第七讲-新型金属材料b
新型金属材料
新型金属材料
新型金属材料是指具有新的结构、性能和应用特点的金属材料。
随着科学技术的不断发展，新型金属材料在材料科学领域中得到了广泛的关注和研究。
新型金属材料的开发和应用对于提高工程技术水平、推动产业发展具有重要意义。
首先，新型金属材料具有优异的性能特点。
传统的金属材料在强度、硬度、耐磨性等方面存在一定的局限，而新型金属材料通过改变晶体结构、添加合金元素等方式，使其具有更高的强度、硬度和耐磨性，能够满足不同工程领域对材料性能的需求。
其次，新型金属材料具有较好的加工性能。
在工程制造过程中，金属材料的加工性能直接影响着制造工艺的效率和成本。
新型金属材料通过优化晶粒结构、调整热处理工艺等手段，能够提高其塑性、可锻性和焊接性，使其更易于加工成型，从而满足复杂零部件的制造需求。
另外，新型金属材料具有良好的耐腐蚀性能。
在复杂的工程环境中，金属材料往往会受到酸碱、氧化、腐蚀等多种介质的侵蚀，而新型金属材料通过表面涂层、合金设计等方式，能够有效提高其耐腐蚀性能，延长材料的使用寿命，降低维护成本。
此外，新型金属材料还具有绿色环保的特点。
在材料资源日益紧缺的情况下，新型金属材料通过循环利用废旧金属、减少能源消耗等途径，实现了对资源的高效利用，减少了对环境的污染，符合可持续发展的理念。
综上所述，新型金属材料在材料科学领域中具有重要的意义，其优异的性能特点、良好的加工性能、耐腐蚀性能以及绿色环保的特点，为工程技术的发展和产业的升级提供了重要支撑。
随着科学技术的不断进步，相信新型金属材料在未来会有更广阔的应用前景。
新型金属材料的最新研究进展
新型金属材料的最新研究进展在金属材料的领域，新材料的研究是必不可少的。
随着技术的发展和社会的需求，人们对于新型金属材料的研究也越来越关注。
以下介绍几种新型金属材料的最新研究进展。
一、超导金属材料超导是一种电性质，在一些物质中可以表现出来。
所谓超导，就是在低温下材料的电阻值为零。
超导材料广泛应用于磁共振成像、磁悬浮列车和磁能量存储等领域。
随着研究的深入，新型超导材料也不断涌现。
最近，一项由美国纽约州立大学石溪分校（Stony Brook University）研究团队领导的研究发现了一种新型超导材料，该材料表现出了几乎无损耗的电流输送。
这种新型超导材料的研究对能源的利用和环境保护具有重要意义。
二、高熵合金高熵合金是一种由多种元素组成的新型金属材料。
与传统材料相比，高熵合金拥有更高的强度、更好的塑性和更好的耐腐蚀性能。
这种材料被广泛应用于航空、航天、能源、环保和汽车制造等领域。
最近，南方科技大学材料科学与工程系教授钟文锋研究团队成功研制出了一种新型高熵合金，该合金具有超强的抗拉强度和良好的韧性，且在高温高压环境下也表现出了优异的性能。
三、金属框架材料金属框架材料是一种由金属离子和有机物分子共同组成的新型材料。
与传统材料相比，金属框架材料具有更好的气体吸附性能、更好的催化性能和更好的分离性能。
它们广泛应用于气体分离、储氢、催化反应和环境污染治理等领域。
最近，南开大学化学学院罗晋教授和美国加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）Mohammad Javad Mirzaei博士联合研究发现了一种新型金属框架材料，该材料表现出了较高的氧化亚氮催化活性。
这项研究为环境污染治理提供了新的解决思路。
四、超塑性金属材料超塑性金属材料是一种具有优异塑性变形能力的新型材料。
它们可以在极低的应力下发生大变形，具有可塑性好、产品成型精度高的特点。
这种新型材料被广泛应用于飞机、汽车和半导体制造等领域。
有色金属新材料
有色金属新材料
有色金属新材料是指除了铁、钢之外的金属材料，主要包括铜、铝、镁、锌、
钛等金属及其合金。
这些材料具有优良的导电、导热、耐腐蚀等特性，在航空航天、汽车制造、电子通讯、建筑工程等领域有着广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，有色金属新材料的研究和应用也日益受到重视。
首先，有色金属新材料具有良好的导电性能。
铜、铝等金属是优良的导电材料，被广泛应用于电力传输、电子设备等领域。
与铁、钢相比，有色金属新材料的导电性能更优越，能够有效减小电能损耗，提高能源利用效率。
其次，有色金属新材料具有良好的导热性能。
铜、铝等金属不仅具有良好的导
电性能，而且具有优异的导热性能，被广泛应用于制冷设备、散热器等领域。
利用有色金属新材料制成的散热器能够有效地散发热量，保证设备的正常运行。
此外，有色金属新材料具有良好的耐腐蚀性能。
在恶劣的环境中，铜、铝等金
属能够表现出较高的耐腐蚀性能，能够保证设备长时间稳定运行。
因此，在海洋工程、化工设备等领域，有色金属新材料得到了广泛的应用。
另外，有色金属新材料的轻质化特性也备受关注。
在汽车制造、航空航天等领域，轻质化材料的应用已成为发展的趋势。
铝、镁等金属及其合金因其轻质化特性，能够有效减轻设备自重，提高设备的运行效率。
总的来说，有色金属新材料具有导电性能好、导热性能好、耐腐蚀性能好、轻
质化特性等优点，被广泛应用于各个领域。
随着科技的不断发展，相信有色金属新材料将会有更广阔的应用前景，为各行各业的发展带来更多的可能性。
新型金属材料的研究和应用
新型金属材料的研究和应用近年来，随着科技的不断进步，新型金属材料的研究和应用也在不断扩展。
新型金属材料不仅具有传统金属材料的优点，如强度高、硬度大等，而且在耐腐蚀性、高温性能等方面也有了很大的改进，这使得这些新型金属材料成为了现代工业中不可或缺的重要材料。
1. 镧系金属镧系金属是一类具有单质共存状态和位序分异状态的特殊元素。
随着科技的发展和生产技术的不断完善，镧系金属的性能得到了极大的提升。
现在，镧系金属已广泛应用于航空、建筑、铁路、汽车等领域，主要用于制造高强度、高温、抗腐蚀、耐磨等产品。
2. 稀土金属稀土金属是一类以二十二个稀土元素为主要组成部分的非常重要的金属材料，具有稳定的化学性质、较高的热稳定性、良好的机械性能和优异的物理性能。
特别是氧化物、针状等形状和尺寸的特殊结构，使其具有很高的比表面积和较好的吸附性能。
因此，稀土金属广泛应用于电子、汽车、通讯、石油、化工等领域，成为了现代工业不可缺少的重要材料。
3. 钛合金钛合金是一种以钛为主要元素的合金，具有密度小、强度高、刚性好、耐腐蚀性强等优点。
由于这些优点，钛合金被广泛应用于航空、航天、医疗等领域，并在制造高品质机械零部件、汽车零部件等方面发挥重要作用。
4. 铝合金铝合金是以铝为主元素、其他合金元素为辅助的一种新型金属材料，具有密度低、耐腐蚀性强、延展性好等特点，因此逐渐成为航空、航天、汽车、建筑等领域的重要材料。
尤其是在航空航天工业中的应用愈发广泛，例如在制造飞机的座椅、螺旋桨、外壳等方面提供了重要材料支持。
5. 碳纤维碳纤维是一种以高强度碳纤维为主要原料的高新材料，具有高强度、高模量、抗拉强度超过2000兆帕、密度小等优点。
它既兼具金属材料的强度，又具有非金属材料的电、热性能等特点。
因此，碳纤维在航空、航天、轨道交通、体育用品、船舶等各个领域的应用愈发广泛。
总之，新型金属材料的研究和应用是了现代科技发展的重要支持。
我们相信，在不久的将来，随着科技的进步和生产技术的开发，新型金属材料一定会为人们的生活和工作带来更多更好的变化。
abc材料
abc材料ABC材料是一种新型的复合材料，由A材料、B材料和C材料组成。
每种材料各有其独特的性质和优点，通过合理的组合使用，可以产生卓越的性能和应用效果。
A材料是一种高强度的金属材料，具有优异的刚性和耐磨性。
它能够承受较大的力量和冲击，同时具有较长的使用寿命。
由于其优良的物理性能，A材料常被用于制造机械设备的关键部件，如机床床身、汽车发动机块等。
其材料的加工性和焊接性也很好，有利于降低生产成本和提高工作效率。
B材料是一种高温耐磨的陶瓷材料，具有极高的硬度和耐腐蚀性。
它能够在高温环境下工作，在极端条件下保持稳定的性能，不易受到磨损和腐蚀的影响。
由于其出色的耐磨耐蚀性，B材料常被用于制造耐磨、高温的工业设备，如耐火砖、耐磨陶瓷球等。
它的应用能够有效延长设备的使用寿命，降低设备的维护成本。
C材料是一种高弹性的聚合物材料，具有良好的柔韧性和伸缩性。
它能够承受较大的变形和拉伸，同时具有较好的耐久性和耐腐蚀性。
由于其优异的弹性性能，C材料常被用于制造弹性密封件、弹簧、橡胶制品等。
其材料的可塑性和可加工性也很好，有利于生产各种形状和尺寸的产品。
ABC材料的组合应用可以充分发挥各种材料的优点，产生协同效应。
例如，将A材料与B材料组合使用，可以制造出具有高刚性和耐磨性的工业设备，如机床导轨。
将B材料与C材料组合使用，可以制造出具有高弹性和耐腐蚀性的密封件，如密封圈。
此外，ABC材料还可以根据具体应用需求进行定制，调整各种材料的比例和组合方式，以实现最佳的性能和效果。
综上所述，ABC材料是一种具有广泛应用前景的新型复合材料，通过合理的组合使用，在各种领域中具有出色的性能和应用效果。
随着科技的不断进步和材料工艺的不断改进，相信ABC材料将会在未来得到更广泛的应用。
新型金属材料有哪些
新型金属材料有哪些随着科技的不断发展，新型金属材料的研究和应用也日益受到人们的关注。
新型金属材料具有优异的性能和广泛的应用前景，对于推动工业和科技的发展起着至关重要的作用。
那么，新型金属材料究竟有哪些呢？接下来，我们将对几种常见的新型金属材料进行介绍。
首先，我们来介绍一种被广泛应用的新型金属材料——高强度钢。
高强度钢具有优异的强度和硬度，能够承受较大的载荷，因此被广泛用于航空航天、汽车制造等领域。
与传统钢材相比，高强度钢具有更好的耐磨性和耐腐蚀性，能够延长使用寿命，降低维护成本。
其次，钛合金是另一种备受关注的新型金属材料。
钛合金具有优异的耐高温性能和良好的耐腐蚀性能，因此被广泛应用于航空航天、船舶制造等领域。
同时，钛合金还具有较低的密度和良好的可塑性，能够满足复杂零部件的加工需求。
除此之外，镁合金也是一种备受瞩目的新型金属材料。
镁合金具有较低的密度和良好的机械性能，能够满足节能减排的要求，因此在汽车制造、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
与此同时，镁合金还具有良好的可塑性和耐腐蚀性能，能够满足复杂构件的加工需求。
最后，我们要介绍的是形状记忆合金。
形状记忆合金是一种具有记忆效应的新型金属材料，能够在受到外力作用后恢复到原来的形状。
形状记忆合金具有广泛的应用前景，可以用于医疗器械、航空航天等领域，为人们的生活和工作带来便利。
综上所述，新型金属材料具有优异的性能和广泛的应用前景，对于推动工业和科技的发展起着至关重要的作用。
高强度钢、钛合金、镁合金和形状记忆合金都是备受关注的新型金属材料，它们各自具有独特的优势和应用领域，将为人类社会的发展带来更多的可能性。
相信随着科技的不断进步，新型金属材料的研究和应用将会取得更大的突破，为人类社会的发展注入新的活力。
新型金属材料的结构和性能
新型金属材料的结构和性能随着科技的发展和工业化的进步，人们对材料的需求越来越高。
传统的金属材料虽然有很好的强度和韧性，但是其密度较大、易锈蚀、无法轻便加工等缺点也制约了其进一步的应用。
为了解决这些问题，科学家们不断地研究和开发新型金属材料。
本文将介绍一些新型金属材料的结构和性能，以及其应用前景。
一、高强度低密度的金属材料高强度低密度的金属材料又被称为轻质金属材料，它包括铝、镁、钛等金属材料及其合金。
由于其密度低，可达传统钢铁的三分之一左右，故被广泛应用于飞船、火箭、航空航天器、汽车等领域。
例如，德国的宝马汽车使用铝合金材料制造汽车的车身和零部件，可以降低汽车的重量，提高燃油经济性和运动性能。
除了轻量化外，高强度低密度的金属材料还具有良好的力学性能和抗腐蚀性。
例如，铝合金具有高强度、良好的可加工性、耐腐蚀性和电导率。
而镁合金具有轻量、高强度、优异的真空密封性和较高的热稳定性，可用于制造航空航天器、汽车零部件、手机等产品。
二、仿生材料仿生材料是一种新型金属材料，它仿照动物或植物的结构和特性制造出来的材料。
例如，锯齿状结构的钢板可提高其抗弯曲性能，肌肉纤维状的材料可使其具有形变功能。
这种材料的研究不仅可以扩展金属材料的应用领域，同时也为生物医学领域的研究提供了新的方法和思路。
三、多级金属材料多级金属材料是将多种金属材料进行复合组合，形成新的高性能金属材料。
例如，用纳米金属粒子掺杂在高强度钢材料中，可以显著提高钢材料的强度和延展性；将铜和银复合可以提高电导率和抗氧化性能。
多级金属材料不仅具有优异的物理化学性能，而且具有良好的材料可塑性，可应用于电子、机械、船舶等领域。
四、新型合金材料新型合金材料是用传统的金属材料与其他元素混合而成的新型材料，与传统材料相比，在抗腐蚀性和耐磨性上有了更好的表现。
例如，钢中掺加Cr、Ni等元素，可提高其抗氧化性和抗腐蚀性；将铁、铜、炭、锡等元素复合，可制成高韧性的多元合金，应用于高压管道等领域。
什么是金属新材料？
1、新型金属材料是指具有特殊物理性能的新金属材料,如非晶态合金和形状记忆合金.它们在汽车上的应用已成为热门课题2、新型金属材料强韧化研究现状新近发展的或正在发展的具有优异性能及更高质量的金属材料称为新型金属材料.在研制和开发新型金属材料过程中除沿用传统的工艺技术外还采用了微合金化、添加变质剂、联铸联轧、快速冷凝、非晶态、控制轧制、控制锻造、形变热处理、表面强化、超塑性和材料复合等新技术新型金属材料应用广泛，前景乐观一、镁及镁合金镁由于优良的物理性能和机械加工性能，丰富的蕴藏量，已经被业内公认为最有前途的轻量化材料及21世纪的绿色金属材料，未来几十年内镁将成为需求增长最快的有色金属。
1、汽车、摩托车等交通类产品用镁合金 20世纪70年代以来，各国尤其是发达国家对汽车的节能和尾气排放提出了越来越严格的限制，1993-1994年欧洲汽车制造商提出“３公升汽油轿车”的新概念。
美国提出了“PNGV”（新一代交通工具）的合作计划。
其目标是生产出消费者可承受的每百公里耗油3公升的轿车，且整车至少80%以上的部件可以回收。
这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车。
据测算，汽车自重减轻10%，其燃油效率可提高5.5%，如果每辆汽车能使用70公斤镁，CO的年排放量就能减少30%以上。
镁作为实际应用中最轻的金属结构材料，在汽车的减重和性能改善中的重要作用受到人们的重视。
世界各大汽车公司已经将镁合金制造零件作为重要发展方向。
在欧美国家中，各国的汽车厂商正极力争取采用镁合金零件的多少作为自身车辆领先的标志，大众、奥迪、菲亚特汽车公司纷纷使用镁合金。
90年代初期，欧美小汽车上应用镁合金的重量，平均每车约1公斤，至2000年已达到3.6公斤左右，目前欧美各主要车厂都在规划在今后15~20年的期间，将每车的镁合金用量上升至100～120公斤。
行家预测，在未来的7-8年中，欧洲汽车用镁将占总消耗量的14%，预计今后将以15%的速度递增，2005年将达到20万吨。
新型金属材料的研究与发展
新型金属材料的研究与发展近年来，新型金属材料的研究与发展备受关注。
新型金属材料具有较高的强度、韧性和耐腐蚀性能，广泛应用于机械、汽车、航空航天、能源等领域。
本文将以1200字以上就新型金属材料的研究与发展进行探讨。
新型金属材料的研究与发展主要集中在以下几个方面：合金材料、表面处理、多功能材料以及可再生材料。
首先，合金材料是新型金属材料研究的重点之一、通过调整合金元素的含量和比例，可以改变金属材料的组织结构和性能。
例如，钛合金具有良好的机械性能和耐高温性能，被广泛应用于航空航天行业。
此外，镍基高温合金和钢铁中的耐热合金也是热点研究领域。
这些新型合金材料具有高温强度、耐腐蚀性和热稳定性，适用于高温环境下的工作条件。
其次，表面处理是新型金属材料研究的另一重要方向。
表面处理可以改善金属材料的抗腐蚀性能、磨损性能和摩擦性能。
例如，采用阳极氧化技术可以在铝合金表面形成一层坚硬的氧化膜，增强其抗腐蚀性能。
另外，化学镀和电镀技术也可以在金属表面形成一层保护膜，提高材料的耐腐蚀性能和美观性。
此外，喷涂技术可以在金属表面形成涂层，提高金属材料的磨损和高温性能。
多功能材料是新型金属材料研究的又一个热点。
多功能材料是指具有多种功能的材料，例如耐磨、防腐、耐高温等。
金属材料的多功能化可以通过添加其他元素、改进材料的结构以及微观形貌来实现。
例如，钢铁中的铝合金可以通过调整合金元素的含量和比例，提高材料的强度和韧性。
另外，金属基纳米复合材料具有优异的力学性能和热稳定性，因而被广泛应用于航空航天和能源领域。
最后，可再生材料是新型金属材料研究的新兴方向。
随着全球资源的日益枯竭和环境问题的日益严重，研发可再生材料成为大势所趋。
可再生金属材料是指通过循环利用废弃金属或从可再生资源中提取金属制备的材料。
例如，废旧铝合金可以通过回收再生，制备新的铝合金产品。
此外，以生物质为原料的金属材料也是可再生材料的一种重要类型。
这些材料具有可持续发展的特点，有利于解决资源和环境问题。
新型材料分类
新型材料分类一、金属材料金属材料是指具有金属性质的材料，其主要特点是具有良好的导电、导热和机械性能。
根据金属材料的组成和结构特点，可以将其分为以下几类：1.1 纯金属材料纯金属材料是指由单一金属元素组成的材料，如铁、铜、铝等。
这类材料具有良好的导电导热性能和可塑性，广泛应用于电子、建筑、汽车等领域。
1.2 合金材料合金材料是指由两种或两种以上金属元素混合而成的材料，如钢、铜合金、铝合金等。
合金材料综合了不同金属的优点，具有较高的强度、耐腐蚀性和热稳定性，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
二、无机非金属材料无机非金属材料是指除金属以外的无机材料，其主要特点是耐高温、耐腐蚀和绝缘性能较好。
根据无机非金属材料的化学成分和物理性质，可以将其分为以下几类：2.1 陶瓷材料陶瓷材料是指由氧化物、硅酸盐等无机化合物组成的材料，如瓷器、耐火材料等。
陶瓷材料具有优异的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性能，广泛应用于电子、建筑、化工等领域。
2.2 玻璃材料玻璃材料是指由熔融的无机物质快速冷却而成的非晶态材料，如玻璃窗、玻璃器皿等。
玻璃材料具有透明、硬度高和抗化学侵蚀等特点，广泛应用于建筑、光学、电子等领域。
三、有机高分子材料有机高分子材料是指由碳、氢、氧、氮等元素组成的大分子化合物，如塑料、橡胶、纤维等。
根据有机高分子材料的结构和性质，可以将其分为以下几类：3.1 聚合物材料聚合物材料是指由重复单元组成的高分子化合物，如聚乙烯、聚丙烯等。
聚合物材料具有良好的绝缘性能、耐磨性和可塑性，广泛应用于塑料制品、纤维材料等领域。
3.2 天然高分子材料天然高分子材料是指存在于自然界中的高分子化合物，如天然橡胶、天然纤维等。
天然高分子材料具有良好的弹性、柔软性和吸湿性，广泛应用于橡胶制品、纺织品等领域。
新型材料可以根据其组成和结构特点进行分类，包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料。
每种材料类别都有其独特的特点和应用领域，为不同行业的发展提供了重要的支撑。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.2.5. 高温熔融法 （2）金属的冶炼过程
要炼成合格的钢,就必须 脱氧。脱氧是将与氧亲和力 较大的元素及其合金作为脱 氧剂加入钢液中，利用脱氧 产物不溶于钢液而析出上浮 脱离钢液的原理,使钢中的含 氧量降到规定限度之下。 各元素在1600℃时的脱 氧能力比较见图2。在生产 中常用的脱氧元素锰、硅、 铝,它们的脱氧能力依次递增。 为提高脱氧效率,使脱氧产物 易于形成大颗粒排出，脱氧 剂的加入一般应采用由弱到 强的顺序，即先加锰铁，再 加硅铁，最后加铝（或铝 铁）。
主要内容：
4.1
4.2
4.3 4.4 4.5 4.6
超耐热合金 超低温合金 超塑合金 形状记忆合金 贮氢合金 非晶态金属材料
4.1 超耐热合金 4.1.1 超耐热合金的定义
在700～1200º C高温下能满意工 作的金属材料。
决定其在高温下能否正常使 用还需要考虑施加在构件上 的应力。
4.1 超耐热合金 4.1.1 超耐热合金的定义
超耐热合金即受到高温作用不会变软，能始终保持合金体的硬度不变； 另一方面要求加以高应力时，合金的蠕变断裂寿命长。
材料在长时间的恒温恒应力作用下缓慢产生 塑性变形的现象称为蠕变。零件由于这种变 形而引起的断裂称为蠕变断裂。
4.1 超耐热合金 4.1.1 超耐热合金的定义
4.1 超耐热合金 4.1.3 提高超耐热合金性能的途径
(1) 改变合金组织结构
在钢中加入对氧的亲和力比铁强的Cr、Si、Al等，可以优先形 成稳定、致密的Cr2O3、Al2O3或SiO2等氧化物保护膜，成为提 高耐热钢高温抗腐蚀的主要措施。 为了增强金属材料的耐高温蠕变性能，即主要防止再结晶导致 晶格破坏，可以加入一些旨在提高其再结晶温度的合金元素， 例如高熔点的合金元素W、Mo、V等。 钢的组织状态对其抗热性也有影响，奥氏体组织的钢比铁素体 组织的钢耐热性高。
3.2.5. 高温熔融法 （2）金属的冶炼过程
（二）燃料
高炉用燃料包括焦炭和喷吹燃料两大类。 焦炭在炼铁过程中有三种作用：一是燃烧供给热量（热源）；二是作为料 柱骨架（气窗）；三是作还原剂。因此，焦炭中的含碳量越高越好。除了 强度好和骨架作用外，高炉对喷吹燃料的要求及其作用与焦炭相同。 高炉炼铁主要用焦炭作燃料。焦炭含碳量较高，气孔率高，最大的特点 是机械强度（以转鼓指数表示）高，能满足大型高炉的要求。因此，目前 在高炉炼铁中一般都采用焦炭作主要燃料。20世纪60年代开始盛行喷吹技 术（喷煤、油、天然气等），目的在于部分取代宝贵的焦炭资源，但只能 取代焦炭的还原剂和热源两个作用，而料柱骨架作用取代不了。焦炭是高 炉炼铁必不可少的燃料。
B
Al Ga In Tl Uu t Ho No
C
Si Ge Sn Pb Uu q Er Lr
N
P As Sb Bi Uu p Tm
O
S Se Te Po Uu h Yb
F
Cl Br I At Uu s Lu
Ne
Ar Kr Xe Rn Uu o
Th
Pa
U
Np
4.1 超耐热合金 4.1.2 超耐热合金的分类
4.1 超耐热合金 4.1.2 超耐热合金的分类
(3) 钴基超耐热合金
钴基超耐热合金是含钴量为40％-60％的奥氏体，可在730-1100℃条件下 使用。 钴基合金最早研制是出于20世纪30年代活塞式航空发动机中涡轮增 压器的需要，1942 年美国首先研制成Vitallium(Co-72Cr-5Mo-0.5Ti)合金后 加入2.6％Ni，降低合金碳含量至0.3％，以减少因析出碳化物而变脆，发展 了HA-21合金，使温度提高至850－870 范围，为锻造祸轮叶片采用。 钴基超耐 热合金缺少共格的强化相，中温强度只有镍基合金的50％75％；但当高于980℃时，其强度较高，抗热疲劳、热腐蚀性均佳，适合 于制作航空发动机、工业燃汽轮机、舰船燃汽轮 机的导向叶片和喷嘴导 向叶片以及柴油机喷嘴等。
4.1 超耐热合金 4.1.1 超耐热合金的定义
占发动机重量70％由超 耐热合金构 成。可以说超 耐热合金是燃气轮机的生 命。 发动机的涡轮前温度、 推力、耗油率和寿命，都 取决于超耐热合金的性能 和质量。 发动机的燃烧室 为温度的最高区域，如把 涡轮前温度由900℃提高 到1300℃，则发动机椎力 将会增加到130％，耗油 率会大幅度下降。
3.2.5. 高温熔融法 （2）金属的冶炼过程
脱氧： 转炉吹炼终 了时，钢液中存在 着少量过剩的溶解 氧，一般为0.01～ 0.08％。其含量主 要取决于终点钢水 的碳含量(图1)。但 在固体钢中氧的溶 解度很低,仅为 0.002～0.003％,因 此在浇铸后的钢水 凝固过程中，氧便 以FeO形式析出,影 响钢的质量。
《材料化学》
新型金属材料
New-style Metallic Materials
3.2.5. 高温熔融法 （2）金属的冶炼过程
高炉冶炼用的原料
高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料和熔剂三部分组成。 （一）铁矿石 高炉冶炼用的铁矿石要求成分稳定、含铁品位高、脉石（矿石中有 用部分与没有工业价值的岩石或其它矿物伴生在一起，这些没有用的部分叫脉 石）少、有害杂质少、矿石粒度均匀、强度好、还原性好。铁矿石含铁量的多 少（即品位高低），直接影响到炼铁生产的各项指标。一般含铁量在30％以上 的铁矿石才有开采价值。当前作为炼铁原料的铁矿石主要有： （1）磁铁矿。主要成分Fe3O4，纯矿石最高含铁量为72.4％。 （2）赤铁矿。主要成分Fe2O3，纯矿石最高含铁量为70.0％。 （3）褐铁矿。主要成分FeO(OH) ，纯矿石含铁量在48％～63％之间。 （4）菱铁矿。主要成分FeCO3 ，经过焙烧，二氧化碳从矿石中分解出来。 （5）钒钛磁铁矿。除含铁外，还有金属钒和轻金属钛，理论上钒钛磁铁矿 的含铁量为36.8％，含钛31.6％，其余是钒和氧。我国西南地区重要钢铁基地 攀枝花钢铁公司所用的矿石就是钒钛磁铁矿。
3.2.5. 高温熔融法 （2）金属的冶炼过程
（三）熔剂
在铁矿石中，除铁以外，还有脉石及硫等有害杂质，在焦炭及 煤粉中含有灰分，所以炼铁时要加入熔剂，与脉石和焦炭及煤 粉中的灰分及其它杂质化合，形成炉渣，以达到降低脉石熔点 并使杂质、灰分与铁水分离的目的。 高炉冶炼采用的熔剂主要有石灰石、白云石、蛇纹石等。对 熔剂的要求是：碱性氧化物（主要是氧化钙）的含量要高，而 酸性氧化物（主要是二氧化硅和三氧化二铝）的含量尽可能低， 有害杂质硫、磷含1.3 提高超耐热合金性能的途径
4.1 超耐热合金 4.1.3 提高超耐热合金性能的途径
(2) 从工艺角度考虑
定向凝固
在熔模铸造型壳中建立特定方向的温度 梯度，使熔融合金沿着与热流相反的方向按 照要求的结晶取向凝固的一种铸造工艺。 凝固过程中，在特定方向上强制冷却， 晶粒中易传热的晶向倾向于沿热流方向排列。
日本最近制成了一种可在1000℃以上高温条件下使用的新型合金 材料，可用于制造飞机发动机部件。这种新合金是以镍为基材，加入 一定比例的钛、铬、铝、钨、钽和钼等金属元素制成的。经试验，在 1040℃的高温下，加以137MPa的应力，这种合金的蠕变断裂寿命约 为500h，是目前使用的高性能材料的3倍。 现在，工业生产中广泛使用的耐热合金主要是镍合金，虽然在 镍合金里也加入了金属铝和钛，但是它的耐热程度比钴合金低。 最近日本东北大学大学研究小组成功地开发出在摄氏1200度高 温下仍然能保持足够强度的钴金属新型合金，这个温度比普通的合 金高出摄氏100度。这种新型合金只能达到几公斤，所以如何能生产 出大型的新型钴金属合金，并使之真正用于工业生产中，是向工业 实用化迈进的一个新课题。
4.1 超耐热合金 4.1.2 超耐热合金的分类
(2) 镍基超耐热合金
镍基超耐热合金以镍为基体，镍含量＞50％，可在700-1000℃温度范围 使用。这种 合金最在1941年由美国首先研制。以后为提高蠕变强度加入铝， 随后美国和前苏联也相继生产，中国 在20世纪50年代也获成功，如我国生 产的通常用于涡轮盘制作的GH901，其主要成分 为Ni-34Fe-13Cr-2A1-3Ti。 由于其高温强度很高，难以变形，后来用于精密铸造工艺。 镍基可溶解较多的合金元素，可保持其较好的组织稳定性。含Cr的 镍基合金比铁基的抗氧化性和抗腐蚀性更好，现代喷气发动机中，涡轮 叶片几乎全部采用镍基合金制造。
气体元素 Ti Zr Hf Rf Ce V Nb Ta Db Pr Pu Cr Mo W Sg Nd Am Mn Tc Re Bh Pm Cm Fe Ru Os Hs Sm Bk
人造元素
液体元素 Co Rh Ir Mt Eu Cf Ni Pd Pt Uu n Gd Es Cu Ag Au Uu u Tb Fm Zn Cd Hg Uu b Dy Md
4.1 超耐热合金 4.1.3 提高超耐热合金性能的途径
(2) 从工艺角度考虑
粉末冶金
偏析（合金凝固后其截面上不 同部位没有因液态合金宏观流 动而造成的化学成分不均匀现 象）
由于高温合金中含有多种合金元素，塑性和韧性都很差，通常采用精密铸 造工艺成形，铸造结构中的一些等轴晶粒的晶界处于垂直于受力方向时，最容 易产生裂 纹。叶片旋转时，所受的拉力和热应力，平行于叶片纵轴，定向凝 固工艺形成沿纵轴方向的柱状晶粒，消除垂直于应力方向的晶界，从而可以使 涡轮叶片的使用温度提高10～30 ℃ ，涡轮进口温度提高20～60 ℃ ，从而提 高发动机的推力和可靠性，并延长使用寿命。
4.1 超耐热合金 4.1.2 超耐热合金的分类
(1) 铁基超耐热合金
铁基超耐热合金由奥氏体不锈钢发展而来，20世纪40年代在18-8型不锈钢 中加 入钼、铌、钛等元素，使该钢在500-700℃条件下的持久强度提高。 铁基合金中的镍是形成稳定奥氏体的主要元素，铬用来提高抗氧化性和抗燃 气腐蚀 性，钼和钨用来强化固溶体的晶界，铝、钛、铌起沉淀硬化作用。 故它的基体为奥氏体。铁基高温合金 用于低于800℃的条件，但由于其成本 较低，主要用于制作一些使用温度要求不高的航空 发动机和工业燃气轮机 的零部件等。 奥氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙固溶体。它仍保持γ－Fe的面心立方晶 格。其溶碳能力较大，在727℃时溶碳为0.77％,1148℃时可溶碳2.11％。奥氏 体是在大于727℃高温下才能稳定存在的组织。奥氏体塑性好，是绝大多数钢 种在高温下进行压力加工时所要求的组织。 不锈钢中的“铁素体”,指的是碳溶解在a－Fe中的间隙固溶体，它仍保持 的体心立方晶格。其溶碳能力很小，常温下仅能溶解为0.0008％的碳，在 727℃时最大的溶碳能力为0.02％,