金属材料科学与工程行业专业资料

汇报人：XX金属材料科学与工程行业专业资料2024-01-25目录金属材料概述金属材料的制备与加工金属材料的组织结构金属材料的性能与行为金属材料的腐蚀与防护金属材料科学与工程的发展趋势01金属材料概述Chapter黑色金属包括铁、铬、锰及其合金，如钢、生铁、铁合金、铸铁等。有色金属除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，分为轻金属、重金属、贵金属和稀有金属。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，如高强度钢、耐热钢、不锈钢等。金属材料的分类01020304包括密度、熔点、导热性、导电性等。物理性能包括耐腐蚀性、抗氧化性等。化学性能包括强度、硬度、韧性、塑性、疲劳强度等。力学性能包括铸造性、可锻性、焊接性、切削加工性等。工艺性能金属材料的性能用于制造各种机械零件和构件，如轴承、齿轮、轴等。用于建筑结构、桥梁、道路、隧道等的建造和维修。用于制造武器装备、弹药、装甲车辆等国防军工产品。用于制造汽车、火车、飞机、船舶等交通工具的零部件和结构件。用于制造电线、电缆、电机、变压器等电力设备和电子元器件。机械制造交通运输建筑工程电力电子国防军工金属材料的应用领域02金属材料的制备与加工Chapter包括火法冶炼和湿法冶炼两大类，前者通过高温熔炼分离和提纯金属，后者则利用化学溶剂萃取金属。冶炼工艺将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属件。铸造方法可分为砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等。铸造技术通过调整金属成分和比例，获得具有特定性能的合金材料。合金制备技术包括真空感应熔炼、电渣重熔等。合金制备冶炼与铸造利用锻锤或压力机对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得所需形状和性能。锻造方法包括自由锻、模锻等。锻造工艺通过一对旋转轧辊的间隙，使金属坯料产生连续塑性变形，获得所需截面形状和尺寸的金属材。轧制可分为热轧和冷轧。轧制技术拉拔是将金属坯料通过模孔拉拔成截面减小、长度增加的制品；挤压则是将金属坯料放入挤压筒内，通过挤压杆施加压力，使金属从模孔中挤出成形。拉拔与挤压塑性变形加工表面工程技术对金属材料表面进行改性或涂层处理，以提高其耐蚀性、耐磨性、装饰性等。表面工程技术包括电镀、喷涂、化学转化膜等。热处理工艺通过加热、保温和冷却等手段，改变金属材料的内部组织结构，从而获得所需性能。热处理包括退火、正火、淬火、回火等。金属腐蚀与防护研究金属材料在环境介质中的腐蚀行为及防护措施，以延长金属材料的使用寿命。防护措施包括合理选材、设计优化、表面处理及涂层保护等。热处理与表面工程03金属材料的组织结构Chapter

金属的晶体结构体心立方晶格（BCC）体心立方晶格的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的顶点和体心。具有此晶格结构的金属有铬、钨、钼等。面心立方晶格（FCC）面心立方晶格的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的顶点和面心。具有此晶格结构的金属有铝、铜、镍等。密排六方晶格（HCP）密排六方晶格的晶胞是一个六方柱体，原子位于柱体的顶面和底面，以及三个侧面的中心。具有此晶格结构的金属有镁、锌、镉等。一种组元溶解在另一组元中形成的均匀固相，保持溶剂的晶体结构类型。固溶体合金组元间发生相互作用而生成的一种具有金属特性的物质，晶体结构中一般具有复杂的超点阵特征。金属化合物由两种或两种以上的晶体结构或相组成的合金组织，组成相之间无固定的原子比例关系，且一般保持着各自所固有的晶体结构。机械混合物合金的组织结构将钢加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。将淬火钢加热到临界点以下的某一温度，保温一段时间，然后进行冷却的一种热处理工艺。将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后快速冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。将钢加热到临界点以上或以下的一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。钢的回火钢的淬火钢的退火钢的正火金属材料的相变04金属材料的性能与行为Chapter01020304强度金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，通常以屈服点、抗拉强度等指标来衡量。硬度金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。塑性金属材料在受力后发生塑性变形而不破坏的能力，表现为延伸率和断面收缩率等。韧性金属材料在冲击载荷作用下吸收能量并发生塑性变形而不破裂的能力。金属材料的力学性能金属材料的物理性能金属材料的单位体积质量，与金属原子间的距离和排列方式有关。金属材料传导热量的能力，与金属内部的自由电子和晶格振动有关。金属材料传导电流的能力，与金属内部的自由电子数量和迁移率有关。金属材料的磁学性质，包括铁磁性、顺磁性、抗磁性等。密度热导率电导率磁性耐腐蚀性抗氧化性化学反应性电化学性质金属材料的化学性能01020304金属材料抵抗环境介质腐蚀的能力，与金属的化学成分、组织结构和环境条件有关。金属材料在高温下抵抗氧化作用的能力，与金属表面形成的氧化膜的性质和稳定性有关。金属材料与其他物质发生化学反应的能力，如金属与酸、碱、盐等的反应。金属材料在电解质溶液中的电化学行为，包括电极电位、电化学腐蚀等。05金属材料的腐蚀与防护Chapter电化学腐蚀金属在电解质溶液中发生的腐蚀现象，包括析氢腐蚀和吸氧腐蚀。其机理是金属表面形成原电池，负极金属失去电子被氧化。化学腐蚀金属与非电解质直接发生化学反应而引起的腐蚀。其机理是金属表面原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应。应力腐蚀金属在应力和腐蚀介质共同作用下发生的腐蚀现象。其机理是应力和腐蚀介质共同作用导致金属晶格滑移，形成裂纹并扩展。金属的腐蚀类型与机理电化学保护利用原电池原理，对金属实施阴极保护或阳极保护。改变环境降低介质腐蚀性，如去湿、降温、去除氧化剂等。表面处理通过电镀、喷涂、化学转化等方法在金属表面形成保护层。影响因素包括金属材料的成分、组织、表面状态、介质性质、温度、压力、流速等。合理选材选用耐蚀性好的金属材料或合金。腐蚀的影响因素与防护措施包括浸泡试验、盐雾试验、电化学测试等。通过这些试验可以模拟金属在自然环境或特定环境中的腐蚀行为，评估金属的耐蚀性能。通常采用失重法、增重法、电阻法等方法来评价金属的腐蚀程度。同时，还可以结合金属的表面形貌、力学性能等指标进行综合评价。试验方法评价标准腐蚀试验方法与评价标准06金属材料科学与工程的发展趋势Chapter高性能金属材料01研发具有优异力学、物理和化学性能的新型金属材料，如高强度钢、高温合金等，以满足高端装备制造和极端环境下的应用需求。轻质金属材料02发展轻质、高强度的金属材料，如铝合金、镁合金等，以降低产品重量，提高能源利用效率。功能金属材料03研究具有特殊功能的金属材料，如超导材料、形状记忆合金等，以拓展金属材料在电子、信息、生物等领域的应用。新型金属材料的研发与应用123利用3D打印等增材制造技术，实现金属材料的快速、精确制备，降低生产成本，提高生产效率。增材制造技术发展高精度、高效率的金属成形技术，如精密铸造、精密锻造等，以提高金属产品的制造精度和生产效率。先进成形技术研究金属与其他材料的复合加工技术，如金属基复合材料制备技术、金属表面涂层技术等，以优化金属材料的性能。复合加工技术金属材料制备与加工技术的创新03生物医用金属材料研发具有良好生物相容性