工程材料强化方法综述
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130柴勇林 等 纤维增强复合材料在土木工程中的应用研究作者简介:柴勇林, 高级工程师 ,研究方向:土木工程。
纤维增强复合材料在土木工程中的应用研究柴勇林,李秉洪,梁晓东,尹亚伟,张瑨博山西建工集团第四工程公司Ὃ山西太原030021Ὀ摘要:纤维复合材料轻质高强、抗腐蚀、耐久性好等突出的综合材料性能,使其在土木建筑工程领域得到了广泛的关注。
为推动纤维复合材料的进一步发展与深入应用,该文从纤维混凝土复合材料、智能混凝土以及碳纤维复合片材补强等角度出发,综述了纤维复合材料在土木建筑工程中的应用现状,对比传统建筑材料的应用特点,总结了当前主流纤维增强复合材料的应用形式,为其在建筑工程中的应用提供一定的参考。
关键词:纤维复合材料;土木建筑工程;智能混凝土;应用研究中图分类号:TU 599Study on the Application of Fiber Reinforced Composites in Civil EngineeringCHAI Yong-lin, LI Bing-hong, LIANG Xiao-dong, YIN Ya-wei, ZHANG Yi-bo(Shanxi Construction Engineering Group No.4 Engineering Company, Taiyuan 030021, Shanxi, China)Abstract: The outstanding comprehensive material properties of fi ber composites, such as light weight and high strength, corrosion resistance and good durability, have made them gain wide attention in the fi eld of civil construction engineering. In order to promote the further development and in-depth application of fiber composite materials, this paper reviews the current situation of the application of fi ber composite materials in civil construction engineering from the perspective of fi ber concrete composites, intelligent concrete and carbon fiber composite sheet reinforcement, compares the application characteristics of traditional construction materials, and summarizes the current application forms of mainstream fi ber reinforced composites, providing certain reference for its application in civil engineering.Key words: fi ber composites; civil and architectural works; intelligent concrete; application research纤维复合材料凭借其优异的抗腐蚀、轻质高强等性能和突出的尺寸稳定性,早期主要应用于航空航天及军工等领域,后期逐步在建设工程行业得到了青睐。
材料科学领域纳米材料设计方法综述引言:随着纳米科学与技术的迅猛发展,纳米材料引起了广泛关注,并在各个领域展现出巨大的潜力。
纳米材料具有特殊的物理、化学和生物学性质,以及较大的比表面积和界面效应等独特特性。
纳米材料的设计方法和制备技术对于开发新型材料、提高材料性能和创新功能材料具有重要意义。
在材料科学领域,纳米材料的设计方法一直是研究热点之一。
本文将对目前纳米材料设计方法进行综述,包括理论模拟计算方法、实验设计方法以及混合方法等。
一、理论模拟计算方法1. 密度泛函理论(DFT)密度泛函理论是纳米材料设计中经常采用的一种计算方法。
它基于量子力学原理,通过求解Schrödinger方程获得材料的电子结构和物理性质。
DFT可以预测纳米材料的能带结构、原子和分子间的相互作用等重要性质,并能够通过模拟计算进行材料的优化和组装。
然而,DFT也存在一些局限性,如计算复杂度较高,对于大尺寸纳米材料的计算非常困难。
2. 分子动力学模拟(MD)分子动力学模拟是一种基于经典力学原理的计算方法,适用于研究纳米材料的结构和动力学行为。
通过分子间的相互作用力和运动方程,可以模拟出纳米材料的力学性质、热力学性质等。
分子动力学模拟可以预测纳米材料的形貌,优化材料的构型,研究材料的力学响应等。
然而,分子动力学模拟也存在一些局限性,如模拟的时间尺度和空间尺度有限。
二、实验设计方法1. Top-down方法Top-down方法是一种将大尺寸的材料通过加工和刻蚀等方法逐渐减小至纳米尺寸的方法。
例如,通过光刻和电子束曝光等技术,可以在大面积的材料上制备出纳米图案。
Top-down方法适用于制备尺寸较大的纳米材料,具有操作简单、可扩展性强的优点。
但是,这种方法对原料材料的选择和加工工艺的控制要求较高。
2. Bottom-up方法Bottom-up方法是指通过分子自组装和化学合成等方法逐步构建起纳米尺寸的材料。
通过控制反应条件和材料的自组装过程,可以精确调控纳米材料的形貌和结构。
混凝土的结构设计理论与方法综述混凝土作为一种广泛应用于建筑工程中的材料,其结构设计是保证建筑物安全可靠的重要环节。
本文将对混凝土的结构设计理论与方法进行综述,并探讨其在实际工程中的应用。
一、混凝土结构设计理论1. 强度理论混凝土结构的设计首要考虑其强度,常用的强度理论有极限强度设计和工作状态设计。
极限强度设计是根据混凝土的抗压、抗拉强度等力学性能,计算出结构在极限状态下的承载能力。
工作状态设计则考虑混凝土结构在使用过程中的变形和应力,保证结构在可接受的范围内工作。
2. 破坏理论混凝土结构在受到承载时,可能发生破坏,破坏理论研究的是结构在破坏前的力学行为。
常用的破坏理论有弹性极限理论、塑性极限理论和破碎力学理论等。
这些理论可以帮助工程师预测结构在受力过程中的破坏形式,从而选择合适的结构设计方案。
3. 建筑结构理论混凝土结构的设计需要考虑建筑结构的整体性能。
建筑结构理论主要研究结构的稳定性、刚度和振动等性能。
在混凝土结构设计中,需要合理选择结构形式、尺寸和布置,以满足建筑物的使用要求。
二、混凝土结构设计方法1. 统计学方法统计学方法是根据混凝土材料的强度分布特性,通过统计学方法得到结构的安全系数。
这种方法适用于结构规模大、建设周期长的工程,在统计学方法中,常用的计算方法有可靠性设计和极限状态设计。
2. 实测数据方法混凝土结构设计时,可以利用实测数据进行分析和计算。
实测数据方法是通过对已建成的混凝土结构进行监测和测试,获得结构的应力、变形等参数,从而验证设计的合理性和可行性。
3. 数值模拟方法随着计算机技术的不断发展,数值模拟方法在混凝土结构设计中得到广泛应用。
通过建立数学模型和使用有限元等数值方法,可以模拟结构在受力过程中的变形和应力分布情况,从而指导结构设计的优化。
三、混凝土结构设计的应用1. 房屋建筑混凝土结构在房屋建筑中得到广泛应用,比如楼房、别墅等。
在房屋建筑中,混凝土可以灵活运用,既可以作为承重结构,也可以作为装饰材料,从而实现安全、美观和经济效益的结合。
土木工程房建类文献综述一、引言土木工程房建是现代社会不可或缺的基础设施,其建设涉及到建筑结构、土壤力学、地基基础等多个领域。
为了更好地探索土木工程房建的发展现状和前沿技术,本文对相关领域的文献进行了综述,旨在为土木工程房建研究者提供全面的参考。
二、建筑结构2.1楼房结构设计楼房结构设计是土木工程房建的核心内容之一。
文献综述发现,钢结构、混凝土结构和木结构是目前主要的楼房结构类型。
这些结构类型在不同的场景下有着各自的优劣势,需根据项目要求进行选择。
2.2结构优化方法结构优化是提高结构性能和效率的重要手段。
常见的结构优化方法包括形态优化、材料优化和拓扑优化等。
文献综述显示,形态优化方法在提高结构稳定性和承载能力方面具有显著效果,而材料优化方法则着重于减重和降低成本。
拓扑优化方法则能够找到结构的最佳布局形式,提高结构的整体性能。
三、土壤力学3.1地基基础设计地基基础是土木工程房建的重要组成部分,承担着承载和传递建筑荷载的功能。
文献综述发现,地基基础设计主要考虑土壤的承载力、沉降性能和抗震性能等方面。
目前,常见的地基基础设计方法包括桩基、板基和带键连接桩等。
3.2土壤改良技术土壤改良技术在提高土壤力学性质以适应工程要求方面发挥着重要作用。
文献综述发现,常见的土壤改良技术包括固结预压、注浆加固和土体密实等。
这些技术能够改善地基土壤的物理性质和力学性能,提高其承载能力和变形性能。
四、新兴技术与挑战4.1建筑信息模型(B I M)技术建筑信息模型(B IM)技术是当前土木工程房建领域的热点技术之一。
文献综述发现,B IM技术能够实现对建筑全生命周期的数字化管理,提高建筑设计和建设效率,降低工程风险。
4.2智能建筑安全监测与控制技术随着社会的发展,对建筑安全性的要求越来越高。
文献综述发现,智能建筑安全监测与控制技术具有实时监测、自动报警和智能控制等功能,能够提升建筑的安全性能,降低事故风险。
4.3绿色建筑技术绿色建筑技术是为了减少建筑运营期对环境的负面影响而提出的可持续发展策略。
陶瓷基复合材料综述报告陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料,具有优异的耐高温性能,主要用作高温及耐磨制品。
陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。
这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能,而其致命的弱点是具有脆性,处于应力状态时,会产生裂纹,甚至断裂导致材料失效。
而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合,则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。
纤维能阻止裂纹的扩展,从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
迄今,陶瓷基复合材料已实用化或即将实用化的领域有刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件等。
有些发达国家已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于制造高速列车的制动件,显示出优异的摩擦磨损特性,取得了不错的使用效果[1]。
一、陶瓷基复合材料增强体用于复合材料的增强体品种很多,根据复合材料的性能要求,主要分为以下几种[2-4] :1.1纤维类增强体纤维类增强体有连续长纤维和短纤维。
连续长纤维的连续长度均超过数百。
纤维性能有方向性,一般沿轴向均有很高的强度和弹性模量。
1.2颗粒类增强体颗粒类增强体主要是一些具有高强度、高模量。
耐热、耐磨。
耐高温的陶瓷等无机非金属颗粒,主要有碳化硅、氧化铝、碳化钛、石墨。
细金刚石、高岭土、滑石、碳酸钙等。
主要还有一些金属和聚合物颗粒类增强体,后者主要有热塑性树脂粉末1.3晶须类增强体晶须是在人工条件下制造出的细小单晶,一般呈棒状,其直径为0.2~1微米,长度为几十微米,由于其具有细小组织结构,缺陷少,具有很高的强度和模量。
1.4金属丝用于复合材料的高强福、高模量金属丝增强物主要有铍丝、钢丝、不锈钢丝和钨丝等,金属丝一般用于金属基复合材料和水泥基复合材料的增强,但前者比较多见。
1.5片状物增强体用于复合材料的片状增强物主要是陶瓷薄片。
将陶瓷薄片叠压起来形成的陶瓷复合材料具有很高的韧性。
二、陶瓷基的界面及强韧化理论陶瓷基复合材料(CMC)具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能,被认为是推重比10以上航空发动机的理想耐高温结构材料。
生物沥青制备方法及其性能性能综述生物沥青,又称植物沥青,是指在植物体内存在的一种天然有机物,其成分主要由多种芳香族和脂肪族碳氢化合物组成。
生物沥青是一种绿色环保的替代化石沥青的新型材料,具有良好的性能,如高强度、高粘度、高柔性、防水性、防腐性、抗老化性,并且可以循环再利用,对环境友好。
本文就生物沥青的制备方法及其性能进行综述。
一、生物沥青的制备方法1. 生物沥青的提取生物沥青是通过植物本身的代谢过程形成的一种独特的物质,因此生物沥青的提取方法主要是通过植物的直接提取来实现。
目前,生物沥青的主要来源有油茶、松树、榆树、海藻等。
因此,不同的植物需要采用不同的提取方法。
常见的生物沥青提取方法有溶剂提取法、熔融提取法、超声波提取法等。
其中,溶剂提取法是最常用的方法之一。
溶剂提取法可以通过提取溶剂调整提取温度和压力来实现生物沥青的提取。
通常使用的溶剂有甲醇、乙醇、石油醚、氯仿和苯等。
生物沥青的加工是指在提取后,对生物沥青进行纯净化、改性和调整粘度等处理。
这些加工可以通过氧化、裂解、酯化、酸化等化学方法来完成,也可以通过物理方法如过滤、干燥、脱水等进行。
二、生物沥青的性能生物沥青具有高强度、高粘度和高柔性的特性。
这些特性使得生物沥青在道路、桥梁、隧道等工程建设中具有很好的应用前景。
2. 生物沥青具有优秀的防水性生物沥青具有良好的防水性,可以避免雨水渗透到道路基层,降低路面变形的风险。
生物沥青具有很好的防腐性能,可以有效防止化学物质的侵蚀,提高了生物沥青的耐久性。
生物沥青具有抗老化性良好的特性,可以在不同环境下长时间使用。
另外,生物沥青在使用过程中,可以通过再循环利用减轻对环境的污染。
三、结论生物沥青是一种具有良好性能的新型材料,其具有优秀的机械性能、防水性、防腐性和抗老化性能等特点。
目前,生物沥青的提取和加工方法还存在一些问题,但是已经开始受到越来越多的研究者和工程师的关注,相信在不久的将来,生物沥青会在道路、桥梁、隧道等工程建设中被广泛应用。
课程论文论文题目: YAG材料合成制备综述学院: 理工学院专业: 材料科学与工程专业指导教师:XX :学号:2021年1月2日YAG材料合成制备综述题目:YAG材料合成设计综述单位:理工学院材料系作者;摘要简单介绍了YAG材料的开展历史,性能及应用,着重对其制备方法进展表达。
Abscart We briefly introduces the YAG materials development history, performance andapplication,and the preparation method ofnarration.关键词钇铝石榴石材料合成共沉淀法研究进展综述1引言钇铝石榴石(Y3AI5O12, YAG)空间群为O h10-Ia3d,属立方晶系,其晶格常数为1.2002nm,它的分子式构造又可写成:L3B2(AO4)3,其中L,A,B分别代表三种格位。
在单位晶胞中有8个Y3Al5O12分子。
一共有24个钇离子,40个铝离子,96个氧离子。
其中每个钇离子各处于由8个氧离子配位的十二面体的L格位,16个铝离子各处于由6个氧离子配位的八面体的B格位,另外24个铝离子各处于由4个氧离子配位的四面体的A格位。
八面体的铝离子形成体心立方构造,四面体的铝离子和十二面体的钇离子处于立方体的面等分线上,八面体和四面体都是变形的,其构造模型见图1。
石榴石的晶胞可看作是十二面体、八面体和四面体的连接网。
YAG材料有单晶,透明陶瓷,玻璃等,较为先进且研究热门的是YAG陶瓷材料。
YAG陶瓷具有制备工艺简单,性能可媲美单晶的特点]1[。
具有取代YAG 单晶作为主要激光材料的趋势。
另外,YAG粉体通过掺杂Ce3+,Tb3+,Eu3+等离子还可以作为超短余辉荧光粉,在等离子平板显示(PDP),阴极射线管(CRT)以及发光二极管(LED)等方面有着广阔的应用前景。
本文将对其制备合成方法的研究现状做出表达。
工程造价中材料价格调整方法综述【摘要】在建设工程项目中,材料费约占工程直接费的70%~75%,材料价格的高低将会直接影响到工程建设费用的高低。
由于各种原因,在工程建设过程中都会或多或少地遇到材料价格调整问题,特别近年来材料价格波动较大,这个问题在工程管理中显得尤为突出。
【关键词】材料价格;调整方法;实例计算【abstract 】in the construction project, the cost of raw materials accounts for about 70% of the fee engineering directly ~ 75%, the price of materials of high and low will directly affect the project construction cost of high and low. For all these reasons, in project construction process will be more or less meet material price adjustment problems, especially in recent years material price volatility is, this problem in engineering management seems particularly outstanding.【keywords 】material price;adjustment method; Practical calculation中图分类号: TU723.3文献标识码:A文章编号:在建设工程项目中,实际施工时使用的价格,是不会静止不动的,特别是在市场经济条件下各种建筑材料将会随着国家政策调整因素、地区差异、时间差异、供求关系等的状况的变化而处于经常的波动状态之中,无论价格是上涨或下落,其波动是经常的、绝对的,不以人的意志为转移。
镁合金强韧化方法的研究进展摘要:镁合金是一种新兴的金属结构材料,具有很好的应用前景。
本文介绍了目前镁合金强韧化处理方法和研究现状,阐述了不同强韧化方法的特点及强化机理。
关键词:镁合金强化韧化镁合金是目前最轻的金属结构材料,具有高的比强度、比刚度、减振性、导热性、可切削加工性和可回收性,而且镁是自然界中分布最广的元素之一,金属中仅次于Al和Fe而占第三位,被人们誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”[1~3]。
强韧性较低是限制镁合金广泛应用的主要原因之一,因此提高镁合金的强韧性是目前镁合金研究的重点之一。
本文综述了近年来国内外提高铸造镁合金强韧化的方法。
1 合金化目前,提高铸造镁合金的强韧化的一个主要方法就是合金化,即向纯镁中添加合金化元素,利用固溶强化、沉淀硬化和弥散强化来提高合金的常温及高温性能[4~7]。
来提高镁的物理、化学和力学性能。
合金化设计从晶体学、原子的相对大小,以及原子价、电化学因素等[8]方面进行考虑,选择的合金化元素应在镁基体中有较高的固溶度,并且随着温度变化有明显的变化,在时效过程中合金化元素能形成强化效果比较突出的过渡相。
除了对力学性能进行优化外,还要考虑合金化元素对抗蚀性、加工性能及抗氧化性的影响。
根据合金化元素对二元镁合金机械性能的影响,可以将合金化元素分为三类[4~6]。
①提高强度韧性的(以合金元素作用从强到弱排序)。
Al,Zn,Ca,Ag,Ce,Ga,Ni,Cu,Th(以强度为评价指标)。
Th,Ga,Zn,Ag,Ce,Ca,Al,Ni,Cu(以韧性为评价指标)。
②能增强韧性而强度变化不大的,如Cd,Tl,Li。
③明显增强强度,而降低韧性的,如Sn,Pb,Bi,Sb。
[9]1.1 固溶强化[10]固溶强化是合金化元素(溶质)完全溶入基体金属(溶剂)中,溶质原子在溶剂晶格点阵处取代了溶剂原子,从而通过原子错排及溶质与溶剂原子之间弹性模量的不同而强化基体金属。
另外,如果溶质原子能提高合金熔点,增大弹性模量,减小原子的自扩散,则抗蠕变性也随之得到改善。
喷丸综述铝合金做为一种在工业中广泛使用的金属材料,以其优良的力学强度和相对较低的密度,在航空工业中也有广泛的应用。
在使用过程中,随着使用时间的延长材料的性能总会发生变化,从而影响其使用寿命。
最主要的的失效形式为材料的断裂,引起材料发生断裂的原因主要是在使用过程中受到载荷的循环作用,使其抗疲劳性能降低,从而在高的循环载荷作用下使材料发生断裂。
材料处理不当或者材料表面完整性不好,表面凸凹不平,都会导致材料在使用过程中容易发生失效。
表面完整性是指表面形貌、表面粗糙度、表面硬度、残余应力、表面显微组织结构等内在表面状态的完好程度。
金属材料表面改性的主要目的是通过改善表面完整性来提高材料抗疲劳、抗应力腐蚀以及磨损的能力。
当前提高材料表面完整性的方法主要有物理方法、化学方法、机械方法等。
物理方法主要是采用表面淬火的方式,化学方法主要是采用渗碳或者渗氮的方式,机械方法主要有挤压、滚压、抛光、喷丸、干涉配合等方式。
与其他表面强化技术相比,喷丸表面强化技术具有强化效果显著、适用面广、耗能低、实施方便等优点,目前在航空航天、国防工业、汽车、船舶、石油化工和农业部门等重要领域得到了广泛应用。
喷丸表面强化技术就是大量高速弹丸(多为球体)重复撞击工件表面,并在其表层受弹丸撞击及附近区域形成弹塑性变形区,如图1所示。
研究认为,表面强化层的存在不仅提高了结构件表面的硬度和耐磨性,更重要的是在结构件表层形成了残余压应力层,该残余压应力层可有效降低结构件服役过程中的有效工作应力(如图2所示),使得裂纹源萌生于结构件次表面,并减缓裂纹扩展速率,从而显著地提高结构件的抗疲劳性能。
图1 喷丸表面强化技术图2 喷丸强化后结构件有效的有效应力分布在经过喷丸强化以后,在结构件表面存在的应力分布有如图3所示的分布特征,表面及次表面的残余应力为压应力,随结构件深度的增加,残余应力由压应力转变为拉应力。
整个残余应力场包括以下四个特征参量:表面残余应力、最大残余压应力、最大残余压应力层深度和残余压应力层总深度。
素土夯实土方工程方案一、工程综述素土夯实土方工程是一种利用自然土材料进行填筑,然后通过夯实或压实等技术手段,将土材料夯实成结构坚固、稳定的土方工程。
这种工程方案在土方工程中得到广泛应用,尤其在农村基础设施建设中有着广泛的使用。
二、工程原理素土夯实土方工程的工程原理是通过将自然土材料填充到工程场地上,然后采用夯实或压实的方式将土材料压实成坚固的土方结构。
具体原理如下:1.土材料选择素土夯实土方工程中,土材料的选择非常重要,一般选择黏土、砂土、砾石土等自然土材料作为填土材料。
这些土材料自然堆积,质地良好,适合用于土方工程。
2.夯实方法夯实是指采用夯锤或压路机等设备对填土材料进行压实,使土材料紧密粘结,获得结构坚固的土方工程。
夯实方法可以根据工程实际情况选择,一般包括人工夯实和机械夯实两种方式。
3.土方结构构筑填土材料夯实后,形成的土方结构需要进行构筑,包括边坡构筑、排水系统安装等工作,以保证土方工程的稳固性和安全性。
三、工程施工素土夯实土方工程的施工流程如下:1.施工前期准备在进行素土夯实土方工程施工前,需要进行现场勘察和测量,确定施工方案及工程量。
然后进行土方地址清理和场地平整,为后续施工做好准备。
2.土材料填充根据工程设计要求,将选好的土材料填充到指定工程场地上,填土层宜采用逐层填充、逐层夯实的施工方法,以确保填土材料夯实均匀。
3.夯实或压实填土材料填充完毕后,通过夯锤或压路机等设备对填土材料进行夯实或压实工作,使土材料紧密粘结,夯实成坚固的土方工程。
4.土方结构构筑填土材料夯实后,根据工程设计要求,对土方结构进行边坡构筑、排水系统安装等工作,以确保土方工程的稳固性和安全性。
5.施工总结和验收施工结束后,需要对工程施工进行总结,检查工程质量,并进行相关验收工作,以确保工程质量和安全。
四、工程质量控制素土夯实土方工程的质量控制是保证工程质量和安全的重要环节,重点包括以下几个方面:1.土材料质量施工过程中,需要对选用的土材料进行检查和检测,确保土材料的质量和适用性,并按照设计要求进行填充和夯实。
建筑工程管理中存在的不足及解决方法综述建筑工程管理是一个复杂而又关键的领域,它涉及到人力资源的管理、材料和设备的采购、工期的控制、质量的保障等多个方面。
在建筑工程管理中,常常存在着一些不足之处,这些不足不仅会影响工程的进展和质量,还可能导致资源的浪费和成本的增加。
及时发现并解决这些问题是非常重要的。
本文将就建筑工程管理中存在的一些不足及其解决方法进行综述。
一、建筑工程管理中存在的不足1. 沟通不畅。
在建筑工程管理中,不同部门之间、不同岗位之间的沟通不畅常常导致信息传递不及时、不准确,影响了工程的进展和质量。
2. 资源浪费。
建筑工程管理中,常常存在资源浪费的情况,比如材料的过度采购、设备的闲置、人力资源的浪费等,这些都会增加工程的成本。
3. 计划和进度控制不力。
在建筑工程管理中,由于各种因素的影响,常常出现工程计划的变更和进度的延误,导致项目的时间成本增加。
4. 质量控制不严。
建筑工程管理中,质量控制是一个关键的环节,但是由于施工人员的素质参差不齐、监理不负责任等原因,质量控制不严的情况时有发生。
1. 加强沟通。
建筑工程管理中,加强各部门之间、各岗位之间的沟通是非常重要的。
可以通过建立定期的会议机制、采用信息化手段等方式来加强沟通,以确保信息的及时传递和准确传达。
2. 精细化管理。
在建筑工程管理中,需要加强对资源的精细化管理,避免资源的浪费。
可以通过建立资源管理系统、加强对材料采购和设备使用的监管等方式来实现资源的有效利用。
3. 强化计划和进度管理。
在建筑工程管理中,需要强化对工程计划和进度的管理,可以采用项目管理软件、建立进度管理机制等方式来提高工程的计划性和进度性。
4. 加强质量控制。
在建筑工程管理中,需要加强对施工质量的控制,可以通过加强对施工人员的培训、加强监理的监管等方式来提高工程的质量。
建筑工程管理中存在着一些不足之处,但是只要采取合适的解决方法,这些问题是可以得到解决的。
希望相关管理者能够认真对待这些问题,加强管理,提高管理水平,为工程的顺利进行和高质量完成提供保障。
2014-6-27 机制本科
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工程材料强化方法综述
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【摘要】本文主要包括金属固溶体强化,第二项强化,形变强化,细化晶粒强化,热处理强
化以及表面热处理和化学热处理等。
【关键词】固溶体 位错 细化晶粒 退火 正火 淬火 回火
【作者简介】李洪民 机制本科班
引言
随着现代科技的发展,越来越多的材料被运用到日常的生活生产之中,这就使得强化和
处理材料成为工程材料应用的重要问题之一,通过各类强化和处理手段,既可以提高材料的
力学性能,充分发挥材料的潜力又可以获得一些特殊要求的性能,以满足各种各样使用条件
下对材料的要求。
1.固溶体强化
1.1固溶体定义及表示方法
合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相称为固溶
体。与固溶体晶格相同的组元为溶剂,一般在合金中含量较多;另一组元为溶质,含量较少。
固溶体用α、β、γ等符号表示。A、B组元组成的固溶体也可表示为A(B), 其中A为溶剂,
B为溶质。例如铜锌合金中锌溶入铜中形成的固溶体一般用α表示, 亦可表示为Cu(Zn)。
1.2.固溶体的分类
按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体可分为置换固溶体与间隙固溶体两种。置换固
溶体中溶质原子代换了溶剂晶格某些结点上的原子; 间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格
的间隙之中。
1.3.固溶体强化机理
固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。晶格畸变增大位错运动的阻力, 使金属的
滑移变形变得更加困难,从而提高合金的强度和硬度。这种通过形成固溶体使金属强度和硬
度提高的现象称为固溶强化。固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当时,可
显著提高材料的强度和硬度,而塑性和韧性没有明显降低。
2.金属化合物强化(第二相强化)
复相合金与单相合金相比,除基体相以外,还有第二相得存在。当第二相以细小弥散的
微粒均匀分布于基体相中时,将会产生显著的强化作用。这种强化作用称为第二相强化。第
二相强化的主要原因是它们与位错间的交互作用,阻碍了位错运动,提高了合金的变形抗力。
使得合金强度、硬度和耐磨性都有所提高。 对于位错的运动来说,合金所含的第二相有以
下两种情况: (1)、不可变形微粒的强化作用。(2)、可变形微粒的强化作用。
弥散强化和沉淀强化均属于第二相强化的特殊情形。
3.形变强化
金属在冷变形过程由于位错使得强度和硬度提高但塑性下降,该现象被称为加工硬化。
多用于不可热处理强化的金属材料。
4.细化晶粒强化
金属结晶后,获得由许多晶粒组成的多晶体组织,晶粒的大小对金属的力学性能物理性
能和化学性能均有很大影响细晶组织的金属不仅强度高,而且塑性和韧性也好。这是因为,
晶粒越细一定体积中的晶粒数目越多,在同样的变形条件下,变形量被分散到更多的晶粒内
进行,各晶粒的变形比较均匀不致产生应力集中的现象。此外,晶粒细化,晶界就越多,越
曲折,越不利于裂纹的传播,从而使其在断裂前能承受较大的塑性变形,表现较高的塑性和
韧性。常见细化晶粒方法如下:
2014-6-27 机制本科
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(1)在液态金属结晶时,提高冷却速度,增大过冷度,来促进自发形核。晶核数量愈
多,则晶粒愈细。
(2)在金属结晶时,有目的地在液态金属中加入某些杂质,做为外来晶核,进行非自
发形核,以达到细化晶粒的目的,此方法称为变质处理。这种方法在工业生产中得到了广泛
的应用。如铸铁中加入硅、钙等。
(3)在结晶过程中,采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等,也可使晶粒细化。
5.热处理强化
5.1普通热处理
钢的最普通热处理工艺有退火、正火、淬火、回火等。
5.1.1、钢的退火
退火是将刚加热到适当温度,保温一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。退火主要用
于铸、锻、焊毛抷和半成品零件,为预备热处理。退火后获得珠光体型组织。退火的主要目
的是:软化钢材以利于切削加工:消除内应力以防止工件变形:细化晶粒改善组织,为零件
的最终热处理做好准备。主要退火方式有完全退火,等温退火,球化退火,均匀化退火,去
应力退火及再结晶退火。
5.1.2、钢的正火
将钢加热到Ac3以上30到50摄氏度,保温适当时间,出炉后在空气中冷却的热处理工
艺叫正火。与退火相比,正火的生产周期短,节约能量,而且操作简便,冷却速度较快,得
到的组织比较细小,强度和硬度也稍高一些。生产中常优先采用正火工艺。
正火的主要应用范围有:①用于低碳钢,正火后硬度略高于退火,韧性也较好,可作为
切削加工的预处理。②用于中碳钢,可代替调质处理作为最后热处理,也可作为用感应加热
方法进行表面淬火前的预备处理。③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等,可以消降或抑制网状
碳化物的形成,从而得到球化退火所需的良好组织。④用于铸钢件,可以细化铸态组织,改
善切削加工性能。⑤用于大型锻件,可作为最后热处理,从而避免淬火时较大的开裂倾向。
⑥用于球墨铸铁,使硬度、强度、耐磨性得到提高,如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲
轴、连杆等重要零件。 ⑦过共析钢球化退火前进行一次正火,可消除网状二次渗碳体,以
保证球化退火时渗碳体全部球粒化。
5.1.3、钢的淬火
淬火是将钢加热到Ac3或Ac1以上,保温一定时间,冷却后获得马氏体和(或)贝氏体
组织的热处理工艺。淬火是钢的最有效最经济的强化手段之一。
5.1.4、回火
回火是将淬火钢加热到Ac1一下某一温度,保温一定时间,然后冷却至室温的热处理工
艺。回火是淬火的后续工序。回火的主要目的是减少或消除淬火应力,防止工件变形或开裂,
稳定工件尺寸及获得工件所需的组织和性能。淬火后钢的坐直是不稳定的,具有向稳定组织
转变的自发倾向。加热回火加速了这个自发转变的过程。
用途不同的工件应在不同温度下回火,以满足使用中的要求。①刀具、轴承、渗碳淬火
零件、表面淬火零件通常在250℃以下进行低温回火。低温回火后硬度变化不大,内应力减
小,韧性稍有提高。②弹簧在350~500℃下中温回火,可获得较高的弹性和必要的韧性。
③中碳结构钢制作的零件通常在500~600℃进行高温回火,以获得适宜的强度与韧性的良
好配合。淬火加高温回火的热处理工艺总称为调质。
5.2表面热处理
5.2.1、表面淬火
2014-6-27 机制本科
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表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度,而心部分仍保持未淬火状态的一种局部
淬火的方法。表面淬火时通过快速加热,使刚件表面很快到淬火的温度,在热量来不及穿到
工件心部就立即冷却,实现局部淬火。
表面淬火的目的在于获得高硬度,高耐磨性的表面,而心部仍然保持原有的良好韧性,
常用于机床主轴,齿轮,发动机的曲轴等。
表面淬火采用的快速加热方法有多种,如电感应,火焰,电接触,激光等,目前应用最
广的是电感应加热法。
感应加热表面淬火就是在一个感应线圈中通以一定频率的交流电(有高频,中频,工频
三种),使感应圈周围产生频率相同的交变磁场,置于磁场之中的工件就会产生与感应线圈
频率相同,方向相反的感应电流,这个电流叫涡流。由于集肤效应,涡流主要集中在工件的
表层。 由涡流所产生的电阻热使工件表层被迅速加热到淬火温度,随即向工件喷水,将工
件表层淬硬。
经表面淬火的工件,表面不易氧化,脱碳,变形小,淬火层深度易于控制。
5.2.2、化学热处理
化学热处理是利用化学反应、有时兼用物理方法改变钢件表层化学成分及组织结构,以
便得到比均质材料更好的技术经济效益的金属热处理工艺。由于机械零件的失效和破坏大多
数都萌发在表面层,特别在可能引起磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下工作的零件,表
面层的性能尤为重要。经化学热处理后的钢件,实质上可以认为是一种特殊复合材料。心部
为原始成分的钢,表层则是渗入了合金元素的材料。心部与表层之间是紧密的晶体型结合,
它比电镀等表面复护技术所获得的心、表部的结合要强得多。
化学热处理的方法繁多,多以渗入元素或形成的化合物来命名,例如渗碳、渗氮、渗硼、
渗硫、渗铝、渗铬、渗硅、碳氮共渗、氧氮化、硫氰共渗和碳、氮、硫、氧、硼五元共渗,
及碳(氮)化钛覆盖等。
参考文献【1】王雅然,金属工艺学(第二版),机械工业出版社,2003(8)
【2】王纪安,工程材料与成形工艺基础(修订版),北京.高等教育出版社,2008