金属材料小论文范文
篇一：金属材料小论文
专业小论文
材料科学是21世纪四大支柱学科之一，而金属材料工程则是材料科学中一个重要的专业方向。众所周知，金属工具的制造和使用标志着人类文明的一个重大的进步。从青铜到钢铁，再到当今形形色色的合金材料，人类在自身不断进步的同时，从未放松过对金属材料的研究与开发。金属材料工程是国家重点支持的研究方向，每年都有大量的资金投入，成果也很显著。该专业研究范围很广，可以说所有的金属元素都在其研究范围之内。目前国内主要侧重于铁合金铝合金以及其他一些特种金属材料的研究与开发。
金属材料工程是一门实用性很强的专业，通过对金属材料制备工艺及其原理的探究，研究成果可以直接应用于现实生产，所取得的进展和人民群众的日常生活密切相关。喜欢理论研究的人可以在此发挥自己的才能，在这里有广阔的理论研究空间。材料技术人员虽然掌握了许多种金属材料的制备工艺，但至今还没有完全弄清楚其中的道理，而从理论上阐明这一切对材料科学的进一步发展意义非凡。于是从中也演化出计算机模拟各种原子分子的相互作用，从而设计出符合要求的材料，这对现实生产有着极其重要的指导作用。近年来，这一领域还有许多新的发展，比如储氢材料摩擦材料以及和纳米技术相结合的协同材料等等。 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等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，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。我们对金属材料的认识应从以下几个方面开始：
一、分类
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含铁小于2%~4%的铸铁，含碳小于2%的碳铁，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、半金属、贵金属稀有金属和稀土金属等。有色金属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、减震阻尼等特殊功能合金等。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。喷射成型金属是通过喷射成型工艺制成具有一定形状和组织性能的零件与毛胚。金属材料的性能可分为工艺性能和使用性能两种。
二、性能
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、生产工艺
金属材料生产，一般是先提取和冶炼金属。有些金属需进一步精炼并调整到合适的成分，然后加工成各种规格和性能的产品。提炼金属，钢铁通常采用火法冶金工艺，即采用转炉、平炉、电弧炉、感应炉、冲天炉等进行冶炼和熔炼；有色金属兼用火法冶金和湿法冶金工艺；高纯金属以及要求特殊性能的金属还采用区域熔炼、真空熔炼和粉末冶金工艺。金属材料通过冶炼并调整成分后经过铸造成型，或经铸造、粉末冶金成型工艺制成锭、胚，再经塑性加工制成各种形态和规格的产品。对有些金属制品，要求其有特定的内部组织和力学性能，还常采用热处理工艺。常用的热处理工艺有淬火、正火、退火、时效处理等。
三、发展趋势：
金属材料的发展已从纯金属、纯合金中摆脱出来。随着材料设计、工艺技术即使用性能试验的进步，传统的金属材料得到了迅速发展，新的高性能金属材料不断开发出来。如快速冷凝非晶和微晶材料、高比强和高比模的铝锂合金、有序金属间化合物及机械合金化合物、氧化物弥散强化合物、定向凝固柱晶核单晶合物等高温结构材料、金属基复合材料以及形状记忆材料、铷铁硼永磁合金，驻氢合金等新型功能金属材料，已分别在航空航天，能源机电等方面获得巨大的经济效益。
通过对金属材料工程这门学科的学习，我了解到材料科学与程研究了材料组成结构工艺性能与使用效能之间的相互关系等等，为金属材料设计制造工艺优化和合理使用提供科学依据。世界是物质的，我们也可以理解为世界是材料的，现在全球都十分重视对材料的研究，使得材料领域硕果累累。中国也不例外。相信金属材料的应用前景会越来越来广阔。
篇二：金属材料论文
我身边的材料
————金属材料 摘要：金属材料是人类使用最早并且与我们生活最密切相关的材料。文章介绍了金属材料的分类，性质，应用，前景，并将一些新兴的金属材料做了简单的介绍。
关键词：金属材料；性质；新兴金属材料；金属基复合材料 金属材料是指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、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。
人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，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。
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。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。
金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下四个方面：⑴切削加工性能；⑵可锻性；⑶可铸性；金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能(或称为力学性能)。金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等)，对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。化学性能：金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性（又称作氧化抗力，这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性），以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属的化学性能中，特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义；物理性能：金属的物理性能主要考虑：⑴密度⑵熔点⑶热膨胀性⑷磁性能⑸电学性能（主要是电导率）； 新兴金属材料介绍：
1、金属基复合材料
金属基复合材料起源于20 世纪50 年代末或60 年代初期，它是一种把金属作为基体和增强材料进行复合加工而制成的一种材料。基体可以是铜、铝、镁以及金属间化合物等。增强材料的种类也很多，可以是碳化硅、碳纤维以及氧化铝等。它除了具有很高的韧性和可塑性之外，还能耐高温，且导电性能良好，可抗辐射，阻隔性能良好不吸潮。正是由于这些优良的特性，使得它经过了几十年的发展成为了如今最炙手可热的复合材料之一。由于金属基复合材料的性能优秀，所以它能够被运用到了各个行业。比如汽车行业中的柴油机活塞、Al发动机组的缸体驱动轴、连杆等；还有航空航天行业。比如战隼战机的机腹尾翼以及燃料通
道门盖板,还有直升机的转子叶片；除此之外，各种工业、娱乐、体育用品都可以使用金属基复合材料。但是由于其制作工艺较为复杂，使得它还不能真正大范围的被普及。另外，成本较高，这也是金属基复合材料难以广泛应用的重要原因之一。金属基符合材料受世界上各个国家所重视，且最近几年的研究、发展速度较快。而制作技术和制作成本等问题相信也会在不就的将来得到解决，使其能够真正的被普及到我们的生活。
2、Ti( C，N) 基金属陶瓷刀具材料
Ti( C，N) 基金属陶瓷一般是用粉末冶金液相烧结法制成的，其显微组织较为复杂． 借用扫描电子显微镜的背散射电子成像观察，其主要特征由TiC 或Ti( C，N) 硬质相为核心，颗粒边缘形成包覆层结构，溶入固溶界面结合处的组织结构是决定材料性能的关键区域．与普通金属材料相比，金属陶瓷是一种脆性材料，其断裂方式多为沿晶断裂，材料中硬质相与粘结相界面结合处的组织结构是决定材料性能的关键区域．现有的分析手段还不能清楚地表征工业上所用金属陶瓷的相界面结构，使得这方面的研究存在一定的困难．20 世纪90 年代以来，日本、美国和我国关于Ti( C，N) 基金属陶瓷材料的研究和应用急剧增多，Ti( C，N) 基金属陶瓷刀具材料的性能得到了极大的改善，现在Ti( C，N) 基金属陶瓷的制备方法、晶粒细化、纳米改性以及纳米Ti( C，N) 基金属陶瓷材料、梯度Ti( C，N) 基金属陶瓷材料制备等方面已经取得了相当大的进展． 其应用范围已由精加工、半精加工扩大到粗加工，由切削扩大到铣削等苛刻条件下的加工． Ti( C，N) 基金属陶瓷对推动高速切削、精密加工技术进步，促进机械、汽车、五金装备等行业水平的提高有着显著的积极意义．采用Ti( C，N) 金属陶瓷刀具，可以解决各行业难加工材料的切削加工问题，改变传统的机械加工工艺; 另一方面，由于Ti( C，N) 金属陶瓷具有较好的红硬性和抗氧化能力，可以实现高速高效切削加工和干式切削加工，减少或不用切削液，大大降低切削加工费用，并可实现绿色加工．
3、高硅铝合金电子封装材料
新型高硅含量铝基电子封装材料不仅具有低的热膨胀系数、较高的热导率、较小的密度，并且还具有好的力学性能、机械加工性能和电镀性，因此越来越受到电子封装行业研究人员的重视。高硅铝合金材料热导率的影响因素比较复杂，除合金元素硅作为主要因素以外，硅相的形状、大小和分布，合金内相界面、点阵畸变和材料的孔隙率等都对合金热导率有很大影响。高硅铝合金具有良好的机械加工性能，只需要采用普通的工具便可加工，从而满足电子封装对材料外形尺寸的要求。高硅铝合金的研制成功将使其成为满足电讯、航空航天、国防和其他相关电子元器件所需求的新型封装材料。高硅铝合金材料能够保持硅和铝各自的优异性能，并且硅、铝的含量相当丰富，硅粉的制备技术成熟，成本低廉，同时这种材料对环境没有污染，对人体无害。高硅铝合金材料将成为一种具有广阔前景的电子封装材料，特别是在航空航天等空间技术领域。
金属材料的发展前景：
金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造、集装箱及金属包装容器制造、不锈钢及类似日用金属制品制造，船舶及海洋工程制造等。随着社会的进步和科技的发展，金属制品在工业、农业以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛，也给社会创造越来越大的价值。
金属制品行业在发展过程中也遇到一些困难，例如技术单一，技术水平偏低，缺乏先进的设备，人才短缺等，制约了金属制品行业的发展。为此，可以采取提高企业技术水平，引进先进技术设备，培养适用人才等提高中国金属制品业的发展。
[参考文献]
[1] 刘华,沈胜利.颗粒增强金属基复合材料制备工艺的综述[J].热加工工艺,2011.
[2] 关明,常志梁.金属基复合材料制备技术的进展[J].热加工工艺,2010.
[3]金属基复合材料的制备技术与运用，李玲玲，中国矿业大学南湖校区，江苏徐州，221116
[4]Ti( C，N) 基金属陶瓷刀具材料的研究现状，陈慧，邓莹，李力，重庆文理学院材料交叉学科研究中心，重庆永川402160。
[5]高硅铝合金电子封装材料研究进展，解立川，彭超群，王日初，王小锋，蔡志勇，刘 兵，中南大学 材料科学与工程学院，长沙 410083
篇三：金
属材料论文
金属材料论文
学院：材料与化工学院
专业：高分子材料与工程
学号：120318109
姓名：卢寒
金属材料论文
目录
一：金属材料的性质
二：铁碳合金
三：金属的工艺性能
四：金属材料的改性方法
五：金属材料的发展趋势
六：参考文献
金属材料性质
1、
许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现
机械零件
象叫做金属材料的疲劳
塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被破
塑性变形
坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此，金属的塑性可以用长度的伸长（延伸率）和断面的收缩（断面收缩率）两个指标来衡量。
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
这是表征材料在外力作用下抵抗变形和破坏的最大能力，可分为抗拉强度极限、抗弯
强度极限、抗压强度极限等。由于金属材料在外力作用下从变形到破坏有一定的规律可循，因而通常采用拉伸试验进行测定，即把金属材料制成一定规格的试样，在拉伸试验机上进行拉伸，直至试样断裂，测定的强度指标。
铁碳合金
以铁和碳为组元的二元合金。铁基材料中应用最多的一类——碳钢和铸铁，就是一种工业铁碳合金材料。钢铁材料适用范围广阔的原因，首先在于可用的成分跨度大，从近于无碳的工业纯铁到含碳4％左右的铸铁，在此范围内合金的相结构和微观组织都发生很大的变化；另外，还在于可采用各种热加工工艺，尤其金属热处理技术，大幅度地改变某一成分合金的组织和性能。
铁碳合金中合金相的形成，与纯铁的晶体结构及碳在合金中的存在形式有关。纯铁有三种同素异构状态：912℃以下为体心立方晶体结构：称α-Fe；912～1394℃为面心立方晶体结构，称γ-Fe；1394～1538℃(熔点)，又呈体心立方，称δ-Fe。在液态，在低于7％碳范围，碳和铁可完全互溶；在固态，碳在铁中的溶解是有限的，并且溶解度取决于铁(溶剂)的晶体结构。与铁的三种同素异构物相对应，碳在铁中形成的固溶体有三种：α固溶体(铁素体)、γ固溶体(奥氏体)和δ固溶体(8铁素体)。这些固溶体中，铁原子的空间分布与α-Fe、γ-Fe和δ-Fe一致，碳原子的尺寸远比铁原子为小，在固溶体中它处于点阵的间隙位置，造成点阵畸变。碳在γ-Fe中的溶解度最大，但不超过2．11％；碳在α-Fe中的溶解度不超过0.0218％；而在δ6-Fe中不超过0.09％。当铁碳合金的碳含量超过在铁中的溶解度时，多余的碳可以以铁的`碳化物形式或以单质状态(石墨)存在于合金中，可形成一系列碳化物，其中Fe3C(渗碳体，
6．69％C)是亚稳相，它是具有复杂结构的间隙化合物。石墨是铁碳合金的稳定平衡相，具有简单六方结构。Fe3C有可能分解成铁和石墨稳定相，但该过程在室温下是极其缓慢的。工业上获得广泛应用的碳钢和铸铁就是铁碳合金，含碳低于2．11％的铁碳合金称为钢，含碳高于2．11％的合金称为铸铁。在碳钢和铸铁中除碳之外，还含有硅、锰、硫、磷、氮、氢、氧等一些杂质，这些杂质是在冶炼过程中由生铁、脱氧剂和燃料等带入的。这些杂质对钢铁性能产生影响。
碳钢一般按含碳量、用途、质量和冶炼方法分类。按含碳量可分为：低碳钢(C<0.25％)，中碳钢(0.25％<C<0.6％)，高碳钢（c>0.6％)；按钢的用途可分为碳素结构钢和碳素工具钢两大类；按钢的质量可分为：普通碳素钢(S≤0.055％，P≤0.45％)，优质碳素钢(S、P≤0.04％)和高级优质碳素钢(s≤0．030％，P≤0．035％)三大类；按冶炼方法可分为沸腾钢和镇静钢、半镇静钢。
根据碳在铸铁中存在的形式不同铸铁可分为：
白口铸铁
【中文名称】 白口铸铁 【英文名称】 white cast iron 【定义】 碳以游离碳化物形式析出的铸铁，断口呈白色。 常见的白口铸铁按基体有：贝氏体白口铸铁、马氏体白口铸铁； 白口铸铁常用于耐磨
：绝大部分碳以渗碳体形式存在于铸铁中；灰口铸铁：绝大部分碳以片状石墨形式存在；可锻铸铁：由白口铸铁经石墨化退火制成，其中碳以团絮状石墨形式存在；球墨铸铁：在浇注前经球化处理，碳以球状或团状石墨存在
金属的工艺性能
你有书本吧，金属的工艺性能是指金属的铸造性，铸造性，切削加工性，焊接性，热处理，热处理，化学热处理，固溶处理，沉淀硬化，回火脆性，二次硬化等这些指数。
1：铸造性（可铸性）：指金属材料能用铸造的方法获得合格铸件的性能。铸造性主要包括 流动性，收缩性和偏析。流动性是指液态金属充满铸模的能力，收缩性是指铸件凝固时，体 积收缩的程度，偏析是指金属在冷却凝固过程中，因结晶先后差异而造成金属内部化学成分 和组织的不均匀性。
2：铸造性：指金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。它包括在热态 或 冷态下能够进行锤锻，轧制，拉伸，挤压等加工。可锻性的好坏主要与金属材料的化学成分有关。
3： 切削加工性（可切削性， 机械加工性）：指金属材料被刀具切削加工后而成为合格工件 的难易程度。切削加工性好坏常用加工后工件的表面粗糙度，允许的切削速度以及刀具的磨损程度来衡量。它与金属材料的化学成分，力学性能，导热性及加工硬化程度等诸多因素有 关。通常是用硬度和韧性作切削加工性好坏的大致判断。 一般讲，金属材料的硬度愈高愈难切削，硬度虽不高，但韧性大，切削也较困难。
4：焊接性（可焊性）：指金属材料对焊接加工的适应性能。主要是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括两个方面的内容：一是结合性能，即在一 定的焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性，二是使用性能，即在一定的焊接工艺条件下，一定的金属焊接接头对使用要求的适用性。
5：热处理
（1）：退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工 艺。常见的退火工艺有：再结晶退火，去应力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组 织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。 （2）： 正火：指将钢材或钢件加热到 Ad3 或（钢的上临界点温度） 以上 30～50℃， 保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的 力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。
（3）： 淬火：指将钢件加热到 Ad3 或 Ad1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一 定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体 （或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。 淬火的目 的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。
（4）：回火：指钢件经淬硬后， 再加热到 Ad1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。 回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。
（5）：调质：指将钢材或钢件进行淬火及回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。
（6）：化学热处理：指金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元 素渗入它的表层，以改变其化学成分，组织和性能的热处理工艺。常见的化学热处理工艺有：渗碳， 渗氮，碳氮共渗，渗铝，渗硼等。化学热处理的目的：主要是提高钢件表面的硬度， 耐磨性，抗蚀性，抗疲劳强度和抗氧化性等。
（7）：固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后 快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。固溶处理的目的：主要是改善钢和合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等。
（8）：沉淀硬化（析出强化）：指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或） 由之脱 溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。如奥氏体沉淀不锈钢在固溶处理后或经冷加工后，在 400～500℃或 700～800℃进行沉淀硬化处理，可获得很高的强度。
（9）： 时效处理：指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度放 置或室温保持，其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。若采用将工件加
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