化学在金属材料中的应用的小论文

多孔金属材料的制备工艺及性能分析多领域有着广泛的应用前景。本文概述了多孔金属材料的常用制备方法及其主要性能。关键词:多孔金属材料;制备;性能;应用摘要 :多孔金属材料是一种性能优异的新型功能材料和结构材料，具有独特的结构和性能，在很科学家极大的兴趣，成为材料类研究的热点方向之1 引言一，自 20世纪 90年代以来，美国的哈佛大学、英国在传统的金属材料中，孔洞 (宏观的或微观的 )的剑桥大学、德国的 Fraunhofer材料研究所、日本的被认为是一种缺陷，因为它们往往是裂纹形成和扩东京大学等对多孔金属材料的制备工艺和性能进行展的中心，对材料的理化性能及力学性能产生不利了广泛的研究，获得了一批研究成果 [2-5]。在我国，的影响。但是，当材料中的孔洞数量增加到一定程多孔金属材料的基础和应用研究也逐步得到重视和度时，材料就会因孔洞的存在而产生一些奇异的功发展。近年来，研究队伍不断壮大，在制备技术、结能，从而形成一类新的材料，这就是多孔金属材料。构和物性等方面的基础研究以及在各种民用和国防按照孔之间是否连通，可以把多孔金属材料分为闭领域的应用研究均取得了一定的进展，已经引起我孔和通孔两类，如图 1所示。该类材料具有良好的国政府、中科院和航空航天等部门的高度重视，尤其吸能性能、高阻尼性能、吸声性能、电磁屏蔽性能及值得一提的是，我国在 2005年立项的国家重大基础良好的导热导电性能 [1] ，因而在一般工业领域 (如研究计划 (973计划 )“超轻多孔材料和结构创新构汽车工业 )、国防科技领域及环境保护领域等有着型的多功能化基础研究 ” ，更是体现了对该类材料广泛的应用前景，它的设计、开发和应用引起了中外研究的重要性和迫切性。水化物等，然后将均混的混合物压制成密实块体即到目前为止，已开发的制备多孔金属的方法很多，涉及到的领域也非常广。根据在制备过程中金属所处的状态，可将多孔金属的制备工艺分为以下三类 :液相法、粉末烧结法和沉积法。 1 液相法液相法包括的种类比较多，且较易制备大块的多孔金属和产品易商业化，成为多孔金属材料制备的主要手段，液相法主要包括以下几种: 1 颗粒渗流法颗粒渗流法[ 6 ]原理是首先将颗粒在模具内压实，烘干形成预制块。然后通过压力将金属液渗入中，并强烈搅拌使空心小球分散，最后得到空心球与金属基体形成的多孔金属材料。空心球铸造法的特点是孔径和孔隙率易于控制，材料综合力学性能好。 2 粉末冶金法粉末冶金法主要包括粉末烧结发泡法、烧结-脱溶法、松散粉末烧结法、中空球烧结法等。 1 粉末烧结发泡法这种工艺[ 12 ]是首先将金属粉末和相应的发泡剂按一定比例均匀混合，发泡剂可以是金属氢化物、半成品，最后将此半成品加热到接近或高于混合物熔点的温度，使发泡剂分解，金属熔化，从而形成多孔泡沫材料。此种方法易于制作近半成品的零件和到颗粒预制块的间隙中，最后将颗粒溶除即可得到通孔结构的多孔金属材料。 2 精密铸造法精密铸造法 [8]是首先用耐火材料浆料填满海绵状泡沫塑料的孔隙，待耐火材料固化后，加热除去塑料，即形成一个多孔预制块体。然后把液态金属液浇入到预制块上，加压渗流，这一点类似于渗流过程。最后再除去耐火材料，就形成与原来海绵状塑料结构相同的多孔金属材料。 3 熔融金属发泡法熔融金属发泡工艺可分为两种，发泡剂发泡和通气发泡 [9， 10 ]。前者是在熔融的金属液中加入发泡剂 (如 TiH2 ) ;后者则是在金属液中通入气体 (如惰性气体 )。这两种工艺的共同特点是可制备孔隙率高、尺寸大、闭孔结构的多孔金属，但过程控制较为复杂，孔结构分布均匀性不高。 4 空心球铸造法空心球铸造法 [11 ]的原理是先采用商用酚醛塑料小球在惰性气体环境中加热直至塑料碳化，形成中空的小球。然后将这些中空的小球加入到金属液三明治式的复合材料，而且孔隙率较高，孔分布均匀。 2 烧结 -脱溶法这种制备工艺 [13 ]首先是将金属粉末和可去除填充颗粒均匀混合，其中可去除填充颗粒一般包括两类，一类为可溶于水或其它溶剂的盐 (如 NaCl等 )，一类为可分解有机物 (如尿素、碳酸氢氨等 )，均混后把混合物压制成致密的半成品，然后在一合适的温度烧结。若填充颗粒为可分解有机物，则烧结过程中颗粒会分解气化 ;若填充颗粒为可溶性盐，则在烧结后可用溶剂将其溶去便得到多孔金属材料。 3 松散粉末烧结法松散粉末烧结 [14 ]是把松散状态的金属粉末不经压实直接进行烧结的方法。此种方法可用于生产多孔金属电极。 4 中空球烧结法通过将金属中空球烧结，使之扩散结合而制造多孔材料的方法。此方法制造的多孔材料兼有通孔和闭孔。金属中空球可通过下述方法制备 :在球形树脂上化学沉积或电沉积一层金属，然后将树脂除明显的三阶段特征，即初始的弹性段 (Linear Elasticity)、中间的平台段 ( Plateau)和最后的致密段 (Densification)。其中，平台段的起始点应力称为泡沫材料的屈服或坍塌强度，此强度远小于其基体的屈服强度 [1]。当多孔金属材料受到外加载荷时，因屈服强度低很容易发生变形，而且变形量大、流动应力低，在变形过程中通过孔的变形、坍塌、破裂、胞壁摩擦等形式消耗大量能量而不使应力升的。高，从而能有效地吸收冲击能。这种在较低应力水形成金属烟。金属烟在自身重力作用及惰性气流的平下吸收大量冲击能的特征正是冲击缓冲所需要携带下沉积和冷却。因其温度低，原子难以迁移和扩散，故金属烟微粒只是疏散地堆砌起来，形成多孔 2 高阻尼性能泡沫结构 [16 ]。多孔金属材料可看作是由三维网络状金属骨架去，或将树脂球和金属粉一同混合，随后烧结使金属粉结合，同时树脂球挥发 [ 15 ]。 3 沉积法沉积法主要包括金属气相蒸发沉积法、原子溅射沉积法和电化学沉积法三种。 1 金属气相蒸发沉积法在较高惰性气氛中，缓慢蒸发金属材料，蒸发出来的金属原子在前进过程中与惰性气体发生一系列碰撞作用，使之迅速失去动能，从而部分凝聚起来，与高压惰性气体原子碰撞 2 原子溅射沉积法在惰性气体的压力下，元素原子在飞溅路程中，金属原子一方面捕获气体原子，另一方面凝聚成金属液滴，然后到达衬底。在衬底上获得均匀包裹气体原子的金属体，最后在高于金属熔点的温度下把金属加热足够长的时间使捕获的气体膨胀，形成多孔金属材料。这种方法的特点是孔结构非常理想，但成本昂贵，不易制备大件 [ 17 ]。 3 电化学沉积法这种方法是以聚氨基甲酸乙脂发泡材料为骨架，进行电解沉积，然后加热去除有机聚合物骨架，得到多孔金属材料。这种方法制备的多孔材料不但孔隙率高，孔分布均匀，且孔互相连通呈三维网状结构 [ 18 ]。 3 多孔金属材料的主要性能多孔金属材料作为一类区别于致密材料的新型材料，具有一些其基体或母体所不具备的特殊性能和功能，主要表现如下 : 1 吸能性能图 4 多孔金属材料典型的压缩应力 -应变曲线多孔金属材料的应力 -应变 (σ -ε)响应具有与孔洞所组成的两相复合材料。除了孔洞与金属基体之间所形成的界面外，材料内部还存在其它大量微观的 (主要是位错 )和宏观的 (较小的孔洞和裂纹 )缺陷，其组织状态和缺陷分布极不均匀。因此当外力作用于多孔金属材料上时，将在基体中产生不均匀的应变，特别是在孔洞 (宏观的或微观的 )或裂纹附近，其应变情况更为复杂，从而引起缺陷区域原子重排。缺陷区的这种响应是粘滞性的，因而引起粘滞性应变，造成能量的损耗，导致材料的阻尼增加。 3 吸声性能多孔金属材料的高孔隙率结构使其具有良好的吸声性能 [19 ]。一般来讲，通孔或半通孔多孔金属的吸声效果比闭孔的好。多孔金属材料的吸声机制主要可归为两种，即声波经过多孔金属时流动阻力的升高造成的粘性损失以及声波与孔洞表面热量交换造成的热损失。 4 电磁屏蔽、导热和导电性能多孔金属具有良好的导电性和很高的比表面积，因此具备很高的电磁屏蔽性能，即良好的吸收和反射电磁波的能力。同时又具有良好的导热性能 [ 20， 21 ]。 5 其它性能质轻，易着色，易加工，耐高温。 4 结语 (1)多孔金属材料具有良好的理化性能和力学性能，因而可以作为功能材料和结构材料，具有良好的应用前景。多孔金属材料的制备工艺很多，因而可以满足多样化的需求，可以根据不同的应用需求采用不同的制备工艺。 and energy absorbing characteristic of foamed (2)部分制备工艺在结构的可控性、孔径的均Metall[J] M Trans， 1998 (A29): 2497- 匀性、样品的大尺寸化等方面仍存在局限性，因而制[10 ]Cymat Corp， C Product Information S http: / / 备工艺还需要进一步的探索和完善。 (3)随着工业和科技的进步，人们对多孔金属[11 ]张勇，舒光冀，何德坪用低压渗流法制备泡沫铝合金 [J ]材料科学进展， 1993 (7) : 473 - 材料的需求量越来越大，要求也越来越高，但目前的[12]J Baumeister， J Banhart， M Weber[M] German Pa2研究也只是涉及到了多孔金属材料的一部分性能特terntDE 点，相当多的潜在价值尚未被开发出来 MechanicalBehaviorofMetailicFomas[J] M Sci， 2000 (30):191- Olurin，NA ，或仅局限在(44) : 105 - [ 14 ]B C社， [13]YA Novel sintering processformanufacturingAlfoams[J] Y Zhao， D X S -dissolution 实验室阶段，因而对性能的研究又提出了新课题。S Mater， 2001 参考文献 : [1]L J Gibson， M F A Cellular Solids: Structure and 拉科夫斯基工程烧结材料 [M ]冶金工业出版P 2nd ed[M ]， Cambridge University Press， UK， [15]O Andersen， U Waag， L Schneider， G Stephani， B [2 ]L J G K Novel Metallic Hollow Sphere Structures [ J ] A RevA E Mater， 2000 (2) : 192 - [3]O B Fleck， M F Ashby， Deformation and [16]张流强，常富华低密度金属泡沫的研制 [J ]功能材FractureofAluminum Foams[J] M S E 2000 料， 1996， 27 (1) : 88 - (A291): 136- [17]EJ Lavernia，N J G SprayDepositionofMetals?: [4]J Banhart， W B FatigureBehaviorofAluminum AReview[J] M S Eng， 1998 (98):381- Foams[J] J M Sci， 1999 (18):617- [18]X Badiche， S Forest， T Guibert， Y Bienvenu， M [5]Y Yamada， C Wen， K Shimojima，M M Effects Corset， H B MechanicalPropertiesandNon-Hom2 ofCellGeometryon theCompressivePropertiesofNickelFo2 ogeneousDeformation of Open -Cell Nicked Foams?: Ap2 mas[J] M Trans， 2000 (41):1136- plicationoftheMechanicsofCellularSolidsandPorousMa2 [6]张勇，舒光冀，何德坪用低压渗流法制备泡沫铝合金 terials[J] M S Eng， 2000 (A289):276- [J ]材料科学进展，1993 (7):473 - [19]许庆彦，陈玉勇，李庆春加压渗流铸造多孔铝合金及[7 ]J B Manufacture， characterization and application 其吸声性能 [J]1铸造，1998 (4):1 - ofcellularmetalsandmetalfoams[J] ProgressinMateri2 [20 ]黄福祥，金吉琰，范嗣元等发泡金属的电磁屏蔽性能als Science， 2001 (46) : 559 - 研究 [J]1功能材料， 1996 (27) : 52 - [8]F Frei， V Gergely， A Mortensen， TW C The [21]J Kovacik， F SAluminum FoamModulusofE2 effectofpriordeformationon thefoamingbehaviorof“form2 lasticity and Electrical Conductivity According To Percola2 grip”precursormaterial[J ] 1A E Mater， 2002 (4): tionTheory[J] S Mater， 1998 (39):239- 749 - [责任编辑朱联营 ] [9]F S Han， Z G Zhu ， J C G Compressive deformation On the Preparation and Properties of the PorousMetallicMaterials HAO Gang -ling1 ， HAN Fu -sheng2 ， LIWei-dong1， BAIShao-min1，YANGNeng-xun 1 ( College of Physics and Electronic Information， Yanan University， Yanan， Shaanxi 716000 KeyLaboratoryofMaterialsPhysics， InstituteofSolidStatePhysics， Chinese Academy of Sciences， Hefei， Anhui 230031) Abstract: Porousmetallicmaterialswithuniqueexcellentstructuresandpropertiescanbeutilizedasnew function2 aland structuralmaterials， which indicatsthattheporousmetallicmaterialshaveawidelypromisingapplication in Thevariouspopularmanufacturingmethodsandthemainpropertiesoftheporousmetallicmaterials， in the present paper， were Key words: porousmetallic materials; preparation; properties; ppplication

铁合金的主体元素一般熔点较高，或者它的氧化物难于还原，难于炼出纯金属，若与铁在一起则较易还原冶炼。在钢铁冶炼中使用铁合金，其中含铁非但无害，而因为易熔于钢水反较镍铁有利。因此，炼钢过程中脱氧和添加合金，大多以铁合金的形式加入。铁合金一般很脆，不能作为金属材料使用。工业炼制　　用坩埚冶炼低品位铁合金是1860年左右开始的。后来发展了用高炉炼锰铁和含硅12％以下的硅铁。1890～1910年间在法国开始用电弧炉生产铁合金。穆瓦桑 (HMoissan)曾用电弧炉对难还原元素进行系统试验，埃鲁(PLTH□roult)应用于工业生产，当时都用焦炭和木炭作还原剂还原有关矿石，产品大多是高碳的。1920年以后，为了满足优质钢和不锈钢发展的需要，开始生产低碳铁合金的新阶段。一方面，在戈尔德施米特 (KGoldschmidt)1898年提出的铝热法制取金属的工艺基础上，发展出用铝热法冶炼一些不含碳的铁合金和纯金属；另一方面研制出在电炉中氧化含硅合金的脱硅精炼法。由于铝热法生产费用太高，脱硅精炼法得到了较多的应用。直到现在中碳、低碳、微碳铬铁，中碳、低碳锰铁，金属锰大多仍用此法精炼。精炼铬铁的热兑法即把液态的矿石、石灰熔体与硅铬合金，通过热兑混合加速反应，是脱硅精炼法的进一步发展。此外也用电解法生产纯净的合金添加剂（如金属锰），并采用真空脱碳法生产含碳极低的超微碳铬铁。近年还发展出应用纯氧吹炼法精炼铬铁、锰铁的方法。　　中国在1940年左右用小型电炉生产硅铁、锰铁。1955年起吉林铁合金厂开始大规模生产。随后在各地建设了一批铁合金厂，并用小型高炉生产锰铁，满足了全国钢铁工业的需要。编辑本段资源　　冶炼铁合金用的矿石原料除硅石各地普遍存在以外，大都集中在少数地区，如铬矿90％赋存在南部非洲，锰矿大量储存在南非和苏联。矿石多数以氧化物或含氧盐的形式存在铁合金（如铬、锰、钨、镍、钒、钛等），有些为硫化物（如钼）。这些矿石品位不同，大都需要选矿富集。中国钨矿储量居世界第一位。镍、钼资源在70年代勘明有较大储量。攀枝花等地的钒钛磁铁矿含有大量钒、钛资源。锰矿在湖南、广西、贵州等地有相当储量，但品位较低。

可以从金属矿石的储量、冶炼的难易、金属的性质（如硬度、可塑性、导电性、抗腐蚀性）考虑撰写论文，300字完全能达到。

化学在金属材料中的应用的小论文摘要

高中生的话，写一篇综述性的论文就行了，去网上文献库（万方、知网、维普等）下载几篇，整合一下就行了。

摘要全世界每年都有大量的金属设备和金属材料因腐蚀而报废，据不完全统计，世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值5％～2％，每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10～20％，全世界第年因金属腐蚀造成的损失约7500亿美元。由于金属被腐蚀使金属器械在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等损失惨重的恶性事故以及资源和能源的严重浪费。因此，探究金属的腐蚀原理和防护方法的意义是不言而喻的。关键词：金属腐蚀金属腐蚀原理金属防护方法一个偶然的机会，我阅读了一篇关于世界金属资源分布及统计的报告，当我看到“世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值5％～2％，每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10～20％，全世界第年因金属腐蚀造成的损失约7500亿美元。由于金属被腐蚀使金属器械在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等损失惨重的恶性事故以及资源和能源的严重浪费” 时，我感到非常震撼，一种使命感油然而生，这种使命感使我产生深入探究金属锈蚀的原理及金属防护方法的想法。根据化学课上初步了解的钢铁锈蚀主要是铁与空气中氧气、水蒸气等物质有关，于是我以钢铁为原料按下列步骤进行了探究：一．钢铁的生锈到底与哪些因素有关Ⅰ实验方案：方案1：把洁净的铁钉放在干燥的试管中，用橡皮塞密封试管口。方案2：把洁净的铁钉全部浸没在盛满煮过的蒸馏水（除去水中溶解的氧气）的试管中，用橡皮塞密封试管口（防止外界的氧气溶解于其中）。方案3：把洁净的铁钉的一半浸入试管中的蒸馏水里，将试管敞口放置。方案4：把洁净铁钉的一半浸入试管中的食盐水里，将试管敞口放置。方案5：把用食醋浸湿的铁钉放在干燥的试管中，将试管敞口放置。以上试管放置48小时Ⅱ实验现象：1号、2号试管铁钉没有变化，3号、4号试管中铁钉浸在液体内的部分生锈，特别是空气与溶液的接触面处生锈最多，溶液中生成红棕色浑浊，4号中生锈比3号更多，而5号试管有少量的铁锈。Ⅲ分析与结论：1号、2号试管说明干燥的铁只与氧气接触或者只与水接触不易生锈。3、4、5号试管说明铁与氧气和水同时接触时，很容易生锈，潮湿的环境中比干燥的环境中更容易生锈，且水中加入食盐生锈更快。Ⅳ疑问：为什么钢铁在潮湿的环境中比干燥的环境中更容易生锈？生锈的原理是什么？铁锈的主要成分是什么？为了进一步探究这个问题，我查阅了高中化学教材和《中学化学》等内容，进一步了解了金属腐蚀的原理二、金属腐蚀的原理Ⅰ金属腐蚀的类型：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀，即干腐蚀，是不电离不导电的干气体（或非电解质溶液）直接与金属反应，其特征是腐蚀时没有电流产生。例如：铜在高温下与氧气反应变黑，工业盛氯气的钢瓶与氯气反应而被腐蚀，这种腐蚀就是化学腐蚀。电化学腐蚀，即湿腐蚀。所谓湿腐蚀是指有水或电解质溶液存在，即金属与电解质溶液接触的腐蚀过程。其特征是金属原子在负极失去电子，水或电解质溶液中的分子在正极得到电子，并且伴有电流产生。金属在潮湿空气中的腐蚀，在酸、碱、盐溶液和海水中的腐蚀，在地下土壤中的腐蚀等都是电化学腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀更严重、更普遍。 Ⅱ电化学腐蚀原理：发生电化学腐蚀时，金属必须与比其更不活泼的金属或非金属接触，形成电势差。见下图左是生铁（含碳杂质），右图是铁与铜接触。因为铁比碳和铜容易失电子，所以在两种情况下都是较活泼的铁失电子。2Fe—4e—=2Fe2+铁原子失去的电子传递到铜板（或碳）上，铜板（或碳）上发生还原反应，如果金属表面的水膜或溶液酸性不强，则主要发生吸氧腐蚀。O2+4e—+2H2O=4OH—这样溶液中Fe2+和OH—结合生成氢氧化亚铁Fe2+ +OH—=Fe(OH)2↓，合并两个反应为2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2氢氧化亚铁很不稳定，易与空气中的氧气和水反应生成红棕色的氢氧化铁4Fe(OH)2 +O2+2H2O= 4Fe(OH)32Fe(OH)3+(n-3)H2O==Fe2O3· nH2O(铁锈的主要成分)以上反应是水溶液中的O2得到电子而使铁被腐蚀，这种腐蚀是电化学腐蚀中的“吸氧腐蚀”。当水膜的酸度较高（如酸雨环境或工厂附近酸性气体气氛中），正极则不是氧气得电子，而是H+得电子：2H++2e—=H2↑这种情况叫“析氢腐蚀”由于这种电化腐蚀反应速度远比化学腐蚀快，所以我们不难理解为什么金属在潮湿的环境中更容易被腐蚀，由于电化腐蚀产生微电流，所以加入食盐能增强溶液的导电性，使腐蚀速度更快。了解了腐蚀的原理，是为了便于更好的探究金属防护的方法，于是我又探究学习了金属防护的方法。三．金属防护的几种重要方法①改变金属内部的组织结构，制成合金。根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。②在金属表面覆盖保护层。油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在金属表面上形成保护层，称为非金属涂层，也可达到防腐蚀的目。③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备（如贮油罐）以及石油管路的腐蚀，一般是在被保护的金属表面加比较活泼的铝或锌等金属。工业上还有较多防止金属腐蚀的方法，这里就不一一介绍了，希望我们能初步了解和认识金属腐蚀的原理和防护方法，进而更好的防止金属资源的浪费，相信通过我们人类的努力，全世界由于金属腐蚀而造成的资源浪费会越来越少。保护好金属资源同时也会减少很多事故的发生，让我们的生活更安全更和谐！

化学在金属材料中的应用的小论文题目

在探究式教学中培养学生的科学素养化学教学中学生问题意识的培养浅谈新课标下学习方式的改变谈中学化学实验教学功能浅谈化学课堂上的自主、合作、探究学习创新素养在中学化学教学中的培养让艺术走进化学新课程关于多媒体教学与化学教改创新的思考化学教学中兴趣的激发与培养化学新课改教学中的困惑与反思化学信息给予题的教与练创造性的开展化学实验教学将人文精神融入化学教育中

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水污染状况调查空气中二氧化硫含量的测定（用高锰酸钾溶液定量测定）食品干燥剂（氧化钙，铁粉的优缺点探究）加碘食盐的碘含量是否达标橙汁饮料中维生素C的含量测定

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化学在金属材料中的应用的小论文怎么写

金属材料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材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。我们对金属材料的认识应从以下几方面开始：一、分类：金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳 2％～4％的铸铁，含碳小于 2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属、喷射成形金属，以及粉末冶金材料。铸造金属通过铸造工艺成型，主要有铸钢、铸铁和铸造有色金属及合金。变形金属通过压力加工如锻造、轧制、冲压等成型，其化学成分与相应的铸造金属略有不同。喷射成形金属是通过喷射成形工艺制成具有一定形状和组织性能的零件和毛坯。金属材料的性能可分为工艺性能和使用性能两种。二、性能为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。三、生产工艺：金属材料生产，一般是先提取和冶炼金属。有些金属需进一步精炼并调整到合适的成分，然后加工成各种规格和性能的产品。提炼金属，钢铁通常采用火法冶金工艺，即采用转炉、平炉、电弧炉、感应炉、冲天炉(炼铁)等进行冶炼和熔炼；有色金属兼用火法冶金和湿法冶金工艺；高纯金属以及要求特殊性能的金属还采用区域熔炼、真空熔炼和粉末冶金工艺。金属材料通过冶炼并调整成分后，经过铸造成型，或经铸造、粉末冶金成型工艺制成锭、坯，再经塑性加工制成各种形态和规格的产品。对有些金属制品，要求其有特定的内部组织和力学性能，还常采用热处理工艺。常用的热处理工艺有淬火、正火、退火、时效处理（将淬火后的金属制件置于室温或较高温度下保温适当时间，以提高其强度和硬度）等。四、发展趋势：金属材料的发展已从纯金属、纯合金中摆脱出来。随着材料设计、工艺技术及使用性能试验的进步，传统的金属材料得到了迅速发展，新的高性能金属材料不断开发出来。如快速冷凝非晶和微晶材料、高比强和高比模的铝锂合金、有序金属间化合物及机械合金化合金、氧化物弥散强化合金、定向凝固柱晶和单晶合金等高温结构材料、金属基复合材料以及形状记忆合金、钕铁硼永磁合金、贮氢合金等新型功能金属材料，已分别在航空航天、能源、机电等各个领域获得了应用，并产生了巨大的经济效益。

性质　　铁合金的主体元素一般熔点较高，或者它的氧化物难于还原，难于炼出纯金属，若与铁在一起则较易还原冶炼。在钢铁冶炼中使用铁合金，其中含铁非但无害，而因为易熔于钢水反较镍铁有利。因此，炼钢过程中脱氧和添加合金，大多以铁合金的形式加入。铁合金一般很脆，不能作为金属材料使用。工业炼制　　用坩埚冶炼低品位铁合金是1860年左右开始的。后来发展了用高炉炼锰铁和含硅12％以下的硅铁。1890～1910年间在法国开始用电弧炉生产铁合金。穆瓦桑 (HMoissan)曾用电弧炉对难还原元素进行系统试验，埃鲁(PLTH□roult)应用于工业生产，当时都用焦炭和木炭作还原剂还原有关矿石，产品大多是高碳的。1920年以后，为了满足优质钢和不锈钢发展的需要，开始生产低碳铁合金的新阶段。一方面，在戈尔德施米特 (KGoldschmidt)1898年提出的铝热法制取金属的工艺基础上，发展出用铝热法冶炼一些不含碳的铁合金和纯金属；另一方面研制出在电炉中氧化含硅合金的脱硅精炼法。由于铝热法生产费用太高，脱硅精炼法得到了较多的应用。直到现在中碳、低碳、微碳铬铁，中碳、低碳锰铁，金属锰大多仍用此法精炼。精炼铬铁的热兑法即把液态的矿石、石灰熔体与硅铬合金，通过热兑混合加速反应，是脱硅精炼法的进一步发展。此外也用电解法生产纯净的合金添加剂（如金属锰），并采用真空脱碳法生产含碳极低的超微碳铬铁。近年还发展出应用纯氧吹炼法精炼铬铁、锰铁的方法。　　中国在1940年左右用小型电炉生产硅铁、锰铁。1955年起吉林铁合金厂开始大规模生产。随后在各地建设了一批铁合金厂，并用小型高炉生产锰铁，满足了全国钢铁工业的需要。编辑本段资源　　冶炼铁合金用的矿石原料除硅石各地普遍存在以外，大都集中在少数地区，如铬矿90％赋存在南部非洲，锰矿大量储存在南非和苏联。矿石多数以氧化物或含氧盐的形式存在铁合金（如铬、锰、钨、镍、钒、钛等），有些为硫化物（如钼）。这些矿石品位不同，大都需要选矿富集。中国钨矿储量居世界第一位。镍、钼资源在70年代勘明有较大储量。攀枝花等地的钒钛磁铁矿含有大量钒、钛资源。锰矿在湖南、广西、贵州等地有相当储量，但品位较低。

大家都知道，人类发展最初的那个社会叫原始社会。那个时候人类改造自然的能力特别差，我们叫做生产力低下。原因很多，其中最重要的原因是生产工具质量低下。那个时候用的工具以石头为主要材料，故史称旧石器时代和新石器时代。当然，新石器时代比旧石器时代进步一些了。自从人类在长期生产活动中发现了炼铜，有了青铜器，人类社会从原始社会进入了奴隶社会。从新石器时代进入青铜器时代标志着人类社会发展进入了新的发展阶段！就因这些青铜器代表了那个历史时代，所以都不无价之宝。人类学会了更先进的技术炼铁以后，人类社会从奴隶社会进入了封建社会，化学材料技术的进步再一次推动了历史的进步。当今世界是以铁、铝为主的金属多元化时代。随着时代的进步金属材料的应用更加多元化，更加先进。随着化学新材料技术的进步钛金属、稀土元素等金属被发现和利用。金属材料将会给我们的生活带来更多的方便。

金属材料在生活中的应用论文

化学-探究金属活动性顺序

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在很大程度上，化学很受人喜爱，因为神奇多变的化学反应可以创造新的物质，让我们的生活更为方便舒适。执著于金属研究的卢柯说，作材料研究是如此地令人激动，有那么多的事情等着我们去发现，去研究！　　“超音速”的科研经历　　卢柯以常人所不能及的“超音速”，20岁念完大学，25岁拿下博士学位，28岁成为研究员，30岁成为博士生导师，32岁任国家重点实验室主任，35岁担任中科院金属研究所所长，37岁当选中国科学院院士，取得了一系列国际公认的高水平科研成果，在《科学》和《物理评论快报》等顶级国际学术期刊发表了一系列论文。　　大学时就读于机械制造工程系金属材料及热处理专业的卢柯与金属结下了不解之缘，他最喜欢的课程是《金属学》与《金属材料的热处理》。1985年，卢柯从华东工学院(现为南京理工大学)毕业，来到中科院金属研究所攻读硕士学位。在“纳米浪潮”还没有掀起的时候，他较早地进入了后来很热门的纳米领域。　　攻读博士学位期间，卢柯对非晶态金属的晶化动力学及其微观机制进行了深入研究，在国际上首次提出了非晶态材料的有序原子集团切变沉积化机制，并解释了一系列用经典理论难以解释的实验结果，为以后研究非晶体转变提供了理论依据；修正了被引用10多年的英国科学家斯考特等人确定的Ni-P非晶合金晶化产物间的位向关系；提出非晶态金属的新晶化机制。　　在新晶化微观机制的基础上，卢柯于1990年提出制备纳米晶体的新方法——非晶晶化法，具有工艺简单、晶粒度易于控制、界面清洁且不含微孔洞等优点。论文在美国JAPhys及Scripta MM发表后，已被引用数百次。美国《应用物理杂志》审稿人对卢柯的这一成果极为赞赏，指出“非晶晶化法无疑对纳米材料研究具有重要价值”。材料科学家师昌绪认为，这一方法“为纳米材料的发展开辟了一条新途径，有广阔的应用前景”。国际学术刊物MSEReports邀请他撰写此领域的专题综述。该制备方法的确定，使我国在纳米晶体研究领域一跃进入国际前列，已成为目前国际上公认的纳米材料3种主要制备方法之一。　　如何使金属具有超塑性——可承受很大的塑性变形而不断裂，成为各国材料学家面临的一道难题。20年前，葛莱特教授曾预测：如果将构成金属材料的晶粒尺寸减小到纳米量级，材料在室温下应具备很好的塑性变形能力。但多年来，尽管预测得到了计算机模拟结果的肯定，各国材料学家的实验结果却令人失望：孔隙大、密度小、被污染等因素使绝大多数纳米金属在冷轧中易出现裂纹，塑性很差。　　2000年，卢柯课题组在实验室发现了纳米金属铜在室温下的“奇异”性能——即纳米金属铜具有超塑延展性而没有加工硬化效应，延伸率高达5100%。论文在《科学》上发表后，获得世界同行的普遍好评，纳米材料的“鼻祖”葛莱特教授认为，这项工作是“本领域的一次突破，它第一次向人们展示了无空隙纳米材料是如何变形的”。　　专家指出，“奇异”性能的发现，缩短了纳米材料和实际应用的距离，意味着和普通金属力学性能完全不同的纳米金属，在精细加工、电子器件和微型机械的制造上具有重要价值。　　卢柯及其课题组的另一项重要成果是关于晶体过热熔化微观机制方面的，发表在2001年第87卷的《物理评论快报》上。很快，材料科学家、剑桥大学教授RobertWCahn就在《自然》杂志上给予了专题评论。　　2003年12月31日，卢柯在《科学》杂志上发表第二篇论文，将铁表层的晶粒细化到纳米尺度，其氮化温度显著降低，这为氮化处理更多种材料和器件提供了可能。表面氮化是工业中广泛应用的一种材料表面处理技术。在表面氮化过程中，材料或钢铁的表面氮化处理往往需要在较高温度下(高于500℃)进行，处理时间长达十几个小时，不仅能耗高，更重要的是，许多材料和工件在如此高温下长时间退火后会丧失其基体的高强度或出现变形，因此，表面氮化技术的应用受到很大限制。大幅度降低氮化温度是长期以来表面氮化技术应用中必须解决的重要技术瓶颈。　　2004年1月12日，“我国金属材料表面纳米化技术和全同金属纳米团簇研究”被评为“2003年中国十大科技进展”之一。　　2004年4月16日出版的第304卷《科学》杂志上，第三次出现了卢柯的名字。他们的研究表明，在纳米孪晶铜中获得超高强度的同时还保持了其良好的导电率；而以往的研究表明，对铜进行强化以后，其导电率是下降的。　　成功的“奥秘” 　　在别人眼中，卢柯是战无不胜的“百胜将军”，是上天最眷顾的人。只有他和课题组的同志才清楚自己曾经的失败，曾经的气馁。“你们所看到的成绩只是我1%的工作，其余的99%都是失败，都是残酷的现实。在我过去的研究中，经常会走到几乎坚持不下去的时候。”卢柯说。　　“走不下去的时候，我总是勇敢地承认自己失败了。失败了，再换一个思路接着干。当然，这中间有一个心态调整的过程，但是必须调整到一个好的状态，重新开始。失败其实是科学工作的常态。跳高比赛是以失败而结束的，科学工作则是用一次次的失败来铺路，以成功作为新的起点。当你有了一个灵感，钻进了实验室里，半年，十个月，一年甚至两三年下来才有结果，可结果与你预想的完全不一样，当然沮丧极了。但我们的工作就是这样，你可以沮丧，可以暂时地消沉，但你不可以放弃你的目标。失败了，证明这个思路不对，从某种角度看，它就是你到达终极目标的一个过程。我经常对我的学生说，对自己的思维一定要有极强的信心，Nothing is impossible(没有什么事情是不可能的)！”　　卢柯成功还有一个奥秘——自从上大学后，他就给自己制定了严格的时间表和工作计划，以非常人的工作节奏始终跑在别人的前头。十几年来，他一丝不苟地走在自己的行程中，不受任何外界的干扰。虽然他现在成了媒体追逐的科学明星，但依然故我。　　“上天是公平的，它给每个人的时间是一样的，做了这个，就不能做那个。有的人活得很轻松，一天的活儿用两天的时间干，我则希望用半天的时间就能把一天的活儿干完。如果这样算来，我干一天的活儿等于别人干两天的活儿。我在金属所干了18年，等于干了三四十年的活儿，那么，我37岁当院士，这样算起来也并不年轻。”卢柯说。　　材料学面临最好的机会　　卢柯在努力工作、享受研究乐趣的同时，也感受到了材料学家的责任感，“现在是中国各个领域发展的最好时期，也给材料学的研究创造了最好的机会”。　　卢柯说，中国工业化的进程对材料学科提出了许多严峻的、亟待解决的问题。上个世纪90年代，镍的需求量开始上扬，镍的价格不断上涨，2003年，镍的价格已经达到历史最高水平，供需矛盾尖锐，原因就是中国的工业化。镍是用来做不锈钢的，工业化的显著标志是需要大量的不锈钢。其实，现在所有的原材料都在涨价。如果不发展先进的材料，将面临资源减少，价格上涨，中国的工业化成本将是非常巨大的。