導(dǎo)語：如何才能寫好一篇金屬材料元素分析，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]金屬材料，化學(xué)成本，儀器分析

中圖分類號：TG115 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）02-0000-01

金屬材料的化學(xué)成分是決定材料性能和質(zhì)量的重要因素，現(xiàn)行國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對絕大多數(shù)的金屬材料都規(guī)定了其必須保證的化學(xué)成分，有的甚至作為質(zhì)量、品種的指標(biāo)。金屬材料的化學(xué)成分分析依據(jù)分析原理和分析條件不同，分為化學(xué)法和儀器法?；瘜W(xué)法主要根據(jù)金屬成分的化學(xué)反應(yīng)來確定金屬材料的組成成分，這種方法能夠準(zhǔn)確定性及定量分析金屬化學(xué)成分，但存在著試劑消耗量大、過程復(fù)雜、效率低下的缺點(diǎn)。儀器分析法則根據(jù)元素的的光學(xué)、電學(xué)等化學(xué)性質(zhì)，利用分析設(shè)備為依托，準(zhǔn)確快速地實(shí)現(xiàn)成分分析。隨著儀器分析學(xué)科的發(fā)展和越來越多先進(jìn)分析設(shè)備的問世，紫外可見分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、原子發(fā)射光譜法以及X射線熒光光譜法等儀器分析方法在金屬材料分析領(lǐng)域應(yīng)用越來越成熟。

一、 紫外可見分光光度法

分光光度法的原理是利用重金屬與顯色劑發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成有色的分子團(tuán)，反應(yīng)后溶液的顏色深淺與濃度成正比。在特定的波長下與標(biāo)準(zhǔn)樣品比色檢測。目前分光光度分析主要有兩種，一種是利用物質(zhì)本身對紫外及可見光的吸收進(jìn)行測定，另一種是生成有色化合物，即“顯色”，然后測定。雖然不少無機(jī)離子在紫外和可見區(qū)都有吸收，但因一般強(qiáng)度較弱，所以直接用于分析的較少。加入顯色劑使待測物轉(zhuǎn)化為紫外和可見光區(qū)有吸收的化合物來進(jìn)行光度測定，是目前金屬材料分光光度分析方法最廣泛的手段。通過分光光度法，可測定金屬材料中的Mn、P、Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、V、Al、W、Nb、Mg等化學(xué)成分。與傳統(tǒng)化學(xué)法相比，紫外可見分光光度法具有靈敏度高，儀器設(shè)備操作簡單，操作便捷、快速的有點(diǎn)，能夠廣泛應(yīng)用在各種金屬材料的化學(xué)成分分析中，但是相比較于化學(xué)法以及其他儀器分析方法，存在著樣品需要顯色處理、準(zhǔn)確度不高的不足。

二、 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是20世紀(jì)50年代創(chuàng)立起來的一種新型儀器分析方法，依據(jù)金屬材料中被分析的目標(biāo)元素能夠吸收特定波長的特征譜線，根據(jù)特定元素對光吸收量的多少從而利用朗博比爾定律去進(jìn)行定量分析，實(shí)現(xiàn)金屬材料中元素含量的分析。該種方法能夠?qū)崿F(xiàn)金屬材料中70多種微量元素的成分分析。分析靈敏度根據(jù)原子化方式的不同有所不同，火焰原子吸收光譜法測定的金屬材料相對靈敏度為1.0×10-8～1.0×10-10g?mL-1，非火焰原子吸收分光光度法的絕對靈敏度為1.0×10-12～1.0×10-14g。原子吸收光譜法作為一種成熟且應(yīng)用廣泛的分析方法，應(yīng)用在金屬材料化學(xué)分析領(lǐng)域具有不可替代的優(yōu)點(diǎn)：首先，該方法分析范圍廣，能夠分析金屬材料中70多種主次微含量的元素；其次，原子吸收光譜法采用的是銳線光源，減少了目標(biāo)元素之外的其他元素光譜干擾，有利于得到更為準(zhǔn)確的分析結(jié)果，測定微、痕量元素的相對誤差可達(dá)0.1%～0.5%，這點(diǎn)在基體復(fù)雜的金屬材料分析中尤為明顯；再次，該方法具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，精密度好，一般的儀器分析結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1%～2%，性能好的儀器可達(dá)0.1%～0.5%。第四，該方法分析的速度快，分析一個(gè)樣品只需要數(shù)十秒至幾分鐘。基于以上優(yōu)點(diǎn)，該方法已經(jīng)成為金屬材料化學(xué)成分分析的主要手段。但是該法也存在每次測試只能分析一個(gè)目標(biāo)元素，分析多元素時(shí)樣品用量大，以及只能分析液體樣品，金屬材料需要化學(xué)前處理的不足。

三、原子熒光光譜法

原子熒光光譜法是1964年以后發(fā)展起來的，是通過測量待測元素的原子蒸汽在特定頻率能激以下所產(chǎn)生的熒光發(fā)射強(qiáng)度，以此來測定待測元素含量的方法。原子熒光主要有5種基本類型：共振熒光、直躍線熒光、階躍線熒光、敏化熒光和多光子熒光。大部分儀器分析工作時(shí)使用的是共振熒光因其躍遷的概率最大且普通線光源即可獲得相當(dāng)高的輻射密度。原子熒光光譜法在金屬材料化學(xué)分析中應(yīng)用最成功的是金屬材料中易形成氣態(tài)氫化物的As、Sb、Bi、Se、Ge、Pb、Sn、Te和Hg等8種元素的痕量分析，到20世紀(jì)末，又增加了Cd和Zn兩種元素。目前有些國家標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)將原子熒光光譜法指定為金屬材料中個(gè)別元素分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。原子熒光光譜法分析金屬材料，具備以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：1、分析元素能夠與可能引起干擾的樣品基體分離，消除干擾；2、與溶液直接噴霧進(jìn)樣相比，氫化物法能夠?qū)⒋郎y元素充分預(yù)富集，進(jìn)樣效率接近100%；3、連續(xù)氫化物發(fā)生裝置易于實(shí)現(xiàn)自動化；4、不同價(jià)態(tài)的氫化物發(fā)生條件不同，可進(jìn)行金屬材料中痕量元素的價(jià)態(tài)分析。但是基于原子熒光光譜法的原理，能夠形成氣態(tài)氫化物的元素有限，所以原子熒光光譜法僅能夠?qū)崿F(xiàn)金屬材料中部分元素的分析，而不能實(shí)現(xiàn)所有成分元素的測定，存在一定的局限性。

四、原子發(fā)射光譜法

原子發(fā)射光譜法與原子吸收光譜法相輔相成，是金屬材料中無機(jī)元素定性和定量分析的主要手段。分析的原理是依據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測元素原子回到基態(tài)時(shí)發(fā)射的特征譜線，對元素進(jìn)行定性和定量分析。該方法分析目前最主要的儀器為ICP-AES，此類儀器可實(shí)現(xiàn)70多個(gè)元素的微量、痕量分析。與原子吸收光譜法不同，使用該儀器分析方法分析金屬材料時(shí)，一個(gè)樣品一經(jīng)激發(fā)，樣品中各元素都各自發(fā)射出其特征譜線，從而可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)金屬材料樣品同時(shí)測定其中的多個(gè)元素含量。使用原子發(fā)射光譜法分析的試樣，大多數(shù)不需經(jīng)過化學(xué)處理就可分析，且固體、液體試樣均可直接分析，若用光電直讀光譜儀，還可在幾分鐘內(nèi)同時(shí)做幾十個(gè)元素的定量測定。對于批量金屬材料的分析，體現(xiàn)出了快速和樣品使用量較少的優(yōu)點(diǎn)。原子發(fā)射光譜法的儀器大多都具備檢出限低，穩(wěn)定性及重現(xiàn)性好的優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定的不足，在金屬材料分析中，由于各個(gè)元素的發(fā)射譜線眾多，各個(gè)目標(biāo)元素有時(shí)會出現(xiàn)相互干擾的情況，影響結(jié)果準(zhǔn)確性；分析金屬材料中主元素含量時(shí)，由于含量過高，分析的準(zhǔn)確性會變差；該類儀器分析方法，只能分析金屬材料中的元素含量，而不能分析金屬材料中的化合物含量或者元素的形態(tài)；雖然缺點(diǎn)明顯，但是原子發(fā)射光譜法還是以其無法比擬的優(yōu)點(diǎn)贏得眾多金屬材料化學(xué)成分分析者的歡迎，成為金屬材料化學(xué)分析的首選手段。

五、結(jié)語

使用儀器分析方法進(jìn)行金屬材料的化學(xué)成分分析，每種方法適用的樣品類型以及分析的目標(biāo)不一致，優(yōu)缺點(diǎn)明顯。如何根據(jù)金屬材料的性質(zhì)以及分析的目標(biāo)選取適當(dāng)經(jīng)濟(jì)的分析方法，才是做好金屬材料化學(xué)分析的關(guān)鍵。隨著化學(xué)分析技術(shù)的進(jìn)步以及儀器性能的不斷提高，儀器分析手段將會更加廣泛地應(yīng)用到金屬材料化學(xué)分析中。

參考文獻(xiàn)

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篇2

關(guān)鍵詞：金屬晶體 溶入析出 力學(xué)性能 防腐性能

金屬材料的熱處理過程是金屬材料微觀相結(jié)構(gòu)發(fā)生固態(tài)轉(zhuǎn)變的過程，固態(tài)轉(zhuǎn)變是金屬材料合金成分在金屬晶體晶胞內(nèi)的溶解析出形成的。熱處理過程中金屬材料冷卻轉(zhuǎn)變溫度不同，形成不同的微觀相結(jié)構(gòu)，金屬材料的合金成分不同，熱處理以后會有不同的微觀顯微組織。為了滿足對金屬材料各種性能的要求，對金屬材料進(jìn)行強(qiáng)韌化處理，加入合金成分進(jìn)行固溶強(qiáng)化，冷變形回復(fù)再結(jié)晶細(xì)晶強(qiáng)化，塑性變形增加金屬材料的位錯(cuò)強(qiáng)化。金屬材料強(qiáng)韌化處理以后，可以應(yīng)用在工程和機(jī)械方面，有工程結(jié)構(gòu)鋼、機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼，應(yīng)用在工具制造和耐熱耐高溫的高科技行業(yè)，有工具鋼、高溫合金鋼。熱處理的發(fā)展有整體熱處理、表面熱處理、化學(xué)熱處理，我國先進(jìn)的熱處理設(shè)備和熱處理技術(shù)為我國現(xiàn)代化建設(shè)作出了重要貢獻(xiàn)。

1、金屬材料的微觀晶體結(jié)構(gòu)

金屬材料都是晶體結(jié)構(gòu)，如果金屬在液態(tài)急冷也會形成非晶態(tài)組織。晶體有單晶體和多晶體，單晶體是單一位向的晶體，多晶體是不同位向的晶體，晶體的不同位向我們稱之為晶粒。

金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)有體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格，各種晶格結(jié)構(gòu)的晶體都有它的晶向指數(shù)和晶面指數(shù)。晶向指數(shù)的確定方法是建立坐標(biāo)系，求坐標(biāo)uvw，化整數(shù)uvw，加中括號，晶面指數(shù)的確定方法是建立坐標(biāo)系，求截距、取倒數(shù)、化整數(shù)、加小括號。金屬材料的微觀顯微組織由各個(gè)相組成，所謂相就是金屬材料中結(jié)構(gòu)相同、成分性能均一的組成部分。金屬材料合金成分在金屬晶體中固溶，金屬材料晶體結(jié)構(gòu)中存在空位、間隙原子，存在位錯(cuò)，還有晶界、相界以及表面。

2、金屬材料合金成分的溶入析出理論

金屬材料由金屬晶體加入合金成分固溶在金屬晶體的晶胞內(nèi)，合金成分它們的原子以分子間力、金屬鍵、共價(jià)鍵、離子鍵的結(jié)合力的形式固溶。金屬材料合金成分的原子在金屬晶體的晶胞內(nèi)的固溶位置隨溫度而變化，溫度升高原子逐漸固溶在金屬晶體的晶胞心部，快速冷卻時(shí)原子析出在金屬晶體的晶胞表面，金屬材料的晶格結(jié)構(gòu)從體心立方晶格轉(zhuǎn)變成面心立方晶格和密排六方晶格。金屬材料合金成分的原子從晶胞心部向晶胞表面的析出過程是微觀相結(jié)構(gòu)的形成過程，在熱處理冷卻過程中不同的冷卻轉(zhuǎn)變溫度析出具有不同形態(tài)的相組織。從加熱狀態(tài)快速冷卻至室溫的金屬材料晶格結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)變我們稱之為金屬材料的相變。

金屬材料的熱處理過程是金屬材料加熱、保溫和快速冷卻的過程，在熱處理加熱過程中，隨著溫度的升高，金屬材料的合金成分在金屬晶體晶胞內(nèi)的溶入度不斷增大，從加熱保溫狀態(tài)以一定的冷卻速度冷卻，隨著金屬材料合金成分在金屬晶體晶胞內(nèi)的溶入度迅速減小，合金成分析出在金屬晶體的晶胞表面，在室溫下可以從電子顯微鏡觀察到不同的微觀相組織。

3、金屬材料合金成分和力學(xué)性能

金屬材料中的合金成分可以增加金屬材料的強(qiáng)度。金屬材料合金成分不同，原子之間的結(jié)合力不同，則金屬材料的力學(xué)性能不同。純金屬只有一種金屬原子，它們原子之間的結(jié)合力我們稱之為分子間力。如果固溶的合金元素是金屬元素，則固溶的合金元素之間形成金屬鍵，如果固溶的合金元素是金屬元素和非金屬元素，則形成共價(jià)鍵，兩個(gè)原子各提供一個(gè)價(jià)電子形成的共價(jià)鍵稱為一般共價(jià)鍵，由一個(gè)原子單獨(dú)提供價(jià)電子形成的共價(jià)鍵稱為配位共價(jià)鍵。如果固溶的合金原子結(jié)合力強(qiáng)形成離子鍵，離子鍵是金屬原子的核外電子進(jìn)入非金屬原子的核外電子軌道形成離子鍵化合物。

在熱處理中，同樣的冷卻轉(zhuǎn)變溫度不同的金屬材料有不同的微觀析出形態(tài)，這和金屬材料原子之間的結(jié)合力有關(guān)，原子之間的結(jié)合力不同原子析出速度不同，形成不同的微觀相結(jié)構(gòu)，材料因此具有不同的強(qiáng)度、硬度等力學(xué)性能。

4、金屬材料原子的結(jié)合力和防腐蝕性

金屬材料要具有很強(qiáng)的抗氧化和抗腐蝕的能力?？諝?、蒸汽、水屬于弱腐蝕介質(zhì)，酸、堿、鹽屬于化學(xué)侵蝕性介質(zhì)。在金屬材料中間隙固溶的合金原子之間存在結(jié)合力，如果金屬晶體的原子和合金成分原子之間也存在結(jié)合力，則間隙固溶的合金成分的原子能量增加，間隙原子置換出金屬晶體的原子，置換出的金屬原子進(jìn)入金屬晶體的空位或表面，進(jìn)入表面的金屬晶體原子和弱腐蝕介質(zhì)或者化學(xué)浸蝕性介質(zhì)的原子結(jié)合形成化合物，金屬材料就會被氧化腐蝕。

如何防止金屬材料氧化腐蝕，就是要防止金屬材料的金屬晶體的原子被合金原子置換。金屬材料的合金原子固溶后由于間隙固溶原子會造成晶格綺變，原子核對電子的束縛力很大，形成自由電子可能性很小，而間隙固溶的原子核外電子軌道的重疊很多，能形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。如果合金材料中加入一種金屬合金元素則金屬原子之間以分子間力的形式形成穩(wěn)定的固溶體。如果加入兩種不同的金屬合金元素則形成穩(wěn)定的金屬鍵固溶體，如果加入兩種合金元素一種是金屬一種是非金屬，則形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵化合物或離子鍵化合物固溶體。如果是兩種合金元素則原子數(shù)要相同，否則多余的合金原子容易和金屬晶體的原子形成結(jié)合力，容易置換出金屬晶體的原子，造成氧化腐蝕。我們可以用原子之間結(jié)合力的方式設(shè)計(jì)合金成獲得

具有優(yōu)良性能的金屬材料。

5、金屬材料微觀相結(jié)構(gòu)的相變理論

金屬材料在熱處理中同一個(gè)相變溫度則形成單相組織，不同相變溫度則形成多相組織。以鐵碳合金的熱處理微觀顯微組織分析，亞共析鋼緩慢冷卻得到鐵素體和珠光體組織。鐵素體是白色的塊狀組織，珠光體是黑色的片狀組織。鐵素體和珠光體的形成是金屬材料加熱、保溫、冷卻過程中，合金成分從金屬晶體的晶胞內(nèi)析出在金屬晶體的晶胞表面，由于在加熱的高溫狀態(tài)緩慢冷卻因此金屬材料的冷卻轉(zhuǎn)變溫度高，原子的析出速度慢，析出的合金成分慢慢聚集形成珠光體片狀組織，合金成分含量很少的晶胞形成白色的鐵素體塊狀組織。

如果熱處理過程中金屬材料的冷卻速度快，冷卻轉(zhuǎn)變溫度低，原子的析出速度快。如果貝氏體冷卻轉(zhuǎn)變溫度偏高則金屬材料合金成分的原子在金屬晶體的晶胞表面析出形成羽毛狀的上貝氏體組織，如果貝氏體冷卻轉(zhuǎn)變溫度偏低則形成針狀或竹葉狀的下貝氏體組織。

如果金屬材料在冷卻介質(zhì)中快速冷卻，原子的析出速度快，因此合金成分在很短的時(shí)間內(nèi)快速析出在金屬晶體的晶胞表面形成板條狀馬氏體組織。在板條狀馬氏體組織形成的同時(shí)，出現(xiàn)殘余奧氏體組織，殘余奧氏體組織是金屬材料合金成分析出在金屬晶體晶胞表面以后的組織。

6、結(jié)論

（1）金屬材料的合金成分固溶在金屬晶體的晶胞內(nèi)，在熱處理過程中隨著溫度的變化合金成分在金屬晶體的晶胞內(nèi)溶入析出，金屬晶體的晶格結(jié)構(gòu)從合金成分溶入金屬晶體晶胞心部的體心立方晶格轉(zhuǎn)變成合金成分析出在金屬晶體晶胞表面的面心立方晶格和密排六方晶格。

（2）金屬材料間隙固溶的金屬或非金屬原子由于原子核對電子軌道電子的束縛力大，電子軌道的重疊較多，如果合金成分的金屬或非金屬的原子配位數(shù)相同，則可以形成穩(wěn)定的固溶體。如果可以避免金屬晶體的原子被置換，有效防止金屬材料的氧化腐蝕。

（3）微觀顯微組織的相結(jié)構(gòu)是在熱處理中合金成分的原子在金屬晶體的晶胞表面析出形成的。不同的過冷轉(zhuǎn)變溫度析出具有不同形態(tài)的相結(jié)構(gòu)。金屬材料在熱處理過程中金屬晶體晶格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變我們稱之為相變。

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關(guān)鍵詞：難熔金屬；研究應(yīng)用現(xiàn)狀；質(zhì)量控制

中圖分類號： TG244 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2013）05（c）0000-00

1 引言

難熔金屬包括鎢、鉬、鉭、鈮、錸和釩六種，這六種金屬均為熔點(diǎn)在2000攝氏度以上的材料。難熔金屬材料及其和合金具有熔點(diǎn)高，在高溫環(huán)境下強(qiáng)度高，對液態(tài)金屬腐蝕抗性強(qiáng)、具有加工可塑性等共同點(diǎn)。難熔金屬及其合金材料的的使用溫度比高溫合金要的多，一般在1100-3320攝氏度之間。

2.難熔金屬材料應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1鈮合金

鈮合金在1100-1650攝氏度下的強(qiáng)度較高，它的焊接特性良好，具有很好的室溫可塑性，同時(shí)作為難熔金屬中密度最小的一種，能夠加工制作成形狀復(fù)雜的產(chǎn)品。按照合金強(qiáng)度不同可以將鈮合金分為低強(qiáng)度、中強(qiáng)度和高強(qiáng)度三類，按照合金密度不同可以分為低密度、高密度兩類。美國和俄羅斯對鈮合金的研發(fā)各自不同，研究種類多達(dá)二十幾種。美國以W、Hf、Mo作為鈮的強(qiáng)化添加元素，俄羅斯則以Zr、W、Mo為主，第二相強(qiáng)化則主要是以C為主。

2.2 鉬合金

鉬合金的熔點(diǎn)相比于鉭和鎢較低，它的優(yōu)點(diǎn)是彈性模值最高，且其密度、膨脹系數(shù)都較小，高溫蠕變性能非常優(yōu)秀。鉬合金的焊接性能很好，焊縫的強(qiáng)度和可塑性都能達(dá)到一定的條件，其工藝性能在鎢之上。但是它在低溫環(huán)境下會脆化，高溫環(huán)境下氧化問題嚴(yán)重。

鉬合金的開發(fā)當(dāng)以俄羅斯為代表，按照合金元素的不同可以將鉬合金劃分為十四類，其中的添加元素主要是Ti、C、Re、Zr，同時(shí)也添加一些Ni、Nb、B等元素來改變材料的一些特性。

在所有的鉬添加元素中，只有錸對其低溫環(huán)境下的可塑性有利；Re元素在提升鉬的低溫環(huán)境可塑性的同時(shí)，還可以提升其強(qiáng)度和焊接性能，明顯降低其再結(jié)晶之后的脆裂趨勢，顯著提高其高溫穩(wěn)定性，對抗熱震性尤其明顯。

2.3 鉭合金

鉭合金的熔點(diǎn)高，膨脹系數(shù)小，其抗熱震性能和塑造韌性都很優(yōu)秀，它的缺點(diǎn)是在500攝氏度以上的環(huán)境中工作時(shí)，抗氧化性能很差，一般都要在表面進(jìn)行抗氧化涂層處理。美國和俄羅斯先后研制出了在高溫環(huán)境中蠕變性能和強(qiáng)度都符合要求的鉭合金材料。

鉭合金使用與鈮合金相似的涂層材料，鈮合金是鉭鈮涂層的主要研究對象。在靜態(tài)空氣環(huán)境中，鉭合金的多元難熔金屬化合物表現(xiàn)出的抗氧化性能良好。

2.4 鎢合金

鎢合金涂層中最具有發(fā)展?jié)摿Φ氖蔷哂懈邚?qiáng)度和高熱穩(wěn)定性能的硼化物和難溶氧化物保護(hù)層，鎢合金涂層的研究方向是將具有自愈能力的硅化物覆蓋在保護(hù)表面，難熔氧化物和硅化物的混合物則覆蓋在有阻擋襯底的硅化物上，這樣便可以使制品長時(shí)間工作在特定的使用環(huán)境中。

3 難熔金屬材料的質(zhì)量控制

隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場的需求的復(fù)雜化，對難熔金屬材料的質(zhì)量要求越來越高，只有不斷提高難熔金屬材料的質(zhì)量檔次，才能獲得更大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

3.1 材料成分的優(yōu)化

材料成分的優(yōu)化主要是通過合金化和摻雜來實(shí)現(xiàn)的。這種方法可以很好的提高難熔金屬材料的質(zhì)量和性能。

將鎢和錸制作成為鎢錸合金可以很好的提高材料的性能，使其兼具兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，這種合金的熔點(diǎn)很高，強(qiáng)度和再結(jié)晶的溫度比鎢要高，而延性和脆性的轉(zhuǎn)變溫度則比鎢低。還具有很好的焊接性能，抗腐蝕性能，電阻率高，電子逸出功率低，在電子等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這種合金在退火后延性提高顯著，這點(diǎn)與鎢恰好相反。

利用摻雜微量元素改變材料的再結(jié)晶性能，這樣便能克服材料的再結(jié)晶脆性。譬如摻雜鉬材料正在取代純鉬材料出現(xiàn)在特種的引出線和燈泡支架中。

3.2 制造工藝的改善

提高難熔金屬材料質(zhì)量水平的有效方法之一就是制造工藝的改善。

TZM是目前使用范圍廣，使用量大的一種鉬很近，其使用環(huán)境主要是1000攝氏度以上的高溫場合。但是TZM是一種脆性材料，很難對其進(jìn)行熱變形加工，若采用直接鍛造，成品的產(chǎn)出率很低，因此改善制造工藝成為一個(gè)有效的途徑。通過熱擠壓開坯之后鍛造，同時(shí)控制好擠壓和鍛造之間的形變量和加熱工藝便可以大大提高TZM合金棒的成品率。

采用鉬作為電極的玻璃熔爐來代替煤、油、汽等燃料加熱方式是近幾十年來快速發(fā)展的一種工藝。但是玻璃可能因?yàn)殂f棒電極的雜質(zhì)含量高而產(chǎn)生氣泡或者著色，為了保障質(zhì)量水平可以改善鉬的燒結(jié)工藝，從而得到低氧、低碳的質(zhì)量優(yōu)秀的鉬。

3.3 生產(chǎn)設(shè)備的改進(jìn)

提高難熔金屬材料質(zhì)量的重要方法之一就是生產(chǎn)設(shè)備的改進(jìn)。

為了提高鎢鉬絲的生產(chǎn)質(zhì)量，大量的新設(shè)備被研制成功如：四模、六模、八模的多模細(xì)拉絲設(shè)備等，這些設(shè)備的推廣使用可以很好的提升鎢鉬絲的產(chǎn)品質(zhì)量。

鎢鉬絲質(zhì)量的進(jìn)一步提升需要加強(qiáng)鎢鉬粉末冶制工藝中一些關(guān)鍵設(shè)備的研制，國外難熔金屬的生產(chǎn)很大曾度上依靠生產(chǎn)設(shè)備的改善來實(shí)現(xiàn)。

3.4 新產(chǎn)品的開發(fā)

隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場需求的變化，對難熔金屬材料的多樣性和高性能也提出了更高更新的要求。

集成電路正朝著大規(guī)模的方向發(fā)展，這對濺射靶材在成分、特性和規(guī)格上提出了不同的要求，在冷壓和真空環(huán)境中采用粉末冶金方法燒結(jié)的硅化鎢具有很低的電阻率，同時(shí)期純度高、密度大適合在MOS集成電路中使用。

核電工業(yè)在世界范圍內(nèi)快速發(fā)展，用于燃料組件的控制棒導(dǎo)向管需要使用變截面的鋯合金管，這種市場需求可以促進(jìn)新產(chǎn)品的研發(fā)。

4 結(jié)論

難熔金屬材料已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到大量的使用，不同的金屬材料使用范圍不同。同時(shí)技術(shù)的進(jìn)步和市場需求的復(fù)雜化對難熔金屬性能提出了更高的要求。本文介紹了難熔金屬難熔金屬材料鎢、鉬、鉭、鈮及其合金的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀，分析了幾種材料的優(yōu)缺點(diǎn)，然后從材料成分的優(yōu)化、制造工藝的改善、生產(chǎn)設(shè)備的改進(jìn)、新產(chǎn)品的開發(fā)等方面對難熔金屬材料質(zhì)量的提高方法進(jìn)行了分析和說明，為研制生產(chǎn)質(zhì)量可靠，性能優(yōu)越的難熔金屬材料提供一些建議和途徑。

參考文獻(xiàn)

篇4

玻璃－金屬封接的主要問題為兩者的物理化學(xué)不相容和熱應(yīng)力問題。玻璃的主要成分為SiO2，Al2O3，為典型的非金屬材料，為共價(jià)鍵連接結(jié)構(gòu)，而金屬則以電子云的方式結(jié)合，導(dǎo)致熔融狀態(tài)的玻璃材料在金屬表面無法潤濕鋪展，從而無法達(dá)到玻璃－金屬的封接。此外，玻璃與一般金屬的熱膨脹系數(shù)相差很大，即使兩者能夠潤濕連接，也會在冷卻過程中產(chǎn)生較大的應(yīng)力，甚至出現(xiàn)玻璃炸裂的現(xiàn)象。針對物理化學(xué)不相容性問題，主要采用金屬材料表面改性的方法，以達(dá)到熔融玻璃與金屬的潤濕鋪展。在電真空行業(yè)，目前廣泛應(yīng)用的金屬表面改性方法是金屬表面預(yù)氧化，首先在含氧氛圍中加熱金屬表面，使表面產(chǎn)生與基體結(jié)合緊密的氧化膜（如Fe2O3，F(xiàn)e3O4等），該氧化膜可與熔融的玻璃潤濕鋪展，從而解決玻璃－金屬物理化學(xué)不相容問題。針對玻璃－金屬封接應(yīng)力問題，目前主要采用開發(fā)熱膨脹系數(shù)相近的玻璃、金屬的方法。目前在玻璃－金屬封接中應(yīng)用較為廣泛的金屬材料為Fe－Co－Ni系膨脹合金（如4J29）和封接玻璃（如DM－308）。陳文莉等人［1］通過添加金屬氧化物（MnO2，Co2O3等）等對DM－308型電子玻璃進(jìn)行改性，使玻璃的抗彎強(qiáng)度提高7％，并改善了玻璃與可伐合金的封接強(qiáng)度，使兩者封接面的抗剪強(qiáng)度提高了15．6％。分析指出，添加金屬氧化物加速界面處可伐合金中的金屬元素向玻璃中的擴(kuò)散是改善封接性能的主要原因。胡忠武等人［2］采用金相、XRD，SEM等手段，研究了氧化膜的連續(xù)性、厚度對玻璃－可伐合金封接件的透氣率、抗拉強(qiáng)度的影響。研究指出，只有當(dāng)金屬氧化物的摩爾體積與金屬元素的摩爾體積之比略大于1時(shí)，金屬表面才能形成覆蓋連續(xù)且致密的氧化膜；具有尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化膜對封接有利，且氧化膜的最佳增重為3～7g/m2。DongqiangLei等人［3］針對太陽能接收器玻璃－可伐封接的薄弱環(huán)節(jié)，利用高頻感應(yīng)加熱方式，對預(yù)先氧化的可伐合金與玻璃進(jìn)行封接試驗(yàn)，并測試了接頭的密封性能、接頭強(qiáng)度、抗溫度沖擊性能及結(jié)合面的顯微組織。試驗(yàn)結(jié)果表明，0．3～0．8mg/cm2的可伐合金預(yù)氧化增重條件可得到良好的玻璃－可伐封接接頭。筆者還利用試驗(yàn)測量和ANSYS有限元方法［4］測定和計(jì)算了太陽能接收管可伐與玻璃封接接頭的殘余應(yīng)力，試驗(yàn)結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果相吻合，并指出接頭的薄弱點(diǎn)不僅出現(xiàn)在玻璃－可伐的封接面，玻璃外表面靠近封接面處也是應(yīng)力集中較大的區(qū)域。此外，金屬環(huán)伸入玻璃管的長度越大，則接頭的最大殘余應(yīng)力就減小。

2陶瓷－金屬封接

與玻璃－金屬封接相似，陶瓷－金屬封接亦有2種材料物理化學(xué)不相容和熱應(yīng)力問題。陶瓷－金屬封接工藝主要通過陶瓷表面燒結(jié)金屬化層的方式實(shí)現(xiàn)與金屬材料的表面潤濕。對熱應(yīng)力的釋放則依賴于金屬化層和釬焊過程中釬料的變形和緩沖。陶瓷-金屬封接廣泛采用的是燒結(jié)金屬粉末法（如活性鉬－錳法），該連接工藝主要包括陶瓷的處理、膏粉的制備、涂膏、金屬化燒結(jié)、鍍鎳、二次金屬化、釬焊等過程。陶瓷表面金屬化層的質(zhì)量是決定整個(gè)陶瓷－金屬封接接頭的主要環(huán)節(jié)。目前對該種方法的研究主要集中在陶瓷表面金屬化的機(jī)理研究、表面金屬化強(qiáng)度提高、陶瓷與金屬化層強(qiáng)度表征等。北京真空電子技術(shù)研究所對陶瓷－金屬封接工藝及機(jī)理開展了大量研究工作。張巨先等人［5］研究了不同陶瓷表面金屬化時(shí)金屬粉與陶瓷相的相互作用機(jī)理。針對w（Al2O3）95％陶瓷采用Mo含量不同的粉末對陶瓷表面金屬化，指出在金屬化過程中，Mo顆粒形成骨架網(wǎng)絡(luò)，金屬粉中的玻璃相填充骨架網(wǎng)絡(luò)的空隙，并與w（Al2O3）95％陶瓷中的玻璃相融和，通過毛細(xì)作用滲入陶瓷，得到有一定強(qiáng)度的致密金屬化層，當(dāng)玻璃相含量較高時(shí)，會在骨架網(wǎng)絡(luò)中形成較多的內(nèi)閉口氣孔。針對高純Al2O3陶瓷［6］，由于陶瓷內(nèi)部無玻璃相及玻璃相遷移通道，其金屬化主要通過Al2O3相表面細(xì)小顆粒的溶解、沉淀、析出及玻璃相對Al2O3陶瓷表面的潤濕過程，實(shí)現(xiàn)致密結(jié)構(gòu)。趙世柯等人［7］采用傳統(tǒng)的Mo-Mn法對透明Al2O3陶瓷進(jìn)行了金屬化，獲得了氣密性可靠的陶瓷-金屬封接件，并指出金屬化層與陶瓷之間的結(jié)合主要來源于金屬化層中的玻璃態(tài)物質(zhì)表面良好的潤濕性。由于制備工藝的限制，陶瓷內(nèi)部存在隨機(jī)的內(nèi)部和表面缺陷，則其與金屬封接接頭的強(qiáng)度具有很大的分散性。石明等人［8］采用Weibull統(tǒng)計(jì)和正態(tài)分布，對氧化鋁陶瓷的封接強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，試驗(yàn)表明，Weibull模數(shù)和變異系數(shù)可以表征材料強(qiáng)度的離散性。

3陶瓷－金屬活性釬焊

陶瓷－金屬活性釬焊工藝?yán)脗鹘y(tǒng)的釬焊方法，通過在釬料中添加活性成分（Ti，Zr等），可以增大釬料對氧化物、硅酸鹽等物質(zhì)的親和力，實(shí)現(xiàn)釬料對陶瓷表面的潤濕和鋪展，完成陶瓷－金屬的釬焊，而釬料對金屬側(cè)的潤濕能力一般都較強(qiáng)，因此對其研究較少。相對于陶瓷－金屬封接工藝，陶瓷－金屬活性釬焊具有工序少、周期短、封接溫度低、零件變形小等優(yōu)點(diǎn)，因此成為近年來陶瓷－金屬連接方向的研究熱點(diǎn)。YLiu等人［9］研究了SiC陶瓷的活性釬焊（Ag－35．25Cu－1．75Ti）工藝（溫度、保溫時(shí)間）對接頭力學(xué)行為的影響，研究指出，隨著釬焊溫度的升高，釬焊接頭的彎曲強(qiáng)度升高，但隨著保溫時(shí)間的延長，活性釬料與陶瓷間的反應(yīng)厚度增大，形成較多的脆性金屬間化合物，使接頭的力學(xué)性能下降。此外，筆者通過XRD手段分析了界面的反應(yīng)產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)陶瓷與活性釬料的連接面由SiC/連續(xù)細(xì)小的TiC層/不連續(xù)粗大的Ti5Si3層/填充合金層組成，從而驗(yàn)證了活性元素Ti與SiC陶瓷間的反應(yīng)產(chǎn)物。ZWYang等人［10］研究了SiO2－BN陶瓷與因瓦合金的Ag－21Cu－4．5Ti活性釬焊。釬焊溫度為1113~1173K，保溫時(shí)間為5~30min。通過掃描電鏡和投射電鏡分析發(fā)現(xiàn)，非晶態(tài)SO2在釬焊過程中活性較低，而h－BN與Ti反應(yīng)生成細(xì)晶反應(yīng)層的活性較大，釬焊過程中形成了100~150nm厚的TiN－TiB2反應(yīng)層，從而實(shí)現(xiàn)了陶瓷與金屬的連接接頭。而因瓦合金中的Fe，Ni元素與Ti元素反應(yīng)生成Fe2Ti，Ni3Ti，并固溶在Ag－Cu基體中，隨著脆性相Fe2Ti，Ni3Ti含量的增高，接頭的抗剪能力下降。李卓然等人［11］研究了95％氧化鋁陶瓷與低碳鋼Ag－Cu－Ti活性釬焊反應(yīng)機(jī)理。試驗(yàn)采用的釬焊溫度為950℃，保溫時(shí)間為5min。通過XRD方法對接頭不同區(qū)域的物相進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，接頭由Al2O3陶瓷/Ti3Cu3O/Ti3Al＋TiMn＋TiFe2＋Ag＋Cu/TiC/低碳鋼組成，釬料中的活性元素Ti，一方面和Cu與Al2O3反應(yīng)形成Ti3Cu3O和Ti3Al，另一側(cè)由于Ti是強(qiáng)碳化物形成元素，導(dǎo)致Ti向低碳鋼側(cè)擴(kuò)散與C充分接觸，同時(shí)較小的C原子也快速向釬料層擴(kuò)散，形成連續(xù)的TiC層，另外與Fe，Mn結(jié)合生成TiFe2和TiMn。

4陶瓷－金屬過渡液相擴(kuò)散焊

陶瓷－金屬的活性釬焊工藝可實(shí)現(xiàn)兩者的可靠連接，但接頭的高溫高應(yīng)力下的環(huán)境適應(yīng)性較差，這是由于活性釬焊的連接溫度較低，若提高釬焊溫度又會引起熱應(yīng)力的增大。而陶瓷－金屬的過渡液相擴(kuò)散焊可較好地解決此問題。陶瓷－金屬過渡液相擴(kuò)散焊的中間層一般為復(fù)合中間層，即由一薄層低熔點(diǎn)金屬或合金熔敷在相對較厚的高熔點(diǎn)核心層上。低熔點(diǎn)薄層熔化后擴(kuò)散進(jìn)入高熔點(diǎn)材料并與之反應(yīng)，使液相消失，形成的合金或中間層性質(zhì)取決于高熔點(diǎn)核心材料的物理性質(zhì)。JiuchunYan等人［12］研究了采用Cu/Ni/Cu中間層連接Al2O3陶瓷與6061鋁合金。釬焊溫度為580℃，隨著保溫時(shí)間的延長，接頭的抗剪強(qiáng)度呈提高趨勢；釬縫部位有純Ni層、Al0．9Ni1．1化合物層、Al基固溶體的存在；釬縫中的Al－Cu的共晶組織增強(qiáng)了Ni層的擴(kuò)散，并縮短了釬焊時(shí)間。MBrochu等人［13］研究了使用Cu－Ti/Ni/Al中間層局部過渡液相擴(kuò)散連接Si3N4陶瓷和FA－129鐵鋁合金。預(yù)加壓應(yīng)力為300kPa，首先以10℃/min的加熱速度加熱到950~1100℃，并保溫30min，之后以5℃/min的速度加熱到1100~1200℃，并保溫1．5～6h完成均勻化過程，最后以55℃/min的速度降溫到300℃。其中Cu－Ti以粉末狀?yuàn)A在Si3N4/Ni之間，而Al以箔狀?yuàn)A在Ni/FA－129之間，最終接頭的彎曲強(qiáng)度約為80MPa。李京龍等人［14］以Ti/Ni/Ti為中間層，利用局部過渡液相擴(kuò)散方法對多孔C/SiC材料進(jìn)行了連接。中間層中的活性元素Ti對C/SiC潤濕性能良好，因而形成了能夠沿連接界面孔隙滲入C/SiC基體內(nèi)。接頭冷卻后可形成“扎釘結(jié)構(gòu)”，從而提高接頭的連接強(qiáng)度。

5結(jié)語

篇5

【關(guān)鍵詞】商業(yè)展示；金屬材料；再設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)主題

展示設(shè)計(jì)的新觀念由最初的只注重能否排列整齊，演進(jìn)到現(xiàn)代的追求視覺效果的展示設(shè)計(jì)，拓寬了展示觀念的更新，提供了整體開放式的空間，在極具視覺美感的設(shè)計(jì)中，引導(dǎo)觀者，進(jìn)入一個(gè)展示與消費(fèi)的領(lǐng)域。展示是以資訊傳達(dá)為目的，在一定期間及特定的空間里，將所傳達(dá)的內(nèi)容展現(xiàn)給觀者的一種傳達(dá)方法和現(xiàn)象，展示是將主體在特定的空間演出的綜合技術(shù)。展示的綜合理念施展出者將其目的與意圖配合設(shè)計(jì)環(huán)境的條件，組成一定綜合的造型空間，而此類展示的特長是將目的與意圖傳達(dá)訴求表現(xiàn)出來。而展示的傳達(dá)要素包括模型、實(shí)物、照片、幻燈片、影片等各種影像，綜合在一定的空間中為共同的設(shè)計(jì)主題展品服務(wù)。

在展示設(shè)計(jì)中，無論是展品還是輔助媒體材料，只要把它們制作出來，通常就需要材料，而材料又具有豐富的表情特征。對材料性能的認(rèn)識與把握，有利于創(chuàng)造出優(yōu)秀的展示設(shè)計(jì)。

優(yōu)秀的展示設(shè)計(jì)，其展示效果與展示手段有直接的關(guān)系，所以如何正確選擇展示材料運(yùn)用的展示手段、如何發(fā)揮材料合組效果、這是設(shè)計(jì)者的理論思想、知識水平的表現(xiàn)，也是設(shè)計(jì)者對生活、對科學(xué)、對文化、對藝術(shù)的理解與表達(dá)，關(guān)系到展示效果的成熟。本文主要從展示設(shè)計(jì)所常采用的金屬展架角度分析，要掌握這些金屬材料的基本特點(diǎn)，發(fā)揮金屬材料展示設(shè)計(jì)的效果。

一、金屬材料在展示設(shè)計(jì)中的地位與作用

材料是每一個(gè)時(shí)代文明的標(biāo)志，人類的發(fā)展就是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)新材料，運(yùn)用新材料進(jìn)行創(chuàng)新的過程。我國展覽業(yè)所采用的材料已由木材類材料逐漸過渡到金屬材料，以往木結(jié)構(gòu)材料加工工藝十分復(fù)雜，運(yùn)輸不便。金屬展架的應(yīng)用，改變了木結(jié)構(gòu)的展架，以適應(yīng)新展示設(shè)計(jì)風(fēng)格的需要。

在展示設(shè)計(jì)應(yīng)用材料的世界中，金屬展示材料與非金屬展示材料相比有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，金屬展示材料具有較高的強(qiáng)度，良好的塑性與韌性，能抵抗沖擊載荷的作用，延展性較好。隨著金屬材料的開發(fā)與利用，金屬已經(jīng)成為現(xiàn)代商業(yè)展示設(shè)計(jì)中最主要的應(yīng)用材料?，F(xiàn)代商業(yè)展示制作時(shí)間一般是三天左右，展出大約一周，然后一天拆展，接下來進(jìn)行下一個(gè)展示的制作，所以展示對展示材料應(yīng)用有著極高的要求。金屬作為特殊材料，能夠靈活拆裝，以滿足展示設(shè)計(jì)的需要，而且其結(jié)構(gòu)連接方式易操作。相比之下，木材料整體結(jié)構(gòu)造型較為笨重，不易于安裝、拆卸與運(yùn)輸。除此之外，金屬展示材料不宜發(fā)生火災(zāi)等意外。作為裝飾材料，具有輕盈、高雅、光彩奪目且有力度的特點(diǎn)，并且金屬材料較堅(jiān)固，性能較為穩(wěn)定，不宜彎曲變形，這些金屬所固有的特性使其可以作為展示設(shè)計(jì)中強(qiáng)有力的道具材料，也可以用于制作展架等。

為了減少材料的使用量，縮短制作工期，金屬展具的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)也有利于再循環(huán)利用。金屬包括的范圍十分廣泛，包括存在于自然界之中的金屬元素或金屬元素與非金屬元素的組合而成的具有金屬性質(zhì)的合金。金屬有著獨(dú)特的視覺美感與魅力展現(xiàn)了他們自身的優(yōu)勢，因此頗得人們的親睞，也一直是設(shè)計(jì)藝術(shù)家們施展才華最熱衷的材料。金屬類材料具有優(yōu)越的表現(xiàn)材料效果，往往具有冰冷、貴重的特質(zhì)，通常能夠提高物品另一種意味。金屬可以根據(jù)不同的設(shè)計(jì)需要做成不同的形狀，以產(chǎn)生滿足各種需求的視覺效果。采用金屬材料制作的裝飾，除了冷峻的金屬材料會使觀者產(chǎn)生現(xiàn)代的、冷漠的感受外，也會擁有華麗與輝煌感和特有的韌性與光澤。現(xiàn)代的金屬材料種類十分的廣泛，為裝飾作品反映現(xiàn)代生活提供了良好的表現(xiàn)材料。金屬和其他的工藝素材相比，不能在地面上外露他的姿容，因此發(fā)展較為緩慢，然而，由于它具有其他素材所不具有的加工性，在日常生活中廣泛使用，金屬材料的廣泛使用也豐富了人們的生活。金屬已成為人們生活中不可缺少的材料，包括每個(gè)家庭中能看到的家電器皿，以及平時(shí)不能直接用肉眼觀看的的金屬，可以說數(shù)不勝數(shù)，無處不在。誰都無法預(yù)料如果世界上沒有金屬的存在會如何發(fā)展。

金屬材料具有優(yōu)越的表現(xiàn)效果，除了作為展示手段的材料之外，其表面的效果也廣泛為展示設(shè)計(jì)服務(wù)。在使用金屬進(jìn)行展示設(shè)計(jì)造型時(shí)，一方面要了解金屬的基本的科學(xué)知識，另一方面要根據(jù)設(shè)計(jì)的要求與特點(diǎn)來合理的安排工藝程序。

二、金屬材料在展示設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)表現(xiàn)

在最初的設(shè)計(jì)構(gòu)思過程中，要整體理解與把握所展商品的特性，圍繞著展示設(shè)計(jì)的構(gòu)思、表達(dá)、設(shè)計(jì)制作等過程來選擇金屬材料。要主動收集金屬相關(guān)材料，有針對性的研究金屬與設(shè)計(jì)之間的相互關(guān)系，并非是單純的應(yīng)用。要系統(tǒng)化，即在明確目的的基礎(chǔ)上，通過對資訊的分析，確定主題，進(jìn)行梳理、組織、系統(tǒng)化架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上展開對空間道具的設(shè)計(jì)。這個(gè)過程就是對展品、環(huán)境、道具、材料進(jìn)行系統(tǒng)化處理與再設(shè)計(jì)的過程。對不同的展示設(shè)計(jì)，要注意把握主題與烘托氣氛，以此來選擇適合的金屬材料。要根據(jù)不同的展品來確定金屬材料。

商業(yè)展示設(shè)計(jì)是為表達(dá)一定的商業(yè)理念而進(jìn)行的活動，針對受眾人群不同的性格特征、年齡特征、心理特征來構(gòu)思與實(shí)施。其中，展示設(shè)計(jì)的造型美是多元的，但無論是形態(tài)美、功能美還是結(jié)構(gòu)美都與材料美有著木不可分的關(guān)系。首先，金屬材料的色彩分為人工色彩和自然色彩，金屬的固有色是展示設(shè)計(jì)中的主要要素之一，設(shè)計(jì)必須充分發(fā)揮有色的美感，盡可能不削弱金屬色彩美感功能的發(fā)揮?？梢赃\(yùn)用對比、點(diǎn)綴等手法來加強(qiáng)金屬材料固有色彩的美感功能，豐富其視覺表現(xiàn)。同時(shí)還要正確的處理展品本身的顏色與所使用的金屬材料的顏色。在一組灰色調(diào)展品展示中，如果大面積采用銀白色的金屬材料，不僅會喧賓奪主，點(diǎn)到主次關(guān)系，而且還會一定程度造成視覺混亂，嚴(yán)重削弱展品本身的說服力，導(dǎo)致該次展示的局部失敗。要做到金屬材料與展品本身在展示中有明顯的力量區(qū)別，給人不平衡的視覺感受，要引導(dǎo)觀者將注意力集中在展品上而非展具材料或是形式上。

其次，金屬材料的光澤美也是其被應(yīng)用廣泛的因素之一，它使材料呈現(xiàn)出不同顏色的同時(shí)，也呈現(xiàn)出不同的光澤度。金屬的光澤度能夠通過視覺感受而獲得在心理上、生理上的某種反應(yīng)，引起某種情感，產(chǎn)生某種聯(lián)想而產(chǎn)生審美體驗(yàn)。

再次，金屬材料的肌理美是指材料的組織結(jié)構(gòu)在視覺上或觸覺上能夠感受到的一種表面材質(zhì)，它是展示設(shè)計(jì)造型美的重要元素，具有極大的藝術(shù)表現(xiàn)力，不同的肌理有不同的審美品格和個(gè)性，會對觀者的心理產(chǎn)生不同的影響。同一種展示會因?yàn)椴牧霞±淼牟煌幚矶a(chǎn)生截然不同的視覺效果。金屬材料的應(yīng)用是設(shè)計(jì)者進(jìn)行表達(dá)自己創(chuàng)作思想的主要途徑，具體在設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念，以及要注意金屬材料自身肌理感的表現(xiàn)。

最后，金屬材料表面的再設(shè)計(jì)，可使其與它所處的環(huán)境之間提供一種和諧的關(guān)系，可通過其對比來強(qiáng)化設(shè)計(jì)內(nèi)涵，以此來影響創(chuàng)作者與觀者的心里，刺激產(chǎn)生全新的感受。在感知金屬材料美與形式美的基礎(chǔ)上加以情感聯(lián)想，發(fā)現(xiàn)金屬材料非固有的應(yīng)用價(jià)值與審美價(jià)值，進(jìn)而提升展示空間意境，從而更好地發(fā)揮展示設(shè)計(jì)的展示性與功能性。

三、展示設(shè)計(jì)理念發(fā)展與金屬材料應(yīng)用的關(guān)系

設(shè)計(jì)理念的更新，不斷倡導(dǎo)綠色環(huán)保設(shè)計(jì)，注重材料的運(yùn)用與環(huán)境之間關(guān)系的反思，注重考慮材料的可拆卸性、可回收性、可重復(fù)利用性等功能目標(biāo)，還要保證展示設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和功能性，突出生態(tài)意識和以人為本的設(shè)計(jì)觀念。在展示設(shè)計(jì)中，還要用新的觀念來正確對待設(shè)計(jì)中金屬材料的循環(huán)利用問題，要著眼于人與環(huán)境的平衡關(guān)系，在展示設(shè)計(jì)每一個(gè)過程中都要考慮環(huán)境效益，盡量減少對環(huán)境的破環(huán)。

四、結(jié)論

材料最終是為設(shè)計(jì)服務(wù)的。展示的最終目的是銷售，金屬展架等作為展示的必備手段，通過設(shè)計(jì)可以起到烘托展示氛圍的作用,有助于拉近與消費(fèi)者之間的距離。在使用金屬材料時(shí)要做到能為展品主題服務(wù)，這些金屬材料可以相互補(bǔ)充使用，可以任意拼裝組合。但是無論怎樣使用金屬材料，要注意的就是主次之間的關(guān)系，首先要注意的是不能與所展商品搶風(fēng)采，顛倒了主賓關(guān)系，使展示設(shè)計(jì)的效果事倍功半，影響展出的整體質(zhì)量，金屬材料的恰當(dāng)應(yīng)用也是展示設(shè)計(jì)藝術(shù)成功的關(guān)鍵因素之一。作為展示設(shè)計(jì)師，要將金屬材料的技術(shù)與藝術(shù)完美的結(jié)合。要充分發(fā)揮金屬材料的優(yōu)點(diǎn)，避免金屬材料存在的不足，揚(yáng)長避短，使金屬材料更好地為設(shè)計(jì)服務(wù)。隨著展示設(shè)計(jì)的發(fā)展，金屬展架的廣泛應(yīng)用，金屬材料在展示設(shè)計(jì)中的地位會不斷提高。

參考文獻(xiàn)

[1][美]桑塔耶納. 美感[M]. 繆靈珠 ,譯. 北京:中國社會科學(xué)出版社 ,1985:52.

[2]戴云亭.材料與空間展示 --從三大構(gòu)成到思維創(chuàng)意[M].上海:上海人民美術(shù)出版社 ,2005:8.

[3]劉 輝. 室內(nèi)裝飾藝術(shù)的特性及應(yīng)用[J]. 美與時(shí)代 ,2003(5) :23224.

[4]唐星明.裝飾藝術(shù)設(shè)計(jì)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社 ,2002.

[5]劉森林.論裝飾的材質(zhì)[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào) ,1998(12) :5.

篇6

本文介紹了比較教學(xué)法的選擇原因，通過材料的化學(xué)成分和性能特點(diǎn)、材料的焊接性分析和材料的焊接工藝要點(diǎn)三個(gè)方面闡述了比較教學(xué)法在金屬材料焊接課程中的具體應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目的，提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的理解知識能力。

關(guān)鍵詞：

比較教學(xué)法；金屬材料焊接；應(yīng)用

《金屬材料焊接》是焊接專業(yè)課程中的知識點(diǎn)比較多、理論性和綜合性也比較強(qiáng)的課程，所以學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較費(fèi)勁，特別是技工院校的學(xué)生，本身的基礎(chǔ)知識比較薄弱，學(xué)習(xí)起來更不容易。本技工院校也只有高級工和技師的班級才開展《金屬材料焊接》的課程，本人這學(xué)期承擔(dān)這門課程的教學(xué)任務(wù)，針對現(xiàn)況，對此門課程采取了比較教學(xué)方法，取得了很好的教學(xué)效果。

1選擇比較教學(xué)法的原因

比較教學(xué)法,顧名思義就是用比較的方法進(jìn)行教學(xué),在教學(xué)過程中,利用教學(xué)內(nèi)容的相互聯(lián)系和區(qū)別,使學(xué)生掌握和鞏固教學(xué)內(nèi)容,從而達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的一種邏輯思維方法。《金屬材料焊接》課程主要內(nèi)容有合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接、不銹鋼和耐熱鋼的焊接、鑄鐵的焊接和常用有色金屬的焊接。其中每章所講的主要內(nèi)容都是由三個(gè)部分組成，材料的化學(xué)成分和性能特點(diǎn)、材料的焊接性分析和材料的焊接工藝要點(diǎn)。很顯然，本課程的教學(xué)內(nèi)容具有很高的可比性，可以把彼此相聯(lián)系的知識點(diǎn)加以比較，從相似中找出差異，從差異中找出共性，從而找出規(guī)律性。通過比較可使新舊知識邏輯化,以便于對新知識的理解和接受;通過比較可使零散的知識系統(tǒng)化,以強(qiáng)化對知識的鞏固和掌握。由于本院校對金屬材料焊接課程的改革還處于起步階段，還沒有實(shí)踐場地，只能在課堂上完成此課程的教學(xué)任務(wù)，所以綜合現(xiàn)有的條件和學(xué)生的自身素質(zhì)，本文采用的是比較教學(xué)法。

2比較教學(xué)法的應(yīng)用

2.1比較教學(xué)法在材料的化學(xué)成分和性能特點(diǎn)中的應(yīng)用比較教學(xué)法在材料的化學(xué)成分和性能特點(diǎn)中的應(yīng)用，可以采用章中節(jié)與節(jié)之間的比較。例如，關(guān)于合金鋼的焊接，合金鋼根據(jù)強(qiáng)度分類，主要有三種類型，熱軋及正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼。這三種類型，從化學(xué)成分上，可以從含碳量上比較，還有雜質(zhì)含量上的比較，以及主要合金元素的種類和含量的比較，并且引入各個(gè)元素在材料中的作用，添加元素在焊縫中起的作用知識點(diǎn)。從性能上，可以從強(qiáng)度、延伸率、沖擊韌性和硬度的基本性能上相互比較，并引入化學(xué)成分和性能之間的對應(yīng)關(guān)系和材料各自的特殊性能和用途。

2.2比較教學(xué)法在材料的焊接性分析中的應(yīng)用比較教學(xué)法在材料的焊接性分析中的應(yīng)用，可以采用兩種方式的比較，一種方式是節(jié)與節(jié)之間的比較，另一種方式是章與章之間的比較。例如，不銹鋼和耐熱鋼的焊接，不銹鋼根據(jù)正火狀態(tài)的組織進(jìn)行分類，分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和鐵素體-奧氏體雙相鋼四種類型。首先是節(jié)與節(jié)之間的比較，奧氏體不銹鋼焊接性所面臨的主要問題是晶間腐蝕、焊接熱裂紋、鐵素體含量的控制和σ相的脆化。鐵素體不銹鋼焊接性的主要問題是焊接接頭熱影響區(qū)晶粒粗化和耐腐蝕性下降。焊接裂紋問題則不明顯，現(xiàn)代高純鐵素體對熱裂紋及冷裂紋均不敏感。馬氏體不銹鋼的焊接性有強(qiáng)烈的冷裂傾向，焊縫及熱影響區(qū)焊后均為硬而脆的馬氏體組織，鋼中含鐵量越高冷裂傾向越大，而馬氏體不銹鋼的晶間腐蝕傾向很小。而雙相鋼具有良好的焊接性能，焊接性基本上與焊縫金屬中的鐵素體含量有關(guān)。另外采用章與章之間的比較，奧氏體不銹鋼和銅及銅合金焊接時(shí)都面臨著熱裂紋的問題，但兩者產(chǎn)生熱裂紋的原因卻有所不同。奧氏體不銹鋼對熱裂紋比較敏感，一是單相奧氏體焊縫易形成方向性強(qiáng)的柱狀晶組織，硫、磷、鎳、碳等元素形成的低熔點(diǎn)共晶雜質(zhì)偏析嚴(yán)重，形成晶間液態(tài)夾層；不銹鋼的液相線與固相線距離較大，結(jié)晶時(shí)間較長，也使低熔點(diǎn)雜質(zhì)偏析嚴(yán)重。二是不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小、線膨脹系數(shù)大，導(dǎo)致焊接應(yīng)力比較大。而銅及銅合金在焊縫和熱影響區(qū)上都可能產(chǎn)生熱裂紋，主要原因是銅在液態(tài)下易氧化生成氧化亞銅(Cu2O)，它溶于液態(tài)銅而不溶于固態(tài)銅，冷凝過程中與銅生成熔點(diǎn)略低于銅的Cu2O+Cu共晶物（熔點(diǎn)為1064℃）。銅中若有雜質(zhì)鉍（Bi）和鉛（Pb）等，在熔池結(jié)晶過程中也生成低熔點(diǎn)共晶物Cu十Bi（熔點(diǎn)270℃）、Cu+Pb（熔點(diǎn)326℃）。又因銅和銅合金在加熱過程中無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，晶粒易長大，有利于低熔點(diǎn)共晶薄膜的形成，從而增大了熱裂傾向。

2.3比較教學(xué)法在材料的焊接工藝要點(diǎn)中的應(yīng)用比較教學(xué)法在材料的焊接工藝特點(diǎn)中的應(yīng)用，主要采用章與章之間的比較。焊接工藝要點(diǎn)主要包括焊前準(zhǔn)備、焊接方法與焊接材料的選用，焊接工藝參數(shù)的確定及焊后處理等。所以在本部分除了使用比較法之外，還可以采用分組討論法。同學(xué)間可相互提示幫助，一個(gè)一個(gè)問題探討和解決，把以前所學(xué)的知識逐步應(yīng)用到本部分內(nèi)容上來。這樣讓學(xué)生掌握好每一個(gè)知識點(diǎn)，把所學(xué)知識點(diǎn)串起來，學(xué)生就可以完成不可能完成的任務(wù)。

3結(jié)論

通過對比較教學(xué)法在《金屬材料焊接》課程中的應(yīng)用，可將本課程的抽象深?yuàn)W的理論、混淆不清的知識等知識難點(diǎn)加以化解，新舊知識可以相得益彰，從而使教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)思路更清晰，更生動。在課堂上，教師可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，學(xué)生自己利用比較教學(xué)法，自己總結(jié)知識點(diǎn)，教師可進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，從而達(dá)到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓英.比較教學(xué)法在對外漢語教學(xué)中的應(yīng)用[J].佳木斯大學(xué)社會科學(xué)學(xué)報(bào),2010,28(06):163-164.

篇7

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能

1.認(rèn)識金屬材料與人類生活和社會發(fā)展的密切關(guān)系。

2.了解常見金屬的物理性質(zhì)。

3.知道生鐵和鋼等重要合金，以及合金比純金屬具有更廣泛的用途。

4.了解物質(zhì)的性質(zhì)與用途的關(guān)系，并能根據(jù)需要選擇合適的金屬材料。

過程與方法

1.由學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和對實(shí)物性質(zhì)的討論入手，讓學(xué)生了解金屬的物理性質(zhì)。

2.通過對生活中常見的一些金屬制品材料選擇的討論，引導(dǎo)學(xué)生從多角度分析問題，并形成正確的認(rèn)識。

3.通過實(shí)驗(yàn)比較黃銅片和紫銅片、鋁合金和鋁的性質(zhì)，認(rèn)識合金的特點(diǎn)以及合金具有更廣泛的用途。

情感態(tài)度與價(jià)值觀

1.通過日常生活中廣泛使用金屬材料等具體事例，認(rèn)識金屬材料與人類生活和社會發(fā)展的密切關(guān)系。

2.在了解金屬性質(zhì)的基礎(chǔ)上，了解材料選擇要考慮的問題。

教學(xué)重點(diǎn)

常見金屬以及其合金的性質(zhì)和用途

教學(xué)難點(diǎn)

1、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用探究方法得出相關(guān)結(jié)論的能力。

2、提高學(xué)生綜合分析問題的能力。

教具準(zhǔn)備

銅片、黃銅片、鋁片、硬鋁片、收集到的金屬用品。

教學(xué)過程

一、情境引入

1912年，英國斯科特探險(xiǎn)隊(duì)的船只，在去南極的途中，用于取暖的煤油卻漏光了，由于天氣十分寒冷，以致探險(xiǎn)隊(duì)員全部凍死在南極冰原。最后調(diào)查的結(jié)果讓人大吃一驚，原來造成煤油泄露的罪魁禍?zhǔn)资呛附佑屯坝玫腻a。

講解：人類使用和制造金屬材料有著悠久的歷史，從商代使用的青銅器到如今各種各樣的金屬制品，每發(fā)現(xiàn)一種新的金屬，人類社會就會產(chǎn)生一個(gè)飛躍性的進(jìn)步。可以說沒有金屬的廣泛應(yīng)用，就沒有當(dāng)今社會的快速發(fā)展，就沒有我們的現(xiàn)在生活。比如，沒有金屬，就沒有現(xiàn)在的交通工具、電腦、電視、大樓等等。

二、新知探究

一、幾種常見的金屬

（一）1、金屬材料包括

和

。人類的生產(chǎn)生活離不開金屬，銅、鐵、鋁三種金屬被發(fā)現(xiàn)、使用的先后順序依次為：___________;目前世界上年產(chǎn)量最高的金屬是____________

2、大部分金屬常溫下為

態(tài)（汞為

態(tài)），有

光澤；大多數(shù)呈

色（銅為

色，金為

色），有良好的

性、

性、

性。

3、物質(zhì)性質(zhì)與用途的關(guān)系

在選擇使用哪種金屬時(shí)要考慮多方面因素，因?yàn)槲镔|(zhì)的

在很大程度上決定了物質(zhì)的

，但這不是唯一的決定因素。在考慮物質(zhì)的用途時(shí)，還需考慮

、

、

、

，以及

和

等多種因素。

4、課本第四頁“金屬之最”（資料卡片）

（1）地殼中含量最多的金屬元素

（2）人體中含量最多的金屬元素

（3）目前世界年產(chǎn)量最多的金屬（鐵>鋁>銅）

（4）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬（銀>銅>金>鋁）

（5）硬度最高的金屬

（6）熔點(diǎn)最高的金屬

（7）熔點(diǎn)最低的金屬

（8）密度最大的金屬

（9）密度最小的金屬

5.合金定義：

鐵的合金包括

和

，它們的

不同，因而性能不同。

（二）實(shí)驗(yàn)

1、取出鐵絲，銅絲，鋁絲，指導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。每小組的學(xué)生代表說出實(shí)驗(yàn)和討論的結(jié)果，其他同學(xué)補(bǔ)充。

①觀察它們的顏色狀態(tài)

；②用力試試是否可以彎曲、折斷

；

③用小刀割一下

；

④用鐵錘錘一下

；

⑤用酒精燈加熱

；⑥用電池、小燈泡測試它們的導(dǎo)電性

。

2、歸納金屬共有的物理性質(zhì)

注意：不同金屬也有本身的特性，如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、密度、熔點(diǎn)、硬度等物理性質(zhì)

差別也較大。例如:多數(shù)金屬都是銀白色的，但銅卻呈

，金呈

（三）課本3頁：表8-1，結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)回答課本第4頁的“討論”

1.為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鉛制？

2.銀的導(dǎo)電性比銅好，為什么電線一般用銅制而不用銀制？

3.為什么燈炮里的燈絲用鎢制而不用錫制？如果用錫制會出現(xiàn)什么情況？

4.為什么有的鐵制如水龍頭等要鍍鉻？如果鍍金怎么樣？

提問：物質(zhì)的性質(zhì)是否是決定物質(zhì)用途的唯一因素？

結(jié)論：物質(zhì)的

在很大程度上決定了物質(zhì)的用途，但這不是唯一的影響因素。在考慮物質(zhì)的用途時(shí)，還需要考慮

、

、是否美觀。使用是否便利，廢料是否易于

和

等多種因素。

二、合金

提問：

1、我們在生活中所見到的金屬是不是純金屬？

2、合金與純金屬組成不同，性能上有沒有不同呢？

3、對比思考：

（1）為什么我們在生活中不用純鋁做門窗，而是用鋁合金？

（2）為什么不用純鐵制作湯勺，而用不銹鋼？

（3）根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)，你能得到什么啟示？

（溫馨提示：焊錫是錫與鉛的合金；武德合金是鉛、鉍、錫和鎘組成的合金）

鉛

鎘

鉍

錫

焊錫

武德合金

熔點(diǎn)/℃

327

321

271

232

183

70

4、歸納

（1）合金一定是

物；

（2）合金性能較純金屬：硬度

、熔點(diǎn)

，性能更好，應(yīng)用更廣泛。

5.

和

被認(rèn)為是21世紀(jì)的重要金屬材料

優(yōu)點(diǎn)：（1）熔點(diǎn)高、密度小

（2）可塑性好、易于加工、機(jī)械性能好

（3）抗腐蝕性能好

用途：

課堂小結(jié)：這節(jié)課你學(xué)到了什么？

共性：

物理性質(zhì)

特性：

金屬材料

性質(zhì)決定其用途：

鐵合金有：

合金

常見合金的成分、性能、用途

鞏固練習(xí)

（一）完成課本第8頁練習(xí)與應(yīng)用

（二）增補(bǔ)練習(xí)

1．下列應(yīng)用在高鐵列車上的材料，不屬于金屬材料的是

（

）

A．不銹鋼

B．玻璃

C．鋁合金

D．銅線

2．食品包裝袋中經(jīng)常使用到鋁箔，鋁能制成鋁箔是因?yàn)殇X具有良好的

（

）

A.

導(dǎo)電性

B.

抗腐蝕性

C.

導(dǎo)電性

D.

延展性

3．選擇鑄造硬幣的金屬材料不需要考慮的因素是（

）

A

硬度

B

價(jià)格

C

耐腐蝕性

D

導(dǎo)電性

4．生鐵和鋼的主要區(qū)別是（

）

A

生鐵和鋼的主要成分都是鐵，但二者的含碳量不同，性能也不同。

B

生鐵和鋼都是碳的合金

C

生鐵就是含雜質(zhì)較多的鋼，鋼就是含雜質(zhì)較少的生鐵。

D

生鐵是混合物，鋼是純凈物。

5．下列各組物質(zhì)中屬于純凈物的一組是（

）

A．不銹鋼、黃銅B．24K金、銅導(dǎo)線C．生鐵、鋼D．錢幣、銅鐘

6．下列關(guān)于合金的說法正確的是（

）

A．合金中至少有兩種金屬

B．合金缺少金屬光澤

C．合金中的元素以化合物的形式存在

D．鋼的含碳量比生鐵的低

7.鈦和鈦的合金被認(rèn)為是21世紀(jì)的重要金屬材料，它們具有很多優(yōu)良的性能，如熔點(diǎn)高，密度小，可塑性好，易于加工，鈦合金與人體有很好的相容性等。根據(jù)它們的主要性能，下列用途不切合實(shí)際的是（

）

A

用來做保險(xiǎn)絲

B

用于制航天飛機(jī)

C

用來制造人造骨

D

用于制造船舶

8．下列鋁制品的用途主要利用了鋁的哪個(gè)性質(zhì)？

A．導(dǎo)熱性B．導(dǎo)電性C．延展性D．密度較小

（1）鋁鍋燒飯

；（2）鋁錠壓成鋁箔

；

（3）鋁線作電纜

：（4）硬鋁制飛機(jī)。

9．下表列出了五種金屬的一些資料：

金屬

在地殼中的含量

（%）

每千克的價(jià)格

（￥）

相對的抗腐蝕性

（1=最低；4=最高）

金屬的相對強(qiáng)度

（1=最低；3=最高）

Al

8.1

170

3

1

Cu

0.005

5

140

3

3

Au

0.000

000

4

1

100

000

4

2

Fe

5.0

20

1

3

Zn

0.007

160

2

2

(1)

(1)雖然金在地殼中上含量極低，但人類很久以前就發(fā)現(xiàn)了金。為什么？

(2)

(2)在上表中，哪幾種金屬最適合用來制造輸送熱水的水管接頭？解釋你的答案。（提示從抗腐蝕性、強(qiáng)度、和價(jià)格三方面考慮）

(3)

(3)鋁是制造飛機(jī)的主要材料，但它的相對強(qiáng)度很低。試建議如何改進(jìn)鋁的強(qiáng)度使其符合制造飛機(jī)的要求。

(4)

(5)

篇8

微電解技術(shù)，又被稱為內(nèi)電解技術(shù)，是把金屬材料容易被腐蝕的電化學(xué)現(xiàn)象作為理論依據(jù)，然后將處于不一致電極的金屬材料同非金屬材料放在一起，由于工業(yè)廢水中含有大量的工業(yè)生產(chǎn)材料，會造成工業(yè)廢水具有良好的電傳導(dǎo)作用，最后電極電位以及金屬材料在廢水中構(gòu)成一個(gè)電池的工作形態(tài)和流程，從而產(chǎn)生電池效應(yīng)來對工業(yè)廢水進(jìn)行處理。其中涉及兩種應(yīng)用原理，分別是：一將一部分化學(xué)形態(tài)的物質(zhì)進(jìn)行氧化作用，使其進(jìn)行另外一種成分的轉(zhuǎn)換或者還原，二將廢水中一些形狀較大的物質(zhì)進(jìn)行凝結(jié)沉淀，從而進(jìn)行過濾。在對工業(yè)廢水的處理中，由于工業(yè)廢水中所含的物質(zhì)和成分非常復(fù)雜，所以需要將很多的應(yīng)用原理融合在一起，才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的有效處理和凈化，而微電解技術(shù)可以將這些應(yīng)用原理進(jìn)行結(jié)合，因此，要重視微電解技術(shù)在工業(yè)廢水中的處理作用。

2微電解技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

利用微電解技術(shù)對工業(yè)廢水進(jìn)行處理，能夠有效處理工業(yè)廢水中的污染物和雜質(zhì)，減少工業(yè)廢水的化學(xué)需氧量，同時(shí)還能增強(qiáng)工業(yè)廢水中的有機(jī)物被微生物溶解的程度，和其他的化學(xué)處理、生物處理等原理向結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)廢水處理的積極作用。

2.1對含有有色物質(zhì)的廢水進(jìn)行處理

由于有色物質(zhì)是進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)制作必不可少的原材料，造成的工業(yè)廢水量較大，因此也是工業(yè)廢水處理中的重點(diǎn)，在這類廢水中含有大量難以溶解和消除的物質(zhì)，并且這些物質(zhì)都具有毒害性，如果對這類廢水不進(jìn)行處理，會對環(huán)境以及人身造成嚴(yán)重影響。微電解技術(shù)對含有有色物質(zhì)的廢水進(jìn)行處理時(shí)，通常需要進(jìn)行以下三個(gè)方面的流程來實(shí)現(xiàn)處理目的，分別是：一使用活性炭將廢水中可以溶解的物質(zhì)進(jìn)行吸引和凝結(jié)；二通過電極為陰生出的氧氣和氫氣來稀釋廢水中的pH程度，損壞廢水中的發(fā)色物質(zhì)構(gòu)成，使廢水的顏色變淺；三經(jīng)過各種鐵元素的組合、水解出現(xiàn)絡(luò)元素，將廢水中的有色物質(zhì)以及形態(tài)較大的物質(zhì)進(jìn)行凝結(jié)，使其沉淀，增強(qiáng)廢水中有機(jī)物被微生物溶解的程度。

2.2對化學(xué)工業(yè)廢水進(jìn)行處理

化工產(chǎn)品是需要量較大的一種產(chǎn)品，由于里面加入了很多化學(xué)物質(zhì)，因此，會出現(xiàn)較大的工業(yè)廢水量、較大的毒害性、較高的化學(xué)需氧量、廢水的發(fā)色程度較嚴(yán)重、較多難以進(jìn)行溶解的物質(zhì)、對其進(jìn)行處理價(jià)位困難等，但是在這類廢水中也存在很多有用的物質(zhì)，對這類廢水的處理是現(xiàn)階段探討的關(guān)鍵。化學(xué)工業(yè)廢水中含有許多苯類化學(xué)合成物，一般使用物理方法進(jìn)行吸收、綜合、沉淀以及濾除等處理，使用化學(xué)方法進(jìn)行混合、凝結(jié)、氧化還原等處理。微電解技術(shù)主要是利用鐵碳層的濾除原理、活性炭的沉附作用、氫氣和氧氣的氧化還原效應(yīng)來對化學(xué)工業(yè)廢水進(jìn)行處理。

2.3對工業(yè)中的電鍍廢水進(jìn)行處理

在進(jìn)行很多工業(yè)產(chǎn)品的制作中，會對一些材料進(jìn)行電鍍，從而造成工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)大量的工業(yè)廢水。進(jìn)行產(chǎn)品的電鍍時(shí)，會在水中加入大量色料和化學(xué)物質(zhì)，因此，出現(xiàn)的工業(yè)廢水就具有非常嚴(yán)重的毒害性，有的有害物質(zhì)可以引發(fā)人體出現(xiàn)畸形和癌變，對人身的危害較大。在電鍍水中，通常會存在鉻、鎳、銅、鋅等金屬材料，如果對其不進(jìn)行合理處理，就會對環(huán)境以及人身造成嚴(yán)重影響，加大資源的消耗。通常利用氧化還原、凝結(jié)沉淀、吸收脫離等方法進(jìn)行處理。目前，將微電解技術(shù)應(yīng)用在電鍍工業(yè)廢水的處理中，取得了明顯的廢水處理效果，可以使電鍍的工業(yè)廢水的污染性降低，不會出現(xiàn)再次污染現(xiàn)象，還可以將沉淀的金屬物質(zhì)進(jìn)行回收。經(jīng)過大量的研究表明，使用鐵屑微電解對電鍍廢水進(jìn)行處理，能夠達(dá)到良好的金屬物質(zhì)的去除效果。利用微電解技術(shù)對電鍍廢水進(jìn)行處理一般包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，分別是：一依據(jù)金屬活動的順序性以及鐵元素的化學(xué)作用，可以將鐵之后的金屬物質(zhì)進(jìn)行置換還原，沉淀在鐵的表層；二鐵離子進(jìn)行的絡(luò)綜合產(chǎn)出物和重金屬離子進(jìn)行綜合，會產(chǎn)生金屬物質(zhì)的沉淀。

3結(jié)語

篇9

《金屬工藝學(xué)》教學(xué)是機(jī)電專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,金屬材料與熱處理是《金屬工藝學(xué)》的基本內(nèi)容,具有名詞多,理論性強(qiáng),與實(shí)踐聯(lián)系密切的特點(diǎn)。對文化基礎(chǔ)較差,理解能力不強(qiáng)的中專生來說,普遍存在怕學(xué)、厭學(xué)的現(xiàn)象。那么,教師如何上好這門課呢?

一、講好緒論課,激活學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)

緒論作為一門課的開頭是十分重要的。學(xué)生對一門新課的興趣和認(rèn)識,都是從緒論的講解得來的。因此,講述金屬材料在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用及其與現(xiàn)代新技術(shù)、新工藝的密切關(guān)系,技術(shù)工人在生產(chǎn)中正確選擇材料和工藝方法需要金屬材料與熱處理的知識為基礎(chǔ),使學(xué)生認(rèn)識到這門課在生產(chǎn)、生活中的價(jià)值。讓學(xué)生把握今后的學(xué)習(xí)主干,而且還適當(dāng)講述金屬材料與熱處理的發(fā)展史,使學(xué)生了解我國在這方面的悠久歷史和對人類做出的貢獻(xiàn),樹立民族自豪感,從而引起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

二、運(yùn)用多樣教學(xué)方式,提高教學(xué)效果,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力

采取靈活多變的教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,提高教學(xué)質(zhì)量。

1.形象教學(xué)。金相組織和一些基本要領(lǐng)一般都很抽象,在講授時(shí),若照本宣科進(jìn)行講授,學(xué)生難以接受理解。若通過向?qū)W生展示直觀道具(實(shí)物、模型、掛圖)或教師做示范性試驗(yàn),并聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際廣舉實(shí)例,使學(xué)生建立初步的感性認(rèn)識,并配合教師的解釋、說明、分析,把感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識,化抽象為具體,變深?yuàn)W為淺顯,有利于學(xué)生正確理解重點(diǎn)和難點(diǎn),使教學(xué)活動變得興趣盎然。例如,采用演示實(shí)驗(yàn)法,把兩塊45鋼樣加熱到840℃保溫,分別放入水中和油中冷卻。用銼刀測試得知鋼樣比處理前更耐磨,硬度也高些,接著用洛氏硬度計(jì)測出水、油冷卻后鋼樣的硬度分別為50HRC、40HRC,這就很容易懂得鋼淬火后性能的變化

2.提問教學(xué)。用通過精心設(shè)計(jì)的問題引起學(xué)生注意,并悉心誘導(dǎo),開啟學(xué)生思維,使所學(xué)知識理解得更加深刻。并及時(shí)掌握情況,補(bǔ)充課堂設(shè)計(jì),彌補(bǔ)不足。如高速鋼的淬火比較特別,必須加熱到1220～1280℃,且須經(jīng)過1～2次預(yù)熱。先提問:高速鋼有什么成分?答:高碳和大量的合金元素W、Cr、V、Mo等。又問:合金元素的性能特點(diǎn)有哪些?答:熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱性差。接著,引導(dǎo)學(xué)生分析出高速鋼要提高熱硬性必須獲得細(xì)小馬氏體和合金碳化物,那么就要使大量的合金溶于奧氏體中。再問:加熱時(shí)如何來保證這點(diǎn)呢?從而理解了預(yù)熱的目的。這樣,一步步引導(dǎo)學(xué)生的思維,提高了獲取知識的能力。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過運(yùn)用儀器分組實(shí)驗(yàn)操作,幫助深刻理解知識,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動手能力。如利用低碳鋼的拉伸試驗(yàn),學(xué)生自己動手,看到了試樣的縮頸,拉斷等變形,驗(yàn)證了拉伸曲線,有助于對鋼的力學(xué)性能的學(xué)習(xí)。

篇10

【關(guān)鍵詞】 橡膠制品 環(huán)保問題 發(fā)展對策

1 緒言

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，使得對人的身體有很大的損害，而且還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。長此以往，將會嚴(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)保問題，就這些問題提出解決措施，有效避免橡膠制品行業(yè)對于環(huán)境的污染。應(yīng)該加強(qiáng)對于橡膠制品的監(jiān)測力度，加強(qiáng)對于橡膠制品的控制，減少橡膠制品對于人體和環(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于環(huán)境的影響，這樣才能從根本上控制橡膠制品對環(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)聚力無法消除，便導(dǎo)致橡膠制品出現(xiàn)不穩(wěn)定的收縮。不過也正因?yàn)橄鹉z本身的彈性體，使得橡膠制品經(jīng)過一定的時(shí)間后收縮便會緩和，漸漸的趨于穩(wěn)定。例如：橡膠制品在開始設(shè)計(jì)時(shí)，沒有經(jīng)過謹(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。所以，在生產(chǎn)橡膠制品時(shí)需要對溫度進(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)過硫化，增加成品的彈性和物理機(jī)械性。無論是何種橡膠，都需要經(jīng)過以上幾道工序，這樣才能制成好品質(zhì)的橡膠制品。

2 橡膠制品材料對環(huán)境的影響分析

2.1 重金屬材料對環(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高，就會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。橡膠制品廢棄后，一般企業(yè)會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對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，會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。部分企業(yè)使用完橡膠制品時(shí)會將橡膠制品進(jìn)行焚化，焚化后的煙霧中會還有大量的多環(huán)芳烴顆粒，對大氣造成嚴(yán)重的污染。

2.3 特定胺和N—亞硝胺對環(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)，不僅對人的身體健康造成危害，還會對環(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)，以此來提高橡膠制品的環(huán)保性。制作橡膠制品的一些原料中，會含有大量的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，減少橡膠制品對環(huán)境的污染。

3.2 加強(qiáng)進(jìn)廠原材料的安全監(jiān)測

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，對進(jìn)廠的全部橡膠制品原材料進(jìn)行安全監(jiān)測，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)對環(huán)境的污染。

3.3 加強(qiáng)特殊原料的重點(diǎn)監(jiān)測

在眾多的橡膠助劑中，氧化鋅是出現(xiàn)問題最多的助劑，而且氧化鋅的市場價(jià)格非常高，這就使得市場上總是出現(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)對氧化鋅進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測和控制。不只是氧化鋅，在橡膠制品生產(chǎn)過程中還有很多的特殊材料，對于這些特殊材料也要進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測和控制，這樣才能有效的減少橡膠制品對于環(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代替永固黃這類物質(zhì)，這樣能有效的減少有害物質(zhì)對人類身體和環(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

橡膠制品的環(huán)保性對于環(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人體的危害，從而推動了橡膠制品行業(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)測和控制[J].橡膠工業(yè)，2008（3）.

[2]謝忠辟.應(yīng)對環(huán)保的橡膠制品材料[J].中國橡膠，2006，22（16）.