金属材料失效分析报告

DYNAMICFAILUREMODELS

18.2.8DYNAMICFAILUREMODELS Product:Abaqus/ExplicitReferences

????????“Equationofstate,”Section17.9.1“Classicalmetalplasticity,”Secti on18.2.1“Rate-dependentyield,”Section18.2.3“Johnson-

Cookplasticity,”Section18.2.7“Materiallibrary:overview,”Section16.1.1“I nelasticbehavior,”Section18.1.1*SHEARFAILURE

*TENSILEFAILUREOverview

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金属材料及零部件失效分析

随着科学技术和工业生产的迅速发展，人们对机械零部件的质量要求也越来越高。材料质量和零部件的精密度虽然得到很大的提高，但各行业中使用的机械零部件的早期失效仍时有发生。通过失效分析，找出失效原因，提出有效改进措施以防止类似失效事故的重复发生，从而保证工程的安全运行是必不可少的。

相关行业

汽车零部件、精密零部件、模具制造、铸锻焊、热处理、表面防护等金属相关行业。

常见失效模式

断裂：韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、液态金属脆化、氢脆

腐蚀：化学腐蚀、电化学腐蚀

磨损：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损、变形磨损

其他：功能性失效、物理性能降级等等

金属失效分析的意义

1. 减少和预防产品同类失效现象重复发生，减少经济损失，提高产品质量；

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2. 为裁决事故责任，制定产品质量标准等提供可靠的科学技术依据。

失效分析常用手段

（1）断口分析：

分析断裂源、断口特征形貌，并分析这些特征与失效过程的相互关系。

解理断裂沿晶断裂

（2）金相组织分析

评估组织级别、工艺匹配程度、缺陷等级等等。

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（3）成分分析：

SEM/EDS；

金属材料&多孔金属材料Metal Material & Porous Metal Material

报告人： 符彩涛

学

号：157692196

材料科学与工程 导 师：刘芳老师

目录研究进展 多孔金属结构特征与特性 多孔金属的制备方法 多孔金属的应用 多孔金属的展望

1.研究进展1密度小、孔隙率高、比表面 积大

优点3

2

强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强

能量吸收性好及特殊的传热 和声学等特点

多孔金属材料 是20世纪40年代发 展起来的一种新型 材料，由金属基体 和大量孔隙组成， 孔隙将金属相分割 成许多小单元，又 称为多孔泡沫金属， 具有与传统材料不 同的新型结构。

多孔金属在近几十年得到了广泛的关注并实现了快速的发展，在能源环 保、石油化工等领域得到了应用，可解决生产过程中液体、气体原料和贵重 资源的回收，产品的提纯净化等问题，推动了现代工业技术的进步。

王静,杨军,张建. 多孔金属材料制备技术研究进展[A]. 兵器材料科学与工程,2013.

多孔金属材料的类型根据其孔洞的连通性可分为闭孔和开孔二大类，前者是含有大量独立 存在的孔洞，后者是连续畅通的三维多孔结构。

三维闭孔材料

三维开孔材料

闭孔材料具有比重小，刚性和比强度好，吸振及吸音性

名词解释

合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。（常用Me表示） 微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 奥氏体形成元素 ：在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ-Fe的元素C,N,Cu,Mn,Ni,Co,W等

铁素体形成元素： 在α-Fe中有较大的溶解度，且能γ-Fe不稳定的元素Cr，V，Si，Al，Ti，Mo等

原位析出：指在回火过程中，合金渗碳体转变为特殊碳化物。碳化物形成元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物。如Cr钢碳化物转变

异位析出： 含强碳化物形成元素的钢，在回火过程中直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，如V，Nb，Ti。（Ｗ和Mo既有原味析出又有异位析出） 网状碳化物 ：热加工的钢材冷却后，沿奥氏体晶界析出的过剩碳化物（过共析钢）或铁素体（亚共析钢）形成的网状碳化物。

水韧处理 ： 高锰钢铸态组织中沿晶界析出的网状碳化物显著降低钢的强度、韧性和

《金属材料》第一课时教案

广西容县石头水口中学 夏文天

人教版义务教育课程标准实验教科书九年级化学下册第八单元

一、教学目标设计

1、知识目标：了解常见金属材料的物理性质，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。

2、能力目标：帮助学生形成获取信息和整合信息的能力；并在探究过程中培养学生观察、分析、归纳的能力。

3、情感目标；通过资源共享，激励学生的合作参与意识。 二、教学重、难点分析

1、重点：认识金属物理性质的相似性质的相似性和差异性。 2、难点：如何合理开发金属物质的用途。 三、教学策略及教法设计

按照学生的认识规律以及教学内容的特点，本节采用实验探究法，直观演示法为辅，按照提出问题—实验探究—观察分析—得出结论的程序实行探究式教学。 四、教学对象分析

课前，学生对金属的性质和用途已有一定的感性基础，并具一定的问题探究能力，能够通过查找资料、调查研究进行一些分析总结和评价。所以在教学中让学生采用调查考察，实验探究，收集资料，整理归纳，小组讨论及交流分享等学习方法。

五、教学媒体设计

1、利用Internet查找资料和收集数据。

2、课件、录像贯穿整个教学过程，并用投影仪辅助教学。 六、教学过程设计与分析

教学过程 [课前准备]

《金属和金属材料》复习学案

一、【复习目标】

1、了解金属的物理特征，知道生铁和钢等重要的合金。

2、掌握金属的化学性质，能灵活应用金属活动性顺序表解决实际问题。 3、了解金属锈蚀条件及防锈措施，增强节约金属资源的意识。 二、【复习过程】 （一）（知识整理） 几种常见的金属： 、 、

纯金属 共性：常温下，大多是 体， 色，有金属光泽，为电

和热的 ，有延展性，密度 ，

物理性质 熔点 。

金属 特性：铜 色，金呈 色；常温下， 为液体。

合金

合金与纯金属的性质比较：硬度： 熔点： 1、与氧气的反应： 、 在常温下就能反应；但 、 在高温下

才与氧气反应； 即使高温也不反应。

金属的 2、与酸的反应：（镁、铁、锌、铝与盐酸、稀硫酸）

金 化学性质 属 和金 3、与化合物溶液反应：（铁、

材料0801

金属材料学

第1章 钢的合金化概论

1、什么是合金元素？钢中常用的合金元素有哪些？

为合金化目的加入其含量有一定范围的元素称为合金元素。

Si,Mn,Cr,Ni,W,Mo,V,Ti,Nb,Al,Cu,B等。

2、哪些是奥氏体形成元素？哪些是铁素体形成元素？

在γ-Fe中有较大溶解度并稳定γ固溶体的元素称为奥氏体

形成元素：Ni、Mn、Co，C、N、Cu；无限互溶，有限溶解。

在α-Fe中有较大溶解度并稳定α固溶体的元素称为铁素体

形成元素：Cr、V，W、Mo、Ti。

3、合金元素在钢中的存在形式有哪几种？

固溶体、化合物、游离态。（其中，化合物分为：碳化物、金属间化合物、非金属夹杂物）

4、哪些是碳化物形成元素？哪些是非碳化物形成元素？ Zr、Ti、Nb、V；W、Mo、Cr；Mn、Fe（强->弱） 非K：Ni、Si、Al、Cu。

5、钢中的碳化物按点阵结构分为哪几类？各有什么特点？什么叫合金渗碳体？特殊碳化物？

1）①简单点阵结构：M2C、MC。又称间隙相。 特点：硬度高，熔点高，稳定性好。 ②复杂点阵结构：M23C6 、M7C3 、M3C。 特点：硬度、熔

材料0801

金属材料学

第1章 钢的合金化概论

1、什么是合金元素？钢中常用的合金元素有哪些？

为合金化目的加入其含量有一定范围的元素称为合金元素。

Si,Mn,Cr,Ni,W,Mo,V,Ti,Nb,Al,Cu,B等。

2、哪些是奥氏体形成元素？哪些是铁素体形成元素？

在γ-Fe中有较大溶解度并稳定γ固溶体的元素称为奥氏体

形成元素：Ni、Mn、Co，C、N、Cu；无限互溶，有限溶解。

在α-Fe中有较大溶解度并稳定α固溶体的元素称为铁素体

形成元素：Cr、V，W、Mo、Ti。

3、合金元素在钢中的存在形式有哪几种？

固溶体、化合物、游离态。（其中，化合物分为：碳化物、金属间化合物、非金属夹杂物）

4、哪些是碳化物形成元素？哪些是非碳化物形成元素？ Zr、Ti、Nb、V；W、Mo、Cr；Mn、Fe（强->弱） 非K：Ni、Si、Al、Cu。

5、钢中的碳化物按点阵结构分为哪几类？各有什么特点？什么叫合金渗碳体？特殊碳化物？

1）①简单点阵结构：M2C、MC。又称间隙相。 特点：硬度高，熔点高，稳定性好。 ②复杂点阵结构：M23C6 、M7C3 、M3C。 特点：硬度、熔

加工硬化对中碳钢组织和性能的影响

一 实验目的：

1.1 通过金属材料实验全过程，根据给定的实验条件，自己设计实验方案，确定实验方法，选定实验器材，拟定实验操作程序，自己加以实现并对实验结果进行分析处理，是学生进一步加深对金属材料课程所学内容的理解，熟悉实验设备，掌握实验基本方法。提高动手能力和团队合作的意识，达到培养学生分析问题和进行科学研究能力的目的。 1.2 掌握金属材料塑性变形,热处理工艺,组织结构与性能之间的关系。

1.3 运用已学的金属材料理论知识，参考有关资料，以预定性能指标为依据，正确制定合理的实施方案。

二 课程内容：

2.1 初步了解金属材料选择的原则，并选取实验材料；

2.2 掌握主要热处理工艺方法，熟悉主要热处理设备的结构与炉温的控制仪表； 2.3 熟练掌握金相试样的制备方法，能使用金相显微镜观察，分析金相显微组织； 2.4 掌握金属力学性能及其影响因素；

2.5 选择电子万能试验机及硬度计，了解其特征和使用方法。 2.6 了解镶嵌机的使用及操作规程。

三 实验原理

3.1 金属塑性变形

金属塑性变形的基本方式有滑移和孪生两种。在切应力作用下，晶体的一部分沿某一晶面相对于另一部分滑动，这种变形方式称为滑移；