先进金属结构材料作业

国防科技工业涉及哪些金属材料和军工材料作者：李科来源：《中国军转民》 2018年第4期在国防科技工业领域，无论是推进大飞机、高速列车、电动汽车等重点工程，还是发展电子信息、节能环保等重要产业，还是海洋开发、情报信息和军事装备等国防军事和工业领域都面临着一系列关键材料技术突破的问题，材料技术突破是体现一个国家综合实力与技术创新的标志之一。

国防军工重点企业一览中国重工：公司作为我国航母建造的重要参与方，是我国海军装备的龙头企业，未来将极大受益于我国航母战斗群的建设。

目前公司的海军装备、海洋工程、舰船装备、高技术船舶、重大能源装备、特种交通装备均属于高端装备制造范围。

中国船舶：公司大股东一中船工业集团旗下的江南造船集团、沪东中华造船、黄埔造船等企业都是中国重要的海军装备供应商，但都未纳入600150上市公司的范畴。

中国船舶上市公司定位民船及其关键装备的造修，与军工产品暂无直接关系。

中船股份：中船江南重工股份有限公司是中国重要的海军装备供应商，大型舰船制造厂，随着航母战斗群发展的推动，我国将进入大型舰艇建造的高峰期，这将长期利好该股。

西飞国际：战机、轰炸机、运输机、支线客机及部件生产为主。

哈飞股份：直升机及部件生产占90%。

洪都航空：航空产品占90%（教练机等）。

航空动力：发动机制造。

公司看点在于战斗触发发动机需求；资产注入预期强；发动机发展空间大，将进行进口替代。

成发科技：发动机部件占70%，（以转包为主），房地产占30%。

其中航空发动机为主，也包括汽车和摩托发动机。

中航动控：发动机控制及部件占80%，其余为转包等。

中航电子：航空电子系统及产品，军品为主。

航天动力：电机、泵、传动产品等。

大部分民用，少部分军用。

航天六院，主要产品是火箭发动机，民品包括动力配件等。

海兰信：主营航海电子设备，涉及海事、军工和环境监测三大主业。

是中国海军的合格供应商之一。

北方导航：前身为中兵光电。

产品包括70Km、150Km、300Km远程制导火箭弹、火箭炮、无人侦察机、无人车、导引头等，军工占60%以上，其余为能源化工产品。

《先进材料制备技术》课程调研报告调研题目：非晶态合金班级：组别：小组成员：完成时间：调研报告要求1. 围绕非晶态合金、智能材料与形状记忆合金、贮氢合金、超导材料、热电材料、磁性材料、医用材料和仿生材料的特点、应用及制备技术等八个主题（每班按照学号分成八组，按照上述顺序选题），阅读不少于5篇的国内外参考文献，总结相关内容撰写调研报告。

2. 报告要求利用word编辑，由封面、目录、正文、参考文献组成。

全文字体采用宋体，标题四号字体，正文小四字体，固定值22磅行间距，字数不少于2000字，A4纸打印。

3. 在报告最后一页附上参考文献目录（必须有英文文献）。

4. 在第9周周三提交打印纸质版上交。

5. 打印时此页打印在封面页反面。

一、非晶态合金 (1)二、非晶合金的应用领域 (1)三、我国非晶合金的发展现状 (2)四、非晶态合金材料的定义、制备方法及种类 (2)五、具有优良力学性能的非晶态合金材料及其应用 (3)六、具有优良化学性能的非晶态合金材料及其应用 (4)七、具有优良磁性能的非晶态合金材料及其应用 (4)八、具有优良光学性能的非晶态合金材料及其应用 (5)九、总结 (6)一、非晶态合金非晶合金听起来似乎感觉有些陌生，但是它的另外两个常见名字——金属玻璃和液态金属也许你有所耳闻。

非晶合金目前主要以块体非晶、非晶粉末、非晶薄带三种形式呈现，相应的其制备方法目前也分为铜模铸造法、机械合金法、单辊旋粹甩带法。

非晶合金具有较强的局部耐腐蚀性、力学上极高的断裂强度和硬度，同时它也具有优良的弹性。

传统非晶合金的室温下拉伸塑性变形能力的缺乏使之在结构材料上的应用受阻。

随着科工作的进一步深入，目前非晶合金复合材料的拉伸塑性已达7%，这为非晶合金在工程材料上的应用提供了新的可能性。

非晶合金凭借其具有的独特的无序原子结构、良好的物理以及化学等性能，在多个科研领域引起科学家的关注。

其多组元的特点提供了广阔的应用场景，但与此同时带来的成分复杂问题也影响着高性能新材料的设计与开发。

第三章课后习题3-2 有哪几类零件成形方法？列举这些成形方法各自工艺内容。

答：依据材料成形学观点，从物质组成方式可把机械零件成形方式分为如下三类型： ① 受迫成形：利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法。

② 去除成形：运用分离的办法，把一部分材料（裕量材料）有序地从基体中分离出去而成形的办法。

③ 堆积成形：它是运用合并与连接的办法，把材料（气、液、固相）有序地合并堆积起来的成形方法。

3-5 什么是超塑性？目前金属超塑性主要有哪两种工艺手段获得？答：超塑性是指材料在一定的内部组织条件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部环境条件（如温度、应变速率等)下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。

超塑性的特点有大延伸率，无缩颈，小应力， 易成形。

金属的超塑性主要有两种类型：1）细晶超塑性，又称组织超塑性恒温超塑性，其超塑性产生的内在条件是具有均匀、稳定的等轴细晶组织，晶粒尺寸常小于10μm ；外在条件是每种超塑性材料应在特地的温度及速度下变形，一般应变速率在154min 10~10---范围内，要比普通金属应变速率至少低一个数量级。

2）相变超塑性，又称环境超塑性，是指在材料相变点上下进行温度变化循环的同时对式样加载，经多次循环式样得到积累的大变形。

3-6 目前在高分子材料注射成形工艺中有哪些先进技术？答： 目前在高分子材料注射成形工艺中的先进技术有：以组合惰性气体为特征的气辅成型、微发泡成型等；以组合压缩过程为特征的注射压缩成形、注射压制成形、表面贴合成形等；以组合模具移动或加热等过程为特征的自切浇口成形、模具滑合成形、热流道模具成形等； 以组合取向或延伸过程为特征的剪切场控制取向成形、磁场成形等。

3-11 在怎样的速度范围下进行加工属于高速加工？分析高速切削加工所需解决的关键技术。

答：超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备，以极大地提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术。

第⼀章⾦属的晶体结构作业答案第⼀章⾦属的晶体结构1、试⽤⾦属键的结合⽅式，解释⾦属具有良好的导电性、正的电阻温度系数、导热性、塑性和⾦属光泽等基本特性.答：(1)导电性：在外电场的作⽤下，⾃由电⼦沿电场⽅向作定向运动。

(2)正的电阻温度系数：随着温度升⾼，正离⼦振动的振幅要加⼤，对⾃由电⼦通过的阻碍作⽤也加⼤，即⾦属的电阻是随温度的升⾼⽽增加的。

(3)导热性：⾃由电⼦的运动和正离⼦的振动可以传递热能。

(4) 延展性：⾦属键没有饱和性和⽅向性，经变形不断裂。

(5)⾦属光泽：⾃由电⼦易吸收可见光能量，被激发到较⾼能量级，当跳回到原位时辐射所吸收能量，从⽽使⾦属不透明具有⾦属光泽。

2、填空：1)⾦属常见的晶格类型是⾯⼼⽴⽅、体⼼⽴⽅、密排六⽅。

2)⾦属具有良好的导电性、导热性、塑性和⾦属光泽主要是因为⾦属原⼦具有⾦属键的结合⽅式。

3)物质的原⼦间结合键主要包括⾦属键、离⼦键和共价键三种。

4)⼤部分陶瓷材料的结合键为共价键。

5)⾼分⼦材料的结合键是范德⽡尔键。

6)在⽴⽅晶系中，某晶⾯在x轴上的截距为2，在y轴上的截距为1/2；与z轴平⾏，则该晶⾯指数为（（ 140 ））.7)在⽴⽅晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB晶向指数为（ī10），OC晶向指数为（221），OD晶向指数为（121）。

8)铜是（⾯⼼）结构的⾦属，它的最密排⾯是（111 ）。

9) α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn中属于体⼼⽴⽅晶格的有（α-Fe 、 Cr、V ），属于⾯⼼⽴⽅晶格的有（γ-Fe、Al、Cu、Ni ），属于密排六⽅晶格的有（ Mg、Zn ）。

3、判断1)正的电阻温度系数就是指电阻随温度的升⾼⽽增⼤。

（√）2)⾦属具有美丽的⾦属光泽，⽽⾮⾦属则⽆此光泽，这是⾦属与⾮⾦属的根本区别。

（×）3) 晶体中原⼦偏离平衡位置，就会使晶体的能量升⾼，因此能增加晶体的强度。

工程材料作业第一章1.常见的金属晶体结构有哪些？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格2.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。

晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。

3.晶面指数和晶向指数有什么不同？答：晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，确定晶向指数的方法和步骤如下：①选定任一结点作为空间坐标原点，通过坐标原点引一条平行所求晶向的直线；②求出该直线上任一点的三个坐标值α、β、γ；③把这三个坐标值α、β、γ按比例化为最小整数u、v、w，再将u、v、w不加标点写入[ ]内，就得到晶向指数的一般形式[uvw]。

；晶面是指通过晶体中原子中心的平面，用晶面指数来表示，就是用晶面（或者平面点阵）在三个晶轴上的截数的倒数的互质整数比来标记。

确定晶面指数的方法和步骤如下：①选定不在所求晶面上的晶格中的任一个结点为空间坐标原点，以晶格的三条棱边为坐标轴，以晶格常数a、b、c分别作为相应坐标轴上的度量单位；②计算出所求晶面在各坐标轴上的截距，并取截距的倒数；③将这三个截距的倒数按比例化为最小整数h、k、l，再将h、k、l不加标点写入( )内，就得到晶面指数的一般形式（hkl）。

如(100)、(010)、(111)、等。

4.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。

因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加，晶体缺陷破坏了晶体的完整性，使晶格畸变、能量增高、金属的晶体性质发生偏差，对金属性能有较大的影响。

同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。

5.产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？答：加工硬化的产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，产生许多细碎的亚晶粒。

钢的合金化概论1、钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？钢中常存的杂质有:Mn、Si、S、P、N、H、O等。

S易产生热脆；P易产生冷脆。

2、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为几种，请举例说明。

合金元素对纯铁γ相区的影响可分为四种：（1）开启γ相区(无限扩大γ相区)，如Mn、Ni、Co（2）扩展γ相区(有限扩大γ相区)，如C、N、Cu、Zn、Au（3）封闭γ相区(无限扩大α相区)，如Cr、V，W、Mo、Ti、Si、Al、P、Be（4）缩小γ相区(但不能使γ相区封闭)，如B、Nb、Zr3、在铁碳相图中，含有0.77%C的钢称为共析钢，如果在此钢中添加Mn或Cr元素，含碳量不变，那么这种Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢分别是亚共析钢还是过共析钢？为什么？含有0.77%C的Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢为过共析钢。

因为几乎所有合金元素都使Fe-C 相图中S点左移，S点左移意味着共析碳含量降低。

4、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe中形成无限固溶体？铁素体形成元素： V、Cr、W、Mo、Ti；奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu；能在α-Fe中形成无限固溶体的元素：Cr、V；能在γ-Fe中形成无限固溶体的元素：Mn、Co、Ni。

5、合金元素对钢的共析温度有哪些影响？合金元素对钢的共析体含碳量有何影响？扩大γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度下降；缩小γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度上升。

几乎所有合金元素都使S点碳含量降低；尤其以强碳化物形成元素的作用最为强烈。

6、常见的碳化物形成元素有哪些？哪些是强碳化物形成元素、中强碳化物形成元素、弱碳化物形成元素？常见的碳化物形成元素有：Ti、Zr、V、Nb、Cr、W、Mo、Mn、Fe；强碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V；中强碳化物形成元素：Mo、W、Cr；弱碳化物形成元素：Mn、Fe。

1．根据 Fe-FeC 相图，说明产生下列现象的原因：31）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高；答：钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高。

2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高；答：因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增加，导致强度下降。

因此含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。

3）在 1100℃，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造；答：在 1100℃时，含碳 0.4% 的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。

4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、75 等钢制成）；答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而60 、 65 、 70 、 75钢有高的强度和高的弹性极限。

这样在吊重物时不会断裂。

5）钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝；答：T8 ， T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。

6）钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。

答：因为钢的含碳量范围在0.02%~2.14%之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的塑韧性，因而钢适宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁适宜于通过铸造成形。

2010级材料科学与工程专业金属材料学复习思考题第1章钢铁中的合金元素1-1人们为什么要开发合金钢？1-2合金元素在钢铁材料中的赋存状态有哪几种？1-3什么是奥氏体形成元素？什么是铁素体形成元素？1-4铁与合金元素的相图有哪几种基本类型？每一类型各说出3个元素。

1-5钢铁材料中的合金元素，如硅、锰、铬、钼、钨、钴、镍、钛、铌、钒、铝、氮、铜、磷等，哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe中形成无限固溶体？1-6合金元素与晶体缺陷相互作用的形式有哪几种？1-7什么叫做平衡偏析？1-8叙述合金元素产生偏聚的机理？1-9叙述第二种溶质元素对第一种溶质元素晶界偏聚的影响。

1-10叙述钢铁中的碳化物、氮化物和硼化物的性质特点，并与其中的结合键相联系。

1-11钢铁中碳化物结构的复杂性是由什么因素决定的？据此可以将其分为哪两大类？各有什么特点？1-12根据合金元素与碳的相互作用，可将其分为哪几类？1-13钢铁中常见的碳化物类型主要有六种，例如M2C就是其中的一种，另外还有其它哪5种？哪一种碳化物最不稳定？哪一种最稳定？1-14钢中比较重要的金属间化合物有哪些类型？它们各有什么特点？1-15合金元素对Fe-Fe3C相图中S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？1-16分析合金元素对Fe-Fe3C相图的影响规律有什么实际意义?1-17合金元素是怎样影响奥氏体晶粒大小的？1-18有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么作用？1-19合金元素是怎样影响过冷奥氏体向珠光体转变的？1-20在过冷奥氏体中析出先共析铁素体时，碳原子的扩散是主要影响因素，为什么？1-21叙述不同类型的合金元素对过冷奥氏体稳定性的影响。

1-22合金元素是怎样影响钢中贝氏体转变的？1-23为了使中低碳钢在热轧或热锻后自然空冷的条件下获得贝氏体组织，应该添加哪些合金元素？为什么？1-24钢中加入的合金元素对马氏体转变的Ms点和Mf点有怎样的影响？哪些元素的作用显著一些？为什么？1-25分析合金元素对淬火钢室温组织中残留奥氏体数量的影响？1-26分析合金元素对马氏体亚结构的影响。

高性能金属新材料（特种金属功能材料、高端金属结构材料）一、金属类新材料金属新材料按功能和应用领域可划分为高性能金属结构材料和金属功能材料。

高性能金属结构材料指与传统结构材料相比具备更高的耐高温性、抗腐蚀性、高延展性等特性的新型金属材料，主要包括钛、镁、锆及其合金、钽铌、硬质材料等，以及高端特殊钢、铝新型材等。

金属功能材料指具有辅助实现光、电、磁或其他特殊功能的材料，包括磁性材料、金属能源材料、催化净化材料、信息材料、超导材料、功能陶瓷材料等。

与其他材料相比，稀土具有优异的光、电、磁、催化等物理特性，近年来在新兴领域的应用急速增长，其中永磁材料是稀土应用领域最重要的组成部分，2009年永磁材料占稀土新材料消费总量的57%。

在国家新兴产业政策的推动下，新能源汽车、风力发电、节能家电等领域将拉动稀土永磁材料钕铁硼磁体的需求出现爆发式增长。

建议重点关注钕铁硼行业龙头中科三环、宁波韵升，以及稀土资源类企业包钢稀土、厦门钨业等。

钢铁材料、稀有金属新材料、高温合金、高性能合金是属于金属类工程结构材料。

①、钢铁材料和稀有金属新材料钢铁材料提高钢材的质量、性能，延长使用周期，在钢铁材料生产中，应用信息技术改造传统的生产工艺，提高生产过程的自动化和智能化程度，实现组织细化和精确控制，提高钢材洁净度和高均匀度，出现低温轧制、临界点温度轧制、铁素体轧制等新工艺。

稀有金属新材料指高强、高韧、高损伤容限钛合金，以及热强钛合金、锆合金、难熔金属合金、钽钨合金、高精度铍材等。

②、高温合金和高性能合金高温结构材料主要种类包括：高温合金、粉末合金、高温结构金属间化合物，以及高熔点金属间化合物等。

二、高性能结构材料从世界上新材料的发展趋势看，钢铁材料和有色金属材料的生产一直在向短流程、高效率、节能降耗、洁净化、高性能化、多功能化的方向发展。

结构材料其主要功能是承担负载（如火车、汽车、飞机）。

汽车用钢近年来已从一般钢铁发展为使用高强合金钢、铝合金或特殊的高强Mg基合金，高强Ti合金在高强钢中有重要位置，不锈钢则有取代碳钢的趋势。

装配式建筑施工中的金属结构施工工艺金属结构施工工艺在装配式建筑施工中扮演着重要的角色。

本文将针对该主题展开讨论，探讨金属结构施工工艺在装配式建筑中的应用和关键注意事项。

一、金属结构施工概述金属结构作为一种常见的建筑材料，具有高强度、耐久性好等特点，被广泛应用于装配式建筑中。

其施工过程需要经过规划、准备、预制、安装等多个阶段。

1. 规划阶段规划阶段是制定整个金属结构施工方案的关键。

需根据建筑设计图纸确定金属结构的类型和规格，并进行测量和模拟验证来确保其符合设计要求和安全标准。

此外，还需考虑现场条件和环境因素，如天气、地质状况等。

2. 准备阶段准备阶段包括材料采购、施工设备准备以及人员培训等。

首先，需选择优质的金属材料供应商，并进行合理采购以满足项目需求。

同时，在选购设备时要确保其适用于金属结构施工，并进行必要的维护和保养。

其次，施工队伍需要接受相关的培训，掌握金属结构施工的操作技巧和安全注意事项。

3. 预制阶段预制阶段是将金属材料进行加工和组装形成构件的过程。

首先，根据设计要求对金属板材进行切割、焊接等加工处理。

之后，利用模具对构件进行成型，并进行表面处理以提高耐久性和美观度。

最后，对预制好的构件进行严格质量检查，并确保与设计图纸完全一致。

4. 安装阶段安装阶段是将预制的金属构件按照设计图纸在现场进行组装的过程。

在安装过程中，需保证构件之间的连接牢固可靠，以确保整个建筑结构的稳定性。

同时，在吊装和安装过程中要严格控制负荷和重心分布，以避免发生意外情况。

二、关键注意事项在金属结构施工中需注意以下几个关键事项：1. 施工技术合理选择合适的施工技术可以提高效率并降低风险。

例如，采用自动化设备可以提高施工速度和质量，而采用先进的焊接技术可以确保连接点的强度和可靠性。

2. 安全措施金属结构施工需要特别注重安全措施。

在各个施工阶段中，应制定详细的安全操作规程，并配备相应的安全设备，如防护网、安全带等。

此外，定期进行安全培训和演练，提高人员对危险因素的认识和应急处理能力。