时间：2023-06-01 08:52:45
英文名称：Metallic Functional Materials
主管单位：中国钢铁协会 中国科协
主办单位：钢铁研究总院;中国金属学会功能材料分会
出版周期：双月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1005-8192
国内刊号：11-3521/TG
邮发代号：18-244
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1994
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金属材料的性能包含使用性能和工艺性能两个方面，使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它包括物理性能(如密度、熔点、导热性、热膨胀性、磁性等)。化学性能(如耐腐蚀性、抗氧化性等)、力学性能等。工艺性能是指金属在制造加工过程中反映出来的各种性能。
金属的力学性能：在机械设备及工具设计、制造中选用金属材料时，大多以其力学性能为主要依据。因此熟悉和掌握金属材料的力学性能是非常重要的。
所谓力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。力学性能包括强度、硬度、塑性、冲击韧性及疲劳强度等。金属材料在加工及使用过程中所受外力成为载荷。根据载荷作用性质的不同。它可以分为静载荷、冲击载荷及交变载荷三种。
(1)静载荷是指大小不变或变化过程缓慢的载荷；
(2)冲击载荷是指以较高速度作用到物体上的载荷；
(3)交变载荷是指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。
根据作用形式不同，载荷可分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷等。金属材料受到载荷作用而产生的几何形状和尺寸的变化称为变形。变形一般为弹性变形和塑性变形两种。金属受外力作用时，为保持其不变形，在材料内部作用着与外力相对抗的力称为内力。单位面积上的内力称为应力。
公式：σ＝F/S
式中σ为应力F-外力(N) S一横截面积
另外金属材料在概预算中也占很大的比重。基本建设概预算制度是基本建设的预算编制，而审批预算时金属材料的大小、型号、钢号都应符合国家规定。总概预算文件是设计钢材的主要依据。在确立钢材用同一批，首先应验证原始件是否符合要求。其次复试件是否合格。钢材进入现场后，应进行抽查验证是否做复试。以免发生大量钢材无原始件(复试件)避免小批钢材进切现象。通过对金属材料的学习，我们教师应使学生知道学习本课程的重要性，使学生明确学习本课程的目的，了解本课程的性质、任务及内容范围，并了解我国在金属材料与热处理方面的发展概况及所取的成就，以提高学生学习课本课程的兴趣，为今后的学习创造一个良好的开端。因此在教学过程中应对一开始开展的金属材料的总体介绍给予充分的重视。
为了使学生明确学习金属材料知识的重要目的，一开始可引入金属材料和热处理的概念，以利于教学内容的展开。还可以通过列举一些生产中常见的实例，提出几个问题。例如：为什么不同的材料会具有不同的性能，为什么相同的材料经过不同的加热，保温和冷却能够获得不同的性能等，并说明这些问题都是奉课程所要学习的内容。在讲解过程中应通过对一些与本课程有关实例的简单说明，突出本课程内容的重要性，使学生明确学习本课程的目的。不同的金属材料具有不同的性能，这主要取决于它的化学和组织结构。不但化学成分不同的金属材料具有不同的性能，相同成分的金属材料经过不同的加工处理使其具有不同的组织结构时，也会具有不同的性能。例如，锉刀在制造过程中要求硬度低，能够被切削加工。制成成品后，又要求其硬度高，可以锉削其他金属，工业生产中就是采用不同的热处理工艺，通过改变其组织结构，从而改变其性能的。因此，了解金属与合金的内部组织结构，对于掌握金属材料的性能，利用各种工艺手段改变金属材料性能具有非常重要的意义。
通过金属材料相关知识的教学应使学生明确，金属材料课的内容大致可分四部分，即金属的性能、金属学的基础知识、钢的热处理及常用的金属材料。另外该课还简要介绍了钢的火花鉴别及非金属材料等内容。在日常的教学中，应强调本课程是系统性较强的一门学科，要求学生对各个部分都必须给予充分的重视。
金属材料是从生产实践中发展起来，而又直接为生产服务学科、因此它是一门与生产实际联系比较密切的课程。在教学中要求学生理论联系实际，注意培养学生分析问题和解决问题的能力。要求学生不但要重视理论知识的学习，而且要注意联系生产实际及认真做好实验。
摘要：材料主要包括三类，即金属材料、非金属材料以及符合材料。材料必须经过加工、制作成成品，才能发挥其功效，在加工材料的过程中有必要掌握材料成型、控制工程等方面知识。本文通过剖析材料成型和控制工程中的加工金属材料的具体措施，重点阐释金属材料加工的相关注意事项和正确方式，以此作为相关人员科学性选择金属材料成型方法的理论依据。
关键词：材料成型；控制工程；金属材料加工
1材料成型与控制工程概念阐释
材料成型与控制工程是一个实用性学科，该学科剖析各种类型材料的宏观结构、微观结构、表面形态转换，深入研究材料热加工方法和塑性成形方法。材料成型与控制技术一般应用在机械制造行业、建筑行业以及设备加工行业，技术水平直接决定了这些行业产品制造质量、产品制造效率，关系到制造行业的利润，对于我国工业发展起到关键性基础作用。一般来说，产品设计必须应用材料成型与控制工程理论内涵以及具体的加工工艺，确定材料的性质、特点以及加工成品的功能，合理规划设计材料加工。金属材料是目前工业生产中较为常见的材料，材料成型与控制工程以分析金属材料性质、特点为主，充分考虑到材料成型与控制工程理论内容以及金属材料加工方法，探究材料成型与制造的关键技术，并利用领先的加工技术，实现制造技术的革新，确立我国工业制造的领先优势。加工金属材料时，需要应用到多种工艺技术，例如冲压、挤压、锻造、铸造以及焊接等工艺，这些工艺对技术水平提出了较高要求，每个技术环节出现差错都极易导致成型产品出现瑕疵，成型产品质量难以达标，其使用性能不能达到相关要求。因此，使用、加工金属材料之前，应仔细分析材料的物理性质、化学构成，并对材料进行测试，使其达到加工成型相关要求，结合此种材料的工作环境特点准备复合材料。
2材料成型与控制工程中加工金属材料的具体方式
2.1机械加工成型方法概述。机械加工成型作为金属材料加工过程中使用最为频繁的一种方式，这种方法的优势在于加工简便，设备资源较为丰富，加工金属材料的范围涉及到多个种类，加工精度高，能够加工几乎所有的金属材料。机械加工设备由普通机床逐步升级到数控机床，早期车、铣、刨、磨加工工序是单一的、独立的，现如今已经形成具备综合加工能力的加工中心，提高了加工效率和加工精准性。机械加工金属材料需要结合产品的材料性质、形状特点，分析选择对应的加工工艺，确定工艺路线，选择钻、车、铣等加工方法以及相应的加工刀具。通常在对硬度较低的金属材料进行机械加工时，钻、铣等加工方式需要应用高速某材料刀具，车削加工应用硬质合金类刀具，此类刀具表面适合涂层使用；在机械加工高硬度金属材料时，适合选择金刚石、立方氮化硼、陶瓷等材料制作的刀具，加工时使用切削液，能够降低加工金属材料表面和刀具的摩擦力，并将加工时产生的热量带走，确保材料加工质量达标。在机械加工特殊金属材料时，适合选择线切割、雕刻、电火花等加工方式，对于表面质量有较高要求的，应采取磨削加工方式，并根据具体情况实施抛光处理。2.2粉末冶金成型方法概述。粉末冶金技术是一种传统的材料成型与控制工程加工成型技术，该种技术在促进我国工业发展起到了积极的作用。粉末冶金成型技术最初应用在复合材料零件的制作过程中，利用压力成型的工艺完成加工、成型，适合应用在尺寸小、形状单一的零件制造中。该技术具有较强的适应性，能够应用于多种材料，工艺流程并不复杂，使用时突出增强相分布均匀、组织细密、界面反应少的特点。伴随科技的进步、加工制造技术的突破，该种技术也得到了发展和改进，现如今该技术主要应用于汽车、军事领域产品制造中，例如预制破片、刹车片等。应用粉末冶金成型技术生产、制造的金属产品具有较强耐磨性、较大强度，应用在特种工程领域中能够体现出较高的应用价值，例如含油材料制品。粉末冶金成型技术根据成型方式划分成三类：传统压制成型方式，注射成型方式，3D打印成型方式。粉末冶金成型技术在应用过程中必须将成型方法与金属材料的物质性质、化学性质、产品特点、产品要求相一致，以此来提高产品质量、产品精度、生产效率。2.3粉末冶金成型技术分析概述。粉末冶金工艺流程包括配料环节、混料环节、成型环节、脱脂环节、烧结环节、后处理环节。汽车以及机械设备使用的齿轮具体以压制成型的加工工艺为主，这种工艺具有较高的生产效率，且材料成本低廉，产量大，适合规模生产。轻武器零件类似扳机等，具有较高的机械性能要求和尺寸精度要求，同时该产品形状复杂；医疗器械例如止血钳等产品要求较高的机械性能和表面质量标准；电子零件例如手机按键，具有较高的尺寸精度要求和质量要求，这些产品都应选择注射成型工艺加工，待烧结后制品无成分偏析，精度准确、机械性能好、组织致密、表面质量好，密度为7.6g/cm3~7.8g/cm3，后期能够采用整形、热处理、表面处理、机械加工工艺进行加工。现如今，应用粉末冶金成型技术能够体现出性能良好、效率高、生产成本低的优势。2.4冲压、挤压、塑性成型方法概述。冲压、挤压、塑性成型方法的应用范围最广。技术人员仅需要结合基础材料成型特点，利用模具表面涂层以及润滑技术，优化加工过程中的应力状态，从而减少材料加工成型中的摩擦阻力，释放材料压力，提高产品质量。冲压、挤压、塑性成型过程在加工复合材料时，应结合增强材料比例、材料尺寸、材料强度、材料种类、材料质量选取适当的冲压、挤压、模锻及其他塑形方式，进而制造高质量金属材料制品。塑性成型过程中如果被加工金属强度低，应提高加工速度。上述内容重点阐释了应用冲压、挤压、塑性成型方法时应重视模具的设计、制造、润滑方法、润滑条件。2.5铸造成型方法概述。铸造成型加工方法包括熔模法、压力法、反重力法、消失模法，离心法等，通常应用在低精度要求大批量产品成型，这些产品都需要后续机械加工操作。
3结语
材料成型与控制工程中金属材料加工工艺水平将对金属材料的功能、应用效果产生重要影响。金属材料成型方式很多，重点是结合材料特点、产品功能选择加工方式。技术人员应深入学习材料成型与控制工程的理论内涵和实践操作，设计、生产出来的产品与技术材料成型的技术要求相符，让金属材料加工制造水平进一步提高，增强我国工业制造核心实力。
作者:窦君印子林赵星昊单位:华北理工大学
2.金属材料与冶金工程 螺纹钢质量影响因素分析及改进研究张珏遂，ZHANGJue-sui
3.某褐铁矿脱水反应动力学的研究张翔宇，李家林，刘小银，ZHANGXiang-yu，LIJia-lin，LIUXiao-yin
4.信息动态
5.对1780轧机机架固有频率计算方法的研究周宝强，赖应无，张德臣，ZHOUBao-qiang，LAIYing-wu，ZHANGDe-chen
6.Mn-C系活度相互作用参数与温度关系的研究姚娜，秦凤婷，YAONa，QINFeng-ting
7.电弧炉铸钢单渣熔炼工艺的研究张利军，ZHANGLi-jun
8.浅论八钢热镀锌机组脱脂清洗工艺贾明镜，JIAMing-jing
9.二段法制备片状V2O5的工艺研究及工业实践申宗华，SHENZong-hua
10.冷轧产品边裂成因分析及控制齐喜爱，沈鹏杰，QIXi-ai，SHENPeng-jie
11.高炉喷吹烟煤中添加褐煤的可行性研究李晓芳，LIXiao-fang
12.定径机高压水除鳞系统的改进优化易根云，夏文辉，YIGen-yun，XIAWen-hui
13.高过出口联箱疏水管开裂分析代小号，徐雪霞，阎光宗，张广兴，邢国强，DAIXiao-hao，XUXue-xia，YANGuang-zong，ZHANGGuang-xing，XINGGuo-qiang
14.浅淡PLC控制回路张晓华，ZhANGXiao-hua
15.六机架连轧管机组智能速降保护廖大猛，LIAODa-meng
16.梅钢1422热轧在线检测技术的应用王军，WANGJun
17.浅谈国有企业绩效管理窦斯粤，DOUSi-yue
18.加强质量管理创新提高ISO9001:2008质量管理体系的有效运行苗理，MIAOLi
19.贵州表层带岩溶水特征及有效开发利用李东，LIDong
1.Φ339.7套管接箍料管研发王芳波，刘志义，WANGFang-bo，LIUzhi-yi
2.YL-7000G烟机叶片失效原因分析闵小兵，夏光明，吴和元，孙金贵，叶锐曾，张涌，王国强，MINXiao-bin，XIAGuang-ming，WUHe-yuan，SUNJin-gui，YERui-zeng，ZHANGYong，WANGGuo-qiang
3.提高1422mm平整机工作辊轧制周期的研究吴宁，章欣，WUNing，ZHANGXin
4.钢中的氮对钢卷表面翘皮的影响张诺，王慧娟，胡维端，ZHANGNuo，WANGHui-juan，HUWei-duan
5.水平连铸送坯装置频繁损坏原因分析及改进措施刘韶辉，田汉蒲，LIUShao-fui，TIANHan-pu
6.热卷箱模型在梅钢的运用邬海龙，卞皓，周欣，WUHai-long，BIANHao，ZHOUXin
7.接箍料管热处理工艺优化刘勇，周勇，贺铁山，LIUYong，ZHOUYong，HETie-shan
8.涟钢2200m3高炉煤气洗涤水系统工艺与设备优化彭国雄，PENGGuo-xiong
9.CSP立辊在涟钢薄规格板坯生产中的应用崔宏荣，CUIHong-rong
10.湖南柿竹园矿区野鸡尾南部坑道涌水原因及治理方案彭程，马德成，苏富彬，PENGCheng，MADe-cheng，SUFu-bin
11.铁精矿浆体管道输送特性研究邹伟生，罗绍卓，陈爱黎，ZOUWei-sheng，LUOShao-zhuo，CHENAi-li
12.炼铁设备的维护与管理李步虎，LIBu-hu
13.EVA考核对湖南成品油经营工作的影响及应对措施卢艳萍，LUYan-ping
14.萃取分离-碘滴定法测定粗铅中砷量胡杰，HUJie
15.XRF法测定铁矿石中全铁苏红梅，SUHong-mei
16.碳纳米管/聚合物纳米复合材料研究进展杨继敏，孙培梅，童军武，张佼阳，YANGJi-min，SUNPei-mei，TONGJun-wu，ZHANGJiao-yang
1.超微碳化钼粉体的制备及其形成涂层的磨损性能研究马宝平，MABao-ping
2.挤压态AZ31B镁合金在超塑变形过程中的微观组织及力学性能研究郭超，周新平，GUOChao，ZHOUXing-ping
3.低碳针状铁素体显微结构研究程利，谭彦显，CHENGLi，TANYan-xian
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5.先进涂层技术在工程和环卫机械上的应用闵小兵，夏光明，周建桥，贺立，卢静，MINXiao-bin，XIAGuang-ming，ZHOUJian-qiao，HELi，LUJing
6.SCM822H窄淬透带的稳定与控制郑绪新，ZHENGXu-xin
7.CSP线铁素体轧制与奥氏体轧制钢板的组织性能比较封勇，FENGYong
8.填充床中气体流动特性的数值研究金属材料与冶金工程 王成善，常青，冉登高，税远强，WANGCheng-shan，CHANGQing，RANDeng-gao，SHUIYuan-qiang
9.带式烧结机台车运行跑偏原因分析及处理方法谢斌，孙立行，XIEBin，SUNLi-xing
10.涟钢100tRH炉操作工艺及控制要点的研究与应用戴智才，曹建新，张美武，DAIZhi-cai，CAOJian-xin，ZHANGMei-wu
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12.《金属材料与冶金工程》征稿、征订启事
13.钼蓝光度法测定铝及铝合金中硅的含量张婕，ZHANGJie
14.铁钴镍三元合金的制备研究进展湛菁，晏心，黎昌俊，岳建峰，蒋伟燕，ZHANJing，YANXin，LIChang-jun，YUEJian-feng，JIANGWei-yan
15.转炉终点控制技术的发展邢曼华，袁守谦，赵田丽，李雪洁，董鹏，XINGMan-hua，YUANShou-qian，ZHAOTian-li，LIXue-jie，DONGPeng
16.华东主要城市钢材市场的板材需求特征曾斌，谢国乔，ZENGBin，XIEGuo-qiao
1.钢构件表面涂层结合强度的研究丁泽良，杨鹏，汤迎红，黄守辉，DINGZe-liang，YANGPeng，TANGYing-hong，HUANGShou-hui
2.孔结构参数可控的多孔CuAlMn形状记忆合金的制备吴瑞祥，龚深，WURui-xiang，GONGSen
3.不同加载速度对热轧带肋钢筋σs、σb测试值的影响李华，胡国程，肖俊玲，LIHua，HUGuo-cheng，XIAOJun-lingHtTp://
4.20CrNi3H钢裂纹倾向的分析郑绪新，ZHENGXu-xin
5.HRB400小规格热轧带肋钢筋的开发彭文忠，PENGWen-zhong
6.联合循环余热锅炉热力参数优化运行研究张兴华，欧俭平，马爱纯，吴青娇，王芳，姚旭，ZHANGXing-hua，OUJian-ping，MAAi-chun，WUQing-jiao，WANGFang，YAOXu
7.湘钢帘线钢炼钢工艺控制王军，WANGJun
8.L245钢抗SSC、HIC的性能试验王桦，赵健明，李端正，WANGHua，ZHAOJian-ming，LIDuan-zheng
9.湿法炼锌浸出矿浆过滤工艺改造实践蒋学先，JIANGXue-xian
10.订单生产对加热炉提出全新要求扶再洪，谢锴，张全，FUZai-hong，XIEKai，ZHANGQuan
11.分级旋流器的工作原理和设计中常见问题的处理马永彬，孙建军，MAYong-bin，SUNJian-jun
12.惰气熔融红外法测定钢铁试样表面氧和体内氧王瑞珍，杨继东，WANGRui-zhen，YANGJi-dong
13.粉末压片-X射线荧光光谱仪分析铝钒中的铝钒石爱霞，刘百利，SHIAi-xia，LIUBai-li
14.企业资源计划信息系统应用分析侯金萍，吕健，HOUJin-ping，LVJian
15.浅论借鉴我国军队文化优点加强企业文化建设张亮，ZANGLiang
16.金属材料与冶金工程 纳米碳管在现代汽车工业上的应用熊纯辉，XIONGChun-hui
1.高抗挤石油套管CB-110TT的开发汪勇，殷伟勤，吴跃泉，李欣，WANGYong，YINWei-qin，WUYue-quan，LIXin
2.3Cr2W8V钢制三辊穿孔顶头的热处理探讨张迎春，ZHANGYing-chun
3.钠在320GPa高压下的电子结构和光学性质的第一性原理研究施毅敏，SHIYi-min
4.大盘卷冷镦钢表面折叠、裂纹的判别及形成原因分析覃业军，郭泽尧，QINYe-jun，GUOZe-yao
5.60Si2Mn钢中硅的回收率探析郑绪新，ZHENGXu-xin
6.南钢烧结降低工序能耗生产实践朱晓华，ZHUXiao-hua
7.大型钢包精炼炉水冷炉盖设计探讨黄震，HUANGZhen
8.烧结机头、尾密封装置的探讨及研究方向张战英，ZHANGZhan-ying
9.涟钢100t转炉动态控制炼钢技术生产实践梁新亮，LIANGXin-liang
10.湘钢新1#高炉强化冶炼实践郑林，王旭，徐益军，ZHENGLin，WANGXu，XUYi-jun
11.冷床液压系统的典型故障分析刘专，周炎，LIUZhuan，ZHOUYan
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13.粉末压片-X射线荧光分析钽钛钨铁合金中钽钛钨铁石爱霞，刘百利，SHIAi-xia，LIUBai-li
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15.浅谈企业家精神内涵及其在企业中的作用姜美红，JIANGMei-hong
16.冷喷涂技术及涂层处理工艺的研究进展郑涛，陈辉，代双贺，ZHENGTao，CHENHui，DAIShuang-he
1.ER70S-6连铸坯高温塑性研究张永军，韩静涛，孔俊其，侯月华，张素萍，马富平，李军，甄琴英，ZHANGYong-jun，HANJing-tao，KONGJun-qi，HOUYue-hua，ZHANGSu-ping，MAFu-ping，LIJun，ZHENQin-ying
2.等离子喷涂制备铁基复合陶瓷涂层的研究苗利湘，MIAOLi-xiang
3.HRB335E和HRB400E抗震钢筋开发聂雨青，NIEYu-qing
4.湘钢帘线钢XLX72A的研制杨琦云，YANGQi-yun
5.梅钢汽车结构用钢的工业研制高映，胡恒法，李欣波，王军，GAOYing，HUHeng-fa，LIXing-bo，WANGJun
6.改善冷钢烧结配矿结构实验研究胡洵璞，欧阳学迅，王福补，吕岳辉，HUXun-pu，OUYANGXue-xun，WANGFu-bu，LVYue-hui
7.梅钢1422热连轧机组凸度控制研究方少华，FANGShao-hua
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10.ERP在热轧精整计划中的应用曹品品，CAOPin-pin
11.袋式除尘器故障分析及处理金属材料与冶金工程 戴军，DAIJun
12.湘钢新高线精轧和减定径机组传动控制系统黄义慧，HUANGYi-hui
13.矿井涌水抛渣注浆封底治理技术刘继明，LIUJi-ming
14.通用机床改专用机床的分析与实践易根云，夏文辉，YIGen-yun，XIAWen-hui
40多年以前，科学家们就认识到实际材料中的无序结构是不容忽视的。许多新发现的物理效应，诸如某些相转变、量子尺寸效应和有关的传输现象等，只出现在含有缺陷的有序固体中。事实上，如果多晶体中晶体区的特征尺度（晶粒或晶畴直径或薄膜厚度）达到某种特征长度时（如电子波长、平均自由程、共格长度、相关长度等），材料的性能将不仅依赖于晶格原子的交互作用，也受其维数、尺度的减小和高密度缺陷控制。有鉴于此，HGleitCr认为，如果能够合成出晶粒尺寸在纳米量级的多晶体，即主要由非共格界面构成的材料[例如，由50％（invol．）的非共植晶界和50％（invol．）的晶体构成］，其结构将与普通多晶体（晶粒大于lmm）或玻璃（有序度小于2nm）明显不同，称之为"纳米晶体材料"（nanocrystallinematerials）。后来，人们又将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围（小于100nn）的材料广义定义为"纳米材料"或"纳米结构材料"（nanostructuredmaterials）。由于其独特的微结构和奇异性能，纳米材料引起了科学界的极大关注，成为世界范围内的研究热点，其领域涉及物理、化学、生物、微电子等诸多学科。目前，广义的纳米材料的主要?ǎ?BR>l）清洁或涂层表面的金属、半导体或聚合物薄膜；2）人造超晶格和量子讲结构；功半结晶聚合物和聚合物混和物；4）纳米晶体和纳米玻璃材料；5）金属键、共价键或分子组元构成的纳米复合材料。
经过最近十多年的研究与探索，现已在纳米材料制备方法、结构表征、物理和化学性能、实用化等方面取得显著进展，研究成果日新月异，研究范围不断拓宽。本文主要从材料科学与工程的角度，介绍与评述纳米金属材料的某些研究进展。
2纳米材料的制备与合成
材料的纳米结构化可以通过多种制备途径来实现。这些方法可大致归类为"两步过程"和"一步过程"。"两步过程"是将预先制备的孤立纳米颗粒因结成块体材料。制备纳米颗粒的方法包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶胶一凝胶过程、溶液的热分解和沉淀等，其中，PVD法以"惰性气体冷凝法"最具代表性。"一步过程"则是将外部能量引入或作用于母体材料，使其产生相或结构转变，直接制备出块体纳米材料。诸如，非晶材料晶化、快速凝固、高能机械球磨、严重塑性形变、滑动磨损、高能粒子辐照和火花蚀刻等。目前，关于制备科学的研究主要集中于两个方面：l）纳米粉末制备技术、理论机制和模型。目的是改进纳米材料的品质和产量；2）纳米粉末的固结技术。以获得密度和微结构可控的块体材料或表面覆层。
3纳米材料的奇异性能
1）原子的扩散行为
原子扩散行为影响材料的许多性能，诸如蠕变、超塑性、电性能和烧结性等。纳米晶Co的自扩散系数比Cu的体扩散系数大14～16个量级，比Cu的晶界自扩散系数大3个量级。Wurshum等最近的工作表明：Fe在纳米晶N中的扩散系数远低于早期报道的结果。纳米晶Pd的界面扩散数据类似于普通的晶界扩散，这很可能是由于纳米粒子固结成的块状试样中的残留疏松的影响。他们还报道了Fe在非晶FeSiBNbCu（Finemete）晶化形成的复相纳米合金（由Fe3Si纳米金属间化合物和晶间的非晶相构成）中的扩散要比在非晶合金中快10～14倍，这是由于存在过剩的热平衡空位。Fe在Fe-Si纳米晶中的扩散由空位调节控制。
2）力学性能
目前，关于纳米材料的力学性能研究，包括硬度、断裂韧性、压缩和拉伸的应力一应变行为、应变速率敏感性、疲劳和蠕变等已经相当广泛。所研究的材料涉及不同方法制备的纯金属、合金、金属间化合物、复合材料和陶瓷。研究纳米材料本征力学性能的关键是获得内部没有（或很少）孔隙、杂质或裂纹的块状试样。由于试样内有各种缺陷，早期的许多研究结果已被最近取得的结果所否定。样品制备技术的日臻成熟与发展，使人们对纳米材料本征力学性能的认识不断深入。
许多纳米纯金属的室温硬度比相应的粗晶高2～7倍。随着晶粒的减小，硬度增加的现象几乎是不同方法制备的样品的一致表现。早期的研究认为，纳米金属的弹性模量明显低于相应的粗晶材料。例如，纳米晶Pd的杨氏和剪切模量大约是相应全密度粗晶的70％。然而，最近的研究发现，这完全是样品中的缺陷造成的，纳米晶Pd和Cu的弹性常数与相应粗晶大致相同，屈服强度是退火粗晶的10～15倍。晶粒小子50nm的Cu韧性很低，总延伸率仅1％～4％，晶粒尺寸为110nm的Cu延伸率大于8％。从粗晶到15urn，Cu的硬度测量值满足HallPetch关系；小于15nm后，硬度随晶粒尺寸的变化趋于平缓，虽然硬度值很高，但仍比由粗晶数据技HallPetch关系外推或由硬度值转换的估计值低很多。不过，纳米晶Cu的压缩屈服强度与由粗晶数据的HallPetCh关系外推值和测量硬度的值（Hv／3）非常吻合，高密度纳米晶Cu牙DPd的压缩屈服强度可达到1GPa量级。
尽管按照常规力学性能与晶粒尺寸关系外推，纳米材料应该既具有高强度，又有较高韧性。但迄今为止，得到的纳米金属材料的韧性都很低。晶粒小于25nm时，其断裂应变仅为＜5％，远低于相应粗晶材料。主要原因是纳米晶体材料中存在各类缺陷、微观应力及界面状态等。用适当工艺制备的无缺陷、无微观应力的纳米晶体Cu，其拉伸应变量可高达30％，说明纳米金属材料的韧性可以大幅度提高。纳米材料的塑性变形机理研究有待深入。
纳米晶金属间化合物的硬度测试值表明，随着晶粒的减小，在初始阶段（类似于纯金属盼情况）发生硬化，进一步减小晶粒，硬化的斜率减缓或者发生软化。由硬化转变为软化的行为是相当复杂的，但这些现象与样品的制备方法无关。材料的热处理和晶粒尺寸的变化可能导致微观结构和成份的变化，如晶界、致密性、相变、应力等，都可能影响晶粒尺寸与硬度的关系。
研究纳米晶金属间化合物的主要动机是探索改进金属间化合物的室温韧性的可能性。Bohn等首先提出纳米晶金属化合物几种潜在的优越性。其中包括提高强度和韧性。Haubold及合作者研究了IGC法制备的NiAl的力学性能，但仅限于单一样品在不同温度退火后的硬度测量。Smith通过球磨NiAl得到晶粒尺寸从微米级至纳米级的样品，进行了"微型盘弯曲试验"，观察到含碳量低的材料略表现出韧性，而含碳多的材料没有韧性。最近Choudry等用"双向盘弯曲试验"研究了纳米晶NiAl，发现晶粒小于10nm时，屈服强度高干粗晶NiAl，且在室温下有韧性，对形变的贡献主要源于由扩散控制的晶界滑移。室温压缩实验显示由球磨粉末固结成的纳米晶Fe-28Al-2Cr具有良好的塑性（真应变大于1．4），且屈服强度高（是粗晶的1O倍）。测量TiAl（平均晶粒尺寸约10nm）的压缩蠕变（高温下测量硬度随着恒载荷加载时间的变化）表明，在起始的快速蠕变之后，第二阶段蠕变非常缓慢，这意味着发生了扩散控制的形变过程。低温时（低于扩散蠕变开始温度），纳米晶的硬度变化很小。观察到的硬度随着温度升高而下降，原因之一是压头载荷使样品进一步致密化，而主要是因为材料流变加快。Mishra等报道，在750～950°C，10-5～10-3s-1的应?渌俾史段В擅拙i-47．5Al-3Cr（g-TiAl）合金的形变应力指数约为6，说明其形变机制为攀移位错控制。
值得注意的是，最近报道了用分子动力学计算机模拟研究纳米材料的致密化过程和形变。纳米Cu丝的模拟结果表明，高密度晶界对力学行为和塑性变形过程中的晶界迁移有显著影响。纳米晶（3～5nm）Ni在低温高载荷塑性变形的模拟结果显示，其塑性变形机制主是界面的粘滞流动、晶界运动和晶界旋转，不发生开裂和位错发散，这与粗晶材料是截然不同的。
3）纳米晶金属的磁性
早期的研究发现。纳米晶Fe的饱和磁化强度试比普通块材a-Fe约低40％。Wagner等用小角中子散射（SANS）实验证实纳米晶Fe由铁磁性的晶粒和非铁磁性（或弱铁磁性）的界面区域构成，界面区域体积约占一半。纳米晶Fe的磁交互作用不仅限于单个晶粒，而且可以扩展越过界面，使数百个晶粒磁化排列。
Daroezi等证实球磨形成的纳米晶Fe和Ni的饱和磁化强度与晶粒尺寸（50mm～7nm）无关，但纳米晶的饱和磁化曲线形状不同于微米晶材料。随着晶粒减小，矫顽力显著增加。Schaefer等报道，纳米晶Ni中界面原子的磁拒降低至0.34mB／原子（块状Ni为0．6mB／原子），界面组份的居里温度（545K）比块状晶体Ni的（630K）低。最近的研究还发现，制备时残留在纳米晶Ni中的内应力对磁性的影响很大，纳米晶Ni的饱和磁化强度与粗晶Ni基本相同。
Yoshizawa等报道了快淬的FeCuNbSiB非晶在初生晶化后，软磁性能良好，可与被莫合金和最好的Co基调合金相媲美，且饱和磁化强度很高（Bs约为1．3T）。其典型成份为Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9称为"Finemet"。性能最佳的结构为a-Fe（Si）相（12～20nm）镶嵌在剩余的非晶格基体上。软磁性能好的原因之一被认为是铁磁交互作用。单个晶粒的局部磁晶体各向异性被有效地降低。其二是晶化处理后，形成富Si的a-Fe相，他和磁致伸缩系数ls下降到2′10-6。继Finemet之后，90年代初又发展了新一族纳米晶软磁合金Fe-Zr-（Cu）-B-(Si)系列（称为''''Nanoperm"）。退火后，这类合金形成的bcc相晶粒尺寸为10～20nm，饱和磁化强度可达1．5～1．7T，磁导率达到48000（lkHz）。铁芯损耗低，例如，Fe86Zr7B6Cu1合金的铁芯损耗为66mW·g-1（在1T，50Hz条件下），比目前做变压器铁芯的Fe78Si9B13非晶合金和bccFe-3．5％Si合金小45％和95％，实用前景非常诱人。
4）催化及贮氢性能
在催化剂材料中，反应的活性位置可以是表面上的团簇原子，或是表面上吸附的另一种物质。这些位置与表面结构、晶格缺陷和晶体的边角密切相关。由于纳米晶材料可以提供大量催化活性位置，因此很适宜作催化材料。事实上，早在术语"纳米材料"出现前几十年，已经出现许多纳米结构的催化材料，典型的如Rh／Al2O3、Pt／C之类金属纳米颗粒弥散在情性物质上的催化剂。已在石油化工、精细化工合成、汽车排气许多场合应用。
Sakas等报道了纳米晶5％（inmass）Li-MgO（平均直径5．2nm，比表面面积750m2·g-1）的催化活性。它对甲烷向高级烃转化的催化效果很好，催化激活温度比普通Li浸渗的MgO至少低200°C，尽管略有烧结发生，纳米材料的平均活性也比普通材料高3．3倍。
Ying及合作者利用惰性气氛冷凝法制成高度非化学当量的CeO2-x纳米晶体，作为CO还原SO2、CO氧化和CH4氧化的反应催化剂表现出很高的活性。活化温度低于超细的化学当量CeO2基材料。例如，选择性还原SO2为S的反应，可在500°C实现100％转换，而由化学沉淀得到的超细CeO2粉末，活化温度高达600°C。掺杂Cu的Cu-CeO2-x纳米复合材料可以使SO2的反应温度降低到420°C。另外，CeO2-x纳米晶在SO2还原反应中没有活性滞后，且具有超常的抗CO2毒化能力。还能使CO完全转化为CO2的氧化反应在低于100°C时进行，这对冷起动的汽车排气控制非常有利。值得注意的是这样的催化剂仅由较便宜的金属构成，毋须添加资金属元素。
FeTi和Mg2Ni是贮氢材料的重要候选合金。其缺点是吸氢很慢，必须进行活化处理，即多次地进行吸氢----脱氢过程。Zaluski等最近报道，用球磨Mg和Ni粉末可直接形成化学当量的Mg2Ni，晶粒平均尺寸为20～30nm，吸氢性能比普通多晶材料好得多。普通多晶Mg2Ni的吸氢只能在高温下进行（如果氢压力小于20Pa，温度必须高于250°C），低温吸氢则需要长时间和高的氢压力，例如200°C、120bar(lbar＝0．1Mpa)，2天。纳米晶Mg2Ni在200°C以下，即可吸氢，毋须活化处理。300°C第一次氢化循环后，含氢可达～3.4％（inmass）。在以后的循环过程中，吸氢比普通多晶材料快4倍。纳米晶FeTi的吸氢活化性能明显优于普通多晶材料。普通多晶FeTi的活化过程是：在真空中加热到400～450℃，随后在约7Pa的H2中退火、冷却至室温再暴露于压力较高（35～65Pa）的氢中，激活过程需重复几次。而球磨形成的纳米晶FeTi只需在400℃真空中退火0.5h，便足以完成全部的氢吸收循环。纳米晶FeTi合金由纳米晶粒和高度无序的晶界区域（约占材料的20％～30％）构成。
4纳米材料应用示例
目前纳米材料主要用于下列方面：
l）高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料
纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和；喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末；再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂，可以抑制烧结过程中的晶粒长大。
2)纳米结构软磁材料
Finemet族合金已经由日本的HitachiSpecialMetals，德国的VacuumschmelzeGmbH和法国的Imply等公司推向市场，已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的AlpsElectricCo．一直在开发Nanoperm族合金，该公司与用户合作，不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。
3)电沉积纳米晶Ni
电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份，电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布，表现为Hall－Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍，延伸率为15％。晶间开裂抗力大为改善。
4）Al基纳米复合材料
Al基纳米复合材料以其超高强度（可达到1.6GPa）为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土（如Y、Ce）和过渡族金属（如Fe、Ni）。通常必须用快速凝固技术（直接淬火或由初始非晶态通火）获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化（导致拉神状态下的塑性不稳定性）。这类纳米材料（或非晶）可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100～200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为0.8～1GPa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为GigasTM。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500％。
5结语
在过去十多年里，尽管纳米材料的研究已经取得了显著进展，但许多重要问题仍有待探索和解决。诸如，如何获得清洁、无孔隙、大尺寸的块体纳米材料，以真实地反映纳米材料的本征结构与性能？如何开发新的制备技术与工艺，实现高品质、低成本、多品种的纳米材料产业化？纳米材料的奇异性能是如何依赖于微观结构（晶粒尺寸与形貌、晶界等缺陷的性质、合金化等）的？反之，如何利用微观结构的设计与控制，发展具有新颖性能的纳米材料，以拓宽纳米材料的应用领域？某些传统材料的局域纳米化能否为其注入新的生命力？如何实现纳米材料的功能与结构一体化？如何使纳米材料在必要的后续处理或使用过程中保持结构与性能的稳定性？等等。这些基本问题是进一步深入研究纳米材料及其实用化的关键，也是纳米材料研究被称为"高风险与高回报并存"的原因。
据报道，每年我国因金属腐蚀造成的损失约占国民生产总值的4%，因此采取有效的防腐蚀措施来减缓金属材料的腐蚀速度，对延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率都具有十分重要的意义。
一、金属材料的腐蚀机理
1.金属腐蚀的发生
金属受周围介质的化学及电化学作用而被破坏，这种现象叫金属的腐蚀。由于腐蚀导致的金属破坏都是先从表面开始，所以金属表面的破坏程度最大。
2.金属腐蚀的分类
按腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。化学腐蚀就是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗。电化学腐蚀则是金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生破坏。不论是化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属腐蚀的实质都是金属原子被氧化成金属阳离子的过程。
二、金属的防护方法
1.改变金属的组成
根据不同的用途选择不同的材料组成耐腐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高产品的耐腐蚀性。如不锈钢材料，就是通过在钢铁中加入12%至30%的金属铬而改变钢铁原有的组成，使其不易被腐蚀。
2.改善金属所在的环境
如减少腐蚀介质的浓度、去除介质中的氧、控制环境温度、湿度等都可以减少或防止金属被腐蚀。
3.在金属表面形成保护层
在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。目前主要有以下几种保护层的防护方法。
（1）磷化处理
钢铁制品去油、除锈后，放入特殊配制的磷酸溶液中浸泡，即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜，这一过程叫磷化处理。磷化膜呈暗灰色或黑灰色，厚度一般为5um至20um，在大气中有较好的耐腐蚀性。
（2）氧化处理
将钢铁制品置于NaOH的混合溶液中加热处理，其表面即可形成一层厚度约为0.5um至1.5um的蓝色氧化膜（主要成分为Fe3O4），此过程称为发蓝处理。这种蓝色氧化膜具有较大的弹性和性，不会影响零件的精度，故精密仪器和光学仪器的部件、弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用这种防腐蚀方式。
（3）非金属涂层
将非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂在金属表面上形成的保护层，称为非金属涂层。如船身、车厢常被涂上油漆等。
（4）金属保护层
金属保护层是将一种金属镀在被保护的金属制品表面上而形成的保护镀层。金属镀层的形成有电镀、化学镀、热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。
4.电化学保护法
电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，防止或减轻金属腐蚀。
（1）牺牲阳极的阴极保护法
牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。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以及石油管路的腐蚀。
（2）外加电流的阴极保护法
材料吸收激光能量发生一系列物理化学反应，产生一个高温高压的等离子吸收层，激光能量在等离子体吸收层被电子继续吸收转化为内能，同时等离子体迅速向周围空气膨胀，压缩周围空气，形成冲击波，作用于金属表面并向内传播对材料改性[8-12]。改变激光能量、光斑形状和脉宽可改变冲击波能量、压力分布和作用时间。在这个过程中，一个约束层(水，玻璃)施加于金属表面，可以更好提高约束等离子体向外膨胀，提高冲击波作用于金属表面压力，为保护金属材料不被激光直接烧蚀，吸收保护层贴于金属表面，通常为铝箔，黑漆和胶带。在该实验中，激光冲击参数为，能量3J，激光波长1064nm，脉宽10ns，圆光斑且直径3.4mm，此时功率密度3.3GW/cm2，单次冲击，水为约束层，铝箔为吸收保护层。选用的实验材料为TC4钛合金，是一种α+β两相高强度钛合金，具有高强度、高塑性、淬透性好和可焊接等优点，广泛用于制造飞机结构零件。TC4板材厚为3mm，在一些研究中，2mm以上厚度的板材可消除板材底面反射波影响。残余应力测试采用X射线衍射法，采用Proto-LXRD型X射线衍射仪进行残余应力测试，采用Ti靶，衍射面为(302)，测试执行标准为ASTME975-84。实验结果如图1所示。图1为靶材表面沿光斑径向的分布。光斑中心的残余压应力约为420MPa，峰值压力出现在离光斑中心1mm处，约为540MPa，说明在单次冲击中TC4钛合金残余应力场存在中心压应力缺失现象。
2仿真
激光诱导冲击波对金属材料强化主要由两个典型的过程组成：激光诱导等离子体爆轰波产生冲击压力；靶材在瞬态冲击压力作用下的动态响应。前者是等离子体产生与形成的复杂物理过程，后者是高速、高应变率的材料动态响应力学过程，也是文中研究重点。假设吸收层能够很好地保护工件不受任何热影响，则两个过程可看作相互独立，相互之间通过冲击压力联系。所以，仿真也可分为两部分加以考虑：(1)激光诱导等离子体爆轰波压力的计算；(2)靶材动态响应仿真模型的建立。通过改变激光冲击参数，调整为不同的冲击波加载方式，采用显示动力学有限元算法对冲击波作用过程仿真，得到不同形式冲击波加载对“残余应力洞”的产生过程和分布规律，同时与实验结果验证，以其得到不同冲击波的影响机制。
2.1激光诱导等离子体爆轰波压力的计算冲击波是材料塑性变形的直接因素，激光凝聚加热靶物质，引起靶中的热应力、熔融、汽化和烧蚀，靶蒸气等离子体吸收入射激光，其膨胀运动的反冲引起冲量、应力波甚至很强的冲击波，法国Fabbro[13]对该过程提出的冲击波模型为。时空分布特性，在得到对应的爆轰波压力后同时对脉冲激光的时间分布特征一般通过脉冲宽度来衡量。脉冲宽度τ(以下简称脉宽，FWHM)是指半功率点之间的时间间隔。根据Fabbro[13]等人的研究结果，激光诱导等离子体爆轰波的作用时间大约为激光脉宽的2～3倍，甚至更长。根据激光脉宽作用时间内以及激光作用结束后的变化规律，对靶面受到的压力-时间历程曲线进行简化，如图2(a)所示。激光诱导爆轰波压力呈高斯分布的因素加以考虑，如图2(b)所示。
2.2TC4钛合金动态响应模型J-C模型是最为常用的反应材料动态性能的本构模型[14]，J-C模型的公式是基于实验得到的，流动应力表示为。式中：ε表示塑性应变；ε*=ε/ε0是无量纲塑性应变率；T*=(T-T0)/(Tm-T0)为无量纲温度；T0为室温；Tm为材料熔点；常数A、B和n反映了材料的应变硬化特征；C反映应变率对材料性能的影响；m反映温度软化效应。综合考虑实现的难易程度和实用性，在激光冲击处理过程中，由于靶材表面的吸收层(通常为铝箔)保护材料不受热作用，即认为激光冲击是单纯的力效应，忽略其热效应，并且根据其是中等冲击强度而忽略冲击引起的温度效应，于是就可以将J-。
2.3求解参数(1)时间步长及单元尺寸在文中，设定时间步长为0.2，此时获得的步长可获得较光滑的压力曲线，与实际情况吻合较好。在单元尺寸的选取中，对于冲击区域内部，采用0.05mm尺寸，而对于冲击区域外的部分，采用0.2mm尺寸。这样设计在保证不影响计算精度的同时，极大缩短了计算时间。(2)动态振荡的阻尼在真实的激光冲击强化过程中，应力波在靶材内部的传播会因为塑性应变中的耗散和体积粘滞性的影响而逐渐衰弱。在数值计算中，为了尽量反映真实情况，会在模型中加入阻尼，以限制模型的非真实振荡。加入的阻尼主要为体粘性和材料阻尼两种方式。体粘性，采用默认的体粘性系数BV1。材料阻尼，最佳的阻尼值应取模型第一阶固有频率的两倍。模型的固有频率可以在ANSYS隐式程序中通过模态分析得到。
3结果和讨论
冲击波与材料相互作用后，最终在材料中形成稳定残余应力场。通过改变激光功率密度，脉宽和光斑形状可调整冲击波压力，作用时间和加载区域，不同冲击波加载下，金属材料响应结果也有所不同。
3.1冲击波加载形状的影响冲击波加载形状可由激光光斑形状调整。激光光斑有圆形、方形两种。两种光斑的区别不仅在于形状的差别，诱导的冲击波也有区别，对应到数值仿真中，则考虑成加载区域和能量压力加载的区别。圆形光斑前文已有介绍，此处只分析方形光斑。对于方形光斑的情况，美国2001年的高周疲劳科学技术计划，已有研究。具体做法是通过在激光束前加入适当的棱镜组，以改变光斑的输出形状，使之成为方形。并且通过调整后输出的方形光斑，其内部的能量近似均匀分布，仅在光斑的边缘处才会呈现陡峭的减小(见图3)。所以，在仿真建模中对于方形光斑的加载情况，可以将光斑内的爆轰波压力分布简化为均匀分布。时间分布特性依旧采用图5中时间特性。选用激光脉宽为10ns，功率密度为4.2GW/cm2的激光冲击参数做圆形、方形两种光斑形状的对比分析。此处参数与文中实验所采用功率密度相近。加载方式如图4所示。两种加载方式仿真结果表明，在被冲击的上表面会产生残余压应力，出现了残余压应力洞现象。在圆形加载中，加载区域中心处残余压应力值为172MPa，峰值出现在离中心区域约0.6mm处，值为626MPa，在光斑的边缘处为316MPa，离光斑中心5mm处残余应力值降到0MPa左右，模拟结果和文中实验结果在趋势上是一致，说明仿真结果具有合理性。方形加载中表面的最大压应力约为650MPa，与圆形光斑情况相当，而光斑中心的残余压应力约为460MPa，从中心到表层残余压应力变化梯度较小，一定程度上改善了中心压应力缺失现象。由文中分析可知，激光诱导冲击波加载为局部加载，材料表面光斑中心处的微元在表面卸载波的作用下发生反向塑性加载，导致了中心压应力的缺失。在表面选取距离光斑中心最近的节点，并读取零到1000ns时间历程中的径向速度进行分析，如图6所示。由图可看出，冲击波圆形加载下的最大反向速度为12.6m/s，而方形加载的最大反向速度为5.2m/s。方形光斑的表面稀疏波速度较慢，强度较弱，从而"残余应力洞"现象不会如圆形加载下严重。分析原因认为，圆形加载中边界的任意一点都关于圆心对称，从而冲击载荷边界产生的稀疏波将会完全向光斑中心汇聚，因而稀疏波的强度较大；而方形加载下冲击载荷边界不具有圆心对称的特性，产生的稀疏波向中心汇聚的过程中一部分会相互抵消掉，从而表面稀疏波强度相对较弱。
3.2激光脉宽的影响激光脉冲持续时间变化后，爆轰波压力的作用时间也就随之改变。一般规律为激光脉冲越大，冲击波持续时间也越长。加载结束后，中心节点的残余应力和最大的反向速度如图7所示，15ns和20ns时的稀疏波速度相当，约为14.9m/s，脉宽为10ns的较弱为12.6m/s，在最后稳定的残余应力场中，加载中心单元的压应力缺失现象以10ns表现最弱，15ns、20ns时较严重。在不改变激光能量下，延长冲击波作用时间会加剧“残余应力洞”现象。
3.3功率密度的影响按照Fabbro模型计算不同激光功率密度下对应的冲击波压力，进行单次圆形光斑加载。不同功率密度下，靶材表面径向残余应力分布如图8所示。分析可得，表面残余压应力峰值随着功率密度增加而变大，功率密度为3.2GW/cm2时，在表面形成的峰值残余压应力为607MPa，中心残余压应力值为170MPa，变化梯度为72%；而当功率密度增加到4.2GW/cm2时，峰值残余压应力增加至780MPa，而中心残余压应力值为165MPa，变化梯度为79%；当功率密度再增加到6.0GW/cm2时，表面峰值残余应力基本没有变化，而此时中心残余应力为136MPa，变化梯度为83%。随着功率密度增加，残余应力变化梯度也随之增加，残余应力洞表现更加明显。分析原因认为，冲击波压力的增加，导致卸载时表面稀疏强度增加，形成的反向塑性变形量大，致使残余压应力变化梯度增加。
4结论
一、选择题（共30分）1、下列不属于合金的是（ ）A、黄铜 B、生铁 C、铜绿 D、18K黄金2、很早的时候，人们将铅块压制成细长的铅条来写字，这就是最早的铅笔。下列有关前的物理性质，不能据此得出的是（ ）A、铅的硬度较小 B、铅具有良好的延展性 C、铅条呈深灰色 D、铅的密度较大3、下列关于铁的叙述正确的是（ ）A、铁在潮湿的空气中易生锈 B、铁与稀硫酸反应，生成Fe2(SO4)3和H2C、能用铁桶盛农药波尔多液 D、铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成氧化铁4、有甲、乙、丙、丁四种金属：只有甲在自然界主要以单质形式存在；丁的化合物溶液不能用乙制的容器存放，但可以用丙制的容器盛放，则这四种金属的活动性顺序为（ ）A、甲＞乙＞丁＞丙 B、丙＞丁＞乙＞甲 C、丙＞乙＞丁＞甲 D、乙＞丁＞丙＞甲5、在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定的镁粉，充分反应后过滤，向滤出的固体中滴加稀盐酸，没有气泡产生。下列判断正确的是（ ）A、滤出的固体中一定含有铜，可能含有铁和镁 B、滤出的固体中一定含有铜，一定不含有铁和镁C、滤液中一定含有氯化镁和绿化亚铁，一定没有氯化铜 D、滤液中一定含有氯化镁、绿化亚铁、氯化铜6、钛和钛合金被认为是21世纪的重要材料，它们具有很多优良的性能。如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、钛合金与人体有很好的“相容性”等。根据它们的重要性能，下列用途不切合实际的是（ ）A、用来做保险丝 B、用于制造航天飞机 C、用来制造人造骨 D、用于制造船舶7、为了探究铁、铜、银三种金属的活动性顺序，某兴趣小组设计了下图所示的四组实验方案，你认为不可行的是（ ） 8、下列有关铁及其合金的说法中错误的是（ ）A、生铁和钢都是铁的合金，只不过是含碳量不同而已 B、铁元素在自然界主要以化合物的形式存在C、铁锈的主要成分是Fe2O3•xH2O，它是铁与空气中的O2和H2O发生缓慢氧化的过程D、高炉炼铁原理过程中，冶炼出来的主要是铁9、菜刀在下列四种情况下放置，锈蚀由“快到慢”的顺序是（ ）①切湿咸菜后；②切酸菜后；③切青菜后擦干；④切猪肉后用干布擦干再涂上一层豆油A、④③②① B、②①③④ C、④③①② D、③②①④10、金属、金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列说法中不正确的是（ ）A、不锈钢抗腐蚀性能好，常用于制造医疗器械 B、铁具有良好的导热性，可以用于只在炊具C、铝合金轻而坚韧，可作汽车、飞机和火箭的材料 D、铅锑合金的熔点较低，电阻率较大，常用于制成发热体11、向一定量的锌粉中逐滴加入稀硫酸至过量，右图是反应过程中某种物质的质量Y随加入稀硫酸的质量变化的关系，则Y不可能表示（ ）A、消耗锌粉的质量 B、溶液的总质量 C、生成硫酸锌的质量 D、生成氢气的质量12、最近，日本科学家发明了一种“碳纳米管温度计”，研究人员在长约10－6m，直径为10－7m的碳纳米管中充入液态的金属镓，当温度改变时，可用电子显微镜读取温度值，它可以精确地测量从30℃到490℃的温度变化。据此作出的下列推测不正确的是（ ）A、碳纳米管的体积在30℃~490℃的温度范围内几乎不改变B、金属镓的熔点低于30℃，沸点高于490℃C、金属镓的体积基本不受温度变化影响D、在30℃~490℃的温度范围内金属镓的体积与温度变化成正比13、将等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z三种金属分别投入到相同浓度的足量的稀硫酸中，生成氢气的质量与时间的关系如图所示。已知它们在化合物中均显+2价，则下列说法不正确的是（ ）A、在时间为t1时，生成氢气的质量为：X＞Z＞Y B、金属活动性：X＞Z＞Y C、相对原子质量：X＞Y＞Z D、X、Y和Z可能分别是常见金属中的Mg、Fe、Zn二、填空题（共21分）14、用符合要求的金属的化学式填空（共6分）（1）地壳中含量最丰富的金属元素 （2）广泛用于制电线、电缆的是 （3）广泛用于航空、造船的是 （4）作干电池负极材料的是 （5）体温计中填充的金属是 （6）常添加于照明弹的弹药是 15、洗出符合下列要求的化学方程式（共5分）（1）曾青得铁则化为铜： （2）铝丝插入氯化铜溶液中： （3）铜丝插入硝酸银溶液中： （4）实验室制取氢气： （5）工业上以磁铁矿为原料炼铁： 16、比较、分析、归纳是学习化学的有效方法。现有以下反应：(5分)①Zn+CuCl2=ZnCl2+Cu； ②Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+Ag； ③Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2； ④I2+Na2S=2NaI=S； ⑤Br2+2KI=2KBr+I2（1）通过比较、分析，可以发现上述反应均属于基本反应类型中的 反应。在分析者五个反应前后个元素的化合价，我们发现了一个相似之处 。（2）通过分析①和②，可以得出锌、银、铜三种金属的活动性顺序是 。（3）非金属单质也有类似的反应规律，分析③、④和⑤可以判断S、Cl2、I2、Br2的活动性由强到弱的顺序为 ，据此还可以判断下列反应不可能发生的是 。A、Cl2+2NaI=2NaCl+I2 B、I2+2KBr=2KI+Br2 C、Br2+Na2S=2NaBr+S D、Cl2+2K2S=2KCl+S17、A~K均是初中化学中常见的物质，它们之间有如图所示的转化关系，其中A、D、G、I为单质，E是铁锈的主要成分；常温下，C、D、F均为无色气体，B为无色液体，J为蓝色溶液。请回答下列问题：（5分）（1）反应③属于 反应（填反应类型）（2）写出E和F的化学式E F （3）反应①的化学方程式为 反应④的化学方程式为 三、实验探究题（13分）18、某化学兴趣小组对一包干燥的红色粉末组成进行探究，请你参与并回答有关问题。【老师提醒】它由铜、氧化铁两种固体中的一种或两种组成。【提出猜想】红色粉末可能的组成有：①只有铜；②只有 ；③是铜、氧化铁的额混合物【资料获悉】①铜在氯化铁溶液中发生反应：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2②氧化铁能被稀盐酸溶解：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O【实验探究】（1）甲同学取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，震荡后观察，发现固体全部溶解。甲同学认为可以排除猜想中的①和③，而乙同学认为只能排除猜想①，你认为 （填“甲”或“一”）的观点正确。（2）丙同学为进一步确定红色粉末的组成，称取该粉末5g装入硬质玻璃管中，按右图在同分橱中进行试验。开始时缓缓通入CO气体，过一段时间后再加热使其充分反应。待反应完全后，停止加热，仍继续铜CO气体直至玻璃管冷却。反应前后称量相关装置和物质的总质量，其数据如下表： 反应前 反应后Ⅰ组 玻璃管和红色粉末的总质量为37.3g 玻璃管和固体物质的总质量为36.1gⅡ组 洗气瓶和所盛溶液的总质量为180.0g 洗气瓶和瓶中物质的总质量为183.1g【讨论交流】（1）在装置A中先通入CO气体的作用是 。（2）应该选择 组的实验数据计算确定红色粉末的组成。最终计算结果表明：该红色粉末的组成是猜想中的第 组（填序号）（3）写出A装置中发生的化学方程式 。（4）为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前是否需要先断开A和B的连接？ （填“需要”或“不需要”），理由是 。【反思评价】丁同学指出：从环保角度，上图装置有严重不足之处。你认为应该如何改进？ 。四、计算题（6分）19、黄铜（由铜和锌形成的合金）有较强的耐磨性能，在生活中友广泛的用途。晓军同学为了测定黄铜屑样品组成，分四组取样品与稀硫酸反应，其实验数据记录如下表： 1 2 3 4样品质量/g 25.0 25.0 25.0 30.0稀硫酸质量/g 80 100 120 100产生气体质量/g 0.4 0.5 0.5 0.5计算：（1）通过分析上述数据可知，当黄铜样品和稀硫酸的质量比为 时，两者恰好完全反应；（2）秋黄铜合金中铜的质量分数？（3）求所用稀硫酸中硫酸的质量分数？
关键词：加工条件；拉伸速度；试样加工；金属材料；拉伸性能
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.011
0 引言
随着社会的进步以及金属材料应用领域的逐步扩大，其对人们的生活有着越来越重要的影响，而拉伸性能作为检验金属材料是否符合规定标准的重要指标之一，要求在金属材料的加工过程中应当具备较高的加工工艺。基于此，本文笔者将结合自己的工作实践就加工对金属材料拉伸性能的影响问题进行探讨，以供商榷。
1 金属材料的特殊性质
金属材料通常是指由金属元素或以金属元素为主所构成的具有金属特性的材料的统称，主要包括纯金属、特种金属、合金以及金属材料金属间化合物等。一般来说，在金属材料的加工过程中，其组织会受到一定的影响而发生相应的改变。因此，了解并把握金属材料的特殊性质对加工具有至关重要的影响，具体而言，金属材料的特殊性质主要表现为如下三个方面：
（1）疲劳。许多金属材料，例如：工程构件、机械零件等，在工作过程中需要承受交变载荷，在此作用下，虽然金属材料的屈服极限远远高于应力水平，但经过长期的应力循环作用后，也会出现突然脆性断裂现象，此现象就是金属材料的疲劳，是一种最常见也最危险的断裂形式。（2）塑性。在载荷外力的作用下，金属材料所呈现的永久变形而不被破坏的能力即为金属材料的塑性。金属材料的塑性越好，越能在较大的范围内形成塑性变形，并在塑性变形的过程中强化金属材料的强度，增加金属材料的安全性。（3）硬度。硬度主要是指金属材料对硬物体压入其表面的抵抗能力，是考量金属材料性能的重要指标之一。金属材料的硬度是起始塑性变形抗力与继续塑性变形抗力共同作用的结果，一般来说，金属材料的硬度越高，耐磨性也就会越好。
2 加工对金属材料拉伸性能的影响
2.1 加工条件对金属材料拉伸性能的影响
根据加工时成型温度、时间以及压力的不同，金属材料拉伸性能会受到不同程度的影响，其中以横向拉伸强度所受的影响最为突出。通常而言，随着成型温度的升高，金属材料内部的分子运动能量、熔体的自由体积以及链段的活动能力均会随之增加，从而降低分子间的相互作用及熔体粘度，增加金属材料的横向拉伸强度。但这不并不意味着成型温度越高越好，因为成型温度如果过高，就会使聚丙烯树脂本身的氧化速度加快，导致大分子主链断裂等不良情形，影响金属材料的性能。其次，金属材料的横向拉伸强度会随着加工时间的延长而呈现出先增加后趋于平缓的趋势，加工时间过短容易导致聚丙烯树脂熔体出现流动不畅等不良现象，但在达到饱和值后再延长时间，同样不会对结果有太大的改变。最后，金属材料的横向拉伸强度会随着压力的增大呈现出先增后减的趋势，压力在3MPa～7MPa之间，金属材料的横向拉伸强度会随压力的增加而增加，而当压力在7MPa～9MPa之间，横向拉伸强度则会随着压力的增加而降低，因此，压力对金属材料拉伸性能的影响是双面的，在加工过程中应当根据需要进行合理的控制。
2.2 拉伸速度对金属材料拉伸性能的影响
在金属材料的内部往往存在着位错等晶体缺陷，而在常温状态下，金属材料拉伸性能主要呈现在弹性变形阶段与塑性变形阶段。其中金属材料的塑性变形主要依靠位错方式来完成，一旦外力作用超过滑移的临界值，便会导致向晶向和晶面运动，而在运动过程中会产生相应的运动速度，这就导致金属材料在拉伸过程中，抗拉强度会随着拉伸速度的提高而升高。此外，金属材料在拉伸过程中，拉伸时间会存在一定的滞后性，若在低的拉伸速度下，金属材料可以承受200kN拉力，一旦拉伸的速度提高，同样给予金属材料200kN拉力，则会因位错密度远远高于在低的拉伸速度下状态，而导致金属材料断裂，因而拉伸速度的提高会大幅度降低金属材料的断后伸长率，并在达到临界值后呈现趋缓下降趋势。
2.3 试样加工对金属材料拉伸性能的影响
样坯切取和试样制备作为试样加工的两大重要环节，其中取样方向、位置、方法以及试样形状、尺寸、制备方法的不同，均会对金属材料拉伸性能产生一定的影响。具体影响主要表现为如下几个方面：首先，在和轧制方向相同的部位取样，能够增加金属材料的抗拉强度和屈服强度，提高金属材料拉伸性能，次之45°方向取样，而在和轧制方向垂直的部位取样金属材料的拉伸性能最差。其次，由于受组织结构、化学成分等不均匀性因素的影响，会使金属材料不同部位的力学性能出现一定的差异。以H型钢为例，腹板和翼缘的拉伸性能就存在很大的差别，通常对于翼缘宽度超过200mm的H型钢，应当在翼缘1/3处进行切取取样。最后，试样的制备方法包含很多种，如：冷剪法、砂轮片切割法、机械加工法以及火焰切割法等，但无论运用哪种方法，在操作过程中均应避免受热不均、加工硬化以及变形等不良现象的产生，保证金属材料的力学特性，增强其拉伸性能。
3 Y束语
综上所述，在金属材料的加工过程中，无论是加工条件、拉伸速度还是试样加工均会对金属材料拉伸性能产生一定的影响，使其抗拉强度、断后伸长率以及横向拉伸强度发生相应的改变。因此，这就要求相关工作人员在工作实践中，应当充分了解并把握金属材料的特殊性质，并增强加工对金属材料拉伸性能影响问题的重视程度，从而逐步提高加工工艺，促使金属材料外观以及拉伸性能的切实提高。
参考文献：
[1]田广明.试样加工对金属材料拉伸性能的影响[J].理化检验（物理分册），2011，47（06）：365-367.
[2]耿富强，刘兵华，李美琳.试样取样与加工对美标金属材料拉伸性能的影响[J].化工装备技术，2013，34（02）：30-32.
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
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[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.
关键词：新型；金属材料；成型加工；概况；技术
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.019
目前新型金属材料成型加工技术的发展势头良好，其材料特性相比普通金属具有更高的性能优势，在不断发展中成为了工程建设的重要材料，也催生了许多新型金属材料成型加工技术。尽管当前阶段新型金属材料成型加工技术的发展状况良好，还得到了我国政府有关部门在政策和资金上的支持，使得新型金属材料成型加工技术进入了发展新阶段；但是受到传统技术观念和落后管理模式的限制，新型金属材料的成型和加工技术的发展陷入困境，不利于相关技术在生产中发挥自身优势。所以，本文就从新型金属材料成型加工技术的概况出发，对新型金属材料成型加工技术和方法进行分析和研究。
1 新型金属材料成型加工技术的概况
虽然新型金属材料成型加工技术得到了快速发展，其发展成果和具体表现还得到了研究人员和管理人员的认可和重视，但是大部分企业的领导层并不了解新型金属材料成型加工技术的重要性，受到专业性的限制，使得新型金属材料成型加工技术无法得到有效发展，长此以往就会对新型金属材料成型加工技术产生消极影响。由此可见，新型金属材料成型加工技术的概况需要得到有效分析，特别是其特性和选择原则更是研究的重点，为新型金属材料成型加工技术与方法的应用做好铺垫。
1.1 新型金属材料成型加工技术的特性
一方面，新型金属材料有固有的特性，具体表现为延展性更好， 化学性较为活泼，独特的光泽和色彩等，目前应用较为广泛的新型金属材料有形状记忆合金，高温合金，贮氢合金和非晶态合金等；另一方面，新型金属材料还有加工特性，主要表现为：焊接性，焊接时没有气孔和裂缝，具有收缩小和导热性能好的特点；锻压性，可以承受塑型变形的同时有效缓解冲压等。
1.2 新型金属材料成型加工技术的选择原则
为了更好地l挥新型金属材料成型加工技术的积极作用，就需要了解和应用好相关的选材原则。举例来说，某些金属符合材料种类有差别，使得加工工艺和加工技术有所不同，比如连续纤维增强金属基复合材料构件需要应用更多的技术和手段。正是因为任何一个小细节或者细微的纰漏都可能改变金属基复合材料结构，所以在材料和技术的选择中，研究人员和技术人员需要根据新型金属材料的本质，结合选材的原则，从而可以做出科学合理的决定。
2 新型金属材料成型加工技术与方法
根据新型金属材料成型加工技术概况的表现，可以得知相关技术和方法的应用需要进行相应地调整和改进，才能促进新型金属材料成型加工技术的不断发展。基于对新型金属材料成型加工技术的了解，可以对粉末冶金成型加工技术，铸造成型加工技术法，机械加工铸造法，电切割技术法等具体表现进行分析，总结出有用的经验和教训，保证新型金属材料成型加工工作的正常进行，提高新型金属材料成型加工技术的经济效益和社会效益。笔者结合自身的经验和实际的案例，选取其中典型的加工技术进行分析，从而可以为同行业人员的研究提供科学合理的借鉴。
2.1 粉末冶金成型加工技术
粉末冶金成型加工技术是最早应用于新型金属材料成型加工的技术之一，主要适用于尺寸较小，形状不复杂以及较为精密的零件的制作，具有着在成型制作过程中能够根据实际需求进行增强相含量的调节，界面反应少的优势，目前被广泛地应用到了复合材料零件，颗粒制造和金属基复合材料的晶须增强中去，有效的提高了工作的效率。
2.2 铸造成型加工技术法
现阶段发展最成熟的新型金属材料成型加工技术是铸造成型加工技术法，能够在满足选材原则的基础上被应用到复合材料零件的生产与制作中去。但是当前阶段铸造成型加工技术法还需要在具体的参数设置，工艺方法的选择等方面进行改进，从而可以避免不必要的风险和损失，有效地提高铸造成型加工技术法的经济效益。
3 总结
总而言之，研究新型金属材料成型加工技术是符合时展趋势的，在了解新型金属材料成型加工技术现状的过程中发现了其中的潜在问题，并且通过有效技术的发展和创新对不足之处和薄弱环节进行了改善和弥补，为我国社会建设中新型金属材料成型加工技术的发展打下了良好的基础。为了迎合当前阶段新型金属材料成型加工技术越来越重要的趋势，满足人们对于生产生活的需求，就需要针对新型金属材料成型加工技术的应用现状进行策略上的调整和改进，使得新型金属材料成型加工技术可以在更广泛地领域中发挥重要的作用。讨论新型金属材料成型加工技术不仅促进了相关问题的解决，还为我国社会建设中材料应用和成型加工技术未来的发展和创新提供了新思路。
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]戴宇星.浅谈新型金属材料成型加工技术[J].科学与财富，2016，08（04）：583.
随着我国环境问题的日益突出，在制造业中，产能提升和环境保护成为了普遍的共识。在制造业中，运用科学的金属材料热处理技术，能够减少污染气体的排放量，可以有效地提升金属制造业的环境效益。在制造业激烈竞争的当下，制造技术的先进是产品竞争能力的保证，热处理技术的先进程度则是保证机械产品质量的关键因素，文章将着重分析金属材料的热处理节能技术及发展趋势。
关键词：
金属材料；热处理；节能技术；应用进展
制造业是国民经济发展的重要支柱，制造业在生产过程中会衍生出很多污染性气体，同时制造业的节能环保效益也不高。随着金属制造业的快速发展，在制造业生产与发展过程中，注重其环保节能性，优化其低碳持续性成为了制造业持续发展的关键，更是推动我国制造业全面发展的保障。在制造业中，金属材料热处理是金属制造的关键与核心，同时这一热处理会产生比较大的能源消耗，特别是电能消耗。为优化金属材料的热处理节能技术，必须采取科学有效的热处理技术，不断提升热处理的能力，综合性提升金属材料热处理的节能环保性。
1我国金属材料热处理节能技术发展的现状分析
随着制造业的快速发展，金属材料的热处理技术成为了制造业中的主流，热处理钢铁材料占钢材总量的40%以上。金属材料的热处理虽然是制造业中的主要技术，但金属材料的热处理同时也是制造业中高能耗的主要环节。金属材料的热处理对电能的消耗特别大，是制造业中的主要用电区域。同时，在金属材料热处理技术中，还会产生比较严重的材料碎屑，造成较大的固体垃圾污染，同时也会造成比较严重的空气污染。随着我国制造业的快速发展，金属材料的热处理技术得到了长远的进步与发展，但当前我国大部分制造企业的金属材料热处理能力并不高，仍属于产能落后的环节，金属材料的热处理能力难以满足对材料的利用，设备负荷率低，装炉量明显不足，加热设备落后，无效热消耗多，生产工艺比较落后等。近年来，随着我国对产能落后的制造业的约束性发展，随着一大批产能落后的制造业退出历史舞台，我国制造业的金属材料热处理能力得到改善与发展，金属材料的热处理能力不断优化与改进，极大程度地提升了产能效益。
2金属材料热处理技术节能技术的应用进展
金属材料热处理技术是制造业生产中的主要技术，金属材料热处理技术同时也是用电大户。鉴于当前金属材料热处理技术的明显不足及热效率低下，以及金属材料热处理技术应用中存在着的较大环境问题，必须结合制造业的发展现状，不断提升金属材料热处理的综合产能，全面提升金属材料热处理的节能环保性。当前金属材料热处理节能技术的应用发展主要包括以下方面：
2.1化学热处理薄层渗入技术
在金属材料热处理技术的实践运用中，由于设备落后、效益不高、污染严重等，不仅无法提升制造业的生产效率，同时还容易造成巨大的能源消耗。特别是在金属材料热处理技术的运用中，采用传统的深层渗透法，不仅容易造成巨大的能源浪费，也不利于提升金属材料热处理的生产效益。同时，在实际的加热环节中，由于加热时间的无法把控或者过热等问题，还容易造成严重的生产浪费及环境污染。鉴于此，在金属材料热处理技术的运用中，运用化学热处理薄层渗入技术，可以综合性地提升制造业的生产效率，同时还能够有效地保护环境，减少污染气体的排放。
2.2工具零件超硬涂层技术
在制造业金属材料热处理技术的运用中，由于这种金属材料热处理技术的节能效果不好，同时会产生比较大的材料损耗，因此，为优化金属材料热处理技术的整体效能，应该采用工具零件超硬涂层技术，这种技术在使用中需要对工具进行涂层处理，这种处理方法不仅能够提升金属材料热处理的整体效能，同时还能够实现热处理的节能高效，减少废弃物的产生，减少污染气体的排放。此外，这种技术还能够实现有效地化学处理，提升化学处理的效能。
2.3振动时效处理技术
在金属材料热处理的过程中，材料因机械作用会产生比较大的振动力，这种振动力的存在是造成材料在切割等工艺实施中出现位移或者错位等问题，同时还会到刀具造成一定的影响。一旦出现这种问题，那么金属材料的工艺将受到严重的影响，金属材料的质量也会降低。鉴于此，在金属材料热处理的过程中，必须注重振动力的存在，采取一定的措施来规避振动力的负面影响。这种热处理节能技术，能够有效地提升金属材料的生产质量，规避金属材料在加工环节中出现的位移或者差错，同时还能够有效地保障金属材料的整体性，避免金属材料因强大的切削作业发生较大的误差或者裂缝。此外，在金属材料热处理技术的运用中，为规避热处理技术带来的负面影响，往往需要采用传统的抵抗振动效应的技术，但传统技术的作用效果有限，在实际作用中往往会造成比较严重的电能消耗，不利于节能减排目标的实现。
2.4基于计算机的CAD技术
在金属材料的热处理中，为了优化热处理的效能，为了充分提升热处理的节能减排效果，在计算机技术不断发展的今天，一种新型的金属材料热处理技术得以发展起来，并成为当前运用于金属材料热处理中的核心技术。在实践运用中，这种先进的热处理技术主要是基于计算机平台来实现的，依托于计算机技术的先进性和科学性，可以实现热处理环节的模拟性和线上性，通过模拟操作能够准确计算出金属材料热处理中可能带来的能源消耗及材料损耗。为了提升热处理技术的节能性与环保性，可以在计算机平台上，有效设置相关的技术参数，不断提升参数的精确性。此外，这种先进的计算机技术还能够实现热能的分析与处理，精准判断金属材料热处理中可能出现的多余的热量，并将这些热量有效回收利用好，避免热量的流失以及热量的浪费，全面降低金属材料热处理的能耗。
2.5无氧作业的热处理技术
在制造行业中，金属材料热处理技术是关键技术，但由于受技术限制及工艺流程的限制，使得金属材料热处理多在有氧的状态下进行，这种热处理方式，使得金属材料与周围的气体等物质会发生一定的反应，一旦发生氧化反应等化学反应，将降低金属材料的整体性能。随着金属材料热处理技术的不断发展，随着热处理节能技术的深入发展，一种无氧状态下的热处理技术应用而生，并成为当前先进的金属材料热处理技术。这种先进的热处理技术在实际的运用过程中，可以减少工艺流程，避免繁琐流程带来的生产材料的浪费，同时还能够有效地提升设备的使用效果，提升设备的生产效率。
2.6激光热处理技术的运用
相比以上几种金属材料热处理技术，这种热处理技术具有非常高的效率，在实际运用中，这种热处理技术不仅能够有效地改变和调整金属材料表面的成分，还能够有效地弥补和完善其他材料无法匹配的效果。激光热处理技术可以充分借助于激光强大的穿透能力，同时还能够提升金属材料的性能，使得热处理的效果更加的明显，节能效果更加可观。此外，激光热处理的时间较短，可以减少金属材料热处理中可能发生的变形、错位等质量问题。
3结束语
随着制造业的快速发展，金属材料热处理技术成为了制造业发展的重要基础，在制造业快速发展的过程中，金属材料的热处理发挥着重要的作用，但传统的热处理技术无论是节能效果，还是降低能耗等都无法达到满意的效果。为推动制造业的可持续发展，不断提升制造业的发展高度，必须注重金属材料热处理节能技术的运用，运用一系列先进的金属材料热处理节能技术，不断提升热处理的效果与质量，实现制造业的健康可持续发展。
参考文献：
[1]葛欣.金属材料热处理节能新技术的应用[J].中国高新技术企业，2011（33）.
