1、科研訓練報告書 項目名稱： 金屬材料成型的研究與改性 學生姓名： 牛璐 學 號： 2015212054 專業班級： 高分子材料與工程15-3班 指導教師： 徐衛兵 2016年 6月 24日 ：合肥工業大學化學與化工學院科研訓練（）報告書項目名稱金屬材料成型的研究與改性項 目負 責 人牛璐學院專業化學與化工學院高分子年級學號2015212054聯系方式手 -mail2350678561指導教師徐衛兵職稱/學位教授，博士生導師項目摘要：（不超過300字） 本文以金屬材料的成型為主要內容，對材料成型與控制工程中的加工技術進行細化分析，通過比較不同金屬的性質和加工的程序及其方

2、法，分析結果中的數據，進而提出自己的改性方法。從金屬材料的發展開始，通過與環境的關系，與技術的關系進行分析。項目關鍵詞：（不超過5個，用分號隔開）金屬材料,材料成型,金屬研究，項目正文：（綜述研究現狀及進展、比較各研究方法或工藝路線的優劣、提出研究展望等。附主要參考文獻目錄。） 一.金屬材料的發展 1.分類 通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。 (1)黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括含鐵 90% 以上的工業純鐵，含碳 2%4% 的鑄鐵，含碳小于 2% 的鋼，以及各種用途的結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金、精密合金等。 (2）有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，通常分為輕金屬、重金屬

3、、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。 （3）特種金屬材料包括不同用途的結構金屬材料和功能金屬材料。其中有通過快速冷凝工藝獲得的非晶態金屬材料，以及準晶、微晶、納米晶金屬材料等；還有隱身、抗氫、超導、形狀記憶、耐磨、減振阻尼等特殊功能合金，以及金屬基復合材料等。 2.金屬材料的發展趨勢 金屬材料是指由金屬元素或以金屬元素為主構成的具有金屬特性的材料的統稱，包括純金屬、合金、金屬間化合物和特種金屬材料等。最先提出金屬材料發展是 1972 年在斯德哥爾摩舉行的聯合國人類環境研討會上的討論中，全球多個國家，一起探討了每個人都有享有舒適的環境權利。金屬材料的發展已從純金屬、純合金中擺脫出來。隨著材料

4、設計、工藝技術及使用性能試驗的進步，傳統的金屬材料得到了迅速發展，新的高性能金屬材料不斷開發出來。2. 金屬材料與環境 1.金屬材料環境友好成型加工 金屬材料環境友好成型加工技術就是在金屬材料生產過程中 ，對能源消耗少 、對環境污染小 、生產成本低的材料的加工。金屬材料具有優良的使用性能和工藝性能，傳統的金屬材料內成型與控制技術包括液態成型技術、固態成型技術以及液固成型技術。 金屬材料環境友好成型加工技術既包括按環境友好金屬材料的基本思想和設計原則開發的新一代金屬材料， 也包括對傳統金屬材料的環境友好化改造，金屬材料環境友好成型加工技術是面向環境的金屬材料成型加工及應用研究，是金屬材料產業中人

5、與自然和協調發展的理性選擇，是金屬材料產業可持續發展的必由之路。 2.金屬材料環境友好成型加工技術 一是降低鋼鐵生產中的噸鋼能耗比，采用先進的金屬材料成型加工工藝及設備，逐步淘汰落后的軋鋼工藝裝備。 提高廢鋼鐵在現代煉鋼中的比重，推廣高效節能、環境友好的的電能煉鋼技術。 在電爐中采用輔助能源裝置和余熱回收循環利用技術， 提高連續鑄造、連續退火、直接軋鋼等連續化生產的比重。 二是開發金屬材料環境友好成型加工產品，在工業生產中，將低資源消耗、低能源消耗、低污染的金屬材料產品，根據其生命周期的長短分為流動性產品和貯存性產品。 易拉罐等流動性產品的生命周期短，要求在產品整個生命周期投入盡可能少的資源消

6、耗和能源用量。 不但要選擇在這個階段的資源消耗少、能源消耗低的材料，還要易于循環再生。3 金屬材料的加工技術M c s , 即金 屬 基復合材料 , 在現 實生活 中己被廣泛應用 。 即便一些復合 材料存在技術復雜和成本較高等因素 , 很難應用于某些低端化的工程實踐中, 但 由于在強化相長度方 向的靜態和動態 力學性能較高 , 如纖維化強化相增強 以 及連續晶須復合材料 , 以陶瓷為主增強 顆粒 的金 屬基復合 材料 (T i c 、 i s C、 B4e 和 A一20 3 等 ) , 目前在全 國乃至世 界各地 的工程建設 中 , 己被廣泛應用 。 縱觀眾多己應用于各個領域的零部件 , 其使

7、用價值都是在金屬復合材料的二次 加工成型后才能得到充分體現 , 而在加 工成型過程中所產生 的眾多加工方法 , 對于完善金屬基復合材料的加工工藝做 出了突出的貢獻1. 材料成型加工方法 （1） 鑄造成型法 鑄造成型是生產復合材料零件的最常用 的方 法 。但是 在現有的基礎上 , 在選擇工藝方法和參數時對加工工藝 以及參數的改進 , 是在實踐中所必不 可少的程序之一 。 在鑄造過程中, 當熔體的流動性、 載度等隨著強度顆粒的加入而增強 , 從而產生對基礎材料本質的 改變 , 以及在高溫下增強顆粒與熔體之 間所產生化學反應 , （2）擠壓、 鍛模塑性成型法 在實踐過程 中, 我 可以使用潤滑 劑以

8、及模具表面涂層等技術手段 , 來改善實踐操作中所產生的壓力 , 有 效 的改善摩擦阻力, 可 使擠壓力降低 2 5 % 一 3% 5 , 甚至超過當前數據 , 由此而降低增強顆粒對模具 的損害 , 以及降低金屬塑性 , 改善變形阻力、 成型困難等因素 。 (3)粉末冶金法 制造顆粒 、晶須增強金屬基復合材料、 復合材料零部件等 , 粉末冶金法作為最早的制作形態 , 在實踐經驗中起著 不可忽視的作用 。 同樣相對于形狀簡單 , 尺寸小 , 而又較為精密 的零部件來說 , 該方法的運用也同樣重要 。 界面反應少 、 可據實按需調節增強相 的含量 ( 顆粒含 量 5 0 % ) 、 增強相分布均勻

9、、 組織細密 , 是粉末冶金法 的優點 (4)機械加工法 金 剛石 刀 具作為現代最為廣 泛 應用的切割刀具之 一 , 如今己被應用于各行各業的各個領域 。 用金剛石刀具精加 工鋁基復合 材料 , 同車、 銑、 鉆加工各種金屬基復合材料一樣 , 在現代社會中 隨處可見。四結束語 金屬基復合材料越來越被世 界 上 眾多的發達 國家所認 可 , 目前己 被譽為 世界上最有價值的先進材料 。 其具有高 強度 、 高韌性及高耐磨性能等優點 , 在 航天、 汽車、 建筑甚 至軍事等領域都有 著較高的使用價值 。 然而 , 由于涉及的 學科范圍廣 , 加 工工 藝復雜等因素 , 造 成二次加工基礎研究不廣

10、 , 加工 工藝 尚 不完善 , 因此具 有廣 大的發展空間。 在 科學技術迅猛發展的今天 , 將金 屬基復 合材料更為廣泛 的研究和 推行 , 使其應 用到更多的領域 , 將是我 們今后 努力的 方 向, 以及更深 入學習和探討的重要 學 科 參考文獻【1】 Yiqiang He, Bin Qiao, Jianming Yang, Lichao FengCollege of Mechanical Engineering, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang, Jiangsu 2220China【2】 Qiao B, Shang F, Di

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