出迄今国内最大的铝合金锻环。铝合金锻环。 该环直径达该环直径达51505150毫米，宽毫米，宽340340毫米，厚毫米，厚100100毫米。随着我国毫米。随着我国航天事业的飞速发展，大推力火航天事业的飞速发展，大推力火箭和宇航器所需的铝合金直径在箭和宇航器所需的铝合金直径在不断加大，未来几年将需要直径不断加大，未来几年将需要直径达达5 5米及米及5 5米以上的锻环，米以上的锻环，武器装备武器装备 交通运输交通运输交通运输 家用电器 建筑领域 铝的铝的应用领域：广泛应

12、用于交通运输、包装容应用领域：广泛应用于交通运输、包装容器、建筑装饰、航天航空、机械电器、电子通器、建筑装饰、航天航空、机械电器、电子通讯、石油化工、能源动力、文体卫生等行业，讯、石油化工、能源动力、文体卫生等行业，成为发展国民经济与提高人民物质和文化生活成为发展国民经济与提高人民物质和文化生活的重要基础材料。的重要基础材料。 铝锂合金是航空技术一种新材料铝锂合金是航空技术一种新材料 新材料是航空航天技术的重要基础，航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的问题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域。8090波音飞机波音飞机铝锂合金优点铝锂合金优点锂是世界上最轻的金属

13、元素。把锂作为合金元素加到金属铝中，就形成了铝锂合金。加入锂之后，可以降低合金的比重，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、较好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性。因为这些特性，这种新型合金受到了航空、航天以及航海业的广泛关注。正是由于这种合金的许多优点，吸引着许多科学家对它进行研究，铝锂合金的开发事业犹如雨后春笋般迅速发展起来了。铝锂合金的航空应用铝锂合金的航空应用Al-Li合金已经在军用飞机、民用客机和直升飞机上使用或试用，主要用于机身框架、襟翼翼肋，垂直安定面、整流罩、进气道唇口、舱门、燃油箱等等。波音波音777早在20世纪50年代，美国就开发了x2020铝锂合金后来用来取代7075用于R

14、A-SC预警机。美国一公司将C-155铝锂合金用于波音777和空中客车A330/340飞机的垂尾和平尾，该合金比普通铝合金有更好的抗疲劳性能和高的强度。其中A330/340飞机每架使用Al-Li合金650kg，可使飞机减重达4250kg，可以提高有效载荷及降低燃料消耗。麦道公司的C-17运输机使用了铝锂合金板材和挤压型材制造货舱的地板梁、襟翼副翼蒙皮等结构，用量达2.8t，比用普通铝合金减重208kg，法国幻影式战斗机上也大量应用铝锂合金，其成本低于热固塑料和金属基复合材料。A330/340飞机在航空铝锂合金的研究和应用方面，前苏联及俄罗斯也一直处于世界的领先地位，比较有代表性的有01420、

15、01421（含钪）、01423（含钪）、01430、01440、01450等早在20世纪70年代，前苏联就将铝锂合金用于制造雅克36飞机的主要构件，包括机身蒙皮、尾翼、翼肋等，该飞机在恶劣的海洋气候条件下使用，性能良好。20世纪90年代初又在米格29和米格31飞机上采用1420合金焊接结构，使减重效果进一步提高。雅克-36Al-Li合金在俄罗斯的航天业中也有很多的应用。俄罗斯在1450合金基础上添加0.20%的Sc元素研制出1460合金，有更优良的性能，将其应用于大型运载火箭“能源号”的结构件上。此外，还用在其它火箭、“暴风雪”号航天飞机和空间站的结构件上。长征2号运载火箭高强可焊铝锂合金的兴

16、起和低各向异性厚板材的生产时近年来铝锂合金研究中取得的最大进展。这主要是因为一方面人们的兴趣已不放在低密度上，而是更加看重li的加入可获得更好的其它性能方面；另一方面是因为人们对铝锂合金的合金化和生产、成型工艺过程进行了更加深入的研究。2.3.3 2.3.3 镁合金镁合金1. 1. 密度小、质量轻密度小、质量轻2. 2. 比强度高比强度高3. 3. 弹性模量小弹性模量小4. 4. 抗电磁干扰抗电磁干扰5. 5. 减震性能强减震性能强6. 6. 加工性能好加工性能好 7. 7. 导热性能好导热性能好 8. 8. 对环境无污染，有利于环保对环境无污染，有利于环保镁合金的特点镁合金的特点镁合金的分类

17、镁合金的分类o分为分为变形镁合金变形镁合金和和铸造镁合金铸造镁合金。许多镁合。许多镁合金既可做铸造合金，也可做变形合金。金既可做铸造合金，也可做变形合金。o经锻造和挤压后，变形合金比同成分的铸经锻造和挤压后，变形合金比同成分的铸造合金有更高的强度。造合金有更高的强度。镁合金在汽车工业中的应用镁合金在汽车工业中的应用镁合金在镁合金在3C3C工业中的应用工业中的应用DVD外壳外壳手机外壳D E L L :D E L L : 支 撑支 撑TFT LCDTFT LCD面板面板的 上 盖 和 机的 上 盖 和 机身 底 座 下 盖身 底 座 下 盖皆为镁合金皆为镁合金镁合金在航空领域中的应用镁合金在航空

18、领域中的应用美军美军B-36重型轰炸重型轰炸机：每架用机：每架用4086Kg镁合金簿板。镁合金簿板。东风汽车将脱下铝装换镁装采用铝质内胆、镁质外壁的合金汽缸发动机，比传统的钢质发动机轻了10公斤宝马宝马F1F1赛车赛车汽车、摩托车、飞机零件汽车、摩托车、飞机零件（减震、节能、提高驾乘舒适度）（减震、节能、提高驾乘舒适度） 轿车用镁合金轮毂轿车用镁合金轮毂 直升机变速箱壳体直升机变速箱壳体轿车用镁合金齿轮箱轿车用镁合金齿轮箱 镁合金曲轴发动机镁合金曲轴发动机左、右箱体盖；左、右箱体盖； 镁合金曲轴发动机镁合金曲轴发动机后盖；后盖； 镁合金前、后轮毂；镁合金前、后轮毂； 镁合金后扶手；镁合金后扶手

19、； 镁合金锁扣。镁合金锁扣。全镁概念摩托车，全镁概念摩托车，12个零部件个零部件用镁合金替代（减重用镁合金替代（减重6Kg）办公用品办公用品兵器（减重）兵器（减重）2.3.4 2.3.4 铜及铜合金铜及铜合金 铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属之一，早在铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属之一，早在三千多年前就已开始使用。由于铜具有优良的性能及三千多年前就已开始使用。由于铜具有优良的性能及光亮的色泽而被广泛用于电缆、电子、电器、各种热光亮的色泽而被广泛用于电缆、电子、电器、各种热交换材料以及装饰品等。当前，大规模集成电路、超交换材料以及装饰品等。当前，大规模集成电路、超导电线、超导电磁体、磁

20、悬浮铁路、核聚变装置等都导电线、超导电磁体、磁悬浮铁路、核聚变装置等都广泛使用。广泛使用。纯铜：又称紫铜。强度低，高的导电、导热性黄铜：纯铜中加入锌黄铜：纯铜中加入锌 黄铜棒黄铜棒铜管铜管铜与黄铜带铜与黄铜带白铜件白铜件康铜热偶康铜热偶白铜型材白铜型材白铜：纯铜中加入镍，使铜的颜色白铜：纯铜中加入镍，使铜的颜色变白，称为白铜。变白，称为白铜。锡青铜管锡青铜管船用青铜软管船用青铜软管快速接头阀快速接头阀( (锡青铜阀体、锡青铜阀体、阀盖阀盖) )青铜制品青铜制品青铜：纯铜中加入锡青铜：纯铜中加入锡铍青铜制铍青铜制品品2.4 新型金属结构材料超级钢超级钢 2020世纪世纪9090年代中期，日本提出

21、了年代中期，日本提出了“超级钢超级钢”的概念，并的概念，并于于19971997年年4 4月，正式启动月，正式启动“超级钢材料计划超级钢材料计划”，目标是，目标是在在1010年内开发出强度相当于现有钢铁材料两倍的超级钢，年内开发出强度相当于现有钢铁材料两倍的超级钢，用于道路、桥梁、高层建筑等基础设施建材的更新换代。用于道路、桥梁、高层建筑等基础设施建材的更新换代。继日本之后，世界钢铁协会又组织继日本之后，世界钢铁协会又组织3535家北美、西欧钢厂家北美、西欧钢厂和汽车厂开展和汽车厂开展“超级钢超级钢”项目研究。由于超级钢强度增项目研究。由于超级钢强度增加，制造同等强度性能的部件可以减少材料用量，

22、因此加，制造同等强度性能的部件可以减少材料用量，因此用超级港制造的汽车零部件可以减轻车身自重，从而减用超级港制造的汽车零部件可以减轻车身自重，从而减少油耗。超级钢目前广泛应用于汽车制造业，建筑业当少油耗。超级钢目前广泛应用于汽车制造业，建筑业当中。目前我国开发的中。目前我国开发的400MPa400MPa、800MPa800MPa级超级钢，已级超级钢，已投入实际生产，并正在应用推广之中。投入实际生产，并正在应用推广之中。超细晶钢超细晶钢o通过细晶强化来提高钢材的强度和韧性。通过细晶强化来提高钢材的强度和韧性。超细晶是新一代钢铁结构材料的核心。超细晶是新一代钢铁结构材料的核心。o按照晶粒度标准的评

23、级，按照晶粒度标准的评级，1313级晶粒度（直径为级晶粒度（直径为250125m250125m）为粗晶，）为粗晶，4646级级（直径为（直径为8844m8844m）为中等晶粒，）为中等晶粒，7878级（直径为级（直径为3122m3122m）为细晶。研究表）为细晶。研究表明，若纯铁在铁素体晶粒尺寸为明，若纯铁在铁素体晶粒尺寸为20m20m时，普通钢材的屈服强度是时，普通钢材的屈服强度是200MPa200MPa级，若级，若细化在细化在5m5m以下，屈服强度就能翻番；具有低碳贝氏体或针状铁素体的钢材，若以下，屈服强度就能翻番；具有低碳贝氏体或针状铁素体的钢材，若显微组织细化至显微组织细化至2m2m以

24、下，强度就能翻番；具有回火马氏体的合金钢，若显微组以下，强度就能翻番；具有回火马氏体的合金钢，若显微组织细化至织细化至5m5m以下，强度就能翻番。因此，超细晶钢的目标是将目前细晶钢的基以下，强度就能翻番。因此，超细晶钢的目标是将目前细晶钢的基体组织细化至微米数量级。体组织细化至微米数量级。o宝钢与东北大学对宝钢与东北大学对C-MnC-Mn钢利用低温轧制、加速冷却和低温卷取等技术，获得了铁钢利用低温轧制、加速冷却和低温卷取等技术，获得了铁素体晶粒尺寸约为素体晶粒尺寸约为5m5m的铁素体的铁素体- -珠光体珠光体- -贝氏体钢。钢板的屈服强度达到贝氏体钢。钢板的屈服强度达到400MPa400MPa

25、级，同时具有良好的成性性能。攀钢和武钢与钢铁研究总院采用普通碳素结构钢级，同时具有良好的成性性能。攀钢和武钢与钢铁研究总院采用普通碳素结构钢化学成分，利用控制轧制、道次间加速冷却和轧后控冷等技术，获得了铁素体晶化学成分，利用控制轧制、道次间加速冷却和轧后控冷等技术，获得了铁素体晶粒尺寸约为粒尺寸约为45m45m的铁素体的铁素体- -珠光体钢。钢板的屈服强度也达到了珠光体钢。钢板的屈服强度也达到了400MPa400MPa级，钢级，钢板成形性能优异。板成形性能优异。微合金化高强度钢微合金化高强度钢 微合金化钢强度高、韧性好，可以为用户节能节材降低成本。如在建筑和基微合金化钢强度高、韧性好，可以为用

26、户节能节材降低成本。如在建筑和基础设施建设用钢中，采用微合金钢可以节约础设施建设用钢中，采用微合金钢可以节约20203030的钢材，节约的钢材，节约1515的施工时间和的施工时间和2020加工费用。微合金化低碳高强度钢是我国科技工作者利加工费用。微合金化低碳高强度钢是我国科技工作者利用现有设备自主研发的新一代钢铁材料，且迅速实现产业化，在保持足够塑用现有设备自主研发的新一代钢铁材料，且迅速实现产业化，在保持足够塑韧性前提下，使原低合金钢的强度翻番。韧性前提下，使原低合金钢的强度翻番。 微合金化低碳高强度钢的成分特点：微合金化低碳高强度钢的成分特点： 低碳低碳，高，高MnMn并加入微量合金元素并

27、加入微量合金元素V V、TiTi、NbNb、ZrZr、CrCr、NiNi、MoMo及及ReRe等。等。常用碳含量范围为常用碳含量范围为Wc=0.12Wc=0.120.140.14，甚至降至，甚至降至Wc=0.03Wc=0.030.050.05。 微量合金元素的复合加入微量合金元素的复合加入。复合范围一般控制在。复合范围一般控制在0.010.010.10.1之间（质之间（质量分数）。量分数）。 控制夹杂物的形态控制夹杂物的形态。夹杂物最理想的形态是呈球状，最坏的是共晶体的。夹杂物最理想的形态是呈球状，最坏的是共晶体的棒状物。在微合金化低碳高强度钢中通过添加棒状物。在微合金化低碳高强度钢中通过添加

28、CaCa、TiTi、ZrZr及稀土（如及稀土（如CeCe），），能改变硫化物的组成，显著地减小钢材的各向异性。能改变硫化物的组成，显著地减小钢材的各向异性。主要用于桥梁，汽车冲压用钢，船舶和家用电器行业等主要用于桥梁，汽车冲压用钢，船舶和家用电器行业等 钛是银白色金属，熔点为1680，相对密度为4.54，比铅重但比钢轻43%。钛有很好的强度，约为铝的6倍，所以钛的比强度（强度/相对密度）在结构材料中是很高的。钛的热膨胀系数较小，导热性差，只有铁的1/5，加上钛的摩擦系数大（=0.2），使切削、磨削加工困难。钛的弹性模量较低，屈强比（s/b）较高，这使得钛和钛合金冷变形成型时的回弹性大，不易成型

29、和校直。 金红石金红石钛铁矿钛铁矿 轻质高温钛合金轻质高温钛合金目录 CONTENTS 钛合金钛合金它是相固溶体组成的单相合金，具有很好的强度、韧性及塑性。它在高温下组织稳定，抗氧化能力较强，热强性较好。但它的室温强度一般低于和（+）钛合金。 钛合金钛合金它是相固溶体组成的单相合金，合金密度较大，耐热性差及抗氧化性能低，不宜在高温下使用。 + + 钛合金钛合金 它兼有和钛合金两者的优点，耐热性和塑性都较好，且可进行热处理强化，这类合金的生产工艺比较简单，因此（+）钛合金的应用比较广泛。 钛合金 钛合金锻造模拟钛合金锻造模拟钛合金板、棒、线材钛合金板、棒、线材钛合金生产钛合金生产各种钛合金零件各

30、种钛合金零件钛合金与我们的生活钛合金与我们的生活目录 CONTENTS7070年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音747747客机用客机用钛量达钛量达36403640公斤公斤以上以上o钛及其合金是航空航天业的理想材料。钛及其合金是航空航天业的理想材料。美国美国2020世纪世纪8080年代后设计出年代后设计出的各种先进战斗机和轰炸机中，钛合金用量已经稳定在的各种先进战斗机和轰炸机中，钛合金用量已经稳定在2020以上。以上。如，第三代战斗机如，第三代战斗机F-15F-15钛合金用量占钛合金用量占2727，而第四代战斗机，而第四代战斗机F-22F-22钛合

31、金用量占钛合金用量占4141。钛合金制品的另一应用行业是发展势头迅猛的钛合金制品的另一应用行业是发展势头迅猛的汽车业。汽车业。目前，汽车发动机气门、连杆、曲轴、排气管、悬簧、消目前，汽车发动机气门、连杆、曲轴、排气管、悬簧、消音器、车体和紧固件等，都用上了钛及钛合金。钛合金零部件对提音器、车体和紧固件等，都用上了钛及钛合金。钛合金零部件对提高汽车性能、档次和舒适性等将发挥越来越大的作用。金属钛作为高汽车性能、档次和舒适性等将发挥越来越大的作用。金属钛作为工程材料虽然只有工程材料虽然只有5050多年历史，但由于钛及其合金相对密度小、强多年历史，但由于钛及其合金相对密度小、强度高、耐腐蚀，在航空、

32、航海、汽车、石化和建筑等诸多领域已显度高、耐腐蚀，在航空、航海、汽车、石化和建筑等诸多领域已显示出非常广阔的应用前景。示出非常广阔的应用前景。o但由于钛在高温时异常活泼，钛及其合金的熔炼、浇铸、焊接和热但由于钛在高温时异常活泼，钛及其合金的熔炼、浇铸、焊接和热处理等都要在真空或惰性气体中进行，加工条件严格，成本较高，处理等都要在真空或惰性气体中进行，加工条件严格，成本较高，使它的应用受到限制。使它的应用受到限制。 金属间化合物高温材料 金属间化合物具有金属键和共价键共存的特性，其使用温度可介于高温合金和陶瓷之间（11001400），与陶瓷相比又具有较低的脆性，是一种具有很大发展潜力的高温金属结

33、构材料。 金属间化合物的特性金属间化合物的特性1. 金属间化合物中的原子结合比金属中的原子结合显示出较强的方向性，但又没有陶瓷那样极强的共价键或离子键，其物理、化学及力学性能介于金属和陶瓷之间。2. 具有高熔点、高硬度高抗蠕变性能。金属间化合物主要类型及其应用金属间化合物主要类型及其应用 金属间化合物主要种类有Ti-Al系金属间化合物，Ti3Al基系列合金，Ti2AlNb基系列合金，TiAl基合金，Ti-Al-Mo-Cr-V钛合金和Ni3Al基MX246系列合金。，利用它的一些特殊性能也可望在一般高温条件下应用。可望在发电、汽车、航空宇宙、废弃物处理、石油精炼和军工等方面作为耐热耐腐蚀材料得到应用。 2.4.6 2.4.6 高温合金高温合金 高温合金一般指在高温合金一般指在650650以上使用并具有高强、以上使用并具有高强、耐蚀、耐冲刷、抗氧化、抗蠕变等性能的金属耐蚀、耐冲刷、抗氧化、抗蠕变等性能的金属材料，这类材料主要包括材料，这类材料主要包括FeFe基基、NiNi基基和和CoCo基基合金，其中合金，其中NiNi基合金最重要，应用最广。基合金最重要，应用最广。o镍基高温合金镍基高温合金是目前航空发动机和工业燃气轮机涡轮叶是目前航空发动机和工业燃气轮机涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘和机匣、燃烧室、燃烧室及尾喷片、导向叶片、涡轮盘和机匣、燃烧室、燃烧室及尾喷口等部件的主要用材，在先进的