细化金属材料晶粒的方法

金属材料细化组织的方法和途径

1 前言

金属材料作为一种常规材料，由于其原料丰富可以大规模工业化生产，并可以通过合金化、冷热加工、热处理等技术改变材料形状、尺寸性能，其优异的使用性能，能满足机械、冶金、矿山、建筑、化工、海洋等行业的不同需要，因此，在 21 世纪钢铁材料仍然是人类社会使用的最主要材料。因此，钢铁材料的研究有着十分重要的意义！然而不经过任何处理而直接得到的铸锭或铸件存在诸多缺陷，因此，改善其金属性能非常重要。晶粒大小是影响金属性能的重要指标，一般来说，细晶粒组织的材料具有较好的综合性能，即其强度，硬度和人性，范性等都比较好，所以生产上对控制金属材料的晶粒尺寸是相当重要的。因此，细化晶粒对钢铁材料的研究及应用有着极其重要的意义。它是控制金属材料组织结构的最重要、最基本的方法。本文将从金相学角度阐述晶粒细化的原理和方法。

2 晶粒细化的理论与目的

研究表明，高性能钢铁材料的主要指标为强度和韧性，而晶

粒细化是同时提高材料的强度和韧性的唯一方法，这就是钢铁材料晶粒细化的目的。目前，晶粒细化已成为新型高性能钢铁材料研究的一个趋势。根据Hall-petch 公式:σs =σ0 + kd - 1/ 2 ,其中σs 为应变量

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、

德国金属材料牌号表示方法简介

德国金属材料牌号表示方法简介

一、德国有色金属的牌号表示方法

德国 DIN 标准编号由 DIN 、序号和制（修）订年份组成。DIN 标准中的有色金属材料牌号表示方法、供货和热处理状态 的字母及数字代号，见下各表。

DIN 标准中有色金属牌号表示

德国金属材料牌号表示方法简介

求); E 2 - 火法精炼含氧铜(对导电率有要求); F- 火法精炼含氧铜(对导电率无要求) 铸造铜合金 铸造字母代号 -Cu+ 主添加元素符 例： G-CuAl 9 Ni,GB-CuPb20Sn,V-CuCr10 铸造字 号及名义百分含量 + 其它添加元 母代号含义与铸造铝合金表示方法相同 素符号及名义百分含量 纯铅(锭和加 Pb+ 铅百分含量(加少量铜时在末 例： Pb99.97,Pb99.985Cu 工材) 尾加元素符号 Cu )

铅合金(锭和 Pb+ 主添加元素符号及名义百分含 例： PbSb0.5Cu,PbTeCu 加工材) 量 + 其他添加元素符号 (特殊用途 牌号前附加类别字母含义： L ——焊料； Lg —— 用铅，在牌号前加字母) 滑动轴承用； R ——管

铸造铅合金 铸造字母代号 -Pb+ 名义百分含量 例： GD-Pb

80SbSn

德国金属材料牌号表示方法简介

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一、德国有色金属的牌号表示方法

德国 DIN 标准编号由 DIN 、序号和制（修）订年份组成。DIN 标准中的有色金属材料牌号表示方法、供货和热处理状态 的字母及数字代号，见下各表。

DIN 标准中有色金属牌号表示

德国金属材料牌号表示方法简介

求); E 2 - 火法精炼含氧铜(对导电率有要求); F- 火法精炼含氧铜(对导电率无要求) 铸造铜合金 铸造字母代号 -Cu+ 主添加元素符 例： G-CuAl 9 Ni,GB-CuPb20Sn,V-CuCr10 铸造字 号及名义百分含量 + 其它添加元 母代号含义与铸造铝合金表示方法相同 素符号及名义百分含量 纯铅(锭和加 Pb+ 铅百分含量(加少量铜时在末 例： Pb99.97,Pb99.985Cu 工材) 尾加元素符号 Cu )

铅合金(锭和 Pb+ 主添加元素符号及名义百分含 例： PbSb0.5Cu,PbTeCu 加工材) 量 + 其他添加元素符号 (特殊用途 牌号前附加类别字母含义： L ——焊料； Lg —— 用铅，在牌号前加字母) 滑动轴承用； R ——管

铸造铅合金 铸造字母代号 -Pb+ 名义百分含量 例： GD-Pb

80SbSn

德国金属材料牌号表示方法简介

一、德国有色金属的牌号表示方法

德国 DIN 标准编号由 DIN 、序号和制（修）订年份组成。DIN 标准中的有色金属材料牌号表示方法、供货和热处理状态 的字母及数字代号，见下各表。

DIN 标准中有色金属牌号表示 材料名称 纯铝加工材 牌号组成 说明 Al+ 铝百分含量（或 + 例： Al 99.5 ,E-Al 99.5 ,E-AlF 13E ——保证导电率的电工用铝； 状态代号 + 最低抗拉L ——焊料； S ——焊接用材； Sd ——电焊条 强度值）特殊用途铝材，冠以大写字母 E 、 L 、 S 和 Sd 等 铝合金加工材 Al+ 主添加元素符号及例： AlMn 1 Mg 0.5 ,E —— AlMgSi 0.5 F 22 , 字母代号含义见纯铝加名义百分含量 + 其他工材说明：状态字母代号含义见下表 添加元素符号及名义百分含量（有的末尾加状态代号及最低抗拉强度值）特殊用途铝材，冠以大写字母，如 E 铝锭 ? Al+ 铝百分含量 +R 例： Al 99.5 H,Al 99.99 R,E —— AlH ； H ——原生铝； R ——高或 HE-Al+H 或 R 纯铝 铸造铝合金

陶瓷材料和聚合物材料虽然比较脆，但也有滑移面的存在。金属材料的变形主要是通过滑移实现的，位错对于理解金属材料的一些力学行为特别有用。而位错理论可以解释材料的各种性能和行为，特别是变形、损伤和断裂机制，相应的学科为塑性力学、损伤力学和断裂力学。另外，位错对晶体的扩散和相变等过程也有较大影响。

首先，滑移解释了金属的实际强度与根据金属键理论预测的理论强度低得多的原因。此外，金属材料拉伸断裂时，一般沿450截面方向断裂而不会沿垂直截面的方向断裂，原因在于材料在变形过程中发生了滑移。

其次，滑移赋予了金属材料的延性。如果材料中没有位错，铁棒就是脆性的，也就不可能采用各种加工工艺，如锻造等将金属加工成有用的形状。 第三，通过干预位错的运动，进行合金的固溶强化，控制金属或合金的力学性能。把障碍物引入晶体就可以阻止位错的运动，造成固溶强化。如板条状马氏体钢( F12钢)等。

第四，晶体成型加工过程中出现硬化，这是因为晶体在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错运动变得越来越困难。

第五，含裂纹材料的疲劳开裂和断裂、材料的损伤机理以及金属材料的各种强化机制都是以位错理论为基础。 金属的强化