金属材料元素分析精选(九篇)

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第1篇：金属材料元素分析范文

关键词：金属材料；成分分析；发展前景

前言

科技的不断进步，使得现代的金属分析手段逐渐的增多，并被广泛的应用于社会各个行业当中。这些金属材料被广泛的应用于社会当中的各个行业。随着科技技术的不断进步，使得社会发展对于金属材料的需求逐渐地提升。对于金属成分进行分析，能够准确地了解其中的内部构成，对于金属有更深层理解，为更复杂的金属研究提供依据。

1 新技术金属材料成分分析重要性

1.1 金属材料加工方法的合理选择

通过新技术对于金属材料的成分进行分析，能够合理选择金属材料的加工方法，并且对于金属的加工方式能够合理的选择方法，提升金属加工的效率。金属的加工过程是金属利用的重要方式，只有通过对金属材料进行成分分析才能够更好地了解其中存在的组成以及基本特性，保障金属加工采用正确的方式。

1.2 有利于安全合理的应用金属材料

对于金属材料的成分分析能够有效的对金属材料安全合理的应用。金属材料在现代的发展进程中有着重要的意义，对其成分的准确分析，能够有效的掌握金属材料的相关性能。社会生产力水平的逐渐提升，对于金属材料的应用应该通过加工来具体实现。对于金属成分有效的分析能够准确的定位金属的加工方式，使得加工过程更顺利。在实际的使用当中应该重视效益性的提升，在生产加工过程中重视其组成成分，并通过合理的方式进行加工，使得成本降低，促进社会金属行业的发展。但是由于金属种类逐渐增多，传统的金属分析方法已经不能够适应其发展，应该通过新型的分析技术进行金属成分分析，保证分析的精准度以及实用性[1]。

2 金属材料成分分析技术传统方法

2.1 滴定分析

滴定分析法是金属成分分析当中的传统分析方法，其在实际的使用当中，又被称之为容量分析法。在进行滴定分析过程中是将一种准确浓度的标准溶液滴加到被测试的溶剂当中，通过不断滴加，使得检测溶液与标准溶液发生化学反应。通过化学反应发生时的标准溶剂的滴加程度，获取一定的数值，通过这样的方式测算出被检测溶液的含量。这样的方式在实际的金属材料检测当中十分常见，并且具有一定的通用性。

2.2 分光光度

金属成分分析当中的分光光度法，是传统的金属成分分析当中最常见的方法。其基本的分析方式，是根据朗博比尔定律为分析基础的一种金属分析方式。其是在特定的范围，检测物质的特定波长或者一定范围的内光的吸光程度以及发光程度。其主要的检测仪器分为紫外分光光度计以及红外分光光度计。在光度计当中通过分光处理，并通过样本反映的结果检测吸光值，从而算出样本浓度。

2.3 原子吸收光谱

原子吸收光谱法同样是传统技术检测当中的重要检测步骤，其又被称之为原子吸收分光光度法，是通过原子蒸气特征辐射的元素进行定量的分析。在实际的金属成分分析当中具备一定的优势，具有选择性以及灵敏度高等特点，并且对于金属的检测精密度较高。缺点就是不能够进行多元素的同时分析，面对样本的复杂性还是存在一定的缺点。

2.4 X射线荧光光谱

X射线荧光光谱法同样是在进行金属分析当中的一种形式，其原理是在蒸汽状态下吸收特定的频率辐射。通过激发过程中运用光辐射的形式发射出特定的波长，并通过一系列的波长检测成分，按照相应的元素标准进行分析，从而得出元素的性质。这种方式实际应用当中，主要应用于高纯物质以及矿物的检测当中。

2.5 电分析法

电分析法是传统的一种形式，其在最初的使用当中被应用于电池中进行化学分析。其原理是通过电分解的方式，进行金属材料以及组成含量进行电性质关联性分析。这种方式的准确度相对较低，对于金属的探测不是很准确，在现代的实际应用当中已经很少使用[2]。

3 新方法在金属材料成分分析技术的应用

3.1 激光诱导等离子体光谱法

激光诱导等离子体光谱法是近代新出现的金属成分分析技术方法，其是一种原子光谱法，并且对于金属成分分析有着重要的作用。其相应的优点是装置简单，并且在实际的操作当中相对简便。这一方式能够进行不锈钢金属的检测，新方式在实际的检测当中有效地提升了对于金属检测的效率，满足了现代的金属在线检测的基本需求。

3.2 电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法是一项在实际的技术检测当中的重要方式，是一项针对无机元素以及同位元素进行分析与检测的技术手段。其发展的初期是二十世纪八十年代，具体形式是将电感耦合等离子体电离之后的特性与质谱法相结合，利用两者具备的优势进行金属成分的分析。在成分分析的过程中具有灵敏性高等特点，这种方法在具体的实施过程中主要被应用于稀有金属以及稀土金属的检测当中。由于这种方式的测试精准程度较高，但实际检测成本高成为制约其广泛应用的重要因素。因此，这种检测技术只能在稀缺金属的检测中进行应用。

3.3 石墨炉原子吸收法

石墨炉原子吸收法是利用石墨的材料制成化学容器，通过对于金属的分析通过运用电流进行石墨容器的加热，促进原子吸收。由于被检测的溶剂被全部的包含在石墨容器当中，减少了由于火焰加热产生的气体稀释，分析灵敏度得到了显著提升。由于这种方法的检测程度以及准确度较高，能够针对较少的金属物质进行直接分析，在金属成分检测领域有着重要的应用价值[3]。

4 金属材料成分分析技术的发展前景

随着科技技术水平的逐渐提升和发展，社会需求也随之逐渐提升。金属元素也逐渐的增多，更多的新型金属被研发。对于现代出现的金属元素，传统的成分分析方法已经不能够适应现代金属元素的检测需求。只有针对现代社会当中出现的新型金属物质进行分析，才能够适应我国社会的发展需要。新型金属成分分析技术的出现，极大地缓解了新型金属的检测问题，并且更加重视专业成分以及结构的分析。同时随着科技的发展，针对新型技术出现的仪器也逐渐的出现，使得新兴技术得到强有力的支持。

在社会的实际发展进程中，金属材料相应的分析方法逐渐的呈现准确以及高效的形式发展。同时对于未来的发展，新型技术也应该进行逐渐的更新，并且相关人才也应该掌握金属成分分析的新型技术手段，使得测量技术更加地灵敏以及准确。

5 结束语

综上所述，金属材料在进行成分分析的过程中，对于金属材料的方式的选择有着重要的意义。同时对于金属材料的准确分析能够保障金属在实际的使用当中具有重要的优势。文章针对传统的技术方式以及新型的技术方式的进行分析，在提升金属成分分析的技术的同时，重视金属材料在现代社会当中的具体应用。并且应该在金属分析当中重视金属的使用效率，促进我国社会主义市场经济的发展。

参考文献

[1]薛广鹏.浅析金属材料的分析方法[J].科技资讯，2012，11（25）：184-186.

[2]刘欣.分析国内航空金属材料成分分析技术现状及发展[J].化学工程与装备，2013，12（07）：142-143.

第2篇：金属材料元素分析范文

电站锅炉 金属材料 选择 使用电站锅炉是受国家安全监察管理的具有爆炸危险性的特殊设备。锅炉承压部件金属材料选用过程中，若发生低材高用，即超限使用时，其后果肯定是短时间内就会发生爆管事故；反之，高材低用，相当于降限使用，如碳钢焊接采用合金焊条或碳钢部位使用合金管，也同样会构成危险点。材料失效位置不在母材而在焊缝热影响区，发生失效的时间间隔可能长于前者。从焊接角度上看，焊接接头总是钢制结构中的薄弱环节，而异种钢焊接接头与同种钢焊接接头性能相比较，就更是薄弱部位。在锅炉安全监察规程和金属技术监督规程中，对异种钢焊接接头的监察和监督检验，都有严格而明确的规定，关注力度严于同种钢焊接接头。因此，错用钢材过程中形成的异种钢焊接接头，就相对增加了它的潜在爆炸危险性。为了能够切实把好选用材料关，从事电站锅炉检修、改造工作的工程人员，掌握金属材料方面某些重要的基本知识、了解一些国内外材料科学技术发展过程和一些不同类型发电锅炉用材情况等，对实际工作是有益处的。

1金属材料的基本知识金属材料学是一门试验应用科学，作为锅炉检修人员掌握其中的一些基本概念和要点，对保证和提高检修质量是有帮助的。通常所谓的钢铁是以铁为基体的黑色金属，属于晶体物质。决定钢的性能的主要因素有：与组成它的化学元素成分有关，即元素种类及其含量；与其组成化学元素所形成的显微组织结构有关，即有什么样的组织就有什么样的性能；与组织结构（金相组织）和热处理工艺有关。因为通过热处理措施及过程可以改变原有的组织结构，赋予材料新的性能。

2金属材料的选择钢中以铁为基体，含有C及少量Mn、Si、S、P等杂质元素，这种钢称为碳素钢。在碳钢组成的基础上，加入一些其他元素，如Cr、Ni、Mo、V、W、T1、B、Mn等以获得某些特殊性能，这种钢称为合金钢。特意加入的元素称为合金元素。钢的组成元素中，S、P纯属于有害杂质，理论上含量越低越好。其他元素对钢性能的作用与影响都具有二重性：在其含量限定（百分含量）范围内对钢的某一特性的影响，可视为是正面的；越出限定范围上限，则视为是负面的。钢中元素组合及其百分含量都是通过理论验证和长期生产实践考验确定下来的，钢材标准就是元素的合理组合和限定范围。各元素对钢性能的影响是相对于钢中元素合理组合及限定范围而言的。对于一个具体钢种的每个化学成分的含量，厂家给出的是元素含量的范围，元素含量化学分析试验或光谱分析试验给出的是某个化学元素的具体含量数值。若材料化学元素复验报告单里，元素成分含量写的是范围，则单就报告形式就是不合格的。钢是晶体物质，其中所含的碳元素有三种同素异构体：无定形碳、石墨和金刚石。碳元素与它的同素异构体之间的物理性能和力学性能有很大的差别。其原因是石墨、金刚石各自所具有的空间结构，这种晶体结构赋予两者与无定形碳不同的物理性能和力学性能。钢铁中晶体与此同理，说明了晶体材料性能除了与成分有关外，还取决于其化学组成成分所形成的空间构型――晶体结构。钢中的组成元素在钢水凝固过程中生成具有特定晶格类型的晶体，并赋予金属材料相应的具有标识性的物理性能和力学性能，这与碳的同素异构现象是相似的。不同的是：要想改变碳的同素异构体晶格类型，使它们互相转变是非常困难的，但是，用热处理的方法可以改变钢中的晶格类型，转变原组织结构状态，改善其性能。锅炉压力容器用钢中常见的显微组织有铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体和贝氏体等，这些材料均可以采用不同的热处理工艺，促使改变晶体结构发生变化、重新分布化学成分等，而且可以调整、改善组织结构状态，保证和提高材料的使用性能。常用的耐热钢种类、合金元素总含量、组织结构和供货热处理状态的组合情况。

3金属材料的使用近年来，许多电厂对锅炉高温段进行了材料升级，换成不锈钢材料，一般是18Cr8Ni系。由于加工困难，大多是委托制造厂制作。其中突出的问题是热处理工艺不合理，表现为对制成品采用整体或局部固溶热处理的工艺不当，后者比前者更不合理。这样处理的部件在电厂的使用条件下，将会降低它的使用寿命。奥氏体不锈钢具有晶间腐蚀倾向，其原因是由于晶粒内部的碳原子向晶界迁移并与晶间的铬生成Cr23C6而导致晶间贫铬。奥氏体不锈钢在450～850℃之间最容易发生贫铬，所以这个温度段被称为敏化区。因此，对奥氏体钢材焊接或热处理操作时，应尽可能地缩短在敏化区的停留时间，如焊接时采取使用小线能量、控制层间温度等措施。为了控制晶间腐蚀趋势，根据奥氏体不锈钢使用条件不同，可采取固溶处理、稳定化处理或钝化处理工艺。钝化处理是利用氧化性酸进行氧化，在不锈钢件表面形成致密氧化铬保护层，增强耐腐蚀性。电站锅炉上的奥氏体钢管使用温度是600～750℃，正好处于材料的敏化区。经固溶处理的奥氏体不锈钢材料在这个温度下，仍然会发生碳迁移，导致晶间贫铬，降低了材料的耐腐蚀、抗氧化等特性。若采用稳定化处理工艺――固定晶粒内碳元素，则有利于保持材料的使用性能和寿命。在电厂运行条件下，奥氏体不锈钢产品采用局部固溶处理工艺，从道理上讲，其本身存在着不合理性。更不合理的是固溶处理时取局部热处理方式，不论固溶处理还是稳定化处理，局部热处理方式都是不可取的。因为部件从热处理炉内高温到炉外室温，其中必有一段处于敏化区，发生晶间贫铬，性能下降，形成质量隐患，运行中这个部位会最先失效。发电锅炉高温段用18Cr―8Ni系列不锈钢的制成品，推荐宜采取整体稳定化热处理工艺。若在采用整体稳定化热处理的基础上再进行整体内外壁钝化处理，耐氧化腐蚀效果将会更好，但会增加成本。

参考文献：

第3篇：金属材料元素分析范文

摘要：本文主要介绍了几种典型的金属材料的检测方法，希望为相关领域的研究者提供参考和借鉴。

关键词：金属材料；检测方法；分析；

对金属材料成分的分析是衡量金属材料性能和质量的重要指标。针对金属材料的分析通过借助化学的、物理的很多方法进行分析和鉴定，目前采用最多的是化学分析法和光谱分析法，光谱分析法也是对金属材料检测最为准确的分析方法。

1.几种金属材料的检测

1.1针对马口铁镀层性能的检测

针对这种类型金属材料的检测有很多种方法，例如化学容量法、X射线荧光法、β射线法以及库伦法等。采用库伦法分析金属材料的原理是将金属材料作为阳极，在盐酸电解液中通过恒定的电流让马口铁的镀锡层不断熔接。因为高纯度的镀锡层、合金层以及钢基基体相对于参考电极的电位存在很大的区别，通过对熔接过程中铁电位的不断变化就可以得出金属材料溶解消耗的时间，最后计算出自身完全熔接消耗的电量，最后根据法拉第电解定量得出纯锡量以及合金锡量。

1.2Φ50mm钢管的弯曲实验

在日常中对钢管的使用和制造行业来说，他们一般不会担心钢管的拉伸性能不符合规定，他们一般担心的是钢管被弯曲的时候是会出现开裂的现象，目前我国钢管的弯曲实验主要采用的是液压弯曲试验机，这种机器不仅可以运用在钢管的弯曲实验上，还可以运用在螺纹钢以及钢板等弯曲性能实验方面。

1.3实现了显微镜视频摄像

针对金属材料的检测，MM6大型金相显微镜作为一种成本造价高的仪器，主要运用在对金属显微组织的分析，以及金属物中各类杂志的鉴别，这些分析鉴别工作一般情况喜爱需要通过拍摄的方式记录下来，然而传统记录的工具主要是胶片。要先将胶片进行感光后，在拿到暗室中经过显影、定影以及晾干处理等，最后去相印。在完成显影、定影以及烘干以后，最终才能看到照片，如果照片的效果不好的话还需要进行重新拍摄，这在很大程度上浪费了时间和精力。目前，我们通过在MM6显微镜上安装一套视频摄像装置，在运用计算机视屏采集处理技术以后，就可以轻松的在屏幕上观察到图像。信号传送到视频拷贝机中，就可以随时获取照片。这套装置的发明和实施，成功的实现了对金属材料的摄像，也为定量金相工作提供的扎实的硬件基础和保证，这里笔者要强调的是，视频照片是永远无法取代胶片照片的。

1.4对铁磁基体非磁性膜厚度的测量

最近今年，随着一些涂覆塑料、沥青涂料以及富锌涂料等在钢铁制品中的广泛运用，针对这类金属涂层厚度的检测，通过使用的是MI-NI2100型号的膜厚测量仪，通过这种仪器可以实现对膜厚的检验。

2.金属材料检测仪器方法

2.1直读光谱或者CCD光谱分析仪器

目前，从我国采用的化学分析方法来看，并不完全适合运用在合金的分析试验中。对于一些先进的实验室都是采用直读光谱仪的方式对金属材料进行分析，样品只需要进行简单的加工就可以运用在机器上进行试验，一般只需要2分钟左右的时间就可以得出分析的结果。在这里笔者特别要提出发射光谱仪，新型的发射光谱仪因为采用的是CCD技术，性能相比起来更加优越，但是目前我国市场上性能价格比最好的是金属光谱分析仪器。通过这种分析仪器可以实现对铁、镁、锌、铜、铅等金属元素以及合金的检测。在传统的发射光谱中，主要采用的是电极和金属样品之间的放电，对金属材料中的原子进行激发，原子中的电子跃迁发出的光在光学系统的作用下分光，在得到光电倍增管的接受之后转换成相应的电信号，最后经过就算机处理以后得到最终的分析结果，但是因为测量金属发出的光包含各种特征的谱线，并且这些谱线跟金属中的元素存在一一对应的关系，一些元素的含量越高，它对应的特征谱线的强度也就约强。法神光谱就是根据分析仪接收到的特征谱线之间的差异以及光的强度来确定金属材料某些元素的含量。CCD发射光谱仪传统的光谱仪在工作原理上几乎相同，但是对于光的接受方式却存在很大的差异，分光系统采用的是特制的全息平场型的衍射光栅，探测器主要是电荷耦合器件。CCD探测器主要是有一系列众多的像素构成的线针，可以分辨出4096个像元信号。跟传统的光谱仪相比，CCD发射仪具有的最大优势不仅重量轻、对外界环境要求低以及全谱接受和预装基体等多项优点。

2.2硅钢片检验

硅钢片属于重要的电工材料中的一种，被广泛的运用在了我国的生产领域中，但是因为我国的生产能力有限，在成本上也要比其他国家的同类商品要高得多，因此我国几乎每年都要从日本、韩国以及俄罗斯等国家进口。从硅钢片的分类来看，主要分为热轧和冷轧两个方面。冷轧有可以划分成晶粒取向型和无取向型两种类型。因为冷轧的硅钢片具有性能优良的有点，因此进口一般都是选择冷轧硅钢片。针对硅钢片的检验主要有强度、膜厚、密度、叠装系数、铁损、磁感强度、矫顽力等检验方法。

2.3不锈钢腐蚀实验和涂膜镀锡钢板实验

最近几年，随着国家相关部门越来越重视食品卫生，但是因为包装材料造成的食品安全隐患现象却依然时有发生，因此检验涂覆环氧酚醛涂料或其他涂料的镀锡钢板(或镀铬板)的需求已提到工作日程。根据包装食品的不同，这类材料一般要经过涂膜厚度、附着力、耐弯曲、抗冲击以及耐腐蚀等方面的实验，通过这些检验手段有助于提高罐装食品的质量，增加出口量。

2.4无损探伤检验技术

无损探伤检验技术也是技术材料常见的检测方法之一，像我们平时经常使用的压力锅等都对无损探伤具有一定的要求，在一般情况下，采用超声波等仪器对钢材内部的缺陷性质以及分布情况等进行检验，因此采用无损探伤的方式去了解和控制产品的质量具有重要意义。

3.总结

综上所述，近年来随着我国经济的快速发展，金属材料被广泛的运用到了各个领域中，针对金属材料的检测技术也随着理论基础的发展变得原来越重要，特别是在改革开放以后，目前已经成为了生产过程中一种必不可少的手段。在实际的生产运用中，可以根据方便性和可靠性的原则对金属材料进行检测。在生产领域，利用各种先进技术对金属材料进行检测可以提高生产过程的安全性。

4.参考文献

第4篇：金属材料元素分析范文

随着社会经济的快速发展，机械制造业的经济地位也愈来愈高，机械行业的发展促进了社会经济的发展。机械设计和制造过程都不可避免的涉及到金属材料的选择和使用。由于社会经济理念的转变，人们对于机械设计的要求也逐渐提高。材料的选择和利用成为当前研究的热点。本文将对新形势下金属材料的选择与应用加以分析，在选材料的设计要求、经济适用性、环保性以及节能性方面加以讨论，以低碳环保的选材方式，贯彻国家可持续发展战略。

关键字：

金属材料；机械设计；选择；应用

在我国城市化建设过程中，机械制造行业在整个国民经济中占据着越来越重要的地位。各行各业对机械的需求越来越多，机械行业的发展是我国经济发展的巨大推动力。机械设计是机械制造的基础性工作，在机械设计过程中，所有的机械设计均需面临金属材料的选择问题。所有的金属材料均有其优缺点，不可能同时在各个方面均具有优良的性能。在设计过程中，金属材料的选择就是根据其自身的特性扬长避短，达到最佳的使用效果。材料的选择对产品质量、机械设计行业的发展具有直接的影响。而随着经济大发展，对机械的需求量也大大增加，机械加工更是面临着材料短缺的危机。面对这些现象，在进行材料选择时，必须要保证材料的强实用性、经济性、环保性，只有保证选择金属材料的正确选择，才能保证机械设计行业健康的发展。

1金属材料的发展

金属材料是指由金属元素或金属元素为主要构成的具有金属特性的材料统称[1]，包括纯金属、合金、金属间化合物和特殊材料等，金属材料通常被分为黑色金属（钢铁材料）、有色金属、特种金属。随着材料设计、加工技术及使用性能试验的进步，金属材料已经从纯金属、纯合金中摆脱出来，人们开发出了新的高性能金属材料。例如有序金属间化合物、机械合金化合金、定向凝固柱晶和单晶合金、钕铁硼永磁合金等新型材料。这些材料在机械设计中的应用产生了巨大经济效益。

2机械设计材料选择的原则

材料的选择是机械设计的重要内容之一。在材料选择时必须按照一定原则进行。

2.1考虑材料的载荷以及应力

机械设计过程中必须对金属材料的荷载水平进行选择。荷载水平较低可能会出现机械后期的使用受抑制或失效的情况，不能发挥出机械零件应有的作用。由于各种金属材料的脆性和塑性不同，脆性材料多用于静载荷下工作，而塑性材料大多用于冲击荷载情况下。设计中应对材料荷载进行和在评估，优选荷载较高的材料。另外，如有需要可以对材料进行调质、渗碳、氮化技术等处理[2]。

2.2考虑零件的工作环境

第一，考虑温度的影响，由于金属热胀冷缩的特性，温度对金属材料会有影响，但是不同材料的膨胀系数是不同的，在温度变化时，材料体积随之变化程度不同，导致材料松动。在选择材料时，必须选择膨胀系数较少的材料，且膨胀系数相差不宜过大。第二，考虑环境湿度和腐蚀性，有些零件必须处于潮湿环境和与腐蚀性介质接触的环境，这时应该选择具有良好的防锈抗腐蚀的金属材料。第三，考虑材料耐磨性，机械作业过程中会发生零件磨损现象，这时应选择硬度大，耐磨性好的金属材料，或者通过堆焊、焊接、热喷涂等提高机械零件的耐磨性[3]。

2.3零件的加工工艺及可实现性

在机械设计到完成产品过程中可能会经过切割、焊接、拼接等多种工艺[4]。如果材料既易获取又易于进行工业批量加工，还能够保证产品性能，则在机械设计过程中则应优选该种金属材料。机械设计过程中，必须考虑零件的加工工艺和可实现性。

2.4失效性

任何机械零件在使用过程中，经过一段时间均会产生一定的损坏，使其达不到预期要求或损坏。在进行材料选择时，考虑到金属材料制作的零件的时效性，通过实验选择合适的材料[5]。

2.5材料的经济性

在机械设计材料选择时，应该进行成本核算，在保证其机械性能同时，选用价格比较低廉、加工工艺成本低的材料。且所选用的材料供应量大，获得方便。

2.6材料无害化

在机械设计过程中尽量不选择含有镍、铅、铬等元素的金属材料，这些金属元素会对人体健康产生不利影响。在材料加工过程中，其废弃物排放后会产生环境污染，直接或经过在生物体内积累对人体产生影响，因此在选择金属材料时，一定要谨慎选择。

2.7材料的可循环使用性

机械设计中，为了使金属材料性能达到预期效果，需将若干种金属混合为合金使用。这种合金材料相对于纯金属材料回收难度大大提高增加了回收成本。一旦机械报废，金属材料难以回收。为了实现资源的合理利用，在选择金属材料时，尽量选择单个的合金，而且合金的组成元素种类越少越好。

3金属材料应用注意事项

3.1选材时应注意其经济实用性

机械设计过程中，材料的选择和应用属于重点内容。机械设计最终产品须满足实用性的要求，这主要由材料的使用和加工工艺决定。首先，对于机械设计者来说，在选择加工工艺之前需对设计进行综合性评价，对市场上各个材料的加工工艺、材料性能、材料价格、设计实现可能性等进行整理分析。其次，设计人员应先确定加工工艺，再进行金属材料的选择，保证生产设备的实用性。金属设备的生产涉及铸造、生产、装配以及焊接等加工工艺，不同工艺对材料的要求不同，加工工艺确定后，材料选择就会受到限制。例如采用铸造工艺时，需要使用具有良好流动性、收缩性、偏折性的材料；采用锻造工艺，需要选择抗冲击性强、可锻性高、有良好的冷镦性和断后冷却性的材料。最后，考虑技术材料自身的性能是否符合设计要求。由于碳素钢或合金钢材料具有良好的加工性能，价格适中、性价比较高，是机械设计中较常用的金属材料之一。由于碳素钢韧性不足，有些中等型材不能够直接加工。为了提高其实用性，可以通过加入适宜成分制造成具有耐腐蚀性、耐磨性、耐高温性强的合金钢。另外，金属材料选择时应尽量考虑到材料的经济性。选用价格便宜、各项成本较低、加工工艺成熟、适用性广的材料。

3.2选材时应注意节能性和环保性

机械设计过程中要坚持低碳环保、可持续发展的原则。首先，材料选择时，应选择加工工艺成熟、污染少、能耗低的金属材料，降低对环境的污染和能源的消耗；其次，选择材料时，考虑其可回收性，减少机械产品中所用金属材料的种类，优先考虑可回收、可再生、易降解的材料，避免资源的浪费；再次，选择材料时注意材料的失效性，选择符合设计要求的、失效时间邻近的金属材料，提高材料的利用率，避免资源的浪费；最后，无害化也是金属材料选择必须要注意的问题之一。金属合金制作加工过程中会产生有害废物，选择危害性小或寻找新型无害的材料替代原材料，降低材料加工废物对环境和人体的毒害作用。

4总结

合理选用金属材料是机械制造过程中的重要环节。需从多方面考虑。从其机械性能、经济性、适用性、环保性、节能性等方面综合考虑，择优选择。保证机械产品的质量和性能，促进机械制造业的发展。

参考文献：

[1]段永强.金属材料发展的新趋势及其影响[J].橡塑技术与装备，2015（24）:71-72.

[2]黄丹.浅析材料在机械设计中的选择和使用[J].中国高新技术企业，2015（08）:86-87.

[3]陈绒.机械设计中耐磨损材料的选择与应用[J].湖南农机，2013（03）:101-102.

[4]王云德.机械设计中材料的选择与应用研究[J].湖南农机，2014（02）:52-53+55.

第5篇：金属材料元素分析范文

【关键词】焊接缺陷 金属材料腐蚀 对策

中图分类号： TQ441.41文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（b）-0000-00

金属材料一般发生缝隙腐蚀是由焊接过程中缝隙的大小、介质的滞流状态以及腐蚀的特性等等各方面的因素导致的，但是最为主要的还是由于焊接表面的缺陷给金属材料发生缝隙腐蚀提供了必要的场所。因此，焊接的缺陷对于金属材料的腐蚀是非常重要的。

一、焊接缺陷的定义和分类

（一）定义

一般定义：在焊接的过程中由于焊接的接头中产生的金属不连续、不致密以及出现连接不良的现象。

工程定义：在焊接的过程中焊接的接头里出现了与设计文件以及工艺要求不相符合的缺陷。

（二）分类

一般按照缺陷的性质可以分为：裂纹、没有焊透、没有熔合、气孔、咬边、焊瘤、焊接变形、焊接的缝隙不良、焊缝的尺寸不符合要求、白点等等。

按照焊接缺陷的文职可以分为外观的缺陷、内部的缺陷以及其他的缺陷。外观的缺陷常见的是咬边、没有焊满、烧穿、表面有裂纹、表面没有焊透等等。内部的缺陷常见的有裂纹、没有熔合、没有焊透、气孔等等。其他的缺陷常见的有焊缝化学成分或组织不符合要求以及白点等等。

二、焊接缺陷产生的原因、对焊件的影响以及防止的措施

（一）外观的缺陷

1、咬边就是指焊缝边缘母材上被电弧烧熔的凹槽。由于在焊接的过程中焊工没有按照相应的规范导致操作不当而引起的，这样会导致焊件承载能力的降低，对于低温工况部件和高强材料部件容易诱发腐蚀和裂纹。需要焊工在焊接的过程中严格按照规范来进行正确的操作。

2、没有焊满就是指焊缝表面上连续的或者断续的低于母材的沟槽。一般造成没有焊满的根本原因是填充的金属不足，这样就会让焊件的承载能力减少，非常容易产生应力集中。这就需要在焊接的时候加大焊接的电流，加焊盖面焊缝。

3、烧穿就是指在焊接的过程中由于熔深超过了工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，而形成的穿孔性缺陷。一般都是由于焊接的电流太大，速度太慢，电弧停留时间过长而导致的。这样会完全破坏焊缝，使接头丧失连接和承载能力。这就需要焊工在焊接的过程中合理操作，尽量减少间隙。

（二）气孔

焊接熔池中的气体没有在金属凝固前逸出，而是残存于焊缝之中而形成的空穴导致气孔的出现。由于焊材的原因、焊件没有清理干净、焊工的操作不当以及焊接的时候熔池没有保护好都会导致气孔的出现，会使焊件承载力的能力减少，严重的深孔还会导致泄露，尤其是压力产品容器，是不允许表面有气孔出现的。在焊接过程中要把焊件表面生锈、杂物、水清理干净，焊条焊剂要烘干，焊前要预热，就能很好的防止气孔的产生。

（三）裂纹

裂纹是由于焊缝里原子结合遭到了破坏，而形成新的界面产生的缝隙。裂纹按照发生的时机和条件可以分为冷裂纹、热裂纹、层状裂纹以及再热裂纹。冷裂纹一般都是在焊接完成之后的一段时间才会出现，有可能是几小时，几天甚至几个月的时间，所以又被称之为延迟裂纹；热裂纹一般都是在焊接完成之后就会马上出现，又叫做结晶裂纹，主要就是发生晶界，裂纹上面有氧化色会让金属失去光泽；层状裂纹主要是在具有丁字接头以及角接头比较大的构件上，沿着钢板的轧制方向出现的阶梯状裂纹，其在本质上是属于冷裂纹；再热裂纹是由于接头在冷却之后然后又在加热到500到700摄氏度的时候而产生的裂纹，它会产生沉淀强化的材料，比如Cr、M、Ti、Nb的金属。

裂纹是焊接缺陷里危害性最大的，它是一种面积性的缺陷，对于承载面积减少有非常显著的作用，应力高度的集中以及尖锐的缺口效应非常容易扩展从而导致金属容器的破坏。尤其是冷裂纹，其危害是非常可怕的，冷裂纹具有延迟性快速脆断的特性，带来的危害一般都是灾难性的，并且压力容器事故很大一部分都是由于裂纹而引起的脆性破坏。

在所有的裂缝中冷裂纹的危害是最大的，一般形成冷裂纹有3个主要的基本条件：一是焊接接头形成淬硬组织；二是扩散氢的存在与浓集；三是存在较大的焊接拉伸应力。冷裂纹通常在焊接低合金高强度钢、中碳钢以及合金钢等等易淬火钢的时候非常容易发生。一般都发生于比较低的温度，焊接以后的一段时间内，主要发生于热影响区和焊缝区，造成的破坏都是典型的脆断。因此，在焊接的过程中要采取使用低氢型碱性的焊条，必须要烘干；要进行预热，严格的控制层间的温度不能够低于预热的温度，合理的运用焊接规范，避免在焊缝里淬硬组织的出现；严格按照焊接的顺序进行操作，尽量避免焊接变形与焊接应力；在焊接完成以后要及时的进行消氢热的处理。

（四）没有焊透和没有熔合

没有焊透就是指母材和木材之间，没有被电弧所熔化从而留下的空隙。没有熔合就是焊缝金属和母材之间，焊缝金属之间没有完全的熔合在一起。没有焊透和没有熔合主要都是由于在焊接的过程中焊工没有按照正确的规范进行操作，导致焊缝的整个界面没有完全的焊透和熔合，二个都是非常严重的焊接缺陷。

三、焊接对于金属材料造成的腐蚀

第一，在焊接的过程中造成的表面缺陷，比如裂纹、没有焊透、没有熔合、气孔、咬边、焊瘤、焊接变形等等，都会让金属和母材之间导致缝隙的形成。在焊接的时候喷溅也会导致金属粒与母材之间相互接触的位置形成缝隙。如果在电解质溶液氯化钠水溶液里，这些形成的缝隙处就会导致缝隙腐蚀的发生。

第二，在进行碳钢的焊接过程里，会有很多的非金属夹杂物产生，比如氧化物、硫化物以及氮化物。这些非金属夹杂物会在很大程度上提升热裂纹与脆性的倾向，这样一来就会降低焊缝的耐腐蚀性以及塑性。特别是硫化物一般都是由于焊剂带入，绝大多数都是以MnS的形式存在，而MnS属于是活性夹杂物。因此，在进行不锈钢材料的焊接的时候，会由于加热、冷却的过程中给热影响区带来结构以及成分的变化，就会导致这类的材料晶界间的腐蚀倾向变大。

第三，通过从腐蚀的角度来看，焊缝区由于是一对接触电池。不一样的金属材料在一起接触，又放在腐蚀介质里，有一部分电极电位低的材料为阳极，就会发生腐蚀溶解。因此，焊接接头处由于成分的不均性就会导致选择性腐蚀的发生。

第四，焊接过程中焊接所产生的残余应力是导致材料应力腐蚀的关键原因。通常钢板在进行焊接之后，剩余应力的最大值会和母材的屈服极限值接近。应力腐蚀破裂裂纹一般都是和拉伸的最大应力想垂直。所以直接导致裂纹的应力就是最大主应力。如果和主应力相垂直的最小主应力越大，裂纹发生的时间就会更早。如果焊接几何形状的偏差导致应力集中，也会提升应力腐蚀的倾向。

第五，对于应力腐蚀影响比较大的就是焊接接头处组织的变化，一般这种影响会由于腐蚀环境的不一样而有所不同。比如奥氏体不锈钢的焊接接头的原熔融部位里面含有的铁素体如果在盐酸溶液里，就会成为优先腐蚀的对象，非常容易形成网状裂纹。而在热影响区中沿着晶界间析出的碳化铬在氯化钠水溶液等类型的腐蚀环境里，就会导致钢材晶界间应力腐蚀的抗力效果明显的减低。

四、减小焊接对于金属材料腐蚀的对策

在整个焊接过程中，对于金属材料腐蚀的影响是很复杂的，也是不可避免的，只能尽量减少焊接对于金属材料腐蚀的影响，所以除了要控制好焊接过程中焊接的缺陷以及残余应力外，还要根据腐蚀的环境进行合理的选材以及使用最好的焊接工艺。对于碳钢的焊接就要采用和母材类型一样的焊接填充金属；对于不锈钢来说，主要就是要充分地考虑在焊接的过程中如何去消除因为碳化铬析出而导致的晶界间腐蚀。要想很好的解决这一问题，就可以在焊接的时候通过焊芯的成分来对于焊缝处的合金成分进行调节，让热影响区没有碳化铬析出。比如，可以降低碳的含量、延长正火的时间以及加入稳定的碳化物形成钛元素和钼元素来达到晶界间腐蚀的避免。加入镍元素和氮元素可以加快碳化物的析出，延迟间隙相析出。尽量降低硅元素的含量，因为硅元素会促进碳化物和间隙相的析出。因此，通过这些合金元素之间的互相作用，可以有效的让碳化铬和间隙相在焊接的过程中不析出，耐腐蚀性能等到很大的提高。

结束语：

通过上文分析可知，很多的压力容器和化工设备都必须要进行焊接加工，焊接的焊缝和热影响区的腐蚀性能好不好，会直接影响到生产以及人员的生命安全。所以要把焊接过程中可能对金属材料产生腐蚀影响的各种因素充分的考虑进去，而这对生产安全具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]李金权，王茂廷，李均峰. 焊接后热处理对金属材料抗应力腐蚀性能的影响[J]. 热加工工艺，2009，07：118-119+122.

第6篇：金属材料元素分析范文

关键词: 高等金属学材料研究领域作用

在人类社会的发展过程中,材料的发展水平始终是时代进步和社会文明的标志。人类和材料的关系不仅广泛密切,而且非常重要。事实上,人类文明的发展史,就是一部人类利用材料和创造材料的历史。同时,材料的不断创新和发展,也极大地推动了社会经济的发展。在当代,材料、能源、信息是构成社会文明和国民经济的三大支柱,其中材料更是科学技术发展的物质基础和技术先导。

一

随着社会和科技的进步,人们不仅需要性能更为优异的各类高强、高韧、耐热、耐磨、耐腐蚀的新材料,而且需要各种具有光、电、磁、声、热等特殊性能和偶合效应的新材料,同时对材料与环境的协调性等方面的要求也日益提高。生物材料、信息材料、能源材料、智能材料和生态环境材料等将成为材料研究的重要领域。展望未来,材料科学与工程学科的发展方向将是:实现微结构不同层次上的材料设计,以及在此基础上的新材料开发;材料的复合化、低维化、智能化和结构材料―功能材料一体化设计与制备技术;材料加工过程的自动化、集成化,等等。

20世纪最重大的科技成就之一就是人类实现了原子核内部巨大能量的释放。尽管原子能时代的降临是以核武器为开端的,但核材料也能造福人类,特别是核反应堆、同位素的应用、核医学等。核反应堆一般采用热中子堆,堆心的结构件必须采用锆合金,因为锆合金吸收中子的几率很小,不会破坏堆内的链式反应,所以要建设核电工业系统,必须建立锆材料工业。

当今最具时代特征的工业是信息产业,信息产业的基石是半导体材料。任何高度复杂、高度精细加工的集成电路,都需要高纯度、高度掺杂的半导体材料和各种先进工艺的应用。信息技术的每一次突破都与材料和工艺的创新有着密切的关系,如高密度的光磁记录材料给信息的存储提供了极大的便利。

激光材料也是现代信息科技的一部分。各种波长的激光晶体、半导体激光器、激光光导纤维等对信息传输和信息高速公路的实现起着决定性的作用。

在航空航天技术的发展过程中,材料的发展水平对航空航天器的性能至关重要。航空用结构材料最主要的性能是高比强度和高比刚度,同时具有良好的工艺性能。高强度铝合金、钛合金和碳纤维增强的树脂基复合材料是主要的航空材料。火箭、导弹材料与航空材料相比,关键是瞬时性能。导弹壳体材料对导弹的射程至关重要,壳体由金属改为石墨纤维增强的复合材料后,洲际弹道导弹的射程可增加近1000公里。

进入21世纪后,新能源材料的发展将对社会经济产生重要影响。为了保障世界经济的可持续发展,解决越来越严重的温室效应和大气污染等环境问题,新能源材料将引导传统能源向洁净能源、可再生能源、分散型能源等多元化能源发展。除核能外,当今太阳能材料、燃料电池材料、锂离子电池材料等取得了很大的研究进展,在不久的将来必然会对社会经济等方面产生巨大影响。

二

一般来说,材料的基础研究和带有明确目的的开发性研究都有它们自身的价值。它们的效用有长有短,在实际生产上的体现有快有慢,但有一点是相同的,那就是要不断探索。材料的应用研究一旦成功,即一种材料诞生之后,它的应用价值和市场开发就可以产生较大的辐射作用。比如金属钛,作为一种航空材料,它可用机,也可用于化工、建筑、潜艇、首饰等。其应用越广,需求量越大,则生产成本越低,越能带动相关领域的研究和发展。20世纪后期,由于材料的应用越来越广泛,并渗透到各行业,许多领域都与材料的制备、性质、应用等密切相关,使得材料成为机械、电子、化工、建筑、能源、生物、冶金、交通运输、信息科技等行业的基础,并与这些相关学科交叉发展。

三

自20世纪60年代初以来,物理、化学等学科的发展推动了对物质结构、物性和材料本质的研究和了解;冶金学、金属学、陶瓷学、高分子科学等的发展推动了对材料的制备、结构、性能及其相互关系的研究;金属材料、无机非金属材料、高分子材料等各类材料具有共同的或相似学科基础、学科内涵、研究方法与研究设备;同时科学技术的发展在客观上需要对各类材料的全面了解和研究。

现代科学技术发展的特点是,一方面,学科呈现出多科性,新兴学科不断涌现,另一方面,学科发展又呈现出高度综合的趋势,交叉学科和边缘学科层出不穷。学科交叉的形式可以多种多样。如美国的著名大学一般都设有材料研究中心或材料研究实验室,其研究人员往往横跨高分子、金属、陶瓷、表面改性、解剖、动物实验、细胞培养等研究方面。金属材料的性能主要取决于它的化学成分和组织、结构。化学成分不同的金属材料具有不同的性能;而相同成分的金属材料经过不同加工处理,具有不同的组织、结构时,也将具有不同的性能。可以认为:化学成分规定了组织、结构的可能变化范围,而加工工艺是获得某种预期组织、结构的手段。

四

金属学是以金属和合金的化学成分、加工工艺、组织结构和性能间的关系作为研究对象的,以这些关系作为依据,我们可以为金属材料设计适当的化学成分和适宜的加工工艺,从而获得预期的组织、结构和性能。

在金属学中,对组织、结构的分析和研究是十分重要的核心问题。

金属和合金在固态下通常是晶体。要了解金属材料内部的组织结构,我们首先必须了解晶体中原子的相互作用和结合方式,晶体中原子的聚集状态和分布规律,以及各种晶体的特点和彼此之间的差异,等等。这些研究涉及分子生物、固体物理、金属学、矿物学及聚合物等广泛领域。我们对晶体结构和晶体生长进行综合研究,可以获得控制组分和实际结构的知识,从而可以用各种手段来控制晶态材质的性质,据此还能探索具有非常宝贵性质的新晶体。事实上,对晶体的综合研究已经使人们制成了并且正在发展着一大批结构材料及功能材料。

金属学以金属电子论、晶体学(见晶体结构)及合金热力学为理论基础,依靠物理、化学的微观和宏观检测技术,扩展了金相学的内容,保持应用科学的传统,其研究内容可分为两方面:①联系成分、处理过程对金属组织结构和性能的影响,研究合金相结构和组织的形成规律,包括:研究合金相的形成、相图原理及其测定、合金元素及微量元素在合金相中的分布等合金组成的规律;研究晶体中原子的扩散过程;晶体重构的相变过程,包括金属的凝固与温度压力变化下的固态相变;研究晶体缺陷和金属形变过程中的位错运动;研究成分及杂质对金属性质的影响,包括超微量元素,以及微观和宏观偏析。②联系金属材料的使用,研究材料结构强度和断裂行为(见形变和断裂);研究金属材料在各种不同使用条件下的特性变化等(范性形变,疲劳,蠕变,应力腐蚀,断裂和氢脆);研究金属的强化原理。至于那些虽以金属为对象,或虽与金属有关,但主要研究晶体缺陷和金属电子结构,以及它们之间,或它们与各种射线之间的交互作用等微观过程;研究金属和合金的物性本质,或纯属探索自然规律的领域,则另列入金属物理,属凝聚态或固体物理的分支。

最近20年来,金属学出现不少新的突破,主要是由于新实验技术和新工艺的出现而取得的。例如,应用电子计算机进行图象处理,可以明显地提高电子显微镜的分辨能力,能直接看到金属中单个原子分布的图象(电子显微学);分析电子显微术和各种表面分析设备不断出现,将金属学的发展引向更加深入。又如应用激冷技术制成的快冷微晶合金和某些合金体系形成的非晶态金属,都各自显示出特有的性能,有很大的理论意义和实用价值,为金属学开拓了新园地,也为材料的研究提供了更便捷的手段。

五

高等金属学在我们现在所研究的“铝锌合金的耐腐蚀性”课题中也发挥着重要的作用。要研究铝锌合金的耐蚀性,我们首先必须了解材料的组织和性能,联系成分、处理过程对合金组织结构和性能的影响,研究合金相结构和组织的形成规律,包括:研究合金相的形成、相图原理及其测定、合金元素及微量元素在合金相中的分布等合金组成的规律,从而分析它在各种不同使用条件下的特性变化,也即包括材料在不同环境介质中的耐腐蚀性。这些都是高等金属学要研究的内容。随着材料的不断发展,高等金属学在材料研究领域中必将发挥越来越重要的作用。

参考文献:

[1]卢光熙,侯增寿.金属学教程.上海:上海科学技术出版社,1985.

[2]胡赓祥,钱苗根.金属学.上海:上海科学技术出版社,1980.

[3]弗豪文著.卢光熙等译.物理冶金学基础.上海:上海科学技术出版社,1980.

第7篇：金属材料元素分析范文

关键词：材料；材料成型；焊接技g

1 材料

材料的分类很广，每种类型都有自己的性能和优缺点，只有综合利用这些性能，才能使材料得到很好的利用，对于材料作为制造机械零件，结构的物质原料，按照化学特征可以分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料等，具体分析如下：

（1）金属材料：在机械加工中，金属材料的应用是最广的，用量也是最大的，在各种机床、冶金设备、动力设备等重金属材料的应用中占80%～90%，金属材料具有力学性能好、加工成本低、工艺性能好的优点，对于金属材料的种类如表1。

例如在公元前2世纪，Ashoka王朝建立的“德里铁柱”，至今都已经1500年历史了，它的材料就是金属材料，如图1。

（2）高分子材料：相对于金属材料，高分子材料的应用位列第二，高分子材料又称聚合物或者高分子化合物，它主要分为塑料、化学纤维和橡胶三大类，高分子材料具有质量轻，不容易导热、耐腐蚀性强的特点，在电气绝缘上，水暖上都有很好的应用。

（3）陶瓷材料：陶瓷材料是一种无机非金属材料，种类很多，可以分为传统陶瓷和特种陶瓷，传统陶瓷是工业和建筑的基本需要材料，例如家庭装修中的瓷砖，这种陶瓷脆性大。特种陶瓷就是添加一些金属，将陶瓷的结构和性能进行改变。

（4）复合材料：复合材料是一个高技术领域，它具有高强度、高韧性等优点，它的原理与合金金属有些相似，是对材料之间的合成，图2就是材料合成后的复合材料。

2 材料成型

材料成型是对材料的一种加工方法，在成型过程中会伴随形状和机构以及性能的变化，对于材料成型方法见表2。

3 焊接技术

焊接是材料成型中的一种，它主要应用在金属材料成型技术上，它是将两个金属材料通过电极高温融化，再注入金属，使接缝处达到金属连接的技术，焊接技术中焊把、焊接焊缝、金属丝的相对位置为焊把与金属焊接件成75°左右，焊丝与焊件的角度大概在15°左右，如图3。

传统的焊接技术，焊丝和焊把在一起，这时候将焊丝与焊件的角度保证在75°左右进行焊接。

4 结束语

在材料成型上不断注入新元素和新设计方法，应用CAD/CAE/CAM辅助设计软件，对加工材料进行建模，能更好的分析材料成型的特性，材料成型既要满足零件的形状要求也需要满足材料本身的性能，在不断更新材料和加工技术的前提下，在推动国内各领域发展上、经济技术建设上、国防建设上，焊接技术将会不断创新，不断发展，将会越来越重要。

参考文献

[1]应荣华.材料成型原理与工艺[M].哈尔滨工业大学出版社，2005.

[2]齐乐华.工程材料及成型工艺基础[M].西北工业大学出版社，2002.

第8篇：金属材料元素分析范文

关键词：金属；蠕变速率；变形机制

中图分类号：[TB31] 文献标识码：A

金属是工业应用最广泛的材料之一。许多金属元素，由于其自身性能的限制，不适合在高温下作业。但是在能源化工，冶金等领域，许多零构件又必须在高温高压系统中长期运转，例如，高压锅炉、反应容器、蒸汽轮机等，这就对其使用材料提出了更高的要求。而且，我们也不能再用一些常温性能指标来衡量其高温力学性能。所以，深入了解金属材料的高温力学性能，正确评估构件的使用寿命和安全性，成为材料科学研究的重中之重。

周围生活中，我们会发现，灯泡用久了，就很容易坏掉。其中一个重要原因就是灯丝由于自身的重量产生的应力，引起灯丝发生形变。过多的形变会使灯丝相互接触，引起短路，随之也就废掉。还有蒸汽涡轮发电站中，发动机长期处于高温高压系统中，涡轮叶片就会发生形变，积累到一定程度就会接触到外套，影响正常工作。这些都是金属材料在高温的一个重要力学现象――蠕变。

所谓蠕变，是指在一定的温度和较小的恒定外力（拉力、压力、扭力）作用下，材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象。严格来说，蠕变可以发生在任何温度，但是只有当T／TM大于0.3时，蠕变现象才会明显。这样说来蠕变的研究对于金属材料的高温使用有着重要的意义，下面我们从以下几个方面来简单分析一下金属材料的蠕变。

1 蠕变的宏观规律

金属材料蠕变的宏观规律我们可以用蠕变曲线来描述。曲线上任一点的斜率来表示该状态的蠕变速率，并按其速率大小可以分为三个阶段：

1.1 减速阶段

蠕变的速率随时间的延长而减小。又称为过渡蠕变阶段，实质上是一个加工硬化过程。

1.2 恒速阶段

蠕变速率几乎不变，又称为稳态蠕变阶段。其稳态蠕变速率决定了蠕变寿命及总的伸长量。

1.3 加速蠕变阶段

蠕变速率一直增大直到发生断裂。

影响蠕变过程的根本原因在于材料自身性质。但对于同种材料来说，蠕变过程的两个重要参数是温度和应力。增大应力或是提高温度时，蠕变寿命变短，变形速度快，耐高温性能差。

2 金属高温力学性能指标

金属高温力学性能指标主要有蠕变极限，持久强度和应力松弛的稳定性。这些参数可以用于评定金属的蠕变性能。

蠕变极限 蠕变极限是指高温长时间载荷作用下，机件不致产生过量塑性变形的拉力指标。蠕变极限与常温下机件设计的选用是相似的，材料蠕变极限中所选用的温度和时间，一般是由机件的具体服役条件来决定的。必须确保应力在一定的温度和时间范围内不会产生过量蠕变。因此我们可以把，在给定温度下，使试样在第二个阶段产生的规定稳态蠕变速率的最大应力表示为蠕变极限。

持久强度是指材料在一定的温度和规定的持续时间内引起断裂的最大应力值。高温工作的构件对蠕变变形要求不严格，以持续强度作为设计机件的主要依据。若对蠕变变形要求严格，则需以蠕变极限为其依据。

应力松弛的稳定性，是指高温工作下的紧固螺栓，若维持其恒定形变，紧固应力会随着时间延长而不断下降的现象。因为应力松弛现象是在温度和总应变不变的情况下，由弹性变形转化为塑性变形，即逐渐发生形变，使初始应力下降的情况。该性能指标可以用来评价材料的高温预紧应力，进而来检测构件的安全性。例如，汽轮机的紧固件，随着时间的延长，剩余应力低于气缸螺栓的工作应力时，会发生泄气。设计时，应考虑其应力松弛，以保证其使用安全。

3 蠕变变形机制

金属晶体在常温下的变形，可以通过位错的滑动，产生滑移和孪晶两种变形方式，但在高温条件下，原子扩散较为显著，使得蠕变变形机制也发生了改变。

位错蠕变机制。这种机制适合于温度低应力高，多数工业用抗蠕变合金属此类。材料的塑性变形主要是由位错滑移引起的，但在常温时位错容易受阻，变形只能到一定程度。高温时位错可以通过攀移，使位错遇到障碍时做垂直于滑移面的运动，，从而使位错得以增殖和运动。

扩散蠕变机制。适合于温度高应力低时。它是在高温条件下，原子和空穴发生热激扩散引起的，外力作用下，原子和空穴因势能不同会发生由高势能向低势能的定向扩散。垂直于外力的晶界拉伸，平行于外力的晶界压缩，产生蠕变。

晶界滑动蠕变。高温下晶界的原子容易扩散，受力后易产生塑性变形，即蠕变。温度越高，晶界滑动作用越强，同时还要求与晶内变形配合的很好，否则易产生裂纹。

由上述蠕变变形的机理可知，蠕变是在一定的应力条件下，材料热激活微观过程的宏观表现。要降低蠕变速率，提高蠕变极限，就必须控制位错攀移的速率。要提高持久强度，就必须控制晶界的滑动。阻碍空位的形成与运动。也就是说，要提高高温力学性能，就要控制晶内和晶界原子的扩散过程，可以通过以下几种途径：

合金化。材料蠕变根本在于其自身的性质。实际生产中，我们选用耐高温的金属，实质上是选用熔点高，自扩散激活能大，层错能低的元素或合金，因为这些元素扩散慢，有利于降低蠕变速率。使得蠕变变形困难。

冶炼工艺。金属晶体内部含有很多夹杂物或是气体，使得晶内有很多缺陷 。高温合金的使用中，垂直于应力方向的横向晶界上易产生裂纹。定向凝固工艺，使柱状晶沿受力方向生长，减小横向晶界，可大大提高持久强度，轮叶断裂寿命可提高四到五倍。

在冶金化工等方面，蠕变是我们评定在高温或是高应力下长时间服役的构件的一个重要力学性能指标，也许大部分蠕变是组成失效模型的一种机制，但也有部分蠕变是有利于生产的。为此，我们可以引其益处，减其劣点，使其更好的为实际生产服务，同时，我们也需要更深入的研究其机理，以便得到更广泛的应用。

结语

为更好的理解金属的蠕变性能，需要从宏观规律与内在形变本质两个方面把握，深入分析蠕变机制，以便寻找出更好的提高蠕变抗力的途径。合理的应用蠕变抗力，更好的满足人们的生活需求。

参考文献

[1]王从曾.材料性能学[M].北京：北京工业大学出版社，2007:124-133.

第9篇：金属材料元素分析范文

[关键词]分光光度法、曲线、操作、成本、高低标法

中图分类号：X830.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0375-01

前言

分光光度法测金属材料微量元素时，需多个标样建立起工作曲线，方可测得。此方法优点为：①准确度高，一般比色法相对误差控制在5%-10%；分光光度法为2%-5%，如果采用更精密的光度计，其相对误差会更低，②应用广泛，在无机分析领域，光度分析几乎可测定周期表中所有金属元素，由于仪器操作简单、价格低廉，深受市场欢迎。目前，广泛应用于机械工业理化实验室中的主要是可见分光光度法。分光光度法虽有很多优点，但也有一定局限性：目前只能用于低含量组分，对于某些元素（如一些碱金属和非金属元素）尚无合适显色剂，有些显反应的选择性不高，缺乏实用性。

通常用分光光度法、滴定法等测定金属中所含元素的含量，则其用分光光度法测定时；须采用多个标样（通常5个），测其吸光度A，然后依据其朗伯-比耳定律（A=KCL），绘制A-C标准工作曲线，测试样吸光度，再从相应的工作曲线中查得试样中某元素的含量。在一般企业生产过程中，如，遇到标样不足、时间紧缺等现象时。则可采用高低标分光光度法来测定试样中某元素的百分含量，其精度满足目前企业需求。此法目前在国内中小型企业、精度要求不是很高的检测项目较为实用。

例如：测定低合金钢中Mn元素的含量的详细过程

一、分析母液的制备

称取0.2g钢样两种（高、低标样）及所测试样，置于100ml钢铁量瓶中，加入10ml20%过硫酸铵溶液及20ml（硝-硫）混酸，先低温溶解完全后，升温煮沸3-5min，取下，滴加3%过氧化氢溶液至浑浊消失后，再多加2-3滴，加热煮沸约3min，取下，流水冷却至室温后以水定容、混匀、放置片刻即可。

二、试剂

1、 锰显色剂：8g硝酸银溶于800ml水中，加50ml浓硫酸、50ml浓硝酸及100ml浓磷酸，混匀即可。

2、 过硫酸铵溶液：20%（当天配置使用）

3、 硝-硫混酸：942ml水中注入50ml浓硫酸和8ml浓硝酸即可

三、分析过程

吸取20ml分析母液注入到50ml钢铁量瓶中，加5ml过硫酸铵溶液，加热煮沸，微沸30s，取下流水冷却至室温以水定容、混匀、放置片刻，于530nm波长处，采用2cm比色皿，以水为参比，测其吸光度（试样、标样同步测定，须注意仪器的校正）。然后采用下式计算其试样中Mn%的含量：Y%=B%+（C%-B%）x

式中：

Y%―试样中Mn%的含量

B%―低标样中Mn%的含量

C%―高标样中Mn%的含量

A― 试样吸光度

A1―低标样吸光度

A2―高标样吸光度

四 结论

（1） 遇到标样不足、时间紧缺等现象时；则可采用高低标分光光度法来测定试样中某元素的百分含量。

（2） 此法精度满足GB/T223化学成分检测相关标准需求；存在于金属材料定性半定量的有效分析方法。

（3） 运用高低标法针对单次实测绝对误差及其相对误差分别为：0.05、8.5%；此误差在标准允许误差范围之内。

参考文献

[1] 袁秉鉴；分光光度法的精密度和准确度[J]；化学分析计量；2000年04期

[2] 吴诚、田英炎主编.高速分析法及其应用.北京：冶金工业出版社，2000.

[3] 霍建伟；全自动生化分析仪用分光光度计的研究[D]；中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）；2002年

[4] 袁秉鉴，戴祥胜；分光光度法快速测定钢铁中的锰、磷、硅[J]；化学分析计量；2001年04期