金属材料力学性能论文3000字

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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。

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

金属材料的力学性能论文选题

金属的力学性能是指金属材料抵抗各种外加载荷的能力，其中包括：弹性和刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度及疲劳强度等，它们是衡量材料性能极其重要的

金属材料的力学性能是指金属材料抵抗外加载荷（外力)引起变形和断裂的能力或金属的失效抗力。主要包括：强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性和缺口敏感性等性能。

脆性：是指材料在损坏之前没有发生塑性变形的一种特性。它与韧性和塑性相反。脆性材料没有屈服点，有断裂强度和极限强度，并且二者几乎一样。铸铁、陶瓷、混凝土及石头都是脆性材料。与其他许多工程材料相比，脆性材料在拉伸方面的性能较弱，对脆性材料通常采用压缩试验进行评定。韧性：韧性是指金属材料在拉应力的作用下，在发生断裂前有一定塑性变形的特性。比如铝和铜是韧性材料，它们很容易被拉伸。弹性：弹性是指金属材料在外力消失时，能使材料恢复原先尺寸的一种特性。钢材在到达弹性极限前是弹性的。延展性：延展性是指材料在压应力的作用下，材料断裂前承受一定塑性变形的特性。塑性材料一般使用轧制和锻造工艺。钢材既是塑性的也是具有延展性的。塑性变形：塑性变形发生在金属材料承受的应力超过塑性极限并且载荷去除之后，此时材料保留了一部分或全部载荷时的变形。弹性变形：弹性变形是金属材料的一种特性，它允许金属材料承受一个较大的冲击载荷。但不能超出它的弹性极限。刚性：刚性是金属材料承受较高应力而没有发生很大应变的特性。刚性的大小通过测量材料的弹性模量来评价。强度：强度是材料在没有破坏之前所能承受的最大应力。同时，它也可以定义为比例极限、屈服强度、断裂强度或极限强度。没有一个确切的单一参数能够准确定义这个特性。因为金属的行为随着应力种类的变化和它应用形式的变化而变化。强度是一个很常用的术语。韧性：韧性是指金属材料承受快速施加或冲击载荷的能力。屈服点或屈服应力：屈服点或屈服应力是指金属的应力水平，用MPa度量。在屈服点以上，当外来载荷撤除后金属的变形仍然存在，金属材料发生了塑性变形。

金属材料的力学性能论文题目

金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。1．强度　　强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指标。2．塑性　　塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。3．硬度　　硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。目前生产中测定硬度方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料表面，根据被压入程度来测定其硬度值。常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等方法。4．疲劳　　前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能指标。实际上，许多机器零件都是在循环载荷下工作的，在这种条件下零件会产生疲劳。5．冲击韧性　　以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。

一:弹性指标正弹性模量切变弹性模量比例极限弹性极限二:强度性能指标强度极限抗拉强度抗弯强度抗压强度抗剪强度抗扭强度屈服极限（或者称屈服点）屈服强度持久强度蠕变强度三:硬度性能指标洛氏硬度维氏硬度肖氏硬度四:塑性指标 1:伸长率（延伸率） 2:断面收缩率五:韧性指标冲击韧性冲击吸收功小能量多次冲击力六:疲劳性能指标疲劳极限（或者称疲劳强度）七:断裂韧度性能指标平面应变断裂韧度条件断裂韧度

金属材料具有一种承受机械荷而不超过自身许可变形或不被破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能，通常指的五个力学性能有弹性/强度/硬度/塑性/韧性强度:是指材料在静载荷作用下抵抗变形可断裂的能力，塑性:是指材料在外力作下产生塑性变形面不断裂的能力硬度:是指材料表面抵抗比它自身更硬的物体压入的能力'韧性:是指材料抵抗冲击载荷的能力

抗拉强度：表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有（或很小）均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。屈服强度：是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料，规定以产生2%残余变形的应力值为其屈服极限，称为条件屈服极限或屈服强度。硬度：材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。冲击韧性：冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向，是反映金属材料对外来冲击负荷的抵抗能力，一般由冲击韧性值（ak）和冲击功（Ak）表示，其单位分别为J/cm2和J（焦耳）。疲劳强度：疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力，称为疲劳强度或疲劳极限。

金属材料的力学性能论文怎么写

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金属力学性能论文3000字以上

力学性能是指金属材料在外力作用时所表现出来的性能，主要有强度、塑性、弹性、硬度、韧性和疲劳强度。

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力学性能指金属材料在外力作用下表现出来的性能（1）强度安全生产的基本保证和满足机械零件达到设计寿命的前提，也是机械设计中必须达到的基本要求，是机械零件强度校核的根据。（2）塑性（3）硬度（4）冲击韧性（5）疲劳强度机械零件在长期使用中，由于交变应力对材料的影响，可能出现突然的断裂破坏，设计零件的使用寿命必须保证在规定的时间内不能出现疲劳损坏