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多孔金屬材料的制備方法及應用研究論文（通用6篇）
現如今，大家都嘗試過(guò)寫(xiě)論文吧，論文是討論某種問(wèn)題或研究某種問(wèn)題的文章。那么你有了解過(guò)論文嗎？以下是小編精心整理的多孔金屬材料的制備方法及應用研究論文，供大家參考借鑒，希望可以幫助到有需要的朋友。
多孔金屬材料的制備方法及應用研究論文 篇1
多孔金屬材料是金屬基體與孔隙共同組成的復合材料，也是一種新型的集結構和功能于一體的材料，因其具有獨特的性質(zhì)而備受廣大科研工作者的熱切關(guān)注. 它不僅比重低、強度高，而且具有消音、減振、耐熱、滲透等諸多良好的性能，因而在化工、建筑、國防、醫學(xué)、環(huán)保等領(lǐng)域有廣泛的應用.
從多孔金屬材料的性質(zhì)考慮，多孔金屬既承接了金屬方面的性能，又具有多孔材料方面的性能. 作為金屬材料，相比玻璃、陶瓷、塑料等非金屬，它具有耐高溫、良好的導電導熱性、高強度，易加工成型的特點(diǎn); 作為多孔材料，它比致密金屬有諸多良好的性能，如輕質(zhì)、比表面積大、吸能好等. 根據金屬的狀態(tài)和孔隙形成的來(lái)源，逐漸產(chǎn)生了許多制備多孔金屬材料的工藝，有些在原有的工藝條件下進(jìn)行了優(yōu)化和創(chuàng )新，并取得了一定的成效.
1、多孔金屬材料的制備方法
從多孔金屬材料的定義上講，它是多孔和金屬兩個(gè)詞的統一體，這給科研工作者提供了制備多孔金屬的著(zhù)手點(diǎn)，從而衍生出一系列制備多孔金屬的工藝，包括材料的選擇、孔隙結構的來(lái)源、設備調整、工藝參數的確定等方面. 金屬的狀態(tài)可以分為液態(tài)、固態(tài)、氣態(tài)和離子態(tài)，而氣孔的產(chǎn)生通常是以直接和間接的方式，兩者相結合從而產(chǎn)生了不同的制備工藝. 傳統上可分為鑄造法、金屬燒結法、沉積法等.
1. 1 鑄造法
鑄造法分為熔融金屬發(fā)泡法、滲流鑄造法和熔模鑄造法等.
1. 1. 1 熔融金屬發(fā)泡法
熔融金屬發(fā)泡法包括氣體發(fā)泡法和固體發(fā)泡法. 此方法的關(guān)鍵措施是選擇合適的增粘劑，控制金屬粘度和攪拌速度，以?xún)?yōu)化氣泡均勻性和樣品孔結構控制的程度. 此法主要用于制備泡沫鋁、泡沫鎂、泡沫鋅等低熔點(diǎn)泡沫金屬. 對于熔融金屬發(fā)泡法，當前研究較多的是泡沫鋁. 李言祥對泡沫鋁的制備工藝、泡沫結構特點(diǎn)及氣孔率方面進(jìn)行了深入的實(shí)驗研究; 于利民等人根據采用此法生產(chǎn)泡沫鋁在國內外泡沫金屬的發(fā)展形勢，總結并探討了其制備工藝及優(yōu)缺點(diǎn).
1) 氣體發(fā)泡法
氣體發(fā)泡法指的是向金屬熔體的底部直接吹入氣體的方法. 為增加金屬熔體的粘度，需要加入高熔點(diǎn)的固體小顆粒作為增粘劑，如Al2O3和SiC 等. 吹入的氣體可選擇空氣或者像CO2等惰性氣體. 雖然設備簡(jiǎn)單、成本低，但孔隙尺寸和均勻程度難以控制. 徐方明等用這種方法制備出了孔隙率為90!以上的閉孔泡沫鋁; 覃秀鳳等介紹了該方法原理，并研究了增粘劑、發(fā)泡氣體流量和攪拌速度等工藝參數對實(shí)驗結果的影響.
2) 固體發(fā)泡法
固體發(fā)泡法即向熔融金屬中加入金屬氫化物的方法. 發(fā)泡劑之所以為金屬氫化物，是因為它會(huì )受熱分解，生成的氣體逐漸膨脹致使金屬液發(fā)泡，然后在冷卻的過(guò)程中形成多孔金屬. 增粘劑主要選擇Ca粉來(lái)調節熔體粘度，發(fā)泡劑一般為T(mén)iH2 . 采用同樣的方法原理，可以通過(guò)向鐵液中加入鎢粉末和發(fā)泡劑的方式生成泡沫鐵，但很少有相關(guān)的文獻報道.Miyoshi T等人采用這種方法制備出了泡沫鋁.
1. 1. 2 滲流鑄造法和熔模鑄造法
兩種方法的相似之處在于都是將液態(tài)金屬注入裝有填料的模型中，構成多孔金屬的復合體，然后通過(guò)熱處理等的方式將雜質(zhì)除去，經(jīng)過(guò)冷卻凝固得到終產(chǎn)物多孔金屬; 區別在于前者模型中填充的是固體可溶性顆粒( 如NaCl、MgSO4等) 或低密度中空球，后者鑄模由無(wú)機或有機塑料泡沫( 如聚氨酯) 和良好的耐火材料構成.
Covaciu M 等用滲流鑄造法制備了開(kāi)孔型和閉孔型的多孔金屬材料， John Banhart用熔模鑄造法制備了多孔金屬，詳細研究了產(chǎn)品結構、性能及應用. 用滲流鑄造法制備的多孔金屬，其孔隙率小于80!，常用來(lái)制備多孔不銹鋼及多孔鑄鐵、鎳、鋁等合金，雖然用這種方法制備的多孔金屬孔隙尺寸得到準確控制，但成本較高. 熔模鑄造法制備的多孔金屬成本也很高，孔隙率比前者高，但產(chǎn)品強度低.
1. 2 金屬燒結法
金屬燒結法包括粉末燒結法、纖維燒結法、中空球燒結法、金屬氧化物還原燒結法、有機化合物分解法等.
1. 2. 1 粉末燒結法
粉末燒結法指的是金屬粉末或合金粉末與添加劑按一定的配比均勻混合，壓制成型，形成具有一定致密度的預制體，然后進(jìn)行真空環(huán)境下高溫燒結或鋼模中加熱的方式除去添加劑，最終得到多孔金屬材料. 此法可用來(lái)制備多孔鋁、銅、鎳、鈦、鐵、不銹鋼等材料. 通過(guò)粉末燒結法制備的多孔金屬材料，其孔隙特性主要取決于采用的方法工藝和粉末的粒度.王錄才等采用冷壓、熱壓、擠壓三種方式制備預制體，詳細研究了鋁在不同爐溫下加熱的發(fā)泡行為.根據所選添加劑的不同，粉末燒結法又分為粉末冶金法和漿料發(fā)泡法. 兩者選用的添加劑分別為造孔劑和發(fā)泡劑.
造孔劑分為很多種，如NH4HCO3、尿素等. 陳巧富等用NH4HCO3作造孔劑，經(jīng)過(guò)低溫加熱和高溫燒結的方式制備出了多孔Ti-HA 生物復合材料，孔徑范圍100 ～ 500 μm，抗壓強度高達20 MPa，可作為人體骨修復材料. 國外David C. D 等用尿素作造孔劑制備出了具有一定孔隙率的泡沫鈦; JaroslavCapek等以NH4HCO3為造孔劑，用粉末冶金法制備出了孔隙率為34 !～ 51!的多孔鐵，并作出了多孔鐵在骨科應用方面的設想.關(guān)于發(fā)泡劑的選擇，TiH2或ZrH2常作發(fā)泡劑制備多孔鋁、鋅，而SrCO3常作為發(fā)泡劑制備多孔碳鋼. 李虎等用H2O2作發(fā)泡劑，用漿料發(fā)泡法制備出了多孔鈦，經(jīng)過(guò)對其力學(xué)性能測試和堿性處理獲得了有望成為負重骨修復的理想材料.
1. 2. 2 纖維燒結法
纖維燒結法指金屬纖維經(jīng)過(guò)特殊處理后經(jīng)過(guò)壓制、成型、高溫燒結的過(guò)程形成的多孔金屬. 運用這種方法制備的多孔金屬材料，其強度高于燒結法.
1. 2. 3 中空球燒結法
中空球燒結法指金屬空心球粘結起來(lái)進(jìn)行燒結，從而得到多孔金屬材料的方法. 常用來(lái)制備多孔鎳、鈦、銅、鐵等，制得的金屬兼具閉孔和開(kāi)孔結構.其中金屬空心球的制備方法是: 用化學(xué)沉積或電沉積的方法在球形樹(shù)脂表面鍍一層金屬，然后除去球形樹(shù)脂. 特別的是，多孔金屬的孔隙尺寸可以通過(guò)調整空心球的方式來(lái)進(jìn)行控制.
1. 2. 4 金屬氧化物還原燒結法
該方法旨在氧化氣氛中加熱金屬氧化物獲得多孔的、透氣的、可還原金屬氧化物燒結體，再在還原氣氛中且低于金屬的熔點(diǎn)溫度下進(jìn)行還原，從而得到開(kāi)口的多孔金屬. 這種方法可用來(lái)制備多孔鎳、鉬、鐵、銅、鎢等. 因為很難找到制備高孔隙率的多孔鐵的方法，Taichi Murakami 等用爐渣中的氧化物發(fā)泡，并采用氧化還原法制備出了多孔鐵基材料.
1. 2. 5 有機化合物分解法
將金屬的草酸鹽或醋酸鹽等進(jìn)行成型處理后，再在合適的氣氛下加熱燒結. 如草酸鹽分解反應式為Mx( COO) y→xM + YCO2式中: M 為金屬·金屬的草酸鹽分解釋放CO2，在燒結體中形成貫通的孔隙. 在制備過(guò)程中金屬有機化合物可以成型后加熱分解，再進(jìn)行燒結.
1. 3 沉積法
此法是指通過(guò)采用物理或化學(xué)的方法，將金屬沉積在易分解的`且具有一定孔隙結構的有機物上，然后通過(guò)熱處理方法或其他方法除去有機物，從而得到多孔金屬. 沉積法一般分為電沉積法、氣相沉積法、反應沉積法等.
1. 3. 1 電沉積法
該法是以金屬的離子態(tài)為起點(diǎn)，用電化學(xué)的方法將金屬沉積在易分解的且有高孔隙率三維網(wǎng)狀結構的有機物基體上，然后經(jīng)過(guò)焙燒使有機物材料分解或用其他的工藝將其除去，最終得到多孔金屬. 具體操作步驟為: 預處理、基體導電化處理、電鍍、后續處理. 常用來(lái)制備多孔銅、鎳、鐵、鈷、金、銀等.國外Badiche X 等用這種方法對泡沫鎳的制備及性能進(jìn)行了深入研究; 單偉根等電沉積法制備了泡沫鐵，確定了基體的熱解方式對泡沫鐵的結構性能方面造成不同的影響，并且確定了最佳實(shí)驗條件. Nina Kostevsek 等研究了平板電極上和多孔氧化鋁模板上的鐵鈀合金，并對二者的電化學(xué)沉積動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了比較.
1. 3. 2 氣相沉積法
該法是在真空狀態(tài)下加熱液態(tài)金屬，使其以氣態(tài)的形式蒸發(fā)，金屬蒸氣會(huì )沉積在固態(tài)的基底上，待形成一定厚度的金屬沉積層后進(jìn)行冷卻，然后采用熱處理方法或化學(xué)方法去除基底聚合物，從而得到通孔泡沫金屬材料. 蒸鍍金屬可以為Al、Zn、Cu、Fe、Ti 等.
1. 3. 3 反應沉積法
反應沉積法，顧名思義指的是金屬化合物通過(guò)發(fā)生反應，然后沉積在基體上的過(guò)程. 具體操作環(huán)節是，首先將泡沫結構體放置在含有金屬化合物的裝置中，加熱使金屬化合物分解，分解得到的金屬沉積在多孔泡沫基體上，然后進(jìn)行燒結去除基底，得到多孔金屬. 通常情況下，金屬化合物為羥基金屬，在高溫條件下發(fā)生分解反應，如制備多孔鐵、鎳等.
2、多孔金屬材料的性能及應用
多孔金屬材料可作為結構材料，也可作為功能材料. 同時(shí)結構決定性能，對于多孔金屬而言，它的結構特點(diǎn)表現為氣孔的類(lèi)型( 開(kāi)孔或閉孔) 、大小、形狀、數量、分布、比表面積等方面. 多孔金屬材料在航空航天、化學(xué)工程、建筑行業(yè)、機械工程、冶金工業(yè)等行業(yè)得到了廣泛的應用，此外，在醫學(xué)和生物領(lǐng)域也具有廣闊的發(fā)展潛力. Qin Junhua等對多孔金屬材料性能和用途兩方面的研究進(jìn)展做了重要闡述，并提出針對當前的形勢，需要拓展多孔金屬材料其他方面用途的必要性.
2. 1 結構材料
多孔金屬材料具有比重小、強度高、導熱性好等特點(diǎn)，常用作結構材料. 可作汽車(chē)的高強度構件，如蓋板等; 可作建筑上的元件或支撐體，如電梯、高速公路的護欄等; 也可作為航天工業(yè)上的支撐結構，如機翼金屬外殼支撐體、光學(xué)系統支架，或用來(lái)制作飛行器等. 最常用的是多孔鋁. 魏劍等提到了多孔金屬材料可用來(lái)制作節能門(mén)窗、防火板材等，實(shí)現了其在建筑領(lǐng)域的應用價(jià)值.
利用多孔金屬材料的吸能性能，可制作能量吸收方面的材料，如緩沖器、吸震器等. 最常見(jiàn)的是多孔鋁. 比如汽車(chē)的沖擊區安裝上泡沫鋁元件，可控制最大能耗的變形; 還有將泡沫鋁填充入中空鋼材中，可以防止部件承受載荷時(shí)出現嚴重的變形. 與此同時(shí)，多孔鋁兼具了吸音、耐熱、防火、防潮等優(yōu)勢.
2. 2 功能材料
2. 2. 1 過(guò)濾與分離材料
根據多孔金屬的滲透性，由多孔金屬材料制作的過(guò)濾器可用來(lái)進(jìn)行氣- 固、液- 固、氣- 液、氣-總第209 期 李欣芳，等: 多孔金屬材料的制備方法及應用研究 13氣分離. 多孔金屬的滲透性主要取決于孔的性質(zhì)和滲透流體的性質(zhì). 過(guò)濾器的原理是利用多孔金屬的孔道對流體介質(zhì)中粒子的阻礙作用，使得要過(guò)濾的粒子在滲透過(guò)程中得到過(guò)濾，從而達到凈化分離的目的. 銅、不銹鋼、鈦等多孔金屬常用來(lái)制作金屬過(guò)濾器，多孔金屬過(guò)濾器被廣泛應用于冶金、化工、宇航工業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域.
在冶金工業(yè)中，通常用多孔不銹鋼對高爐煤氣進(jìn)行除塵; 回收流化床尾氣中的催化劑粉塵; 在鋅冶煉中用多孔鈦過(guò)濾硫酸鋅溶液; 熔融的金屬鈉所采用的是鎳過(guò)濾器，此過(guò)程用于濕法冶煉鉭粉等.在化工行業(yè)中，多孔不銹鋼、多孔鈦具有耐腐蝕性，常用作過(guò)濾器來(lái)進(jìn)行過(guò)濾. 比如一些無(wú)機酸或有機酸，如硝酸、亞硝酸、硼酸、96!硫酸、醋酸、草酸;堿、氫氧化鈉; 熔融鹽; 酸性氣體，如硫化氫、氣態(tài)氟化氫; 一些有機物，如乙炔; 此外，還有蒸汽、海水等.
在宇航工業(yè)中，航空器的凈化裝置采用的是多孔不銹鋼，制導舵螺中液壓油和自動(dòng)料管路中氣體的凈化也是采用這種材料，此外還可用于碳氫化合工藝中催化劑的回收.
在環(huán)保領(lǐng)域里，主要是利用過(guò)濾器來(lái)凈化煙氣、廢氣及污水處理等方面. 其中要實(shí)現氣- 氣分離，需要對多孔材料的尺寸有更精準的要求，涉及到納米多孔金屬材料的制備工藝及其具有的性能等問(wèn)題.奚正平等對潔凈煤、高溫氣體凈化、汽車(chē)尾氣凈化等技術(shù)作了具體的闡述，使用這些技術(shù)有利于緩解當前的環(huán)保問(wèn)題.
此外，醫學(xué)上常用多孔鈦可過(guò)濾氯霉素水解物，也可作為醫療器械中人工心肺機的發(fā)泡板等.
2. 2. 2 消音減震材料
利用多孔金屬材料的高孔隙率性能，可制作吸聲材料. 在吸聲的作用上，通孔材料明顯優(yōu)于閉孔材料. 通過(guò)改善聲波的傳播途徑來(lái)達到消音的目的，這與多孔金屬材料的材質(zhì)和孔洞的結構密切相關(guān). 因為多孔鈦還具有良好的耐高溫、高速氣流沖刷和抗腐蝕性能，所以被應用到燃氣輪機排氣系統等一些特殊的工作條件中，這種排氣消聲裝置輕質(zhì)、高效率、使用壽命長(cháng).
段翠云等介紹了吸聲材料的分類(lèi)及應用，探討了空氣流阻和孔隙結構對吸聲特性的影響. 王月等制備了孔徑為2 ～ 7 mm，孔隙率為80!～ 90!，平均吸聲系數為0. 4 ～ 0. 52 的泡沫鋁，結果表明孔徑越小，孔隙率、厚度越大，吸聲性能越好. Ashby MF 等在書(shū)中提到了利用泡沫金屬的吸聲性能可以生產(chǎn)消聲器產(chǎn)品.
利用多孔金屬材料的抗沖擊性，可用來(lái)制作減震材料. 多孔金屬的應力- 應變( σ - ε) 曲線(xiàn)可以分為三個(gè)階段，即彈性變形階段、脆性破碎階段和緊實(shí)階段，進(jìn)而可以劃分為三個(gè)區域. 從曲線(xiàn)走勢來(lái)分析，當多孔金屬材料在受到?jīng)_擊力時(shí)，應變滯后于應力，所以其在受到外界應力時(shí)首先變形的是它的骨架部分，隨著(zhù)外界應力的增大，骨架易發(fā)生破碎，當骨架受到擠壓時(shí)，應變不再發(fā)生很大的變化. 其中破碎階段的起點(diǎn)為多孔材料的屈服強度. 當受到外加載荷時(shí)，孔的變形和坍塌會(huì )消耗大量能量，從而使得在較低的應力水平上有效地吸收沖擊能. 中間部分區域表現出它的能量吸收能力，左邊部分區域面積表現出它的抗沖擊能力，面積越大，它所屬的性能越好.
2. 2. 3 電極材料
由于多孔金屬材料具有高孔隙率、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，因此常用來(lái)制作電極材料，常用的有多孔鉛、鎳等. 劉培生等結合多孔金屬電極的類(lèi)型和特點(diǎn)，闡述了其制備工藝和性能強化的必要性，值得深思.
多孔鉛可用作鉛酸電池中反應物的載體，可以填充更多的活性物質(zhì)，減輕了電池重量，也可以用作良好的導電網(wǎng)絡(luò )以降低電池內電阻. 輕質(zhì)高孔隙率的泡沫基板和纖維基板，與傳統的燒結鎳基板相比有明顯的優(yōu)勢，前者有高能量密度、良好的耐過(guò)充放電能力、低成本，滿(mǎn)足了氫鎳、鎘鎳等二次堿性電池的技術(shù)要求. 多孔鎳在化學(xué)反應工程中用作流通性和流經(jīng)型多孔電極，因為它除具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還可以促進(jìn)電解質(zhì)的擴散、遷移以及物質(zhì)交換等. 此外，它還可用作電化學(xué)反應器.
袁安保等具體分析了鎳電極活性物質(zhì)的結構、性質(zhì)以及熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)，而且研究了它的制備工藝及應用，對MH-Ni 電池的開(kāi)發(fā)具有重要意義.孔德帥等制備出了納米多孔結構的鎳基復合膜電極，結果表明，此復合膜在20A·g - 1 的沖放電流密度下，經(jīng)過(guò)1 000 次充放電循環(huán)，電容保持率為94!. 近年來(lái)，對鋅鎳電池的研究受到了國內外的熱切關(guān)注，費錫明等針對鋅鎳電池制作技術(shù)的進(jìn)展，闡述了當前面臨的諸多問(wèn)題并提出了相應的解決方案，為新型化學(xué)電池的進(jìn)一步研究提供了重要線(xiàn)索.
2. 2. 4 催化載體材料
泡沫金屬韌性強、高傳導、耐高溫、耐腐蝕等性能，可制作催化載體材料. 由于載體本身的比表面積較小，為增大金屬載體與催化劑活性組分之間的結合力，需預先在載體上涂上一層氧化物. 然后將催化劑漿料均勻涂抹在泡沫金屬片的表面，經(jīng)過(guò)壓制成型，再將其置于高溫環(huán)境中，可以使電廠(chǎng)廢棄料得到有效妥善處理.
2. 2. 5 生物醫學(xué)材料
多孔鈦及鈦合金在醫學(xué)上作為修復甚至替代骨組織的材料，需要具有較好的生物相容性，否則會(huì )使人體產(chǎn)生不良反應. 而且要與需替代組織的力學(xué)性能相匹配. 一般通過(guò)控制孔隙的結構和數量來(lái)調整多孔鈦的強度和楊氏模量. 多孔鎂在生物降解和生物吸收上有很好的作用，也可作為植入骨的生物材料.
此外，多孔金屬材料具有良好的電磁波吸收性能，可以作電磁屏蔽材料; 對流體流量控制有較高的精準度; 具有獨特的視覺(jué)效果，利潤高，可以用作如珠寶、家具等裝飾材料.
3、多孔金屬材料的研究現狀及存在問(wèn)題
1) 近些年來(lái)對多孔金屬的研究多為低熔點(diǎn)、輕金屬，其中研究最多的為泡沫鋁. 人們利用多孔金屬的性能，將其運用到了實(shí)際生產(chǎn)和生活中，但對它的其他性能還有待研究和探索. 多孔金屬的研究范圍、應用領(lǐng)域還需要進(jìn)一步擴展，如多孔金屬在催化領(lǐng)域、電化學(xué)領(lǐng)域或其他領(lǐng)域的應用等.
2) 在多孔金屬材料的制備方法中，都存在孔隙在金屬基體上的數量和分布等關(guān)鍵問(wèn)題. 孔徑尺寸、孔隙率的可控性和孔隙分布的均勻性等性質(zhì)，以及多孔金屬的作用機制還需要進(jìn)一步探究和完善.
3) 多孔金屬材料作為冶金和材料科學(xué)的交叉領(lǐng)域，需要強化綜合多方面的理論知識，而不是就單一方面進(jìn)行研究. 在多孔金屬材料課題研究過(guò)程中，需要在理論分析的基礎上，在實(shí)踐過(guò)程中盡可能降低成本，避免材料的浪費，簡(jiǎn)化工藝，縮短工序.
4) 一些多孔金屬材料的開(kāi)發(fā)，還停留在實(shí)驗室階段，距工業(yè)中大規模生產(chǎn)和應用還存在著(zhù)很大距離，需要研究者們共同努力，早日實(shí)現需求- 設計-制備- 性能- 應用一體化.
多孔金屬材料的制備方法及應用研究論文 篇2
對金屬多空材料的應用有著(zhù)重要的作用，金屬多孔材料是有著(zhù)功能和結構雙重屬性的工程材料，尤其是在近些年的發(fā)展過(guò)程中使其得到了較為廣泛的應用。金屬多孔材料有著(zhù)密度小及抗沖擊性高等諸多的特征，由于對其實(shí)際的應用領(lǐng)域愈來(lái)愈廣，在應用的要求上也有著(zhù)很大的提升，所以對金屬多孔材料的力學(xué)性能的理論進(jìn)行研究就顯得格外重要。
1.金屬多孔材料的理論及類(lèi)型分析
1.1金屬多孔材料的理論分析
金屬多孔材料在實(shí)際的應用過(guò)程中會(huì )由于受到拉應力及壓應力等作用的影響，對其自身的力學(xué)性能造成一定程度的威脅，所以其自身的力學(xué)材料性能對應用的效果就有著(zhù)直接性的影響。金屬多孔材料的力學(xué)性能指標對應用的工況環(huán)境有著(zhù)決定性作用，在材料的性質(zhì)及致密材料上有著(zhù)很大的差異性。在近些年的發(fā)展過(guò)程中，金屬材料作為一種吸能材料，依靠著(zhù)自身質(zhì)量輕及吸能的效率高等優(yōu)勢在減震裝置等方面得到了應用，其在承受壓縮應力的過(guò)程中，應力及應變曲線(xiàn)上會(huì )有較寬屈服平臺區，所以在這一作用下能夠對外來(lái)力進(jìn)行應變，為能夠對這一材料得到更好的應用，就需要對其孔結構以及空隙率等方面進(jìn)行研究，使其得到更好的應用。
1.2金屬多孔材料的類(lèi)型分析
材料制備技術(shù)的發(fā)展使得金屬泡沫及金屬蜂窩等金屬多孔材料得到了廣泛應用，其中的`金屬蜂窩多孔材料是人工制造的結構，主要是受到蜂巢結構的影響，隨著(zhù)發(fā)展其在結構上也呈現出了多樣化態(tài)勢。金屬蜂窩類(lèi)型的多孔材料的廣泛應用主要就是其在密度上相對較小，并在比剛度及比強度上都達到了一定程度，所以就成了生活中比較理想的輕質(zhì)材料�，F代的工業(yè)正處在蓬勃發(fā)展階段，所以對材料的性能方面就有著(zhù)較高的要求，對簡(jiǎn)述蜂窩多孔材料的改進(jìn)就成了必然，其中負泊松比材料能夠在未來(lái)的發(fā)展中有著(zhù)廣闊前景。負泊松比蜂窩i材料拉伸時(shí)膨脹及壓縮時(shí)收縮，所以有著(zhù)較好的力學(xué)性能。
另外還有金屬纖維多孔材料，這一材料不僅有著(zhù)金屬性質(zhì)同時(shí)也具有著(zhù)內部空隙，這是較好的結構功能一體化材料。對這一材料的承受載荷及沖擊的力學(xué)數據進(jìn)行積累能夠有效的拓寬這一領(lǐng)域的功能依據。
2.金屬多孔材料力學(xué)性能及具體試驗分析
2.1金屬多孔材料的力學(xué)性能分析
金屬多孔材料在壓縮應力方面有著(zhù)幾個(gè)重要的階段，首先在應變力較低的過(guò)程中，線(xiàn)性彈性區及應力會(huì )急劇的加大，金屬多孔材料處在壓縮時(shí)能量吸收能力會(huì )取決于壓縮應力及應變曲線(xiàn)下的平臺屈服區面積。在金屬多孔材料當中的金屬纖維多孔材料要能夠比泡沫鋁的能量吸附性要強。而金屬蜂窩多孔材料會(huì )在不同的速度加載過(guò)程中發(fā)生不同變形模式，然后就隨著(zhù)加載速度的增大其在變形模式上會(huì )從X型經(jīng)過(guò)V型向著(zhù)I型進(jìn)行過(guò)渡。在這一過(guò)程中的X型模式的形成是沖擊試件自身及反射應力波共同作用的一個(gè)結果。如果是速度繼續增大的時(shí)候，折疊區就會(huì )漸進(jìn)前行，其結構的變形不會(huì )很大，橫截面上所發(fā)生的變形也是均勻的存在的。
2.2金屬多孔材料力學(xué)性能具體試驗分析
通過(guò)以上對金屬多孔材料的力學(xué)性能的相關(guān)理論分析能夠看出，由于其在不同的因素影響下，會(huì )有不同程度的效果呈現出來(lái)。對金屬多孔材料的力學(xué)性能的試驗對實(shí)際的應用有著(zhù)重要的作用和意義，首先在金屬多孔材料的環(huán)拉強度方面，對過(guò)濾管使用中所受到的徑向沖擊力所受力的狀態(tài)，進(jìn)行了檢測方法的設置。具體的步驟就是通過(guò)靜壓成型的管樣樣品，從拉伸模通孔的位置進(jìn)行施加向外拉力，然后通過(guò)環(huán)拉的強度計算公式進(jìn)行計算，其計算公式為：&=F/S，其中的&就是環(huán)拉強度，而S就是多孔圓環(huán)受力面積，F即為破壞金屬多孔的瞬時(shí)力。
對金屬多孔材料的彎曲性能的試驗方面，這主要是對其沒(méi)有被破壞條件下能彎曲的最大角度。軋制成型的多孔板材通常要在卷管機上進(jìn)行卷制管材。在這一過(guò)程中對彎曲的角度的處理就顯得極為重要，彎曲角對卷管的最小直徑起到了決定性作用，此次的研究主要是對彎曲過(guò)程所受力的情況進(jìn)行的探究，主要是將寬度為三十毫米的試樣兩點(diǎn)支撐在壓力試驗機的平臺上，然后將試樣中部和壓頭保持正對，然后再慢慢的加壓。
在這一環(huán)節要能夠對試樣底部中間的部位進(jìn)行詳細的觀(guān)察，倘若是發(fā)生有裂紋出現就要立即停止。通過(guò)相關(guān)的試驗能夠發(fā)現，當彎曲的角度達到五十八度的時(shí)候，就能夠制備最小圓管直徑為一百二十毫米，這樣也就和實(shí)際的卷管直徑大小相符合，也就從另一方面說(shuō)明了能夠通過(guò)彎曲的性能對金屬多孔材料在實(shí)際的卷管最大內應力上進(jìn)行表示。
另外對金屬多孔材料的剪切強度的試驗過(guò)程中，由于在強度的標準上還沒(méi)有得到統一，所以此次的研究只是結合受力情況進(jìn)行設計剪切裝置。主要是將金屬多孔材料加工成直徑為為60×5毫米的片樣，然后采用上沖頭向下加力的方法，直到將多孔試樣造成破壞為止，通過(guò)這一壓力進(jìn)行對金屬多孔材料的剪切強度進(jìn)行實(shí)際的計算。
金屬多孔材料會(huì )在一定的程度上受到復燒因素的影響，這樣就對其力學(xué)性能造成很大的影響。燒結工藝是影響材料的最為重要的因素，燒結的燒結頸發(fā)育的情況對金屬多孔材料的力學(xué)性能情況能夠得以真實(shí)的反映。而不同的燒結工藝也會(huì )對金屬多孔材料的力學(xué)性能產(chǎn)生不同的影響。但是在燒結金屬多孔材料的力學(xué)性能的理論研究方面，卻遠遠落后于材料的實(shí)際應用，所以在材料應用過(guò)程中的諸多問(wèn)題還沒(méi)有得到相應解決，這也是今后需要努力研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。
3.結語(yǔ)
總而言之，針對金屬多孔材料力學(xué)性能的實(shí)際理論研究能夠看出，對其力學(xué)性能造成影響的因素是多方面的，而要想將其力學(xué)性能得到有效保持就要對其材料的結構進(jìn)行合理化的改進(jìn)。要能夠從實(shí)際出發(fā)，從材料的多方面內容出發(fā)，只有這樣才能夠將金屬多孔材料力學(xué)性能得到進(jìn)一步的加強。
多孔金屬材料的制備方法及應用研究論文 篇3
摘 要：金屬復合材料在機械制造的應用 近年來(lái)在工程機械制造業(yè)中，機械零部件、機械操作系統等設雖然一直在改進(jìn)和提升性能，但仍然存在許多薄弱環(huán)節，長(cháng)期以來(lái)各種機械配件大多使用傳統鋼材，其缺點(diǎn)也在使用過(guò)程中暴露無(wú)遺，但近年來(lái)興起的金屬復合材料大行其道。
關(guān)鍵詞：金屬基復合材料論文
近年來(lái)在工程機械制造業(yè)中，機械零部件、機械操作系統等設雖然一直在改進(jìn)和提升性能，但仍然存在許多薄弱環(huán)節，長(cháng)期以來(lái)各種機械配件大多使用傳統鋼材，其缺點(diǎn)也在使用過(guò)程中暴露無(wú)遺，但近年來(lái)興起的金屬復合材料大行其道，由于金屬復合材料在性能方面的協(xié)調較高，擁有傳統金屬材料難以擁有的優(yōu)勢，金屬復合材料以其強度高、質(zhì)量小等優(yōu)點(diǎn)在機械制造過(guò)程中被廣泛運用�，F今的金屬復合材料可分為功能型和結構型材料兩種，前者耐磨、耐高溫性極好，普遍用于機械工程中的零部件制造方面，有利于增加機械零部件壽命，保證工件質(zhì)量的;而后者則由于其質(zhì)量小、強度大等優(yōu)勢在機械設備制造中得到了很好的應用，對降低機械設備的重量十分有效，極大的提高了機械制造行業(yè)的工作效率[1]。隨著(zhù)當前機械設備制造的需求與日俱增，金屬復合結構材料由于其性能優(yōu)勢，被廣泛的應用到了機械制造過(guò)程中，并取代了傳統金屬材料。成為現代化的機械制造業(yè)中最為理想的加工材料�；诖宋膶饘購秃喜牧系难芯楷F狀，總結其性能特點(diǎn)和限制因素。利用金屬復合材料的優(yōu)良特性在機械方面的應用，提高效率，增加機械產(chǎn)業(yè)的制造，有利于復合金屬材料在機械制造業(yè)的發(fā)展。
1、在機械制造專(zhuān)業(yè)上應用復合結構材料
與傳統材料相比金屬復合材料具有明顯的優(yōu)勢。由金屬復合材料質(zhì)量輕于傳統的鋼鐵材料，其抗性也略勝一籌。另外，金屬復合材料的性能也更適用于機械制造�，F階段金屬復合材料相對而言使用性能更高，現今階段常見(jiàn)的金屬復合材料大體分為以下四種。
1.1不銹鋼復合鋼板
由合金元素組成的不銹鋼板決定了不銹鋼板的性能差異。這些元素促成了不銹鋼板在金屬材料中擁有最強的耐化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕性，有利于保障不同材質(zhì)材料的原子結合率達到百分之百。同時(shí)其導熱性能較好，適用于焦化設備。有利于降低運營(yíng)成本提高機械使用壽命[2]。
1.2金屬粒塑料復合結構材料
金屬粒塑料復合結構材料能夠有效改善傳統金屬缺少的導電和導熱性，可以很大程度的降低線(xiàn)膨脹系數,其質(zhì)量小、強度大等優(yōu)勢在機械設備制造中得到了很好的應用。
1.3碳纖維石墨纖維復合結構材料
這種復合結構材料的勁度、強度與重量比、比剛度較高，潤滑性和耐磨損性良好，線(xiàn)膨脹系數小、耐摩擦性能高，同時(shí)由于耐熱性和耐腐蝕性良好的特性被廣泛于高新機械制造技術(shù)之中。
1.4彌散強化復合結構材料
彌散強化復合結構材料有利于提升機械設備的耐熱性和強度值。彌散強化復合結構材料廣泛適用于耐熱性良好的機械制造中[3]。
2、復合材料在沖壓模具制造上的應用
由于工作條件的差異，沖壓模具對材料的要求也各有不同。這些模具材料大致可以分為沖裁模材料、冷擠壓模材料、拉深模材料這三種材料的要求[4]。而在模具制造中對原材料的需求較高，必須要達到能夠承受沖擊、振動(dòng)、拉伸、摩擦拉伸等巨大負荷的要求，能夠保障在高溫材料下工作。目前大多以鋼材為制造沖壓模具的主要制作材料，而碳素工具鋼由于其性?xún)r(jià)比高，加工塑形難度小，在模具的機械制造中被廣泛應用。但由于其承載能力低，對于硬度大塑性低的機械零部件制造難以適用。而金屬復合材料的性能好可以有效避免零部件在工作過(guò)程中受到的強烈的磨擦和沖擊。
3、復合材料在機械制造上的應用
研究金屬基復合材料是當代新材料技術(shù)領(lǐng)域中的重要內容之一。金屬復合材料本身具有許多優(yōu)良特性，但同時(shí)也存在著(zhù)一些限制因素。不論其在航天航空領(lǐng)域的應用還是從當今一些小的應用范圍來(lái)看，相比于普通的材料的突出優(yōu)點(diǎn)還是在于低熱膨脹系數和高疲勞極限。在機械制造的過(guò)程中想要確定原材料需要根據機械零部件的`工作環(huán)境和要求來(lái)進(jìn)行選擇，既要避免零件在工作過(guò)程中失效的問(wèn)題，又要保障延長(cháng)機械的使用壽命。與傳統的材料相比，金屬材料的綜合力學(xué)性更好，同時(shí)還具有導電、導熱、耐磨、阻尼性好等特點(diǎn)。
而且其膨脹系數幾乎為零�，F階段金屬復合材料性能的優(yōu)越性和應用范圍的廣泛性?xún)?yōu)勢日益突出。同時(shí)由于復合材料的可塑性強、結構功能一體化、抗疲勞斷裂性能好等優(yōu)越性能，在機械制造過(guò)程中逐步成為其他傳統金屬材料無(wú)法替代的功能和結構材料，更是促進(jìn)現代機械制造業(yè)發(fā)展的重要基礎。金屬復合材料應用于現代化的機械設備中有利于合理的整合資源，響應國家節能減排的政策方針。金屬復合材料由于其容易造型、重量輕、等優(yōu)勢相對而言更便于推廣，方便使用和制造，其優(yōu)良性能可適應機械制造工作中的惡劣環(huán)境，并有較高的抗腐蝕的作用，其在機械制造中的使用和推廣深受喜愛(ài)。金屬復合材料由于其造價(jià)低，已維修的特質(zhì)�？捎行П苊鈾C械零部件的磨損報廢率，有利于帶動(dòng)新興工業(yè)的發(fā)展，形成新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)。
4、結語(yǔ)
從長(cháng)遠的角度看，金屬復合材料在這些行業(yè)的應用不僅可以提高生產(chǎn)的系數，更可以降低成本，贏(yíng)得更多的經(jīng)濟效益。金屬復合材料由于其質(zhì)量小、強度大彈性良好、抗化學(xué)腐蝕等優(yōu)勢，現已經(jīng)廣泛應用于機械制造領(lǐng)域當中。近年來(lái)我國機械制造方面針對新型金屬復合材料性能的研究和運用獲得了巨大的進(jìn)步，金屬復合材料在機械制造工業(yè)當中的運用比例也逐漸加強。在大多數大型企業(yè)的設備都開(kāi)始應用金屬復合材料，會(huì )使很多的輕工業(yè)從中受益，在與日俱增的激烈競爭中取得更穩定的立足之地。
參考文獻
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多孔金屬材料的制備方法及應用研究論文 篇4
[摘 要]：如今，我國的機械制造工業(yè)發(fā)展迅猛，傳統的加工制造工藝已無(wú)法完全適應業(yè)界及市場(chǎng)的需求。本文闡述了金屬機械加工制造工藝特點(diǎn)及分類(lèi)、應用，并對金屬機械加工制造工藝未來(lái)發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望，以供參考。
[關(guān)鍵詞]：金屬機械；加工制造；加工工藝；制造工藝
中圖分類(lèi)號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）44-0022-01
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，機械加工制造業(yè)也有了長(cháng)足的進(jìn)步。傳統的金屬機械加工制造工藝，逐漸向現代機械加工制造工藝和精密加工技術(shù)發(fā)展。目前，基于信息技術(shù)不斷革新，國內的金屬機械加工制造工藝越來(lái)越豐富，極大地提高了金屬機械加工制造效率與質(zhì)量，增強了國內金屬機械加工制造業(yè)的市場(chǎng)競爭力。在此背景下，本文研究金屬機械加工制造工藝，將具有重要的理論與現實(shí)意義。
一、現代金屬機械加工制造工藝的特點(diǎn)
第一，具有相關(guān)性。金屬機械加工制造的核心技術(shù)是決定我國金屬機械加工制造業(yè)發(fā)展最重要的因素之一。就目前來(lái)看，金屬機械加工制造技術(shù)并不只是簡(jiǎn)單地局限在技術(shù)這一方面，像產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品的設計等都是其重要的內容。并且這些內容之間具有一定的相關(guān)性，因此，如果它們中有一方面出了問(wèn)題，其它方面勢必會(huì )受到影響。
第二，具有體系性。一項工藝要想保持鮮活的生命力，必須要緊跟現代技術(shù)的發(fā)展潮流，從中汲取有益的內容。只要符合時(shí)代發(fā)展需要的技術(shù)才會(huì )在其相關(guān)的產(chǎn)品生產(chǎn)、銷(xiāo)售領(lǐng)域被廣泛的采用。除此之外，兩者之間具有體系性，可以利用這個(gè)特點(diǎn)來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)技術(shù)應用和發(fā)展。
二、現代金屬機械加工制造工藝分類(lèi)與應用
金屬機械加工制造的內容是生產(chǎn)加工相關(guān)的機械產(chǎn)品，其中較為重要的部分是相關(guān)機械零件的生產(chǎn)和裝配。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，應當確保生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)，并最大化地實(shí)現高效、高產(chǎn)、高品質(zhì)、低污染的效果。在設計品質(zhì)逐步改善的同時(shí)，也使現代金屬機械加工制造水平有長(cháng)足的發(fā)展，并逐步朝著(zhù)高柔性、高精度、高效化的方向發(fā)展。同時(shí)，也代表著(zhù)金屬機械加工制造水平及產(chǎn)品品質(zhì)等出現了非常顯著(zhù)的進(jìn)步。在金屬機械加工制造的生產(chǎn)過(guò)程中，所涉及的工藝技術(shù)主要為焊接技術(shù)。其中包含有氣體保護焊接技術(shù)、埋弧焊接技術(shù)、攪拌摩擦焊接技術(shù)、螺柱焊接技術(shù)以及電阻焊接技術(shù)等。
�。ㄒ唬怏w保護焊接技術(shù)
氣體保護焊接技術(shù)是指采取電弧供熱的方式，而將氣體當成焊接過(guò)程中的保護介質(zhì)。焊接操作時(shí)，由于電弧所產(chǎn)生的熱量，使焊接物質(zhì)的周?chē)a(chǎn)生一定的氣體保護介質(zhì)，讓熔池以及電弧能夠和空氣相隔離開(kāi)來(lái)。這個(gè)保護層能加快物體的熔化，還能將電弧和空氣進(jìn)行隔離，把有害氣體的影響降至最低。保護層氣體的使用一般都是以二氧化碳為主，因為價(jià)格相對低廉，所以企業(yè)選擇保護層氣體時(shí)都會(huì )將其放在首位，不僅降低企業(yè)的成本，還能提高產(chǎn)品的利潤。
�。ǘ┞窕『附蛹夹g(shù)
埋弧焊接技術(shù)是指電弧位于焊接層下方來(lái)完成焊接工作。其可以分為自動(dòng)與半自動(dòng)兩個(gè)方法。采取自動(dòng)埋弧焊接技術(shù)時(shí)，僅僅要求焊接小車(chē)將所需要的焊接材料運送至指定位置，并完成對焊接電弧的引動(dòng)即可。但是，如果采用半自動(dòng)埋弧焊接技術(shù)，不僅僅要求人工的運送所需的焊接材料，同時(shí)在焊接電弧的移動(dòng)過(guò)程中也要進(jìn)行人工的操作。因此，在這一過(guò)程中將會(huì )導致大量的人員及勞動(dòng)力的占用，相對于自動(dòng)埋弧焊接技術(shù)來(lái)說(shuō)，過(guò)程較為煩瑣且沒(méi)有較好的經(jīng)濟性�，F階段，為了提升焊接工作的效率，大多數采用自動(dòng)焊接的方法。
�。ㄈ⿺嚢枘Σ梁附蛹夹g(shù)
這種工藝技術(shù)最早并不是應用在機械加工制造業(yè)中，而是飛機或者鐵路的制造項目中。但隨著(zhù)技術(shù)的改進(jìn)，其使用面變得越來(lái)越廣，也日漸成熟。這種技術(shù)在進(jìn)行焊接時(shí)，耗費的工藝材料較少，操作也較為簡(jiǎn)便。尤其是在焊接鋁合金時(shí)，這種工藝的優(yōu)點(diǎn)更加突出。
�。ㄋ模┞葜附蛹夹g(shù)
將螺柱與被焊接材料的`表面相接觸，并接通一定的電弧，在電能發(fā)熱的作用下，將接觸位置融化，然后給予螺柱特定的壓力，進(jìn)而實(shí)現焊接。螺柱焊接技術(shù)又分為儲能焊接方式與拉弧焊接方式。在一些焊縫相對淺的焊接工作中，多采取儲能焊接方式。例如，焊接厚度較小的板面材料。對于焊接縫相對深的情況，則多使用拉弧焊接方式。由于以上的兩種焊接工藝，均能避免漏洞問(wèn)題的出現。因此，被大量的使用在現代金屬機械加工制造生產(chǎn)中。
�。ㄎ澹╇娮韬附蛹夹g(shù)
此焊接技術(shù)把所需焊接的對象，置于電源的正極與負極之間，并對被焊接物體通電。由于所要焊接的物質(zhì)在整個(gè)電路中充當電阻的作用，因而會(huì )在其表面出現電熱效應，而形成一定的熱能，這些熱能將所要焊接材料融化，讓其和金屬成為一體。采用電阻焊接技術(shù)時(shí)，可實(shí)現較高程度的自動(dòng)化操作，并且焊縫的品質(zhì)要好。在整個(gè)焊接過(guò)程中，沒(méi)有污染物及噪音的產(chǎn)生，并且能大量的節約焊接時(shí)間。不過(guò)，電阻焊接技術(shù)所采用的焊接設備較為昂貴，在使用過(guò)程中維護相對困難。所以，電阻焊接技術(shù)大多數被應用在航空航天行業(yè)中。
三、提升金屬機械加工制造工藝可靠性的策略
�。ㄒ唬┥a(chǎn)環(huán)節工藝管理環(huán)節
在金屬機械產(chǎn)品制造中，生產(chǎn)工藝管理環(huán)節是必不可少的一部分，也是整個(gè)制造系統的核心部分，企業(yè)管理直接影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，嚴格、有序的管理能提升生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率 ；反之，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證而且生產(chǎn)效率低下。
�。ǘ┊a(chǎn)品可靠性檢測環(huán)節
在產(chǎn)品出廠(chǎng)前，對產(chǎn)品進(jìn)行嚴格的質(zhì)量檢驗可以提高產(chǎn)品的可靠性。及時(shí)檢測出質(zhì)量不合格的產(chǎn)品，找出生產(chǎn)過(guò)程中由設計因素、技術(shù)因素和其他因素引發(fā)的質(zhì)量問(wèn)題，可以從根本上提高產(chǎn)品出廠(chǎng)合格率。
�。ㄈ┊a(chǎn)品完工檢測環(huán)節
產(chǎn)品完工、出廠(chǎng)前對產(chǎn)品進(jìn)行全面檢測有效保證出廠(chǎng)機械產(chǎn)品質(zhì)量合格，對保證機械制造的工藝可靠性起重要意義。此環(huán)節需檢測員按照相關(guān)技術(shù)標準，保持認真、負責的工作態(tài)度，對機械產(chǎn)品進(jìn)行全面科學(xué)的評估。
�。ㄋ模┙⒏咝У难芯矿w系
員工、工藝技術(shù)和機械設備等決定著(zhù)機械產(chǎn)品的質(zhì)量 ：?jiǎn)T工專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平影響機械設備的操作 ；工藝技術(shù)水平高低影響產(chǎn)品生產(chǎn)效率，決定產(chǎn)品檔次 ；機械設備的可靠性影響產(chǎn)品質(zhì)量。建立嚴格的制度、高效的研究體系才能最大程度保證工藝可靠性，使員工、工藝技術(shù)和機械設備三方面協(xié)調共進(jìn)，促進(jìn)機械制造工藝可靠性。
�。ㄎ澹┙栏竦墓芾碇贫�
嚴格的管理制度是企業(yè)強化金屬機械生產(chǎn)管理環(huán)節的重要的手段。嚴格管理制度的制定，包括了科學(xué)的管理方式的實(shí)現，以及對金屬機械加工工藝監督的加強�？茖W(xué)的管理方式的實(shí)現，應包含了對人員和設備的管理，以實(shí)現持續的加工工藝的提升。
結語(yǔ)
現代金屬機械加工制造工藝能夠有效地促進(jìn)金屬機械加工制造領(lǐng)域高速、穩步的發(fā)展，是金屬機械加工制造不斷進(jìn)步的動(dòng)力來(lái)源。為更好地提高機械制造的工藝可靠性，企業(yè)應以質(zhì)量第一效益第二的思想為核心，運用科學(xué)、先進(jìn)的制造工藝，加強監測管理，嚴格把控各環(huán)節中存在的問(wèn)題，同高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)聯(lián)盟，學(xué)習引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，積極提升機械制造工藝水準。
參考文獻
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多孔金屬材料的制備方法及應用研究論文 篇5
摘 要：熱處理對材料性能的影響巨大，使它在工業(yè)零件生產(chǎn)中成為必不可少的一部分。熱處理加工在改善材料各種性能的同時(shí)，也不可避免的會(huì )產(chǎn)生一些新的缺陷，而且會(huì )影響到工件的強度、硬度等一系列性能，因此對于要求較高的零件要盡可能減少熱處理后所帶來(lái)的危害。本文我們著(zhù)重用微觀(guān)結構分析熱處理所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。
關(guān)鍵詞：金屬學(xué)及熱處理論文
金屬材料本身具有良好的物化性質(zhì)和優(yōu)秀的力學(xué)性能，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。在金屬材料的處理技術(shù)中，熱處理技術(shù)最為常見(jiàn)，這種技術(shù)不僅能夠把金屬材料本身的性能潛力充分發(fā)揮出來(lái)，還能提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少資源的浪費，節約材料，進(jìn)一步增強產(chǎn)品的使用功能，增加經(jīng)濟效益。在最早使用熱處理技術(shù)的國家中，我們國家也在其列，早在漢朝時(shí)就有了一些關(guān)于熱處理技術(shù)的記載，如“水與火合為淬”就是對這種技術(shù)的概括。時(shí)至今日，我國在熱處理方面更是取得了很大的進(jìn)步和突破。
1.金屬材料的應用
1.1.納米金屬材料的應用
納米作為一種新型的技術(shù)被應用在了金屬材料中，納米金屬材料具有很好的功能特性和優(yōu)秀的力學(xué)性能，目前已被應用于很多領(lǐng)域中。
1.1.1.納米結構的WC―Co硬度和耐磨性
在工業(yè)中，納米結構具有WC―Co強硬度和耐磨性，使用量是非常大的。目前主要在保護涂層以及制造切削工具中，因為納米結構的WC―Co的硬度和耐磨性要明顯優(yōu)越于一些粗晶材料，在這過(guò)程中，力學(xué)性能還能提高一個(gè)等級，并且還有繼續提高的可能。
1.1.2.鋁基納米復合材料的高強度
鋁基納米復合材料的最明顯的性質(zhì)就是高強度，它的'結構是非晶基體上的α―A1粒子，這些α―A1都是有著(zhù)納米尺度的，而且是在非晶機體上呈彌散狀分布。另外，鋁基納米復合材料還具有良好的抗疲勞性，其他程序中霧化的粉末還可以做成棒材，用于加工一些具有高強度性質(zhì)的小部件，是高強度小部件的首選材料。
1.1.3.電沉積的納米晶體――鎳
電沉積薄膜上的柱狀晶結構，可以被脈沖電流破碎掉，再經(jīng)過(guò)溫度的控制、PH值的控制以及鍍液成分的有效控制，就可以使電沉積的鎳晶粒尺寸達到10nm，甚至小于10nm。鎳晶粒在350K的情況下能夠發(fā)生反常長(cháng)大，再將其偏析在晶界之上，也就可以實(shí)現結構穩定了。這在蒸汽發(fā)電機葉輪的修復方面有著(zhù)廣泛的運用。
1.2.多孔金屬材料的應用
多孔金屬材料也是一種功能性很好的材料，在當前社會(huì )有較快的發(fā)展。由于其具有良好的滲透性和耐腐蝕性，以及高強度、耐高溫的良好性能，主要用于制作過(guò)濾器、電池的電極、消音器等一些材料，廣泛應用在了冶金、醫藥、原子能等行業(yè)中。
多孔金屬材料的良好滲透性，可以用于制作過(guò)濾器，主要利用孔道對流體中粒子的阻留將液體或者是氣體進(jìn)行過(guò)濾或分離，達到分離的效果，進(jìn)而起到凈化的作用。多孔金屬材料的良好的耐高溫性能，可以用于熱交換和加熱的程序中，另外通孔體還可做成加熱器或者是散熱器。多孔金屬的阻火能力與高滲透性能還可以使之做成滅火器，在日常生活中或消防事業(yè)中都有廣泛的使用。
多孔金屬材料具有良好的吸收電磁波的性能，這種性能可以用于電磁的屏蔽，也可以做電磁性質(zhì)的兼容器件。并且具有良好的散熱性，要比其他金屬網(wǎng)的屏蔽效果更好一些，適用于一些比較輕便、體積比較小的移動(dòng)設備。
2.熱處理技術(shù)的研究
2.1.傳統的熱處理技術(shù)
傳統熱處理技術(shù)的熱原理是對工件進(jìn)行加熱而改善其整體性能，一般的熱處理包括表面熱處理和化學(xué)熱處理，其過(guò)程要經(jīng)過(guò)退火、正火、淬火以及回火這么四個(gè)步驟。退火，先將金屬加熱，一段時(shí)間之后再將其冷卻，這種熱處理的環(huán)節就是退火。正火，先將金屬加熱，溫度要達到Ac3(Acm)以上，然后進(jìn)行保溫，取出之后再在空氣中冷卻的過(guò)程就是正火。淬火，所謂淬火，也是先將金屬加熱，溫度要達到Ac3或Acl以上，保溫之后，冷卻時(shí)要以大于臨界冷卻的速度進(jìn)行，從而獲得馬氏體組織，這種過(guò)程叫淬火。淬火之后一定要加以回火才能達到最佳效果，回火能夠決定工藝的完善程度。
2.2.新型的熱處理技術(shù)
2.2.1.熱處理的新材料和新設備
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，熱處理技術(shù)也得到了新的發(fā)展，其材料和設備也得以更新。在新材料方面，生態(tài)淬火劑的發(fā)明和使用發(fā)揮了著(zhù)很大的作用，能夠使熱處理的工藝發(fā)揮到最佳狀態(tài)，常見(jiàn)的的生態(tài)淬火劑有熔鹽、冷熱礦物油、NiAl金屬化合物等等，在工業(yè)領(lǐng)域和日常生活都有廣泛的應用。在新設備方面，如：真空加熱高壓氣淬設備的發(fā)明和使用，在熱處理技術(shù)領(lǐng)域有著(zhù)重要的地位和作用，標志著(zhù)這一技術(shù)的跨越性進(jìn)步。另外還有密封滲碳高壓氣淬爐和低壓滲碳雙室高壓氣淬爐的使用，也大大提高了熱處理技術(shù)的效率和質(zhì)量。
2.2.2.真空熱處理和感應熱處理
真空熱處理顧名思義就是將熱處理技術(shù)與真空技術(shù)的結合，有一部分是在真空的狀態(tài)下完成的，一部分的工藝也是在真空的狀態(tài)下解決的，真空熱處理的優(yōu)勢在于它可以使金屬材料更加干凈明亮，在外觀(guān)得到改善的前提下還能使金屬材料的性能得到更好地提高。感應熱處理主要是利用的電磁感應對工件進(jìn)行加熱的技術(shù)，在加熱的過(guò)程中，具有速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量�？傮w來(lái)說(shuō)，新型的技術(shù)具有高質(zhì)、低耗、高效等特點(diǎn)，是以后發(fā)展的目標和方向，并且這些特點(diǎn)也是傳統的熱處理技術(shù)很難達到的。
3.結束語(yǔ)
在當今社會(huì )，國際競爭比較激烈，能否在技術(shù)領(lǐng)域有所開(kāi)拓是衡量一個(gè)國家綜合國力的一大方面。我國作為最早使用熱處理技術(shù)的國家之一，在金屬材料和熱處理技術(shù)領(lǐng)域取得了很大的成就，當然在以后的競爭中還面臨著(zhù)許多挑戰。隨著(zhù)一些新材料、新設備的發(fā)明和使用，期待著(zhù)我國在熱處理技術(shù)方面有更大的突破和發(fā)展。
參考文獻：
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多孔金屬材料的制備方法及應用研究論文 篇6
1、改革傳統實(shí)驗教學(xué)，構建新型的實(shí)驗教學(xué)模式
1．1構建有利于提高學(xué)生綜合素質(zhì)的實(shí)驗教學(xué)體系
無(wú)機非金屬材料專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)的改革必須突破傳統的實(shí)驗教學(xué)模式，按照素質(zhì)教育的要求，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為目的，以培養創(chuàng )新能力為主線(xiàn)，采用核心化、多層次實(shí)驗教學(xué)體系結構。核心化是指服從實(shí)驗目標，以培養應用型、創(chuàng )新型人才為核心;多層次是指實(shí)驗內容設置劃分多個(gè)層次:基礎無(wú)機非金屬材料科學(xué)實(shí)驗(基本技能和基本方法)、綜合型實(shí)驗(學(xué)科間交叉)、專(zhuān)業(yè)設計型實(shí)驗。精煉基礎(無(wú)機非金屬材料科學(xué)基礎實(shí)驗、玻璃工藝實(shí)驗、陶瓷工藝實(shí)驗、水泥工藝實(shí)驗)實(shí)驗內容，使其與理論知識同步，以驗證性實(shí)驗為主，小綜合實(shí)驗為輔，既加深理論知識的理解，又培養實(shí)驗基礎技能與應用。在大三下學(xué)期增加綜合型實(shí)驗，此類(lèi)實(shí)驗內容為至少兩個(gè)二級學(xué)科之間的交叉，這樣可以鞏固學(xué)生的實(shí)驗技能，并且加強不同學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)，使學(xué)生能獨立完成實(shí)驗方案確定、原材料檢測、材料制備、材料性能檢測、材料結構分析等實(shí)驗內容，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。在大四上學(xué)期，為了幫助學(xué)生就業(yè)以及進(jìn)一步深造和后面的畢業(yè)論文打下基礎，增加專(zhuān)業(yè)方向設計性實(shí)驗，以設計為主，講究與工廠(chǎng)實(shí)際內容和研究熱點(diǎn)相符的研究型實(shí)驗，以培養學(xué)生解決問(wèn)題的能力，從而培養創(chuàng )新意識。另外，新的實(shí)驗教學(xué)體系要加強對學(xué)生的.個(gè)性發(fā)展，實(shí)驗內容應設立必做實(shí)驗項目、選做實(shí)驗項目和研究性實(shí)驗項目，以滿(mǎn)足不同層次學(xué)生的需求，貫徹因材施教的原則。
1．2采用利于培養創(chuàng )新應用型人才的實(shí)驗教學(xué)方法
(1)在實(shí)驗教學(xué)中，改進(jìn)實(shí)驗教學(xué)方法，采用電子視聽(tīng)設備和多媒體網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等多種輔助教學(xué)手段，將原來(lái)分離的理論課及實(shí)驗課教學(xué)合二為一，使原來(lái)課堂上枯燥乏味的專(zhuān)業(yè)課及實(shí)驗課變得生動(dòng)形象，易于理解。通過(guò)下載精品課程實(shí)驗錄像，展示實(shí)驗儀器的內部結構及操作方法。通過(guò)自制和下載FLASH動(dòng)畫(huà)展示實(shí)驗原理及實(shí)驗過(guò)程中的細小變化，通過(guò)到企業(yè)拍攝的生產(chǎn)實(shí)況錄像給學(xué)生一個(gè)真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境。通過(guò)多媒體輔助教學(xué)，能夠將生澀、抽象、難懂的知識形象化，具體化，提高學(xué)生的學(xué)習興趣和積極性。尤其對無(wú)機非金屬材料專(zhuān)業(yè)中的大型及昂貴的工廠(chǎng)設備原理、設備、方法的理解與掌握起到了很好的輔助作用，為學(xué)生提供反復觀(guān)摩實(shí)驗過(guò)程，加深理解實(shí)驗原理的機會(huì )。
(2)在實(shí)驗過(guò)程中，改變實(shí)驗指導方法，強化學(xué)生能力培養。采取“以學(xué)生為主體，以教師為主導”的教學(xué)模式，變“被動(dòng)”實(shí)驗為“主動(dòng)”實(shí)驗。使實(shí)驗教學(xué)的各個(gè)環(huán)節、各個(gè)層次都能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng )造性。教師只提供指導，實(shí)驗由學(xué)生自主完成。這樣就要求學(xué)生實(shí)驗前必須認真準備，查閱相關(guān)文獻，自己設計實(shí)驗方案和數據表格等。通過(guò)實(shí)驗促進(jìn)學(xué)生個(gè)性的發(fā)展和創(chuàng )新能力的培養，使學(xué)生成為主動(dòng)實(shí)驗的參與者、探索者。讓學(xué)生解決實(shí)驗中遇到的問(wèn)題，提高實(shí)驗效果，增長(cháng)實(shí)驗經(jīng)驗，鍛煉實(shí)驗技能。實(shí)驗結束后要引導學(xué)生去思考實(shí)驗中的問(wèn)題。
1．3建立科學(xué)、公正的考核體系
實(shí)驗教學(xué)的考核方式直接影響著(zhù)學(xué)生參與實(shí)驗的積極性。新的實(shí)驗教學(xué)模式應改變傳統以實(shí)驗報告作為主要評分依據單一考核方式，對不同類(lèi)型實(shí)驗采取不同的考核手段，使考核更加客觀(guān)公正，并且讓不同類(lèi)型的學(xué)生發(fā)揮各自的特長(cháng)，亦可有效杜絕實(shí)驗報告抄襲和雷同的現象。無(wú)機非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)的考核重點(diǎn)應是對學(xué)生綜合實(shí)驗技能的掌握程度、動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的考核。對于基礎性實(shí)驗的考核以實(shí)際操作與實(shí)驗報告為評價(jià)依據，其中實(shí)際操作現場(chǎng)考核，實(shí)驗報告應為學(xué)生獨立完成的，無(wú)固定模板，教師對其做出綜合判斷，兩項綜合評定為其最終成績(jì);對于綜合性實(shí)驗的考核，以答辯的形式評定成績(jì)，采取抽簽的形式，確定每個(gè)選擇答辯評定成績(jì)的學(xué)生必須答辯的實(shí)驗題目和內容，答辯結束，要求學(xué)生針對答辯題目與內容提交自己答辯情況分析和最佳答辯結果書(shū)面報告。教師依據學(xué)生就實(shí)驗內容設計與結果分析方法等問(wèn)題的答辯和書(shū)面總結情況評定學(xué)生成績(jì)。對于設計性實(shí)驗的考核，可建議學(xué)生撰寫(xiě)相關(guān)的科技論文，通過(guò)引導學(xué)生針對所做的實(shí)驗內容，有目的的查閱文獻、分析問(wèn)題，最終解決問(wèn)題，以論文的形式呈交實(shí)驗報告，全面鍛煉學(xué)生的研究與創(chuàng )新能力。
1．4增加無(wú)機非金屬材料專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室安全課程
筆者在美國訪(fǎng)學(xué)期間對美國大學(xué)實(shí)驗室安全教育系統(EHS)印象深刻，其教育形式多樣，內容齊全，非常值得我們借鑒。為此，無(wú)機非金屬材料專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)新模式中應引入類(lèi)似美國EHS管理系統。無(wú)機非金屬材料實(shí)驗室要強制實(shí)行安全訓練課程及考試制度，實(shí)行硬性的安全教育和實(shí)驗室準入制度。在進(jìn)入實(shí)驗室之前，每個(gè)學(xué)生都必須進(jìn)行安全培訓與考核，最好相關(guān)部門(mén)建立一套安全教育網(wǎng)絡(luò )學(xué)習系統，設立包括一般實(shí)驗安全、安全用電、防火、逃生以及如何使用有毒有害、易燃易爆的實(shí)驗品等在內的多個(gè)專(zhuān)門(mén)培訓課程，并通過(guò)考核作為進(jìn)入實(shí)驗室的前提條件，考試不合格者禁止進(jìn)入相關(guān)實(shí)驗室，必須重修合格后才準進(jìn)入實(shí)驗室。另外，還可以借鑒美國高校的做法，拍攝不同內容的專(zhuān)題安全教育影片，放到相關(guān)網(wǎng)絡(luò )系統中，供有需要的人員下載或在線(xiàn)觀(guān)看和使用。
2、結語(yǔ)
實(shí)驗教學(xué)是無(wú)機非金屬材料專(zhuān)業(yè)培養學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng )新思維能力的重要教學(xué)手段，是教學(xué)中的重要環(huán)節，其教學(xué)質(zhì)量的高低直接影響到所培養學(xué)生的創(chuàng )新能力和應用能力。針對傳統無(wú)機非金屬材料專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，對實(shí)驗教學(xué)模式進(jìn)行了教學(xué)改革的初步探索，以期為學(xué)生創(chuàng )建一個(gè)健康、安全的實(shí)驗環(huán)境，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養他們獨立自主的解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
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