金属材料学(全套课件)

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《金属材料学》课件

在金属表面电镀一层耐腐蚀的金属，提高耐蚀
性。
合金化
通过改变金属的成分，提高其耐蚀性。
缓蚀剂
添加缓蚀剂抑制金属腐蚀的化学反应速度。
金属材料在特定环境下的耐腐蚀性
01
02
03
04
酸性环境
钢铁、不锈钢等对酸有一定的耐蚀性，但不同金属差异较大
。
碱性环境
铝、镁等金属在碱性环境中容易发生腐蚀。
海洋环境
04 金属材料的腐蚀与防护
CHAPTER
金属材料的腐蚀机理
电化学腐蚀
金属与电解质溶液接触，通过电极反应发生的腐蚀。
化学腐蚀
金属与非电解质直接反应，生成金属氧化物的腐蚀。
生物腐蚀
金属在有微生物的环境下发生的腐蚀。
金属材料的防腐蚀方法
涂层保护
在金属表面涂覆防腐蚀涂层，隔离金属与腐蚀
介质。
电镀
金属材料的化学性能是指其在各种环境中的稳定性，包括耐腐蚀性、抗氧化性、耐候性等。
耐腐蚀性是指金属材料抵抗腐蚀的能力，抗氧化性是指金属材料在高温下抵抗氧化的能力，耐候性是指金属材料在自然环境中抵抗光、热、水、大气等因子的作用的能力。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指其在受力作用下的行为表现，包括强度、塑性、韧性、硬度等。
详细描述
金属材料主要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工程材料，如铁、铝、铜等。根据成分和用途，金属材料可以分为钢铁、有色金属、贵金属等类型。
金属材料的特性与用途
总结词
金属材料具有导电性、导热性、延展性等特性，广泛应用于建筑、机械、电子等领域。
详细描述
金属材料具有良好的导电性、导热性和延展性，这些特性使得金属在建筑、机械、电子等领域得到广泛应用。例如，钢铁用于制造桥梁和建筑结构，铜用于电线和电缆，铝用于包装和航空航天领域。

《金属材料》PPT课件(公开课)2022年人教版 (10)

用途
由学生自主完成，并以此评价学生对基础知识的掌握情况。
4、通过常见的盐导出碳酸盐的复习；并通过评价练习评价学生对碳酸盐性质的理解，得出“用
物质的性质解决问题”的方法；
常见的盐：
氯化钠：调味品，融雪剂，医药等；食盐 NaCl 碳酸钙：建筑材料，补钙剂大理石，石灰石 CaCO3
碳酸钠：工业原料侯德榜纯碱，苏打 Na2CO3
食盐是日常生活中最常见、最熟悉的一种盐，但把盐等同于食盐是较常见的误解。本课题一开始通过食盐中毒事件就提醒学生注意二者的区别，让学生体会到学习化学知识对提高国民素质的重要性；通过对盐的用途的学习可以进一步让学生感受到化学来源于生活，生活离不开化学。本节课的地位由此可见一斑。
二、教学目标与重点
努力学习勇攀高峰！
《盐的复习》
一、教材与课标
《盐》是九年级化学下册课本第十一单元课题1的内容，主要介绍常见的盐的组成、用途，分离提纯物质，碳酸盐的性质及检验方法，复分解反应及其发生的条件，溶解性表等内容。除此之外，第六、八、十、十一单元都有涉及盐的知识，所以归纳盐的性质也是本节课的重点内容。
形状记忆合金
一、几种常见的金属 1、金属材料的发展史 2、金属的物理性质 3、物质用途的的决定因素二、合金 1、定义 2、特性 3、常见的合金
1、（2013，宿迁）下列应用在高铁上的
材料中，不属于金属材料的是（ B）
A．不锈钢
B．玻璃
C．铝合金
D．铜线
2.下列金属中导电性能最好的
（ D）
A．铜 B．铝 C．铁 D．银
盐的性质：
1：盐能与活泼金属单质反应
2：某些盐能与酸反应
3：某些盐与碱 4：盐与盐之间反应

金属材料ppt课件

偏铝酸钠
铝及其化合物的性质
O2
电解
△
【思考与交流】对比实验3-4、3-5，你对铝和氧化铝的性质有什么认识？如何除去铝片表面的氧化膜？
Al和 A12O3均能与酸、碱反应，可以采取酸溶或碱浸的方法除去铝表面的氧化膜。
【新概念】两性氧化物两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐
和水的氧化物,例如Al2O3。【应用】由于Al和 A12O3均能与酸、碱反应,因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。
(3)并非所有的金属都能形成合金，两种金属能形成合金的前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
(4)大多数合金的硬度比它的各成分金属的大，大多数合金的熔点也比它的各成分金属的低。
小结
铝及其化合物的性质
O2
电解
△
（提示：选择铸造硬币的金属材料时，应该考虑的因素有硬度、价格、光泽、耐磨性、耐腐蚀性、易加工程度等）
合金的理解
(1)合金是指由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。部分合金里既有金属也有非金属。通常情况下认为合金是混合物，没有固定的熔点
(2)合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单地加合。但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质
镁铝合金（主要成分镁和铝），它的强度和硬度都比纯铝和纯镁的大，主要用于火箭、飞机、轮船等制造业
三、新型合金
储氢合金
安全储存和运
阅读教材P77-78，思考以下问题：输问题
（1）氢能的利用关键要解决什么问题？
（2）储氢合金的储氢原理是什么

金属材料学不锈钢课件.ppt

火
具，所以采用淬火低温回火。T淬在1000
低
~1050℃，为减少变形，可用硝盐分级冷
回
却。组织为马氏体+碳化物+少量AR
金属材料学不锈钢课件
5.5 奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢是应用最广泛的耐酸钢，约占不锈钢总产量的2/3。奥氏体不锈钢优点如下：
① 具有很高的耐腐蚀性； ② 塑性好，容易加工变形成各种形状钢材； ③ 加热时没有同素异构转变，焊接性好； ④ 韧度和低温韧度好，一般情况下没有冷脆倾向，有一定的热强性； ⑤ 不具有磁性； ⑥ 价格较贵，切削加工较困难，导热性差。
金属材料学不锈钢课件
图不锈钢组织状态图（焊后冷却）
金属材料学不锈钢课件
⑴ M不锈钢： 1Crl3~4Crl3等Crl3型， Crl7Ni2、9Cr18等
不
⑵ F不锈钢：如0Cr17Ti ，1Cr25Ti，
锈
00Cr27Mo等
钢分类
⑶ A不锈钢：具有单相A组织，如 0Cr18Ni9、1Crl8Mn8Ni5N等
金属材料学不锈钢课件
5.5.1 奥氏体不锈钢的成分特点
奥氏体不锈钢的主要成分是Cr和Ni，18Cr和 8Ni
的配合是世界各国奥氏体不锈钢的典型成分。
Cr+Ni= 18+8=26
耐蚀电位接近n/8定律中n=2的电位值
耐蚀性达到较高的水平. Cr、Ni再↑, 更为优良
具有良好钝化性能单相奥氏体组织
处
至700~800℃保温2~6小时后空冷，使
理马氏体转变为回火索氏体。
另外也可以采用完全退火。
金属材料学不锈钢课件
调
1Cr13、2Cr13常用于结构件→调质。

金属材料学(全套)

注：1、电子常结用构合是金3d元层电素子点数阵；结2、构原、子电半子径是结配构位和数原12子的数半值径
精品课件
（1）Ni、Mn、Co与γ-Fe的点阵结构、原子半径和电子结构相似——无限固溶；
（2）Cr、V与α-Fe的点阵结构、原子半径和
电子结构相似——无限固溶；
结
论
（3）Cu和γ-Fe点阵结构、原子半径相近，
无限
无限
~3
76
10
0.2 0.02 0.1
度 γFe
0.68
无无无
~1.4 12.8
*
限
限
限
8.5 2.06 2.8
1.注3：有些铁元基素的固固溶溶度体与C量有关
一、不置同换元素固的溶固体溶情况是不同的。为什么?
简单地说合：金这元与素合在金铁元点素阵在中元的素固周溶期情表况中的位置有关。
精品课件
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有色金属:资源面临着不可持续发展的严重问题，主要是资源破坏严重和利用率很低，浪费惊人。精深加工技术落后，高档产品缺乏；创新成果少，高新技术成果产业化程度不高。开发高性能结构材料及其先进工艺方法是主流，如，铝锂合金、快速凝固铝合金等。
有色金属功能材料也是发展方向.
精品课件
环境和能源因素放在很重要的位置
1931年：发现合金元素的扩大和缩小γ区作用. 1934年：俄国Polanyi、匈牙利Orowan和英国Taylor各自
独立地提出了位错理论，解释钢的塑性变形；马氏
体转变的晶体学。 1938年：发明了电子显微镜。 1910年：发明A不锈钢，1912年发明了F不锈钢等。 1990年：发明了布氏硬度计，Griffith提出了应力集中
二、课程要点及思路

《金属材料学》PPT课件

式中：V为新相体积；S为新、旧相的界面积；△GV和△Ge分别表示形成单位体积新相时自由能和应变能；σ表示新、旧相界单位面积的界面能。（液态形核只有前两项）
脱溶过程（以及其他固态相变）中，相变的阻力除了界面能外，还包括弹性应变能。界面能和应变能的大小，不但影响新相的形核方式，而且影响新相的形状。
本篇主要介绍目前工程中广泛应用的铝、镁、钛、铜及其合金和相关材料，了解这些材料的典型性能特点，合金化及热处理以及材料一般用途等。
完整版ppt
5
第八章铝合金
第一节铝合金中的合金元素第二节变形铝合金第三节铸造铝合金
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6
第一节铝合金中的合金元素
概述
1、产量占有色金属首位；成本低廉（地壳含量8.2%）； 2、密度低（ 2.63～2.85g/cm3 ），比强度高； 3、导电，导热性好（纯铝的导电性仅次于Ag、Cu、Au
3）淬火后合金性能的变化对铝合金及大多数有色金属合金而言：经过淬火，不
同合金的性能变化也大不相同。可能有四种情况：①σ↑， δ或ψ↓；②σ↓，δ或ψ↑；③σ↑，δ或ψ↑；④σ，δ或ψ基本无变化。
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21
通常，变形铝合金在保持高塑性的情况下强度提高，其塑性可能与退火状态相差无几。铸造铝合金淬火后强度和塑性通常都有所提高。
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9
铝合金的为改善铝的机械性能，研究发现向铝中加入适量的某些合金元素，并进行冷变形加工或热处理，可大大提高其机械性能，其强度甚至可以达到钢的强度指标。
目前铝中主要可能加入的合金元素有Cu、Mg、Si、 Mn、Zn和Li等，它们可单独加入，也可配合加入。由此得到多种不同工程应用的铝合金。除上述主加元素外，许

金属材料学第10章-铜合金ppt课件.ppt

认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫 ”项目
图9 不同电流强度下合金铸锭的微观组织（a）I=0A横截面上部（b）I=0A横截面中部（c）I=0A横截面下部（g）I=100A横截面上部（h）I=100A横截面中部（i）I=100A横截面下部
（GB/T5231—2001）
三、工业纯铜的牌号及应用工业纯铜(T1-T3)，数字越大纯度越低。wO约
0.02％～0.1％，导电导热性好（作太阳能热水器），耐蚀性好（作电线）。脱氧铜(TP1-TP2)，wO小于0.01％。耐热，导电性好，（作真空仪表）无氧铜(TU0-TU2)，wO极低（<0.003％）。作排水管，汽油输送管。
黄铜是以为主加合金元素的铜合金，白铜则是
以
为主加合金元素的铜合金。
根据添加的化学成分不同，青铜又分
为
,
,
。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫 ”项目
10.1 黄铜brass
10.1.3特殊黄铜
黄铜棒
在普通黄铜的基础上加入
Al、 Fe、Si、Mn、Pb、
Sn、Ni等元素形成特殊黄
铜。Al、Sn、Mn、Ni可
提高抗蚀性和耐磨性，Si
改善铸造性能。
加工特殊黄铜的牌号如
黄铜
HPb59-1.
制
特殊黄铜强度、耐蚀性比
品
普通黄铜好，铸造性能改
善。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫 ”项目

金属材料学全套359Pppt课件

41
4. 多种溶质原子之间的相互作用 (1)畸变能差大的元素优先发生偏聚。〔如铈的晶
界偏聚倾向大于磷〕 (2)影响晶界偏聚速度。〔如铈减慢锑的晶界偏聚
速度〕 (3)影响在晶内的溶解度。〔镧与磷和锡在晶界偏
聚，降低了磷和锡在晶内的浓度〕 (4)发生共偏聚。〔镍、铬、锰与磷、锡、锑共偏
聚，促进了高温回火脆性〕
Nb：原子半径和Fe相差大，在铁素体和奥氏体中均在晶界和位错处剧烈富集。如在层错富集析出NbC沉淀相。
B：在550℃～950℃时在奥氏体晶界产生剧烈的内吸附。含0.001～0.005%时可显著添加淬透性。
39
2. 温度〔T〕 (1) 温度升高使偏聚浓度下降 ①T↑→ Q/RT↓→Cg/C0↓〔设Q不变〕 ②T↑→E↓→Q↓→Cg/C0↓ B：1100℃加热时，内吸附根本消逝，不添加
34
阐明： 1.Nb,Zr在α－Fe 和γ－Fe中的溶解度都较
小，并且后者比前者稍大。 Nb： 1.8% (α) 2.0% (γ) Zr： 0.3% (α) 0.7% (γ) 2.B原子半径为0.97A ，在α－Fe 和γ－Fe 中的溶解度都非常小。 0.008% (α) 0.018% (γ)
35
24
③高速钢含碳量小于1％时，通常也不标注含碳量。
如：W18Cr4V：含碳量 0.7-0.8% W6Mo5Cr4V2：含碳量 0.8-0.9%
合金元素一样，含碳量不同的要标注含碳量，如9W18Cr4V。
25
(复习) <绪论> 重点内容：一、研讨思绪二、合金元素与杂质元素三、合金钢分类：1、质量。2、组织〔退
50
二、碳化物的构造间隙相
(1) 构成面心立方点阵的碳化物〔Ti，Zr， Nb，V〕 MC型：TiC，ZrC，NbC，VC。

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改造传统结构材料：重要途径是组织更细更均匀，材料更纯洁 →关键是工艺。“新一代钢铁材料” 强度相当于现有钢铁材料两倍。
美“9.11”事件，暴露建筑用钢结构抗高温软化能力差 → 开发高强热轧耐火耐候钢。
精选课件
12
开发其他高性能钢：利用各种新工艺新方法制造出韧性
和耐磨性都很好的新型工具钢。经济合金化是高速钢的一个发展方向，工具材料的各种表面处理技术开发，在新型工具材料的开发上具有重要的意义。
1931年：发现合金元素的扩大和缩小γ区作用. 1934年：俄国Polanyi、匈牙利Orowan和英国Taylor各自
独立地提出了位错理论，解释钢的塑性变形；马氏体转变的晶体学。 1938年：发明了电子显微镜。 1910年：发明A不锈钢，1912年发明了F不锈钢等。 1990年：发明了布氏硬度计，Griffith提出了应力集中会导致产生微裂纹。
材料工程系
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1
一、课程特点和要求
课程特点：综合性、应用性、经验性。金属材料学核心课程是专业知识教学中最后一门课程
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2
课程要求：掌握合金化理论的基本知识，了解材料成分设计的基本依据，熟悉生产中常用的材料及其热处理工艺、组织、性能之间的关系，根据零件技术要求，能正确地选择材料和制订工艺。
先进制备工艺：如金属半固态加工技术，铝镁合金技术成
熟，已应用。
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13
现有钢的技术界限和钢强韧化努力的方向
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14
材料的发展使汽车和飞机等性能发生了突变
水陆两用汽车轻型吊轨磁悬浮列车
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15
美国飞行汽车将于2009年上市销售
MX-400空中汽车美国莫勒潜心研究.被誉为“汽车演
变的里程碑”。飞机外形像一辆新颖别致的小汽车。空中飞
遭到袭击，毁于一旦。但它作为一个大量使用铝合金贴面的的雄伟建筑将
永远载入史册。
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18
泰坦尼克号快速沉没的原因
小问题引大灾难.泰坦尼克号撞上冰山后快速沉没,经查明是因为含有9%矿渣的48根铆钉使泰坦尼克号钢板散架.
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19
0.3 金属材料的可持续发展与趋势
2004年提出了 “循环型社会的材料产业——材料产业
新合金钢发明：
1820年，铁-铬合金； 1857年，钨钢；1898年,含钨高速钢雏形 1871年，锰钢和硅钢。
开始了合金钢的新纪元
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9
3、第三阶段——微观组织理论大发展合金相图，X射线发明及应用，位错理论的建立。
1912年：发现X射线，证实α（δ）-Fe是bcc，γ-Fe是 fcc；固溶体规律。
0.1 金属材料发展简史
1、第一阶段——原始钢铁生产公元前4300年：自然的金、铜及锻打等工艺公元前2800年：铁的熔炼公元前2000年：青铜器兴盛，编钟与武器（商、
周、春秋战国）东汉时：反复锻打钢→最原始形变热处理工艺。淬火技术:“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂” →现代的水淬、油淬。
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作演出，众声齐发，交响叠鸣。无愧为古代音乐之绝响。
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7
2、第二阶段——金属材料学科的基础
奠定金属材料学科基础：金属学、金相学、相变和合金钢等。
1803年：道尔顿提出原子学说，阿伏加德罗提出分子论。
1830年：Hessel提出32种晶体类型，普及晶体指数。
1891年：俄、德、英等国科学家分别独立地创立了点阵结
二、课程要点及思路
主线：材料成分-工艺-组织-性能-应用之间的有机关系核心：合金化原理 “思想”：作用的辨证与矛盾的转化。
三、教学安排
教学：详略，有的内容自学；实践：课堂讨论，小论文，综合性实验，思考题；考试：考试+平时+课堂讨论与实验
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3
图材料学主线示意图
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4
绪论
—— 金属材料的过去、现在和将来
行依仗的是它有可转动的发动机及专门提供升力的风扇。
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16
自从1903年12月17日美国莱特兄弟把第一双人类翅膀送上天空后，
各种飞机不断地在快速发展，对制造飞机各类零部件的材料要求也越来
越高。主要是比强度高、重量轻、耐高温、耐疲劳等性能。
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17
世界贸易大厦基本上是用铝合金贴面的.在 “9.11”事件中，该双子大楼
新科学仪器不断发明：
电子探针，场离子发射显微镜和场电子发射显微镜、扫描透射电镜（STEM）、扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）等 .
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0.2 现代金属材料
先进结构材料的研究与开发是永恒的主题。
开发高性能结构材料：高比强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损→降低机械重量、提高性能、延长使用寿命的关键。复合材料→结构材料，广泛应用，如铝基复合材料。开发各种系列用途的低温奥氏体钢。
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10
4、第四阶段——微观理论的深入研究微观理论的深入研究：
原子扩散及其本质的研究；钢TTT曲线测定；贝氏体、马氏体转变理论形成了比较完整的理论。
位错理论建立：
电子显微镜的发明 →看到了钢中第二相沉淀析出，位错滑移，发现了不全位错、层错、位错墙、亚结构、Cottrell 气团等现象 → 位错理论。
立了Fe-Fe3C系的平衡图。
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8
钢的组织命名：
Austenite→英金属学家Austen； Bainite→美科学家Bain；
Sorbite→英科学家Sorby； Martensite→德科学家Marten； Troostite→法化学家Troost； Ledeburite→德学者Ledebur
构理论。
1864年：Sorby制备第一张金相照片，9倍，但意义重大。
1827年：Karsten从钢中分离出了Fe3C，1888年Abel证明了这是Fe3C。
1861年：俄契尔诺夫提出了钢的临界转变温度的概念。
19世纪末：马氏体研究已成为时髦，Gibbs得到了相律，
Robert-Austen发现了奥氏体固溶特性，Roozeboo勾践剑右上：商周时期的青铜敦和尊
盘- 国家一级文物右下：商代青铜纵目人面像
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6
擂鼓礅二号墓编钟复制件
1981年湖北擂鼓墩二号墓出土战国编钟一套，音律准确，音色
优美。其件数和规模仅次于曾侯乙编钟，总音域达5个8度以上，可
自己转调，奏出五声、六声、七声音阶构成的各种乐曲。须五人合
的可持续发展”。