金属材料的一般特性范文

导语：如何才能写好一篇金属材料的一般特性，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：新型金属材料；成型加工；加工技术创新

1 概述

随着科学技术的发展，新型的金属材料在现代化工业中得到了全面的推广与应用，与普通金属材料相比，新型金属材料具有更为优异的性能与质量，已经成为很多领域中重要的工程材料，尤其是在能源开发、零部件制作、交通运输机械轻量化等方面[1]。在采用新型金属材料作为工程材料时，涉及到很多繁复的成型加工技术与工作，在现代化工业飞速发展的今天，如何不断发展与完善新型金属材料的成型加工技术，更好地发挥新型金属材料的特性，已经成为各领域中材料工程师们的研究重心。

2 新型金属材料及其加工特性

金属材料是由金属元素或金属元素为主所构成的具有金属特性的材料。金属材料通常具有较好的延展性。新型金属材料都属于合金，其种类较多，性能与质量较普通金属材料都有很大的突破，目前在市场上广泛使用的新型金属材料有高温合金、形状记忆合金、非晶态合金等。新型金属材料的二次成型加工过程通常包括焊接、挤压、铸造、超塑成型等等复杂的加工技术。新型金属材料的加工特性如下[2]：

2.1 铸造性

新型金属材料都属于合金，因此其熔点一般比较高，导致金属材料的流动性较低，收缩性较低，便于新型金属材料的锻造与二次成型加工。

2.2 锻压性

锻压性是新型金属材料的基本特性之一，该特性可以提高新型金属材料的可塑性，时成型加工的金属材料能够具有更高的性能优势。

2.3 焊接性

原始金属材料通常需要经过焊接后二次成型再进行后续的工程应用，因此新型金属材料成型加工的基础特性就是焊接性，其需要有良好的焊接性与高导热性能，才能在成型加工过程中保证材料不会产生气孔与裂缝等。

3 新型金属材料成型加工的原则

新型金属材料通过会在工程施工、机械设备、航空航天等方面广泛使用，一般具有良好的耐磨性与较高的硬度，以满足各类工程建设与机械化生产的质量需求。但是新型金属材料的这一特性也给其在成型加工方面增加了一定程度的困难，例如金属材料的硬度较高会导致其在普通的锻造环境下很难发生变形，使得很难将其塑造成一定形状或尺寸的工业零部件[3]。不同的金属材料具有不同的特性，市场对金属材料成型加工后的质量与性能也有不同的要求，因此通常会根据金属材料不同的特性采取不同的成型加工技术。例如，某些特殊的金属材料只有通过纤维性增强才能实现其二次成型加工。因此在实际对新型金属材料进行成型加工时，需要针对材料的特性采取相应的技术手段，切实推进新型金属材料成型加工工作的开展。新型金属材料的二次成型加工过程是一个非常复杂且细致的过程，其涉及的技术通常包括焊接、挤压、铸造、超塑成型等等复杂的加工技术，在实际的成型加工工作流中，一旦由于操作人员的操作不当而出现即使是小型的失误，都会给加工的金属成品带来无法磨灭的负面影响。例如，在铸造工艺中，如果没有对铸型的尺寸、大小等参数进行详细周密的把控，会导致成型加工之后的金属成品不符合零部件要求的质量与规格，不仅会给加工单位带来极大的成本损耗，还会影响工程的施工进度或机械设备的制造进度，延长施工或制造周期。因此，在对新型金属材料进行成型加工之前，加工人员需要对金属材料的物理与化学特性进行透彻的分析与掌握，才能够具体问题具体分析、因地制宜地针对不同的金属材料进行成型加工。

4 新型金属材料成型加工技术

4.1 粉末冶金技术

粉末冶金技术是以金属粉末为原料，通过不断的烧结与塑形，形成金属材料、新型金属复合材料等的工业技术。粉末冶金技术是早期使用最为广泛的新型金属材料成型加工技术，在增强晶须的功能等方面具有独特的优势。现阶段，粉末冶金技术主要应用于制造小尺寸且形状粗糙、不复杂的精密零部件，其通过不断地对金属粉末进行烧结与塑形，可以精密控制并提高金属材料中的金属含量，因此在小型零部件制作中拥有广泛的市场前景[4]。

4.2 电切割技术

电切割技术是通过在介电流中插入移动的电极线，然后利用局部的高温对金属材料进行几何形状切割，这样的方式也可以充分高效地利用冲洗液体的压力对零部件与负极之间的间隙进行冲刷，因此较传统的放电方式具有一定的优势。在采用电切割法进行新型金属材料的成型加工时，通常会由于放电效果较差等原因导新型金属符合材料的切割速度变慢，从而产生切割的切口不光滑等问题。

4.3 铸造成型技术

铸造成型技术是将液态的金属浇注到与零件尺寸、形状相匹配的铸型中，待液态的金属冷却凝固之后，将固态的金属材料取出，即可获得与铸型形状一致的毛坯或零件。在铸造成型技术的应用过程中，铸型的有效性检验是非常重要的环节，其形状、尺寸等质量的把控直接关系到零部件的质量与性能。

4.4 焊接技术

原始金属材料通常需要经过焊接后二次成型再进行后续的工程应用，焊接技术是在高温或者高压的环境下，采用焊接材料，例如焊条或者焊丝，将多个待焊接的金属材料连接成一个整体技术，该技术被广泛应用于航天航空、机械制造等领域。需要注意的是，在新型金属材料的焊接过程中，在金属与增强物二者之间常常会发生化学反应，会影响焊接的速度，在遇到这一问题时，通常可以对金属或者增强物进行轴对称旋转，然后将焊接接头置于高温下，使其达到熔化状态[5]。

4.5 模锻塑型技术

对于一些硬性较大的新型金属材料，一般的锻造环境无法使其加工塑形，以钛合金、镁合金等为例，这些金属材料由于锻造温度范围窄，可塑性较差，因此在变形时会产生极大的抗力，很难将其塑造成一定形状或尺寸的工业零部件，为了解决这一问题，模锻塑型技术应运而生。模锻塑型技术包含超速成型、模锻与挤压等方法，在对金属材料进行挤压时需要保持甚至提高锻造环境的温度，以提高金属材料的可塑性，同时需要在模具的表面涂上剂，降低模具表面的摩擦力，从而进一步降低模锻塑型的难度。通过模锻塑型技术进行金属材料的成型加工，可以使得生产出来的零部件具有较高的质量与性能，其组织也更为严密，已经成榻鹗舨牧铣尚图庸ぶ惺褂米钗普遍的技术手段。

5 结束语

与普通金属材料相比，新型金属材料具有更高的铸造性、高铸压性、良好的焊接性与高导热性等性能优势，已经成为很多领域中非常重要的工程材料。本文对现有的金属材料成型加工技术进行了详细的阐述，如粉末冶金技术、电切割技术、模锻塑型技术等，并对这些技术中的问题与关键技术点进行分析，对发展与完善新型金属材料的成型加工技术具有重要的促进作用。

参考文献

[1]李兰军.浅谈新型金属材料成型加工技术[J].科技视界，2015（15）：286+291.

[2]张利民.新型金属材料成型加工技术研究[J].科技资讯，2012（16）：113-114.

[3]薛宇.新型金属材料成型加工技术分析[J].才智，2012（27）：37.

[4]高宝宝，解念锁.金属材料环境友好成型加工技术研究[J].科技创新与应用，2016（10）：43.

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关键词：新型金属材料；成型加工；加工技术

引言

当前，新型的金属复合材料已经得到了广泛的应用，复合型材料虽然成本与技术要求都较高，但其所具有的材料特性相较于普通的金属材料具有更高的性能优势，成为工程建设的重要材料除此之外，更多的零部件制作采用新型金属材料，也催生了很多先进的成型加工技术。那么在新时代背景下，究竞如何才能促进新型金属材料成型加工技术的发展与完善，是当前的材料工程师应该重点关们的问题。

1新型金属材料的选材原则

金属复合材料中添加增强物可使复合材料强度高，耐磨性好，但也会给对金属复合材料的二次加工增加相当的困难，而因为金属复合材料种类的不同，使得在加工方法和工艺上也会产生许多的差异。比如某些金属复合材料在复合过程中便能完成，如连续纤维曾强金属基复合材料构件，而有些却需要更多的技术手段，而这些技术的应用与实践，更是需要我们长期研究与探讨的长久性课题。

2新型金属材料成型加工的原则分析

应用于工程施工以及企业产品中的新型金属材料通常具各耐磨性良好、硬度高的特性，具各这此特性的新型金属材料能够满足工程及产品的成型与质量要求，却也为成型加工带来了定的难度通常情况下，为了保障金属材料成型加工的质量，针对小同的金属会采用小同的加工技术例如有此特殊的金属复合金属材料只有通过金属基复合材料的纤维性增强，才能实现成型加工而其他特殊的新型金属材料在进行成型加工时需要更加复杂的技术，因此，在进行一次加工-时要做到因材料的小同而采取有针对性的技术，做到具体问题具体分析，从而切实推进新型金属材料成型加工的实践进程。

3新型金属材料成型加工的技术

3.1铸造成型法

铸造成型法借鉴了现有成熟的铸造工艺，是满足第二节所述的几点要求的一种有效方法，也是一种生产复合材料零件的常用方法。但是在选择工艺方法和参数时必须对现有铸造工艺做必要的改进，因为这些熔体的黏度、流动性等特点会随着增强颗粒的加入而发生改变，高温时还会发生化学反映，如增强颗粒与金属之间的化学反应。解决办法是：在制造形状复杂的零件时，可采用砂型铸造、压铸、熔模铸造以及金属型铸造等几种方法。对于颗粒增强金属基复合材料，为了防止增强物和液态金属之间的化学反应，应该在熔化时严格控制熔化温度和保温时间。如界面反应：3SiC+4AlAl4C3+3Si时有发生，特别是对于高温时的碳化硅颗粒增强铝基复合材料，而界面反应导致的后果是其黏度增大且无法浇铸，不稳定的化学反应物会生成，材料性能也会受到影响，如：Al4C3。而铝合金复合材料在铸造过程中需要对铝熔液进行精炼和除气，常用方法是先精炼、再用变质剂进行造渣，而后除去熔体中的杂质和气体。而这些方法不能用在颗粒增强铝基复合材料中，因为材料中的颗粒会被加入精炼剂除去。

3.2挤压、模锻塑性成型法

制造短纤维、晶须、颗粒增强金属基复合材料，特别是颗粒增强铝基、镁基复合材料可以应用挤压、模锻、超塑成型等工艺方法，这种方法也是一种有效方法，这种方法能生产出组织致密，性能好的零件。在实际工程应用中，注意以下几个要点。（1）可以使用剂和模具表面涂层处理改善摩擦条件，有效的可以使挤压力降低25%～35%。金属基体中含有一定体积分数的增强物（如晶须、颗粒），大大降低了金属的塑性，变形阻力大，成型困难，坚硬的增强颗粒对模具磨损厉害。（2）适当的提高挤压温度，可提高材料的塑性，这是由于颗粒的加入会使基体金属的变形抗力增加，塑性降低，降低变形抗力，但挤压温度也不宜过高，太高的温度会导致基体合金过烧现象。（3）增强物含量的不同决定着挤压速度的不同，采用较高的挤压速度用于增强物含量低的金属基复合材料，采用较低的挤压速度用于增强物高的金属基复合材料。挤压速度不宜过高，过高的挤压速度使挤压出的型材产生严重的横向裂纹。

3.3电切割法

根据有形状的负极决定切削的几何形状是电化学机加工的常用方法，即通过正极溶解来切割材料，再基于负极与工件的间隙，冲洗残屑，这可以用某种离子电解质溶液来实现，如未溶解的纤维等。这跟传统的放电加工法（闪弧或磨蚀）有所不同，该方法是将移动的电极线浸于某种介电液流当中。切削材料可以通过工件表面上的局部高温和液体压力冲刷而实现。需探求适宜的工艺参数来进行电火花成型加工金属基复合材料。加工SiC/Al复合材料的实验，发现从单个火花的材料去除机制研究电火花，放电痕大于钢的SiC/Al，会干扰放电的SiC颗粒，复合材料上与周围熔化了的铝液滴一起脱落的未熔的SiC颗粒，而一些铝液滴被介质冲走，可以形成重铸层，松脱的SiC颗粒重新可以固化在复合材料表面上。放电线切割金属基复合材料虽然可行，增强体通常为非导体复合材料，切割一般金属材科放电效果显然差。例如增强铝基复台材料的工艺就不能沿用铝合金的切割参数，切口粗糙度与切割速度有差别，后者的某些加工表面会呈玻璃样粉状硬化。

3.4焊接法

焊接工艺是制造金属基复合材料构件时需要的一种方法，在自行车、汽车传动轴、航天飞行器中的构件。焊接熔池的黏度和流动性可能被增强物的加入有所影响影响，化学反应发生在增强物与基体金属之间，这限制了焊接速度，金属基复合材料焊接出现较大的困难。主要有以下几种方法：（1）最早用于金属基复合材料焊接的方法是熔化焊，经过热处理强化在焊后，不良影响被消除，这一影响主要是焊接热循环对焊缝及母材造成的。（2）扩散焊是使两根焊件紧密结合，在真空或保护气氛中及一定温度和压力下保持一段时间，接触面局部产生塑性变形、发生原子相互扩散而完全焊接结合的一种压焊方法。（3）将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，毛细作用填充接头间隙，并与母材相互扩散从而实现连接的一种焊接方法，但低于母材熔点的温度，钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，利用液态钎料润湿母材。（4）惯性摩擦焊需要的能量是通过待连接的两个部件之间的摩擦产生的。作为摩擦焊的一种，惯性摩擦焊主要用于至少其中有一个部件是轴对称旋转的情况。

4 结束语

新型金属材料作为种现代化的先进材料，拥有更为广泛的实际应用价值，而其所具有的高模量、高韧性以及高强度的特性使其更具生命力成型加工作为一次加工，涵盖了金属学、物理学、传热学等多个学科，这就使得在在成型加工时需要进行更加深入的、广泛的探究笔者相信，在现代科学技术迅速发展的今天，通过对新型金属材料成型加工技术的探究，能够为金属材料的广泛应用提供可能，同时为金属产业结构的调整与优化奠定基础"

参考文献

[1]刘志兵，王西彬，解丽静.难加工材料的高速切削与加工实例[J].新技术新工艺，2006（1）.

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【关键词】焊接缺陷 金属材料腐蚀 对策

中图分类号： TQ441.41文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（b）-0000-00

金属材料一般发生缝隙腐蚀是由焊接过程中缝隙的大小、介质的滞流状态以及腐蚀的特性等等各方面的因素导致的，但是最为主要的还是由于焊接表面的缺陷给金属材料发生缝隙腐蚀提供了必要的场所。因此，焊接的缺陷对于金属材料的腐蚀是非常重要的。

一、焊接缺陷的定义和分类

（一）定义

一般定义：在焊接的过程中由于焊接的接头中产生的金属不连续、不致密以及出现连接不良的现象。

工程定义：在焊接的过程中焊接的接头里出现了与设计文件以及工艺要求不相符合的缺陷。

（二）分类

一般按照缺陷的性质可以分为：裂纹、没有焊透、没有熔合、气孔、咬边、焊瘤、焊接变形、焊接的缝隙不良、焊缝的尺寸不符合要求、白点等等。

按照焊接缺陷的文职可以分为外观的缺陷、内部的缺陷以及其他的缺陷。外观的缺陷常见的是咬边、没有焊满、烧穿、表面有裂纹、表面没有焊透等等。内部的缺陷常见的有裂纹、没有熔合、没有焊透、气孔等等。其他的缺陷常见的有焊缝化学成分或组织不符合要求以及白点等等。

二、焊接缺陷产生的原因、对焊件的影响以及防止的措施

（一）外观的缺陷

1、咬边就是指焊缝边缘母材上被电弧烧熔的凹槽。由于在焊接的过程中焊工没有按照相应的规范导致操作不当而引起的，这样会导致焊件承载能力的降低，对于低温工况部件和高强材料部件容易诱发腐蚀和裂纹。需要焊工在焊接的过程中严格按照规范来进行正确的操作。

2、没有焊满就是指焊缝表面上连续的或者断续的低于母材的沟槽。一般造成没有焊满的根本原因是填充的金属不足，这样就会让焊件的承载能力减少，非常容易产生应力集中。这就需要在焊接的时候加大焊接的电流，加焊盖面焊缝。

3、烧穿就是指在焊接的过程中由于熔深超过了工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，而形成的穿孔性缺陷。一般都是由于焊接的电流太大，速度太慢，电弧停留时间过长而导致的。这样会完全破坏焊缝，使接头丧失连接和承载能力。这就需要焊工在焊接的过程中合理操作，尽量减少间隙。

（二）气孔

焊接熔池中的气体没有在金属凝固前逸出，而是残存于焊缝之中而形成的空穴导致气孔的出现。由于焊材的原因、焊件没有清理干净、焊工的操作不当以及焊接的时候熔池没有保护好都会导致气孔的出现，会使焊件承载力的能力减少，严重的深孔还会导致泄露，尤其是压力产品容器，是不允许表面有气孔出现的。在焊接过程中要把焊件表面生锈、杂物、水清理干净，焊条焊剂要烘干，焊前要预热，就能很好的防止气孔的产生。

（三）裂纹

裂纹是由于焊缝里原子结合遭到了破坏，而形成新的界面产生的缝隙。裂纹按照发生的时机和条件可以分为冷裂纹、热裂纹、层状裂纹以及再热裂纹。冷裂纹一般都是在焊接完成之后的一段时间才会出现，有可能是几小时，几天甚至几个月的时间，所以又被称之为延迟裂纹；热裂纹一般都是在焊接完成之后就会马上出现，又叫做结晶裂纹，主要就是发生晶界，裂纹上面有氧化色会让金属失去光泽；层状裂纹主要是在具有丁字接头以及角接头比较大的构件上，沿着钢板的轧制方向出现的阶梯状裂纹，其在本质上是属于冷裂纹；再热裂纹是由于接头在冷却之后然后又在加热到500到700摄氏度的时候而产生的裂纹，它会产生沉淀强化的材料，比如Cr、M、Ti、Nb的金属。

裂纹是焊接缺陷里危害性最大的，它是一种面积性的缺陷，对于承载面积减少有非常显著的作用，应力高度的集中以及尖锐的缺口效应非常容易扩展从而导致金属容器的破坏。尤其是冷裂纹，其危害是非常可怕的，冷裂纹具有延迟性快速脆断的特性，带来的危害一般都是灾难性的，并且压力容器事故很大一部分都是由于裂纹而引起的脆性破坏。

在所有的裂缝中冷裂纹的危害是最大的，一般形成冷裂纹有3个主要的基本条件：一是焊接接头形成淬硬组织；二是扩散氢的存在与浓集；三是存在较大的焊接拉伸应力。冷裂纹通常在焊接低合金高强度钢、中碳钢以及合金钢等等易淬火钢的时候非常容易发生。一般都发生于比较低的温度，焊接以后的一段时间内，主要发生于热影响区和焊缝区，造成的破坏都是典型的脆断。因此，在焊接的过程中要采取使用低氢型碱性的焊条，必须要烘干；要进行预热，严格的控制层间的温度不能够低于预热的温度，合理的运用焊接规范，避免在焊缝里淬硬组织的出现；严格按照焊接的顺序进行操作，尽量避免焊接变形与焊接应力；在焊接完成以后要及时的进行消氢热的处理。

（四）没有焊透和没有熔合

没有焊透就是指母材和木材之间，没有被电弧所熔化从而留下的空隙。没有熔合就是焊缝金属和母材之间，焊缝金属之间没有完全的熔合在一起。没有焊透和没有熔合主要都是由于在焊接的过程中焊工没有按照正确的规范进行操作，导致焊缝的整个界面没有完全的焊透和熔合，二个都是非常严重的焊接缺陷。

三、焊接对于金属材料造成的腐蚀

第一，在焊接的过程中造成的表面缺陷，比如裂纹、没有焊透、没有熔合、气孔、咬边、焊瘤、焊接变形等等，都会让金属和母材之间导致缝隙的形成。在焊接的时候喷溅也会导致金属粒与母材之间相互接触的位置形成缝隙。如果在电解质溶液氯化钠水溶液里，这些形成的缝隙处就会导致缝隙腐蚀的发生。

第二，在进行碳钢的焊接过程里，会有很多的非金属夹杂物产生，比如氧化物、硫化物以及氮化物。这些非金属夹杂物会在很大程度上提升热裂纹与脆性的倾向，这样一来就会降低焊缝的耐腐蚀性以及塑性。特别是硫化物一般都是由于焊剂带入，绝大多数都是以MnS的形式存在，而MnS属于是活性夹杂物。因此，在进行不锈钢材料的焊接的时候，会由于加热、冷却的过程中给热影响区带来结构以及成分的变化，就会导致这类的材料晶界间的腐蚀倾向变大。

第三，通过从腐蚀的角度来看，焊缝区由于是一对接触电池。不一样的金属材料在一起接触，又放在腐蚀介质里，有一部分电极电位低的材料为阳极，就会发生腐蚀溶解。因此，焊接接头处由于成分的不均性就会导致选择性腐蚀的发生。

第四，焊接过程中焊接所产生的残余应力是导致材料应力腐蚀的关键原因。通常钢板在进行焊接之后，剩余应力的最大值会和母材的屈服极限值接近。应力腐蚀破裂裂纹一般都是和拉伸的最大应力想垂直。所以直接导致裂纹的应力就是最大主应力。如果和主应力相垂直的最小主应力越大，裂纹发生的时间就会更早。如果焊接几何形状的偏差导致应力集中，也会提升应力腐蚀的倾向。

第五，对于应力腐蚀影响比较大的就是焊接接头处组织的变化，一般这种影响会由于腐蚀环境的不一样而有所不同。比如奥氏体不锈钢的焊接接头的原熔融部位里面含有的铁素体如果在盐酸溶液里，就会成为优先腐蚀的对象，非常容易形成网状裂纹。而在热影响区中沿着晶界间析出的碳化铬在氯化钠水溶液等类型的腐蚀环境里，就会导致钢材晶界间应力腐蚀的抗力效果明显的减低。

四、减小焊接对于金属材料腐蚀的对策

在整个焊接过程中，对于金属材料腐蚀的影响是很复杂的，也是不可避免的，只能尽量减少焊接对于金属材料腐蚀的影响，所以除了要控制好焊接过程中焊接的缺陷以及残余应力外，还要根据腐蚀的环境进行合理的选材以及使用最好的焊接工艺。对于碳钢的焊接就要采用和母材类型一样的焊接填充金属；对于不锈钢来说，主要就是要充分地考虑在焊接的过程中如何去消除因为碳化铬析出而导致的晶界间腐蚀。要想很好的解决这一问题，就可以在焊接的时候通过焊芯的成分来对于焊缝处的合金成分进行调节，让热影响区没有碳化铬析出。比如，可以降低碳的含量、延长正火的时间以及加入稳定的碳化物形成钛元素和钼元素来达到晶界间腐蚀的避免。加入镍元素和氮元素可以加快碳化物的析出，延迟间隙相析出。尽量降低硅元素的含量，因为硅元素会促进碳化物和间隙相的析出。因此，通过这些合金元素之间的互相作用，可以有效的让碳化铬和间隙相在焊接的过程中不析出，耐腐蚀性能等到很大的提高。

结束语：

通过上文分析可知，很多的压力容器和化工设备都必须要进行焊接加工，焊接的焊缝和热影响区的腐蚀性能好不好，会直接影响到生产以及人员的生命安全。所以要把焊接过程中可能对金属材料产生腐蚀影响的各种因素充分的考虑进去，而这对生产安全具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]李金权，王茂廷，李均峰. 焊接后热处理对金属材料抗应力腐蚀性能的影响[J]. 热加工工艺，2009，07：118-119+122.

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1、洗衣机外壳一般有两种，一种是高性能的塑料，一种是金属材料；

2、高性能塑料外壳的特点食：一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象；

3、金属材料外壳的特点是：有防震、抗腐蚀的功能。

（来源：文章屋网 ）

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    橡胶制品行业需要消耗大量的资源,并且需要使用较多的辐射性材料和有毒材料,使得对人的身体有很大的损害,而且还会造成严重的环境污染。长此以往,将会严重影响到整个橡胶制品行业的发展,因此,我们应该研究橡胶制品行业存在的环保问题,就这些问题提出解决措施,有效避免橡胶制品行业对于环境的污染。应该加强对于橡胶制品的监测力度,加强对于橡胶制品的控制,减少橡胶制品对于人体和环境的损害,保证橡胶制品行业的产业链能够有序的发展。若想达到有效的减少制品原材料对于环境的影响,这样才能从根本上控制橡胶制品对环境的污染。

    1.1 特性

    橡胶制品是指将天然或合成橡胶作为原材料,然后生产出各种橡胶制品的流程,除此之外还包括利用废橡胶再生产的橡胶制品。因此,这些橡胶制品具有以下几个特性。

    (1)橡胶制品在成型的时,需要经过较大的压力进行压制,但由于橡胶本身的弹性体具有内聚力,在成型离模的时这些内聚力无法消除,便导致橡胶制品出现不稳定的收缩。不过也正因为橡胶本身的弹性体,使得橡胶制品经过一定的时间后收缩便会缓和,渐渐的趋于稳定。例如:橡胶制品在开始设计时,没有经过谨慎地计算配合,使得成型的制品尺寸不稳定,造成质量问题。

    (2)橡胶属于热溶热固性的弹性体,而塑料是属于热溶冷固性。因此,橡胶因为硫化物种类主体的不同,成型固化的温度也不相同,有时甚至会受到气候、室温和湿度的影响。所以,在生产橡胶制品时需要对温度进行调整,保证制品的质量。

    (3)橡胶制品一般是原料经过炼胶后制成混炼胶,然后以混炼胶作为原材料,因此,在进行炼胶时,需要根据橡胶制品的特性设计出配方,然后制定产品的生产工艺。

    1.2 分类

    橡胶的基本类一般有天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、丁晴橡胶、硅橡胶海绵、橡胶并用海绵和橡塑并用海绵等,这几类橡胶各有优缺点,在使用时要根据他们的特性设计配方。

    1.3 生产工艺

    橡胶制品的种类繁多,但是生产工艺却基本相同,一般以固体橡胶和生胶作为原料进行生产,生产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型和硫化等基本工序。原材料准备、成品整理和检验包装等基本工序也是必不可少的。橡胶的加工工艺过程主要是解决橡胶的塑性和弹性性能的矛盾,各种的工艺手段使弹性橡胶变为具有塑性的塑炼胶,然后加入各种配合剂支撑半成品,然后经过硫化,增加成品的弹性和物理机械性。无论是何种橡胶,都需要经过以上几道工序,这样才能制成好品质的橡胶制品。

    2 橡胶制品材料对环境的影响分析

    2.1 重金属材料对环境的影响

    在设计橡胶制品的配方时,需要充分考虑橡胶制品中重金属的含量,如果橡胶制品中铬和镍的含量过高,就会对环境造成严重的污染。橡胶制品废弃后,一般企业会将橡胶制品直接丢弃,橡胶制品进行分解,分解出的铬和镍金属会对地下水资源造成污染,因此,在设计配方时,要尽量减少使用含铬和镍的材料,要严格的控制橡胶制品材料的配比。所以,应该加强对橡胶制品的系统性分析,严格控制所有原料中重金属的含量。

    2.2 多环芳烃材料对环境的影响

    橡胶制品中有一部分的原料含有多环芳烃,主要包含在炭黑和加工油中。炭黑的原料主要由煤焦油和乙烯焦油组成,这两种焦油的成分都极其的复杂,因此,这两种焦油是混合物,在橡胶制品加工时加入少量的成分,也极其容易对环境造成污染。加工油的原料主要由芳烃油、石蜡油和环烷油组成,其中大量的多环芳烃被包含在芳烃油中,会对环境造成严重的污染。部分企业使用完橡胶制品时会将橡胶制品进行焚化,焚化后的烟雾中会还有大量的多环芳烃颗粒,对大气造成严重的污染。

    2.3 特定胺和N—亚硝胺对环境的影响

    特定胺是指在特定的条件下,偶氮染料经过分解作用,产生具有有害物质的芳胺。这种特定胺中含有大量的致癌物质,不仅对人的身体健康造成危害,还会对环境造成严重的污染。橡胶制品在进行加工时,仲胺橡胶助剂会与亚硝物质发生化学反应,从而产生了N—亚硝胺。N—亚硝胺本身具有很强的致癌性,因此,在进行橡胶制品配方设计时,应该尽可能的减少使用N—亚硝胺,这样才能减少橡胶制品对人体和环境的损害。

    3 橡胶制品的环保性控制措施

    3.1 控制Cd,Pb,Hg,Cr等化合物的使用

    将保护环境作为基准进行橡胶制品加工,严格的控制制作橡胶制品的原料的环保指标,以此来提高橡胶制品的环保性。制作橡胶制品的一些原料中,会含有大量的Cd、Pb、Hg、Cr等元素,这些元素能够组成很多的有害物质,使得橡胶制品中有害物质严重超标。在橡胶制品的加工工艺中,Cd、Pb、Hg、Cr等元素一般是以化合物的形式存在,因此,要加强监测化合物、粘合剂和防霉剂的使用,这样能够有效的控制Cd、Pb、Hg、Cr等元素的含量,减少橡胶制品对环境的污染。

    3.2 加强进厂原材料的安全监测

    在进行橡胶制品生产前,可以利用X射线荧光光谱分析法,对进厂的全部橡胶制品原材料进行安全监测,这样不仅能确保批量的原材料的安全性,而且能有效的避免原材料之间的交叉污染。橡胶助剂中,都多少会含有一定量的重金属元素,例如:铅元素、汞元素等,因此,再进行橡胶制品生产的时,可以将橡胶助剂换为纳米碳酸钙或硫酸钡等助剂,这样能有效的减少重金属物质对环境的污染。

    3.3 加强特殊原料的重点监测

    在众多的橡胶助剂中,氧化锌是出现问题最多的助剂,而且氧化锌的市场价格非常高,这就使得市场上总是出现假冒伪劣的氧化锌产品,因此,在进行橡胶制品生产前,要加强对氧化锌进行重点监测和控制。不只是氧化锌,在橡胶制品生产过程中还有很多的特殊材料,对于这些特殊材料也要进行重点监测和控制,这样才能有效的减少橡胶制品对于环境的污染。

    3.4 加强替代品的使用

    诸如特定胺和N—亚硝胺等能够致癌的芳胺,是橡胶制品生产中必不可少的原料,因此,不能总是使用这类具有致癌性的物质,应该减少这些替代品的使用,例如:使用不含特定胺的黄色着色剂来代替永固黄这类物质,这样能有效的减少有害物质对人类身体和环境的损害。既然不能避免使用这些有害物质,那便减少对这些危害品的使用,这样也能在一定程度上提高橡胶制品的环保性。

    3.5 重金属含量的控制

    对于铬镍等重金属,应该要严格的控制其含量,防止橡胶制品中重金属含量超标。为了能够有效的减少橡胶制品中重金属的含量,可以采取以下三种措施。第一,采用无铅硫的生产体系,减少橡胶制品中重金属的含量,从而减少橡胶制品对环境的污染。第二,取消有毒的金属材料的加工工艺,降低橡胶制品中有毒金属材料的使用,有毒金属材料的加工过程能够对人的身体造成极大的伤害,所以,应该减少橡胶制品中有毒金属材料的使用。第三,加强使用环保粘合剂,在橡胶制品中使用环保粘合剂能够有效的减少橡胶制品对环境的污染,还能够大大提高橡胶制品的安全性。橡胶制品中的重金属对环境具有很大的危害,因此,要严格的控制橡胶制品中重金属的含量。

    4 结语

    橡胶制品的环保性对于环境保护非常重要,因此,提高橡胶制品的环保性已成为采取必要措施的当务之急,这样不仅能有效的保护环境,还能减少橡胶制品对人体的危害,从而推动了橡胶制品行业的快速发展。

    参考文献:

    [1]王巧福,唐文枣等.环保橡胶制品的监测和控制[J].橡胶工业,2008(3).

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关键词：金属材料断裂韧性；影响金属断裂韧性因素

1. 金属材料断裂韧性

断裂韧性――指金属材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量，也是金属材料抵抗脆性破坏的韧性参数。它和裂纹本身的大小、形状及外加应力大小无关。是金属材料固有的特性，只与金属材料本身、热处理及加工工艺有关。是应力强度因子的临界值。常用断裂前物体吸收的能量或外界对物体所作的功表示。例如应力-应变曲线下的面积。韧性金属材料因具有大的断裂伸长值，所以有较大的断裂韧性，而脆性金属材料一般断裂韧性较小，是表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标。在加载速度和温度一定的条件下，对某种材料而言它是一个常数。当裂纹尺寸一定时，材料的断裂韧性值愈大，其裂纹失稳扩展所需的临界应力就愈大；当给定外力时，若材料的断裂韧性值愈高，其裂纹达到失稳扩展时的临界尺寸就愈大。

2. 课题研究的主要内容

通过对金属材料断裂韧性的影响因素进行了系统分析。假定影响金属材料断裂韧性的其它因素均保持不变，把温度对断裂韧性的影响进行单独研究。一些关于压力容器钢断裂韧性的研究结果表明，当温度达到上平台温度之后，断裂韧性会随着温度的继续升高而下降，即存在韧性劣化的现象。相对于低温范围断裂韧性的研究，中、高温范围内断裂韧性的研究仍显不足，且实际工程中许多构件在高温条件下工作，按照常温力学性能设计的构件存在某种意义上的安全隐患，因而研究温度对断裂韧性的影响就显得相当重要。文中结合钢韧断机理的研究成果与点缺陷在应力场中的迁移运动规律，通过理论分析建立了断裂韧性JIC与温度T的数学模型，在此基础上对多种压力容器钢断裂韧性的实验数据进行了分析，最后验证了模型的合理性。文中通过对断裂参量J积分进行了数值分析，分析了温度对J积分的影响。此外，还对试样几何因素以及裂纹尺寸和裂纹倾角等对J积分的影响进行了数值分析。文中最后结合实际工程算例，就中温范围内的韧性裂化行为对用于含缺陷压力容器和管道安全评定的失效评定图的影响进行了研究。结果表明，使用失效评定图对结构安全进行评定时，不考虑韧性劣化行为的评定结果与考虑韧性劣化行为的评定结果之间存在较大差异。因此，对于中温段工作的压力容器和管道的安全评定还应计入断裂韧性下降的影响。 文中得到的一些结论具有一定的普遍性，对于压力容器以及管道等的安全性设计和评定具有非常重要的意义。主要研究内容和成果总结如下：

（1）对于所研究的压力容器钢，当达到上平台温度之后，其断裂韧性会随着温度的继续升高而存在下降的趋势，即存在韧性劣化的现象；

（2）建立的断裂韧性JIC与温度T的关系与实验结果符合的很好，此数学模型可较方便准确地估算材料的断裂韧性值；

（3）有限元计算表明，随着温度的不断升高，恒定外力作用下，材料的断裂参量J积分呈现上升的趋势，且在温度变化的初始阶段，J积分变化较缓慢，随着温度的不断升高，J积分变化的幅度会越来越大；试样几何因素对J积分的计算结果产生显著的影响；裂纹尺寸对J积分也产生明显的影响，裂纹越长，构件破坏的可能性就越大；在倾角变化的开始阶段，J积分变化不怎么明显，随着倾角的不断增加，J积分呈现显著下降的趋势；且从裂纹张开位移δ得到的结论与J积分较为相似；

（4）实际工程算例的分析表明，在中温范围内，材料的韧性劣化行为对用于压力容器和管道安全评定的失效评定图产生显著的影响。考虑韧性劣化行为的评定结果与不考虑韧性劣化行为的评定结果存在较大差别。因此，使用失效评定图对含缺陷压力容器和管道进行安全评定时，应计入韧性劣化的影响。

（5）还有试样厚度严重影响裂纹前端的应力约束，进而影响材料的断裂韧性，数学模型表明金属材料的断裂韧性随着厚度的增加先升高后降低最终趋于一个稳定的值。试样取向对韧性裂纹的影响，研究表明LS与TS是最危险的。L-R取向明显高于紧凑拉伸试样的断裂韧性明显高于R-L取样和C-R取样。加速载体对断裂韧性的影响可通过应变速率来表示，增加速率可降低断裂韧性，一般认为应变速率每增加一个数量级，断裂韧性降低10%。但是，当应变速率很大时形变热量来不及传导，造成绝热状态，导致局部温度升高，断裂韧性又升高。

3. 金属材料断裂韧性的影响因素

3.1 内部因素

3.1.1 组织结构的影响

马氏体，指淬火马氏体在回火后获得的，在不出现回火脆性的情况下，随着回火温度的提高，强度逐渐下降，塑性和韧性逐渐升高。因此，通过淬火、回火获得回火马氏体组织的综合力学性能最好，即材料的屈服强度和断裂韧性值都高。马氏体有两种精细结构：一种是孪晶马氏体，其呈透镜状，交叉排列（约成 60°角），内部由孪晶组成。它的特点是在孪晶相交处容易形成微裂纹，所以孪晶马氏体组织的形成会降低钢的断裂韧性。另一种是板条马氏体，其呈板条状，平行排列。板条马氏体的亚结构是位错，在其板条内不存在显微裂纹，回火过程中也没有碳化物沿孪晶带析出而造成韧性降低的缺点。

贝氏体，一般可分为无碳贝氏体、上贝氏体和下贝氏体。无碳贝氏体因热加工工艺不当而变得非常脆，且冲击韧性非常低，即魏氏组织，使断裂韧性下降。但调整成分和工艺，使针状铁素体细化就可使其韧性提高。上贝氏体中在铁素体片层之间有碳化物析出，裂纹扩展阻力较小，其断裂韧性较低。下贝氏体的碳化物是在铁素体内部析出的，裂纹扩展阻力较大，其断裂韧性值比上贝氏体高。

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关键词：金属材料 家具 结构 生产工艺

中图分类号：TS664.4 文献标示码：A 文章编号：1003―0069（2014）09―0035―02

比利时设计师凡，德・费尔德指出过：“设计的最高原则是工业与艺术的完美结合。而这种结合又体现在三个方面：产品设计结构合理，材料运用严格准确、工作程序明确清楚。”

家具结构设计与制造工艺是现代家具设计的至关重要的课题与内容。由于中国几千年来的传统教育思想一直是重理论、轻实践，“君子动口不动手”，导致了我国的艺术设计教育往往偏重在艺术造型、色彩线条、美学构成等方面的教学与训练，大量的家具设计只停留在纸面的效果图和平面制图上，设计者不能自己动手用真实的材料和真正的结构去设计制造三维立体的家具模型和家具成品，尤其是在家具结构与制造上一直偏重于传统木制家具的结构与制作，对现代家具工业化制造现代材料结构设计缺乏系统的研究与学习。

特别是高新技术正在全面导入现代家具业，将全面影响家具业的进步与发展，家具造型艺术设计、家具结构与工艺设计是现代家具设计过程互为依赖、互为补充的辩证关系，必须在现代家具设计中加以强化和掌握，这是构建中国现代家具设计体系中最需要重视和加强的课题内容之一。

通过研究金属家具的种类和特点，发现参与金属家具设计的材料种类较其他家具种类而言是最多的。并且金属材料的工艺性能和使用性能非常好，能与很多种的材料进行搭配使用，说明金属材料具有“百搭性”和“变化性”，并且金属家具的表现创意的能力也很强。希望展开研究，找到一些设计创新方法，将为设计师提供新的思路、新的经验和新的感受。

1 金属家具的结构特点及连接形式

主要部件由金属所制成的家具称金属家具。金属材料是由金属元素构成，如铜、铁、金、银、锡、铝等。金属强度高、弹性好、富韧性，可进行焊、锻、铸等加工，可任意弯成不同形状，营造出曲直结合、刚柔相济、纤巧轻盈、简洁明快的各种造型风格。金属可以与其他金属或非金属元素在熔融状态下形成合金，具有良好的机械性能和光学性能。根据所用材料来分，可分为：全金属家具、金属配以木材、各类人造板家具、金属与非金属（竹藤、塑料、玻璃、石材等）制作而成的家具。

1.1 结构特点

按照结构的不同特点，将金属家具的结构分为：固定式、拆装式、折叠式、插接式等。

（1）固定式：通过焊接的形式将各零、部件接合在一起。此结构受力及稳定性较好，有利于造型设计，但表面处理较困难，占用空间大，不便运输。

（2）拆装式：将产品分成几个大的部件，部件之间用螺栓、螺钉、螺母连接（加紧固装置）。有利于电镀、解决了销售中的运输问题。

（3）折叠式：又可分为折动式、与叠积式家具。常见于桌、椅类，适应充分利用空间和便于存放的使用需要。

1）折动式家具

折动式家具主要采用实木与金属制作，尤其以金属为最多。折动结构是利用平面连杆机构原理，应用两条或多条折动连接线，在每条折动线上设置不同距离、不同数量的折动点，同时，必须使各个折动点之间的距离总和与这条线的长度相等，这样才能折得动，合得拢如（图1）。

随着家具产品的日益更新，新的折叠结构及折叠方式被应用于家具设计中（图2）。

2）叠积式家具

叠积式家具不仅节省占地面积，还方便搬运。越合理的叠积（层叠）式家具，叠积的件数也越多。

叠积式家具有柜类、桌台类、床类和椅类，但常见的是椅类（如图3）。叠积结构并不特殊主要在脚架与背板空间中的位置上来考虑。

（3）插接式：利用金属管材制作，将小管的外径套入大管的内径，用螺钉连接固定。可以利用轻金属铸造二通、三通、四通的插接件。

1.2 连接形式

金属家具的连接形式主要可分为：焊接、铆接、螺钉连接、插接、板材咬缝接合等。

（1）焊接：可分为气焊、电弧焊、储能焊。牢固性及稳定性较好，多应用于固定式结构，主要用于受剪力、载荷较大的零件（如图4）。

（2）铆接：主要用于折叠结构或不适于焊接的零件，此种连接方式可先将零件进行表面处理后再装配，给工作带来方便。其强度要视用作铆接的材料和铆接的形式而定，因铆接的材料是经物理变形，已很难恢复再铆，所以铆接的牢固程度仅次于焊接，也是个死链接。铆接方式对材料的要求较低。很多材料都可用，不同种材料之间也可用此连接。但须强大的外力方能实施作业（如图5）。

（3）螺栓连接：螺栓的连接方式也可视为铆接的一种变化形式，同样，其强度视用作螺栓材料和螺栓的形式而定。除了具有铆接的特点外，螺栓的最大特点是可多次使用，实现部件的可拆装。另外，它对连接工艺的要求降低了，只要有一般小型的或手动的工具就能实施连接作业（如图6）。

（4）插接：是通过插接头将两个或多个零件连接在一起，插接头与零件间常常采用过盈配合有时也有在零件的侧向用螺钉或轴销锁住插接头提高插接强度（如图7）。

（5）板材咬缝接合：常用于金属薄钢板间的连接（如图8）。

1.3 家具设计结构实例分析

由于金属材料不会因气候变化而变形开裂，因而易于提高构件的加工制造精度，使金属构件、辅助零部件、连接件可以分散加工，互换性强，有利于实现零部件的标准化、通用化、系列化。比木家具的榫连接装嵌方便，有更大的灵活性。

（1）垂直金属支架部件与水平部件间的螺钉接合。这种接合的特点是接合强度高，便于实现拆装结构。

（2）活动铆接的一个典型例子，折叠桌的腿采用连杆运动机构实现桌腿的展开与收起，连杆机构的铰接点则是由铆钉来完成的（如图9）。

（3）一把金属网椅，椅子的主要骨架用金属薄壁钢管弯曲而成，薄壁钢管零件之间采用焊接的方法接合，座面与靠背材料为金属丝网，金属丝网的交差点上、金属丝与薄壁钢管零件之间用闪光对焊或高频点焊的方法接合（如图10）。网状线为丝状，分布紧密且具有一定的弹性，座椅柔软度比较好，增加了座椅的使用舒适感。

（4）一把三角形小凳，由三根钢管、金属连接球、三角形皮革组成。三根钢管采用插入式的接合方式与金属连接球连接，三角形皮革用吊扣挂在三根钢管的端头（如图11）。

一个快装式金属支架的结构实例。水平的铝合金型材及腿通过三叉型的插接件连接成一体，支架的四周用带锁口的绷带拉紧，防止插接部位的脱落（如图12、图13）。设计的创新仅仅就体现在连接工艺，但是创新效果却是非常醒目的。

2 金属家具的生产工艺（如图14）

（1）管材的截断

进行管材截断的方法主要有四种：割切、锯切、车切、冲截。其中用金属车床切得的零件端面加工精度较高，一般用于管材需要使用电容式储能焊的零件加工；而冲截生产效率高，但冲口易产生缩瘪，因此应用面较窄。

（2）弯管

弯管一般用做支架结构中，弯管工艺是指在专用机床上，借助型轮将管材弯曲成圆弧型的加工工艺。弯管一般可分为热弯、冷弯两种加工方法，热弯用于管壁厚或实心的管材，在金属家具中应有较少：冷弯在常温下弯曲，加压成型，加压的方式有机械加压、液压加压及手工加压弯曲。

（3）打眼与冲孔

当金属零件采用螺钉接合或铆钉接合时，零件必须打眼或冲孔。打眼的工具一般采用台钻、立钻及手电钻。冲孔的生产率比钻孔高2-3倍，加工尺度较为准确，可简化工艺。有时在设计中会用到槽孔，槽孔可利用铣刀铣出。

（4）焊接

焊接的方法有多种，常用的气焊、电焊、储能焊等。钢管在焊接后会有焊瘤，必须切除，使管外表面平滑。

（5）表面处理

零件的表面要经过电镀或涂饰的处理，涂饰的方法有喷金属漆或电泳涂漆。

（6）部件装配

零件在进行最后的矫正后，根据不同的连接方式，用螺钉、铆钉等组装成为产品。

产品加工艺是否合理，是否用利用工业化生产，与家具的结构设计是密不可分的。合理的结构可在很大程度上可简化工艺，提高生产率。下图为椅系列金属家具（如图15～图17）。

3 结语

篇8

关键词：玻璃钢夹砂管 强度 水力特性

中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0097-01

随着船舶工业的发展，玻璃钢管在船舶上的应用越来越广泛，已经应用于各船舶系统，并取得了良好的使用效果。本文主要从它的构成及其各方面特性，辅以相关数据和计算，作相关的分析，为了更了解和更好的使用玻璃钢管作依据。下面就玻璃钢管的结构及一些特性作介绍。

1 玻璃钢管的定义

玻璃钢管简称GRP OR FRP（Fiberglass Reinforced Plastic），俗称玻璃纤维增强塑料管，是一种新型的复合材料管，主要由玻璃纤维纱作为增强材料和树脂作为基体构成，玻璃钢夹砂管的结构见图1。

2 玻璃钢夹砂管的力学性能

（1）玻璃钢夹砂管密度远小于钢管，装卸方便，易于安装。

（2）因为玻璃钢中的连续纤维有较高的拉伸强度及弹性模量，其机械强度可以达到或超过普通碳钢的水平。

（3）根据表中参数，玻璃钢的比强度是低碳钢的四倍以上且具有较低的树脂密度，因此玻璃钢夹砂管具有轻质高强的性能，这是金属材料和玻璃钢夹砂管无法相比的，选择玻璃钢作为船舶管路将在满足强度的前提下，将大大减少船舶的重量，提高了船舶的性能，可以装载更多的货物。

（4）玻璃钢/复合材料的力学性能具有明显的方向性，分环向和轴向，这是与金属材料不同的，金属材料不论在任何方向，强度和弹性模量几乎完全相同。而对于玻璃钢管，沿纤维方向的强度和弹性模量就比垂直于纤维方向上的要高得多，而且在制作过程中，可以人为地改变纤维的伸展方向和数量，使玻璃钢与受力状态相匹配，而钢管是无法实现的。

3 玻璃钢夹砂管的水力性能

4 玻璃钢夹砂管RPMP和钢管的水力损失比较

5 玻璃刚夹砂管RPMP和钢管的其他特性比较

（1）玻璃钢夹砂管的配件制作较方便，玻璃钢管的弯头、法兰、三通、变径管等都可外场制作，玻璃钢法兰可以与同等压力同等管径的钢制法兰相连接，而钢管弯头只有30°，45°，60°，90°。

（2）和钢管相比，玻璃钢管段长度一般都在6 m～12 m，管段长度大，总的结头数量变小，不仅现场安装方便，节省了附件降低了成本，而且更降低了管路的局部阻力。

（3）钢管经过不同环境管壁其表面在安装之前要加不同的表面处理，要么酸洗要么镀锌或其他的，玻璃钢管内外表面都为树脂，其表面本身就有耐腐蚀的性能，不需要其他涂层，避免了烦琐的酸洗或镀锌处理等过程。

（4）玻璃钢现场安装不需要动火焊接，采用胶水粘制而成，安装既安全又快捷。

（5）玻璃钢热膨胀系数很小，在整个管线安装过程中，几乎不需要布置伸缩器，而钢管一般每隔20～30 m需安装一个膨胀节，以增加整个管路的安全系数。

玻璃钢夹砂管主要成分是树脂，具有塑料管的特性，因此具有较强的可燃性，尽量避免和油脂类有机物接触，也不要将玻璃钢管放置在阳光下，这些是它的缺点，在船厂堆放或安装过程中，都应该注意。

6 结语

玻璃钢管同时具有塑料管和钢管的特性，强度和水力特性好，管道摩擦损失小，具有很好的经济适用性，在船舶管路系统中，应大力推广使用。

篇9

关键词：金属材料；应用；热处理技术

金属材料本身具有良好的物化性质和优秀的力学性能，在工业领域得到了广泛的应用。在金属材料的处理技术中，热处理技术最为常见，这种技术不仅能够把金属材料本身的性能潜力充分发挥出来，还能提高产品质量，减少资源的浪费，节约材料，进一步增强产品的使用功能，增加经济效益。在最早使用热处理技术的国家中，我们国家也在其列，早在汉朝时就有了一些关于热处理技术的记载，如“水与火合为淬”就是对这种技术的概括。时至今日，我国在热处理方面更是取得了很大的进步和突破。

1.金属材料的应用

1.1.纳米金属材料的应用

纳米作为一种新型的技术被应用在了金属材料中，纳米金属材料具有很好的功能特性和优秀的力学性能，目前已被应用于很多领域中。

1.1.1.纳米结构的WC―Co硬度和耐磨性

在工业中，纳米结构具有WC―Co强硬度和耐磨性，使用量是非常大的。目前主要在保护涂层以及制造切削工具中，因为纳米结构的WC―Co的硬度和耐磨性要明显优越于一些粗晶材料，在这过程中，力学性能还能提高一个等级，并且还有继续提高的可能。

1.1.2.铝基纳米复合材料的高强度

铝基纳米复合材料的最明显的性质就是高强度，它的结构是非晶基体上的α―A1粒子，这些α―A1都是有着纳米尺度的，而且是在非晶机体上呈弥散状分布。另外，铝基纳米复合材料还具有良好的抗疲劳性，其他程序中雾化的粉末还可以做成棒材，用于加工一些具有高强度性质的小部件，是高强度小部件的首选材料。

1.1.3.电沉积的纳米晶体――镍

电沉积薄膜上的柱状晶结构，可以被脉冲电流破碎掉，再经过温度的控制、PH值的控制以及镀液成分的有效控制，就可以使电沉积的镍晶粒尺寸达到10nm，甚至小于10nm。镍晶粒在350K的情况下能够发生反常长大，再将其偏析在晶界之上，也就可以实现结构稳定了。这在蒸汽发电机叶轮的修复方面有着广泛的运用。

1.2.多孔金属材料的应用

多孔金属材料也是一种功能性很好的材料，在当前社会有较快的发展。由于其具有良好的渗透性和耐腐蚀性，以及高强度、耐高温的良好性能，主要用于制作过滤器、电池的电极、消音器等一些材料，广泛应用在了冶金、医药、原子能等行业中。

多孔金属材料的良好渗透性，可以用于制作过滤器，主要利用孔道对流体中粒子的阻留将液体或者是气体进行过滤或分离，达到分离的效果，进而起到净化的作用。多孔金属材料的良好的耐高温性能，可以用于热交换和加热的程序中，另外通孔体还可做成加热器或者是散热器。多孔金属的阻火能力与高渗透性能还可以使之做成灭火器，在日常生活中或消防事业中都有广泛的使用。

多孔金属材料具有良好的吸收电磁波的性能，这种性能可以用于电磁的屏蔽，也可以做电磁性质的兼容器件。并且具有良好的散热性，要比其他金属网的屏蔽效果更好一些，适用于一些比较轻便、体积比较小的移动设备。

2.热处理技术的研究

2.1.传统的热处理技术

传统热处理技术的热原理是对工件进行加热而改善其整体性能，一般的热处理包括表面热处理和化学热处理，其过程要经过退火、正火、淬火以及回火这么四个步骤。退火，先将金属加热，一段时间之后再将其冷却，这种热处理的环节就是退火。正火，先将金属加热，温度要达到Ac3（Acm）以上，然后进行保温，取出之后再在空气中冷却的过程就是正火。淬火，所谓淬火，也是先将金属加热，温度要达到Ac3或Acl以上，保温之后，冷却时要以大于临界冷却的速度进行，从而获得马氏体组织，这种过程叫淬火。淬火之后一定要加以回火才能达到最佳效果，回火能够决定工艺的完善程度。

2.2.新型的热处理技术

2.2.1.热处理的新材料和新设备

随着社会的发展，技术的进步，热处理技术也得到了新的发展，其材料和设备也得以更新。在新材料方面，生态淬火剂的发明和使用发挥了着很大的作用，能够使热处理的工艺发挥到最佳状态，常见的的生态淬火剂有熔盐、冷热矿物油、NiAl金属化合物等等，在工业领域和日常生活都有广泛的应用。在新设备方面，如：真空加热高压气淬设备的发明和使用，在热处理技术领域有着重要的地位和作用，标志着这一技术的跨越性进步。另外还有密封渗碳高压气淬炉和低压渗碳双室高压气淬炉的使用，也大大提高了热处理技术的效率和质量。

2.2.2.真空热处理和感应热处理

真空热处理顾名思义就是将热处理技术与真空技术的结合，有一部分是在真空的状态下完成的，一部分的工艺也是在真空的状态下解决的，真空热处理的优势在于它可以使金属材料更加干净明亮，在外观得到改善的前提下还能使金属材料的性能得到更好地提高。感应热处理主要是利用的电磁感应对工件进行加热的技术，在加热的过程中，具有速度快、效率高的优点，而且能够提高产品的质量。总体来说，新型的技术具有高质、低耗、高效等特点，是以后发展的目标和方向，并且这些特点也是传统的热处理技术很难达到的。

3.结束语

在当今社会，国际竞争比较激烈，能否在技术领域有所开拓是衡量一个国家综合国力的一大方面。我国作为最早使用热处理技术的国家之一，在金属材料和热处理技术领域取得了很大的成就，当然在以后的竞争中还面临着许多挑战。随着一些新材料、新设备的发明和使用，期待着我国在热处理技术方面有更大的突破和发展。

参考文献：

篇10

关键词：机械设计；材料选用；适用性；节能环保；机械制造 文献标识码：A

中图分类号：TH122 文章编号：1009-2374（2017）11-0104-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.053

1 概述

机械设备在日常生活中无处不在，大到飞机、火车、轮船、各种工程设备，小到手机、手表、各种电子产品等，都属于机械设备。在机械制造过程中，设计是第一步。而在机械设计中，材料的选择又是非常关键的一环。材料选用合理是实现机械产品价格合理、质量耐用、产品寿命长的基础。在历史上，一种新材料的问世，往往会开辟一个新的时代。例如，人类掌握了青铜的冶炼技术以后，就进入了青铜器时代；掌握了炼铁技术后，人类进入了铁器时代。从20世纪下半叶到21世纪初，又有很多新材料相继问世，如碳纤维复合材料、石墨烯、钛合金等，每一种材料的出现都会给工业，特别是机械制造业带来革命性的变化。下面本文就浅显地谈一谈机械设计中材料的选用问题。

2 常见材料的分类

目前在机械制造中应用的材料主要有四类，即金属材料、无机非金属材料、有C高分子材料和复合材料。下面分别叙述：

2.1 金属材料

金属材料是现代社会中使用非常广泛的一类材料，从汽车、飞机、轮船，到手机、打火机等机械产品，都有金属材料的身影。金属材料按照颜色分，可以分为黑色金属和有色金属，黑色金属主要有三种：铁、锰和铬，其他金属如金、银、铜等均为有色金属。按照密度来分，可以分为轻金属和重金属，轻金属有铝、镁等，重金属有铜、汞等。

2.2 无机非金属材料

无机非金属材料包括陶瓷、氮化硅、玻璃、氮化硼、金刚石、石墨、碳化硅等，这类材料一般具有硬度高、抗压强度高、耐腐蚀等特点，但是许多材料价格偏高，容易脆断。这类材料使用相对较少，主要用于制造密封性原件、显示屏等。

2.3 有机高分子材料

有机高分子材料主要是塑料、橡胶以及合成纤维。塑料自从发明以来，便得到广泛的应用。它价格便宜、轻便、耐腐蚀，具有一定的强度，还可以与碳纤维等制成玻璃钢等复合材料。在机械制造中，塑料应用相当广泛，主要用于机械外壳、导线绝缘层等。

2.4 复合材料

复合材料是从20世纪末开始兴起的一类新型材料，它是通过化学或物理的方法将两种或两种以上的材料进行复合，最终得到具有特定应用性能、满足不同工艺要求的材料。目前应用得比较多的复合材料有碳纤维、玻璃钢等，这些材料密度小、强度高、韧性好，应用前景广阔。相信随着科技的发展，这些材料还会得到更多的应用。

3 机械设计中材料选用的原则

3.1 注重材料的经济性与适用性

所谓经济性与适用性，就是选材要量体裁衣，根据机械产品的质量要求、用途以及机械制造过程中的铸造工艺、装配工艺和焊接工艺等环节的要求，选择既能满足要求，又价格低廉的材料。比如，在金属材料中，钢铁的价格是很便宜的，因此在选材时，在满足要求的前提下，可以尽可能地选择钢铁。再比如，铜和铝都是电的良导体，铜的电阻率比铝更小，但是铝的价格比铜便宜许多，当满足需要时，尽量选用铝而不是铜作导电材料。这样就可以在保证产品质量的前提下实现最大的经济效益。

3.2 在选材时考虑节能与环保因素

节能与环保是21世纪以来全球广泛关注的话题，我党提出了“绿色发展”“人与自然和谐相处”等议题。在机械设计中，尤其要重视节能与环保。尽量选择可再生、易回收、环境友好的材料。在选材过程中，要优先选用可再生资源材料，优先选用环境友好材料，优先选用便于回收的材料。例如在选用塑料时，要避免选用不可降解的塑料，在可行的前提下优先选用可降解塑料。再比如，尽量减少金属材料等不可再生资源的使用，尝试用可再生资源代替。

4 机械设计中材料选用的几点注意事项

机械设计中材料的选择应用直接影响到机械产品的实用性能。在进行机械加工过程中，首要前提是满足机械设计的要求，在此基础上考虑资源供应的可靠性、材料的功能与特性等。基于此，下文针对不同材料的特点对其选择及应用进行了分析。

4.1 材料的荷载能力要满足要求

材料的荷载能力是材料性能的一个非常重要的方面，也是非常基础的一个方面。如果荷载能力达不到要求，材料在加工过程中就有可能发生断裂、失效等情况。即使在加工过程中没有出现故障，在使用中也很容易出现故障，缩短机械设备的使用寿命。在根据荷载能力选材时，材料的荷载能力需留有一定的余量或者说安全系数，这个安全系数具体是多少，要根据使用场合来确定。越是重要的场合，越是对安全要求高的场合，安全系数越大。如果所选材料的荷载能力不清楚，则需要用实验的方法进行测试。

4.2 尽量避免选用有毒有害的材料

有一些材料会对周围环境造成危害或者危害人体健康，比如金属铅、镍、汞，还有一些塑料等，这些都容易对环境造成污染。在机械设计中，要尽量不用或者少用这些材料。如果必须要选用这些材料时，要采取一定的措施，防止这些有害物质进入环境当中。

4.3 尽可能选择便于回收或可再生的材料

到目前为止，构成机械产品的大部分材料都是金属材料，其中最常见的就是钢铁。而金属资源属于不可再生资源，其在地球上的蕴藏量也是很有限的。因此对资源特别是金属资源的回收利用就成了一个值得研究的课题。金属材料的种类很多，比如钢材的种类就有很多种，低碳钢、中碳钢、高碳钢、各种合金钢等。每一种金属材料的回收难度是不同的，有的容易回收，而有的回收起来则比较困难。在机械设计中，在同等条件下，要尽可能选用回收方便的材料，让资源得以回收

利用。

当然，也可以尽可能地选用可再生材料代替不可再生材料。比如在一些场合使用塑料代替金属材料。

4.4 尽可能选用加工过程中资源消耗少、环境友好的材料

在材料选用过程中，不仅要考虑材料的荷载能力、材料本身的资源属性、材料本身对环境的影响，还要考虑将材料制成产品的过程中，加工过程、加工工艺是否节能环保。例如，现在的许多金属材料，在加工过程中需要进行热处理，而热处理过程消耗的能源等资源较多，对环境的污染也偏大，如果能够选择在冷和热轧状态下仍可保持较好性能的材料，就可以避免热处理过程，从而节约资源，保护环境。如果不能找到理想的材料，加工过程中不得不使用热处理，那也要尽量选用操作流程方便的材料，从而减少资源的消耗和对环境的

破坏。

5 结语

材料是机械制造的基石，材料的合理选用对于机械产品的质量、成本、寿命等都有巨大的影响。随着科学技术的发展，新的材料在不断被发现、发明，新材料在不断推动人类社会的进步。作为一名机械制造领域的从业者，要密切关注材料科学的发展，敢于尝试使用新的材料、新的技术，只有这样才能推动机械制造行业不断向前发展。

参考文献

[1] 车明浪，史兆伟.机械设计中材料的选择和应用[J].现代制造技术与装备，2015，（6）.