金属材料理化分析篇1
关键词：金属材料理化检测组成元素
在金属材料研究中，要了解金属材料的组成、结构和性能，必须通过理化检测手段及其检验理论研究予以解决，而且金属材料的组成、结构和性能之间的相互关系及其变化规律的研究与建立，也是通过理化检测的研究和测试工作的参与而得以实现的。因此对理化检测在金属材料研究中的地位和作用有一个不断认识的过程。在这里就理化检测的工作性质、研究内容和所解决的金属材料研究中的问题等方面谈一些认识和看法。
一、关于金属材料理化检测的方法和特点
理化检验又称“器具检验”，就是借助物理、化学的方法，使用某种测量工具或仪器设备，计量器具、仪器仪表和测试设备或化学物质和试验方法，对产品进行检验而获取检验结果的检验方法。理化检验一般分为物理性能检验、化学检验和金相检验等。
物理检验主要有：拉伸、弯曲、压缩、冲击等，主要是检验材料的力学性能的。
化学检验主要有：材料成分分析，是分析材料的化学成分的；晶间腐蚀应该也算化学检验，主要检验材料的耐腐蚀性能；
金相检验主要有：宏观金相，检查材料的缺陷，如气孔，裂纹等；微观金相，分析组织状态。
二、理化检测在金属材料研究中的研究内容
金属材料科学主要是研究金属材料的组成、结构与性能之间相互关系及其变化规律的科学。热力学、动力学、固体物理、固体化学、化学物理等基础学科为金属材料科学提供理论基础。金属材料的性能主要取决于金属材料内部的结构，金属材料的结构又取决于金属材料的组成、工艺参数等因素。因此，在金属材料研究中，必须深入探讨金属材料的性能与其组成、结构、工艺参数等因素相互间的内在联系，以确定合理的金属材料组成和最佳的制备工艺、加工工艺和处理工艺，从而获得最理想的内部结构和性能，以满足使用的要求。
在金属材料的组成研究中，材料的化学成分分析在施工中主要是材料的含C量、含mn量、含Si量、含S量、含p量的分析即五大元素分析。对于其他Cr、mo、V、ti、ni、Cu等元素的分析根据不同的检测要求确定。化学成分分析可以定量分析出材料的成分含量。另外使用光谱分析的方法也可以分析出材料的化学成分，但精度较低只可以大致确定一个范围值。因而对金属材料和无机非金属材料的主量和痕量元素的测定，应用较为普遍的方法有原子光谱法、分子光谱法、电化学法和常规化学法。
在理化检测领域中，尚有一门研究金属材料中第二相的类型、结构、组成、数量、形态、分布状态及合金元素在相际间的分配，进而建立其合金系同相组成以及相组成同合金性能之间的关系，并可应用于他类金属材料的物理-化学相分析科学。当然，在金属材料研究中，金属材料结构的设计和性能预测的工作，并从其化学元素组成预测高温合金的某种性能，有机大分子的分子设计、复合金属材料的组织设计和基于线弹性断裂力学对与一定尺寸以上裂纹长大与传播过程来预测寿命的方法方面获得一些成效。但由于金属材料结构和性能影响因素的复杂性和纯理论的局限性，要完全以“设计”和“预测”来代替其实际的理化检测研究和检测工作是不可能的。
三、解决金属材料研究中具体问题的实例
（1）原子吸收光谱法和原子荧光光谱法。原子吸收光谱法包括火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、氢化物发生-原子吸收光谱法及流动注射与原子吸收光谱法联用等方法，目前已广泛用于金属材料中微量、痕量元素的分析测定。氢化物发生-原子荧光光谱法（HG-aFS）对于as、Se、te、Bi、Sn、pb、Ge、Hg、Sb、Cd等易挥发元素的测定具有较低的检出限，在地质、冶金、医药卫生、环境保护等方面得到广泛的应用。我国的氢化物发生-原子荧光光谱仪的制造技术和应用水平也一直处于国际领先地位。
（2）电感耦合等离子体原子发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法。电感耦合等离子体原子发射光谱法（iCp-aeS）因可快速地进行多元素同时分析，测定灵敏度高，且有较宽的线性动态范围，良好的精密度和重复性等特点，已成为金属材料分析最常用的工具之一，建立了包括几乎所有种类材料的分析方法。固态阵列检测器原子发射光谱仪已逐渐成为iCp光谱仪的主流，其技术的改进和发展很快。电感耦合等离子体质谱法（iCp-mS）具有很低的检出限、很宽的动态线性范围、干扰少、分析精密度高、分析速度快、可进行多元素同时测定，具有良好的分辨率、可提供精确的同位素信息，在高纯金属材料和稀土元素分析方面显示了优越的性能。
（3）X射线荧光光谱法。近年来，X射线荧光光谱法（XRF）在分析铁合金中主要在杂质元素方面取得了不少进展。实验人员用纯铁作为稀释剂，经高频加热熔融，离心浇铸成块状样品，分别采用内层涂有氧化锆的陶瓷坩埚和插入石墨坩埚的陶瓷坩埚有效克服了铁合金存在的矿物效应及颗粒效应，结果表明，块状样品表面不同部位及不同深度的化学成分分布均匀，相同熔融条件下的样品重复性良好，解决了用粉末压片制样对测定结果带来的误差。采用此法成功进行了铌铁合金中铌、硅、磷和锰铁中锰、硅、磷的测定。
四、结论
理化检测学是研究建立物质的组成、结构和性能的测试方法，并提供其结果信息的科学。它在金属材料研究中，为金属材料提供其组成、结构和性能的准确结果，参与金属材料的组成、结构和性能间相互关系及其变化规律的研究与确立。所以，理化检测是金属材料研究的重要组成部分。理化检测技术的水平，是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一，理化检验工作的发展和提高，对于深入认识自然界的规律，促进科学技术进步和国民经济的发展，都起着十分重要的作用，因此我们应该更加重视理化检测。
参考文献
[1]丛海辉.原子吸收仪技术分析与探讨.科技创新导报.2010.
[2]李汝英，王成.原子吸收光谱分析法及其分析仪的技术探讨.农业技术与装备，2011
[3]李良，何东辉，陈钢.高韧性中低强度金属材料的疲劳试验研究[J].理化检验.物理分册，2004，03.
金属材料理化分析篇2
项目教材编写的一个核心任务是确立项目。一个好项目需要涵盖课程标准中规定的课程内容，涵盖某个化学专题的核心知识，承载化学学科思想方法和学生发展核心素养，有助于学生建立化学学科主要活动类型的经验图式。除此之外，项目应该贴近生活、贴近社会、真实、有意义，确立学生感兴趣、具有挑战性和可操作性的任务。
金属是初中化学核心的教学内容，义务教育化学课程标准“身边的化学物质”主题中“金属与金属矿物”规定：了解金属的物理特征，认识常见金属的主要化学性质，了解防止金属腐蚀的简单方法；知道一些常见金属（铁、铝等）矿物，知道可用铁矿石炼铁；知道在金属中加入其他元素可以改变金属材料的性能，知道生铁和钢等重要合金；认识金属材料在生产、生活、社会发展中的重要作用；认识废弃金属对环境的影响和回收金属的重要性。
将这些主要内容绘制成知识结构图（见图1），不难挖掘出如下的化学学科思维方法：金属物质的性质与材料的关系；材料问题的基本分析框架（材料的性能、成本、使用）；从化学视角分析金属材料选用的思路方法；研究一类物质的性质的思维方法（一类物质的共性、差异性）。
日常生活中与金属材料密切相关的学生感兴趣的问题是：金属制品的使用。学生对金属制品的了解并不多。由于感觉熟悉，人们对金属制品的使用不依据说明书，使用中存在较多的不合理。例如，用金属保温杯盛装牛奶、梨水，铁制炒锅清洗后不擦干，用铝锅盛放剩菜等。此外，由于金属制品使用的广泛性和丰富性，人们面临较多科学选择和使用的问题，这些问题与金属的性质、金属的腐蚀与防腐密切相关。
综合多方面因素确立项目为：合理使用金属制品。该项目能够涵盖金属的存在、性质、制备和用途等内容，有稳定的金属材料认识领域和金属研究对象，有明确和独立的本源性问题（如金属制品的选择和使用），有真实的客观存在和应用（如日常生活中的金属制品），需要独特的认识角度和认识思路（如金属的性质、金属的制备、金属的使用），与“化学与社会发展”专题中的材料、健康、环境等内容有实质性联系，能够帮助学生建构从化学视角进行材料选择和使用的思路方法。
为了让学生能够把获得的核心知识和解决问题的思路方法阐述表达出来，并且进行深入理解与运用，为了促进人们使用金属制品的日常行为更加科学合理，确立项目作品――“合理使用金属制品”宣传手册，引导学生走进社区进行宣传。
二、项目整体线索
为了制作“合理使用金属制品”宣传手册，需要解决宣传手册的内容和呈现形式两方面的问题。首先是内容，需要寻找人们使用金属制品过程中存在的问题，然后分析原因，找到合理做法。为了能够分析解决金属制品的使用问题，需要认识金属制品和研究金属的性质。金属制品的材料选择、制备和使用中的核心问题是：腐蚀。这与金属的性质密切相关，是金属一类物质的共性问题，也体现出差异性。人们关于金属制品，面临的首要问题是“选择”，由于金属制品使用的广泛性，再加上同类制品的丰富性，人们常常面临着如何选择金属制品，紧接着是购买后如何正确使用的问题。因此本项目的主要任务包括：认识金属制品，发现问题研究金属的性质、金属制品材料的选择研究金属制品的腐蚀与防腐研究金属制品的选择和使用走进社区。（见图3）
按照任务线索，阶段性地完成项目作品，依次为：介绍金属制品的主要成分，依据金属性质、金属制品性能分析金属制品的材料选择；介绍金属制品易被腐蚀的原因及其实质，进而分析解决日常生活中金属制品的防腐问题，提出合理建议；通过项目研究，教师结合实例提供金属制品选用策略及其合理使用措施；最后完成宣传手册的呈现设计、美化加工。
与任务线索相对应完成核心知识的学习，依次为：认识金属材料与合金，了解金属材料在生产生活和社会发展中的重要作用，认识金属的物理性质与金属材料的性能，认识金属的化学性质及其规律――金属活动性顺序，明确金属性质的共性和差异性；依据金属的性质，研究金属的腐蚀与防腐问题，明确金属腐蚀的实质是在一定环境下发生了化学反应，防腐的实质是阻止金属发生化学反应；依据金属性质，了解金属在自然界中的存在及常见的金属矿物，了解活泼性不同的金属的制备方法，通过金属矿物的有限、人们制备金属付出的代价以及废弃金属对环境的影响，进而深入体会回收金属的必要性和重要性。
在整个项目中，学生的能力发展线索为：认识金属制品、认识金属性质研究金属制品、理解金属性质选用金属制品、应用金属性质内化后输出，迁移创新。对金属制品的认识和研究、金属性质的认识和理解贯串整个项目。虽然金属性质在第一个任务中获得，但是需要在研究金俑蚀、金属制备、金属制品的选用中不断地理解和应用。对金属制品的认识也是层层深入，从接触到研究再到合理选用。对金属制品的研究是明线，对金属性质的理解是暗线。
在整个项目任务的完成过程中，以核心观念统领：（1）科学精神与社会责任，无论是发现金属制品的相关问题，还是研究金属制品的腐蚀，体现求真求实、有理有据的科学精神；无论是研究金属制备的实际问题，还是实验室模拟金属制备和走进社区宣传，切实依据可持续发展、对环境友好的社会责任。（2）一类物质的共性与差异性，研究金属的物理性质和化学性质，要体现研究一类物质性质的思路方法，研究结果聚焦为金属的共性与差异性，金属活动性顺序更是共性与差异性的体现；金属腐蚀与防腐、金属制备都同样体现共性与差异性。（3）从化学视角分析材料的框架，也是本项目的核心观念，材料的性能、制备、选择与使用贯串整个项目，借助从化学视角分析金属材料这个案例，期望让学生形成从化学视角分析材料的基本框架的能力，并能够迁移到非金属材料、有机合成材料等其他材料的分析中，这是本项目帮助学生形成的活动经验图式。
三、项目中的核心活动设计
1.项目的策划
项目教材，应以项目要解决的真实问题作为明线，以实际问题的解决过程作为核心活动设计的主线索。本项目的整体驱动任务是：制作“金属制品合理使用”宣传手册。第一个核心活动是项目的策划，需要学生畅所欲言，能够拆解任务，合理分工。明确宣传手册要解决内容和形式两方面的问题，明确任务完成的基本思路：发现问题，分析解决问题，提出合理建议。完成任务的主要依据和前提是对金属性质的认识和理解。
2.认识金属制品。
学生对日常生活中的金属制品了解并不全面，主要知道的是铁制品，不清楚其他金属制品，因此认识生活中的金属制品很重要。从生活视角认识金属制品主要了解其用途、使用注意事项，从化学视角认识金属制品，主要了解其成分和性能以及二者之间的关系，构建金属物理性质共性和差异性的核心认识，进而研究金属化学性质的共性和差异性。（如图4）
在认识金属制品的任务中，采取三种活动形式。通过调研活动，了解日常生活中常见金属制品的成分，发现关于金属制品的需要研究的问题。通过交流研讨活动，依据金属物理性质的共性和差异性，进行金属制品性能与材料成分之间的相互推理分析，建立金属制品材料选择的基本角度。通过实验探究活动，设计实验方案，研究金属化学性质的共性和差异，了解金属活动性顺序，建立研究一类物质性质的思路方法。
3.探究金属制品的腐蚀。
金属制品使用过程中存在的重要问题是被腐蚀。世界上每年因腐蚀而损失的金属材料和设备相当于其年产量的1/4左右。金属制品被腐蚀的现象在我们身边很普遍，也是金属制品使用中应该注意的主要问题。
研究金属制品的腐蚀采取的是从案例到一般的思路，首先要研究常见的铁制品腐蚀现象，通过调研初步预测铁制品腐蚀的条件，然后通过实验进行研究，寻找证据，揭示铁制品腐蚀的实质。在此基础上，研究其他金属的腐蚀问题，依据金属性质和金属腐蚀实质进行预测，然后去寻求证据，得到结论。根据金属腐蚀的研究结果，通过交流研讨，分析金属制品的防腐措施，通过自主学习了解金属防腐的发展趋势，进而总结金属防腐措施的基本思路。（见图5）
4.金属制品的合理使用。
金属材料理化分析篇3
摘要：本文主要介绍了几种典型的金属材料的检测方法，希望为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
关键词：金属材料；检测方法；分析；
对金属材料成分的分析是衡量金属材料性能和质量的重要指标。针对金属材料的分析通过借助化学的、物理的很多方法进行分析和鉴定，目前采用最多的是化学分析法和光谱分析法，光谱分析法也是对金属材料检测最为准确的分析方法。
1.几种金属材料的检测
1.1针对马口铁镀层性能的检测
针对这种类型金属材料的检测有很多种方法，例如化学容量法、X射线荧光法、β射线法以及库伦法等。采用库伦法分析金属材料的原理是将金属材料作为阳极，在盐酸电解液中通过恒定的电流让马口铁的镀锡层不断熔接。因为高纯度的镀锡层、合金层以及钢基基体相对于参考电极的电位存在很大的区别，通过对熔接过程中铁电位的不断变化就可以得出金属材料溶解消耗的时间，最后计算出自身完全熔接消耗的电量，最后根据法拉第电解定量得出纯锡量以及合金锡量。
1.2Φ50mm钢管的弯曲实验
在日常中对钢管的使用和制造行业来说，他们一般不会担心钢管的拉伸性能不符合规定，他们一般担心的是钢管被弯曲的时候是会出现开裂的现象，目前我国钢管的弯曲实验主要采用的是液压弯曲试验机，这种机器不仅可以运用在钢管的弯曲实验上，还可以运用在螺纹钢以及钢板等弯曲性能实验方面。
1.3实现了显微镜视频摄像
针对金属材料的检测，mm6大型金相显微镜作为一种成本造价高的仪器，主要运用在对金属显微组织的分析，以及金属物中各类杂志的鉴别，这些分析鉴别工作一般情况喜爱需要通过拍摄的方式记录下来，然而传统记录的工具主要是胶片。要先将胶片进行感光后，在拿到暗室中经过显影、定影以及晾干处理等，最后去相印。在完成显影、定影以及烘干以后，最终才能看到照片，如果照片的效果不好的话还需要进行重新拍摄，这在很大程度上浪费了时间和精力。目前，我们通过在mm6显微镜上安装一套视频摄像装置，在运用计算机视屏采集处理技术以后，就可以轻松的在屏幕上观察到图像。信号传送到视频拷贝机中，就可以随时获取照片。这套装置的发明和实施，成功的实现了对金属材料的摄像，也为定量金相工作提供的扎实的硬件基础和保证，这里笔者要强调的是，视频照片是永远无法取代胶片照片的。
1.4对铁磁基体非磁性膜厚度的测量
最近今年，随着一些涂覆塑料、沥青涂料以及富锌涂料等在钢铁制品中的广泛运用，针对这类金属涂层厚度的检测，通过使用的是mi-ni2100型号的膜厚测量仪，通过这种仪器可以实现对膜厚的检验。
2.金属材料检测仪器方法
2.1直读光谱或者CCD光谱分析仪器
目前，从我国采用的化学分析方法来看，并不完全适合运用在合金的分析试验中。对于一些先进的实验室都是采用直读光谱仪的方式对金属材料进行分析，样品只需要进行简单的加工就可以运用在机器上进行试验，一般只需要2分钟左右的时间就可以得出分析的结果。在这里笔者特别要提出发射光谱仪，新型的发射光谱仪因为采用的是CCD技术，性能相比起来更加优越，但是目前我国市场上性能价格比最好的是金属光谱分析仪器。通过这种分析仪器可以实现对铁、镁、锌、铜、铅等金属元素以及合金的检测。在传统的发射光谱中，主要采用的是电极和金属样品之间的放电，对金属材料中的原子进行激发，原子中的电子跃迁发出的光在光学系统的作用下分光，在得到光电倍增管的接受之后转换成相应的电信号，最后经过就算机处理以后得到最终的分析结果，但是因为测量金属发出的光包含各种特征的谱线，并且这些谱线跟金属中的元素存在一一对应的关系，一些元素的含量越高，它对应的特征谱线的强度也就约强。法神光谱就是根据分析仪接收到的特征谱线之间的差异以及光的强度来确定金属材料某些元素的含量。CCD发射光谱仪传统的光谱仪在工作原理上几乎相同，但是对于光的接受方式却存在很大的差异，分光系统采用的是特制的全息平场型的衍射光栅，探测器主要是电荷耦合器件。CCD探测器主要是有一系列众多的像素构成的线针，可以分辨出4096个像元信号。跟传统的光谱仪相比，CCD发射仪具有的最大优势不仅重量轻、对外界环境要求低以及全谱接受和预装基体等多项优点。
2.2硅钢片检验
硅钢片属于重要的电工材料中的一种，被广泛的运用在了我国的生产领域中，但是因为我国的生产能力有限，在成本上也要比其他国家的同类商品要高得多，因此我国几乎每年都要从日本、韩国以及俄罗斯等国家进口。从硅钢片的分类来看，主要分为热轧和冷轧两个方面。冷轧有可以划分成晶粒取向型和无取向型两种类型。因为冷轧的硅钢片具有性能优良的有点，因此进口一般都是选择冷轧硅钢片。针对硅钢片的检验主要有强度、膜厚、密度、叠装系数、铁损、磁感强度、矫顽力等检验方法。
2.3不锈钢腐蚀实验和涂膜镀锡钢板实验
最近几年，随着国家相关部门越来越重视食品卫生，但是因为包装材料造成的食品安全隐患现象却依然时有发生，因此检验涂覆环氧酚醛涂料或其他涂料的镀锡钢板(或镀铬板)的需求已提到工作日程。根据包装食品的不同，这类材料一般要经过涂膜厚度、附着力、耐弯曲、抗冲击以及耐腐蚀等方面的实验，通过这些检验手段有助于提高罐装食品的质量，增加出口量。
2.4无损探伤检验技术
无损探伤检验技术也是技术材料常见的检测方法之一，像我们平时经常使用的压力锅等都对无损探伤具有一定的要求，在一般情况下，采用超声波等仪器对钢材内部的缺陷性质以及分布情况等进行检验，因此采用无损探伤的方式去了解和控制产品的质量具有重要意义。
3.总结
综上所述，近年来随着我国经济的快速发展，金属材料被广泛的运用到了各个领域中，针对金属材料的检测技术也随着理论基础的发展变得原来越重要，特别是在改革开放以后，目前已经成为了生产过程中一种必不可少的手段。在实际的生产运用中，可以根据方便性和可靠性的原则对金属材料进行检测。在生产领域，利用各种先进技术对金属材料进行检测可以提高生产过程的安全性。
4.参考文献
金属材料理化分析篇4
关键词：金属材料；防腐蚀；措施
abstract：Becauseofthehighmechanicalstrengthandadapttotheneedsofvariousworkingenvironment，metalmaterialsareusedinvariousfieldsofindustrywidely.Butmetalcorrosionaffectsthenormaluseofthemetalmaterials，theresearchonthecorrosionprotectionofmetalmaterialshaspracticalsignificance.Basedonthis，fromtheperspectiveofknowledgeofhighschoolstudents，severaltypesofmetalcorrosionandharmwereanalyzed，andsomemeasurestopreventcorrosionofmetalmaterialswereputforward.
Keywords：metalmaterial；anti-corrosion；measures
tG174.4
一、金属材料腐蚀的危害性
金属材料在使用过程中会和暴露在空气中的物质发生化学反应，在表面形成一层致密的半导体膜，化学中称钝化膜。这种钝化膜在一定程度上能起到保护金属材料内层结构的作用，但其保护作用相对有限，当钝化膜被继续破坏后，周围的介质会和金属材料形成一个完整的电路，同时发生化学反应和电化学反应，加速金属材料的腐蚀速度。一旦金属材料发生腐蚀，会影响其机械强度、可塑性和韧性等，甚至会破坏金属材料的几何形状，导致金属零部件之间无法正常匹配工作，从而影响金属设备的使用年限，造成严重的资源浪费和经济损失。
二、金属材料腐蚀类型分析
金属材料腐蚀的种类较多，通常分为以下几种腐蚀类型：①小孔腐蚀，这类腐蚀会在金属表面形成坑道和点，进而破坏金属材料的内部结构，这种类型腐蚀产生的原因是介质中的活性阴离子和金属材料形成腐蚀电池，金属腐蚀沿着金属材料内部进行扩展；②缝隙腐蚀，在电解液中金属材料会成完整的电流回路，金属电极之间的溶液形成浓差电池，在局部发生金属腐蚀，该类型腐蚀常见于设备的连接处、缠绕处和垫圈等部位，从而影响设备的正常使用；③应力腐蚀，在金属焊接过程中，由于焊接工艺处理不当，会引发明显的残余应力，导致金属局部位置开裂，产生细小的裂缝，腐蚀介质沿着裂缝继续腐蚀金属材料内部；④晶间腐蚀，某些腐蚀介质会直接破坏金属材料晶粒结构，晶粒间的结合力大大下降，虽然金属材料的表面没有发生明显的异常，但其结构强度下降明显。
三、金属材料防腐蚀措施
1.电化学保护法
金属材料防腐蚀可采用电化学保护法，通过增加金属材料附加电极形成电池的两极结构，附加的电极和金属材料构成电池回路，在回路中施加直流电可对金属材料形成保护，这种方法适用于与水、土壤等接触的金属材料。再者是牺牲阳极法，使用还原性较强的金属和金属材料构成原电池，还原性金属发生氧化还原反应被逐渐消耗，而被保护的金属材料作为正极不会被腐蚀解析，可达到保护金属材料的目的。
2.金属材料改性处理和表面处理
在金属材料的制备过程中，在材料中添加一定量的合金元素，可有效改变金属材料的性质，增强金属材料的抗腐蚀性能。通过增加表面保护层对金属材料表面进行处理，可阻断金属材料和各种腐蚀介质直接发生化学反应，起到保护作用。在金属材料防腐蚀处理中，可进行表面磷化处理，把金属材料直接浸泡到磷化液中，通过电化学反应，金属材料表面形成一层致密难溶的化学转化膜，使金属表面具有较强的硬度、强度和弹性，能长时间抵抗介质的腐蚀。金属材料氧化处理也是常用的防腐蚀措施，通过高温加热在金属材料表面产生致密的氧化薄膜（称为发蓝处理），这种处理工艺在钢材防腐蚀中应用广泛，形成的四氧化三铁氧化膜具有较强耐氧化性和抗腐蚀性能，同时该方式不会对材料的精度产生直接影响，也适用于精密仪器的防腐蚀处理。非金属涂层处理是指在金属材料表面涂布一层抗腐蚀性能优良的塑料、陶瓷或油漆等物质，既增强金属材料的抗腐蚀性能，又能起到绝缘和美观的作用，常用于医疗用品和生活用品的抗腐蚀处理。另外，通过电镀、化学镀、喷镀的方式可在金属材料表层形成金属涂层，常采用铅、锡和锌等低熔点、抗氧化性能优良的金属作为涂层材料，也具备很好的抗腐蚀性能。
3.改善金属材料的使用环境
金属材料发生腐蚀的原因是其使用环境中存在腐蚀介质，因此可采用湿度控制和温度控制的方法，改善金属材料的使用环境，有效控制腐蚀介质的浓度，减缓金属材料发生表面和结构腐蚀的速率。再者，要加强对金属材料的养护，定期检测金属材料的腐蚀程度，针对出现的腐蚀点和腐蚀裂缝进行修补，避免腐蚀介质继续腐蚀金属材料内部结构，在工程中常采用除锈涂油漆的方式来避免暴露在介质环境中的金属材料继续腐蚀。
四、结语
金属材料是经济发展的支撑，在各个领域中发挥着重要作用。在应用金属材料时往往会面临着防腐蚀的难题，金属材料暴露在腐蚀介质环境中，会发生小孔腐蚀、裂缝腐蚀和应力腐蚀等多种结构性破坏，从而对金属材料的使用功能产生严重的影响。因此，要采用电化学保护法、材料改性、表面处理和改善使用环境等防腐蚀措施来增强金属材料的性能，优化金属材料的环境适应力，增加金属器件的使用寿命。
参考文献：
金属材料理化分析篇5
国内许多材料专业是在之前的铸、锻、焊、热处理等专业基础上建立起来的，国家振兴东北老工业基地的政策，使得以金属材料为主体的专业仍然担负着人才培养的重要任务。我校金属材料工程专业在设立之初，立足专业教师优势科研方向及社会经济发展，结合国家重大战略需求，设置了先进材料和无损检测专业方向模块，学生既能掌握深厚的金属材料工程专业基础知识，同时又能在新材料研发及金属材料缺陷、损伤评价等方面得到训练。2011年，为了配合国家战略性新兴产业需要，以先进材料专业方向为基础筹建的功能材料专业，获得教育部第七批高等学校特色专业建设点的支持，成为国家战略性新兴产业相关建设专业之一。在我校2012年的培养计划中，顺应国家“高等学校创新能力提升计划”中提出的“提升人才、学科、科研三位一体的创新能力，构建面向行业产业以及区域发展重大需求”以及国家“十二五”科技规划中“科技与经济紧密结合，将促进科技成果转化为现实生产力作为主攻方向”的战略需求，结合本专业教师近年来承担国家重点基础研究发展计划(973计划)、863计划等科技项目的实际发展，设立了金属材料工程与技术专业方向，培养在材料结构研究与分析、金属材料及复合材料制备与成型、金属材料工程质量管理以及材料检测与表征等领域的高素质人才。材料专业的课程设置有基础课、专业基础课和专业课。专业基础课程包括材料科学基础、固态相变原理及应用、材料成型原理、金属材料学、近代材料分析技术、材料力学性能、材料物理性能等。在专业课程中，设置了材料表面工程技术、工程安全及质量管理、腐蚀及防护、热处理工艺及设备、失效分析等。其中，新设的工程安全及质量管理课程，旨在加强学生在标准规范及产品质量管理方面的知识积累，提高学生的国际竞争意识。在选修课中，有目的地新增材料工程的节能环保课程，引导学生关注专业技术的发展，同时补充有关知识，开阔学生视野，使其具备技术伦理学知识，能够认识技术发展可能带来的社会问题，并加以判断和自我约束。由于金属材料工程是一个与工程实际有着紧密联系、实践性很强的专业，因此专业基础课程和专业课程中的实验教学是整个教学体系的重要组成部分。实验教学可以增强学生对所学知识的感性认识，并培养学生分析实际问题的能力，对于强化工程素质、启迪创新思维和创造能力有重要作用。金属材料工程专业的实验课注重学生对材料基本结构、工艺、性能及其相互间关系的认识，并培养学生通过实验环节完成上述分析的能力。实验课程的设置及实验内容，对学生专业知识的掌握、能力的培养等具有重要作用。
2面向专业方向课程群的综合实验平台与模块化实验教学体系
在专业基础课的实验设置上，每门专业基础课均设置了独立的实验课，即材料科学基础实验、固态相变原理实验、材料分析方法实验、材料成形原理实验、金属材料学实验、材料物理/力学性能实验等，进一步系统整合专业基础课程体系的实验教学内容，优化实验项目，合理配置实验装置和设备，主要目的是培养学生的基本实验技能，配合理论教学深入理解材料科学与工程的知识体系。在专业课程的实验设置上，基于专业整体学时有限的实际情况，分别在两个学期设置了金属材料工程与技术综合实验i和金属材料工程与技术综合实验ii，通过系统规划、整合各课程的实验环节，使之与专业方向课程群的理论教学相辅相成，培养学生专业实验实践能力，并能够在工程问题的解决和工程思想的培养上得到进展。
专业基础课和专业课实验的设置按照演示性、验证性、综合性和设计性实验层次系统布局，渐次推进。其中演示性、验证性实验在课程学习的早期进行。重点对各类材料基础课程中的重要定理、现象、过程进行实践上的验证和事实的说明，从而使学生对该部分内容加深理解，增强记忆，牢固掌握基本理论知识。综合性实验以综合应用性实验为主体，重点是专业基础课程、专业课程所涉及的综合性、系统性、实践应用性、专业性较强及知识面较宽的工作原理、工艺过程、系统分析与设计等教学内容的实验。综合性实验使学生在综合应用、实践操作、分析问题、解决问题等基本技能方面得到训练和提高。设计创新性实验以学生设计、创新为主体。学生利用学过的理论及专业知识，通过科学的命题、选题，开设、开发创新性实验，旨在调动学生的创新积极性，启发学生的创新思维，增强创新能力培养。为完成实验课程教学内容，达到实验教学目的，有效利用实验资源，我们为实验人员及学生提供灵活的选择，在专业基础课和专业课系列实验的大框架下，设置六个二级平台：(1)样品制备平台；(2)显微组织观察及表征实验平台；(3)相变测试及分析实验平台；(4)性能测试及表征实验平台；(5)金属材料工程与技术综合实验平台；(6)无损检测综合实验平台。在各二级平台中建设模块化的实验单元，为各类实验提供平台。例如：在样品制备平台二级平台下设置块材样品制备技术、薄膜样品制备技术、电镜样品制备技术、性能样品制备技术等实验模块；在显微组织观察及表征实验平台二级平台下设置金相显微镜的构造、成像原理与使用方法，金相组织的观察与分析方法，物相定性、定量分析方法，材料成分分析、表征方法，晶粒尺寸测定及评定方法，铁碳平衡组织观察，钢的非平衡组织观察，铸造组织及缺陷的观察，有色金属及合金的组织观察等模块。学生可以结合课程学习的内容、实验的要求，选择各模块开展实验。建立演示性、验证性、综合性和设计性实验层次合理、功能基本齐全、规模适当的教学实验体系。
3结束语
金属材料理化分析篇6
关键词：金属结构；防火材料；应用现状
在经济飞速发展和科学技术不断提升的今天，建筑行业如雨后春笋般拔地而起。在建筑金属结构中越来越引起重视的一个问题就是防火，这不仅关系着建筑行业未来发展情况，还直接决定着人们日常生活中生命安全能否得以保障。许多建筑工程被迫中止，其中的一个关键原因就是管理者防火意识淡薄和防火材料质量不过关。因此，在建筑施工过程中一定要选用科学合理的防火材料，保障建筑物的消防安全。
1建筑金属结构中防火材料的应用现状
建筑金属结构中防火材料的类型很多，功能也各种各样，对现代建筑物的安全性能起决定作用。在如今比较常见的防火材料主要有：防火板、防火玻璃、防火涂料、防火门等。文章就具体介绍了防火板和防火玻璃在建筑金属结构中的应用现状。
1.1防火板
防火板是目前市场上最常见的防火材料之一，主要分为两种：高压装饰耐火板和玻镁防火板。两种防火板的共同特点就是防火、耐磨、耐油、耐高温。玻镁防火板更是能耐住1500度的高温，深受广大使用者的喜爱。防火板主要用在建筑物的通道口、楼梯井和走廊等处，在火灾发生时，确保疏散人员能够安全撤离，并能够有效控制火势蔓延。因此，防火板在新型防火建筑金属结构中的发展空间还是很大的。
1.2防火玻璃
防火玻璃的防火作用主要表现在能够有效控制火势的继续扩大，达到尽量减少损失的目的。一般在图书馆、金融保险资料库、珠宝库和公共建筑处安装防火玻璃，这样就能阻止火势继续蔓延，最大限度减少造成的经济损失。此外，防火玻璃还具有耐热、耐压、隔音和透光性好等性能，既能满足如今使用者的日常需求，又能起到防火作用，可谓一举两得。
2建筑金属结构中防火材料的应用
如今的建筑防火材料很多，但是如何选择科学、合理、安全的防火材料是选购者必须引起重视的一个问题。防火材料选购者一定要掌握各种建筑金属结构中防火材料的性质和用途，达到保证施工人员生命安全的目的，最大限度降低火灾发生机率。下文就仔细分析了建筑金属结构中几种常见防火材料的应用。
2.1复合高分子防火材料的应用
2.1.1新型天然阻燃液
纯天然开发的新型阻燃液已经被广大建筑行业所接受。首先我们从ZpY天然纤阻燃液的性能说起。它一种无味、无色、无腐蚀性、无毒的天然阻燃液。一旦经ZpY阻燃液的效果处理，所有木制品、棉麻织物、纸张、金属板材、复和金属材料及其他一些植物纤维都会产生显著的阻燃性能。ZpY天然纤阻燃液它自身的性能是不可燃性，假如遇火也不会燃烧，只会出现局部碳化。此性能被很好的利用于消防事业，能够有效防止火势蔓延，提高安全性。
2.1.2石膏
石膏作为新型防火材料，有许多优秀的防火特性。石膏材料质地轻，便于安放。石膏强度较低，有良好的隔热性能。因为硬化过后分子空隙放大，起到了很好的保温、吸声、耐火效用。现在许多石膏板材都是以无机质石膏材料为主要建筑材料。石膏相较其他防火材料，能够迅速凝结硬化，硬化后形成的二水石膏可以脱出结晶水吸收热量，有效阻止火苗扩大。因此，由于石膏防火性强，很多高层建筑的吊顶和墙体均采用石膏这种高效能新型防火材料。
2.1.3新型金属板材和复合金属板材
建筑工程所采用的夹芯板就是金属板材，两面都由极薄的金属板构成。夹心材料必须由保温、低强度，高刚度的金属板材保证，才能起到耐火作用。复合金属板材主要有以下几种，铝合金复合金属板材、岩棉夹心吸声板、聚苯乙烯复合板等。金属板材按照一定的工艺和制作要求，生产出燃性较好的金属板材。一般应用于低层建筑的屋顶、墙面、阻隔版，建筑厂房和宿舍区的材料也通常用金属材料制成，既节约了建筑成本，有起到很好的耐火防火作用，尤其是在危险较高的工程地上。
2.1.4高分子纤维水泥板材
高分子纤维水泥板材是以水泥为主的基本材料和粘合剂，玻璃纤维和石棉为辅的增强材料。其质量轻、厚度小、抗压性和冲击性好、不容易受环境和温度因素影响。另外，它的难燃性、可加工性、耐高温性等特点是决定它作为墙体和复合墙体的首要条件。石棉水泥平板、GRC板、tK板、水泥木屑板、不燃埃特板等都是常用的高分子纤维水泥板材。
2.2新型轻质无机防火材料
2.2.1玻璃棉
玻璃是现今出现得最早的绝热性好，容重轻的优良保温隔热防火材料。玻璃棉主要由蜡石、石英砂、白云石等天然矿石制作而成的纤维状材料。它的隔冷、吸声性通常用于建筑工程。市场上的玻璃棉保温管、玻璃棉板、玻璃棉毯等都是由玻璃棉加工成的保温制品。
2.2.2矿渣棉与岩棉
矿渣棉是由冶金炉中的矿渣所熔化形成的絮状棉，具有导热性低、不燃等特点。一些建筑保温材料是以其基材加工提炼而成。岩棉是天然岩石经过高温熔化而成，许多防火构件、隔热板的原材料就是采用岩棉制成。岩棉一旦遇到高温会收缩、熔点较高，在建筑材料中能够用作高效防火设备，缓解灾情。岩棉本身经过燃烧后不会散发有毒气体，因此被国家征用为a级防火材料。
2.2.3混凝土板材和砌块加气
混凝土是我国建筑施工的重点，受到越来越多的推广。加气混凝土是在混凝土的基础上加入大量含钙、含硅物质、发气剂加工制成。砌块和调板是它的主要制品，可承受性极强，用于建筑物砌墙结构材料。加气混凝土在建筑金属结构中的应用既保证了建筑结构稳定性，又加强了安全性。
3建筑金属结构中防火材料应用的前景展望
当今影响人们健康生活的一个关键问题就是环境，所以建筑材料的选购一定要符合环境指标，材料中化学物的成分一定要严格控制在一定范围内。尤其是在人们防火意识逐渐增强的今天，对防火材料的选购和使用时，要充分考虑到其环保性和安全性，为人们日后的健康生活打下基础。因此，当今建筑金属结构中防火材料正在朝环保化、文明化的方向发展，绿色建筑材料发展成为了当今建筑业的龙头产业。
4结束语
通过以上的分析可得知：建筑金属结构中防火材料的应用不但对保证建筑物质量和安全起巨大作用，而且为人们的生命和财产安全提供了可靠保障。但是，随着如今人们对建筑金属结构中防火材料要求的升高，不但防火材料要具备较好防火作用，还需要具有一定装饰作用，给人带来视觉享受。因此，对建筑金属结构中防火材料的研发和创新势在必行。
参考文献
[1]雷祥勇.浅析新型建筑防火材料的应用[J].科技与企业，2013，2：305.
[2]杨丽萍.浅析新型建筑防火材料的应用[J].黑龙江科技信息，2013，13：162.
金属材料理化分析篇7
【关键词】口腔修复；不同材料；摩擦性能
【中图分类号】R722.12【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2014）04-0474-02
口腔修复是指针对牙齿缺损、牙齿缺失后的治疗工作。近年来，随着人们生活水平的不断提高，饮食习惯发生变化，相应增加了牙周疾病的发生率，直接影响人们进食[1]。当前，口腔修复材料得到广泛应用。为了探讨不同修复材料在口腔修复中的摩擦性能，本文特选取本院收治的84例（108颗牙）患者作为此次研究对象，现报告如下：
1资料与方法
1.1一般资料选取我院自2012年12月-2013年12月以来收治的84例（108颗牙）患者的临床资料进行回顾性分析，所有患者均通过X线显示牙齿根端无阴影、牙周病、松动叩击痛等症状。根据修复材料的不同分为树脂组、陶瓷组及金属组，每组各28例（36颗），树脂组：男患者15例，女患者13例，年龄（21-56）岁，平均年龄（38.5±17.5）岁；陶瓷组：男患者12例，女患者16例，年龄（20-59）岁，平均年龄（39.5±19.5）岁；金属组：男患者14例，女患者14例，年龄（23-55）岁，平均年龄（39±16）岁；三组患者的基本资料没有显著差异（p>0.05），具有可比性。
1.2方法树脂组患者采用的树脂材料为合成树脂；陶瓷组患者采用的陶瓷材料为釉质瓷；金属组患者采用的金属材料为合金类材料。征得患者同意后，108颗牙设计为：陶瓷桩核36颗，金属桩核36颗，合成树脂36颗。
1.3评价标准所有患者均在治疗后6个月、12个月进行随访，由专业医师对其疗效评定。
若出现以下任一症状则视为失败：修复后牙齿松动、牙周炎、修复体弯曲及修复体破裂。
1.4统计学分析本次所有调查数据均采用软件SpSS20.0进行统计分析，两组患者失败率采用%表示，用x2检验，当p
2结果
3讨论
人体牙齿组织是一种高度钙化的材料，主要包括牙根及牙冠。在牙冠表层有牙釉，是一种半透明的乳白色硬组织，剩下的为水及有机物。牙齿磨损是指牙齿在机械碰撞、热能反应及化学性质反应而造成的硬组织损耗[2]。若人体长期处于牙磨损会使牙釉质量变差，一旦牙本质暴漏出来，势必加深牙齿磨损，不仅给患者带来极大疼痛，同时还影响进食。
当前临床中所采用的口腔修复材料主要分三类，分别为金属材料、陶瓷及树脂[3-4]。首先，金属材料。根据最新研究成果表明：金属的摩擦性能良好，对破损牙齿的磨损较小。该材料与天然牙的摩擦性能接近，使用该材料制作的人工牙将不易导致天然牙的快速磨损，也不会快速被天然牙磨损，与天然牙匹配良好的生物材料。相对而言，金属材料不会加大对牙组织的磨损，并且能够降低其磨损度。其次，陶瓷材料。根据物理学研究，影响陶瓷磨损性能的因素有物理结构、化学成分及材料表面特征，更为重要的是材料自身特征。，牙釉质的磨损量随着陶瓷材料表明粗糙程度的增加而增大。一旦抛光的表明最终磨损消失，下次粗糙的结果不仅造成自身的快速磨损，同时，也会加重原有的牙齿的磨损。最后，树脂材料。根据实验研究表明：影响复合树脂材料摩擦性能主要有树脂基质在聚合转化率、颗粒大小及填料的大小等，若增加填料物质的含量可相应提高牙齿耐磨性能。不仅能够用于牙齿的填充，也可用于冠和桥的制作。我国杜路庄[5]学者在其文献中报道：选取108颗需要修复的牙齿，分为三组，分别采用金属材料、陶瓷材料及树脂材料，对其结果进行分析，在修复六个月后，金属组的成功率为94.4%大于其他两组，但在一年后三组的成功率无显著差异。在本次研究中，金属组患者6个月、12个月成功率分别为92.86%、89.29%，明显高于陶瓷组（85.71%、78.57%）、树脂组（78.57%、71.43%），其差异具有统计学意义。与上述研究不一致，可能与所选病理相关，或者与修复材料性质不同。
综上所述，相比之下，口腔修复中金属材料的摩擦性能最优，但应根据患者实际病情，选择合适的修复材料，达到最高的摩擦性能。在今后研究中，应不断对修复材料性质进行探索，研究出更为适宜的修复材料。同时，修复过程中，主治医师应该加强修复医术，提高修复的摩擦性能。
参考文献
[1]邵刚.口腔修复中不同材料摩擦性能的比较探析[J].健康必读（中旬刊），2013，12（9）：230-231.
金属材料理化分析篇8
摘要：本文重点阐述了金属材料热处理节能新技术，并针对新技术的应用方式做了重点分析，希望通过本文的阅读，大家能对此问题有一个系统的了解。
关键词：金属材料热处理节能新技术
前言
金属材料加工一直是工业生产当中的重点，金属材料进行热处理，是金属材料在加工的过程当中最“困难”的环节之一，其困难过程并不在本身的处理工艺上，而是在如何做到节能减排上，现有的金属材料热处理工艺不但高耗损、低产出、能源利用率低；金属热处理设备陈旧、工艺技术落后；产品达标率低，需要多次处理，而且还存在着缺乏专业热处理人才，缺乏专业技术指导的现状，所以正是针对这一点，笔者通过分析现有的金属热处理工艺问题，从而浅析一下节能新技术的开发。
1金属材料热处理节能技术现存在的问题
金属材料热处理属于机械制造当中的一种，由于在制造过程当中产生高温，所以对材料有着极大程度上的损耗，并且金属在高温的环境下容易产生“不可控制变形”导致生产处的材料有着不少缺陷，并且伴随着金属熔化，金属当中的有毒气体排出；废渣无法处理；工业浪费无法避免等众多原因，导致金属热处工艺已然存在着大量的影响环境的问题。伴随着近年来“节能型社会”口号的提出，当下各国都在积极研究如何才能避免金属热处理的浪费，所有研究人员都在探讨一种高效的、节能的、有循环利用能力的生产方式，来确保金属材料热处理技术的节能完善，正是针对以上问题，笔者总结了多种新兴节能技术，以便各位同仁在日常工作当中的应用。
2金属材料人处理节能新技术的应用
2.1化学热处理薄层渗入技术
化学热处理薄层渗入技术就是打破人们常认为各种化学元素渗入金属表层深度与性能成正比的认识。实践与理论分析认为，过深的渗层，不但降零件的韧性，且不利于产品综合性能的提高，还浪费能源，增加成本。由于加热时间的增长而使能耗增大，污染上升。为此我国已经采用化学热处理薄层渗入技术，若渗碳层减少30%，则可节电33%。我国用量巨大的自行车钢球生产中，采用薄层渗碳后，不但使生产效率提高42%，节电30%，也使甲醇和煤油的消耗下降52%，寿命提高2倍，取得节能环保双丰收。
2.2工具零件超硬涂层技术
工具零件超硬涂层技术就是通过离子轰击化学热处理，表面沉积硬化在模具和刀具上应用，经溅射处理2μmtin后，大大提高使用寿命。由于高新设备可对热处理全程自动电脑监控，时间缩短，质量提高、加热源发生根本变化、而有利于高效、优质、节能、环保生产。
2.3振动时效处理技术
振动时效处理技术就是为消除金属制件残余应力，使其稳定尺寸、防止变形与开裂技术。传统的时效工艺一般采用热处理炉低温长时间加热时效，结果造成成本高、周期长，伴随着长时间的加热，不可避免的造成电耗增大。为此利用不同频率产生的多谐波共振原理制造的多型振动时效系列电脑控制设备，可以大大节约电能。振动时效处理技术与热处理炉相比可节能40%，金属韧性可提高35%。
2.4热处理CaD技术
热处理CaD技术是应用计算机模拟技术，在模拟生产环境下研究和设计热处理工艺。在开发智能控制热处理喷淋、喷雾冷却技术、淬火剂和淬火方法的正确选择、用变传递系数方法加快渗碳过程减少废气排放量、热处理节能等方面，热处理智能CaD技术可发挥主要作用，是高新技术在绿色热处理中应用的重要方面。通过3D技术，从全方面的还原处理效果在实际过程当中的发挥作用，从而通过分析统计，找出适合的材料，适合的炉墙结构，从而减少热处理过程当中的故障，保障施工的稳定进行，极大程度的减少了人力、无力的消耗、做到了可预见性。
2.5真空热处理工艺
无氧处理介质是真空热处理工艺最大的优点，通过无氧技术的应用可以极大程度的提高渗碳温度，极大程度的缩短时间，并且能够极大程度的缩短预热时间，保障时间计算的有效性能；大范围的控制淬火保温时间，保障金属材料的有效利用；空载时可以随时停炉，保障装炉工件之间的时间距离，做到有效的冷却降温防止炉内温度过高对工件造成损害。其具体优点在于：防止氧化性、真空热处理工艺稳定性和重复性好、处理工件无氢脆、利用率高、真空脱气作用强、操作安全、淬火变形小、能耗少等，但是也有着相对的缺点就是：设备投资过大，虽然在生产工艺上节能，但在机械利用上并不经济；有些合金元素在真空中蒸发较大，不能做到所有金属热处理都可以节能减排。
2.6激光热处理技术
激光热处理技术是一种直接作用于金属表面，改善金属表面本质的处理方式，并且抛弃了传统的高温、淬火等直接作用于金属内部的热处理方式，极大程度上的减少了材料的消耗。激光处理技术还可以通过数字化的机床操作，大功率高效能的作用于流水生产线，极大程度的减少了时间的消耗以及，机械的投入使用。比如在生产45#钢时，用传统工艺生产必须要考虑功率密度、速度、硬度、淬火深度的比例关系并且要考虑钢材在热处理过程当中的损耗、机械投入使用的功率等，但是使用激光热处理技术后，可以直接改变钢材表面的组织结构，使45#钢在热处理后的硬度可达到HRC55左右，完全超越了普通热处理技术，既做到了高效节能，又完善了整体工艺。但是在这里笔者要特别强调一点，激光热处理技术虽然适用于改变金属表面组织，完成“薄膜式”硬化，但是其对于一些具体需要开槽、打孔、夹角、微区等具体技术的开拓还有着很多的不足，也不能作为一种全能技术应用于所有的金属材料热处理当中。
结束语
金属材料热处理节能的开发应用是近年来才被提上日程的，通过上文阐述我们一共总结出了化学热处理技术、工具零件超硬涂层技术、激光热处理技术、振动时效处理技术等多项新型的节能技术，但是在此笔者还需强调一点，那就是在进行热处理节能技术开发的同时，也应当考虑一下对于机械制造生产设备的利用，如此才能保障从生产到工艺全方面节能的效果。
参考文献：
[1]江利，闫非，汪剑.我国热处理能源结构分析[J].热处理，2008，23（6）：32-37.
[2]李春月，解念锁，王艳.SiCp/Cu复合材料的高温抗氧化性能研究[J].陕西理工学院学报（自然科学版），2009，25（4）：1-4.
金属材料理化分析篇9
关键词：金属材料；兴趣；教学；知识分解；应用能力
中图分类号：G712文献标识码：B文章编号：1006-5962（2013）04-0063-02
《金属材料与热处理》是技校理论教学课程中一门与生产实践联系比较密切的课程，是机械专业学生学习各专业工艺学与生产实习课程的基础。在机械专业课程设置中，金属材料热处理课程是学习专业课不可缺少的内容。通过对这门课的学习，不仅可以帮助学生掌握常用钢材的成分、组织、性能及热处理工艺之间的相互关系，同时可以培养学生正确选择和合理使用材料、制定和掌握热处理工艺规范等多方面的应用能力。
我在十几年《金属材料与热处理》课程教学中，根据机械专业学习的特点采用灵活、多样化、多层次、多途径的教学策略。通过改进教学方法对促进课程教学实践探索。
1专业理论的认识教学
认知过程是指人们对于某种事物或某个技术动作整体了解。机械专业理论在实际教学过程中，有一个需要建立知识概念的过程和感性认识的过程。这个过程就是学生树立常用的理论基础。
举例子，吸引学生注意力，学生会对自己熟悉或相关的课题内容产生兴趣。因此，教师上课时应针对学生的状况，灵活地使课本内容贴近学生的生活和经验，使学生对教学内容产生亲切、熟悉的感觉，吸引学生的注意力，进一步激发学生学习更深层次内容的求知欲望和学习动机。如"金项链是用金制作的"，"易拉罐是用铝做的"，"香烟盒的内包装纸是用锡纸做的"，"车床的床身材料是铸铁"，"电线是铜芯的"，"防护网是用不锈钢做的"等等。由于这些物体都是学生平时见过甚至是用着的，已有了一定程度的感性认识，因此，在讲金属的性能，如金属的导电性、导热性、耐高温性时，很多学生都能马上领悟。
又如：在金属的晶体结构中，就是同学了解常见金属物质内部分布，了解结晶过程。理论教学内容要侧重专业要求，强调学习的实用性，引导和培养学生动手能力，分析问题和解决问题的能力。从学生不同层次认识理解理论概念能力出发，观察生活，收集素材，详细分析教材，结合专业课程之间联系，确定教材中各章节单元的教学重点。把机械专业相关需要知识作为突破点，降低一些抽象的，纯理论的原理内容分析，根据教学大纲对教材做必要分析分类筛选，简化剔除一些实用性联系不强章节内容；降低教学内容的深度和难度，从而确定与机械专业的实际应用相应的教学目标。增加与专业实用性较大内容，并结合学生兴趣爱好出发点，开阔课堂教学思路，活跃课堂学习氛围，提高基础理论概念教学目的，提高教学质量为结果，达到更好的课程教学效果。
2专业知识的合成分解
在《金属材料与热处理》教学中，应紧紧围绕机械专业理论，开展教材内容分析，把各章节内容与相关专业课程学习系统地有目的划分。
如金属材料的力学性能与《工程力学》和《机械基础》有联系，金属的工艺性能与《钳工工艺学》和《车工工艺学》有联系的，金属材料的热处理与《钳工工艺学》和《车工工艺学》有联系等。例如：金属材料的性能对车工，钳工的加工的影响。例如：刀具的磨损、加工工艺的选择、切削性能等。
通过钻研教材章节内容，把相关联内容进行整合优化，找到并提出引导理论概念的问题去解决。改进课堂教学形式，采取讲故事，挖掘学习兴趣。通过对专业知识相关故事的生动介绍，学生对所学的课程有了较为全面的了解，让学生在探索中产生了学习兴趣，并且改变了以教师为中心，学生被动接受知识的局面。所以改进课堂教学模式，学生掌握理解金属材料与热处理知识是通过教师的引导探索和学生在自己的实践活动中所获得。要改变在教学中按部就班教授教材内容的传统教学方法，注重调动学生学习的积极性和主动性，让学生在探索中产生学习兴趣，并且改变以教师为中心的，学生被动接受知识的局面。我们积极倡导接授职业教育的学生具有探索和创造性，应在教学模式变革中得到发挥。分解分析专业知识，找到符合职业教育院校学生的认知规律，把学生学习主动性调动起来，才能激发学生学习专业技能的兴趣劲头。
3相关专业的联系实践
以学生为中心，有准备地对教材进行分析分解，选择适宜学生的教学模式，能够促进学生创造性学习。《金属材料与热处理》课程中金属材料工艺性能，通常在教学中是直接介绍定义、概念，然后介绍材料性能的应用形式。这样学生还没有记住概念就进入到具体实践应用，从教学角度上看内容漫无边际，讲述的理论知识使学生摸不到头脑，学生也就提不起精神，跟不上教师教学过程更没有学习兴趣积极性；如果先结合钳工与车工实践练习，找到利用切削加工方式在对金属材料加工过程中出现特点去挖掘出材料的性能，能够更加直观理解课程内容，可采用以下几点：（1）与各专业密切结合，对不同专业有不同侧重。例如冷塑变形理论与钳工，铆工联系紧密，金属材料知识与机械制造各专业均有密切联系，但也要有不同侧重。如焊工侧重普通碳素钢；车工钳工侧重优质碳素钢；钳工工具多为碳素工具钢、低合金结构钢；而车工工具多为高速钢、硬质合金等。总之对不同专业要有不同侧重，不能用同一教案。（2）要能找到每个理论、每种材料、每个工艺在生产实际中的落脚点。金属材料与热处理的每个理论都与生产实际有密切联系，每种材料都有特定应用范围，这些都要在讲授中具体体现出来，通过生产中的实例加以说明。（3）对于生产实际问题，要能从理论上分析，并能从理论上找到解决实际问题的方法。在教材的第一章的金属材料的力学性能中，金属材料的硬度测试一般学校没有条件做相应的实验，不同金属材料所表现出的硬度可以通过钳工与车工实践课来展示，例如：在上课前先找出不同的碳钢、铸铁、优质碳素结构钢、弹簧钢、工具钢等金属材料，利用锯削、锉削、车削、钻孔等加工工艺进行金属切削，根据钢锯条、锉刀车刀、钻头等工具的磨损情况及切削的难易程度，让学生理解不同金属材料所表现出不同硬度概念，进入到理论教学。在讲述金属材料的疲劳强度中，先让学生自己在没有辅助设备情况下切断8#铅丝，带着困惑按老师演示方法试验。通过试验，双手循环弯曲铅丝，使铅丝折弯处产生重复应力，弯曲到铅丝的最后折断，使学生理解到金属材料存在大小不同的抵抗应力疲劳，并且会产生破坏的危害。
在教材第六章"钢的热处理"中，热处理工艺在钢的内部组织结构变化反映在钢材料的性能变化。在教材分析处理中，可以先确定钢的内部组织变化的温度为主线，通过在钳工实践中錾子的制作作为突破口，把錾子加热到不同温度后，实践在不同温度下和不同冷却介质中淬火，根据錾子在錾削时使用的实际不同效果，去理解钢材料在热处理工艺中温度不同对内部组织变化影响，体现到錾子的錾削性能变化，通过钳工的实践应用明确热处理组织变化的形式。
做实验，用实验求证理论，《金属材料与处理》是一门与生产实际联系比较密切的实验学科，虽然大的实验无法在学校里完成，但教师也可以开动脑筋创造条件，设计一些简单易行的实验激发学生的学习兴趣，通过实验验证理论，提高学生对知识的认同感。例如：在讲到材料的硬度时，可用简单的实验求证课本知识；找一把小刀削橡皮擦和铅笔。小刀可以轻而易举地切削橡皮擦，而切削铅笔却要花很大的力气。说明橡皮擦的硬度底，而铅笔的硬度高。另外，针对现有教学体制下学校实验能力不足的问题，教师还可以与当地的科研院所联系，带学生到实验室去参观，以弥补实验教学的不足，增长学生的见识。例如，在讲完"金属力学生能"这一章节时，带学生到材料研究所进行参观。在实验室里，学生观看了许多实验，如材料的硬度测试、冲击实验、拉断实验、压缩实验，还看到了用光谱仪进行元素的检测。要整个参观过程中，学生表现出了很大的兴趣，认为看到的东西验证了课本的内容，对掌握知识有很大的帮助。实验教学的特点是直观性和可操作性，它不但能激发学生的兴趣，而且具有很强的说服力。
4用事例诱导激发学生学习兴趣
近几年，来我校就读的学生有较多一部分来自外地及农村，他们对整个机械行业了解的不多，对社会的实践知识较为缺乏，对工厂极为想往。紧紧抓住这一渴望心理，激发学生的学习兴趣及求知欲，使学生产生爱听爱学的念头。如疲劳现象许多机械零件都是在循环载荷的作用下工作的。例如曲轴、齿轮、花键轴、弹簧，各种轴承等等。工作过程中，上述机械零件都是在它们的工作应力还低于制作材料的屈服点或屈服强度的情况下发生断裂，这种现象称为疲劳现象。疲劳断裂与静载荷作用下的断裂不同，不管是韧性材料还是脆性材料，疲劳断裂都是突然发生的，事先无明显的塑性变形作为征兆，因而具有很大的危险性。为什么会出现此现象，学生普遍表示不理解。为什么呢？因为在我们前面讲过拉伸曲线内容时，通过对拉伸曲线的分析，学生已经知道金属材料断裂前的最大应力是抗拉强度，而屈服点或屈服强度的应力低于抗拉强度，应当讲，在抗拉强度以下工作的零件是安全的，不会破坏，可为什么这些零件在低于屈服点或屈服强度的情况下发生断裂，学生困惑多多。为此，在授课过程中举一例：在第二次世界大战中，有这样一个战例，当时法西斯德国派出轰炸机频频轰炸英国本土。英国皇家空军驾驶战机空中拦截，战况惨烈，突然，在不长的一段时间内，英国战机相继坠落，机毁人亡。英军方对坠落飞机介入调查，最初的结论认为，德国是否发明了什么新式武器，因为在坠落飞机的残骸上，无任何的弹痕，从而引起一片恐慌，但随着调查的深入，最终正确的结论是：这些坠落的战机无一例外的是由于疲劳现象的发生而坠毁的。也就是说，飞机发动机内的零件出现了疲劳断裂。究其原因做进一步的分析，机械零件之所以产生疲劳破坏，主要在于制造这些机械零件的材料表面或内部有缺陷。如：夹杂、划痕、尖角、软点，显微裂纹等等。这些地方的局部应力大于屈服点，在循环载荷的反复作用下，产生疲劳裂纹，并随应力循环周次的增加，疲劳裂纹不断扩散，使零件的有效承载面积不断减少，最后达到某一临界尺寸时，而突然断裂。通过此例，同学们一下就明白了，而且全神惯注，饶有兴致地掌握了这一教学上的疑难点。
总之，在《金属材料与热处理》的教学中，针对课程中的某些疑难的内容，概念，应尽可能的多采用有趣直观、多样的方式进行启发式教学，多列举生活，生产中的实例，采用多媒体现代化教学，以学生为中心，活跃课堂气氛，将抽象，深奥的知识，用生动形象的语言和举例，深入浅出地讲授给学生，使学生能够相对容易地理解和吸收，并能举一反三，应用到实际中去，同时激发学生学习的积极性和主动性，使学生能够更多地感知知识，更牢地掌握知识，以达到"讲的透，学的活，记得住，用得上"之教学目标和要求。
5强化专业理论的理解
教学方式的选择适应教学活动的开展，通过教学方式的设计，更能体现机械专业的特点，确定教材的侧重点，优化教学结构开创教学新思路。课堂教学从学生理解的角度出发，开发不同形式教学方式，开阔思路，活跃课堂气氛，促进教学质量的提高。专业基础课程本身就是为专业实践课程服务的，理论与实践的结合教学是对机械专业教学策略必须要进行的深入研究。基础课内容实用性要求学生认识理解学习课程和总体目标，激发学生学习兴趣，并要为后续的专业课程和专业技能做好铺垫。把涉及到机械专业课程和专业相关内容对应，把理论知识对专业技能辅助作用对应，把专业理论贯穿于整个教学过程中，由点到面反应到各个专业课程的学习，加快抽象理论的理解掌握，强化理论知识对专业实践课程支持作用，促进专业实践教学，积极探索行之有效的教学策略。
对《金属材料与热处理》课程设计，改变传统的课堂理论教学观念，把机械专业的相关课程及学生的动手实践结合起来，丰富教学内容，增加学生学习机械专业的应用能力的培养，使枯燥的理论学习变成活灵活现的动手操作，增强学生的理解，并能够使学生产生专业知识的兴趣，通过实践收到一定的效果。
参考文献
[1]《工程材料》，清华大学出版社，2008年.
[2]《金属材料及热处理》，上海科技出版社，1980年.
金属材料理化分析篇10
关键词：金属及合金材料；氧；氮；氢；联测
中图分类号：F406.5文献标识码：a
金属及合金材料中的氧、氮、氢成分对材料的物理和机械性能有很大影响，在材料研究、生产和使用过程中，需要对这些元素进行定量分析，人们已采用各种方法对这些气体元素的测定进行了研究。金属中气体的分析始于上世纪三十年代，最初用氢还原法测定钢铁中氧，真空加热法测定钢中氢。四十年代以后随着真空技术的发展，用真空熔融法测定氧的准确度大为提高，是气体分析的标准方法，但由于设备和操作繁杂，分析时间长，真空检漏费事等原因，已经逐步被惰性气氛下的熔融还原法所代替。熔融还原法设备简单，操作方便，分析速度快，其准确度和灵敏度取决于所用装置的结构和测定仪器的精度、操作条件、稳定性、空白值等。
1.红外-热导法
目前对金属及合金材料中气体元素分析方法的研究，普遍采用脉冲电极熔融法。在石墨坩埚里处理试样，将o氧化为Co进而转化成Co2，n和H释放为n2和H2。混合气由载气氦载出，通过红外吸收法测定Co2进而换算出氧的含量，用热导检测法测定氮的含量，用氩气做载气热导法测定氢的含量。但当使用氦气做载气时，由于氢气的热导系数与氦气的热导系数比较接近，此时不能用热导法测定氢的含量；当使用氩气做载气时，由于氮气的热导系数与氩气的热导系数也比较接近，此时不能用热导法测定氮的含量。因而在单次测量中仅能实现氧、氮或氧、氢联测。
近几年来许多冶金分析工作者对固态金属及合金材料中气体联测进行了研究，其中西部金属材料股份有限公司的石新层等使用LeCo公司的tC-600氧氮联合测定仪，与tC-400系列的检测系统进行了对比，建立了钛及钛合金中氧、氮的脉冲惰气熔融分析方法。昆明贵金属研究所方卫等使用德国eLtRa公司on-900型氧氮分析仪同时测定高温钛合金粉样中的氧、氮含量，并将该法同样推广到其它粉体(如铌粉)中氧、氮的测定。北京有色金属研究总院周海收、王剑秋等在金属及合金中氧、氮的测定方面做了非常多的工作，他们使用LeCo公司tC-436氧/氮分析仪，分别对铜铬、铜钨、铜钼合金，混合稀土储氢合金，以及稀土金属钕和镝中杂质氧和氮进行了测定，并将自行设计的座状坩埚应用于钢铁，钛及钛合金中氧、氮的同时分析。
氧、氮或氧、氢联测，较单独分析提高了效率，在灵敏度方面也略有提高，但依然无法实现3种元素的真正联测。onH-2000氧氮氢分析仪虽然实现了单机测量3种元素，但还需要2次测定，同时存在仪器构造复杂，分析过程繁琐，分析时间较长等不足，测定结果的准确性与稳定性容易受到中间处理阶段的影响。因此，研究和应用氧、氮、氢同时分析即联测技术非常必要。
越来越多的冶金分析工作者都关注金属及合金中的气体元素氧、氮、氢联测的新方法。另一原理的氧氮氢联测仪器是美国LeCo公司的tCH-600氧氮氢分析仪，该仪器采用高纯氦为载气，石墨坩埚里的试样在电极炉中被高温加热，于惰性气氛(氦)中熔融，试样中的氢以H2形式析出，氧和坩埚中的碳形成Co和少量的Co2，氮以n2形式释放出来。从炉中释放出的混合气体被载气(氦气)携带，通过加热的稀土氧化铜，使Co氧化成Co2，H2被氧化为H2o，由H2o红外检测池检测氢含量，1个Co红外检测池和2个Co2红外检测池共同检测氧含量，随后再经碱石棉吸收Co2和无水过氯酸镁吸收H2o，最终样气通过质量流量动态补偿后，被氦气携带流经热导池检测氮量。红外吸收池和热导池所得电信号经微机的数学运算直接输出氧、氮、氢的含量。该仪器采用脉冲加热炉，通过改变电流和功率来控制加热温度，有斜率升温、温度保持、步进升温3种炉温控制方式。炉子最大功率为6.5kw，最高温度3000℃，气路全部采用不锈钢管道，并实现了整个气路系统检漏的自动化。中科院金属研究所的朱跃进等分别使用tC-436氧氮测定仪、RH-404氢测定仪，以及tCH-600氧氮氢测定仪对纯金属和高温合金等金属材料中微量的氧、氮、氢进行了测定，在测定过程中分别采用单测o、同时测n、o和单测H、联测n、o、H的模式，对比了仪器分析参数和样品制备方式对分析结果的影响，说明新型的氧氮氢测定仪可以达到现有的分析要求。
2.气相色谱法
最早应用于固态金属及合金材料中氧、氮、氢同时测定的方法是惰气熔融-色谱法。其原理是将试样置于惰性气体流的光谱纯石墨坩埚内，施加以低电压、大电流，使坩埚连同试样一起在数秒或数十秒之内达到近3000℃高温，样品中的氢、氧、氮则分别以H2、Co、n2的形式释放出来，随着载气进入色谱柱而被分离。由于其热导率的差异，当它们分别流经热导检测器时，相继改变桥臂阻值，导致输出讯号发生变化，经衰减后联接到电子电位差计上，分别记录其峰，依据峰高分别计算各个组分的含量。由于经过柱分离，该法的分析时间较长。
材料研究所的宋忠训采用脉冲加热色谱法测定铝钼合金中氢。目前该类仪器应用在钢铁及焊缝材料中氧、氮、氢的检测比较多，例如攀枝花钢铁研究院的罗永杰采用SQm-1型脉冲色谱仪，填充国产碳多孔小球tDX-02作为新型固定相，实现了钢铁中氧、氮、氢的联合测定。上海电站辅机厂王建林等使用SQm-1型脉冲加热气相色谱仪建立了测定钢铁焊缝中气体氢、氮、氧分析方法，同时对测定过程中因外界条件产生的空白值进行了大量的研究，并提出降低空白值的有效措施。
目前比较具有代表性的商品化仪器为大连宇科仪器有限公司SQm-1型和SQm-2L型氢氮氧联合测定仪，该仪器可实现一次进样完成氧、氮、氢的分离，适用于冶炼及金属材料部门粉状及块状样品中氢、氧、氮的含量测定，在5～10min左右测出氧、氮、氢的含量。仪器的脉冲炉温度最高可达3000℃以上，并在最高温度下可连续加热60s，以廉价的氩气做为载气。脉冲加热-色谱法需要选择色谱柱(种类、长度、温度等)，可连续投1～15个样品，柱箱温度为20～150℃(±0.2℃)，流量约几十毫升，但测定的精密度、灵敏度较差。
3.质谱法
用质谱法同时测定氧、氮、氢已经有成功的尝试，但是测定对象不是固体材料而是高温熔融金属。Kreuser等曾应用一种由minco研发的测定熔融金属中的氧、氮和氢含量的新方法，采用一种特制的探头和四极质谱，在钢水中，仅在探头的一次浸入中实现氧、氮、氢的快速定量分析，对于改进金属冶炼质量和提高产量提供一个崭新技术方向。
基于同样的原理，用传统的脉冲熔融法提取金属和合金材料中的气体，引入质谱分析，理论上能实现氧、氮、氢的真正联测，且在分析灵敏度和精度方面有望得到进一步改善。由于质谱是通用性检测器，在3种元素同时分析时相互干扰极少，使得仪器气路结构有可能大大简化。
光谱法
光谱法测定氧和氮的分析范围一般为0.0005%～0.040%(质量分数),检出限为0.0003%(质量分数),误差小于国家标准(GB223.37289)的允许误差,分析时间为2～3min(包括样品制备和样品两次激发分析)。金属中气体光谱分析法应用于炼钢生产中的过程及成品分析,特别是炉外精炼和连铸,实现了氮与常规合金元素的同步分析,降低了分析成本,缩短了分析周期。
5结语
随着各种新材料发展，对金属和合金中氧、氮和氢的分析精度和效率提出了越来越高的要求。氧氮氢快速、同时分析技术的开发和应用得到关注。现有联测仪器为避免不同成分间的相互干扰采取了很多转化、处理技术，使得仪器结构复杂，分析时间长，以质谱为检测器的氧、氮、氢联测技术有望成为该技术领域的发展方向。
参考文献：
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