文档介绍：新材料概论金属材料及其合金的研究进展河南工程学院《新材料概论》考查课专业论文金属材料及其合金的研究进展学生姓名:学号:==学院:专业班级:专业课程:任课教师:日金属材料及其合金的研究进展)摘要:金属是人们日常生活生产中最不可或缺的材料,更是人类社会进步的关键所在,本篇论文主要论述金属材料的种类、性能及在社会发展中的重要应用,并且展望金属材料在未的发展前景。关键词:金属材料、镁合金、铝合金、记忆金属金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。由两种或两种以上的金属,或金属与非金属,经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质称为合金。工业中广泛使用的金属材料是合金,金属材料中最常用的是钢铁、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金等。现代生产生活中种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。一、金属材料的分类金属材料通常分为黑色金属和有色金属如图1所示1、黑色金属又称钢铁材料,包括含铁90%以上的工业纯铁,含碳2%~4%的铸铁,含碳小于2%的碳钢,以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。2、有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小。3、特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料,以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金,以及金属基复合材料等。[1]金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属、喷射成形金属,以及粉末冶金材料。铸造金属通过铸造工艺成型,主要有铸钢、铸铁和铸造有色金属及合金。变形金属通过压力加工如锻造、轧制、冲压等成型,其化学成分与相应的铸造金属略有不同。喷射成形金属是通过喷射成形工艺制成具有一定形状和组织性能的零件和毛坯。图1金属的分类二、金属材料性能金属材料的性能可分为工艺性能和使用性能两种。为更合理使用金属材料,充分发挥其作用,必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能(工艺性能)。材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性)、力学性能(也叫机械性能)。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。三、金属材料及其合金工业中广泛使用的金属材料是合金,金属材料中最常用的是钢铁、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金等。下面展开对这几种合金的代表性分析。1镁及镁合金镁由于优良的物理性能和机械加工性能,丰富的蕴藏量,已经被业内公认为最有前途的轻量化材料及21世纪的绿色金属材料,未来几十年内镁将成为需求增长最快的有色金属。[2](1)新变形镁合金新变形镁合金(如图2所示)相对于传统变形镁合金而言,主要是通过新工艺的开发,获得强度更高、延展性更好、耐高温、耐腐蚀等多种性能俱佳的镁合金,可满足不同场合结构件的需要。美国通过挤压和热处理后的ZK60高强变形镁合金,其强度及断裂韧性可相当于时效状态的A17075或A17475合金。而采用快速凝固(RS)+粉末冶金(PM)+热挤压工艺开发的Mg-Al-Zn系EA55RS变形镁合金,成为迄今报道的性能最佳的镁合金。[3]图2新变形镁合金影响镁合金高温性能的主要因素是β相在高温时不稳定。因而高温镁合金的开发主要从两个方面考虑:一是不含Al的镁合金;二是合金化。目前,研究的比较多的是后者。(2)耐蚀镁合金镁合金腐蚀问题主要来自于镁合金中的Cu、Ni等高电位元素,因而解决镁合金的耐腐蚀问题主要通过两个方面。[4]首先,尽量减少镁合金中Cu、Ni等元素的含量;其次,对镁合金进行表面处理来形成有效。(3)阻燃镁合金镁合金常用的保护方法为溶剂保护法和气体保护法,但在运用中既污染环境又降低综合力学性能。[5]目前阻燃镁合金的开发是在镁合金中加入稀土元素来改善镁合金的抗阻燃性。(4)阻尼镁合金纯镁的阻尼性能极好,但力学性能很低,而国标中的几种镁合金,虽然力学性能、比刚度较高,可阻尼性能较低。目前阻尼镁合金的前沿是ZMJD阻尼合金。(5)高强高韧镁合金目前提高镁合金强度与韧性的方法主要是向镁合金中加入合金元素,超高强度镁合金主要是快速凝固镁合金、非晶镁合金和镁基复合材。(6)超轻镁合金超轻镁合金的代表是Mg-Li系合金,是密度最低的合金系,~,是传统镁合金的3/4,仅是铝合金的1/2。(7)镁基非晶合金镁基非晶合金的特点是有无定形原子结构,因而力学性能大大提高,强度