材料加工组织性能控制(第四章)XX9

高分子材料的加工和性能控制高分子材料是一类具有特殊化学结构和物理性质的材料，广泛应用于各个领域。

在高分子材料的加工过程中，如何控制其性能成为一个关键问题。

本文将探讨高分子材料的加工方法以及性能控制的方法。

一、高分子材料的加工方法高分子材料的加工方法主要包括熔融加工和溶液加工两种。

熔融加工是将高分子材料加热至熔融状态，通过模具或挤出机等设备进行成型。

这种方法适用于热塑性高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯等。

熔融加工的优点是成本低、生产效率高，但对材料的热稳定性有一定要求。

溶液加工是将高分子材料溶解于溶剂中，通过溶液的喷射、凝固、干燥等过程进行成型。

这种方法适用于热固性高分子材料，如环氧树脂、聚酰亚胺等。

溶液加工的优点是成型过程中对材料的热稳定性要求较低，可以制备复杂形状的材料。

二、高分子材料的性能控制高分子材料的性能控制是指通过调整材料的组成和结构，使其具有特定的性能。

1. 添加剂的选择在高分子材料的加工过程中，可以添加各种添加剂来改善材料的性能。

例如，可以添加增塑剂来提高材料的柔韧性和延展性；可以添加抗氧化剂来提高材料的耐热性和耐候性；可以添加填料来增加材料的强度和硬度等。

添加剂的选择要根据具体的应用需求进行，以达到最佳的性能效果。

2. 分子结构的调控高分子材料的性能与其分子结构密切相关。

通过调控分子结构，可以改变材料的性能。

例如，可以通过控制聚合反应的条件来调控分子量，从而影响材料的流动性和强度；可以通过改变共聚单体的比例来调控材料的硬度和柔韧性；可以通过引入交联剂来增加材料的耐热性和耐化学性等。

分子结构的调控可以通过合成方法的改进和添加特定的功能单体来实现。

3. 加工工艺的优化高分子材料的加工工艺也会对其性能产生影响。

通过优化加工工艺，可以改善材料的性能。

例如，可以通过调整加工温度和压力来控制材料的结晶度和晶粒尺寸，从而影响材料的强度和透明度；可以通过改变注射速度和模具温度来控制材料的收缩率和尺寸精度等。

钢铁材料组织与性能控制（推荐五篇）第一篇：钢铁材料组织与性能控制钢铁材料组织与性能控制姓名：学号：专业：冶金工程学院：任课教师：王1、钢铁材料强化的基本方法有哪些？分别用文献上具体的实例加以说明！钢铁材料强化的基本方法主要有固溶强化、形变强化、分散强化、细晶强化、相变强化。

（1）固溶强化固溶强化是将合金元素加入到钢铁材料基体金属中形成固溶体以达到强化金属的方法。

一般来说,固溶体总是比组成基体的纯金属有更高的强度和硬度,随着合金元素含量的增加,钢的强度和硬度提高。

但是当合金元素的含量适当时,固溶体不仅具有高的强度和硬度,而且有良好的塑性和韧性。

它是利用固溶的置换式溶质原子或间隙式溶质原子来提高基体金属的屈服强度的方法。

例如，热轧态的 316L 不锈钢中厚板要经过固溶处理才能交付使用，其目的是使热轧过程中析出的碳化物在高温下固溶于奥氏体中，通过急冷使固溶了碳的奥氏体保持到常温，减少钢中铁素体含量;通过固溶参数的调整，可以对钢的晶粒度进行控制，使钢的组织得到软化，由于固溶处理过程中温度、保温时间和冷却速度等因素，对组织均匀性、力学性能和耐蚀性都有很大的影响。

因此准确制定合理的固溶处理工艺参数对 316L 不锈钢生产非常重要，316L 不锈钢经过固溶处理后的韧性要明显比未经过处理的韧性好。

（2）形变强化利用形变使钢强化的方法。

也称应变强化或加工硬化。

对于不再经受热处理，并且使用温度远低于材料再结晶温度的金属材料(譬如低碳低合金钢)，经常利用冷加工(冷形变)手段使之通过形变强化来提高强度。

例如，奥氏体不锈钢304L和304LN的形变结构中出现层错、晶界、和退火孪晶处的位错塞积、位错胞状组织和形变孪晶。

形变过程中发生的组织结果变化均产生加工硬化，其中位错塞积和形变孪晶的贡献大。

高强度高碳钢冷拔钢丝，它是工业上强度最高的钢铁制品，抗拉强度可以达到4000MPa, 这就是用强烈冷变形的方法取得的。

（3）分散强化分散强化是在钢铁材料中第二相以细小弥散的颗粒均匀分布于基体金属中产生显著的强化作用,使钢铁材料的强度提高。

第二篇金属材料组织和性能的控制第一章金属的结晶（crystallize）1.1.本章内容（1）（1）金属结晶的基本概念；（2）（2）金属的结晶过程；（3）（3）晶粒度；（4）（4）铸锭的结构。

2.2.本章重点（1）（1）过冷度的概念，过冷度对结晶过程的影响规律；（2）（2）结晶的基本过程；（3）（3）获得细晶粒的方法。

3.3.本章学时安排计划2学时。

4.4.本章作业P8，（五）3、4、5§1-1金属结晶的概念一、一、结晶的概念：钢材经过冶炼、注锭、轧制、锻造、机加工和热处理等工艺过程。

1．1．结晶：生产上将金属的凝固(solidify，solidification)叫做结晶。

2．2．近程有序：在液体金属内部，在短距离的小范围内，原子做近似于固态结构的规则排列，即存在近程有序的原子集团。

3．3．长程有序：金属由液态转变为固态的凝固过程，实质是就是原子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程。

4．4．结晶过程：金属从一种原子排列状态（晶态或非晶态）过渡为另一种原子规则排列状态（晶态）的转变均属于结晶过程。

5．5．一次结晶：金属从液态过渡为固体晶态的转变称为一次结晶。

6．6．二次结晶：金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称之为二次结晶。

二、结晶的条件：金属必须达到一定的过冷度。

①交点对应温度T处，液态和固态自由能相等，液态和固态长期共存，处于动平衡状态。

②T0为理论结晶温度或熔点，液态金属要结晶，就必须处于T温度以下，即金属必须过冷（over-cooling，supercooling；指液态金属实际冷却到结晶温度以下而暂不结晶的现象）③过冷度（degree of supercooling；理论结晶温度T与实际结晶温度Tn的差）对应的自由能差ΔF是使液体结晶的动力。

④只F大于建立晶体界面所需的表面能A 时，结晶过程才能进行。

三、1.过冷度可以由冷却曲线测定，平台处放出结晶潜热，平衡向外界散热。

材料加工组织性能控制新技术1. 引言材料加工组织的性能对于材料的最终性能和应用具有重要影响。

传统的加工方法在控制材料加工组织性能方面存在一定的局限性。

随着材料科学与工程的发展，新的材料加工组织性能控制技术逐渐出现，并取得了显著的进展。

本文将介绍一些当前应用较广泛的材料加工组织性能控制新技术，并对其优势和局限性进行分析。

2. 冷等静压成形技术冷等静压成形技术是一种通过在低温下施加高压对材料进行塑性变形的方法。

该技术可以有效地控制材料加工组织的性能。

利用冷等静压成形技术，可以获得更细小的晶粒结构和更均匀的组织分布，从而提高材料的强度和硬度。

冷等静压成形技术适用于许多材料，如金属、陶瓷和复合材料等。

冷等静压成形技术的优势在于可以实现复杂形状的制备，而且加工过程中不需要加热。

这使得该技术在保持材料性能的同时，降低了能耗和环境污染。

然而，冷等静压成形技术目前还存在一些挑战，如加工周期较长和成形难度较大等。

未来的研究方向可以进一步探索材料的加工参数和成形工艺，以提高冷等静压成形技术的效率和可控性。

3. 激光烧结技术激光烧结技术是一种通过高能激光将粉末材料瞬间熔化和烧结的方法。

该技术具有高效率、高精度和环保等优点。

激光烧结技术可以实现材料加工组织的精细控制，通过调节激光功率和扫描速度等参数，可以实现不同组织结构的形成。

这种技术尤其适用于高温和脆性材料的加工。

激光烧结技术的优势在于可以实现材料的局部加热，从而减少能量损耗和材料变形。

同时，激光烧结技术还可以通过自动化控制系统实现高精度的加工。

然而，激光烧结技术的成本较高，且需要专门的设备和技术支持。

未来的研究方向可以进一步降低设备成本，提高工艺效率，推动该技术在工业中的应用。

4. 电渗析技术电渗析技术是一种通过在电场中控制材料离子迁移和沉积的方法。

该技术可以实现材料的微观结构控制和组织定向增长。

利用电渗析技术，可以获得具有优异性能的多孔材料、纳米材料和复合材料。

金属材料组织和性能控制原理和方法•加工（应变）硬化和退火处理•凝固原理及其应用一、加工（应变）硬化和退火处理强化金属和合金的技术较多，如增加位错密度、减小晶粒尺寸、合金化等等。

本节将了解以下内容：如何使用冷作加工工艺来提高金属和合金的性能，冷作加工实质上是把金属材料变形和强化同步进行的一种工艺方法。

而热作加工则没有强化作用。

通过退火热处理工艺可以改善冷作加工工艺引起的塑性降低和硬度增加问题。

冷作加工导致的加工硬化机理，是由于位错密度增加而引起的。

人们可以通过材料加工工艺和热处理工艺的结合使用，不仅能够把材料加工成有用形状的构件，而且还能够控制和改善其力学性能。

本节讨论的问题尤其适于金属及其合金材料。

•应变硬化（通过位错增殖实现）首先需要材料具有可延展性。

如果把应变硬化作为强化材料的手段，那么也必须同时克服加工过程中因应变硬化而带来的一些问题。

例如，我们在拉拔线材或者挤压管材时，就会发生应变硬化，此时我们就必须保证材料具有可接受的塑性。

而在轿车和卡车制造中，要使用钢板冲压出外形美观的汽车框架，此时使用的钢板就必须能够在冲压时容易延展并易于弯曲，而冲压后的汽车框架则必须具有足够的强度，能够承受轻微颠簸和大的冲击载荷。

此时应变硬化就能够使产品强度提高。

此外，为了保证了汽车框架的抗撞击性能，还必须使钢板在发生碰撞时具有迅速的应变硬化能力。

•此外，大家关心聚合物、玻璃和陶瓷材料是否具备加工硬化的能力。

研究表明，热塑性聚合物在变形时具有应变硬化的能力。

但其应变硬化的机理和金属完全不同。

大多的脆性材料如玻璃和陶瓷材料的强度则取决于其中的裂纹和裂纹-尺寸分布，因此玻璃和陶瓷加工硬化能力很差。

下面我们从金属材料的应力-应变曲线开始来探讨加工硬化问题。

1、冷作加工和应力-应变曲线的关系图8-1（a）为塑性金属材料的应力-应变曲线。

如果材料的外加应力σ1大于屈服强度σy，则材料会发生永久变形或者应变。

当外加载荷卸除，就会产生ε1的应变。