導語：如何才能寫好一篇金屬材料的一般特性，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：新型金屬材料；成型加工；加工技術創(chuàng)新

1 概述

隨著科學技術的發(fā)展，新型的金屬材料在現(xiàn)代化工業(yè)中得到了全面的推廣與應用，與普通金屬材料相比，新型金屬材料具有更為優(yōu)異的性能與質量，已經成為很多領域中重要的工程材料，尤其是在能源開發(fā)、零部件制作、交通運輸機械輕量化等方面[1]。在采用新型金屬材料作為工程材料時，涉及到很多繁復的成型加工技術與工作，在現(xiàn)代化工業(yè)飛速發(fā)展的今天，如何不斷發(fā)展與完善新型金屬材料的成型加工技術，更好地發(fā)揮新型金屬材料的特性，已經成為各領域中材料工程師們的研究重心。

2 新型金屬材料及其加工特性

金屬材料是由金屬元素或金屬元素為主所構成的具有金屬特性的材料。金屬材料通常具有較好的延展性。新型金屬材料都屬于合金，其種類較多，性能與質量較普通金屬材料都有很大的突破，目前在市場上廣泛使用的新型金屬材料有高溫合金、形狀記憶合金、非晶態(tài)合金等。新型金屬材料的二次成型加工過程通常包括焊接、擠壓、鑄造、超塑成型等等復雜的加工技術。新型金屬材料的加工特性如下[2]：

2.1 鑄造性

新型金屬材料都屬于合金，因此其熔點一般比較高，導致金屬材料的流動性較低，收縮性較低，便于新型金屬材料的鍛造與二次成型加工。

2.2 鍛壓性

鍛壓性是新型金屬材料的基本特性之一，該特性可以提高新型金屬材料的可塑性，時成型加工的金屬材料能夠具有更高的性能優(yōu)勢。

2.3 焊接性

原始金屬材料通常需要經過焊接后二次成型再進行后續(xù)的工程應用，因此新型金屬材料成型加工的基礎特性就是焊接性，其需要有良好的焊接性與高導熱性能，才能在成型加工過程中保證材料不會產生氣孔與裂縫等。

3 新型金屬材料成型加工的原則

新型金屬材料通過會在工程施工、機械設備、航空航天等方面廣泛使用，一般具有良好的耐磨性與較高的硬度，以滿足各類工程建設與機械化生產的質量需求。但是新型金屬材料的這一特性也給其在成型加工方面增加了一定程度的困難，例如金屬材料的硬度較高會導致其在普通的鍛造環(huán)境下很難發(fā)生變形，使得很難將其塑造成一定形狀或尺寸的工業(yè)零部件[3]。不同的金屬材料具有不同的特性，市場對金屬材料成型加工后的質量與性能也有不同的要求，因此通常會根據金屬材料不同的特性采取不同的成型加工技術。例如，某些特殊的金屬材料只有通過纖維性增強才能實現(xiàn)其二次成型加工。因此在實際對新型金屬材料進行成型加工時，需要針對材料的特性采取相應的技術手段，切實推進新型金屬材料成型加工工作的開展。新型金屬材料的二次成型加工過程是一個非常復雜且細致的過程，其涉及的技術通常包括焊接、擠壓、鑄造、超塑成型等等復雜的加工技術，在實際的成型加工工作流中，一旦由于操作人員的操作不當而出現(xiàn)即使是小型的失誤，都會給加工的金屬成品帶來無法磨滅的負面影響。例如，在鑄造工藝中，如果沒有對鑄型的尺寸、大小等參數(shù)進行詳細周密的把控，會導致成型加工之后的金屬成品不符合零部件要求的質量與規(guī)格，不僅會給加工單位帶來極大的成本損耗，還會影響工程的施工進度或機械設備的制造進度，延長施工或制造周期。因此，在對新型金屬材料進行成型加工之前，加工人員需要對金屬材料的物理與化學特性進行透徹的分析與掌握，才能夠具體問題具體分析、因地制宜地針對不同的金屬材料進行成型加工。

4 新型金屬材料成型加工技術

4.1 粉末冶金技術

粉末冶金技術是以金屬粉末為原料，通過不斷的燒結與塑形，形成金屬材料、新型金屬復合材料等的工業(yè)技術。粉末冶金技術是早期使用最為廣泛的新型金屬材料成型加工技術，在增強晶須的功能等方面具有獨特的優(yōu)勢?，F(xiàn)階段，粉末冶金技術主要應用于制造小尺寸且形狀粗糙、不復雜的精密零部件，其通過不斷地對金屬粉末進行燒結與塑形，可以精密控制并提高金屬材料中的金屬含量，因此在小型零部件制作中擁有廣泛的市場前景[4]。

4.2 電切割技術

電切割技術是通過在介電流中插入移動的電極線，然后利用局部的高溫對金屬材料進行幾何形狀切割，這樣的方式也可以充分高效地利用沖洗液體的壓力對零部件與負極之間的間隙進行沖刷，因此較傳統(tǒng)的放電方式具有一定的優(yōu)勢。在采用電切割法進行新型金屬材料的成型加工時，通常會由于放電效果較差等原因導新型金屬符合材料的切割速度變慢，從而產生切割的切口不光滑等問題。

4.3 鑄造成型技術

鑄造成型技術是將液態(tài)的金屬澆注到與零件尺寸、形狀相匹配的鑄型中，待液態(tài)的金屬冷卻凝固之后，將固態(tài)的金屬材料取出，即可獲得與鑄型形狀一致的毛坯或零件。在鑄造成型技術的應用過程中，鑄型的有效性檢驗是非常重要的環(huán)節(jié)，其形狀、尺寸等質量的把控直接關系到零部件的質量與性能。

4.4 焊接技術

原始金屬材料通常需要經過焊接后二次成型再進行后續(xù)的工程應用，焊接技術是在高溫或者高壓的環(huán)境下，采用焊接材料，例如焊條或者焊絲，將多個待焊接的金屬材料連接成一個整體技術，該技術被廣泛應用于航天航空、機械制造等領域。需要注意的是，在新型金屬材料的焊接過程中，在金屬與增強物二者之間常常會發(fā)生化學反應，會影響焊接的速度，在遇到這一問題時，通常可以對金屬或者增強物進行軸對稱旋轉，然后將焊接接頭置于高溫下，使其達到熔化狀態(tài)[5]。

4.5 模鍛塑型技術

對于一些硬性較大的新型金屬材料，一般的鍛造環(huán)境無法使其加工塑形，以鈦合金、鎂合金等為例，這些金屬材料由于鍛造溫度范圍窄，可塑性較差，因此在變形時會產生極大的抗力，很難將其塑造成一定形狀或尺寸的工業(yè)零部件，為了解決這一問題，模鍛塑型技術應運而生。模鍛塑型技術包含超速成型、模鍛與擠壓等方法，在對金屬材料進行擠壓時需要保持甚至提高鍛造環(huán)境的溫度，以提高金屬材料的可塑性，同時需要在模具的表面涂上劑，降低模具表面的摩擦力，從而進一步降低模鍛塑型的難度。通過模鍛塑型技術進行金屬材料的成型加工，可以使得生產出來的零部件具有較高的質量與性能，其組織也更為嚴密，已經成榻鶚舨牧銑尚圖庸ぶ惺褂米釵普遍的技術手段。

5 結束語

與普通金屬材料相比，新型金屬材料具有更高的鑄造性、高鑄壓性、良好的焊接性與高導熱性等性能優(yōu)勢，已經成為很多領域中非常重要的工程材料。本文對現(xiàn)有的金屬材料成型加工技術進行了詳細的闡述，如粉末冶金技術、電切割技術、模鍛塑型技術等，并對這些技術中的問題與關鍵技術點進行分析，對發(fā)展與完善新型金屬材料的成型加工技術具有重要的促進作用。

參考文獻

[1]李蘭軍.淺談新型金屬材料成型加工技術[J].科技視界，2015（15）：286+291.

[2]張利民.新型金屬材料成型加工技術研究[J].科技資訊，2012（16）：113-114.

[3]薛宇.新型金屬材料成型加工技術分析[J].才智，2012（27）：37.

[4]高寶寶，解念鎖.金屬材料環(huán)境友好成型加工技術研究[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（10）：43.

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關鍵詞：新型金屬材料；成型加工；加工技術

引言

當前，新型的金屬復合材料已經得到了廣泛的應用，復合型材料雖然成本與技術要求都較高，但其所具有的材料特性相較于普通的金屬材料具有更高的性能優(yōu)勢，成為工程建設的重要材料除此之外，更多的零部件制作采用新型金屬材料，也催生了很多先進的成型加工技術。那么在新時代背景下，究競如何才能促進新型金屬材料成型加工技術的發(fā)展與完善，是當前的材料工程師應該重點關們的問題。

1新型金屬材料的選材原則

金屬復合材料中添加增強物可使復合材料強度高，耐磨性好，但也會給對金屬復合材料的二次加工增加相當?shù)睦щy，而因為金屬復合材料種類的不同，使得在加工方法和工藝上也會產生許多的差異。比如某些金屬復合材料在復合過程中便能完成，如連續(xù)纖維曾強金屬基復合材料構件，而有些卻需要更多的技術手段，而這些技術的應用與實踐，更是需要我們長期研究與探討的長久性課題。

2新型金屬材料成型加工的原則分析

應用于工程施工以及企業(yè)產品中的新型金屬材料通常具各耐磨性良好、硬度高的特性，具各這此特性的新型金屬材料能夠滿足工程及產品的成型與質量要求，卻也為成型加工帶來了定的難度通常情況下，為了保障金屬材料成型加工的質量，針對小同的金屬會采用小同的加工技術例如有此特殊的金屬復合金屬材料只有通過金屬基復合材料的纖維性增強，才能實現(xiàn)成型加工而其他特殊的新型金屬材料在進行成型加工時需要更加復雜的技術，因此，在進行一次加工-時要做到因材料的小同而采取有針對性的技術，做到具體問題具體分析，從而切實推進新型金屬材料成型加工的實踐進程。

3新型金屬材料成型加工的技術

3.1鑄造成型法

鑄造成型法借鑒了現(xiàn)有成熟的鑄造工藝，是滿足第二節(jié)所述的幾點要求的一種有效方法，也是一種生產復合材料零件的常用方法。但是在選擇工藝方法和參數(shù)時必須對現(xiàn)有鑄造工藝做必要的改進，因為這些熔體的黏度、流動性等特點會隨著增強顆粒的加入而發(fā)生改變，高溫時還會發(fā)生化學反映，如增強顆粒與金屬之間的化學反應。解決辦法是：在制造形狀復雜的零件時，可采用砂型鑄造、壓鑄、熔模鑄造以及金屬型鑄造等幾種方法。對于顆粒增強金屬基復合材料，為了防止增強物和液態(tài)金屬之間的化學反應，應該在熔化時嚴格控制熔化溫度和保溫時間。如界面反應：3SiC+4AlAl4C3+3Si時有發(fā)生，特別是對于高溫時的碳化硅顆粒增強鋁基復合材料，而界面反應導致的后果是其黏度增大且無法澆鑄，不穩(wěn)定的化學反應物會生成，材料性能也會受到影響，如：Al4C3。而鋁合金復合材料在鑄造過程中需要對鋁熔液進行精煉和除氣，常用方法是先精煉、再用變質劑進行造渣，而后除去熔體中的雜質和氣體。而這些方法不能用在顆粒增強鋁基復合材料中，因為材料中的顆粒會被加入精煉劑除去。

3.2擠壓、模鍛塑性成型法

制造短纖維、晶須、顆粒增強金屬基復合材料，特別是顆粒增強鋁基、鎂基復合材料可以應用擠壓、模鍛、超塑成型等工藝方法，這種方法也是一種有效方法，這種方法能生產出組織致密，性能好的零件。在實際工程應用中，注意以下幾個要點。（1）可以使用劑和模具表面涂層處理改善摩擦條件，有效的可以使擠壓力降低25%～35%。金屬基體中含有一定體積分數(shù)的增強物（如晶須、顆粒），大大降低了金屬的塑性，變形阻力大，成型困難，堅硬的增強顆粒對模具磨損厲害。（2）適當?shù)奶岣邤D壓溫度，可提高材料的塑性，這是由于顆粒的加入會使基體金屬的變形抗力增加，塑性降低，降低變形抗力，但擠壓溫度也不宜過高，太高的溫度會導致基體合金過燒現(xiàn)象。（3）增強物含量的不同決定著擠壓速度的不同，采用較高的擠壓速度用于增強物含量低的金屬基復合材料，采用較低的擠壓速度用于增強物高的金屬基復合材料。擠壓速度不宜過高，過高的擠壓速度使擠壓出的型材產生嚴重的橫向裂紋。

3.3電切割法

根據有形狀的負極決定切削的幾何形狀是電化學機加工的常用方法，即通過正極溶解來切割材料，再基于負極與工件的間隙，沖洗殘屑，這可以用某種離子電解質溶液來實現(xiàn)，如未溶解的纖維等。這跟傳統(tǒng)的放電加工法（閃弧或磨蝕）有所不同，該方法是將移動的電極線浸于某種介電液流當中。切削材料可以通過工件表面上的局部高溫和液體壓力沖刷而實現(xiàn)。需探求適宜的工藝參數(shù)來進行電火花成型加工金屬基復合材料。加工SiC/Al復合材料的實驗，發(fā)現(xiàn)從單個火花的材料去除機制研究電火花，放電痕大于鋼的SiC/Al，會干擾放電的SiC顆粒，復合材料上與周圍熔化了的鋁液滴一起脫落的未熔的SiC顆粒，而一些鋁液滴被介質沖走，可以形成重鑄層，松脫的SiC顆粒重新可以固化在復合材料表面上。放電線切割金屬基復合材料雖然可行，增強體通常為非導體復合材料，切割一般金屬材科放電效果顯然差。例如增強鋁基復臺材料的工藝就不能沿用鋁合金的切割參數(shù)，切口粗糙度與切割速度有差別，后者的某些加工表面會呈玻璃樣粉狀硬化。

3.4焊接法

焊接工藝是制造金屬基復合材料構件時需要的一種方法，在自行車、汽車傳動軸、航天飛行器中的構件。焊接熔池的黏度和流動性可能被增強物的加入有所影響影響，化學反應發(fā)生在增強物與基體金屬之間，這限制了焊接速度，金屬基復合材料焊接出現(xiàn)較大的困難。主要有以下幾種方法：（1）最早用于金屬基復合材料焊接的方法是熔化焊，經過熱處理強化在焊后，不良影響被消除，這一影響主要是焊接熱循環(huán)對焊縫及母材造成的。（2）擴散焊是使兩根焊件緊密結合，在真空或保護氣氛中及一定溫度和壓力下保持一段時間，接觸面局部產生塑性變形、發(fā)生原子相互擴散而完全焊接結合的一種壓焊方法。（3）將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，毛細作用填充接頭間隙，并與母材相互擴散從而實現(xiàn)連接的一種焊接方法，但低于母材熔點的溫度，釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，利用液態(tài)釬料潤濕母材。（4）慣性摩擦焊需要的能量是通過待連接的兩個部件之間的摩擦產生的。作為摩擦焊的一種，慣性摩擦焊主要用于至少其中有一個部件是軸對稱旋轉的情況。

4 結束語

新型金屬材料作為種現(xiàn)代化的先進材料，擁有更為廣泛的實際應用價值，而其所具有的高模量、高韌性以及高強度的特性使其更具生命力成型加工作為一次加工，涵蓋了金屬學、物理學、傳熱學等多個學科，這就使得在在成型加工時需要進行更加深入的、廣泛的探究筆者相信，在現(xiàn)代科學技術迅速發(fā)展的今天，通過對新型金屬材料成型加工技術的探究，能夠為金屬材料的廣泛應用提供可能，同時為金屬產業(yè)結構的調整與優(yōu)化奠定基礎"

參考文獻

[1]劉志兵，王西彬，解麗靜.難加工材料的高速切削與加工實例[J].新技術新工藝，2006（1）.

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【關鍵詞】焊接缺陷 金屬材料腐蝕 對策

中圖分類號： TQ441.41文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（b）-0000-00

金屬材料一般發(fā)生縫隙腐蝕是由焊接過程中縫隙的大小、介質的滯流狀態(tài)以及腐蝕的特性等等各方面的因素導致的，但是最為主要的還是由于焊接表面的缺陷給金屬材料發(fā)生縫隙腐蝕提供了必要的場所。因此，焊接的缺陷對于金屬材料的腐蝕是非常重要的。

一、焊接缺陷的定義和分類

（一）定義

一般定義：在焊接的過程中由于焊接的接頭中產生的金屬不連續(xù)、不致密以及出現(xiàn)連接不良的現(xiàn)象。

工程定義：在焊接的過程中焊接的接頭里出現(xiàn)了與設計文件以及工藝要求不相符合的缺陷。

（二）分類

一般按照缺陷的性質可以分為：裂紋、沒有焊透、沒有熔合、氣孔、咬邊、焊瘤、焊接變形、焊接的縫隙不良、焊縫的尺寸不符合要求、白點等等。

按照焊接缺陷的文職可以分為外觀的缺陷、內部的缺陷以及其他的缺陷。外觀的缺陷常見的是咬邊、沒有焊滿、燒穿、表面有裂紋、表面沒有焊透等等。內部的缺陷常見的有裂紋、沒有熔合、沒有焊透、氣孔等等。其他的缺陷常見的有焊縫化學成分或組織不符合要求以及白點等等。

二、焊接缺陷產生的原因、對焊件的影響以及防止的措施

（一）外觀的缺陷

1、咬邊就是指焊縫邊緣母材上被電弧燒熔的凹槽。由于在焊接的過程中焊工沒有按照相應的規(guī)范導致操作不當而引起的，這樣會導致焊件承載能力的降低，對于低溫工況部件和高強材料部件容易誘發(fā)腐蝕和裂紋。需要焊工在焊接的過程中嚴格按照規(guī)范來進行正確的操作。

2、沒有焊滿就是指焊縫表面上連續(xù)的或者斷續(xù)的低于母材的溝槽。一般造成沒有焊滿的根本原因是填充的金屬不足，這樣就會讓焊件的承載能力減少，非常容易產生應力集中。這就需要在焊接的時候加大焊接的電流，加焊蓋面焊縫。

3、燒穿就是指在焊接的過程中由于熔深超過了工件厚度，熔化金屬自焊縫背面流出，而形成的穿孔性缺陷。一般都是由于焊接的電流太大，速度太慢，電弧停留時間過長而導致的。這樣會完全破壞焊縫，使接頭喪失連接和承載能力。這就需要焊工在焊接的過程中合理操作，盡量減少間隙。

（二）氣孔

焊接熔池中的氣體沒有在金屬凝固前逸出，而是殘存于焊縫之中而形成的空穴導致氣孔的出現(xiàn)。由于焊材的原因、焊件沒有清理干凈、焊工的操作不當以及焊接的時候熔池沒有保護好都會導致氣孔的出現(xiàn)，會使焊件承載力的能力減少，嚴重的深孔還會導致泄露，尤其是壓力產品容器，是不允許表面有氣孔出現(xiàn)的。在焊接過程中要把焊件表面生銹、雜物、水清理干凈，焊條焊劑要烘干，焊前要預熱，就能很好的防止氣孔的產生。

（三）裂紋

裂紋是由于焊縫里原子結合遭到了破壞，而形成新的界面產生的縫隙。裂紋按照發(fā)生的時機和條件可以分為冷裂紋、熱裂紋、層狀裂紋以及再熱裂紋。冷裂紋一般都是在焊接完成之后的一段時間才會出現(xiàn)，有可能是幾小時，幾天甚至幾個月的時間，所以又被稱之為延遲裂紋；熱裂紋一般都是在焊接完成之后就會馬上出現(xiàn)，又叫做結晶裂紋，主要就是發(fā)生晶界，裂紋上面有氧化色會讓金屬失去光澤；層狀裂紋主要是在具有丁字接頭以及角接頭比較大的構件上，沿著鋼板的軋制方向出現(xiàn)的階梯狀裂紋，其在本質上是屬于冷裂紋；再熱裂紋是由于接頭在冷卻之后然后又在加熱到500到700攝氏度的時候而產生的裂紋，它會產生沉淀強化的材料，比如Cr、M、Ti、Nb的金屬。

裂紋是焊接缺陷里危害性最大的，它是一種面積性的缺陷，對于承載面積減少有非常顯著的作用，應力高度的集中以及尖銳的缺口效應非常容易擴展從而導致金屬容器的破壞。尤其是冷裂紋，其危害是非?？膳碌模淞鸭y具有延遲性快速脆斷的特性，帶來的危害一般都是災難性的，并且壓力容器事故很大一部分都是由于裂紋而引起的脆性破壞。

在所有的裂縫中冷裂紋的危害是最大的，一般形成冷裂紋有3個主要的基本條件：一是焊接接頭形成淬硬組織；二是擴散氫的存在與濃集；三是存在較大的焊接拉伸應力。冷裂紋通常在焊接低合金高強度鋼、中碳鋼以及合金鋼等等易淬火鋼的時候非常容易發(fā)生。一般都發(fā)生于比較低的溫度，焊接以后的一段時間內，主要發(fā)生于熱影響區(qū)和焊縫區(qū)，造成的破壞都是典型的脆斷。因此，在焊接的過程中要采取使用低氫型堿性的焊條，必須要烘干；要進行預熱，嚴格的控制層間的溫度不能夠低于預熱的溫度，合理的運用焊接規(guī)范，避免在焊縫里淬硬組織的出現(xiàn)；嚴格按照焊接的順序進行操作，盡量避免焊接變形與焊接應力；在焊接完成以后要及時的進行消氫熱的處理。

（四）沒有焊透和沒有熔合

沒有焊透就是指母材和木材之間，沒有被電弧所熔化從而留下的空隙。沒有熔合就是焊縫金屬和母材之間，焊縫金屬之間沒有完全的熔合在一起。沒有焊透和沒有熔合主要都是由于在焊接的過程中焊工沒有按照正確的規(guī)范進行操作，導致焊縫的整個界面沒有完全的焊透和熔合，二個都是非常嚴重的焊接缺陷。

三、焊接對于金屬材料造成的腐蝕

第一，在焊接的過程中造成的表面缺陷，比如裂紋、沒有焊透、沒有熔合、氣孔、咬邊、焊瘤、焊接變形等等，都會讓金屬和母材之間導致縫隙的形成。在焊接的時候噴濺也會導致金屬粒與母材之間相互接觸的位置形成縫隙。如果在電解質溶液氯化鈉水溶液里，這些形成的縫隙處就會導致縫隙腐蝕的發(fā)生。

第二，在進行碳鋼的焊接過程里，會有很多的非金屬夾雜物產生，比如氧化物、硫化物以及氮化物。這些非金屬夾雜物會在很大程度上提升熱裂紋與脆性的傾向，這樣一來就會降低焊縫的耐腐蝕性以及塑性。特別是硫化物一般都是由于焊劑帶入，絕大多數(shù)都是以MnS的形式存在，而MnS屬于是活性夾雜物。因此，在進行不銹鋼材料的焊接的時候，會由于加熱、冷卻的過程中給熱影響區(qū)帶來結構以及成分的變化，就會導致這類的材料晶界間的腐蝕傾向變大。

第三，通過從腐蝕的角度來看，焊縫區(qū)由于是一對接觸電池。不一樣的金屬材料在一起接觸，又放在腐蝕介質里，有一部分電極電位低的材料為陽極，就會發(fā)生腐蝕溶解。因此，焊接接頭處由于成分的不均性就會導致選擇性腐蝕的發(fā)生。

第四，焊接過程中焊接所產生的殘余應力是導致材料應力腐蝕的關鍵原因。通常鋼板在進行焊接之后，剩余應力的最大值會和母材的屈服極限值接近。應力腐蝕破裂裂紋一般都是和拉伸的最大應力想垂直。所以直接導致裂紋的應力就是最大主應力。如果和主應力相垂直的最小主應力越大，裂紋發(fā)生的時間就會更早。如果焊接幾何形狀的偏差導致應力集中，也會提升應力腐蝕的傾向。

第五，對于應力腐蝕影響比較大的就是焊接接頭處組織的變化，一般這種影響會由于腐蝕環(huán)境的不一樣而有所不同。比如奧氏體不銹鋼的焊接接頭的原熔融部位里面含有的鐵素體如果在鹽酸溶液里，就會成為優(yōu)先腐蝕的對象，非常容易形成網狀裂紋。而在熱影響區(qū)中沿著晶界間析出的碳化鉻在氯化鈉水溶液等類型的腐蝕環(huán)境里，就會導致鋼材晶界間應力腐蝕的抗力效果明顯的減低。

四、減小焊接對于金屬材料腐蝕的對策

在整個焊接過程中，對于金屬材料腐蝕的影響是很復雜的，也是不可避免的，只能盡量減少焊接對于金屬材料腐蝕的影響，所以除了要控制好焊接過程中焊接的缺陷以及殘余應力外，還要根據腐蝕的環(huán)境進行合理的選材以及使用最好的焊接工藝。對于碳鋼的焊接就要采用和母材類型一樣的焊接填充金屬；對于不銹鋼來說，主要就是要充分地考慮在焊接的過程中如何去消除因為碳化鉻析出而導致的晶界間腐蝕。要想很好的解決這一問題，就可以在焊接的時候通過焊芯的成分來對于焊縫處的合金成分進行調節(jié)，讓熱影響區(qū)沒有碳化鉻析出。比如，可以降低碳的含量、延長正火的時間以及加入穩(wěn)定的碳化物形成鈦元素和鉬元素來達到晶界間腐蝕的避免。加入鎳元素和氮元素可以加快碳化物的析出，延遲間隙相析出。盡量降低硅元素的含量，因為硅元素會促進碳化物和間隙相的析出。因此，通過這些合金元素之間的互相作用，可以有效的讓碳化鉻和間隙相在焊接的過程中不析出，耐腐蝕性能等到很大的提高。

結束語：

通過上文分析可知，很多的壓力容器和化工設備都必須要進行焊接加工，焊接的焊縫和熱影響區(qū)的腐蝕性能好不好，會直接影響到生產以及人員的生命安全。所以要把焊接過程中可能對金屬材料產生腐蝕影響的各種因素充分的考慮進去，而這對生產安全具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1]李金權，王茂廷，李均峰. 焊接后熱處理對金屬材料抗應力腐蝕性能的影響[J]. 熱加工工藝，2009，07：118-119+122.

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1、洗衣機外殼一般有兩種，一種是高性能的塑料，一種是金屬材料；

2、高性能塑料外殼的特點食：一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象；

3、金屬材料外殼的特點是：有防震、抗腐蝕的功能。

（來源：文章屋網 ）

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    橡膠制品行業(yè)需要消耗大量的資源,并且需要使用較多的輻射性材料和有毒材料,使得對人的身體有很大的損害,而且還會造成嚴重的環(huán)境污染。長此以往,將會嚴重影響到整個橡膠制品行業(yè)的發(fā)展,因此,我們應該研究橡膠制品行業(yè)存在的環(huán)保問題,就這些問題提出解決措施,有效避免橡膠制品行業(yè)對于環(huán)境的污染。應該加強對于橡膠制品的監(jiān)測力度,加強對于橡膠制品的控制,減少橡膠制品對于人體和環(huán)境的損害,保證橡膠制品行業(yè)的產業(yè)鏈能夠有序的發(fā)展。若想達到有效的減少制品原材料對于環(huán)境的影響,這樣才能從根本上控制橡膠制品對環(huán)境的污染。

    1.1 特性

    橡膠制品是指將天然或合成橡膠作為原材料,然后生產出各種橡膠制品的流程,除此之外還包括利用廢橡膠再生產的橡膠制品。因此,這些橡膠制品具有以下幾個特性。

    (1)橡膠制品在成型的時,需要經過較大的壓力進行壓制,但由于橡膠本身的彈性體具有內聚力,在成型離模的時這些內聚力無法消除,便導致橡膠制品出現(xiàn)不穩(wěn)定的收縮。不過也正因為橡膠本身的彈性體,使得橡膠制品經過一定的時間后收縮便會緩和,漸漸的趨于穩(wěn)定。例如:橡膠制品在開始設計時,沒有經過謹慎地計算配合,使得成型的制品尺寸不穩(wěn)定,造成質量問題。

    (2)橡膠屬于熱溶熱固性的彈性體,而塑料是屬于熱溶冷固性。因此,橡膠因為硫化物種類主體的不同,成型固化的溫度也不相同,有時甚至會受到氣候、室溫和濕度的影響。所以,在生產橡膠制品時需要對溫度進行調整,保證制品的質量。

    (3)橡膠制品一般是原料經過煉膠后制成混煉膠,然后以混煉膠作為原材料,因此,在進行煉膠時,需要根據橡膠制品的特性設計出配方,然后制定產品的生產工藝。

    1.2 分類

    橡膠的基本類一般有天然橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、丁晴橡膠、硅橡膠海綿、橡膠并用海綿和橡塑并用海綿等,這幾類橡膠各有優(yōu)缺點,在使用時要根據他們的特性設計配方。

    1.3 生產工藝

    橡膠制品的種類繁多,但是生產工藝卻基本相同,一般以固體橡膠和生膠作為原料進行生產,生產工藝過程包括塑煉、混煉、壓延、壓出、成型和硫化等基本工序。原材料準備、成品整理和檢驗包裝等基本工序也是必不可少的。橡膠的加工工藝過程主要是解決橡膠的塑性和彈性性能的矛盾,各種的工藝手段使彈性橡膠變?yōu)榫哂兴苄缘乃軣捘z,然后加入各種配合劑支撐半成品,然后經過硫化,增加成品的彈性和物理機械性。無論是何種橡膠,都需要經過以上幾道工序,這樣才能制成好品質的橡膠制品。

    2 橡膠制品材料對環(huán)境的影響分析

    2.1 重金屬材料對環(huán)境的影響

    在設計橡膠制品的配方時,需要充分考慮橡膠制品中重金屬的含量,如果橡膠制品中鉻和鎳的含量過高,就會對環(huán)境造成嚴重的污染。橡膠制品廢棄后,一般企業(yè)會將橡膠制品直接丟棄,橡膠制品進行分解,分解出的鉻和鎳金屬會對地下水資源造成污染,因此,在設計配方時,要盡量減少使用含鉻和鎳的材料,要嚴格的控制橡膠制品材料的配比。所以,應該加強對橡膠制品的系統(tǒng)性分析,嚴格控制所有原料中重金屬的含量。

    2.2 多環(huán)芳烴材料對環(huán)境的影響

    橡膠制品中有一部分的原料含有多環(huán)芳烴,主要包含在炭黑和加工油中。炭黑的原料主要由煤焦油和乙烯焦油組成,這兩種焦油的成分都極其的復雜,因此,這兩種焦油是混合物,在橡膠制品加工時加入少量的成分,也極其容易對環(huán)境造成污染。加工油的原料主要由芳烴油、石蠟油和環(huán)烷油組成,其中大量的多環(huán)芳烴被包含在芳烴油中,會對環(huán)境造成嚴重的污染。部分企業(yè)使用完橡膠制品時會將橡膠制品進行焚化,焚化后的煙霧中會還有大量的多環(huán)芳烴顆粒,對大氣造成嚴重的污染。

    2.3 特定胺和N—亞硝胺對環(huán)境的影響

    特定胺是指在特定的條件下,偶氮染料經過分解作用,產生具有有害物質的芳胺。這種特定胺中含有大量的致癌物質,不僅對人的身體健康造成危害,還會對環(huán)境造成嚴重的污染。橡膠制品在進行加工時,仲胺橡膠助劑會與亞硝物質發(fā)生化學反應,從而產生了N—亞硝胺。N—亞硝胺本身具有很強的致癌性,因此,在進行橡膠制品配方設計時,應該盡可能的減少使用N—亞硝胺,這樣才能減少橡膠制品對人體和環(huán)境的損害。

    3 橡膠制品的環(huán)保性控制措施

    3.1 控制Cd,Pb,Hg,Cr等化合物的使用

    將保護環(huán)境作為基準進行橡膠制品加工,嚴格的控制制作橡膠制品的原料的環(huán)保指標,以此來提高橡膠制品的環(huán)保性。制作橡膠制品的一些原料中,會含有大量的Cd、Pb、Hg、Cr等元素,這些元素能夠組成很多的有害物質,使得橡膠制品中有害物質嚴重超標。在橡膠制品的加工工藝中,Cd、Pb、Hg、Cr等元素一般是以化合物的形式存在,因此,要加強監(jiān)測化合物、粘合劑和防霉劑的使用,這樣能夠有效的控制Cd、Pb、Hg、Cr等元素的含量,減少橡膠制品對環(huán)境的污染。

    3.2 加強進廠原材料的安全監(jiān)測

    在進行橡膠制品生產前,可以利用X射線熒光光譜分析法,對進廠的全部橡膠制品原材料進行安全監(jiān)測,這樣不僅能確保批量的原材料的安全性,而且能有效的避免原材料之間的交叉污染。橡膠助劑中,都多少會含有一定量的重金屬元素,例如:鉛元素、汞元素等,因此,再進行橡膠制品生產的時,可以將橡膠助劑換為納米碳酸鈣或硫酸鋇等助劑,這樣能有效的減少重金屬物質對環(huán)境的污染。

    3.3 加強特殊原料的重點監(jiān)測

    在眾多的橡膠助劑中,氧化鋅是出現(xiàn)問題最多的助劑,而且氧化鋅的市場價格非常高,這就使得市場上總是出現(xiàn)假冒偽劣的氧化鋅產品,因此,在進行橡膠制品生產前,要加強對氧化鋅進行重點監(jiān)測和控制。不只是氧化鋅,在橡膠制品生產過程中還有很多的特殊材料,對于這些特殊材料也要進行重點監(jiān)測和控制,這樣才能有效的減少橡膠制品對于環(huán)境的污染。

    3.4 加強替代品的使用

    諸如特定胺和N—亞硝胺等能夠致癌的芳胺,是橡膠制品生產中必不可少的原料,因此,不能總是使用這類具有致癌性的物質,應該減少這些替代品的使用,例如:使用不含特定胺的黃色著色劑來代替永固黃這類物質,這樣能有效的減少有害物質對人類身體和環(huán)境的損害。既然不能避免使用這些有害物質,那便減少對這些危害品的使用,這樣也能在一定程度上提高橡膠制品的環(huán)保性。

    3.5 重金屬含量的控制

    對于鉻鎳等重金屬,應該要嚴格的控制其含量,防止橡膠制品中重金屬含量超標。為了能夠有效的減少橡膠制品中重金屬的含量,可以采取以下三種措施。第一,采用無鉛硫的生產體系,減少橡膠制品中重金屬的含量,從而減少橡膠制品對環(huán)境的污染。第二,取消有毒的金屬材料的加工工藝,降低橡膠制品中有毒金屬材料的使用,有毒金屬材料的加工過程能夠對人的身體造成極大的傷害,所以,應該減少橡膠制品中有毒金屬材料的使用。第三,加強使用環(huán)保粘合劑,在橡膠制品中使用環(huán)保粘合劑能夠有效的減少橡膠制品對環(huán)境的污染,還能夠大大提高橡膠制品的安全性。橡膠制品中的重金屬對環(huán)境具有很大的危害,因此,要嚴格的控制橡膠制品中重金屬的含量。

    4 結語

    橡膠制品的環(huán)保性對于環(huán)境保護非常重要,因此,提高橡膠制品的環(huán)保性已成為采取必要措施的當務之急,這樣不僅能有效的保護環(huán)境,還能減少橡膠制品對人體的危害,從而推動了橡膠制品行業(yè)的快速發(fā)展。

    參考文獻:

    [1]王巧福,唐文棗等.環(huán)保橡膠制品的監(jiān)測和控制[J].橡膠工業(yè),2008(3).

篇6

關鍵詞：金屬材料斷裂韌性；影響金屬斷裂韌性因素

1. 金屬材料斷裂韌性

斷裂韌性――指金屬材料阻止宏觀裂紋失穩(wěn)擴展能力的度量，也是金屬材料抵抗脆性破壞的韌性參數(shù)。它和裂紋本身的大小、形狀及外加應力大小無關。是金屬材料固有的特性，只與金屬材料本身、熱處理及加工工藝有關。是應力強度因子的臨界值。常用斷裂前物體吸收的能量或外界對物體所作的功表示。例如應力-應變曲線下的面積。韌性金屬材料因具有大的斷裂伸長值，所以有較大的斷裂韌性，而脆性金屬材料一般斷裂韌性較小，是表征材料阻止裂紋擴展的能力，是度量材料的韌性好壞的一個定量指標。在加載速度和溫度一定的條件下，對某種材料而言它是一個常數(shù)。當裂紋尺寸一定時，材料的斷裂韌性值愈大，其裂紋失穩(wěn)擴展所需的臨界應力就愈大；當給定外力時，若材料的斷裂韌性值愈高，其裂紋達到失穩(wěn)擴展時的臨界尺寸就愈大。

2. 課題研究的主要內容

通過對金屬材料斷裂韌性的影響因素進行了系統(tǒng)分析。假定影響金屬材料斷裂韌性的其它因素均保持不變，把溫度對斷裂韌性的影響進行單獨研究。一些關于壓力容器鋼斷裂韌性的研究結果表明，當溫度達到上平臺溫度之后，斷裂韌性會隨著溫度的繼續(xù)升高而下降，即存在韌性劣化的現(xiàn)象。相對于低溫范圍斷裂韌性的研究，中、高溫范圍內斷裂韌性的研究仍顯不足，且實際工程中許多構件在高溫條件下工作，按照常溫力學性能設計的構件存在某種意義上的安全隱患，因而研究溫度對斷裂韌性的影響就顯得相當重要。文中結合鋼韌斷機理的研究成果與點缺陷在應力場中的遷移運動規(guī)律，通過理論分析建立了斷裂韌性JIC與溫度T的數(shù)學模型，在此基礎上對多種壓力容器鋼斷裂韌性的實驗數(shù)據進行了分析，最后驗證了模型的合理性。文中通過對斷裂參量J積分進行了數(shù)值分析，分析了溫度對J積分的影響。此外，還對試樣幾何因素以及裂紋尺寸和裂紋傾角等對J積分的影響進行了數(shù)值分析。文中最后結合實際工程算例，就中溫范圍內的韌性裂化行為對用于含缺陷壓力容器和管道安全評定的失效評定圖的影響進行了研究。結果表明，使用失效評定圖對結構安全進行評定時，不考慮韌性劣化行為的評定結果與考慮韌性劣化行為的評定結果之間存在較大差異。因此，對于中溫段工作的壓力容器和管道的安全評定還應計入斷裂韌性下降的影響。 文中得到的一些結論具有一定的普遍性，對于壓力容器以及管道等的安全性設計和評定具有非常重要的意義。主要研究內容和成果總結如下：

（1）對于所研究的壓力容器鋼，當達到上平臺溫度之后，其斷裂韌性會隨著溫度的繼續(xù)升高而存在下降的趨勢，即存在韌性劣化的現(xiàn)象；

（2）建立的斷裂韌性JIC與溫度T的關系與實驗結果符合的很好，此數(shù)學模型可較方便準確地估算材料的斷裂韌性值；

（3）有限元計算表明，隨著溫度的不斷升高，恒定外力作用下，材料的斷裂參量J積分呈現(xiàn)上升的趨勢，且在溫度變化的初始階段，J積分變化較緩慢，隨著溫度的不斷升高，J積分變化的幅度會越來越大；試樣幾何因素對J積分的計算結果產生顯著的影響；裂紋尺寸對J積分也產生明顯的影響，裂紋越長，構件破壞的可能性就越大；在傾角變化的開始階段，J積分變化不怎么明顯，隨著傾角的不斷增加，J積分呈現(xiàn)顯著下降的趨勢；且從裂紋張開位移δ得到的結論與J積分較為相似；

（4）實際工程算例的分析表明，在中溫范圍內，材料的韌性劣化行為對用于壓力容器和管道安全評定的失效評定圖產生顯著的影響?？紤]韌性劣化行為的評定結果與不考慮韌性劣化行為的評定結果存在較大差別。因此，使用失效評定圖對含缺陷壓力容器和管道進行安全評定時，應計入韌性劣化的影響。

（5）還有試樣厚度嚴重影響裂紋前端的應力約束，進而影響材料的斷裂韌性，數(shù)學模型表明金屬材料的斷裂韌性隨著厚度的增加先升高后降低最終趨于一個穩(wěn)定的值。試樣取向對韌性裂紋的影響，研究表明LS與TS是最危險的。L-R取向明顯高于緊湊拉伸試樣的斷裂韌性明顯高于R-L取樣和C-R取樣。加速載體對斷裂韌性的影響可通過應變速率來表示，增加速率可降低斷裂韌性，一般認為應變速率每增加一個數(shù)量級，斷裂韌性降低10%。但是，當應變速率很大時形變熱量來不及傳導，造成絕熱狀態(tài)，導致局部溫度升高，斷裂韌性又升高。

3. 金屬材料斷裂韌性的影響因素

3.1 內部因素

3.1.1 組織結構的影響

馬氏體，指淬火馬氏體在回火后獲得的，在不出現(xiàn)回火脆性的情況下，隨著回火溫度的提高，強度逐漸下降，塑性和韌性逐漸升高。因此，通過淬火、回火獲得回火馬氏體組織的綜合力學性能最好，即材料的屈服強度和斷裂韌性值都高。馬氏體有兩種精細結構：一種是孿晶馬氏體，其呈透鏡狀，交叉排列（約成 60°角），內部由孿晶組成。它的特點是在孿晶相交處容易形成微裂紋，所以孿晶馬氏體組織的形成會降低鋼的斷裂韌性。另一種是板條馬氏體，其呈板條狀，平行排列。板條馬氏體的亞結構是位錯，在其板條內不存在顯微裂紋，回火過程中也沒有碳化物沿孿晶帶析出而造成韌性降低的缺點。

貝氏體，一般可分為無碳貝氏體、上貝氏體和下貝氏體。無碳貝氏體因熱加工工藝不當而變得非常脆，且沖擊韌性非常低，即魏氏組織，使斷裂韌性下降。但調整成分和工藝，使針狀鐵素體細化就可使其韌性提高。上貝氏體中在鐵素體片層之間有碳化物析出，裂紋擴展阻力較小，其斷裂韌性較低。下貝氏體的碳化物是在鐵素體內部析出的，裂紋擴展阻力較大，其斷裂韌性值比上貝氏體高。

篇7

關鍵詞：金屬材料 家具 結構 生產工藝

中圖分類號：TS664.4 文獻標示碼：A 文章編號：1003―0069（2014）09―0035―02

比利時設計師凡，德?費爾德指出過：“設計的最高原則是工業(yè)與藝術的完美結合。而這種結合又體現(xiàn)在三個方面：產品設計結構合理，材料運用嚴格準確、工作程序明確清楚?！?/p>

家具結構設計與制造工藝是現(xiàn)代家具設計的至關重要的課題與內容。由于中國幾千年來的傳統(tǒng)教育思想一直是重理論、輕實踐，“君子動口不動手”，導致了我國的藝術設計教育往往偏重在藝術造型、色彩線條、美學構成等方面的教學與訓練，大量的家具設計只停留在紙面的效果圖和平面制圖上，設計者不能自己動手用真實的材料和真正的結構去設計制造三維立體的家具模型和家具成品，尤其是在家具結構與制造上一直偏重于傳統(tǒng)木制家具的結構與制作，對現(xiàn)代家具工業(yè)化制造現(xiàn)代材料結構設計缺乏系統(tǒng)的研究與學習。

特別是高新技術正在全面導入現(xiàn)代家具業(yè)，將全面影響家具業(yè)的進步與發(fā)展，家具造型藝術設計、家具結構與工藝設計是現(xiàn)代家具設計過程互為依賴、互為補充的辯證關系，必須在現(xiàn)代家具設計中加以強化和掌握，這是構建中國現(xiàn)代家具設計體系中最需要重視和加強的課題內容之一。

通過研究金屬家具的種類和特點，發(fā)現(xiàn)參與金屬家具設計的材料種類較其他家具種類而言是最多的。并且金屬材料的工藝性能和使用性能非常好，能與很多種的材料進行搭配使用，說明金屬材料具有“百搭性”和“變化性”，并且金屬家具的表現(xiàn)創(chuàng)意的能力也很強。希望展開研究，找到一些設計創(chuàng)新方法，將為設計師提供新的思路、新的經驗和新的感受。

1 金屬家具的結構特點及連接形式

主要部件由金屬所制成的家具稱金屬家具。金屬材料是由金屬元素構成，如銅、鐵、金、銀、錫、鋁等。金屬強度高、彈性好、富韌性，可進行焊、鍛、鑄等加工，可任意彎成不同形狀，營造出曲直結合、剛柔相濟、纖巧輕盈、簡潔明快的各種造型風格。金屬可以與其他金屬或非金屬元素在熔融狀態(tài)下形成合金，具有良好的機械性能和光學性能。根據所用材料來分，可分為：全金屬家具、金屬配以木材、各類人造板家具、金屬與非金屬（竹藤、塑料、玻璃、石材等）制作而成的家具。

1.1 結構特點

按照結構的不同特點，將金屬家具的結構分為：固定式、拆裝式、折疊式、插接式等。

（1）固定式：通過焊接的形式將各零、部件接合在一起。此結構受力及穩(wěn)定性較好，有利于造型設計，但表面處理較困難，占用空間大，不便運輸。

（2）拆裝式：將產品分成幾個大的部件，部件之間用螺栓、螺釘、螺母連接（加緊固裝置）。有利于電鍍、解決了銷售中的運輸問題。

（3）折疊式：又可分為折動式、與疊積式家具。常見于桌、椅類，適應充分利用空間和便于存放的使用需要。

1）折動式家具

折動式家具主要采用實木與金屬制作，尤其以金屬為最多。折動結構是利用平面連桿機構原理，應用兩條或多條折動連接線，在每條折動線上設置不同距離、不同數(shù)量的折動點，同時，必須使各個折動點之間的距離總和與這條線的長度相等，這樣才能折得動，合得攏如（圖1）。

隨著家具產品的日益更新，新的折疊結構及折疊方式被應用于家具設計中（圖2）。

2）疊積式家具

疊積式家具不僅節(jié)省占地面積，還方便搬運。越合理的疊積（層疊）式家具，疊積的件數(shù)也越多。

疊積式家具有柜類、桌臺類、床類和椅類，但常見的是椅類（如圖3）。疊積結構并不特殊主要在腳架與背板空間中的位置上來考慮。

（3）插接式：利用金屬管材制作，將小管的外徑套入大管的內徑，用螺釘連接固定?？梢岳幂p金屬鑄造二通、三通、四通的插接件。

1.2 連接形式

金屬家具的連接形式主要可分為：焊接、鉚接、螺釘連接、插接、板材咬縫接合等。

（1）焊接：可分為氣焊、電弧焊、儲能焊。牢固性及穩(wěn)定性較好，多應用于固定式結構，主要用于受剪力、載荷較大的零件（如圖4）。

（2）鉚接：主要用于折疊結構或不適于焊接的零件，此種連接方式可先將零件進行表面處理后再裝配，給工作帶來方便。其強度要視用作鉚接的材料和鉚接的形式而定，因鉚接的材料是經物理變形，已很難恢復再鉚，所以鉚接的牢固程度僅次于焊接，也是個死鏈接。鉚接方式對材料的要求較低。很多材料都可用，不同種材料之間也可用此連接。但須強大的外力方能實施作業(yè)（如圖5）。

（3）螺栓連接：螺栓的連接方式也可視為鉚接的一種變化形式，同樣，其強度視用作螺栓材料和螺栓的形式而定。除了具有鉚接的特點外，螺栓的最大特點是可多次使用，實現(xiàn)部件的可拆裝。另外，它對連接工藝的要求降低了，只要有一般小型的或手動的工具就能實施連接作業(yè)（如圖6）。

（4）插接：是通過插接頭將兩個或多個零件連接在一起，插接頭與零件間常常采用過盈配合有時也有在零件的側向用螺釘或軸銷鎖住插接頭提高插接強度（如圖7）。

（5）板材咬縫接合：常用于金屬薄鋼板間的連接（如圖8）。

1.3 家具設計結構實例分析

由于金屬材料不會因氣候變化而變形開裂，因而易于提高構件的加工制造精度，使金屬構件、輔助零部件、連接件可以分散加工，互換性強，有利于實現(xiàn)零部件的標準化、通用化、系列化。比木家具的榫連接裝嵌方便，有更大的靈活性。

（1）垂直金屬支架部件與水平部件間的螺釘接合。這種接合的特點是接合強度高，便于實現(xiàn)拆裝結構。

（2）活動鉚接的一個典型例子，折疊桌的腿采用連桿運動機構實現(xiàn)桌腿的展開與收起，連桿機構的鉸接點則是由鉚釘來完成的（如圖9）。

（3）一把金屬網椅，椅子的主要骨架用金屬薄壁鋼管彎曲而成，薄壁鋼管零件之間采用焊接的方法接合，座面與靠背材料為金屬絲網，金屬絲網的交差點上、金屬絲與薄壁鋼管零件之間用閃光對焊或高頻點焊的方法接合（如圖10）。網狀線為絲狀，分布緊密且具有一定的彈性，座椅柔軟度比較好，增加了座椅的使用舒適感。

（4）一把三角形小凳，由三根鋼管、金屬連接球、三角形皮革組成。三根鋼管采用插入式的接合方式與金屬連接球連接，三角形皮革用吊扣掛在三根鋼管的端頭（如圖11）。

一個快裝式金屬支架的結構實例。水平的鋁合金型材及腿通過三叉型的插接件連接成一體，支架的四周用帶鎖口的繃帶拉緊，防止插接部位的脫落（如圖12、圖13）。設計的創(chuàng)新僅僅就體現(xiàn)在連接工藝，但是創(chuàng)新效果卻是非常醒目的。

2 金屬家具的生產工藝（如圖14）

（1）管材的截斷

進行管材截斷的方法主要有四種：割切、鋸切、車切、沖截。其中用金屬車床切得的零件端面加工精度較高，一般用于管材需要使用電容式儲能焊的零件加工；而沖截生產效率高，但沖口易產生縮癟，因此應用面較窄。

（2）彎管

彎管一般用做支架結構中，彎管工藝是指在專用機床上，借助型輪將管材彎曲成圓弧型的加工工藝。彎管一般可分為熱彎、冷彎兩種加工方法，熱彎用于管壁厚或實心的管材，在金屬家具中應有較少：冷彎在常溫下彎曲，加壓成型，加壓的方式有機械加壓、液壓加壓及手工加壓彎曲。

（3）打眼與沖孔

當金屬零件采用螺釘接合或鉚釘接合時，零件必須打眼或沖孔。打眼的工具一般采用臺鉆、立鉆及手電鉆。沖孔的生產率比鉆孔高2-3倍，加工尺度較為準確，可簡化工藝。有時在設計中會用到槽孔，槽孔可利用銑刀銑出。

（4）焊接

焊接的方法有多種，常用的氣焊、電焊、儲能焊等。鋼管在焊接后會有焊瘤，必須切除，使管外表面平滑。

（5）表面處理

零件的表面要經過電鍍或涂飾的處理，涂飾的方法有噴金屬漆或電泳涂漆。

（6）部件裝配

零件在進行最后的矯正后，根據不同的連接方式，用螺釘、鉚釘?shù)冉M裝成為產品。

產品加工藝是否合理，是否用利用工業(yè)化生產，與家具的結構設計是密不可分的。合理的結構可在很大程度上可簡化工藝，提高生產率。下圖為椅系列金屬家具（如圖15～圖17）。

3 結語

篇8

關鍵詞：玻璃鋼夾砂管 強度 水力特性

中圖分類號：TU99 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0097-01

隨著船舶工業(yè)的發(fā)展，玻璃鋼管在船舶上的應用越來越廣泛，已經應用于各船舶系統(tǒng)，并取得了良好的使用效果。本文主要從它的構成及其各方面特性，輔以相關數(shù)據和計算，作相關的分析，為了更了解和更好的使用玻璃鋼管作依據。下面就玻璃鋼管的結構及一些特性作介紹。

1 玻璃鋼管的定義

玻璃鋼管簡稱GRP OR FRP（Fiberglass Reinforced Plastic），俗稱玻璃纖維增強塑料管，是一種新型的復合材料管，主要由玻璃纖維紗作為增強材料和樹脂作為基體構成，玻璃鋼夾砂管的結構見圖1。

2 玻璃鋼夾砂管的力學性能

（1）玻璃鋼夾砂管密度遠小于鋼管，裝卸方便，易于安裝。

（2）因為玻璃鋼中的連續(xù)纖維有較高的拉伸強度及彈性模量，其機械強度可以達到或超過普通碳鋼的水平。

（3）根據表中參數(shù)，玻璃鋼的比強度是低碳鋼的四倍以上且具有較低的樹脂密度，因此玻璃鋼夾砂管具有輕質高強的性能，這是金屬材料和玻璃鋼夾砂管無法相比的，選擇玻璃鋼作為船舶管路將在滿足強度的前提下，將大大減少船舶的重量，提高了船舶的性能，可以裝載更多的貨物。

（4）玻璃鋼/復合材料的力學性能具有明顯的方向性，分環(huán)向和軸向，這是與金屬材料不同的，金屬材料不論在任何方向，強度和彈性模量幾乎完全相同。而對于玻璃鋼管，沿纖維方向的強度和彈性模量就比垂直于纖維方向上的要高得多，而且在制作過程中，可以人為地改變纖維的伸展方向和數(shù)量，使玻璃鋼與受力狀態(tài)相匹配，而鋼管是無法實現(xiàn)的。

3 玻璃鋼夾砂管的水力性能

4 玻璃鋼夾砂管RPMP和鋼管的水力損失比較

5 玻璃剛夾砂管RPMP和鋼管的其他特性比較

（1）玻璃鋼夾砂管的配件制作較方便，玻璃鋼管的彎頭、法蘭、三通、變徑管等都可外場制作，玻璃鋼法蘭可以與同等壓力同等管徑的鋼制法蘭相連接，而鋼管彎頭只有30°，45°，60°，90°。

（2）和鋼管相比，玻璃鋼管段長度一般都在6 m～12 m，管段長度大，總的結頭數(shù)量變小，不僅現(xiàn)場安裝方便，節(jié)省了附件降低了成本，而且更降低了管路的局部阻力。

（3）鋼管經過不同環(huán)境管壁其表面在安裝之前要加不同的表面處理，要么酸洗要么鍍鋅或其他的，玻璃鋼管內外表面都為樹脂，其表面本身就有耐腐蝕的性能，不需要其他涂層，避免了煩瑣的酸洗或鍍鋅處理等過程。

（4）玻璃鋼現(xiàn)場安裝不需要動火焊接，采用膠水粘制而成，安裝既安全又快捷。

（5）玻璃鋼熱膨脹系數(shù)很小，在整個管線安裝過程中，幾乎不需要布置伸縮器，而鋼管一般每隔20～30 m需安裝一個膨脹節(jié)，以增加整個管路的安全系數(shù)。

玻璃鋼夾砂管主要成分是樹脂，具有塑料管的特性，因此具有較強的可燃性，盡量避免和油脂類有機物接觸，也不要將玻璃鋼管放置在陽光下，這些是它的缺點，在船廠堆放或安裝過程中，都應該注意。

6 結語

玻璃鋼管同時具有塑料管和鋼管的特性，強度和水力特性好，管道摩擦損失小，具有很好的經濟適用性，在船舶管路系統(tǒng)中，應大力推廣使用。

篇9

關鍵詞：金屬材料；應用；熱處理技術

金屬材料本身具有良好的物化性質和優(yōu)秀的力學性能，在工業(yè)領域得到了廣泛的應用。在金屬材料的處理技術中，熱處理技術最為常見，這種技術不僅能夠把金屬材料本身的性能潛力充分發(fā)揮出來，還能提高產品質量，減少資源的浪費，節(jié)約材料，進一步增強產品的使用功能，增加經濟效益。在最早使用熱處理技術的國家中，我們國家也在其列，早在漢朝時就有了一些關于熱處理技術的記載，如“水與火合為淬”就是對這種技術的概括。時至今日，我國在熱處理方面更是取得了很大的進步和突破。

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)秀的力學性能，目前已被應用于很多領域中。

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，在這過程中，力學性能還能提高一個等級，并且還有繼續(xù)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，再經過溫度的控制、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)生反常長大，再將其偏析在晶界之上，也就可以實現(xiàn)結構穩(wěn)定了。這在蒸汽發(fā)電機葉輪的修復方面有著廣泛的運用。

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，主要用于制作過濾器、電池的電極、消音器等一些材料，廣泛應用在了冶金、醫(yī)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行過濾或分離，達到分離的效果，進而起到凈化的作用。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，也可以做電磁性質的兼容器件。并且具有良好的散熱性，要比其他金屬網的屏蔽效果更好一些，適用于一些比較輕便、體積比較小的移動設備。

2.熱處理技術的研究

2.1.傳統(tǒng)的熱處理技術

傳統(tǒng)熱處理技術的熱原理是對工件進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熱處理，其過程要經過退火、正火、淬火以及回火這么四個步驟。退火，先將金屬加熱，一段時間之后再將其冷卻，這種熱處理的環(huán)節(jié)就是退火。正火，先將金屬加熱，溫度要達到Ac3（Acm）以上，然后進行保溫，取出之后再在空氣中冷卻的過程就是正火。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，冷卻時要以大于臨界冷卻的速度進行，從而獲得馬氏體組織，這種過程叫淬火。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

2.2.1.熱處理的新材料和新設備

隨著社會的發(fā)展，技術的進步，熱處理技術也得到了新的發(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，在熱處理技術領域有著重要的地位和作用，標志著這一技術的跨越性進步。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的效率和質量。

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與真空技術的結合，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行加熱的技術，在加熱的過程中，具有速度快、效率高的優(yōu)點，而且能夠提高產品的質量。總體來說，新型的技術具有高質、低耗、高效等特點，是以后發(fā)展的目標和方向，并且這些特點也是傳統(tǒng)的熱處理技術很難達到的。

3.結束語

在當今社會，國際競爭比較激烈，能否在技術領域有所開拓是衡量一個國家綜合國力的一大方面。我國作為最早使用熱處理技術的國家之一，在金屬材料和熱處理技術領域取得了很大的成就，當然在以后的競爭中還面臨著許多挑戰(zhàn)。隨著一些新材料、新設備的發(fā)明和使用，期待著我國在熱處理技術方面有更大的突破和發(fā)展。

參考文獻：

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關鍵詞：機械設計；材料選用；適用性；節(jié)能環(huán)保；機械制造 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH122 文章編號：1009-2374（2017）11-0104-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.053

1 概述

機械設備在日常生活中無處不在，大到飛機、火車、輪船、各種工程設備，小到手機、手表、各種電子產品等，都屬于機械設備。在機械制造過程中，設計是第一步。而在機械設計中，材料的選擇又是非常關鍵的一環(huán)。材料選用合理是實現(xiàn)機械產品價格合理、質量耐用、產品壽命長的基礎。在歷史上，一種新材料的問世，往往會開辟一個新的時代。例如，人類掌握了青銅的冶煉技術以后，就進入了青銅器時代；掌握了煉鐵技術后，人類進入了鐵器時代。從20世紀下半葉到21世紀初，又有很多新材料相繼問世，如碳纖維復合材料、石墨烯、鈦合金等，每一種材料的出現(xiàn)都會給工業(yè)，特別是機械制造業(yè)帶來革命性的變化。下面本文就淺顯地談一談機械設計中材料的選用問題。

2 常見材料的分類

目前在機械制造中應用的材料主要有四類，即金屬材料、無機非金屬材料、有C高分子材料和復合材料。下面分別敘述：

2.1 金屬材料

金屬材料是現(xiàn)代社會中使用非常廣泛的一類材料，從汽車、飛機、輪船，到手機、打火機等機械產品，都有金屬材料的身影。金屬材料按照顏色分，可以分為黑色金屬和有色金屬，黑色金屬主要有三種：鐵、錳和鉻，其他金屬如金、銀、銅等均為有色金屬。按照密度來分，可以分為輕金屬和重金屬，輕金屬有鋁、鎂等，重金屬有銅、汞等。

2.2 無機非金屬材料

無機非金屬材料包括陶瓷、氮化硅、玻璃、氮化硼、金剛石、石墨、碳化硅等，這類材料一般具有硬度高、抗壓強度高、耐腐蝕等特點，但是許多材料價格偏高，容易脆斷。這類材料使用相對較少，主要用于制造密封性原件、顯示屏等。

2.3 有機高分子材料

有機高分子材料主要是塑料、橡膠以及合成纖維。塑料自從發(fā)明以來，便得到廣泛的應用。它價格便宜、輕便、耐腐蝕，具有一定的強度，還可以與碳纖維等制成玻璃鋼等復合材料。在機械制造中，塑料應用相當廣泛，主要用于機械外殼、導線絕緣層等。

2.4 復合材料

復合材料是從20世紀末開始興起的一類新型材料，它是通過化學或物理的方法將兩種或兩種以上的材料進行復合，最終得到具有特定應用性能、滿足不同工藝要求的材料。目前應用得比較多的復合材料有碳纖維、玻璃鋼等，這些材料密度小、強度高、韌性好，應用前景廣闊。相信隨著科技的發(fā)展，這些材料還會得到更多的應用。

3 機械設計中材料選用的原則

3.1 注重材料的經濟性與適用性

所謂經濟性與適用性，就是選材要量體裁衣，根據機械產品的質量要求、用途以及機械制造過程中的鑄造工藝、裝配工藝和焊接工藝等環(huán)節(jié)的要求，選擇既能滿足要求，又價格低廉的材料。比如，在金屬材料中，鋼鐵的價格是很便宜的，因此在選材時，在滿足要求的前提下，可以盡可能地選擇鋼鐵。再比如，銅和鋁都是電的良導體，銅的電阻率比鋁更小，但是鋁的價格比銅便宜許多，當滿足需要時，盡量選用鋁而不是銅作導電材料。這樣就可以在保證產品質量的前提下實現(xiàn)最大的經濟效益。

3.2 在選材時考慮節(jié)能與環(huán)保因素

節(jié)能與環(huán)保是21世紀以來全球廣泛關注的話題，我黨提出了“綠色發(fā)展”“人與自然和諧相處”等議題。在機械設計中，尤其要重視節(jié)能與環(huán)保。盡量選擇可再生、易回收、環(huán)境友好的材料。在選材過程中，要優(yōu)先選用可再生資源材料，優(yōu)先選用環(huán)境友好材料，優(yōu)先選用便于回收的材料。例如在選用塑料時，要避免選用不可降解的塑料，在可行的前提下優(yōu)先選用可降解塑料。再比如，盡量減少金屬材料等不可再生資源的使用，嘗試用可再生資源代替。

4 機械設計中材料選用的幾點注意事項

機械設計中材料的選擇應用直接影響到機械產品的實用性能。在進行機械加工過程中，首要前提是滿足機械設計的要求，在此基礎上考慮資源供應的可靠性、材料的功能與特性等?；诖?，下文針對不同材料的特點對其選擇及應用進行了分析。

4.1 材料的荷載能力要滿足要求

材料的荷載能力是材料性能的一個非常重要的方面，也是非?；A的一個方面。如果荷載能力達不到要求，材料在加工過程中就有可能發(fā)生斷裂、失效等情況。即使在加工過程中沒有出現(xiàn)故障，在使用中也很容易出現(xiàn)故障，縮短機械設備的使用壽命。在根據荷載能力選材時，材料的荷載能力需留有一定的余量或者說安全系數(shù)，這個安全系數(shù)具體是多少，要根據使用場合來確定。越是重要的場合，越是對安全要求高的場合，安全系數(shù)越大。如果所選材料的荷載能力不清楚，則需要用實驗的方法進行測試。

4.2 盡量避免選用有毒有害的材料

有一些材料會對周圍環(huán)境造成危害或者危害人體健康，比如金屬鉛、鎳、汞，還有一些塑料等，這些都容易對環(huán)境造成污染。在機械設計中，要盡量不用或者少用這些材料。如果必須要選用這些材料時，要采取一定的措施，防止這些有害物質進入環(huán)境當中。

4.3 盡可能選擇便于回收或可再生的材料

到目前為止，構成機械產品的大部分材料都是金屬材料，其中最常見的就是鋼鐵。而金屬資源屬于不可再生資源，其在地球上的蘊藏量也是很有限的。因此對資源特別是金屬資源的回收利用就成了一個值得研究的課題。金屬材料的種類很多，比如鋼材的種類就有很多種，低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、各種合金鋼等。每一種金屬材料的回收難度是不同的，有的容易回收，而有的回收起來則比較困難。在機械設計中，在同等條件下，要盡可能選用回收方便的材料，讓資源得以回收

利用。

當然，也可以盡可能地選用可再生材料代替不可再生材料。比如在一些場合使用塑料代替金屬材料。

4.4 盡可能選用加工過程中資源消耗少、環(huán)境友好的材料

在材料選用過程中，不僅要考慮材料的荷載能力、材料本身的資源屬性、材料本身對環(huán)境的影響，還要考慮將材料制成產品的過程中，加工過程、加工工藝是否節(jié)能環(huán)保。例如，現(xiàn)在的許多金屬材料，在加工過程中需要進行熱處理，而熱處理過程消耗的能源等資源較多，對環(huán)境的污染也偏大，如果能夠選擇在冷和熱軋狀態(tài)下仍可保持較好性能的材料，就可以避免熱處理過程，從而節(jié)約資源，保護環(huán)境。如果不能找到理想的材料，加工過程中不得不使用熱處理，那也要盡量選用操作流程方便的材料，從而減少資源的消耗和對環(huán)境的

破壞。

5 結語

材料是機械制造的基石，材料的合理選用對于機械產品的質量、成本、壽命等都有巨大的影響。隨著科學技術的發(fā)展，新的材料在不斷被發(fā)現(xiàn)、發(fā)明，新材料在不斷推動人類社會的進步。作為一名機械制造領域的從業(yè)者，要密切關注材料科學的發(fā)展，敢于嘗試使用新的材料、新的技術，只有這樣才能推動機械制造行業(yè)不斷向前發(fā)展。

參考文獻

[1] 車明浪，史兆偉.機械設計中材料的選擇和應用[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2015，（6）.