導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇金屬材料的一般特性，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：新型金屬材料；成型加工；加工技術(shù)創(chuàng)新

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型的金屬材料在現(xiàn)代化工業(yè)中得到了全面的推廣與應(yīng)用，與普通金屬材料相比，新型金屬材料具有更為優(yōu)異的性能與質(zhì)量，已經(jīng)成為很多領(lǐng)域中重要的工程材料，尤其是在能源開發(fā)、零部件制作、交通運(yùn)輸機(jī)械輕量化等方面[1]。在采用新型金屬材料作為工程材料時(shí)，涉及到很多繁復(fù)的成型加工技術(shù)與工作，在現(xiàn)代化工業(yè)飛速發(fā)展的今天，如何不斷發(fā)展與完善新型金屬材料的成型加工技術(shù)，更好地發(fā)揮新型金屬材料的特性，已經(jīng)成為各領(lǐng)域中材料工程師們的研究重心。

2 新型金屬材料及其加工特性

金屬材料是由金屬元素或金屬元素為主所構(gòu)成的具有金屬特性的材料。金屬材料通常具有較好的延展性。新型金屬材料都屬于合金，其種類較多，性能與質(zhì)量較普通金屬材料都有很大的突破，目前在市場(chǎng)上廣泛使用的新型金屬材料有高溫合金、形狀記憶合金、非晶態(tài)合金等。新型金屬材料的二次成型加工過(guò)程通常包括焊接、擠壓、鑄造、超塑成型等等復(fù)雜的加工技術(shù)。新型金屬材料的加工特性如下[2]：

2.1 鑄造性

新型金屬材料都屬于合金，因此其熔點(diǎn)一般比較高，導(dǎo)致金屬材料的流動(dòng)性較低，收縮性較低，便于新型金屬材料的鍛造與二次成型加工。

2.2 鍛壓性

鍛壓性是新型金屬材料的基本特性之一，該特性可以提高新型金屬材料的可塑性，時(shí)成型加工的金屬材料能夠具有更高的性能優(yōu)勢(shì)。

2.3 焊接性

原始金屬材料通常需要經(jīng)過(guò)焊接后二次成型再進(jìn)行后續(xù)的工程應(yīng)用，因此新型金屬材料成型加工的基礎(chǔ)特性就是焊接性，其需要有良好的焊接性與高導(dǎo)熱性能，才能在成型加工過(guò)程中保證材料不會(huì)產(chǎn)生氣孔與裂縫等。

3 新型金屬材料成型加工的原則

新型金屬材料通過(guò)會(huì)在工程施工、機(jī)械設(shè)備、航空航天等方面廣泛使用，一般具有良好的耐磨性與較高的硬度，以滿足各類工程建設(shè)與機(jī)械化生產(chǎn)的質(zhì)量需求。但是新型金屬材料的這一特性也給其在成型加工方面增加了一定程度的困難，例如金屬材料的硬度較高會(huì)導(dǎo)致其在普通的鍛造環(huán)境下很難發(fā)生變形，使得很難將其塑造成一定形狀或尺寸的工業(yè)零部件[3]。不同的金屬材料具有不同的特性，市場(chǎng)對(duì)金屬材料成型加工后的質(zhì)量與性能也有不同的要求，因此通常會(huì)根據(jù)金屬材料不同的特性采取不同的成型加工技術(shù)。例如，某些特殊的金屬材料只有通過(guò)纖維性增強(qiáng)才能實(shí)現(xiàn)其二次成型加工。因此在實(shí)際對(duì)新型金屬材料進(jìn)行成型加工時(shí)，需要針對(duì)材料的特性采取相應(yīng)的技術(shù)手段，切實(shí)推進(jìn)新型金屬材料成型加工工作的開展。新型金屬材料的二次成型加工過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜且細(xì)致的過(guò)程，其涉及的技術(shù)通常包括焊接、擠壓、鑄造、超塑成型等等復(fù)雜的加工技術(shù)，在實(shí)際的成型加工工作流中，一旦由于操作人員的操作不當(dāng)而出現(xiàn)即使是小型的失誤，都會(huì)給加工的金屬成品帶來(lái)無(wú)法磨滅的負(fù)面影響。例如，在鑄造工藝中，如果沒(méi)有對(duì)鑄型的尺寸、大小等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)周密的把控，會(huì)導(dǎo)致成型加工之后的金屬成品不符合零部件要求的質(zhì)量與規(guī)格，不僅會(huì)給加工單位帶來(lái)極大的成本損耗，還會(huì)影響工程的施工進(jìn)度或機(jī)械設(shè)備的制造進(jìn)度，延長(zhǎng)施工或制造周期。因此，在對(duì)新型金屬材料進(jìn)行成型加工之前，加工人員需要對(duì)金屬材料的物理與化學(xué)特性進(jìn)行透徹的分析與掌握，才能夠具體問(wèn)題具體分析、因地制宜地針對(duì)不同的金屬材料進(jìn)行成型加工。

4 新型金屬材料成型加工技術(shù)

4.1 粉末冶金技術(shù)

粉末冶金技術(shù)是以金屬粉末為原料，通過(guò)不斷的燒結(jié)與塑形，形成金屬材料、新型金屬?gòu)?fù)合材料等的工業(yè)技術(shù)。粉末冶金技術(shù)是早期使用最為廣泛的新型金屬材料成型加工技術(shù)，在增強(qiáng)晶須的功能等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段，粉末冶金技術(shù)主要應(yīng)用于制造小尺寸且形狀粗糙、不復(fù)雜的精密零部件，其通過(guò)不斷地對(duì)金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)與塑形，可以精密控制并提高金屬材料中的金屬含量，因此在小型零部件制作中擁有廣泛的市場(chǎng)前景[4]。

4.2 電切割技術(shù)

電切割技術(shù)是通過(guò)在介電流中插入移動(dòng)的電極線，然后利用局部的高溫對(duì)金屬材料進(jìn)行幾何形狀切割，這樣的方式也可以充分高效地利用沖洗液體的壓力對(duì)零部件與負(fù)極之間的間隙進(jìn)行沖刷，因此較傳統(tǒng)的放電方式具有一定的優(yōu)勢(shì)。在采用電切割法進(jìn)行新型金屬材料的成型加工時(shí)，通常會(huì)由于放電效果較差等原因?qū)滦徒饘俜喜牧系那懈钏俣茸兟?，從而產(chǎn)生切割的切口不光滑等問(wèn)題。

4.3 鑄造成型技術(shù)

鑄造成型技術(shù)是將液態(tài)的金屬澆注到與零件尺寸、形狀相匹配的鑄型中，待液態(tài)的金屬冷卻凝固之后，將固態(tài)的金屬材料取出，即可獲得與鑄型形狀一致的毛坯或零件。在鑄造成型技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，鑄型的有效性檢驗(yàn)是非常重要的環(huán)節(jié)，其形狀、尺寸等質(zhì)量的把控直接關(guān)系到零部件的質(zhì)量與性能。

4.4 焊接技術(shù)

原始金屬材料通常需要經(jīng)過(guò)焊接后二次成型再進(jìn)行后續(xù)的工程應(yīng)用，焊接技術(shù)是在高溫或者高壓的環(huán)境下，采用焊接材料，例如焊條或者焊絲，將多個(gè)待焊接的金屬材料連接成一個(gè)整體技術(shù)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航天航空、機(jī)械制造等領(lǐng)域。需要注意的是，在新型金屬材料的焊接過(guò)程中，在金屬與增強(qiáng)物二者之間常常會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)影響焊接的速度，在遇到這一問(wèn)題時(shí)，通?？梢詫?duì)金屬或者增強(qiáng)物進(jìn)行軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)，然后將焊接接頭置于高溫下，使其達(dá)到熔化狀態(tài)[5]。

4.5 模鍛塑型技術(shù)

對(duì)于一些硬性較大的新型金屬材料，一般的鍛造環(huán)境無(wú)法使其加工塑形，以鈦合金、鎂合金等為例，這些金屬材料由于鍛造溫度范圍窄，可塑性較差，因此在變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生極大的抗力，很難將其塑造成一定形狀或尺寸的工業(yè)零部件，為了解決這一問(wèn)題，模鍛塑型技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。模鍛塑型技術(shù)包含超速成型、模鍛與擠壓等方法，在對(duì)金屬材料進(jìn)行擠壓時(shí)需要保持甚至提高鍛造環(huán)境的溫度，以提高金屬材料的可塑性，同時(shí)需要在模具的表面涂上劑，降低模具表面的摩擦力，從而進(jìn)一步降低模鍛塑型的難度。通過(guò)模鍛塑型技術(shù)進(jìn)行金屬材料的成型加工，可以使得生產(chǎn)出來(lái)的零部件具有較高的質(zhì)量與性能，其組織也更為嚴(yán)密，已經(jīng)成榻鶚舨牧銑尚圖庸ぶ惺褂米釵普遍的技術(shù)手段。

5 結(jié)束語(yǔ)

與普通金屬材料相比，新型金屬材料具有更高的鑄造性、高鑄壓性、良好的焊接性與高導(dǎo)熱性等性能優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為很多領(lǐng)域中非常重要的工程材料。本文對(duì)現(xiàn)有的金屬材料成型加工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，如粉末冶金技術(shù)、電切割技術(shù)、模鍛塑型技術(shù)等，并對(duì)這些技術(shù)中的問(wèn)題與關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)發(fā)展與完善新型金屬材料的成型加工技術(shù)具有重要的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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篇2

關(guān)鍵詞：新型金屬材料；成型加工；加工技術(shù)

引言

當(dāng)前，新型的金屬?gòu)?fù)合材料已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，復(fù)合型材料雖然成本與技術(shù)要求都較高，但其所具有的材料特性相較于普通的金屬材料具有更高的性能優(yōu)勢(shì)，成為工程建設(shè)的重要材料除此之外，更多的零部件制作采用新型金屬材料，也催生了很多先進(jìn)的成型加工技術(shù)。那么在新時(shí)代背景下，究競(jìng)?cè)绾尾拍艽龠M(jìn)新型金屬材料成型加工技術(shù)的發(fā)展與完善，是當(dāng)前的材料工程師應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)們的問(wèn)題。

1新型金屬材料的選材原則

金屬?gòu)?fù)合材料中添加增強(qiáng)物可使復(fù)合材料強(qiáng)度高，耐磨性好，但也會(huì)給對(duì)金屬?gòu)?fù)合材料的二次加工增加相當(dāng)?shù)睦щy，而因?yàn)榻饘購(gòu)?fù)合材料種類的不同，使得在加工方法和工藝上也會(huì)產(chǎn)生許多的差異。比如某些金屬?gòu)?fù)合材料在復(fù)合過(guò)程中便能完成，如連續(xù)纖維曾強(qiáng)金屬基復(fù)合材料構(gòu)件，而有些卻需要更多的技術(shù)手段，而這些技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐，更是需要我們長(zhǎng)期研究與探討的長(zhǎng)久性課題。

2新型金屬材料成型加工的原則分析

應(yīng)用于工程施工以及企業(yè)產(chǎn)品中的新型金屬材料通常具各耐磨性良好、硬度高的特性，具各這此特性的新型金屬材料能夠滿足工程及產(chǎn)品的成型與質(zhì)量要求，卻也為成型加工帶來(lái)了定的難度通常情況下，為了保障金屬材料成型加工的質(zhì)量，針對(duì)小同的金屬會(huì)采用小同的加工技術(shù)例如有此特殊的金屬?gòu)?fù)合金屬材料只有通過(guò)金屬基復(fù)合材料的纖維性增強(qiáng)，才能實(shí)現(xiàn)成型加工而其他特殊的新型金屬材料在進(jìn)行成型加工時(shí)需要更加復(fù)雜的技術(shù)，因此，在進(jìn)行一次加工-時(shí)要做到因材料的小同而采取有針對(duì)性的技術(shù)，做到具體問(wèn)題具體分析，從而切實(shí)推進(jìn)新型金屬材料成型加工的實(shí)踐進(jìn)程。

3新型金屬材料成型加工的技術(shù)

3.1鑄造成型法

鑄造成型法借鑒了現(xiàn)有成熟的鑄造工藝，是滿足第二節(jié)所述的幾點(diǎn)要求的一種有效方法，也是一種生產(chǎn)復(fù)合材料零件的常用方法。但是在選擇工藝方法和參數(shù)時(shí)必須對(duì)現(xiàn)有鑄造工藝做必要的改進(jìn)，因?yàn)檫@些熔體的黏度、流動(dòng)性等特點(diǎn)會(huì)隨著增強(qiáng)顆粒的加入而發(fā)生改變，高溫時(shí)還會(huì)發(fā)生化學(xué)反映，如增強(qiáng)顆粒與金屬之間的化學(xué)反應(yīng)。解決辦法是：在制造形狀復(fù)雜的零件時(shí)，可采用砂型鑄造、壓鑄、熔模鑄造以及金屬型鑄造等幾種方法。對(duì)于顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，為了防止增強(qiáng)物和液態(tài)金屬之間的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)該在熔化時(shí)嚴(yán)格控制熔化溫度和保溫時(shí)間。如界面反應(yīng)：3SiC+4AlAl4C3+3Si時(shí)有發(fā)生，特別是對(duì)于高溫時(shí)的碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，而界面反應(yīng)導(dǎo)致的后果是其黏度增大且無(wú)法澆鑄，不穩(wěn)定的化學(xué)反應(yīng)物會(huì)生成，材料性能也會(huì)受到影響，如：Al4C3。而鋁合金復(fù)合材料在鑄造過(guò)程中需要對(duì)鋁熔液進(jìn)行精煉和除氣，常用方法是先精煉、再用變質(zhì)劑進(jìn)行造渣，而后除去熔體中的雜質(zhì)和氣體。而這些方法不能用在顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中，因?yàn)椴牧现械念w粒會(huì)被加入精煉劑除去。

3.2擠壓、模鍛塑性成型法

制造短纖維、晶須、顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，特別是顆粒增強(qiáng)鋁基、鎂基復(fù)合材料可以應(yīng)用擠壓、模鍛、超塑成型等工藝方法，這種方法也是一種有效方法，這種方法能生產(chǎn)出組織致密，性能好的零件。在實(shí)際工程應(yīng)用中，注意以下幾個(gè)要點(diǎn)。（1）可以使用劑和模具表面涂層處理改善摩擦條件，有效的可以使擠壓力降低25%～35%。金屬基體中含有一定體積分?jǐn)?shù)的增強(qiáng)物（如晶須、顆粒），大大降低了金屬的塑性，變形阻力大，成型困難，堅(jiān)硬的增強(qiáng)顆粒對(duì)模具磨損厲害。（2）適當(dāng)?shù)奶岣邤D壓溫度，可提高材料的塑性，這是由于顆粒的加入會(huì)使基體金屬的變形抗力增加，塑性降低，降低變形抗力，但擠壓溫度也不宜過(guò)高，太高的溫度會(huì)導(dǎo)致基體合金過(guò)燒現(xiàn)象。（3）增強(qiáng)物含量的不同決定著擠壓速度的不同，采用較高的擠壓速度用于增強(qiáng)物含量低的金屬基復(fù)合材料，采用較低的擠壓速度用于增強(qiáng)物高的金屬基復(fù)合材料。擠壓速度不宜過(guò)高，過(guò)高的擠壓速度使擠壓出的型材產(chǎn)生嚴(yán)重的橫向裂紋。

3.3電切割法

根據(jù)有形狀的負(fù)極決定切削的幾何形狀是電化學(xué)機(jī)加工的常用方法，即通過(guò)正極溶解來(lái)切割材料，再基于負(fù)極與工件的間隙，沖洗殘屑，這可以用某種離子電解質(zhì)溶液來(lái)實(shí)現(xiàn)，如未溶解的纖維等。這跟傳統(tǒng)的放電加工法（閃弧或磨蝕）有所不同，該方法是將移動(dòng)的電極線浸于某種介電液流當(dāng)中。切削材料可以通過(guò)工件表面上的局部高溫和液體壓力沖刷而實(shí)現(xiàn)。需探求適宜的工藝參數(shù)來(lái)進(jìn)行電火花成型加工金屬基復(fù)合材料。加工SiC/Al復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)從單個(gè)火花的材料去除機(jī)制研究電火花，放電痕大于鋼的SiC/Al，會(huì)干擾放電的SiC顆粒，復(fù)合材料上與周圍熔化了的鋁液滴一起脫落的未熔的SiC顆粒，而一些鋁液滴被介質(zhì)沖走，可以形成重鑄層，松脫的SiC顆粒重新可以固化在復(fù)合材料表面上。放電線切割金屬基復(fù)合材料雖然可行，增強(qiáng)體通常為非導(dǎo)體復(fù)合材料，切割一般金屬材科放電效果顯然差。例如增強(qiáng)鋁基復(fù)臺(tái)材料的工藝就不能沿用鋁合金的切割參數(shù)，切口粗糙度與切割速度有差別，后者的某些加工表面會(huì)呈玻璃樣粉狀硬化。

3.4焊接法

焊接工藝是制造金屬基復(fù)合材料構(gòu)件時(shí)需要的一種方法，在自行車、汽車傳動(dòng)軸、航天飛行器中的構(gòu)件。焊接熔池的黏度和流動(dòng)性可能被增強(qiáng)物的加入有所影響影響，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在增強(qiáng)物與基體金屬之間，這限制了焊接速度，金屬基復(fù)合材料焊接出現(xiàn)較大的困難。主要有以下幾種方法：（1）最早用于金屬基復(fù)合材料焊接的方法是熔化焊，經(jīng)過(guò)熱處理強(qiáng)化在焊后，不良影響被消除，這一影響主要是焊接熱循環(huán)對(duì)焊縫及母材造成的。（2）擴(kuò)散焊是使兩根焊件緊密結(jié)合，在真空或保護(hù)氣氛中及一定溫度和壓力下保持一段時(shí)間，接觸面局部產(chǎn)生塑性變形、發(fā)生原子相互擴(kuò)散而完全焊接結(jié)合的一種壓焊方法。（3）將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，毛細(xì)作用填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散從而實(shí)現(xiàn)連接的一種焊接方法，但低于母材熔點(diǎn)的溫度，釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材。（4）慣性摩擦焊需要的能量是通過(guò)待連接的兩個(gè)部件之間的摩擦產(chǎn)生的。作為摩擦焊的一種，慣性摩擦焊主要用于至少其中有一個(gè)部件是軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)的情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

新型金屬材料作為種現(xiàn)代化的先進(jìn)材料，擁有更為廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，而其所具有的高模量、高韌性以及高強(qiáng)度的特性使其更具生命力成型加工作為一次加工，涵蓋了金屬學(xué)、物理學(xué)、傳熱學(xué)等多個(gè)學(xué)科，這就使得在在成型加工時(shí)需要進(jìn)行更加深入的、廣泛的探究筆者相信，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，通過(guò)對(duì)新型金屬材料成型加工技術(shù)的探究，能夠?yàn)榻饘俨牧系膹V泛應(yīng)用提供可能，同時(shí)為金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化奠定基礎(chǔ)"

參考文獻(xiàn)

[1]劉志兵，王西彬，解麗靜.難加工材料的高速切削與加工實(shí)例[J].新技術(shù)新工藝，2006（1）.

篇3

【關(guān)鍵詞】焊接缺陷 金屬材料腐蝕 對(duì)策

中圖分類號(hào)： TQ441.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）08（b）-0000-00

金屬材料一般發(fā)生縫隙腐蝕是由焊接過(guò)程中縫隙的大小、介質(zhì)的滯流狀態(tài)以及腐蝕的特性等等各方面的因素導(dǎo)致的，但是最為主要的還是由于焊接表面的缺陷給金屬材料發(fā)生縫隙腐蝕提供了必要的場(chǎng)所。因此，焊接的缺陷對(duì)于金屬材料的腐蝕是非常重要的。

一、焊接缺陷的定義和分類

（一）定義

一般定義：在焊接的過(guò)程中由于焊接的接頭中產(chǎn)生的金屬不連續(xù)、不致密以及出現(xiàn)連接不良的現(xiàn)象。

工程定義：在焊接的過(guò)程中焊接的接頭里出現(xiàn)了與設(shè)計(jì)文件以及工藝要求不相符合的缺陷。

（二）分類

一般按照缺陷的性質(zhì)可以分為：裂紋、沒(méi)有焊透、沒(méi)有熔合、氣孔、咬邊、焊瘤、焊接變形、焊接的縫隙不良、焊縫的尺寸不符合要求、白點(diǎn)等等。

按照焊接缺陷的文職可以分為外觀的缺陷、內(nèi)部的缺陷以及其他的缺陷。外觀的缺陷常見的是咬邊、沒(méi)有焊滿、燒穿、表面有裂紋、表面沒(méi)有焊透等等。內(nèi)部的缺陷常見的有裂紋、沒(méi)有熔合、沒(méi)有焊透、氣孔等等。其他的缺陷常見的有焊縫化學(xué)成分或組織不符合要求以及白點(diǎn)等等。

二、焊接缺陷產(chǎn)生的原因、對(duì)焊件的影響以及防止的措施

（一）外觀的缺陷

1、咬邊就是指焊縫邊緣母材上被電弧燒熔的凹槽。由于在焊接的過(guò)程中焊工沒(méi)有按照相應(yīng)的規(guī)范導(dǎo)致操作不當(dāng)而引起的，這樣會(huì)導(dǎo)致焊件承載能力的降低，對(duì)于低溫工況部件和高強(qiáng)材料部件容易誘發(fā)腐蝕和裂紋。需要焊工在焊接的過(guò)程中嚴(yán)格按照規(guī)范來(lái)進(jìn)行正確的操作。

2、沒(méi)有焊滿就是指焊縫表面上連續(xù)的或者斷續(xù)的低于母材的溝槽。一般造成沒(méi)有焊滿的根本原因是填充的金屬不足，這樣就會(huì)讓焊件的承載能力減少，非常容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。這就需要在焊接的時(shí)候加大焊接的電流，加焊蓋面焊縫。

3、燒穿就是指在焊接的過(guò)程中由于熔深超過(guò)了工件厚度，熔化金屬自焊縫背面流出，而形成的穿孔性缺陷。一般都是由于焊接的電流太大，速度太慢，電弧停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致的。這樣會(huì)完全破壞焊縫，使接頭喪失連接和承載能力。這就需要焊工在焊接的過(guò)程中合理操作，盡量減少間隙。

（二）氣孔

焊接熔池中的氣體沒(méi)有在金屬凝固前逸出，而是殘存于焊縫之中而形成的空穴導(dǎo)致氣孔的出現(xiàn)。由于焊材的原因、焊件沒(méi)有清理干凈、焊工的操作不當(dāng)以及焊接的時(shí)候熔池沒(méi)有保護(hù)好都會(huì)導(dǎo)致氣孔的出現(xiàn)，會(huì)使焊件承載力的能力減少，嚴(yán)重的深孔還會(huì)導(dǎo)致泄露，尤其是壓力產(chǎn)品容器，是不允許表面有氣孔出現(xiàn)的。在焊接過(guò)程中要把焊件表面生銹、雜物、水清理干凈，焊條焊劑要烘干，焊前要預(yù)熱，就能很好的防止氣孔的產(chǎn)生。

（三）裂紋

裂紋是由于焊縫里原子結(jié)合遭到了破壞，而形成新的界面產(chǎn)生的縫隙。裂紋按照發(fā)生的時(shí)機(jī)和條件可以分為冷裂紋、熱裂紋、層狀裂紋以及再熱裂紋。冷裂紋一般都是在焊接完成之后的一段時(shí)間才會(huì)出現(xiàn)，有可能是幾小時(shí)，幾天甚至幾個(gè)月的時(shí)間，所以又被稱之為延遲裂紋；熱裂紋一般都是在焊接完成之后就會(huì)馬上出現(xiàn)，又叫做結(jié)晶裂紋，主要就是發(fā)生晶界，裂紋上面有氧化色會(huì)讓金屬失去光澤；層狀裂紋主要是在具有丁字接頭以及角接頭比較大的構(gòu)件上，沿著鋼板的軋制方向出現(xiàn)的階梯狀裂紋，其在本質(zhì)上是屬于冷裂紋；再熱裂紋是由于接頭在冷卻之后然后又在加熱到500到700攝氏度的時(shí)候而產(chǎn)生的裂紋，它會(huì)產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化的材料，比如Cr、M、Ti、Nb的金屬。

裂紋是焊接缺陷里危害性最大的，它是一種面積性的缺陷，對(duì)于承載面積減少有非常顯著的作用，應(yīng)力高度的集中以及尖銳的缺口效應(yīng)非常容易擴(kuò)展從而導(dǎo)致金屬容器的破壞。尤其是冷裂紋，其危害是非常可怕的，冷裂紋具有延遲性快速脆斷的特性，帶來(lái)的危害一般都是災(zāi)難性的，并且壓力容器事故很大一部分都是由于裂紋而引起的脆性破壞。

在所有的裂縫中冷裂紋的危害是最大的，一般形成冷裂紋有3個(gè)主要的基本條件：一是焊接接頭形成淬硬組織；二是擴(kuò)散氫的存在與濃集；三是存在較大的焊接拉伸應(yīng)力。冷裂紋通常在焊接低合金高強(qiáng)度鋼、中碳鋼以及合金鋼等等易淬火鋼的時(shí)候非常容易發(fā)生。一般都發(fā)生于比較低的溫度，焊接以后的一段時(shí)間內(nèi)，主要發(fā)生于熱影響區(qū)和焊縫區(qū)，造成的破壞都是典型的脆斷。因此，在焊接的過(guò)程中要采取使用低氫型堿性的焊條，必須要烘干；要進(jìn)行預(yù)熱，嚴(yán)格的控制層間的溫度不能夠低于預(yù)熱的溫度，合理的運(yùn)用焊接規(guī)范，避免在焊縫里淬硬組織的出現(xiàn)；嚴(yán)格按照焊接的順序進(jìn)行操作，盡量避免焊接變形與焊接應(yīng)力；在焊接完成以后要及時(shí)的進(jìn)行消氫熱的處理。

（四）沒(méi)有焊透和沒(méi)有熔合

沒(méi)有焊透就是指母材和木材之間，沒(méi)有被電弧所熔化從而留下的空隙。沒(méi)有熔合就是焊縫金屬和母材之間，焊縫金屬之間沒(méi)有完全的熔合在一起。沒(méi)有焊透和沒(méi)有熔合主要都是由于在焊接的過(guò)程中焊工沒(méi)有按照正確的規(guī)范進(jìn)行操作，導(dǎo)致焊縫的整個(gè)界面沒(méi)有完全的焊透和熔合，二個(gè)都是非常嚴(yán)重的焊接缺陷。

三、焊接對(duì)于金屬材料造成的腐蝕

第一，在焊接的過(guò)程中造成的表面缺陷，比如裂紋、沒(méi)有焊透、沒(méi)有熔合、氣孔、咬邊、焊瘤、焊接變形等等，都會(huì)讓金屬和母材之間導(dǎo)致縫隙的形成。在焊接的時(shí)候噴濺也會(huì)導(dǎo)致金屬粒與母材之間相互接觸的位置形成縫隙。如果在電解質(zhì)溶液氯化鈉水溶液里，這些形成的縫隙處就會(huì)導(dǎo)致縫隙腐蝕的發(fā)生。

第二，在進(jìn)行碳鋼的焊接過(guò)程里，會(huì)有很多的非金屬夾雜物產(chǎn)生，比如氧化物、硫化物以及氮化物。這些非金屬夾雜物會(huì)在很大程度上提升熱裂紋與脆性的傾向，這樣一來(lái)就會(huì)降低焊縫的耐腐蝕性以及塑性。特別是硫化物一般都是由于焊劑帶入，絕大多數(shù)都是以MnS的形式存在，而MnS屬于是活性?shī)A雜物。因此，在進(jìn)行不銹鋼材料的焊接的時(shí)候，會(huì)由于加熱、冷卻的過(guò)程中給熱影響區(qū)帶來(lái)結(jié)構(gòu)以及成分的變化，就會(huì)導(dǎo)致這類的材料晶界間的腐蝕傾向變大。

第三，通過(guò)從腐蝕的角度來(lái)看，焊縫區(qū)由于是一對(duì)接觸電池。不一樣的金屬材料在一起接觸，又放在腐蝕介質(zhì)里，有一部分電極電位低的材料為陽(yáng)極，就會(huì)發(fā)生腐蝕溶解。因此，焊接接頭處由于成分的不均性就會(huì)導(dǎo)致選擇性腐蝕的發(fā)生。

第四，焊接過(guò)程中焊接所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力是導(dǎo)致材料應(yīng)力腐蝕的關(guān)鍵原因。通常鋼板在進(jìn)行焊接之后，剩余應(yīng)力的最大值會(huì)和母材的屈服極限值接近。應(yīng)力腐蝕破裂裂紋一般都是和拉伸的最大應(yīng)力想垂直。所以直接導(dǎo)致裂紋的應(yīng)力就是最大主應(yīng)力。如果和主應(yīng)力相垂直的最小主應(yīng)力越大，裂紋發(fā)生的時(shí)間就會(huì)更早。如果焊接幾何形狀的偏差導(dǎo)致應(yīng)力集中，也會(huì)提升應(yīng)力腐蝕的傾向。

第五，對(duì)于應(yīng)力腐蝕影響比較大的就是焊接接頭處組織的變化，一般這種影響會(huì)由于腐蝕環(huán)境的不一樣而有所不同。比如奧氏體不銹鋼的焊接接頭的原熔融部位里面含有的鐵素體如果在鹽酸溶液里，就會(huì)成為優(yōu)先腐蝕的對(duì)象，非常容易形成網(wǎng)狀裂紋。而在熱影響區(qū)中沿著晶界間析出的碳化鉻在氯化鈉水溶液等類型的腐蝕環(huán)境里，就會(huì)導(dǎo)致鋼材晶界間應(yīng)力腐蝕的抗力效果明顯的減低。

四、減小焊接對(duì)于金屬材料腐蝕的對(duì)策

在整個(gè)焊接過(guò)程中，對(duì)于金屬材料腐蝕的影響是很復(fù)雜的，也是不可避免的，只能盡量減少焊接對(duì)于金屬材料腐蝕的影響，所以除了要控制好焊接過(guò)程中焊接的缺陷以及殘余應(yīng)力外，還要根據(jù)腐蝕的環(huán)境進(jìn)行合理的選材以及使用最好的焊接工藝。對(duì)于碳鋼的焊接就要采用和母材類型一樣的焊接填充金屬；對(duì)于不銹鋼來(lái)說(shuō)，主要就是要充分地考慮在焊接的過(guò)程中如何去消除因?yàn)樘蓟t析出而導(dǎo)致的晶界間腐蝕。要想很好的解決這一問(wèn)題，就可以在焊接的時(shí)候通過(guò)焊芯的成分來(lái)對(duì)于焊縫處的合金成分進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓熱影響區(qū)沒(méi)有碳化鉻析出。比如，可以降低碳的含量、延長(zhǎng)正火的時(shí)間以及加入穩(wěn)定的碳化物形成鈦元素和鉬元素來(lái)達(dá)到晶界間腐蝕的避免。加入鎳元素和氮元素可以加快碳化物的析出，延遲間隙相析出。盡量降低硅元素的含量，因?yàn)楣柙貢?huì)促進(jìn)碳化物和間隙相的析出。因此，通過(guò)這些合金元素之間的互相作用，可以有效的讓碳化鉻和間隙相在焊接的過(guò)程中不析出，耐腐蝕性能等到很大的提高。

結(jié)束語(yǔ)：

通過(guò)上文分析可知，很多的壓力容器和化工設(shè)備都必須要進(jìn)行焊接加工，焊接的焊縫和熱影響區(qū)的腐蝕性能好不好，會(huì)直接影響到生產(chǎn)以及人員的生命安全。所以要把焊接過(guò)程中可能對(duì)金屬材料產(chǎn)生腐蝕影響的各種因素充分的考慮進(jìn)去，而這對(duì)生產(chǎn)安全具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李金權(quán)，王茂廷，李均峰. 焊接后熱處理對(duì)金屬材料抗應(yīng)力腐蝕性能的影響[J]. 熱加工工藝，2009，07：118-119+122.

篇4

1、洗衣機(jī)外殼一般有兩種，一種是高性能的塑料，一種是金屬材料；

2、高性能塑料外殼的特點(diǎn)食：一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無(wú)毒、無(wú)味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無(wú)熔融滴落現(xiàn)象；

3、金屬材料外殼的特點(diǎn)是：有防震、抗腐蝕的功能。

（來(lái)源：文章屋網(wǎng) ）

篇5

    橡膠制品行業(yè)需要消耗大量的資源,并且需要使用較多的輻射性材料和有毒材料,使得對(duì)人的身體有很大的損害,而且還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。長(zhǎng)此以往,將會(huì)嚴(yán)重影響到整個(gè)橡膠制品行業(yè)的發(fā)展,因此,我們應(yīng)該研究橡膠制品行業(yè)存在的環(huán)保問(wèn)題,就這些問(wèn)題提出解決措施,有效避免橡膠制品行業(yè)對(duì)于環(huán)境的污染。應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于橡膠制品的監(jiān)測(cè)力度,加強(qiáng)對(duì)于橡膠制品的控制,減少橡膠制品對(duì)于人體和環(huán)境的損害,保證橡膠制品行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈能夠有序的發(fā)展。若想達(dá)到有效的減少制品原材料對(duì)于環(huán)境的影響,這樣才能從根本上控制橡膠制品對(duì)環(huán)境的污染。

    1.1 特性

    橡膠制品是指將天然或合成橡膠作為原材料,然后生產(chǎn)出各種橡膠制品的流程,除此之外還包括利用廢橡膠再生產(chǎn)的橡膠制品。因此,這些橡膠制品具有以下幾個(gè)特性。

    (1)橡膠制品在成型的時(shí),需要經(jīng)過(guò)較大的壓力進(jìn)行壓制,但由于橡膠本身的彈性體具有內(nèi)聚力,在成型離模的時(shí)這些內(nèi)聚力無(wú)法消除,便導(dǎo)致橡膠制品出現(xiàn)不穩(wěn)定的收縮。不過(guò)也正因?yàn)橄鹉z本身的彈性體,使得橡膠制品經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后收縮便會(huì)緩和,漸漸的趨于穩(wěn)定。例如:橡膠制品在開始設(shè)計(jì)時(shí),沒(méi)有經(jīng)過(guò)謹(jǐn)慎地計(jì)算配合,使得成型的制品尺寸不穩(wěn)定,造成質(zhì)量問(wèn)題。

    (2)橡膠屬于熱溶熱固性的彈性體,而塑料是屬于熱溶冷固性。因此,橡膠因?yàn)榱蚧锓N類主體的不同,成型固化的溫度也不相同,有時(shí)甚至?xí)艿綒夂?、室溫和濕度的影響。所?在生產(chǎn)橡膠制品時(shí)需要對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)整,保證制品的質(zhì)量。

    (3)橡膠制品一般是原料經(jīng)過(guò)煉膠后制成混煉膠,然后以混煉膠作為原材料,因此,在進(jìn)行煉膠時(shí),需要根據(jù)橡膠制品的特性設(shè)計(jì)出配方,然后制定產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。

    1.2 分類

    橡膠的基本類一般有天然橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、丁晴橡膠、硅橡膠海綿、橡膠并用海綿和橡塑并用海綿等,這幾類橡膠各有優(yōu)缺點(diǎn),在使用時(shí)要根據(jù)他們的特性設(shè)計(jì)配方。

    1.3 生產(chǎn)工藝

    橡膠制品的種類繁多,但是生產(chǎn)工藝卻基本相同,一般以固體橡膠和生膠作為原料進(jìn)行生產(chǎn),生產(chǎn)工藝過(guò)程包括塑煉、混煉、壓延、壓出、成型和硫化等基本工序。原材料準(zhǔn)備、成品整理和檢驗(yàn)包裝等基本工序也是必不可少的。橡膠的加工工藝過(guò)程主要是解決橡膠的塑性和彈性性能的矛盾,各種的工藝手段使彈性橡膠變?yōu)榫哂兴苄缘乃軣捘z,然后加入各種配合劑支撐半成品,然后經(jīng)過(guò)硫化,增加成品的彈性和物理機(jī)械性。無(wú)論是何種橡膠,都需要經(jīng)過(guò)以上幾道工序,這樣才能制成好品質(zhì)的橡膠制品。

    2 橡膠制品材料對(duì)環(huán)境的影響分析

    2.1 重金屬材料對(duì)環(huán)境的影響

    在設(shè)計(jì)橡膠制品的配方時(shí),需要充分考慮橡膠制品中重金屬的含量,如果橡膠制品中鉻和鎳的含量過(guò)高,就會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。橡膠制品廢棄后,一般企業(yè)會(huì)將橡膠制品直接丟棄,橡膠制品進(jìn)行分解,分解出的鉻和鎳金屬會(huì)對(duì)地下水資源造成污染,因此,在設(shè)計(jì)配方時(shí),要盡量減少使用含鉻和鎳的材料,要嚴(yán)格的控制橡膠制品材料的配比。所以,應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)橡膠制品的系統(tǒng)性分析,嚴(yán)格控制所有原料中重金屬的含量。

    2.2 多環(huán)芳烴材料對(duì)環(huán)境的影響

    橡膠制品中有一部分的原料含有多環(huán)芳烴,主要包含在炭黑和加工油中。炭黑的原料主要由煤焦油和乙烯焦油組成,這兩種焦油的成分都極其的復(fù)雜,因此,這兩種焦油是混合物,在橡膠制品加工時(shí)加入少量的成分,也極其容易對(duì)環(huán)境造成污染。加工油的原料主要由芳烴油、石蠟油和環(huán)烷油組成,其中大量的多環(huán)芳烴被包含在芳烴油中,會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。部分企業(yè)使用完橡膠制品時(shí)會(huì)將橡膠制品進(jìn)行焚化,焚化后的煙霧中會(huì)還有大量的多環(huán)芳烴顆粒,對(duì)大氣造成嚴(yán)重的污染。

    2.3 特定胺和N—亞硝胺對(duì)環(huán)境的影響

    特定胺是指在特定的條件下,偶氮染料經(jīng)過(guò)分解作用,產(chǎn)生具有有害物質(zhì)的芳胺。這種特定胺中含有大量的致癌物質(zhì),不僅對(duì)人的身體健康造成危害,還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。橡膠制品在進(jìn)行加工時(shí),仲胺橡膠助劑會(huì)與亞硝物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而產(chǎn)生了N—亞硝胺。N—亞硝胺本身具有很強(qiáng)的致癌性,因此,在進(jìn)行橡膠制品配方設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該盡可能的減少使用N—亞硝胺,這樣才能減少橡膠制品對(duì)人體和環(huán)境的損害。

    3 橡膠制品的環(huán)保性控制措施

    3.1 控制Cd,Pb,Hg,Cr等化合物的使用

    將保護(hù)環(huán)境作為基準(zhǔn)進(jìn)行橡膠制品加工,嚴(yán)格的控制制作橡膠制品的原料的環(huán)保指標(biāo),以此來(lái)提高橡膠制品的環(huán)保性。制作橡膠制品的一些原料中,會(huì)含有大量的Cd、Pb、Hg、Cr等元素,這些元素能夠組成很多的有害物質(zhì),使得橡膠制品中有害物質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)。在橡膠制品的加工工藝中,Cd、Pb、Hg、Cr等元素一般是以化合物的形式存在,因此,要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)化合物、粘合劑和防霉劑的使用,這樣能夠有效的控制Cd、Pb、Hg、Cr等元素的含量,減少橡膠制品對(duì)環(huán)境的污染。

    3.2 加強(qiáng)進(jìn)廠原材料的安全監(jiān)測(cè)

    在進(jìn)行橡膠制品生產(chǎn)前,可以利用X射線熒光光譜分析法,對(duì)進(jìn)廠的全部橡膠制品原材料進(jìn)行安全監(jiān)測(cè),這樣不僅能確保批量的原材料的安全性,而且能有效的避免原材料之間的交叉污染。橡膠助劑中,都多少會(huì)含有一定量的重金屬元素,例如:鉛元素、汞元素等,因此,再進(jìn)行橡膠制品生產(chǎn)的時(shí),可以將橡膠助劑換為納米碳酸鈣或硫酸鋇等助劑,這樣能有效的減少重金屬物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染。

    3.3 加強(qiáng)特殊原料的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)

    在眾多的橡膠助劑中,氧化鋅是出現(xiàn)問(wèn)題最多的助劑,而且氧化鋅的市場(chǎng)價(jià)格非常高,這就使得市場(chǎng)上總是出現(xiàn)假冒偽劣的氧化鋅產(chǎn)品,因此,在進(jìn)行橡膠制品生產(chǎn)前,要加強(qiáng)對(duì)氧化鋅進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)和控制。不只是氧化鋅,在橡膠制品生產(chǎn)過(guò)程中還有很多的特殊材料,對(duì)于這些特殊材料也要進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)和控制,這樣才能有效的減少橡膠制品對(duì)于環(huán)境的污染。

    3.4 加強(qiáng)替代品的使用

    諸如特定胺和N—亞硝胺等能夠致癌的芳胺,是橡膠制品生產(chǎn)中必不可少的原料,因此,不能總是使用這類具有致癌性的物質(zhì),應(yīng)該減少這些替代品的使用,例如:使用不含特定胺的黃色著色劑來(lái)代替永固黃這類物質(zhì),這樣能有效的減少有害物質(zhì)對(duì)人類身體和環(huán)境的損害。既然不能避免使用這些有害物質(zhì),那便減少對(duì)這些危害品的使用,這樣也能在一定程度上提高橡膠制品的環(huán)保性。

    3.5 重金屬含量的控制

    對(duì)于鉻鎳等重金屬,應(yīng)該要嚴(yán)格的控制其含量,防止橡膠制品中重金屬含量超標(biāo)。為了能夠有效的減少橡膠制品中重金屬的含量,可以采取以下三種措施。第一,采用無(wú)鉛硫的生產(chǎn)體系,減少橡膠制品中重金屬的含量,從而減少橡膠制品對(duì)環(huán)境的污染。第二,取消有毒的金屬材料的加工工藝,降低橡膠制品中有毒金屬材料的使用,有毒金屬材料的加工過(guò)程能夠?qū)θ说纳眢w造成極大的傷害,所以,應(yīng)該減少橡膠制品中有毒金屬材料的使用。第三,加強(qiáng)使用環(huán)保粘合劑,在橡膠制品中使用環(huán)保粘合劑能夠有效的減少橡膠制品對(duì)環(huán)境的污染,還能夠大大提高橡膠制品的安全性。橡膠制品中的重金屬對(duì)環(huán)境具有很大的危害,因此,要嚴(yán)格的控制橡膠制品中重金屬的含量。

    4 結(jié)語(yǔ)

    橡膠制品的環(huán)保性對(duì)于環(huán)境保護(hù)非常重要,因此,提高橡膠制品的環(huán)保性已成為采取必要措施的當(dāng)務(wù)之急,這樣不僅能有效的保護(hù)環(huán)境,還能減少橡膠制品對(duì)人體的危害,從而推動(dòng)了橡膠制品行業(yè)的快速發(fā)展。

    參考文獻(xiàn):

    [1]王巧福,唐文棗等.環(huán)保橡膠制品的監(jiān)測(cè)和控制[J].橡膠工業(yè),2008(3).

篇6

關(guān)鍵詞：金屬材料斷裂韌性；影響金屬斷裂韌性因素

1. 金屬材料斷裂韌性

斷裂韌性――指金屬材料阻止宏觀裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展能力的度量，也是金屬材料抵抗脆性破壞的韌性參數(shù)。它和裂紋本身的大小、形狀及外加應(yīng)力大小無(wú)關(guān)。是金屬材料固有的特性，只與金屬材料本身、熱處理及加工工藝有關(guān)。是應(yīng)力強(qiáng)度因子的臨界值。常用斷裂前物體吸收的能量或外界對(duì)物體所作的功表示。例如應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積。韌性金屬材料因具有大的斷裂伸長(zhǎng)值，所以有較大的斷裂韌性，而脆性金屬材料一般斷裂韌性較小，是表征材料阻止裂紋擴(kuò)展的能力，是度量材料的韌性好壞的一個(gè)定量指標(biāo)。在加載速度和溫度一定的條件下，對(duì)某種材料而言它是一個(gè)常數(shù)。當(dāng)裂紋尺寸一定時(shí)，材料的斷裂韌性值愈大，其裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展所需的臨界應(yīng)力就愈大；當(dāng)給定外力時(shí)，若材料的斷裂韌性值愈高，其裂紋達(dá)到失穩(wěn)擴(kuò)展時(shí)的臨界尺寸就愈大。

2. 課題研究的主要內(nèi)容

通過(guò)對(duì)金屬材料斷裂韌性的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析。假定影響金屬材料斷裂韌性的其它因素均保持不變，把溫度對(duì)斷裂韌性的影響進(jìn)行單獨(dú)研究。一些關(guān)于壓力容器鋼斷裂韌性的研究結(jié)果表明，當(dāng)溫度達(dá)到上平臺(tái)溫度之后，斷裂韌性會(huì)隨著溫度的繼續(xù)升高而下降，即存在韌性劣化的現(xiàn)象。相對(duì)于低溫范圍斷裂韌性的研究，中、高溫范圍內(nèi)斷裂韌性的研究仍顯不足，且實(shí)際工程中許多構(gòu)件在高溫條件下工作，按照常溫力學(xué)性能設(shè)計(jì)的構(gòu)件存在某種意義上的安全隱患，因而研究溫度對(duì)斷裂韌性的影響就顯得相當(dāng)重要。文中結(jié)合鋼韌斷機(jī)理的研究成果與點(diǎn)缺陷在應(yīng)力場(chǎng)中的遷移運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)理論分析建立了斷裂韌性JIC與溫度T的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)多種壓力容器鋼斷裂韌性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，最后驗(yàn)證了模型的合理性。文中通過(guò)對(duì)斷裂參量J積分進(jìn)行了數(shù)值分析，分析了溫度對(duì)J積分的影響。此外，還對(duì)試樣幾何因素以及裂紋尺寸和裂紋傾角等對(duì)J積分的影響進(jìn)行了數(shù)值分析。文中最后結(jié)合實(shí)際工程算例，就中溫范圍內(nèi)的韌性裂化行為對(duì)用于含缺陷壓力容器和管道安全評(píng)定的失效評(píng)定圖的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，使用失效評(píng)定圖對(duì)結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行評(píng)定時(shí)，不考慮韌性劣化行為的評(píng)定結(jié)果與考慮韌性劣化行為的評(píng)定結(jié)果之間存在較大差異。因此，對(duì)于中溫段工作的壓力容器和管道的安全評(píng)定還應(yīng)計(jì)入斷裂韌性下降的影響。 文中得到的一些結(jié)論具有一定的普遍性，對(duì)于壓力容器以及管道等的安全性設(shè)計(jì)和評(píng)定具有非常重要的意義。主要研究?jī)?nèi)容和成果總結(jié)如下：

（1）對(duì)于所研究的壓力容器鋼，當(dāng)達(dá)到上平臺(tái)溫度之后，其斷裂韌性會(huì)隨著溫度的繼續(xù)升高而存在下降的趨勢(shì)，即存在韌性劣化的現(xiàn)象；

（2）建立的斷裂韌性JIC與溫度T的關(guān)系與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合的很好，此數(shù)學(xué)模型可較方便準(zhǔn)確地估算材料的斷裂韌性值；

（3）有限元計(jì)算表明，隨著溫度的不斷升高，恒定外力作用下，材料的斷裂參量J積分呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，且在溫度變化的初始階段，J積分變化較緩慢，隨著溫度的不斷升高，J積分變化的幅度會(huì)越來(lái)越大；試樣幾何因素對(duì)J積分的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響；裂紋尺寸對(duì)J積分也產(chǎn)生明顯的影響，裂紋越長(zhǎng)，構(gòu)件破壞的可能性就越大；在傾角變化的開始階段，J積分變化不怎么明顯，隨著傾角的不斷增加，J積分呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)；且從裂紋張開位移δ得到的結(jié)論與J積分較為相似；

（4）實(shí)際工程算例的分析表明，在中溫范圍內(nèi)，材料的韌性劣化行為對(duì)用于壓力容器和管道安全評(píng)定的失效評(píng)定圖產(chǎn)生顯著的影響?？紤]韌性劣化行為的評(píng)定結(jié)果與不考慮韌性劣化行為的評(píng)定結(jié)果存在較大差別。因此，使用失效評(píng)定圖對(duì)含缺陷壓力容器和管道進(jìn)行安全評(píng)定時(shí)，應(yīng)計(jì)入韌性劣化的影響。

（5）還有試樣厚度嚴(yán)重影響裂紋前端的應(yīng)力約束，進(jìn)而影響材料的斷裂韌性，數(shù)學(xué)模型表明金屬材料的斷裂韌性隨著厚度的增加先升高后降低最終趨于一個(gè)穩(wěn)定的值。試樣取向?qū)g性裂紋的影響，研究表明LS與TS是最危險(xiǎn)的。L-R取向明顯高于緊湊拉伸試樣的斷裂韌性明顯高于R-L取樣和C-R取樣。加速載體對(duì)斷裂韌性的影響可通過(guò)應(yīng)變速率來(lái)表示，增加速率可降低斷裂韌性，一般認(rèn)為應(yīng)變速率每增加一個(gè)數(shù)量級(jí)，斷裂韌性降低10%。但是，當(dāng)應(yīng)變速率很大時(shí)形變熱量來(lái)不及傳導(dǎo)，造成絕熱狀態(tài)，導(dǎo)致局部溫度升高，斷裂韌性又升高。

3. 金屬材料斷裂韌性的影響因素

3.1 內(nèi)部因素

3.1.1 組織結(jié)構(gòu)的影響

馬氏體，指淬火馬氏體在回火后獲得的，在不出現(xiàn)回火脆性的情況下，隨著回火溫度的提高，強(qiáng)度逐漸下降，塑性和韌性逐漸升高。因此，通過(guò)淬火、回火獲得回火馬氏體組織的綜合力學(xué)性能最好，即材料的屈服強(qiáng)度和斷裂韌性值都高。馬氏體有兩種精細(xì)結(jié)構(gòu)：一種是孿晶馬氏體，其呈透鏡狀，交叉排列（約成 60°角），內(nèi)部由孿晶組成。它的特點(diǎn)是在孿晶相交處容易形成微裂紋，所以孿晶馬氏體組織的形成會(huì)降低鋼的斷裂韌性。另一種是板條馬氏體，其呈板條狀，平行排列。板條馬氏體的亞結(jié)構(gòu)是位錯(cuò)，在其板條內(nèi)不存在顯微裂紋，回火過(guò)程中也沒(méi)有碳化物沿孿晶帶析出而造成韌性降低的缺點(diǎn)。

貝氏體，一般可分為無(wú)碳貝氏體、上貝氏體和下貝氏體。無(wú)碳貝氏體因熱加工工藝不當(dāng)而變得非常脆，且沖擊韌性非常低，即魏氏組織，使斷裂韌性下降。但調(diào)整成分和工藝，使針狀鐵素體細(xì)化就可使其韌性提高。上貝氏體中在鐵素體片層之間有碳化物析出，裂紋擴(kuò)展阻力較小，其斷裂韌性較低。下貝氏體的碳化物是在鐵素體內(nèi)部析出的，裂紋擴(kuò)展阻力較大，其斷裂韌性值比上貝氏體高。

篇7

關(guān)鍵詞：金屬材料 家具 結(jié)構(gòu) 生產(chǎn)工藝

中圖分類號(hào)：TS664.4 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A 文章編號(hào)：1003―0069（2014）09―0035―02

比利時(shí)設(shè)計(jì)師凡，德?費(fèi)爾德指出過(guò)：“設(shè)計(jì)的最高原則是工業(yè)與藝術(shù)的完美結(jié)合。而這種結(jié)合又體現(xiàn)在三個(gè)方面：產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，材料運(yùn)用嚴(yán)格準(zhǔn)確、工作程序明確清楚?！?/p>

家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝是現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)的至關(guān)重要的課題與內(nèi)容。由于中國(guó)幾千年來(lái)的傳統(tǒng)教育思想一直是重理論、輕實(shí)踐，“君子動(dòng)口不動(dòng)手”，導(dǎo)致了我國(guó)的藝術(shù)設(shè)計(jì)教育往往偏重在藝術(shù)造型、色彩線條、美學(xué)構(gòu)成等方面的教學(xué)與訓(xùn)練，大量的家具設(shè)計(jì)只停留在紙面的效果圖和平面制圖上，設(shè)計(jì)者不能自己動(dòng)手用真實(shí)的材料和真正的結(jié)構(gòu)去設(shè)計(jì)制造三維立體的家具模型和家具成品，尤其是在家具結(jié)構(gòu)與制造上一直偏重于傳統(tǒng)木制家具的結(jié)構(gòu)與制作，對(duì)現(xiàn)代家具工業(yè)化制造現(xiàn)代材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)的研究與學(xué)習(xí)。

特別是高新技術(shù)正在全面導(dǎo)入現(xiàn)代家具業(yè)，將全面影響家具業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，家具造型藝術(shù)設(shè)計(jì)、家具結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)是現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)過(guò)程互為依賴、互為補(bǔ)充的辯證關(guān)系，必須在現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)中加以強(qiáng)化和掌握，這是構(gòu)建中國(guó)現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)體系中最需要重視和加強(qiáng)的課題內(nèi)容之一。

通過(guò)研究金屬家具的種類和特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)參與金屬家具設(shè)計(jì)的材料種類較其他家具種類而言是最多的。并且金屬材料的工藝性能和使用性能非常好，能與很多種的材料進(jìn)行搭配使用，說(shuō)明金屬材料具有“百搭性”和“變化性”，并且金屬家具的表現(xiàn)創(chuàng)意的能力也很強(qiáng)。希望展開研究，找到一些設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法，將為設(shè)計(jì)師提供新的思路、新的經(jīng)驗(yàn)和新的感受。

1 金屬家具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及連接形式

主要部件由金屬所制成的家具稱金屬家具。金屬材料是由金屬元素構(gòu)成，如銅、鐵、金、銀、錫、鋁等。金屬?gòu)?qiáng)度高、彈性好、富韌性，可進(jìn)行焊、鍛、鑄等加工，可任意彎成不同形狀，營(yíng)造出曲直結(jié)合、剛?cè)嵯酀?jì)、纖巧輕盈、簡(jiǎn)潔明快的各種造型風(fēng)格。金屬可以與其他金屬或非金屬元素在熔融狀態(tài)下形成合金，具有良好的機(jī)械性能和光學(xué)性能。根據(jù)所用材料來(lái)分，可分為：全金屬家具、金屬配以木材、各類人造板家具、金屬與非金屬（竹藤、塑料、玻璃、石材等）制作而成的家具。

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

按照結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)，將金屬家具的結(jié)構(gòu)分為：固定式、拆裝式、折疊式、插接式等。

（1）固定式：通過(guò)焊接的形式將各零、部件接合在一起。此結(jié)構(gòu)受力及穩(wěn)定性較好，有利于造型設(shè)計(jì)，但表面處理較困難，占用空間大，不便運(yùn)輸。

（2）拆裝式：將產(chǎn)品分成幾個(gè)大的部件，部件之間用螺栓、螺釘、螺母連接（加緊固裝置）。有利于電鍍、解決了銷售中的運(yùn)輸問(wèn)題。

（3）折疊式：又可分為折動(dòng)式、與疊積式家具。常見于桌、椅類，適應(yīng)充分利用空間和便于存放的使用需要。

1）折動(dòng)式家具

折動(dòng)式家具主要采用實(shí)木與金屬制作，尤其以金屬為最多。折動(dòng)結(jié)構(gòu)是利用平面連桿機(jī)構(gòu)原理，應(yīng)用兩條或多條折動(dòng)連接線，在每條折動(dòng)線上設(shè)置不同距離、不同數(shù)量的折動(dòng)點(diǎn)，同時(shí)，必須使各個(gè)折動(dòng)點(diǎn)之間的距離總和與這條線的長(zhǎng)度相等，這樣才能折得動(dòng)，合得攏如（圖1）。

隨著家具產(chǎn)品的日益更新，新的折疊結(jié)構(gòu)及折疊方式被應(yīng)用于家具設(shè)計(jì)中（圖2）。

2）疊積式家具

疊積式家具不僅節(jié)省占地面積，還方便搬運(yùn)。越合理的疊積（層疊）式家具，疊積的件數(shù)也越多。

疊積式家具有柜類、桌臺(tái)類、床類和椅類，但常見的是椅類（如圖3）。疊積結(jié)構(gòu)并不特殊主要在腳架與背板空間中的位置上來(lái)考慮。

（3）插接式：利用金屬管材制作，將小管的外徑套入大管的內(nèi)徑，用螺釘連接固定?？梢岳幂p金屬鑄造二通、三通、四通的插接件。

1.2 連接形式

金屬家具的連接形式主要可分為：焊接、鉚接、螺釘連接、插接、板材咬縫接合等。

（1）焊接：可分為氣焊、電弧焊、儲(chǔ)能焊。牢固性及穩(wěn)定性較好，多應(yīng)用于固定式結(jié)構(gòu)，主要用于受剪力、載荷較大的零件（如圖4）。

（2）鉚接：主要用于折疊結(jié)構(gòu)或不適于焊接的零件，此種連接方式可先將零件進(jìn)行表面處理后再裝配，給工作帶來(lái)方便。其強(qiáng)度要視用作鉚接的材料和鉚接的形式而定，因鉚接的材料是經(jīng)物理變形，已很難恢復(fù)再鉚，所以鉚接的牢固程度僅次于焊接，也是個(gè)死鏈接。鉚接方式對(duì)材料的要求較低。很多材料都可用，不同種材料之間也可用此連接。但須強(qiáng)大的外力方能實(shí)施作業(yè)（如圖5）。

（3）螺栓連接：螺栓的連接方式也可視為鉚接的一種變化形式，同樣，其強(qiáng)度視用作螺栓材料和螺栓的形式而定。除了具有鉚接的特點(diǎn)外，螺栓的最大特點(diǎn)是可多次使用，實(shí)現(xiàn)部件的可拆裝。另外，它對(duì)連接工藝的要求降低了，只要有一般小型的或手動(dòng)的工具就能實(shí)施連接作業(yè)（如圖6）。

（4）插接：是通過(guò)插接頭將兩個(gè)或多個(gè)零件連接在一起，插接頭與零件間常常采用過(guò)盈配合有時(shí)也有在零件的側(cè)向用螺釘或軸銷鎖住插接頭提高插接強(qiáng)度（如圖7）。

（5）板材咬縫接合：常用于金屬薄鋼板間的連接（如圖8）。

1.3 家具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)實(shí)例分析

由于金屬材料不會(huì)因氣候變化而變形開裂，因而易于提高構(gòu)件的加工制造精度，使金屬構(gòu)件、輔助零部件、連接件可以分散加工，互換性強(qiáng)，有利于實(shí)現(xiàn)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。比木家具的榫連接裝嵌方便，有更大的靈活性。

（1）垂直金屬支架部件與水平部件間的螺釘接合。這種接合的特點(diǎn)是接合強(qiáng)度高，便于實(shí)現(xiàn)拆裝結(jié)構(gòu)。

（2）活動(dòng)鉚接的一個(gè)典型例子，折疊桌的腿采用連桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)桌腿的展開與收起，連桿機(jī)構(gòu)的鉸接點(diǎn)則是由鉚釘來(lái)完成的（如圖9）。

（3）一把金屬網(wǎng)椅，椅子的主要骨架用金屬薄壁鋼管彎曲而成，薄壁鋼管零件之間采用焊接的方法接合，座面與靠背材料為金屬絲網(wǎng)，金屬絲網(wǎng)的交差點(diǎn)上、金屬絲與薄壁鋼管零件之間用閃光對(duì)焊或高頻點(diǎn)焊的方法接合（如圖10）。網(wǎng)狀線為絲狀，分布緊密且具有一定的彈性，座椅柔軟度比較好，增加了座椅的使用舒適感。

（4）一把三角形小凳，由三根鋼管、金屬連接球、三角形皮革組成。三根鋼管采用插入式的接合方式與金屬連接球連接，三角形皮革用吊扣掛在三根鋼管的端頭（如圖11）。

一個(gè)快裝式金屬支架的結(jié)構(gòu)實(shí)例。水平的鋁合金型材及腿通過(guò)三叉型的插接件連接成一體，支架的四周用帶鎖口的繃帶拉緊，防止插接部位的脫落（如圖12、圖13）。設(shè)計(jì)的創(chuàng)新僅僅就體現(xiàn)在連接工藝，但是創(chuàng)新效果卻是非常醒目的。

2 金屬家具的生產(chǎn)工藝（如圖14）

（1）管材的截?cái)?/p>

進(jìn)行管材截?cái)嗟姆椒ㄖ饕兴姆N：割切、鋸切、車切、沖截。其中用金屬車床切得的零件端面加工精度較高，一般用于管材需要使用電容式儲(chǔ)能焊的零件加工；而沖截生產(chǎn)效率高，但沖口易產(chǎn)生縮癟，因此應(yīng)用面較窄。

（2）彎管

彎管一般用做支架結(jié)構(gòu)中，彎管工藝是指在專用機(jī)床上，借助型輪將管材彎曲成圓弧型的加工工藝。彎管一般可分為熱彎、冷彎兩種加工方法，熱彎用于管壁厚或?qū)嵭牡墓懿?，在金屬家具中?yīng)有較少：冷彎在常溫下彎曲，加壓成型，加壓的方式有機(jī)械加壓、液壓加壓及手工加壓彎曲。

（3）打眼與沖孔

當(dāng)金屬零件采用螺釘接合或鉚釘接合時(shí)，零件必須打眼或沖孔。打眼的工具一般采用臺(tái)鉆、立鉆及手電鉆。沖孔的生產(chǎn)率比鉆孔高2-3倍，加工尺度較為準(zhǔn)確，可簡(jiǎn)化工藝。有時(shí)在設(shè)計(jì)中會(huì)用到槽孔，槽孔可利用銑刀銑出。

（4）焊接

焊接的方法有多種，常用的氣焊、電焊、儲(chǔ)能焊等。鋼管在焊接后會(huì)有焊瘤，必須切除，使管外表面平滑。

（5）表面處理

零件的表面要經(jīng)過(guò)電鍍或涂飾的處理，涂飾的方法有噴金屬漆或電泳涂漆。

（6）部件裝配

零件在進(jìn)行最后的矯正后，根據(jù)不同的連接方式，用螺釘、鉚釘?shù)冉M裝成為產(chǎn)品。

產(chǎn)品加工藝是否合理，是否用利用工業(yè)化生產(chǎn)，與家具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是密不可分的。合理的結(jié)構(gòu)可在很大程度上可簡(jiǎn)化工藝，提高生產(chǎn)率。下圖為椅系列金屬家具（如圖15～圖17）。

3 結(jié)語(yǔ)

篇8

關(guān)鍵詞：玻璃鋼夾砂管 強(qiáng)度 水力特性

中圖分類號(hào)：TU99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（b）-0097-01

隨著船舶工業(yè)的發(fā)展，玻璃鋼管在船舶上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)應(yīng)用于各船舶系統(tǒng)，并取得了良好的使用效果。本文主要從它的構(gòu)成及其各方面特性，輔以相關(guān)數(shù)據(jù)和計(jì)算，作相關(guān)的分析，為了更了解和更好的使用玻璃鋼管作依據(jù)。下面就玻璃鋼管的結(jié)構(gòu)及一些特性作介紹。

1 玻璃鋼管的定義

玻璃鋼管簡(jiǎn)稱GRP OR FRP（Fiberglass Reinforced Plastic），俗稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料管，是一種新型的復(fù)合材料管，主要由玻璃纖維紗作為增強(qiáng)材料和樹脂作為基體構(gòu)成，玻璃鋼夾砂管的結(jié)構(gòu)見圖1。

2 玻璃鋼夾砂管的力學(xué)性能

（1）玻璃鋼夾砂管密度遠(yuǎn)小于鋼管，裝卸方便，易于安裝。

（2）因?yàn)椴Ａт撝械倪B續(xù)纖維有較高的拉伸強(qiáng)度及彈性模量，其機(jī)械強(qiáng)度可以達(dá)到或超過(guò)普通碳鋼的水平。

（3）根據(jù)表中參數(shù)，玻璃鋼的比強(qiáng)度是低碳鋼的四倍以上且具有較低的樹脂密度，因此玻璃鋼夾砂管具有輕質(zhì)高強(qiáng)的性能，這是金屬材料和玻璃鋼夾砂管無(wú)法相比的，選擇玻璃鋼作為船舶管路將在滿足強(qiáng)度的前提下，將大大減少船舶的重量，提高了船舶的性能，可以裝載更多的貨物。

（4）玻璃鋼/復(fù)合材料的力學(xué)性能具有明顯的方向性，分環(huán)向和軸向，這是與金屬材料不同的，金屬材料不論在任何方向，強(qiáng)度和彈性模量幾乎完全相同。而對(duì)于玻璃鋼管，沿纖維方向的強(qiáng)度和彈性模量就比垂直于纖維方向上的要高得多，而且在制作過(guò)程中，可以人為地改變纖維的伸展方向和數(shù)量，使玻璃鋼與受力狀態(tài)相匹配，而鋼管是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

3 玻璃鋼夾砂管的水力性能

4 玻璃鋼夾砂管RPMP和鋼管的水力損失比較

5 玻璃剛夾砂管RPMP和鋼管的其他特性比較

（1）玻璃鋼夾砂管的配件制作較方便，玻璃鋼管的彎頭、法蘭、三通、變徑管等都可外場(chǎng)制作，玻璃鋼法蘭可以與同等壓力同等管徑的鋼制法蘭相連接，而鋼管彎頭只有30°，45°，60°，90°。

（2）和鋼管相比，玻璃鋼管段長(zhǎng)度一般都在6 m～12 m，管段長(zhǎng)度大，總的結(jié)頭數(shù)量變小，不僅現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，節(jié)省了附件降低了成本，而且更降低了管路的局部阻力。

（3）鋼管經(jīng)過(guò)不同環(huán)境管壁其表面在安裝之前要加不同的表面處理，要么酸洗要么鍍鋅或其他的，玻璃鋼管內(nèi)外表面都為樹脂，其表面本身就有耐腐蝕的性能，不需要其他涂層，避免了煩瑣的酸洗或鍍鋅處理等過(guò)程。

（4）玻璃鋼現(xiàn)場(chǎng)安裝不需要?jiǎng)踊鸷附?，采用膠水粘制而成，安裝既安全又快捷。

（5）玻璃鋼熱膨脹系數(shù)很小，在整個(gè)管線安裝過(guò)程中，幾乎不需要布置伸縮器，而鋼管一般每隔20～30 m需安裝一個(gè)膨脹節(jié)，以增加整個(gè)管路的安全系數(shù)。

玻璃鋼夾砂管主要成分是樹脂，具有塑料管的特性，因此具有較強(qiáng)的可燃性，盡量避免和油脂類有機(jī)物接觸，也不要將玻璃鋼管放置在陽(yáng)光下，這些是它的缺點(diǎn)，在船廠堆放或安裝過(guò)程中，都應(yīng)該注意。

6 結(jié)語(yǔ)

玻璃鋼管同時(shí)具有塑料管和鋼管的特性，強(qiáng)度和水力特性好，管道摩擦損失小，具有很好的經(jīng)濟(jì)適用性，在船舶管路系統(tǒng)中，應(yīng)大力推廣使用。

篇9

關(guān)鍵詞：金屬材料；應(yīng)用；熱處理技術(shù)

金屬材料本身具有良好的物化性質(zhì)和優(yōu)秀的力學(xué)性能，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在金屬材料的處理技術(shù)中，熱處理技術(shù)最為常見，這種技術(shù)不僅能夠把金屬材料本身的性能潛力充分發(fā)揮出來(lái)，還能提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少資源的浪費(fèi)，節(jié)約材料，進(jìn)一步增強(qiáng)產(chǎn)品的使用功能，增加經(jīng)濟(jì)效益。在最早使用熱處理技術(shù)的國(guó)家中，我們國(guó)家也在其列，早在漢朝時(shí)就有了一些關(guān)于熱處理技術(shù)的記載，如“水與火合為淬”就是對(duì)這種技術(shù)的概括。時(shí)至今日，我國(guó)在熱處理方面更是取得了很大的進(jìn)步和突破。

1.金屬材料的應(yīng)用

1.1.納米金屬材料的應(yīng)用

納米作為一種新型的技術(shù)被應(yīng)用在了金屬材料中，納米金屬材料具有很好的功能特性和優(yōu)秀的力學(xué)性能，目前已被應(yīng)用于很多領(lǐng)域中。

1.1.1.納米結(jié)構(gòu)的WC―Co硬度和耐磨性

在工業(yè)中，納米結(jié)構(gòu)具有WC―Co強(qiáng)硬度和耐磨性，使用量是非常大的。目前主要在保護(hù)涂層以及制造切削工具中，因?yàn)榧{米結(jié)構(gòu)的WC―Co的硬度和耐磨性要明顯優(yōu)越于一些粗晶材料，在這過(guò)程中，力學(xué)性能還能提高一個(gè)等級(jí)，并且還有繼續(xù)提高的可能。

1.1.2.鋁基納米復(fù)合材料的高強(qiáng)度

鋁基納米復(fù)合材料的最明顯的性質(zhì)就是高強(qiáng)度，它的結(jié)構(gòu)是非晶基體上的α―A1粒子，這些α―A1都是有著納米尺度的，而且是在非晶機(jī)體上呈彌散狀分布。另外，鋁基納米復(fù)合材料還具有良好的抗疲勞性，其他程序中霧化的粉末還可以做成棒材，用于加工一些具有高強(qiáng)度性質(zhì)的小部件，是高強(qiáng)度小部件的首選材料。

1.1.3.電沉積的納米晶體――鎳

電沉積薄膜上的柱狀晶結(jié)構(gòu)，可以被脈沖電流破碎掉，再經(jīng)過(guò)溫度的控制、PH值的控制以及鍍液成分的有效控制，就可以使電沉積的鎳晶粒尺寸達(dá)到10nm，甚至小于10nm。鎳晶粒在350K的情況下能夠發(fā)生反常長(zhǎng)大，再將其偏析在晶界之上，也就可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定了。這在蒸汽發(fā)電機(jī)葉輪的修復(fù)方面有著廣泛的運(yùn)用。

1.2.多孔金屬材料的應(yīng)用

多孔金屬材料也是一種功能性很好的材料，在當(dāng)前社會(huì)有較快的發(fā)展。由于其具有良好的滲透性和耐腐蝕性，以及高強(qiáng)度、耐高溫的良好性能，主要用于制作過(guò)濾器、電池的電極、消音器等一些材料，廣泛應(yīng)用在了冶金、醫(yī)藥、原子能等行業(yè)中。

多孔金屬材料的良好滲透性，可以用于制作過(guò)濾器，主要利用孔道對(duì)流體中粒子的阻留將液體或者是氣體進(jìn)行過(guò)濾或分離，達(dá)到分離的效果，進(jìn)而起到凈化的作用。多孔金屬材料的良好的耐高溫性能，可以用于熱交換和加熱的程序中，另外通孔體還可做成加熱器或者是散熱器。多孔金屬的阻火能力與高滲透性能還可以使之做成滅火器，在日常生活中或消防事業(yè)中都有廣泛的使用。

多孔金屬材料具有良好的吸收電磁波的性能，這種性能可以用于電磁的屏蔽，也可以做電磁性質(zhì)的兼容器件。并且具有良好的散熱性，要比其他金屬網(wǎng)的屏蔽效果更好一些，適用于一些比較輕便、體積比較小的移動(dòng)設(shè)備。

2.熱處理技術(shù)的研究

2.1.傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)

傳統(tǒng)熱處理技術(shù)的熱原理是對(duì)工件進(jìn)行加熱而改善其整體性能，一般的熱處理包括表面熱處理和化學(xué)熱處理，其過(guò)程要經(jīng)過(guò)退火、正火、淬火以及回火這么四個(gè)步驟。退火，先將金屬加熱，一段時(shí)間之后再將其冷卻，這種熱處理的環(huán)節(jié)就是退火。正火，先將金屬加熱，溫度要達(dá)到Ac3（Acm）以上，然后進(jìn)行保溫，取出之后再在空氣中冷卻的過(guò)程就是正火。淬火，所謂淬火，也是先將金屬加熱，溫度要達(dá)到Ac3或Acl以上，保溫之后，冷卻時(shí)要以大于臨界冷卻的速度進(jìn)行，從而獲得馬氏體組織，這種過(guò)程叫淬火。淬火之后一定要加以回火才能達(dá)到最佳效果，回火能夠決定工藝的完善程度。

2.2.新型的熱處理技術(shù)

2.2.1.熱處理的新材料和新設(shè)備

隨著社會(huì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，熱處理技術(shù)也得到了新的發(fā)展，其材料和設(shè)備也得以更新。在新材料方面，生態(tài)淬火劑的發(fā)明和使用發(fā)揮了著很大的作用，能夠使熱處理的工藝發(fā)揮到最佳狀態(tài)，常見的的生態(tài)淬火劑有熔鹽、冷熱礦物油、NiAl金屬化合物等等，在工業(yè)領(lǐng)域和日常生活都有廣泛的應(yīng)用。在新設(shè)備方面，如：真空加熱高壓氣淬設(shè)備的發(fā)明和使用，在熱處理技術(shù)領(lǐng)域有著重要的地位和作用，標(biāo)志著這一技術(shù)的跨越性進(jìn)步。另外還有密封滲碳高壓氣淬爐和低壓滲碳雙室高壓氣淬爐的使用，也大大提高了熱處理技術(shù)的效率和質(zhì)量。

2.2.2.真空熱處理和感應(yīng)熱處理

真空熱處理顧名思義就是將熱處理技術(shù)與真空技術(shù)的結(jié)合，有一部分是在真空的狀態(tài)下完成的，一部分的工藝也是在真空的狀態(tài)下解決的，真空熱處理的優(yōu)勢(shì)在于它可以使金屬材料更加干凈明亮，在外觀得到改善的前提下還能使金屬材料的性能得到更好地提高。感應(yīng)熱處理主要是利用的電磁感應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行加熱的技術(shù)，在加熱的過(guò)程中，具有速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量?？傮w來(lái)說(shuō)，新型的技術(shù)具有高質(zhì)、低耗、高效等特點(diǎn)，是以后發(fā)展的目標(biāo)和方向，并且這些特點(diǎn)也是傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)很難達(dá)到的。

3.結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)今社會(huì)，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，能否在技術(shù)領(lǐng)域有所開拓是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的一大方面。我國(guó)作為最早使用熱處理技術(shù)的國(guó)家之一，在金屬材料和熱處理技術(shù)領(lǐng)域取得了很大的成就，當(dāng)然在以后的競(jìng)爭(zhēng)中還面臨著許多挑戰(zhàn)。隨著一些新材料、新設(shè)備的發(fā)明和使用，期待著我國(guó)在熱處理技術(shù)方面有更大的突破和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；材料選用；適用性；節(jié)能環(huán)保；機(jī)械制造 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TH122 文章編號(hào)：1009-2374（2017）11-0104-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.053

1 概述

機(jī)械設(shè)備在日常生活中無(wú)處不在，大到飛機(jī)、火車、輪船、各種工程設(shè)備，小到手機(jī)、手表、各種電子產(chǎn)品等，都屬于機(jī)械設(shè)備。在機(jī)械制造過(guò)程中，設(shè)計(jì)是第一步。而在機(jī)械設(shè)計(jì)中，材料的選擇又是非常關(guān)鍵的一環(huán)。材料選用合理是實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品價(jià)格合理、質(zhì)量耐用、產(chǎn)品壽命長(zhǎng)的基礎(chǔ)。在歷史上，一種新材料的問(wèn)世，往往會(huì)開辟一個(gè)新的時(shí)代。例如，人類掌握了青銅的冶煉技術(shù)以后，就進(jìn)入了青銅器時(shí)代；掌握了煉鐵技術(shù)后，人類進(jìn)入了鐵器時(shí)代。從20世紀(jì)下半葉到21世紀(jì)初，又有很多新材料相繼問(wèn)世，如碳纖維復(fù)合材料、石墨烯、鈦合金等，每一種材料的出現(xiàn)都會(huì)給工業(yè)，特別是機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)革命性的變化。下面本文就淺顯地談一談機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選用問(wèn)題。

2 常見材料的分類

目前在機(jī)械制造中應(yīng)用的材料主要有四類，即金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有C高分子材料和復(fù)合材料。下面分別敘述：

2.1 金屬材料

金屬材料是現(xiàn)代社會(huì)中使用非常廣泛的一類材料，從汽車、飛機(jī)、輪船，到手機(jī)、打火機(jī)等機(jī)械產(chǎn)品，都有金屬材料的身影。金屬材料按照顏色分，可以分為黑色金屬和有色金屬，黑色金屬主要有三種：鐵、錳和鉻，其他金屬如金、銀、銅等均為有色金屬。按照密度來(lái)分，可以分為輕金屬和重金屬，輕金屬有鋁、鎂等，重金屬有銅、汞等。

2.2 無(wú)機(jī)非金屬材料

無(wú)機(jī)非金屬材料包括陶瓷、氮化硅、玻璃、氮化硼、金剛石、石墨、碳化硅等，這類材料一般具有硬度高、抗壓強(qiáng)度高、耐腐蝕等特點(diǎn)，但是許多材料價(jià)格偏高，容易脆斷。這類材料使用相對(duì)較少，主要用于制造密封性原件、顯示屏等。

2.3 有機(jī)高分子材料

有機(jī)高分子材料主要是塑料、橡膠以及合成纖維。塑料自從發(fā)明以來(lái)，便得到廣泛的應(yīng)用。它價(jià)格便宜、輕便、耐腐蝕，具有一定的強(qiáng)度，還可以與碳纖維等制成玻璃鋼等復(fù)合材料。在機(jī)械制造中，塑料應(yīng)用相當(dāng)廣泛，主要用于機(jī)械外殼、導(dǎo)線絕緣層等。

2.4 復(fù)合材料

復(fù)合材料是從20世紀(jì)末開始興起的一類新型材料，它是通過(guò)化學(xué)或物理的方法將兩種或兩種以上的材料進(jìn)行復(fù)合，最終得到具有特定應(yīng)用性能、滿足不同工藝要求的材料。目前應(yīng)用得比較多的復(fù)合材料有碳纖維、玻璃鋼等，這些材料密度小、強(qiáng)度高、韌性好，應(yīng)用前景廣闊。相信隨著科技的發(fā)展，這些材料還會(huì)得到更多的應(yīng)用。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選用的原則

3.1 注重材料的經(jīng)濟(jì)性與適用性

所謂經(jīng)濟(jì)性與適用性，就是選材要量體裁衣，根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量要求、用途以及機(jī)械制造過(guò)程中的鑄造工藝、裝配工藝和焊接工藝等環(huán)節(jié)的要求，選擇既能滿足要求，又價(jià)格低廉的材料。比如，在金屬材料中，鋼鐵的價(jià)格是很便宜的，因此在選材時(shí)，在滿足要求的前提下，可以盡可能地選擇鋼鐵。再比如，銅和鋁都是電的良導(dǎo)體，銅的電阻率比鋁更小，但是鋁的價(jià)格比銅便宜許多，當(dāng)滿足需要時(shí)，盡量選用鋁而不是銅作導(dǎo)電材料。這樣就可以在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 在選材時(shí)考慮節(jié)能與環(huán)保因素

節(jié)能與環(huán)保是21世紀(jì)以來(lái)全球廣泛關(guān)注的話題，我黨提出了“綠色發(fā)展”“人與自然和諧相處”等議題。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，尤其要重視節(jié)能與環(huán)保。盡量選擇可再生、易回收、環(huán)境友好的材料。在選材過(guò)程中，要優(yōu)先選用可再生資源材料，優(yōu)先選用環(huán)境友好材料，優(yōu)先選用便于回收的材料。例如在選用塑料時(shí)，要避免選用不可降解的塑料，在可行的前提下優(yōu)先選用可降解塑料。再比如，盡量減少金屬材料等不可再生資源的使用，嘗試用可再生資源代替。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選用的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇應(yīng)用直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用性能。在進(jìn)行機(jī)械加工過(guò)程中，首要前提是滿足機(jī)械設(shè)計(jì)的要求，在此基礎(chǔ)上考慮資源供應(yīng)的可靠性、材料的功能與特性等?；诖耍挛尼槍?duì)不同材料的特點(diǎn)對(duì)其選擇及應(yīng)用進(jìn)行了分析。

4.1 材料的荷載能力要滿足要求

材料的荷載能力是材料性能的一個(gè)非常重要的方面，也是非?；A(chǔ)的一個(gè)方面。如果荷載能力達(dá)不到要求，材料在加工過(guò)程中就有可能發(fā)生斷裂、失效等情況。即使在加工過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)故障，在使用中也很容易出現(xiàn)故障，縮短機(jī)械設(shè)備的使用壽命。在根據(jù)荷載能力選材時(shí)，材料的荷載能力需留有一定的余量或者說(shuō)安全系數(shù)，這個(gè)安全系數(shù)具體是多少，要根據(jù)使用場(chǎng)合來(lái)確定。越是重要的場(chǎng)合，越是對(duì)安全要求高的場(chǎng)合，安全系數(shù)越大。如果所選材料的荷載能力不清楚，則需要用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行測(cè)試。

4.2 盡量避免選用有毒有害的材料

有一些材料會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成危害或者危害人體健康，比如金屬鉛、鎳、汞，還有一些塑料等，這些都容易對(duì)環(huán)境造成污染。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，要盡量不用或者少用這些材料。如果必須要選用這些材料時(shí)，要采取一定的措施，防止這些有害物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境當(dāng)中。

4.3 盡可能選擇便于回收或可再生的材料

到目前為止，構(gòu)成機(jī)械產(chǎn)品的大部分材料都是金屬材料，其中最常見的就是鋼鐵。而金屬資源屬于不可再生資源，其在地球上的蘊(yùn)藏量也是很有限的。因此對(duì)資源特別是金屬資源的回收利用就成了一個(gè)值得研究的課題。金屬材料的種類很多，比如鋼材的種類就有很多種，低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、各種合金鋼等。每一種金屬材料的回收難度是不同的，有的容易回收，而有的回收起來(lái)則比較困難。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，在同等條件下，要盡可能選用回收方便的材料，讓資源得以回收

利用。

當(dāng)然，也可以盡可能地選用可再生材料代替不可再生材料。比如在一些場(chǎng)合使用塑料代替金屬材料。

4.4 盡可能選用加工過(guò)程中資源消耗少、環(huán)境友好的材料

在材料選用過(guò)程中，不僅要考慮材料的荷載能力、材料本身的資源屬性、材料本身對(duì)環(huán)境的影響，還要考慮將材料制成產(chǎn)品的過(guò)程中，加工過(guò)程、加工工藝是否節(jié)能環(huán)保。例如，現(xiàn)在的許多金屬材料，在加工過(guò)程中需要進(jìn)行熱處理，而熱處理過(guò)程消耗的能源等資源較多，對(duì)環(huán)境的污染也偏大，如果能夠選擇在冷和熱軋狀態(tài)下仍可保持較好性能的材料，就可以避免熱處理過(guò)程，從而節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。如果不能找到理想的材料，加工過(guò)程中不得不使用熱處理，那也要盡量選用操作流程方便的材料，從而減少資源的消耗和對(duì)環(huán)境的

破壞。

5 結(jié)語(yǔ)

材料是機(jī)械制造的基石，材料的合理選用對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、成本、壽命等都有巨大的影響。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的材料在不斷被發(fā)現(xiàn)、發(fā)明，新材料在不斷推動(dòng)人類社會(huì)的進(jìn)步。作為一名機(jī)械制造領(lǐng)域的從業(yè)者，要密切關(guān)注材料科學(xué)的發(fā)展，敢于嘗試使用新的材料、新的技術(shù)，只有這樣才能推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)不斷向前發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 車明浪，史兆偉.機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2015，（6）.