金属材料的一般特性精选(九篇)

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第1篇：金属材料的一般特性范文

【关键词】固溶物；无机非金属；非金属材料；应用与研究

0 前言

随着科学的不断进步，新技术开始在各个领域中应用，尤其是进入21世纪以来，新的技术更是如雨后初笋般出现，我们常听到的如纳米材料的应用、超导材料的发现、新能源的研究以及光电子材料的技术发展等一系列新技术和新材料。这对我国的新材料工业来说是一次重大的发展机遇，如果能抓住这次新材料机遇，我国的工业生产将会有一个新的突破。随着固溶物的应用和发展，固溶物的应用和研究越来越广，尤其是近些年来在无机非技术材料中的应用，在制备无机非金属材料中，在材料制备过程中，通过对其内部掺杂杂质、改变压力等一系列条件，来使得非金属材料的性质发生改变，从而赋予非金属材料新的特性。

1 固溶物简介

在溶液中将溶质进行溶解后，理化性质受到微量溶质的决定形成的产物为固溶体。固溶体有很多分类，一般我们根据外来的组元在固溶体中主晶相的固溶度分类，将固溶体分为有限型和连续型两种；按照外来组元在固溶体主晶相的位置分类，可以分成间隙固溶体和置换固溶体；而若按照相图中固溶体所处的位置，则可以分成中间固溶体和端部固溶体两部分。在固溶体的制备方法中，一般常用的有沉淀法、电泳法、溶胶法以及络合法等一系列传统的方法，在最近几年，新兴了一些固溶体的制备方法，但是这些技术和方法还不是很成熟，因此在实际的生产过程中应用较少。这表明固溶体在非金属材料中的应用还有很大的空间去探求，非金属材料制备在固溶体中还有很长一段路要走。

2 固溶体的特性

固溶体的特性一般主要是由固溶物的组成物来决定的，在近些年的无机非金属材料的制备中，在固溶体中掺杂一些性质独特的物质来改变固溶体本身存在的特性，改变固溶体原有的属性。在固溶体中，加入一些稀有元素，会将该元素的特性延伸到固溶体中，会大大提升固溶体的属性。现在一些学者将稀有金属添加到固溶体中，钛使用用最广的一种，钛由于具有密度小，质轻，机械强度高、耐腐蚀、耐酸、耐碱等一系列性能，因此在固溶体中被广泛的应用，掺入钛的固溶体也会具备钛原有的一些属性，使得固溶体的性能得到进一步的加强。还有一些将硅、铝以及石墨加入到固溶体中，让固溶体拥有它们的属性，为非金属材料的制备提供更好的固溶体。

3 固溶体在无机非金属材料中的应用

随着对固溶体的研究越来越多，因此固溶体的应用也越来越广泛，近些年，固溶体开始在无机非金属材料中广泛应用。

3.1 固溶体作为催化剂

在我国，一些研究人员通过将CeO2和ZrO2进行固溶作用，得到了一种新的铈锆氧化物的固溶体，由于之前的二氧化铈是非常好的催化剂，在生物陶瓷材料的制备、燃料电池的电极的生产中都被用作催化剂使用，效果很好。这种由两种氧化物固溶形成的固溶体，其既具有Ce的氧化还原性质，在4价的Ce4+氧化为3价的Ce3+时，发生氧化还原时，会对周围的氧浓度产生缓冲的作用，其中的CeO2直接影响的是铈锆氧化物的固溶体的催化活性，在生物陶瓷的制备过程中，加入铈锆氧化物的固溶体，能有效的将Zr4+引入到立方的晶格中去，在烧结的过程中起到催化作用，使得生产出来的生物陶瓷质量高、性能强，具有一些特性。

在Mn-Ce-O的复合氧化物中，掺入一些铜粉，形成新的复合氧化物的固溶体，同样可以在催化作用中增强其催化的作用，这是由于在合氧化物Cu.Mn―Ce―O三元固溶体中，二价的Cu2+和Mn3+进入到CeO2的晶格中去，使其形成萤石型结构的三元固溶体，这样的催化剂在催化无机非金属材料过程中，提高了氧的活性和吸附能力，提高了固溶体中铜和锰的分散和结合的速度，在无机非金属中会加快化合物表面物质的还原，将催化活性能降到最低，使得生产过程中，无机非金属材料耗能少，降低了成本。

还有一种固溶体是将TiO2中将SnO2掺杂进去形成SnO2-TiO2固溶体，主要的结构为金红石，形成的固溶物由于酸性弱，在固溶物的表面会出现含有吸附氧，在晶格中出现晶格氧。在非金属材料的制备中，TiO2会在反应中被SnO2反应分解，将SnO2-TiO2固溶体的比表面积增大到一定程度，将SnO2-TiO2固溶体的催化活性提升，在宽带隙半导体的制备中能连续反应，催化活性很高。

3.2 固溶体对晶格的影响

在一种发现的钛酸铝固溶体，经过研究和实验，发现钛酸铝具有耐火性、隔热性以及抗震性等一系列优良特点，但是在实际的应用中，发现钛酸铝在高温时，只要温度超过800℃时，就会被分解，在1300℃以下会被分解成金红石和刚玉，这就会让钛酸铝的催化性能降低，不稳定的钛酸铝，要想保证其稳定性，通常会加入一些Fe2O3和MgO，使得钛酸铝形成稳定一点的晶格，有效地抑制钛酸铝固溶体的分解。在无机非金属材料的制备中，钛酸铝固溶物的使用会使得生产的非金属材料压电性稳定、介电常数能够大幅的提升。因此在实际的应用中，钛酸铝固溶体广泛的应用到无机非金属材料的制备中。

3.3 固溶体在新型陶瓷中的应用

在近些年，一些陶瓷公司开始研究钛硅碳系列的陶瓷，这种新型的陶瓷具备强度高、抗压、抗震、抗氧化等一系列优良特性，在一些陶瓷的制备中，采用氧化锆固溶体进行新型陶瓷的应用，由于氧化锆在高温下的结构不同，在1200℃的温度以下结构为单斜相，而在1200℃到2400℃之间的结构为四方晶相，在2400℃以上的结构将形成立方相。在陶瓷的制备过程中，氧化锆固溶体在立方相结构时最稳定，在陶瓷中主要用于制备耐火陶瓷和隔热陶瓷，因此，在制备这些新型陶瓷中，就要对烧制陶瓷的温度进行严格的控制，防止温度的变化导致氧化锆固溶体的结构发生变化，在研究中一般采用的是溶胶凝胶法将氧化锆固溶体掺杂进陶瓷材料中，但是掺杂的比例也会导致制备的陶瓷性能发生变化，这时将加入一定比例的Pr，加入的Pr会将定形的氧化锆固溶体转化为晶相结构的氧化锆。通过实验研究发现，不同的制备技术、不同的Pr掺杂以及不同的温度，生产的新型陶瓷的兴纸业不相同。

4 结束语

随着科学技术的发展，新型材料将会陆续的发现，新的科学技术也会应用到无机非金属材料的制备中。在实际的应用中，通过化合物的拥有不同的膨化系数来将不同的化合物进行固溶，形成新的固溶物来制备超低膨胀无机材料。调整化合物不同的比例也能生产出不同的热膨胀非金属材料。而在一些传统的氧化铝材料中，通过掺杂一些其他新型的氧化物制备成新的固溶物可以制成颜色不同的人工宝石；在锆钛酸铅加入一些镧系氧化物，就能够生产出透明度很高的压电陶瓷。固溶体的特性经过长时间的研究和分析，相信在未来的无机材料生产中应用会越来越广。固溶体的明天将会越来越好。

【参考文献】

第2篇：金属材料的一般特性范文

【关键词】金属材料；航天领域；热处理；应用

1前言

航天技术的发展不仅带动了我国经济的发展而且还提高人民生活质量，增强我国国防力量，当今经济全球化，信息交往、各地之间业务往来，通信、交通等等都离不开航天技术所带来的科技成果。金属材料是我国航天领域发展不可或缺的材料，它比其他分子材料硬度高，耐热性能好，与无机非金属材料相比，金属材料有具有很好的韧性，因此在我国航天领域应用非常广泛，为了更加了解用于航天技术的金属材料，本文选择了几种常见的金属进行讲述其在航天领域当中的应用以及相应的热处理工艺。

2铝合金

2．1铝合金在航天领域的应用

铝合金材料是航天领域用量最大的金属材料，随着科技的发展，各种复合材料都在不断的发展，其性能也是优越与一般金属材料，虽然如此，但在航天领域铝合金的使用依然占有很大比例，铝合金具有优越的耐磨性以及良好的抗撞击性能总体性能优越于一般金属材料，，并且价格便宜，一般在航天领域的承载结构中都使用铝合金比如一些承载壁板，舱体结构等。所以在航天领域具有很大的用处。

2．2铝合金的热处理工艺

在我国科学技术不断发展的前提下，航天技术对铝合金的要求越来越严格，如何提高铝合金的综合性能是非常重要的任务之一，在研究过程中一方面是设计新型合金，一方面是对其热处理的更新，利用先进技术通过对铝合金加热处理，使得在高温环境下变形，在经过挤压，使得铝合金内部微观结构更加紧密化，内部的结晶程度更高，从而使得铝合金在应用中综合性能更加优秀。

3钛合金

3．1钛合金在航天领域的应用

钛合金在航天领域中具有很多用处，他与一般金属相比，具有耐高温、耐磨性能强，抗疲劳性能等优点，一般在航天领域中，钛合金运用于机舱的主承力结构，压气机叶片等等，在钛合金的试用下，无论是高温环境，还是超低温环境都能保证长时间持久的工作。因此随着航天领域科技的不断发展，钛合金的使用量也是逐渐增多，是具有前景的一种金属材料。

3．2钛合金的热处理工艺

钛合金的热处理工艺十分复杂，根据航天领域的不同需求，钛合金的热处理工艺也就不同，比如普通退火会使得钛合金内部的可塑性变高但与此同时也使得其强度变小，一般适用于一些飞行机器的零件，再比如双重退火，其工艺应用相比较而言稍微麻烦，处理之后的钛合金硬度会升高，但其可塑性相对降低，适用于需求较高的飞行零件。钛合金的热处理工艺还包括等温退火和固溶时效，根据航天领域不同需求以及应用的不同领域，来选择不同的热处理工艺。

4超高强度钢

4．1超高强度钢在航天领域的应用

超高强度钢具有很强的硬度及韧性，正因为其性能也使得该金属在航天领域的应用量保持持续上升，一般该金属适用于火箭发动机的壳体，飞行装备的推动器等所需高硬度的地方，正因如此对于在这种高压强度下的金属材料，其耐腐蚀性成为审核金属实用性的一项重大指标，如何提高超高强度钢的韧性是当前研究金属工艺的重要课题。

4．2超高强度钢的热处理工艺

一般超高强度钢都应保持其高强度的特性，针对该金属材料进行热处理时一般先进行淬火，在960度左右的高温下进行淬取，使其内部的含碳量降至最低，然后进行低温回火，提高材料的强度，随着科技的发展，在高强度钢的热处理工艺中也有先进的技术提高金属的性能，比如奥氏体加工、马氏加工，诱发相变等等。在经过热处理后的金属一般适用于机器的整体构架，高强度的零件等等。

5镁合金

5．1镁金属材料在航天领域的应用

镁金属材料在航天领域具有自身独特的性能良好的导热、导电性能以及对电磁的屏蔽性能使得镁金属在众多金属材料中脱颖而出，但镁金属却又一定的缺陷，那就是不耐腐蚀，也正是因为该缺点使得镁金属在应用当中，一些领域不能涉及当中，比如产品的储存、产品出制造都会带来影响，镁金属适用于工艺复杂的大型铸件，是我国金属材料航天领域非常重要的文件，比如通信卫星所使用的天线等等。

5．2镁金属材料的热处理工艺

镁金属材料的处理工艺非常复杂，根据所需性能的不同其热处理的加工工艺也就不同。一般镁金属的处理分为退火和固溶时效两大类。在实际应用中不同的淬火能力会使镁金属的性能得到不同程度的增减，从而应用到各个领域。

6结语

我国航天技术的飞速发展，使得我国经济水平并不断提高，人民生活水平得到翻天覆地的变化，军事力量也跻身进入世界前列，是我国国防实力的一大利器，由此可见航天技术的重要性，本文讲述了关于航天领域的几种金属，以及其性能，作用等等，随着科技的发展，航天技术的不断提高，我们应研发更加适合航天技术的金属材料，比如金属间化合物、高温合金等等，使得我国真正成为航天大国，实现中国的伟大复兴。

参考文献:

［1］姚瑶．智能机器人在航天领域中的应用［J］．中国战略新兴产业，2017(08):79～82．

［2］吴国华，陈玉狮，丁文江．镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望［J］．载人航天，2016(03):281～292．

［3］张成，杨海成，韩冬，王晓君，莫蓉，陆小蕊，龚军善．钛合金旋压技术在国内航天领域的应用及发展［J］．固体火箭技术，2013(01):127～132．

［4］邱惠中．纳米材料及其在航天领域中的应用［J］．宇航材料工艺，1996(02):7～10．

第3篇：金属材料的一般特性范文

是的，合金属于金属材料

常将两种或两种以上的金属元素或以金属为基添加复其他非金属元素通过合金化工艺（熔炼、机械合金化、烧结、气相沉积等等）而形成的具有金属制特性的金属材料叫做合金。

这里我们需要注意，合金不是一般概念上的混合物，甚至可以是纯净物，如单一相的金属互化物合金，所添加合金元素可以形成固溶体、化合物，并产生吸热或放热反应，从而改变金属基体的性质。

（来源：文章屋网 ）

第4篇：金属材料的一般特性范文

关键词 多孔金属材料;热处理;工艺

中图分类号TG 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)23-0092-02

0 引言

金属材料由于具有出色的理化性能以及综合力学性能,因而在工业领域被广泛应用。对于充分发挥金属材料所具备的性能潜力,提高产品的内在质量,延长产品的使用寿命,节省材料,降低能耗,加快经济的发展等方面,热处理技术的意义十分重大。目前为止,我国在热处理基础理论上的研究、热处理设备方面以及热处理新工艺、新技术研究方面都取得了巨大进步。

1 金属材料的广泛应用

金属材料强度高,有很好的韧性、塑性、铁磁性、导电性和导热性,在现代工业中的重要性是不言而喻的。近些年,国内的纳米金属材料和多孔金属材料的发展速度迅猛,两者的应用已经延伸到了各个领域,市场需求也因此开始高速的增长。

1.1纳米金属材料

纳米金属材料指的的是采用纳米技术制造的金属材料,它的组织结构拥有纳米级的尺寸,然而它的组织里面也存在着纳米颗粒的杂质。纳米技术可以将金属材料的组织及材料成分控制地极其细小和精密,这样金属的力学性能、功能特性就都得到了巨大的提高。目前,纳米金属材料主要得到以下的一些应用。

1)铝基纳米复合材料。铝基纳米复合材料因其超高强度(可达到116 GPa)备受关注。其结构特点是纳米尺度的α-A1粒子弥散分布在非晶基体上,合金元素包括过渡族金属(如镍、铁)和稀土(如铈、钇)。部分非晶态合金在略低于非晶态合金的晶化温度下温挤,加工过程中会结晶,就转变成了纳米-非晶态复合型的材料。不仅如此,铝基纳米复合型材料具有高强度,较好的抗疲劳性等特点,而雾化的粉末也可以固结成棒材,进一步加工可以制成小尺寸的高强硬度部件。

2)电沉积型的纳米晶体镍。电沉积薄膜所表现出来的比较典型的柱状的晶结构可利用脉冲电流的方法将其破碎。如果能够精确的把pH值、温度和镀液的成分控制好,电沉积之后的镍晶粒的尺寸就能够达到10nm。在101.85℃的时候它会发生比较反常的晶粒增长,添加溶质并使其晶界上偏析也就实现了结构的稳定。这给很多的现实应用带来了方便,比如管材内涂覆和核电站蒸汽发电机说我叶轮的修复。

3)高强度且耐磨损的WC-Co纳米复合型的材料。纳米型结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面都比普通的材料要更胜一筹,其也已经用作切削工具和保护涂层。化学合成WC-Co纳米合金或高能球磨也经工业化。

1.2多孔金属材料的应用

多孔金属材料因具有渗透性好、孔径可调、耐高温、耐腐蚀、强度高等优点,是当前发展较快的一种功能性材料。多孔金属材料可以制成分离膜、过滤装置等,在原子能、冶金、环境保护、等行业得到了广泛应用。

1)能量的吸收。能量的吸收是多孔金属材料的比较重要的用途之一,比较常见的吸收装置包括吸震器和缓冲器,这些应用从汽车内的防冲挡板到宇宙飞船中的起落架等等。

2)电磁的屏蔽。多孔金属可以吸收电磁波,利用这一性能多孔金属一般可用于电磁屏蔽、电磁兼容器件。主要应用在孔洞相互之间全都连通的三维网状镍或铜中,这种结构比金属网的屏蔽性能高得多,且比重轻、透气散热性好,其屏蔽效果相当于波导窗,但体积比之更小、更轻便,更加适合于移动的仪器设备。

3)热交换。多孔金属表面积很大,可以有效应用于热交换和加热。通孔体能够被制成加热装置、散热装置和热交换装置,闭孔体能够用来制作绝热或者是隔热的材料。不仅如此,多孔金属耐火性能出色,且具有与阻火能力协调的高渗透性,在防止火焰沿管道蔓延的选材上可作为首选,可制成灭火器。

4)过滤和分离。多孔金属的渗透性能出色,往往被用来制造过滤的装置,孔金属的空隙能够阻留或者捕集液态介质中的固体粒子,而且能够把气体或液体进行分离和过滤,最终分离介质起到净化的作用。

5)流体分布和控制。多孔金属可用在流体分布装置中。例如利用多孔不锈钢控制火箭鼻锥体偏航指示仪外壳冷却液体或气体,在磁带处理设备中的漂浮塑性膜的气浮辊筒中大量应用多孔粉末冶金材料。另外一些布气元件用于向液体中布入气体,如多医用氧合装置中孔钛板将氧气均匀的充入血液之中,利用多孔钛管给啤酒充气等。多孔金属材料能用于对流体的控制,如用于液体或气体的计量装置、自动化系统中的信号控制延时装置等。

2 热处理技术的发展

热处理技术是金属材料能够得到很好的改进的重要手段。热处理过后,金属材料的性能会得到很大的提高。热处理技术的快速发展使得其应用越发的广泛。现在,热处理方法出现了很多新兴的工艺,如强烈淬火技术、环己烯渗碳、磨削加热淬火,另外还有离子束表面改性、微波渗碳等。

2.1热处理的新工艺

热处理的新工艺层出不穷。例如,微波渗碳可使热处理工艺实现更精准地控制加热并达到更高温度,从而减少耗能并缩短工艺周期;离子束表面改性,优点包括不改变金属表面的化学成分,尺寸变化很小,不需要使用化学用剂,也不会产生有毒有害气体;铝合金铸件孔隙和工艺周期的缩短可通过铝合金的热等静压固溶时效复合处理消除,这样就降低了生产成本,同时铸件的力学性能也得到提高;另外,还有乙炔低压渗碳、混合气低压渗碳等。

2.2热处理技术中所使用的的新型的设备

热处理技术中的所使用的新设备也在不停的更新换代。例如:真空加热的高压气淬设备。由于低压的渗碳双室高压气淬炉的开发使得冷速的效果得到了很大的提高,气淬冷却均匀且工件形变小;密封渗碳高压气淬炉又是除真空加热双室高压气淬炉外的一种新设备;低压渗碳高压气淬链接式生产线,可以在不移动小车上很多笨重的软管及电缆的情况下工作,简化了结构,设备运作也更加的可靠等。工具钢的高浓度渗碳、马氏体不锈钢的高浓度渗碳和所有在真空条件下在500~1300℃的各类热处理也包括在内。

2.3热处理的新型材料

热处理的新型材料主要是指的就是生态淬火剂。生态淬火剂指的是加入添加剂后的植物油制成的天然淬火油。常用的淬火剂有水、熔盐、盐水、聚合物溶液,还包括Ni3Al金属间化合物、冷热矿物油、APM和APMT合金。

2.4新型的传感技术

当前最新的传感技术包括氧探头Oxymess;氮势传感装置HydroNit,跟踪渗氮过程的传感装置KiNit;用于氮碳共渗氮势测控和渗氮的TiO2氧探头;测控淬火槽工作状况的Fluid Quench传感装置;用于气冷淬火的Heat Flux传感装置;真空渗碳碳势传感装置等。

3 结论

在科技发展日新月异的今天,全球在发展经济的同时也大力注重控制降低成本、计划节约能源以及生态环境的保护。在金属材料和热处理技术方面各国取得的成果显着。而与此同时,在我国科学家的共同不懈的努力下,我国的金属材料和热处理技术也取得了骄人的成绩。随着控制手段、设备器械的功能、工艺技术的进一步发展和丰富,我国在这一领域的研究水准讲会有更加快速的发展。

参考文献

[1]刘培生,李铁藩.多孔金属材料的应用[J].功能材料, 2001,32(1):12-15.

[2]王燕.纳米金属材料[J].金属功能材料,2004(2): 10.

[3]石力航.纳米金属材料[J].湖南冶金,2000(6):43-46.

第5篇：金属材料的一般特性范文

关键词：布线，阻燃，电位腐蚀，电弧

1.引言

布线是民用飞机上的一个重要流程，它将民用飞机上的航空电子系统和部件联系起来，支持各系统的正常运行。世界上民用航空组织、国际标准组织，以及飞机制造厂家都出台了许多标准法规，对布线的物料方面规定了许多要求。

2.供应商管理

物料的输入，应建立完备的供应商审核制度，对物料的来源进行控制管理；并制定合格零件清单（QPL，Qualified Parts List）。

在采购物料时，如果有相对应的标准，应根据标准要求验证物料性能；如果无相关标准，则根据设计需求，来验证物料性能是否符合需求。

供应商应提供相关文件以证明物料的来源、性能测试等符合标准或设计需求。

3.保质期和保存期

在布线过程中，应严格把控物料的存储期和使用期。

物料为了确保在使用的时候能达到预期寿命，应提供在一定保存环境条件下的保质期或保存期，甚至以上两种。例如在存储过程中，接触空气导致物料镀锡部位氧化变脆、接触电阻增大等不良后果。又例如密封胶遇到氧气导致粘性降低，使粘接效果不满足实际需求等。

4.使用温度

民用飞机存在温度较高的区域，如动力系统区域、辅助动力装置（APU）区域等，此区域内布线要求选用最高温度级别物料，应根据使用环境及工作状态选择合适的温度级别物料。在波音公司标准线路施工手册（SWPM STANDARD WIRING PRACTICES MANUAL）中，其对物料的温度分级如下：

表1 材料温度级别

等级 最高温度（摄氏度）

A 100

B 135

C 180

D 260

注：材料的温度级别按最高持续工作温度来分级制定，A级最低，D级最高。

5.材质选择的要求

5.1金属材料

布线材料中固定支架、线卡、紧固件等需要金属材料。金属材料的表面应有防腐蚀处理，此外还需考虑不同的金属材料在接触时产生的电位腐蚀，电位差越大，表明腐蚀效果越强。关于不同金属材料相接触的是否能保持稳定，以及金属表面推荐的处理方式，详细内容参见MIL-STD-889。

5.2非金属材料

布线材料中，非金属材料使用的最大的方面为绝缘保护。作为绝缘保护的材料，除需保证足够绝缘电阻和强度，还要能承受较高的温度、抗电弧等，此外适航规章CCAR 25.853对非金属材料的燃烧方面有限制要求，因此还应考虑材料的阻燃性、燃烧产生的烟雾和毒性，以保证人员的安全。

绝缘性能测试、强度测试、燃烧测试可参考标准MIL-STD-202，抗电弧测试可参考标准ASTM D495。波音公司和空客公司也针对非金属材料燃烧出台了一些内部标准，如波音公司的BSS7238、BSS7239和空客公司的ABD 0031，都对材料燃烧和燃烧产生的烟雾、毒性给出了最低要求。

因聚氯乙烯（PVC）材料燃烧毒性较大，标准SAE AS50881中已要求限制使用。

6.电缆的选用要求

为了满足适航规章CCAR-25-R4运输类飞机适航标准H分部“电气线路互联系统（EWIS）”要求，电缆的最大使用温度不应超过其额定温度。在电缆选择时一般考虑如下因素：使用环境、电流、压降等。在选择电缆的时候，必须考虑所选择的线缆与所可能遇到的最严酷的环境相适应境。如发动机舱火警探测和可燃液体切断控制电缆，必须考虑能承受1093°C（2000°F）最短5分钟，以保证有足够的反应时间。

6.1导体部分

航空线缆的导体部分材料一般有两种：铜导体及铝导体。铝导体导电性能和强度较铜导体差，使用的温度也比较低，因此使用范围较小，其一般使用温度为150°C到175°C。

在使用铜导体的时候，因裸漏的纯铜及铜合金容易表面氧化，增大接触电阻，故要求铜导体表面增加镀层。目前存在三种镀层，镀锡、镀银、镀镍，三种镀层的化学性质不一致，使用温度范围也就不同，镀锡铜导线的最高使用温度为150°C，镀银铜导线的最高使用温度为200°C，镀镍铜导线的最高使用温度为260°C。

电缆的导体材料及表面镀层处理要求可参考MIL-DTL-29606。

同时，导线的芯线为了避免疲劳断裂，一般采用多芯绞合。

6.2绝缘部分

导线的绝缘部分，应根据敷设环境选择，如耐磨、抗电弧、抗腐蚀、抗剪切、阻燃等特性。其中耐电弧是必须关注的一个特性。电弧瞬间产生高温，会引起绝缘部分热裂解，造成绝缘部分碳化而具有导电性，因此应选择使用耐电弧性好的绝缘材料。

7.连接器的选用要求

在连接器选用时，除需考虑防水防尘外，在必要的部位，比如飞机的高温区域，连接器需要承受更高的温度，保证飞机基础设备的工作稳定性。

7.1外形

民用飞机常用圆形连接器和矩形连接器，按基本常用可分为三类标准及规格：美国军用标准、欧洲标准、ARINC规格，其中ARINC 404、ARINC 600一般作为电子设备的外部连接器。

7.2压接与焊接

连接器的插针优先采用压接类型。对比焊接类型的插针，压接类型插针在整个寿命期内，插针与电缆的固定良好，前后连接性能变化不大，而对于焊接类型插针，使用过程受热使焊料氧化变脆，容易造成插针与连接电缆虚焊或脱落。

8.护套的选用要求

常用护套有热缩套管和非热缩套管。

热缩套管的规格应符合SAE AMS-DTL-23053或MIL-PRF-46846，非热缩套管的规格应符合MIL-I-631或MIL-I-3190。

聚氯乙烯（PVC）材料的护套严禁选用。

参考文献

CCAR-25-R4运输类飞机适航标准 2011 中国民用航空局

第6篇：金属材料的一般特性范文

［关键词］城市街道 金属 装饰

现代公共环境和建筑装饰中，石材和金属是制作的公共景观和装饰的两大主要材料。而金属材质以其天然的无可比拟的坚固性和极强的可塑性，在现代城市街道环境设计中大量运用。据调查现代城市街道环境装饰以金属为原材料的占有着很大比例，这些金属装饰主要分为实用设施和景观装饰两类：其中实用设施包括候车亭、道路护栏、公交站牌、信号灯、路灯灯具、止路障、指示标牌、座椅、书报亭、电话亭、消火栓、邮筒、井盖、垃圾桶等；景观装饰包括装饰雕塑、壁饰等。这些小品虽不登大雅之堂，却与公众非常接近，给行者以温馨感，缩短人与人的社交距离，增添更多情趣。它们的设置不仅是街道景观的重要组成部分，而且为人们出行提供了各种便利，同时具有组织疏导交通和安全防护的功能。

1．城市街道中金属装饰的材料特性

金属材料不仅坚固耐用，而且具有很强的可塑性和独特的材质美感。其在现代城市道路设施中的应用，不仅容易造型加工，而且容易更新、保养和维修，有胜过其他任何材料的不可比拟的优势：

（1）坚固耐用

坚硬牢固是金属材料的最基本的特点之一。“城市街道的实用公共设施和景观装饰，由于室外环境的特殊性，无论在设计、选材、施工或制作过程中，均须充分考虑日晒雨淋的严酷自然条件、不分昼夜可能被破坏的使用条件。所以要充分重视坚固耐用的材料、容易更新的结构、容易维护与管理的特质。”①金属的种类很多，一般常用的有钢、铁、铜、铝、铅等。所有金属材料共同特点都具有良好的光泽度、延展性、导热性，除汞之外，常温下皆为固体，在材料世界中与石头一样同为坚固强硬的象征。金属材料无论是铸造还是锻造成型，亦或是焊接还是螺铆接的链接方式，在街道环境装饰中都具有坚硬、稳固的支撑作用。在城市街道的有限的空间和复杂的环境，自然损害和人为破坏比较严重的条件下，金属材料坚固耐用的这一特征可以保证街道环境设施具有较长的使用寿命。

（2）造型灵活

金属具有优良的延展性和可塑性，其对艺术形态的塑造具有重要的作用。无论是巨大凌空的造型，还是精细如丝的花饰，以及奔放的动势、繁复的构成……金属材料都能够制作出来。在街道环境装饰中可以利用金属材料加工各种体积大小的造型，不仅体积小而且坚硬牢固，也能制作各种支点窄小或重心偏移，动态幅度和空间跨度较大的街道公共设施或装饰艺术品，能适应各种复杂的街道环境，且不占用太多的道路空间。

（3）加工方便

金属材料可以利用熔铸、锻造、焊接、车、钳、铣、刨、磨、钻、铆、冲压的现代工业手段加工成各种形状，也可以使用简易的手工金属加工工具或木工加工工具，进行切断、弯曲、沟漕加工、曲面形成等简易加工。

（4）独特美感

金属材料有着独特的材质美感，不同的金属材料由于颜色、光泽和质感的不同，给人的视觉感受也不同，金属表面还可以通过如：电解处理、表面腐蚀、表面喷漆或烤漆、表面印花、立体浮压图案、表面PE覆板、特殊弹性覆膜等物理或化学手段进行表面效果处理，而获得丰富独特的视觉美感。金属表面处理手段不同会形成不同的色泽效果和触觉感受，从而形成各不相同的丰富的艺术风格。在街道环境装饰中根据街道环境的装饰风格需要，可以通过不同的加工技巧和工艺程序，使金属材料形成不同的视觉和触觉美感，能创造出神奇美妙令人感叹的金属公共艺术品。

（5）便于维修

城市街道装饰设施由于要经受日晒雨淋恶劣的自然条件和人为破坏，所以维修管理工作是至关重要的。街道环境设施的维修工作不能仅仅依靠事后的补救措施，它还包括配件材料的简化、标准化、组合便利、运送和更换方式便捷等诸多环节，只有这样才能提高维修效率，大幅降低维修成本。而金属配件的标准件生产和金属材料的焊接、铆钉螺栓等结合方式，则恰恰为街道环境的金属装饰设施的维护提供了便利条件。

2．城市街道中金属装饰的环境因素限制

街道是贯穿城市的脉络和纽带，也是城市的主要流动空间，交错复杂的街道布局，形成了丰富的人与人、人与建筑、人与车辆、人与环境设施之间的空间互动关系。街道作为公用的流动或散步的场所，不仅满足各种空间之间互动关系，起到分割与联系建筑群的作用，而且是城市各地相互沟通的通道。②

首先，街道装饰应满足街道空间的流通功能要求，金属材料公共设施的坚固性，不仅具有保障行人、车辆交通秩序与安全的功能，而且金属材料的线型材料具有很好的视觉流动感。街景的装饰效果，主要取决于人与景相对移动的速度，为了获得良好的视觉效果，可以根据不同街道交通路段的繁忙程度，利用金属线材造型可繁可简的材料性能进行合理的设计。

其次，在城市街道有限的空间中，公共设施和景观装置不仅要坚固耐用，且要在满足实用和审美功能的同时，必须尽可能少的占用道路空间面积，以保持街道的交通通畅、视觉通透和宽敞明亮感。街道的装饰应有助于街道景观向两侧和远处延伸，使宽度有限的街道景深得到扩大，所以街道设施的临街面宜空不宜实，宜透不宜堵。街道环境使用金属材料装饰应发挥金属材料的通透性构造性能，如挖空、冲孔等技术，以及用金属线材、管材构成虚面的效果，即可以根据街道空间的功能不同来分割空间又不堵挡人们的视线，避免了影响街道空间视觉效果的通透性。

此外，金属最大的特性就是其本身所带有的光泽，尤其是现代新型的金属合金材料的光亮性能好，但这种具有强烈的反光效果的金属材料，切忌大面积使用于城市街道环境，以免造成光污染，严重的甚至于酿成交通意外事故。

与木、石、水泥等建筑材料相比，金属材料显得冷峻、坚硬与不近人情，但作为街道公共环境的金属装饰品和金属装饰设施，要尽量摒弃其那冷漠的外表，无论形态还是色彩都应具有与公众产生交流的特性。因此街道环境的金属装饰必须从功能上满足人们需要，并从造型和色彩上打动人们的心灵，分别以造型的弯转、扭动来追求灵动与轻盈，以装饰性色彩来改变金属材料冰冷的面貌。“现今，欧洲许多城市大量采用金属工业制品的城市家具，其中桌椅形式很多，许多材料均可以克服剥漆的缺点，金属制品也可以细致制作，很容易创造接近木质桌椅的人性化、艺术化特质。”③另外，金属热传导性高，冬夏时节，表面温度难以适应座面要求，所以金属艺术应加强工艺技术革新，现代冲孔技术可将金属板材表面制成网状结构，小口径钢管可加工成轻巧、曲折的造型，能使金属材料既结实又减少对热量的传导和吸收。

街道环境的金属装饰制品对整个城市的环境规划、街道布置都有完善作用，是城市街道景观中的公共交通和生活道具。由于街道环境的复杂性和特殊性，街道环境的装饰设施必须充分考虑室外自然条件和人的行为方式，以及交通疏导和安全保护的特殊要求。现代城市街道装饰应做到实用、坚固、美观，金属材料以其天然独特的品质，符合街道环境装饰的特殊要求，是其它任何材料无法比拟的。街道环境的金属装饰虽然只是整个城市环境装饰的一个细节，但透过它们，我们可以判断整个城市环境的装饰设计风格和装饰品位，从另一个侧面反映出城市的文化面貌和居民的生活品质。因此，我们应发挥金属装饰在城市街道环境装饰中的优势，做到“材尽其用”，使其实用功能与装饰功能得到巧妙的结合，创造既美观又舒适，且人性化的现代化城市街道环境。

注释：

①、③ 肖德荣等主编.公共设施设计[M].北京:中国民族摄影艺术出版社,2011.

第7篇：金属材料的一般特性范文

在对金属材料加工制造的过程中，很容易对金属材料的尺寸、形态、表征、相界面等造成一定程度的损伤。在金属研究领域。对金属材料特征和性能进行优劣的研究和分析中，金属材料本身的损伤变量作为重要参数，为材料性能的预测和分析提供重要的参考。绝大多数的金属材料都具有明显的弹塑性，具有典型的损伤特性。当金属构件受到频率在20kHz的超声波振动作用的影响下，金属材料的状态及其性质就会发生明显的变化。但是因为损伤变化相对来说比较微弱的，因此对于损伤变化采用超声波技术来进行测量和描述是具有一定的优势的。金属材料的损伤状态会依靠损伤变量来对其进行恰当的描述，一般来对材料损伤状态的进行描述分为宏观基准和细观基准两类。所谓宏观基准主要是从金属材料的弹性模量、拉伸强度、电阻量、材料密度等宏观方面的描述；细观基准主要是从金属材料本身所具有的的长度、体积、孔隙的数量和形状等多种微观因素决定的有效承载能力。对于细观基准来说要直接建立起力学结构关系是具有一定的困难的，在对损伤变量进行定义和测量的过程中，需要预先对各方面要素进行统计处理，为力学结构模型建立一定的基础。对于宏观基准来说，在对损伤变量进行定义和测量的过程中，需要选择探测难度小、敏感度高的宏观方面的物理量作为主要参数。

2、实验过程与方法

2.1宏观基准下的拉伸实验本文研究选择板状圆弧形拉伸20钢作为实验试件，这是基于损伤区域的考虑，选择此种试件是为了保证试件在载荷状态下损伤能够在测量区集中。同时，为了保证对应变和应力关系测量的方便性和准确性，将试件进行简化处理成为标准试件。如图1所示为简化后的标准试件。在进行正式的损伤实验前，对试件的单向应力状态、力学参数、厚度标准等进行必要的测量并标定。采用MTS871型电液伺服实验系统对试件以载荷控制方式进行单向加载，然后测量试件中超声波的飞行时间，载荷量最小控制在0.01kN。为了对试件受损过程中产生的塑性变形更好的进行跟踪，采用快速网格法对每一个被测点的应变进行测量，并采用光弹性数学图象分析系统进行系统的分析。因为损伤变量的变化灵敏度高，所以测试对于精度有很高的要求，对测试系统的性能相应的也有很高的要求。

2.2细观损伤Df测量为了能够更加准确的对试件损伤处的空穴率进行测量，需要在宏观实验研究分析中的每一种应变状态下试件的代表部位沿着中心面利用线切割机进行薄片切割，厚度为0.3mm，制作成为微观试样。附加塑性变形会对塑性变形量的测量结果造成直接的影响，因此，为了避免实验使用的样品存在附加塑性变形，需要采取手工打磨配合电解抛光的方式对样品进行镜面处理，并将制定完成的试样在酒精中浸泡，以防止剖断口暴露在空气条件下受到氧化。在进行测试操作时将试样取出利用扫描电镜进行扫描观察。本次实验使用的JEM35C型扫描电镜，分辨率为6nm。空穴率的计算采用的计点法，为减少人工测量中的误差，采用多个视场多次测量的方式，取平均值，最大限度的使测量结果能够对微观组织形貌进行反映。

3、实验结果

为了有效的提高损伤敏感性，运用应力与声学的关系到处剪切弹性模量或密度定义的损伤相较于用声波速度定义的损伤系效果要好得多，结果如图2所示。这主要是由于应力与声学之间的关系充分考虑到了组合参数所带来的综合性影响，具有更好的全面性，而且误差要小得多，这样能够最大程度的保证定义损伤的准确性和合理性。虽然宏观角度对损伤参量进行定量计算，但是因为飞行时间和横波波速的共同引入，相较于单纯以波速作为参数的宏观损伤定量计算效果要好得多。同时全部的推到过程都是建立在应力与声学之间关系的基础上，具有清晰的物理背景。但是其所反映的材料损伤缺陷是流于表面的，缺乏对深层次缺陷的反映。从细观损伤变量与应变的关系图可以清楚的看出，随着变形量的不断增加，基体应变和空穴体积率对损伤的影响也随之不断增大，变化速度上初期比后期要慢。随着变形量的不断增加，二级空洞增加，空穴数量和体积加速增长，细观结构变化速度加快，敏感度上升。当应变率达到断裂前的极限时，最大损伤值达到0.59。

4、结论

第8篇：金属材料的一般特性范文

【关键词】化工建筑；化学腐蚀；防护

在化学工业的生产过程中,总避免不了部分气体和液体（通常称作化学介质）的泄漏，这些液体和气体通常都是有腐蚀作用的,对建筑会产生腐蚀性作用，给化工行业带来巨大的经济损失。本文主要讨论化工生产过程中一般性化学介质对建筑的腐蚀性作用以及其防护方法，建筑材料主要有金属以及无机非金属材料组成，因此本文只解决金属和无机非金属建筑材料的腐蚀和防腐。

1.金属建筑材料的腐蚀和防护

金属材料的腐蚀主要是化学腐蚀，化学腐蚀是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程，化工行业建筑的腐蚀主要是泄漏气体和液体。一般的防护方法有钝化、电镀、刷隔离层等。

1.1金属建筑材料的腐蚀

1.1.1气体泄漏腐蚀

化工生产中往往会有含硫、含氮等腐蚀性气体的泄漏，加上空气中存在的一些气体水分，与金属建筑材料的直接接触而具有的极大地腐蚀作用。

1.1.2液体的腐蚀

化工生产过程中的液体往往是非电解质，因此暂不考虑电化学腐蚀。金属在非电解质中为什么会腐蚀？

从热力学的角度来看,这是由于金属的不稳定性导致的,它和周围介质发生作用有形成金属离子的倾向。金属这种形成金属离子的倾向与金属本身的性质有关,也受外界条件和周围介质的影响。

1.2金属建筑材料的防护措施

1.2.1改变碳钢的组成成分

在碳钢中加入一些合金元素,是增加其抗气化性的有效途径,增强钢的抗氧化性有效的合金元素有Si、Al、Cr等。铬铝等合金元素和氧的亲和力比较大, 铬铝等元素在金属表面和空气接触易发生作用形成致密的氧化膜而阻止里层金属离子的向外扩散，从而保护里层的金属。

1.2.2采用在金属表面覆盖金属或非金属镀层的方法,来防止介质与底层金属直接接触,从而提高了金属的抗氧化性。

1.2.3改变介质的组成,使用保护性气体或通过控制气体组成,来降低介质的腐蚀性。在金属热处理时这种保护方法应用的比较多。其基本原理是通过控制热处理炉中的气体成分,使钢铁制件既不发生氧化,也不会发生渗碳、脱碳的现象。

2.无机非金属建筑材料的腐蚀与防护

2.1无机非金属建筑材料的腐蚀

建筑工程中无机非金属材料主要组成成分是硅酸盐,通常有玻璃、水泥、陶瓷等，它们在一般的情况下都具有良好的耐腐蚀性能，但绝对耐腐蚀的无机非金属材料是不存在的。通常认为无机非金属材料的耐腐蚀性是由下类因素决定。

2.1.1无机非金属材料的化学成分

硅酸盐主要组成成分以SiO2为主,SiO2(尤其无定型SiO2)容易与强碱容易发生反应，生成硅酸盐和水，而硅酸盐除硅酸钙硅酸钡等不溶于水外，大部分都易溶于水，都能溶于强酸而生成硅酸，因而对其产生腐蚀性作用，其主要的化学方程式如下：

SiO2+2NaOH=Na2SiO2+H2O

Na2SiO3+Hcl+H2O=H4SiO4+Nacl

SiO2与大部分酸都不起反应，耐酸强度比较高，因此一般情况下SiO2含量较高的材料耐酸性能比较高，SiO2含量较低的材料耐酸性能比较低。但其能与唯一的两种酸—HF和高温H5PO5起反应，SiO2能和任意浓度的HF和温度高于300摄氏度的磷酸发生反应，其主要反应化学方程式如下：

SiO2+4HF=SiF4(g)+2H2O

SiF4+2HF=H2[SiF6](氟硅酸)

H5PO5HPO3+H2O

2HPO3=P2O5+H2O

P2O5+SiO2=SiP2O7(焦磷酸硅)

2.1.2无机非金属材料的矿物组成

一般情况下, SiO2的在材料中的组成成分越多，材料的耐酸性越好，但也有其他组成成分的影响。如铸石中的SiO2的质量分数比较低，但其与三氧化二铝、三氧化铁等组合，在高温下能形成耐腐蚀性很强的矿物—普通辉石。碱性氧化物很容易与酸发生反应，生成易溶于水的盐，例如：Fe2O3与Hcl反应，生成Fecl3，因此含有大量碱性氧化物(CaO、MgO)的材料,基本上不耐酸性，但是其耐碱性是异常的好。

2.1.3形成原电池

无机非金属材料中如果存在易导电的物质与电解质结合，就容易形成原电池，加快化学腐蚀，例如有些无机非金属材料中存在着石墨，在酸性溶液中与金属结合，就构成了原电池。

2.2无机非金属建筑材料的防护

2.2.1加覆盖层和贴面材料

在有腐蚀的环境下,可以在混凝土表面加一具有较好粘结力和弹性的贴面材料层或覆盖层。如果该贴面材料层或者覆盖层粘结力和弹性较差的话，该保护层可能会产生裂缝，甚至脱落。此保护层可以选用花岗岩、瓷砖、沥青毡等材料，根据材料的特性与实际的使用要求进行选择使用。

由于化工企业还存在火灾、爆炸等危险,因此耐腐蚀材料的选用还要进行综合性的考虑,例如，如果表面要求既能防腐蚀又不会产生火花,这时就不能选择花岗岩作为贴面材料层,因为花岗岩能够产生火花;如果表面要求既能防腐蚀又能检修荷载,则需要选用贴面材料,而不能选用脆性材料。

2.2.2提高混凝土致密度与表面处理

混凝土越致密,就越难被腐蚀，因为腐蚀介质很难渗入致密的混凝土。通过正确的设计混凝土的配合比例，降低水灰比值，仔细选择集料颗粒大小的级配,采用抽真空、养护、振捣密实等方法，即可得到致密的混凝土。或者采用化学方法对混凝土的表面进行处理,使得混凝土中的氢氧化钙转变成致密的难溶物质。基于成本的考虑,通常采用碳酸化方法,即在混凝土构件投入使用之前,先将构件在空气中进行碳化处理使其产生致密的碳酸钙外壳。对混凝土表面使用硅酸盐(如硅酸镁、硅酸锌)的水溶液进行处理可以提高混凝土的抗渗性和耐腐蚀性。

2.2.3改变矿物的组成和水化产物的组成和形态

根据腐蚀机理可以推断,减少C3S在水泥熟料中的含量，可以增强水泥的抗硫酸盐性，也能够降低水泥的软水溶析能力；如果在减少熟料中的C3S含量的同事,相应适当地增加C3FA的含量,则还能提高水泥的抗酸性能。这是由于C4AF（铁铝酸四钙）的水化物为水化铁酸钙和水化铝酸钙的固溶体C3(A,F)H6,铁酸钙的硫酸盐性能比铝酸钙要好。此外,铁酸钙还会在水化铝酸钙周围生成致密的薄膜,从而提高硫酸盐性能。

3.结语

化工行业的建筑结构的腐蚀主要是由于化工生产过程中腐蚀性介质的泄漏。防止或减少腐蚀性介质的泄漏,是防止建筑物和构筑物最有效的防护措施。因此在一般的环境下,首先考虑的应该都是如何减少生产过程中的泄漏,因此如何提高设备的致密程度,减少介质通过的环节就变得尤其重要。

腐蚀除了存在于化工产业，还存在于生活的各个方面，比如自然的污染、机器的老化等等。腐蚀现象给我们造成了巨大的经济损失，给我们的生命安全也造成了很大的威胁，腐蚀现象也越来越引起人们更多的关注，虽然腐蚀是不可避免的，但实践告诉我们,充分的利用现有的防腐技术,严格执行科学化的管理措施,可以避免30%～40%的由于腐蚀而导致的经济损失。　[科]

【参考文献】

［1］惠云玲,郭永重,李小瑞.混凝土结构中钢筋锈蚀机理、特征及检测评定方法[J].工业建筑,2002(2).

［2］王锋,张艳梅,吴平.钢筋混凝土烟囱筒身可靠性鉴定与加固[J].低温建筑技术.2003(5).

第9篇：金属材料的一般特性范文

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.