【大学课件】金属材料的制备 冶金

金属材料的制备冶金PPT欢迎来到金属材料制备与冶金工艺的学习之旅。本课程将带您深入了解金属材料从原矿到成品的全过程，探索现代冶金技术的奥秘。课程概述1金属材料基础介绍金属材料的概念、特点和分类。2冶金工艺流程详解从开采到加工的各个环节。3先进技术与未来趋势探讨新工艺、新技术及行业发展方向。金属材料的概念和特点概念金属材料是以金属元素为主要成分，具有金属特性的工程材料。特点良好的导电导热性金属光泽可塑性和延展性高强度和韧性金属材料的分类黑色金属以铁为主要成分的金属材料，如钢铁、生铁等。有色金属除铁之外的其他金属，如铜、铝、金、银等。贵金属稀有且价值高的金属，如金、银、铂等。轻金属密度小于4.5g/cm³的金属，如铝、镁、钛等。金属材料的应用领域建筑工程钢筋、钢梁、铝合金门窗等结构材料。交通运输汽车车身、飞机机身、高速列车等。电子工业电路板、导线、散热器等电子元件。医疗器械手术器械、植入物、医疗设备外壳等。金属材料的生产流程1开采从矿山中开采含有金属的原矿石。2选矿将有用矿物与脉石分离，提高矿石品位。3冶炼通过化学或电化学方法从矿石中提取金属。4精炼去除杂质，提高金属纯度。5加工通过各种工艺将金属制成所需形状和性能的产品。金属的开采露天开采适用于靠近地表的矿床，大规模机械化作业。地下开采适用于深层矿床，通过井巷系统进行开采。海底开采新兴的开采方式，主要用于海底金属矿藏的开采。金属矿石的选矿破碎筛分将大块矿石破碎成适当大小。磨矿分级进一步粉碎矿石并按粒度分级。选别利用物理化学方法分离有用矿物。脱水去除选矿产品中多余的水分。金属矿石的烧结与球团烧结将细粒矿石加热粘结成多孔块状体，提高透气性。球团将粉矿压制成球形颗粒，经高温焙烧后形成致密球团。金属矿石的还原1高温还原利用高温和还原剂去除氧化物中的氧。2化学还原通过化学反应将金属从化合物中分离出来。3电解还原利用电流将金属离子还原成金属。金属的冶炼火法冶金利用高温使金属熔化或气化，进行提取和精炼。湿法冶金利用化学反应在溶液中提取和分离金属。电冶金利用电解原理从溶液或熔融状态中提取金属。电解冶金1电解槽准备设置阳极、阴极和电解质溶液。2通电施加直流电，使金属离子向阴极移动。3沉积金属离子在阴极得到电子，形成纯金属。4收集从阴极收集沉积的纯金属。铜的冶炼1粗铜冶炼将铜精矿熔炼成含铜98%左右的粗铜。2火法精炼去除粗铜中的硫、铁等杂质。3电解精炼通过电解法进一步提纯，得到99.99%纯度的阴极铜。铝的冶炼氧化铝生产通过拜耳法从铝土矿中提取氧化铝。熔融电解在950℃左右将氧化铝熔融电解。铝液收集从电解槽底部收集纯铝液。铸锭将铝液浇注成各种形状的铝锭。钢的冶炼高炉炼铁将铁矿石还原成生铁。转炉炼钢将生铁转化为钢水。电炉炼钢利用电弧高温熔炼钢材。连续铸造将钢水浇注成型。高炉炼钢法1装料将铁矿石、焦炭、石灰石等原料加入高炉。2还原CO气体还原铁矿石，生成海绵铁。3熔化海绵铁进一步熔化，形成生铁。4出铁从炉底放出生铁，进行后续精炼。电炉炼钢法1装料将废钢、生铁等原料装入电弧炉。2熔化通过电弧产生的高温熔化金属。3精炼加入合金元素，调整成分。4出钢将精炼后的钢水倒入钢包。钢的热处理退火缓慢加热后慢慢冷却，降低硬度，提高塑性。正火加热到奥氏体区后空冷，细化晶粒。淬火快速冷却，提高硬度和强度。回火淬火后再次加热，降低脆性，提高韧性。金属材料的加工热加工锻造轧制挤压冷加工冲压拉伸弯曲金属材料的热加工锻造通过锤击或压制使金属发生塑性变形，改善内部结构。轧制将金属坯料通过两个旋转的轧辊，压制成所需形状。挤压将金属材料强制通过模具孔口，制成各种截面形状的长条产品。金属材料的机械加工车削用车床对旋转的工件进行切削加工。铣削用旋转的刀具对工件进行切削。钻削用钻头在工件上加工圆柱形孔。磨削用磨料磨具对工件表面进行精加工。金属材料的表面处理电镀在金属表面电解沉积一层其他金属，提高耐蚀性和装饰性。喷涂在金属表面喷涂保护层，增强防腐能力。阳极氧化在铝合金表面形成致密氧化膜，提高硬度和耐蚀性。热浸镀将金属浸入熔融金属中，形成合金层，如镀锌。金属材料的焊接熔化焊电弧焊气体保护焊电阻焊压力焊摩擦焊超声波焊爆炸焊金属材料的切削加工选择刀具根据加工材料和要求选择合适的刀具。设定参数调整切削速度、进给量和切削深度。进行加工启动机床，开始切削过程。质量检测检查加工精度和表面质量。金属材料的热处理工艺1加热将金属加热到特定温度，使其内部结构发生变化。2保温在特定温度下保持一定时间，确保组织充分转变。3冷却以不同速度冷却，如淬火、正火、退火等。4回火对淬火后的金属进行二次加热，调整性能。金属材料的热处理设备金属材料的质量控制显微组织分析观察金属内部结构，评估热处理效果。硬度测试测量金属表面硬度，评估材料性能。力学性能测试进行拉伸、弯曲等试验，评估材料强度。无损检测使用X射线、超声波等方法检测内部缺陷。金属材料的新工艺和新技术3D打印利用金属粉末逐层堆积，制造复杂形状零件。粉末冶金通过压制和烧结金属粉末，生产高精度零件。超塑性成形利用材料的超塑性，在较低应力下大变形成型。快速凝固技术通过快速冷却熔体，制备新型金属材料。金属材料的未来发展趋势1纳米材料开发纳米级金属材料，提高性能。2智能材料研究能响应外界刺激的金属材料。3轻量化开发高强度轻质合金，节能减排。4绿色冶金发展低碳、环保的冶金工艺。主要参考文献《金属材料学》崔忠圻，机械工业出版社《冶金原理》戴永年，冶金工业出版社《金属材料及