金屬材料成分分析精選(九篇)

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第1篇：金屬材料成分分析范文

關(guān)鍵詞：材料成型；控制工程；金屬材料加工

1材料成型與控制工藝的概述

材料成型與控制工藝中包含多種加工工藝，它會根據(jù)金屬原料的性質(zhì)進(jìn)行選擇，有的金屬材料需要通過多種技術(shù)才能成型。當(dāng)然也需要相關(guān)的研究人員不斷的深入研究分析，進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，選擇恰當(dāng)?shù)某尚凸に?，提高材料的耐磨性和抗壓性，并保證金屬材料的可塑造性。材料成型及控制技術(shù)主要分為鑄造技術(shù)、焊接技術(shù)和鍛壓技術(shù)，它不僅可以適用于制造業(yè)當(dāng)中，還能促進(jìn)能源領(lǐng)域和建筑領(lǐng)域的發(fā)展。

2金屬材料挑選的原則

2.1使用性原則

金屬材料挑選時需要遵循的使用性原則，能夠保證產(chǎn)品完成規(guī)定的功能，確保金屬材料的可塑造性和可使用性。第一需要充分考慮產(chǎn)品功能要求，根據(jù)需要加工的零件產(chǎn)品，以及其主要的使用要求，相關(guān)的性能和使用壽命等等來選擇相適應(yīng)的金屬材料。第二是在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面，金屬材料的結(jié)構(gòu)不同，在成型加工過程中選擇的工藝也各不相同，最終所呈現(xiàn)出來的性質(zhì)也存在較大的差異性。因此應(yīng)當(dāng)合理的選擇金屬材料的結(jié)構(gòu)。第三是需要充分考慮使用的安全性能，預(yù)測材料在加工中和成型使用后有可能出現(xiàn)的危險，做好防范措施。第四要注意其工作環(huán)境，工作環(huán)境中的各種外部因素對金屬材料也會造成一定的影響，例如溫度濕度，腐蝕性，沖擊，振動等等，需要提供一個良好的工作環(huán)境，才能確保金屬材料性能得到充分的發(fā)揮，并保證金屬材料加工的質(zhì)量問題。

2.2環(huán)境性原則

選擇金屬材料遵循環(huán)境性原則，主要包括以下兩點(diǎn)，第一是盡量選擇不加任何涂層鍍層的原材料?，F(xiàn)如今大部分的金屬材料為了達(dá)到美觀防腐等多種要求，因此在設(shè)計(jì)中會加入涂層鍍層。但是涂層工藝本身含有有毒物質(zhì)，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，在材料廢棄后難以投入到回收利用當(dāng)中，并對環(huán)境造成了極大的污染。例如電鍍層中含有鉻或其他重金屬，嚴(yán)重污染環(huán)境。第二是減少使用材料的種類。要求設(shè)計(jì)師在選擇材料時，盡可能的減少多類材料共同使用，使用較少的材料種類來設(shè)計(jì)零件，不僅便于零件的生產(chǎn)、分類管理，簡化了零件的結(jié)構(gòu)，而且在后續(xù)回收某種材料時也能更加便利。

3金屬材料在成型過程中的加工工藝

3.1提高焊接質(zhì)量

在金屬材料加工過程中，焊接質(zhì)量也會影響到材料是否合格。因此要提高焊接技術(shù)，對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，做好質(zhì)量控制工作，才能避免金屬材料在焊接過程中出現(xiàn)質(zhì)量不合格的問題。提高對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重視程度，盡可能的減少一些操作失誤，避免出現(xiàn)因失誤導(dǎo)致的安全事故，根據(jù)焊接流程建立完善的管理制度，控制好焊接質(zhì)量并做好應(yīng)急預(yù)案，一旦出現(xiàn)生產(chǎn)問題，便啟動應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行解決，及時處理出現(xiàn)的質(zhì)量問題，控制好生產(chǎn)流程，避免出現(xiàn)更多的生產(chǎn)事故。要做好對焊接工藝的分析工作，及時發(fā)現(xiàn)公寓中存在的一些問題，并進(jìn)行調(diào)整，逐步提高技術(shù)水平，優(yōu)化整個工藝過程。

3.2機(jī)械加工成型法

機(jī)械加工成型法主要是應(yīng)用以金剛刀為代表的金屬切割刀，將金剛刀和一些復(fù)合材料拼接在一起，可以實(shí)現(xiàn)精加工，一般以鋁基復(fù)合材料為主。金剛石刀具對金屬復(fù)合材料的加工形式主要包括車削、鉆削和銑削三種形式。車削主要是利用硬合金刀具對材料進(jìn)行切割，在加工過程中需要加入乳化液冷卻這一過程中產(chǎn)生的熱量。鉆削主要是采用了傳統(tǒng)的麻花鉆頭進(jìn)行加工，加入了切削液進(jìn)行強(qiáng)化處理。銑削主要是在一定粘合劑基礎(chǔ)上進(jìn)行加工。

3.3粉末冶金成型方法

粉末冶金成型技術(shù)形成的時期最早，因此具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在我國工業(yè)發(fā)展過程中的應(yīng)用十分廣泛。該項(xiàng)技術(shù)最早是用來制作復(fù)合材料零件的，主要適用于體積較小，形狀簡單的比較精細(xì)的零件加工，工藝流程比較簡單，在實(shí)際的加工中取得了顯著的效果。該項(xiàng)技術(shù)具有可調(diào)節(jié)、界面反應(yīng)小等特點(diǎn)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，粉末冶金技術(shù)也在不斷的升級和改善，在制造業(yè)中有著十分廣泛的應(yīng)用。利用粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)出來的金屬制品，具有較強(qiáng)的耐磨性而且強(qiáng)度較大。成型的方式一般分為壓制成型，注射成型和3d打印成型。

3.4采用鑄造成型工藝

鑄造成型工藝也是金屬材料加工中一種常用的方式。在金屬加工的過程中，會添加一些增強(qiáng)顆粒，金屬熔體的流動性和粘合度由于受到增強(qiáng)顆粒的影響，從而出現(xiàn)各種不同的情況，改變了物質(zhì)本身的特征。其他物質(zhì)也會受到各種因素的影響發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。針對這一情況，在金屬材料加工過程中需要加強(qiáng)對成型過程的監(jiān)督觀察管理，時刻關(guān)注溫度的變化，做好溫度的控制工作，在適宜的溫度情況下添加增強(qiáng)顆粒，確保增強(qiáng)顆粒發(fā)揮自身的效能，同時又不會和材料發(fā)生界面反應(yīng)，影響材料的質(zhì)量。只有做好溫度的把控工作，才能確保在金屬熔體粘合度適宜的情況下進(jìn)行模具的澆筑，保障金屬材料加工的質(zhì)量和加工效率。在觀察過程中，工作人員需要記錄好溫度的變化，出現(xiàn)的情況以及恒溫時間，做好應(yīng)急預(yù)案，針對溫度的變化，選擇恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行處理。這種加工方式并不適用于每一種金屬材料，因此需要根據(jù)材料的情況進(jìn)行選擇。

3.5擠壓和鍛模塑性成型

在金屬材料加工過程中，另一種常用的方法是擠壓和鍛模塑性成型。在金屬材料加工的過程中，如果金屬材料和模具直接接觸，那么在實(shí)際的加工過程中，便會對金屬材料表面的光滑性造成影響，不僅影響了技術(shù)材料的外觀美觀，而且還影響了材料的質(zhì)量問題，因此在加工過程中采用擠壓和鍛模塑性成型這一加工方式，主要是在加工過程中，利用模具等對零件涂抹劑及涂層，減少加工過程中機(jī)械加工產(chǎn)生的阻力，在日常的機(jī)械加工工作中，這種加工方式可以降低一部分摩擦力提高工作效率，同時也保障了加工的質(zhì)量問題。

3.6砂帶磨削技術(shù)

砂帶磨削技術(shù)是一種新型的高效磨拋工藝，它主要是根據(jù)工件的形狀，通過接觸方式對工件表面進(jìn)行磨削研磨和拋光。它是一種特殊的多刀多刃切削工具，該技術(shù)通過和工件表面相互作用，從而實(shí)現(xiàn)加工主要分為滑擦、耕犁和切削三個階段?；林傅氖悄チＥc工件表面相互接觸，表面會發(fā)生彈塑性變形。耕犁指的是隨著磨削用量的增加，磨粒和工件表面的接觸變大，材料的表面發(fā)生了塑性流動，這一階段會切除少量的材料。切削是最后一階段，會在壓力作用和溫度條件下實(shí)施真正的切削，切除大量的材料。

第2篇：金屬材料成分分析范文

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法 元素組成和含量 鋁合金 鈦、銅、鎂、錳、鋅、鉻、硅和鐵

一、引言

鋁合金具有較高的強(qiáng)度，良好的塑性成形能力和機(jī)械加工性能，在航空工業(yè)中具有重要的應(yīng)用前景[1-3]。鋁合金中其它金屬的含量，如金屬元素鈦、銅、鎂、錳、鋅、鉻、硅和鐵等，對其性質(zhì)和應(yīng)用具有很大的影響[3-6]。所以，準(zhǔn)確測定鋁合金中其它金屬的含量顯得尤為重要。對金屬材料的成分進(jìn)行表征分析，可以深入了解材料的組成元素及其內(nèi)部構(gòu)造，可以為我們更好地去研發(fā)設(shè)計(jì)復(fù)雜的金屬材料提供依據(jù)[7]。為此必需建立一個快速、準(zhǔn)確的分析方法，以控制其化學(xué)成分，使該材料獲得良好的物理性能。

國內(nèi)外常用和新發(fā)展的分析方法包括[7-13]：分光光度法、滴定分析法、原子光譜分析法、X射線熒光光譜法、電化學(xué)分析法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、激光誘導(dǎo)等離子體光譜法、電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）和石墨爐原子吸收法。一般鋁合金中元素的測定分析方法采用ICP-AES和石墨爐原子吸收法[9， 14-18]。ICP-AES[19]作為一種新型的分析方法，較其它分析方法而言，具有靈敏度高、精密度好、線性范圍寬、基體效應(yīng)小、動態(tài)范圍寬、快速簡便并可同時進(jìn)行多元素分析的優(yōu)點(diǎn)，已成為鋁合金常用的分析方法之一。

基于以上的背景調(diào)研，我們擬采用ICP-AES法對未知元素組成和含量的鋁合金樣品中其它金屬元素的組成和含量進(jìn)行研究，為鋁合金材料的潛在應(yīng)用和材料制備提供理論基礎(chǔ)。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)[3-5]，可以知道鋁合金材料中可能含有的金屬元素；因此，本文主要研究并測定了鋁合金中可能存在的金屬元素，如鈦、銅、鎂、錳、鋅、鉻、硅和鐵的含量。

二、實(shí)驗(yàn)部分

1.主要儀器及實(shí)驗(yàn)條件

鋁合金樣品（元素組成和含量未知），水（二次去離子），鹽酸（優(yōu)級純），硝酸（優(yōu)級純）。

ICP 6300型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。工作參數(shù)：射頻功率1.15 kW，氬氣濃度99.9%，蠕動泵轉(zhuǎn)速50r.min，輔助氣流量0.5 L·min-1，霧化器壓力0.2Mpa，積分時間長波5S、短波15S，沖洗時間30S，觀察高度15mm。

2.樣品制備

2.1 干擾試驗(yàn)

配制鋁（Al）元素含量 91.0%，釔（Y）元素含量1.0%，其它元素（Ti 、Cu、Mg 、Mn 、Zn 、Cr 、Si和Fe）的含量各1. 0%的溶液。標(biāo)記為Sample 1。

2.2 校準(zhǔn)曲線

分別配制各金屬元素Ti 、Cu、Mg 、Mn 、Zn 、Cr 、Si和Fe的標(biāo)準(zhǔn)空白溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液。其中，標(biāo)準(zhǔn)溶液中金屬元素的含量分別為0. 05%、0. 10%、0. 15%、0. 20%、0. 30%。

2.3 酸度試驗(yàn)

稱取0.10g鋁合金試樣于100 mL玻璃燒杯中，分別用5、10、15、20和30 mL鹽酸溶解鋁合金試樣，待劇烈反應(yīng)后加入5mL硝酸至試樣完全溶解。所得溶液樣品煮沸，以除去氮的氧化物，之后冷卻室溫，將溶液移入100 mL容量瓶中，加入2.00 mL 釔（Y）內(nèi)標(biāo)溶液（0.2mg·min-1），用水稀釋至刻度，混勻，待測。

2.4 待測樣品制備

稱取0.10g鋁合金試樣于100 mL玻璃燒杯中，用20 mL鹽酸溶解鋁合金試樣，待劇烈反應(yīng)后加入5mL硝酸至試樣完全溶解。所得溶液樣品煮沸，以除去氮的氧化物，之后冷卻室溫，將溶液移入100 mL容量瓶中，加入2.00 mL 釔（Y）內(nèi)標(biāo)溶液（0.2mg·min-1），用水稀釋至刻度，混勻，待測。

三、結(jié)果與討論

1.干擾試驗(yàn)

ICP具有放電較強(qiáng)的激發(fā)和電離能力，具有較豐富的原子線和離子譜線，多線光譜的譜線重疊是ICP光譜法中最主要的光譜干擾之一。所以，我們首先研究溶液中基體、合金元素、各共存元素及內(nèi)標(biāo)元素間是否有光譜相互干擾。在光譜儀的譜線庫中選出各待測元素的較靈敏的譜線，對Sample 1中樣品溶液進(jìn)行干擾試驗(yàn)測試，在所選擇的譜線附近掃描，得到待測元素的譜線掃描圖。測試結(jié)果表明，基體、合金元素、各共存元素及內(nèi)標(biāo)元素間沒有光譜相互干擾。

2.校準(zhǔn)曲線

對實(shí)驗(yàn)2.2.2中的樣品進(jìn)行校準(zhǔn)曲線測試，依次測定各元素的發(fā)射強(qiáng)度。以各元素的濃度c為橫坐標(biāo)，發(fā)射強(qiáng)度I為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性擬合，繪制各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算回歸方程和相關(guān)系數(shù)，結(jié)果見表2。

由表2看出，各元素在測試含量范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。

3.酸度試驗(yàn)

一般而言，鹽酸、硝酸等無機(jī)酸的引入影響分析物的測試結(jié)果，同時也會使譜線強(qiáng)度減小。為了驗(yàn)證溶解樣品所用酸對測試結(jié)果的影響，我們在不同酸度條件下（鹽酸的加入量的不同，而固定硝酸的加入量相同），對未知鋁合金樣品進(jìn)行測試。對實(shí)驗(yàn)2.2.3中的樣品進(jìn)行測試，所得結(jié)果如表3所示。

由表3結(jié)果可知，鹽酸的用量變化，所有元素的強(qiáng)度比沒有明顯變化，酸度的變化對測試結(jié)果影響不大。我們推測其可能原因是：鹽酸的用量不同對待測的元素（Ti 、Cu、Mg 、Mn 、Zn 、Cr 、Si和Fe）和內(nèi)標(biāo)元素釔（Y）均具有影響，待測元素和內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)入ICP激發(fā)區(qū)域同步增加或減少。即在測試過程中加入內(nèi)標(biāo)元素，可以減小或消除酸加入不同的影響，使得酸度的變化對測試結(jié)果影響不大。

4.準(zhǔn)確度和精密度

按所選定的儀器工作參數(shù)與分析方法，經(jīng)過十次平行測定，得到各元素的RSD值（表4）。

由表4結(jié)果可知，各元素的RSD值均在0.83-3.35%之間，即本方法有較好的精密度和準(zhǔn)確度。

四、總結(jié)

本文采用ICP-AES對未知元素組成和含量的鋁合金樣品中其它金屬元素（鈦、銅、鎂、錳、鋅、鉻、硅和鐵）的組成和含量進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。通過干擾試驗(yàn)、校準(zhǔn)曲線以及酸度試驗(yàn)等研究結(jié)果表明，采用ICP-AES法測定未知其它元素組成和含量的鋁合金樣品，其測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，有較好的精密度和準(zhǔn)確度。

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第3篇：金屬材料成分分析范文

關(guān)鍵詞 金屬材料工程 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 創(chuàng)新改革

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.12.049

Discussion on Metal Material Engineering Experiment Teaching

ZUO Min， WANG Yan， TENG Xinying， GENG Haoran

（School of Material Science and Engineering， University of Jinan， Ji'nan， Shandong 250022）

Abstract As an application-based professional and professional characteristics of metal materials engineering Polytechnic that combine strong theoretical and practical weight. Professional characteristics and training objectives for the direction of this article from a professional development， curriculum group construction， integrated experimental and design experiments to build and so on， pay attention to the combination of theoretical knowledge and practical ability training， put forward the idea of Experimental Teaching System that in the professional curriculum and professional curriculum based on experimental basis， an additional comprehensive experiment and designing experiment metal materials engineering， combined with research innovation research experiments， and to improve students' independent thinking， innovation， analysis and resolution solving skills.

Key words metal material engineering； experimental teaching； innovation reform

國家“十二五”科技規(guī)劃中提出了“科技與經(jīng)濟(jì)緊密結(jié)合，將促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力作為主攻方向”的戰(zhàn)略方針。①濟(jì)南大學(xué)設(shè)立了材料物理專業(yè)合金方向，旨在培養(yǎng)掌握材料制備（或合成）、材料加工、材料的結(jié)構(gòu)與性能測定及應(yīng)用等方面的基本原理和實(shí)驗(yàn)技能的高素質(zhì)人才。

作為應(yīng)用型專業(yè)，金屬材料工程專業(yè)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐、開發(fā)與應(yīng)用相結(jié)合。在專業(yè)教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)體系的重要組成部分，其對于提高學(xué)生的專業(yè)綜合素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與思維、鍛煉學(xué)生的動手能力及分析與解決實(shí)際問題的實(shí)踐能力均具有不可或缺的作用。②③為進(jìn)一步順應(yīng)社會的發(fā)展與人才的需求，經(jīng)過多年的積累與努力，我校（濟(jì)南大學(xué)）對本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了相應(yīng)修訂，對專業(yè)課程教學(xué)體系進(jìn)行了調(diào)整與完善，提出了培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力的目標(biāo)，從專業(yè)課程設(shè)置、課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性試驗(yàn)設(shè)置、研究性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)置等四個方面，拓寬了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，豐富了專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。金屬材料工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開設(shè)與建立，將有利于培養(yǎng)學(xué)生將理論與實(shí)際相結(jié)合的能力，針對實(shí)際情況利用理論分析、解決實(shí)際問題的能力，其對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能的提高、理論知識的理解、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)均具有良好的促成作用。

1 結(jié)合專業(yè)發(fā)展，專業(yè)課程設(shè)置支撐實(shí)驗(yàn)教學(xué)

材料物理專業(yè)合金方向的專業(yè)必修課程包括“金屬工藝學(xué)”、“金屬學(xué)與熱處理”、“金屬材料成型技術(shù)”、“金屬材料性能與測試”、“合金材料基礎(chǔ)”等等?；诮饘俨牧瞎こ虒I(yè)的發(fā)展，我校本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案做了相應(yīng)調(diào)整，增設(shè)了“金屬功能材料”、“金屬基復(fù)合材料”等專業(yè)方向選修課程，并設(shè)置了“先進(jìn)材料科技進(jìn)展”、“材料腐蝕與防護(hù)”等專業(yè)任選課。

在新增設(shè)的課程中，選用了“十二五”國家重點(diǎn)圖書出版規(guī)劃項(xiàng)目之材料科學(xué)研究與工程技術(shù)系列圖書，針對磁性材料、導(dǎo)電功能材料、形狀記憶合金、儲氫材料、光學(xué)功能材料、非晶態(tài)合金、超導(dǎo)材料及生物醫(yī)學(xué)功能材料進(jìn)行了闡述。功能材料對電子信息、生物技術(shù)、航空、航天等一大批高科技產(chǎn)業(yè)起著支撐和先導(dǎo)作用。除此之外，有目的地增設(shè)了“材料腐蝕與防護(hù)”課程。該門課程以物理化學(xué)為基礎(chǔ)，涉及材料電化學(xué)、金屬學(xué)、表面科學(xué)、工程力學(xué)等多門學(xué)科。通過該門課程的講解，可引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注節(jié)能環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，開闊學(xué)術(shù)視野，為學(xué)生將來從事有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)方面的工作或研究奠定基礎(chǔ)。

專業(yè)課程的設(shè)置，是整個教學(xué)體系的重要組成部分。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)可增強(qiáng)學(xué)生對于所學(xué)知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，真正實(shí)現(xiàn)活學(xué)活用，對啟迪與培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與思維具有重要的作用。

2 促進(jìn)專業(yè)學(xué)習(xí)，課程實(shí)驗(yàn)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在專業(yè)課程合理配置基礎(chǔ)上，針對部分課程的特點(diǎn)，設(shè)立相應(yīng)的課程實(shí)驗(yàn)，其可對實(shí)驗(yàn)教學(xué)起到一定的輔助作用。比如，在“金屬學(xué)與熱處理”授課過程中，設(shè)立了觀察金屬金相組織的課程實(shí)驗(yàn)；針對“現(xiàn)代材料測試技術(shù)”課程內(nèi)容，設(shè)立了試樣掃描電鏡觀察、X射線衍射分析以及晶體光學(xué)性能觀察等相應(yīng)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；針對“材料物理”課程內(nèi)容，設(shè)立了測定試樣霧度、測量溫度對材料超導(dǎo)性影響的課程實(shí)驗(yàn)；針對“金屬材料性能與測試”課程內(nèi)容，設(shè)立了測定不同組織鑄鐵強(qiáng)度與硬度的課程實(shí)驗(yàn)。

在課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，不僅深化了學(xué)生對于課程內(nèi)容的理解，更是鍛煉了學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能。同時，課程實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，也可系統(tǒng)整合金屬材料工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，為合理配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提供了途徑。

3 加深專業(yè)素養(yǎng)，開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)性試驗(yàn)

在金屬材料工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，除增設(shè)相應(yīng)課程實(shí)驗(yàn)以外，需進(jìn)一步整合實(shí)驗(yàn)資源、改進(jìn)教學(xué)的內(nèi)容和教學(xué)手段，開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，充分調(diào)動學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的積極性，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。金屬材料工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)側(cè)重于學(xué)生對于材料內(nèi)基本結(jié)構(gòu)、工藝、性能及其相互間關(guān)系的研究，要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)獲得基本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的同時，能夠結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。綜合性實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，對學(xué)生專業(yè)知識的掌握與理解、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要的作用。

綜合性實(shí)驗(yàn)指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及相應(yīng)課程的綜合知識或運(yùn)用綜合的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)手段培養(yǎng)學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。在前期專業(yè)課程基礎(chǔ)知識鋪墊的基礎(chǔ)上，綜合性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生具備一定的基本操作技能，并可在實(shí)驗(yàn)過程中運(yùn)用課程的綜合知識，是對學(xué)生進(jìn)行綜合技能培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。④⑤我校材料物理專業(yè)合金方向已設(shè)立題為“合金配制、微觀組織與性能表征”的綜合性試驗(yàn)，針對諸如亞共晶、共晶、過共晶Al-Si合金等合金體系進(jìn)行不同熔體處理，要求學(xué)生從合金配制、微觀組織觀察、力學(xué)性能方面綜合表征熔體處理對合金的影響。學(xué)生通過閱讀實(shí)驗(yàn)講義的指導(dǎo)內(nèi)容，制定出合理實(shí)驗(yàn)方案，確立一系列實(shí)驗(yàn)過程并完成合金材料的配制與性能測試。在此過程中，學(xué)生需認(rèn)真處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將其進(jìn)行畫圖和列表，在此基礎(chǔ)上對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報告。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和?shí)驗(yàn)條件，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)方法，選定試驗(yàn)所用設(shè)備，并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)過程并學(xué)會對相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析的實(shí)驗(yàn)。⑥設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是材料類專業(yè)的一個重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，特別是對于金屬材料工程專業(yè)。針對材料物理專業(yè)合金方向，我校設(shè)立了“Fe-C合金化學(xué)成分、處理工藝對其組織和性能的影響”設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，其旨在培養(yǎng)考察材料專業(yè)本科學(xué)生對專業(yè)知識、專業(yè)技能的掌握和運(yùn)用。通過合金鋼的鑄造、熱處理工藝，以及熱處理之后對材料性能、組織成分的檢測等材料制備整個流程的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程操作、對實(shí)驗(yàn)制備得到的試樣進(jìn)行性能檢測和成分分析，掌握材料的化學(xué)成分、顯微組織分析、建立熱處理工藝與性能之間的聯(lián)系，加深學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)課的理解，為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 構(gòu)建開放式實(shí)驗(yàn)室，設(shè)立研究性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，教學(xué)相長

為進(jìn)一步豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，做到因材施教，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，較優(yōu)秀的學(xué)生可以參與到專業(yè)教師的相關(guān)科研活動中。通過研究性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，可將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究活動相結(jié)合，增加了實(shí)驗(yàn)的研究性與應(yīng)用性。同時，由于研究內(nèi)容的前沿性，給了學(xué)生耳目一新的感覺，學(xué)生可針對課題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，調(diào)動學(xué)生的研究與學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生擴(kuò)大了視野、開拓了思維，還可以促進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研的高效結(jié)合。⑦

此外，研究性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的確立，也可促進(jìn)開放性實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建。在此過程中，可改變原來封閉的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，確立自主、開放型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。首先，在實(shí)驗(yàn)室開放時間上，不僅僅限定在特定授課時間開放，可在實(shí)驗(yàn)室人員有效監(jiān)管條件下，學(xué)生提前預(yù)約，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)時間。這在一定程度上，可有效促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開放力度，提升實(shí)驗(yàn)室儀器、設(shè)備利用率，盡量實(shí)現(xiàn)每位學(xué)生都有實(shí)際操作與動手的機(jī)會。其次，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生會遇到各種理論與實(shí)際問題，有些問題甚至專業(yè)指導(dǎo)教師一時無法作答。在此情況下，學(xué)生可根據(jù)需要查閱相關(guān)數(shù)據(jù)庫，結(jié)合檢索情況與指導(dǎo)教師相互討論，從而將教學(xué)、實(shí)踐緊密結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長。此外，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展過程中，要時刻注意對學(xué)生安全意識的培養(yǎng)，確保實(shí)驗(yàn)過程中每位學(xué)生的人身安全，避免出現(xiàn)安全事故。⑧

金屬材料工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，需要通過實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生的表現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果等信息不斷反饋，并結(jié)合反饋信息來逐步完善與改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法。由于金屬材料工程是理工結(jié)合、強(qiáng)理論性、重實(shí)踐性的綜合性學(xué)科，本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新意識具有重要的作用。如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生探求知識的欲望，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力，還需不斷加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革力度，不斷探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新模式。

基金項(xiàng)目：“多維互動技術(shù)在金屬專業(yè)課堂教學(xué)中的探索與應(yīng)用”，濟(jì)南大學(xué)校級教學(xué)研究項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：J1403

注釋

① 趙杰，鄒龍江，程從前，戚琳.金屬材料工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)想及實(shí)踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2014.21：1-2，5.

② 王勇，畢鳳琴，張旭昀，王力霞，方華，孫麗麗，趙曉京.金屬材料工程專業(yè)綜合開放型創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探索[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2009.1-2：137-138.

③ 吳海江，劉龍飛，唐果寧，顏建輝，郭世柏，李會強(qiáng)，吳玉蓉.金屬材料工程專業(yè)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2013.5（7）：109-111.

④ 鄒祖莉.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報，1997.15（2）：299-301.

⑤ 汪冬梅，尤顯卿，劉寧，鳳儀，鄭玉春，劉玉.關(guān)于金屬材料工程專業(yè)開設(shè)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的探討[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2007.21（4）：68-71.

⑥ 張可方.水處理技術(shù)綜合性實(shí)驗(yàn)的組合和開設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006.25（8）：966-968.

第4篇：金屬材料成分分析范文

關(guān)鍵詞：材料分析技術(shù)；緒論課；教學(xué)實(shí)踐

作者簡介：胡宗智（1966-），男，湖北咸寧人，三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院，副教授；孫小華（1976-），男，湖北漢川人，三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院，副教授。（湖北 宜昌 443002）

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）01-0118-02

“材料分析技術(shù)”課程是三峽大學(xué)（以下簡稱“我?！保┙饘俨牧瞎こ虒I(yè)大三學(xué)期開設(shè)的一門主干學(xué)位課程，在教學(xué)中占有極其重要的地位。本課程的教學(xué)目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)和了解現(xiàn)代材料科學(xué)研究領(lǐng)域中常用的材料成分分析和微觀結(jié)構(gòu)分析方法，以及儀器的原理和使用，構(gòu)建起完整的知識結(jié)構(gòu)體系，為學(xué)生以后開展生產(chǎn)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科學(xué)研究和就業(yè)等方面打下良好的基礎(chǔ)。

緒論課在整個課程教學(xué)中有著舉足輕重的地位，緒論課講授的成敗直接關(guān)系到學(xué)生對本門課是否產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲。作為材料學(xué)科的核心專業(yè)課程，如果僅從測試角度考慮，“材料分析技術(shù)”課程具有技術(shù)性，但要從材料分析以及測試原理考慮，其又具有很深的學(xué)術(shù)性，因此，該課程同時具有技術(shù)性和學(xué)術(shù)性的特點(diǎn)。[1]同時該課程術(shù)語概念多，相關(guān)知識面廣，且前后章節(jié)相互獨(dú)立，缺少嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)性。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，不容易抓住重點(diǎn)，學(xué)習(xí)難度較大。良好的開端是成功的一半，針對如何上好緒論課，激發(fā)學(xué)生學(xué)好該課程的興趣與信心，筆者結(jié)合多年來的教學(xué)實(shí)踐談幾點(diǎn)體會。

一、根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)特色及市場需求，精心組織課程知識點(diǎn)

我校金屬材料工程專業(yè)的特色是金屬材料的設(shè)計(jì)、材料檢測與分析。該專業(yè)在培養(yǎng)方向要求學(xué)生主要學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論，掌握金屬材料及其復(fù)合材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、環(huán)境與性能之間關(guān)系的基本規(guī)律、材料檢測與分析基本方法。

材料現(xiàn)代分析測試方法涉及的分析測試技術(shù)和方法種類繁多，內(nèi)容極其廣泛，相近內(nèi)容的教材或?qū)Ｖ拿Q多種多樣，比如，《材料分析測試方法》、《材料現(xiàn)代分析方法》、《材料近代分析測試方法》、《材料分析測試技術(shù)》、《材料分析方法》、《現(xiàn)代儀器分析原理與技術(shù)》等等，每種教材的側(cè)重點(diǎn)有所不同。由于近年來新材料不斷涌現(xiàn)，材料科學(xué)的迅速發(fā)展對“材料分析技術(shù)”的教學(xué)提出了更高的要求。材料科學(xué)系“材料分析技術(shù)”課程組通過調(diào)研論證，決定選用由周玉主編并由機(jī)械工業(yè)出版社出版的《材料分析方法》作為學(xué)生指定教材，該教材重點(diǎn)講述材料X射線衍射分析和材料電子顯微分析，屬“十五”國家級規(guī)劃教材。但是根據(jù)往屆畢業(yè)生反饋回來的信息，在工作崗位或在研究生階段，部分學(xué)生需用到原子光譜及分子光譜（如紅外光譜）和熱分析的知識，另外該專業(yè)有相當(dāng)一部分學(xué)生在科技創(chuàng)新及畢業(yè)設(shè)計(jì)階段也需用到這部分知識。據(jù)此，在教學(xué)中有必要增加這部分知識點(diǎn)，在緒論課中向?qū)W生介紹，以引起學(xué)生的高度重視。精心組織課程知識點(diǎn)，是上好緒論課的基礎(chǔ)。

二、循循善誘，結(jié)合案例導(dǎo)入課程教學(xué)內(nèi)容

在“材料分析技術(shù)”緒論課教學(xué)中，教師結(jié)合一些本課程在實(shí)際中應(yīng)用的案例，通過循循設(shè)問、誘發(fā)學(xué)生積極思考，順利導(dǎo)入課程的教學(xué)內(nèi)容。比如：

決定材料性能的主要因素是什么？媒體報道某河流河水隔含量招標(biāo)80倍，引起河魚死亡，技術(shù)人員是如何測定河水中的重金屬離子成分及其含量的？某企業(yè)訂購一批不銹鋼材料，使用不久發(fā)生斷裂，為查明事故原因，客戶要求分析其斷口的微觀組織形貌，同時無損分析其成分，采用何種分析方法？鈦鋁合金經(jīng)成分分析知其由Ti元素與Al元素組成，但合金中元素的結(jié)合態(tài)是怎樣的？如何知道它是以TiAl、Ti3Al、TiAl3中的哪種形式存在的呢？某課題組用金屬鹽A與羧酸有機(jī)物B，用水熱法合成了一種晶態(tài)材料C，欲驗(yàn)證該晶體C不是B的重結(jié)晶，并分析C的熱穩(wěn)定性。需采用哪些實(shí)驗(yàn)方法？

以上問題由易至難，循循設(shè)問，扣人心弦，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，自然導(dǎo)入到本課程教學(xué)的四大內(nèi)容：X射線衍射分析、電子顯微分析、原子光譜及分子光譜分析、熱學(xué)性能分析。

結(jié)合案例設(shè)問，會引起學(xué)生濃厚的興趣，同時通過這種導(dǎo)引，使學(xué)生對教材內(nèi)容先有一個整體的了解，便于抓住重點(diǎn)，解決“本課程學(xué)什么內(nèi)容的問題”。

三、突出課程的重要性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

“材料分析技術(shù)”是金屬材料工程專業(yè)重要的學(xué)位課。無論從本科學(xué)習(xí)的現(xiàn)階段還是畢業(yè)與就業(yè)的需要來看，都是有必要用心學(xué)好的。

第一，畢業(yè)及就業(yè)之需。學(xué)校規(guī)定作為學(xué)位課要有最低的成績績點(diǎn)要求，如果學(xué)生成績不理想，直接影響到能否拿到學(xué)位及能否順利畢業(yè)，進(jìn)而影響到就業(yè)。

第二，畢業(yè)設(shè)計(jì)之需。材料科學(xué)系很多教師的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題屬于實(shí)驗(yàn)類型，需要用到材料分析的許多知識，只有掌握好該課程的基礎(chǔ)知識，才能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。

第三，考研深造之需。國內(nèi)很多材料類專業(yè)招收碩士及博士研究生明確將該課程列為必考或選考課程或面試課程。

第四，將來工作之需。將來有部分學(xué)生將從事新材料的研發(fā)或現(xiàn)代大型分析儀器的操作使用或銷售等工作，不學(xué)好該課程就無法勝任工作。

通過從以上四個層面的分析，促使學(xué)生認(rèn)識到學(xué)好該課程的重要性，激發(fā)了學(xué)生學(xué)好該課程的熱情。

四、明確課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生建立學(xué)習(xí)規(guī)劃

了解了課程的重要性，學(xué)生就有了學(xué)好課程的動力。怎樣才算較好掌握了課程的知識體系？教師需在緒論課中向?qū)W生明確課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程后，應(yīng)掌握X射線衍射分析、原子光譜及分子光譜分析、熱分析、透射電鏡、掃描電鏡、電子探針及其現(xiàn)代儀器（如原子力顯微鏡）等材料現(xiàn)代分析方法的基本概念、基本原理、儀器構(gòu)造、樣品的制備方法和應(yīng)用等，學(xué)會分析較典型、較簡單的測試結(jié)果（圖譜或圖像）等。明確了課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，順勢引導(dǎo)學(xué)生建立合理的課程學(xué)習(xí)規(guī)劃。

五、傳授課程學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力

不同的課程有不同的特點(diǎn)，根據(jù)課程特點(diǎn)采用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法往往能取得事半功倍的效果，為此提醒學(xué)生學(xué)好該課程可從以下幾方面著手：

1.抓住理論學(xué)習(xí)的四個環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)、聽講、復(fù)習(xí)、總結(jié)

“材料分析技術(shù)”課程的特點(diǎn)之一是理論性較強(qiáng)，這就要求學(xué)生對所上的新課做好課前預(yù)習(xí)，對不懂的問題在上課時給予特別的關(guān)注。在課堂中，教師除傳授書本知識外，還將介紹一些課程的最新前沿知識，提醒學(xué)生在課堂中領(lǐng)會掌握。另外，課后要及時有效地對相關(guān)知識進(jìn)行回顧和復(fù)習(xí)，并進(jìn)行總結(jié)，做到融會貫通。

2.認(rèn)真對待實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

“材料分析技術(shù)”課程的第二個特點(diǎn)是實(shí)踐性較強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)課是重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，本課程有八個學(xué)時的實(shí)驗(yàn)課，根據(jù)教學(xué)大綱及實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)包括演示實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合性和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，涵蓋本課程教學(xué)的四大內(nèi)容。如掃描電鏡的構(gòu)造及工作原理、TiO2晶粒度的測定、不同形態(tài)有機(jī)材料FTIR譜圖的采集及綜合分析、熱重分析及其在功能材料中的應(yīng)用等實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生認(rèn)真上好實(shí)驗(yàn)課，按要求撰寫實(shí)驗(yàn)報告，既可鞏固課程理論知識，又可提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力及動手能力。

3.積極參與教師的科研活動，提升對課程知識點(diǎn)的升華掌握

“材料分析技術(shù)”課程的第三個特點(diǎn)是實(shí)用性較強(qiáng)。近年來，材料科學(xué)系引進(jìn)了多位高水平教授、博士，組建了陣容強(qiáng)大的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)，比如太陽能電池課題組、如鋰電池課題組、納米材料及晶態(tài)材料課題組、金屬陶瓷材料課題組等。各課題組除相關(guān)教師及研究生參與科研活動外，每個課題組每年都吸引多位本科生前來參與其中的科技創(chuàng)新活動，涉及材料的合成制備、樣品的掃描電鏡、透射電鏡、能譜、傅里葉變換紅外光譜、X射線衍射及熱分析等表征和相關(guān)的性能測試，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等等。在緒論課上簡要介紹各課題組的研究方向及特色，鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣，積極參加科研活動。適當(dāng)?shù)目蒲谢顒?，不僅能開闊學(xué)生的視野，而且能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)及創(chuàng)新能力。

總之，向?qū)W生傳授學(xué)習(xí)方法，做到理論與實(shí)際相結(jié)合，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

六、靈活運(yùn)用多種教學(xué)手段，活躍課堂氣氛

采用多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)板書教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段可相得益彰，提高課堂教學(xué)效果。多媒體教學(xué)可豐富和發(fā)展教師的表現(xiàn)方法和表現(xiàn)內(nèi)容，提高課時利用率，同時精彩的畫面可吸引學(xué)生的注意力，有利于為學(xué)生創(chuàng)造一個豐富、輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境，加深學(xué)生對問題的理解。另外，傳統(tǒng)板書亦不可忽視。比如在用多媒體導(dǎo)入課程教學(xué)內(nèi)容第一個問題“決定材料性能的主要因素是什么？”時，隨機(jī)向?qū)W生提問，然后在黑板上板書學(xué)生回答的答案：材料成分及其微觀組織結(jié)構(gòu)；接著提問：“材料的微觀組織結(jié)構(gòu)用什么儀器觀察？實(shí)驗(yàn)課中曾接觸到什么類型的顯微鏡，其分辨率極限是多少？要觀察更微觀的組織結(jié)構(gòu)，如粒度為10nm的納米材料，怎么選擇分析儀器”等。這種逐漸深入式的提問及講解采用黑板板書，顯得層次分明，效果突出。

另外，緒論課教學(xué)是教師對學(xué)生的第一次授課，其得體的儀表、飽滿的精神、平和的語氣及幽默感能拉近師生間距離，增加教師親和力，讓學(xué)生在輕松愉快的氣氛中接受新知識。

七、結(jié)語

緒論課是師生教與學(xué)的第一次接觸，教師上課如同演員表演，教師的情緒、駕馭課程知識的能力與手段及親和力給學(xué)生留下的第一印象非常深刻。精心設(shè)計(jì)的緒論課，是開啟學(xué)生思維大門的鑰匙，是把學(xué)生引向知識海洋的風(fēng)帆。[2]通過從以上幾個方面展開“材料分析技術(shù)”緒論課教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為以后順利學(xué)習(xí)、學(xué)好這門課打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

第5篇：金屬材料成分分析范文

低壓電器用銅基觸點(diǎn)材料的研究進(jìn)展

焊接型銀觸點(diǎn)的現(xiàn)狀與發(fā)展

擠壓型銀石墨觸點(diǎn)脫碳層分析及釬焊后剪切力研究

錳含量對無取向電工鋼組織性能的影響

鈦酸鉍鈣和稀土復(fù)合摻雜對BaTiO_3陶瓷微結(jié)構(gòu)和介電性能的影響

熱處理對La0.7Ni2.65Mg0.3Co0.75Mn0.1合金貯氫性能的影響

鉚釘觸頭表面“白印”產(chǎn)生的原因及影響

粉末燒結(jié)鋁鎳鈷永磁合金的質(zhì)量控制

輕型直流輸電及其應(yīng)用研究

電觸頭材料

行業(yè)動態(tài)

新會員簡介

專利、文摘

射頻識別標(biāo)簽用導(dǎo)電銀膠研究進(jìn)展

“物聯(lián)網(wǎng)”

金屬霧化制粉技術(shù)現(xiàn)狀

氧壓對粉末預(yù)氧化法AgSnO_2電觸頭材料性能的影響

AgSn合金粉末氧化過程分析

銀石墨觸點(diǎn)焊接方法研究

機(jī)械合金化法制備CuW(85)電接觸材料工藝研究

退火溫度對Bi4Ti3O12Bi3TiNbO9復(fù)合薄膜鐵電性能的影響

AB_5型儲氫合金低溫氫擴(kuò)散行為研究

GB/T24268-2009《銀氧化錫電觸頭材料化學(xué)分析方法》釋義

泄漏電流測試儀測量結(jié)果不確定度評定

核主成分分析和粒子群優(yōu)化支持向量機(jī)在電力機(jī)車籠型異步牽引電機(jī)故障診斷中的應(yīng)用研究

石油庫低壓配電及控制系統(tǒng)防雷技術(shù)

行業(yè)動態(tài)

專利文摘

“第七屆電工合金技術(shù)交流會”征文啟事

含微量Ni、Zr、RE的新型銅基電接觸材料組織與性能研究

模擬汽車?yán)^電器條件下AgW、AgSnO_2觸頭材料的電弧侵蝕性能研究

化學(xué)包覆法AgNi(10)觸頭材料的電弧侵蝕特性

噴射沉積法Cu-9Ni-6Sn合金的組織與性能研究

鉍層狀結(jié)構(gòu)陶瓷Bi2SrNdNb2FeO12鐵電性能及磁性能研究

上引連鑄工藝在銀基電觸頭材料生產(chǎn)中的應(yīng)用

反向擠壓在銀合金材料加工中的應(yīng)用

電熱合金術(shù)語

雙金屬在低壓電器的設(shè)計(jì)應(yīng)用及常見問題分析

用于氣體擴(kuò)散層的碳纖維材料的性能測試與分析

電工合金標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

多電機(jī)傳動在連軋管機(jī)組精整線上的應(yīng)用

行業(yè)動態(tài)

新會員簡介

專利文摘

含CuO的AgZnO觸頭材料的制備與電性能分析

等離子電弧法制備納米SnO_2的試驗(yàn)研究

銅包鋁線導(dǎo)電性能的計(jì)算研究

2%Si無取向電工鋼織構(gòu)的演變

碳纖維復(fù)合材料與金屬的電偶腐蝕及防護(hù)

粘結(jié)劑含量對(Pr0.8Tb0.2)(Fe0.4Co0.6)1.88C0.05合金粘結(jié)樣品磁致伸縮的影響

AgSnO_2電觸頭材料制備技術(shù)綜述

熱雙金屬術(shù)語

微電機(jī)用環(huán)保復(fù)合金屬材料現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

低溫等離子體技術(shù)在材料表面改性中的應(yīng)用

Bi4Ti3O12鐵電薄膜的制備及研究進(jìn)展

基于虛擬儀器的繼電器觸點(diǎn)彈跳測試系統(tǒng)

《電工材料》投稿需知

第6篇：金屬材料成分分析范文

Abstract： For some pressure vessels， the material strength can be determined through hardness measurement combined with chemical composition analysis. Then strength check can avoid the waste of part of the equipment resources while ensuring the safe operation of the equipment.

關(guān)鍵詞： 硬度；許用應(yīng)力；定期檢驗(yàn)

Key words： hardness；the allowable stress；regular inspection

中圖分類號：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）11-0310-02

0 引言

在壓力容器檢驗(yàn)中硬度測定作為內(nèi)外部檢驗(yàn)的一個理化檢測項(xiàng)目，由于其自身特點(diǎn)，被廣泛采用。本文僅以硬度測定的部分特點(diǎn)來論述它在各類壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用。作為定義：“硬度表示固體材料表面在一個小的體積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力，是表征材料性能的一個綜合的物理量?！?/p>

硬度測定具有以下特點(diǎn)：①硬度機(jī)（儀）使用簡單，易于維護(hù)；②測定時一般不破壞被測元件；③被測部件可大可??；④塑性材料和脆性材料均可測定；⑤硬度與其他機(jī)械性能如抗拉強(qiáng)度有一定的關(guān)系；⑥試驗(yàn)迅速，可實(shí)現(xiàn)自動檢測；因此硬度測定在工程上被廣泛的用以檢驗(yàn)原材料和熱處理件的質(zhì)量以及鑒定熱處理工藝的合理性等。

1 對進(jìn)行過熱處理的壓力容器的檢測

在《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、GB150-1998《鋼制壓力容器》、《超高壓容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》及相應(yīng)制造標(biāo)準(zhǔn)中都對部分需要進(jìn)行熱處理的壓力容器作了規(guī)定，熱處理工藝大致可分為兩類，一類為消除殘余應(yīng)力的焊后熱處理，一類為冷成型后優(yōu)化材料機(jī)械性能的熱處理。

焊接時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力是使用過程中發(fā)生應(yīng)力腐蝕的主要原因之一，同時殘余應(yīng)力的存在使壓力容器的受力狀況更加惡化，因此焊后熱處理的質(zhì)量控制非常重要?！秹毫θ萜鞫ㄆ跈z驗(yàn)規(guī)則》的講析中規(guī)定：“為了評價材料的強(qiáng)度及性能的均勻性，硬度測定是一種簡便易行的有利手段。有些情況下，為了保證鋼材的抗應(yīng)力腐蝕性能，規(guī)定了最高的允許硬度值，這時也有必要進(jìn)行硬度測定?！彼裕瑢τ谟袘?yīng)力腐蝕傾向的壓力容器進(jìn)行定期檢驗(yàn)時，如盛裝混合液化石油氣或液氨的儲罐，應(yīng)重點(diǎn)對內(nèi)表面焊縫、熱影響區(qū)及附近母材進(jìn)行硬度測定，以查明焊縫熱處理后消除殘余應(yīng)力的效果，從而判定應(yīng)力腐蝕破裂傾向的大小。

對于盛裝毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的容器，以及GB150中10.4.2條規(guī)定需進(jìn)行熱處理的冷成型或中溫成型的受壓元件，在進(jìn)行首次檢驗(yàn)時，對母材應(yīng)進(jìn)行硬度測定。由于制造過程中，受壓元件冷加工時會發(fā)生冷作硬化現(xiàn)象，導(dǎo)致材料塑性降低硬度提高，這將對壓力容器的安全使用產(chǎn)生不利影響，因此，需要通過硬度測定對熱處理效果進(jìn)行評價。

2 對使用過程中有可能產(chǎn)生材質(zhì)劣化的檢測

《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》第三章全面檢驗(yàn)中第二十五條（七）材質(zhì)檢查中“檢查主要受壓元件材質(zhì)是否劣化，可根據(jù)具體情況，采用硬度測定、化學(xué)分析、金相檢驗(yàn)或者光譜分析等，予以確定?！庇捎诟黝愒谝蹓毫θ萜魇褂媒橘|(zhì)、操作壓力和操作溫度差異較大，所以在檢驗(yàn)中應(yīng)根據(jù)具體情況分析是否可能產(chǎn)生材質(zhì)劣化，并確定是否需要采用硬度測定進(jìn)行檢驗(yàn)。對于臨氫壓力容器或有可能產(chǎn)生氫腐蝕以及高溫條件下運(yùn)行的壓力容器，應(yīng)對容器內(nèi)壁進(jìn)行硬度測定，如發(fā)現(xiàn)硬度值異?？蛇M(jìn)行金相檢驗(yàn)，判定容器是否出現(xiàn)材質(zhì)劣化。

超高壓水晶釜進(jìn)行定期檢驗(yàn)時應(yīng)進(jìn)行硬度測定，由于目前我國超高壓水晶釜材質(zhì)多數(shù)采用PCrNi3MoVa，強(qiáng)度高、硬度大，同時在使用過程中壓力、溫度都很高（151MPa、400℃），且周期性使用（一個周期一般為40天），有可能引起金屬材料金相組織變化，所以應(yīng)進(jìn)行表面硬度測定，如發(fā)現(xiàn)硬度值異?？赏ㄟ^金相檢驗(yàn)確定其組織結(jié)構(gòu)?！冻邏喝萜靼踩夹g(shù)監(jiān)察規(guī)程》第33條對硬度測定的方式和結(jié)果作出了規(guī)定：“應(yīng)在筒體外壁上均布劃出5個與筒體軸線相垂直的環(huán)線，在每個環(huán)線上均布取4點(diǎn)，做硬度檢查，硬度最高值與最低值差（HB），環(huán)線間各點(diǎn)應(yīng)不大于40，同一環(huán)線上各點(diǎn)不大于20?！?/p>

3 在主體材質(zhì)不明的壓力容器強(qiáng)度校核中的應(yīng)用

由于目前我國中小企業(yè)壓力容器安全管理水平普遍較差，在定期檢驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)生原始資料遺失，無法確定主要受壓元件材質(zhì)，按照《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》第三章全面檢驗(yàn)中第二十五條（七）材質(zhì)檢查中規(guī)定“主要受壓元件材質(zhì)的種類和牌號一般應(yīng)當(dāng)查明。材質(zhì)不明者，對無特殊要求的容器，按Q235鋼進(jìn)行強(qiáng)度校核。對于第三類壓力容器、移動式壓力容器以及有特殊要求的壓力容器，必須查明材質(zhì)”，壓力容器材料牌號不明，允許按Q235材料強(qiáng)度的下限值進(jìn)行強(qiáng)度校核，也可按該壓力容器同類材料的最低標(biāo)準(zhǔn)值選取。在具體檢驗(yàn)中，如對全部無主體材質(zhì)的壓力容器都按Q235鋼的強(qiáng)度下限值進(jìn)行校核，有些情況下這樣會造成部分設(shè)備資源的浪費(fèi)；如果通過布氏硬度測定結(jié)合化學(xué)成分分析來確定材料強(qiáng)度，進(jìn)行強(qiáng)度校核，可使部分安全狀況良好的壓力容器繼續(xù)使用。下面介紹一個檢驗(yàn)實(shí)例：

某食品企業(yè)冷庫一臺液氨儲罐在壓力容器普查中進(jìn)行首次定期檢驗(yàn)，原始資料全部遺失，只有金屬銘牌，可確定如下基本參數(shù)，制造單位：國營武漢冷凍機(jī)廠、制造編號：N235、制造日期：1972年1月、設(shè)計(jì)壓力：2.0MPa、設(shè)計(jì)溫度：常溫、容積：5m、容器無人孔，經(jīng)檢驗(yàn)結(jié)果為：外徑1140mm、長4810mm3、實(shí)測筒體最小壁厚12.10mm、筒體外表面布氏硬度125HB、容器表面腐蝕輕微、焊縫經(jīng)表面探傷、超聲波探傷無超標(biāo)缺陷；按照Q235A進(jìn)行強(qiáng)度

校核：

材料許用應(yīng)力113MPa，腐蝕裕量2mm，焊縫系數(shù)取0.8（無法確定探傷比例），內(nèi)徑1116mm，計(jì)算厚度：

δ=■=12.48mm+2mm>12.10mm強(qiáng)度校核不

合格；

如果依據(jù)GB1172―74《黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算值》中的經(jīng)驗(yàn)公式通過布氏硬度換算抗拉強(qiáng)度可得如下結(jié)果：

σb=0.361HB=45.125Kgf/cm2=442MPa，

換算許用應(yīng)力[σ]=147.3MPa

代入強(qiáng)度公式得計(jì)算厚度δ=9.55mm+2mm

在這個實(shí)例中，經(jīng)實(shí)測布氏硬度換算所得抗拉強(qiáng)度、許用應(yīng)力與GB150-98表4-1中16MnR相近，對材料進(jìn)行化學(xué)成分分析可進(jìn)一步證實(shí)原材質(zhì)為低合金鋼相當(dāng)于16MnR，這與我國制造的制冷設(shè)備壓力容器大多使用16MnR的現(xiàn)狀相符。由此可見，一些壓力容器通過硬度測定結(jié)合化學(xué)成分分析來確定材料強(qiáng)度，進(jìn)行強(qiáng)度校核，可避免造成部分設(shè)備資源的浪費(fèi)，同時確保設(shè)備的安全

運(yùn)行。

4 結(jié)束語

硬度測定在實(shí)際工作中還有許多其他重要功能，本文僅從上述三個方面作了簡單論述。在壓力容器的定期檢驗(yàn)中，硬度測定以其操作方便、成本低、檢測結(jié)果出具及時等特點(diǎn)，應(yīng)該得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]強(qiáng)天鵬主編.壓力容器檢驗(yàn)[M].中國鍋爐壓力容器檢驗(yàn)

協(xié)會.

[2]壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

[3]GB150-1998，鋼制壓力容器[S].

[4]超高壓容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

第7篇：金屬材料成分分析范文

關(guān)鍵詞：鍋爐爐管腐蝕 蠕變

Abstract: this is on a tube burst of the running exhaust-heat boiler SA-178A in a factory. After investing the local work condition, and analyzing several factors of the failure tube, such as, the macroscopic and microscopic examination, the chemical composition, the assessment of impurity and the corrosion product, the writer provides the corresponding academic analysis, found out the reasons of the tube burst, and at last proposed the solution.

Keywords: boiler tube corrosioncreep

中圖分類號：TK223文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號

一．引言

受某化工廠委托，對該廠的SA－178A余熱鍋爐換熱器管發(fā)生的外部嚴(yán)重減薄以致引起管道爆裂的腐蝕問題進(jìn)行有關(guān)腐蝕失效分析。經(jīng)過現(xiàn)場工況調(diào)查和失效管道的宏觀和微觀檢測分析、化學(xué)成分分析、金相夾雜及腐蝕產(chǎn)物分析，并結(jié)合管道的實(shí)際服役環(huán)境特點(diǎn)，給予了相應(yīng)理論分析，并給出了腐蝕原因和初步解決方案，以便廠方對該設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和維修，提高生產(chǎn)效益和安全程度。

二．概述

該廠的余熱鍋爐結(jié)構(gòu)如圖1所示，是一種直管管殼式熱交換器。其工作期間進(jìn)氣溫度最高可達(dá)650℃，一般為300－650℃之間，出氣口溫度約為230度。間歇期溫度為230℃以下，平均200℃左右。工作－間歇周期平均為2－3小時，間歇期間用高壓水蒸氣對爐管進(jìn)行吹灰處理。殼程內(nèi)爐氣成分復(fù)雜，其主要成分和條件見表1。管程內(nèi)冷卻介質(zhì)為高壓鍋爐水，水壓為1.8MPa，出水口水溫最高可達(dá)260℃。

圖1 直管管殼式熱交換器示意圖

表1 余熱鍋爐內(nèi)煙氣成分和工作條件

換熱器爐管使用的是進(jìn)口的SA－178A低碳鋼管，裸管平均管長2.6m，外徑51mm，壁厚平均2.7mm，在投入使用2－3年內(nèi)，高位裸管區(qū)（見圖1）管道發(fā)生嚴(yán)重的管壁減薄并出現(xiàn)部分管道爆裂，給廠方的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益帶來重大負(fù)面影響。

三．失效管道現(xiàn)場檢驗(yàn)記錄

失效管道為不帶鞘翅片的裸管，減薄最嚴(yán)重的部位是進(jìn)氣口的上部，見圖1。觀察發(fā)現(xiàn)管道非減薄區(qū)外部腐蝕產(chǎn)物為黃褐色銹層，銹層表面粗糙；減薄發(fā)生在管道面向進(jìn)氣口的一側(cè)，腐蝕產(chǎn)物為青黑色致密薄層，表面比較光滑，詳見圖2所示。減薄區(qū)局部還有蠕變突起，詳見圖3所示。管道爆裂發(fā)生在嚴(yán)重減薄區(qū)，圖4是爆裂處的內(nèi)外形貌，從圖中可見爆裂邊緣的管壁非常薄，測量出得最薄處厚度為0.15mm。

對管道的內(nèi)外直徑做了測量，結(jié)果如表2所示，由這些數(shù)據(jù)可以清楚的看到，腐蝕減薄區(qū)的管道外徑平均值明顯小于未明顯減薄區(qū)的管道外徑，而兩種情況下的內(nèi)徑測量平均值差別不明顯，由此可以判斷，管道發(fā)生的是外壁減薄。

表2 管徑變化測量結(jié)果

圖2 爐管外表明的宏觀腐蝕形貌（a）非腐蝕管道，（b）腐蝕管道

圖3 蠕變突起的內(nèi)外形貌

圖4 管道爆裂點(diǎn)得內(nèi)外形貌（a）內(nèi)部形貌，（b）外部形貌

四.失效分析

4.1 化學(xué)成分分析與金相分析

表3是SA－178A的化學(xué)成分，由該表可見失效管道的化學(xué)成分與ASME標(biāo)準(zhǔn)中的成分差別不大，基本符合該標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表3SA－178A的成分化學(xué)分析結(jié)果（W％）

注：其余成分是Fe。

截取非腐蝕區(qū)的管壁試樣，用水砂紙打磨至2000＃，機(jī)械拋光后，用4％硝酸酒精浸蝕后觀察管道材料的金相組織，結(jié)果如圖5（a）所示。由該圖可見，SA－178A管道的晶粒均勻，基本為鐵素體晶粒，珠光體比例較低，分布在晶界上，基本呈點(diǎn)鏈狀分布，部分離散分布在晶界上，由此可以判斷該管道為正常的低碳鋼組織，加工狀態(tài)為拉拔退火組織。

圖5 SA－178A合金的金相組織和夾雜形貌（a）金相，（b）夾雜形貌

截取斷口附近的管壁試樣，進(jìn)行機(jī)械拋光后，直接在光學(xué)顯微鏡下觀察管道金屬基體的夾雜情況和蠕變情況，結(jié)果如圖5（b）所示。由該圖可見，失效的AS－178A管道用鋼比較純凈，夾雜物物較少，基本未見夾雜物；但蠕變特征比較明顯，晶界處明顯可見V形裂紋和孔洞，說明斷口附近管壁發(fā)生了明顯的蠕變。

4.3 腐蝕產(chǎn)物成分分析

為了進(jìn)一步確定管道外表面腐蝕產(chǎn)物的具體成分，截取失效管道的不同部位管壁，對其表面腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行了X射線衍射分析，結(jié)果如圖10和圖11所示。其中，圖10是發(fā)生腐蝕減薄區(qū)的外表面腐蝕產(chǎn)物分析結(jié)果。由該圖的標(biāo)定結(jié)果可見，腐蝕區(qū)的主要腐蝕產(chǎn)物為SiO2、Fe2O3、FeSO4、FeOOH和NiSO4。由硫酸鹽產(chǎn)物可以初步判斷，該部分發(fā)生了硫酸露點(diǎn)腐蝕，但硫酸鐵、硫酸鎳等形成的混合腐蝕產(chǎn)物，加上積聚的灰分（SiO2）的作用，能夠大大加速金屬基體的氧化，發(fā)生所謂的積灰腐蝕或高溫鹽腐蝕（有的文獻(xiàn)中也稱為熱腐蝕）。

圖10 管壁外表面腐蝕減薄區(qū)的腐蝕產(chǎn)物X射線衍射分析結(jié)果

圖11管壁外表面非腐蝕減薄區(qū)的腐蝕產(chǎn)物X射線衍射分析結(jié)果

圖11是管壁外表面非腐蝕減薄區(qū)的腐蝕產(chǎn)物X射線衍射分析結(jié)果，與圖10的結(jié)果相比，非腐蝕減薄區(qū)的外管壁腐蝕產(chǎn)物比較簡單，基本為鐵的氧化物，由圖可見這些氧化物主要為Fe2O3，還有少量的Fe3O4。由此可見，非腐蝕區(qū)基本沒有鐵的硫酸鹽，硫酸的露點(diǎn)腐蝕不明顯。

4.5 綜合分析和討論

余熱鍋爐的換熱器管道一般可能會發(fā)生四種失效形式：硫酸露點(diǎn)腐蝕、硫酸鹽引起的積灰腐蝕（硫酸鹽熱腐蝕）、冷卻水引起的沖刷腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂。前兩種腐蝕都是由煙氣條件和工況條件的綜合作用造成的，發(fā)生在殼程內(nèi)；后兩種失效形式都是由冷卻水條件引起的，發(fā)生在管程內(nèi)。前面的實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果來看（見表2），SA－178A管道發(fā)生的主要為管道外壁減薄，雖然在蠕變階段，管內(nèi)氧化膜破損，電化學(xué)腐蝕加劇，對管道的最后開裂由一定加速作用（見圖3、圖4、圖8、圖9及其相關(guān)闡述），但對管道失效起主導(dǎo)作用的是管道的外部腐蝕。所以此次腐蝕失效的只能是硫酸露點(diǎn)腐蝕或硫酸鹽熱腐蝕。

硫酸的露點(diǎn)腐蝕主要發(fā)生在余熱鍋爐的低溫部件上，其必要條件是溫度足夠低到露點(diǎn)溫度以下，在這些部件上形成硫酸的露滴或液膜，溶解保護(hù)性的氧化膜進(jìn)而腐蝕金屬基體。從多年的實(shí)踐來看, 一切影響煙氣中硫酸形成的因素、影響煙氣中的硫酸蒸汽冷凝在受熱面上的因素、影響金屬和硫酸溶液進(jìn)行互相作用的因素等等均是影響低溫露點(diǎn)腐蝕速度的主要因素。具體地講, 就是指燃料的含硫量、運(yùn)行時的過?？諝庀禂?shù)、受熱面的金屬溫度、煙氣的溫度、吹灰方法及鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)等等，該廠的余熱鍋爐的露點(diǎn)溫度一般不會超過230℃，即鍋爐工作的通常溫度下限（見表1）。只有在停機(jī)或其它偶然情況下才可能使余熱交換器中的溫度降至200℃以下，產(chǎn)生非連續(xù)性露點(diǎn)腐蝕，因此這些情況下引起的露點(diǎn)腐蝕是很有限的。所以發(fā)生硫酸露點(diǎn)腐蝕并不是其腐蝕減薄的主要原因。而且從概述和現(xiàn)場記錄來看，失效的管道發(fā)生在高溫部分向進(jìn)氣口的一側(cè)，該部位溫度最高，是最不容易發(fā)生露點(diǎn)腐蝕的區(qū)域。由圖11所示的非腐蝕減薄去外表面腐蝕產(chǎn)物的成分來看，幾乎沒有監(jiān)測到硫酸鹽，由此可以斷定發(fā)生的硫酸露點(diǎn)腐蝕程度非常微弱。

鍋爐爐膛在高溫?zé)煔獾淖饔孟?，由于表面硫酸鹽的沉積物而引起不同程度的熱腐蝕。此種腐蝕以氧化為基礎(chǔ)，既包括界面化學(xué)反應(yīng)，又包括液態(tài)物質(zhì)（沉鹽）對故態(tài)保護(hù)性氧化膜的溶解。對于不同的氧化膜類型，熱腐蝕發(fā)生的機(jī)理有所不同。其結(jié)果是連續(xù)氧化膜的完整性被破壞，代之以疏松的非保護(hù)性氧化物層，從而使腐蝕過程和氧化過程加劇，導(dǎo)致工件超前失效。鍋爐管道金屬在約610℃時，其向火側(cè)或向煙氣入口側(cè)在高溫?zé)煔庾饔孟聲a(chǎn)生釩酸鹽和硫酸鹽沉積。早在上世紀(jì)70年代初就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在600～850℃溫度范圍內(nèi)硫酸鹽就能夠加速金屬基體的氧化。這類熱腐蝕稱為低溫?zé)岣g。它一般由硫酸鎳、硫酸鐵等的共晶熔融物作為熔鹽介質(zhì)來加速金屬基體和氧化膜氧化腐蝕。而在實(shí)際環(huán)境中，過濕的灰分和SO3的存在確實(shí)能夠帶來這種硫酸鹽共晶熔體。也就是說SO3的存在是發(fā)生低溫?zé)岣g的必要條件，降低VSO3能夠有效抑制這種腐蝕。

由表1所示的工況條件來看，煙氣中SO3的體積含量大約為1％（以10％轉(zhuǎn)化率計(jì)），而在灰分的作用和SiO2的催化作用下，在600～850℃溫度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化率會大大提高，甚至可以達(dá)50％。所以實(shí)際的SO3含量可能很高。含附了硫酸液滴和硫酸鹽共熔物的灰分很容易在管道表面上粘結(jié)，形成強(qiáng)腐蝕性灰分層。由圖10的腐蝕成分分析來看，腐蝕減薄區(qū)表面確實(shí)存在硫酸亞鐵和硫酸鎳，而且有較多的SiO2。而且由圖6（a）和圖8（a）可見，腐蝕表面的氧化膜不連續(xù)，其中能譜分析發(fā)現(xiàn)較暗的區(qū)域就是含Si、Al和硫化物的灰分區(qū)。由這些足可以判斷，在管道受熱面最高溫度（650℃）附近，確實(shí)能夠發(fā)生硫酸鹽和灰分作用下的低溫?zé)岣g。

五．結(jié)論

由上述現(xiàn)場調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果以及相關(guān)的分析討論可以得出以下結(jié)論：

SA－178A低合金熱交換器爐管發(fā)生的減薄致開裂主要為外部減薄造成的。

減薄的主要原因是硫酸鹽的低溫?zé)岣g，硫酸的露點(diǎn)腐蝕作用不明顯。

進(jìn)氣口溫度高，管道受熱面金屬存在明顯的蠕變現(xiàn)象，破裂階段是熱腐蝕減薄、蠕變應(yīng)變引起的內(nèi)部電化學(xué)腐蝕以及應(yīng)力共同作用的結(jié)果。

六．防止措施和建議

結(jié)合前面的分析討論以及化纖廠余熱鍋爐的實(shí)際情況，提出了如下三種防止低溫?zé)岣g的措施：

定期檢查和維修，及早發(fā)現(xiàn)和更換失效管道。具體可以對使用滿一年以上的管道，定期做超聲波無損檢測管壁厚度，按4.5節(jié)中的計(jì)算結(jié)果決定是否應(yīng)該更換管道。

改善煙氣成分，尤其是控制煙氣中的含氧量和含SO2量，從而降低SO3的體積含量，抑制硫酸鹽的生成。

降低煙氣的進(jìn)入余熱鍋爐的初始溫度，使煙氣的最高溫度控制在600℃以下，使硫酸鹽難以形成共熔體，從而抑制硫酸鹽的熱腐蝕。

第8篇：金屬材料成分分析范文

關(guān)鍵詞：熱軋帶肋鋼筋 屈服點(diǎn)不明顯

0 前言

HRB400熱軋帶肋鋼筋是一種高強(qiáng)度用鋼筋， 是建設(shè)部要求推廣使用的一種建筑用鋼材，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑、橋梁、水利樞紐工程等。新疆某鋼廠生產(chǎn)的HRB400鋼筋已有多年歷史， 以性質(zhì)優(yōu)良、質(zhì)量穩(wěn)定而贏得用戶的普遍稱贊，雖然產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量穩(wěn)定，但是還存在少許不足之處，出現(xiàn)了極少數(shù)批號的熱軋帶肋鋼筋屈服點(diǎn)不明顯的現(xiàn)象。因此，尋找HRB400熱軋帶肋鋼筋屈服點(diǎn)不明顯的原因，迫在眉睫。為找出原因筆者對該批鋼筋進(jìn)行了理化檢驗(yàn)和分析，并與另一批力學(xué)性能正常的鋼筋進(jìn)行了對比。

1 理化檢驗(yàn)

1.1 化學(xué)成分分析

對該批鋼筋進(jìn)行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 如表1 所示。從表1 可以看出，各元素的含量均在標(biāo)準(zhǔn)控制范圍內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 力學(xué)性能測試對比

該批鋼筋（編號為A～E）與另一批合格鋼筋（編號為a～e）的力學(xué)性能測試結(jié)果見表2 ，測試結(jié)果表明：該批鋼筋的力學(xué)性能除屈服點(diǎn)不明顯外，其余均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對該批鋼筋和另一批合格鋼筋的拉伸曲線進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)兩批鋼筋的拉伸曲線截然不同，所測曲線如圖1和圖2所示，觀察發(fā)現(xiàn)該批鋼筋的力學(xué)性能未出現(xiàn)屈服點(diǎn)， 另一批合格鋼筋出現(xiàn)明顯的屈服點(diǎn)，。

1.3 斷面形貌分析

對該批鋼筋的宏觀斷口進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)大部分鋼筋的斷口如圖3和圖4所示，屬于韌性斷口，無異?，F(xiàn)象出現(xiàn)。

1.4顯微組織分析

對該批鋼筋和另一批力學(xué)性能正常的鋼筋進(jìn)行顯微組織分析如圖5和圖6所示，分析發(fā)現(xiàn)該批鋼筋不但含有珠光體+鐵素體（F+P），還有貝氏體組織。另一批力學(xué)性能正常的鋼筋顯微組織為鐵素體+珠光體（F+P）。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

熱軋狀態(tài)下，HRB400帶肋鋼筋的正常組織為塊狀鐵素體+珠光體（F+P）。屈服點(diǎn)的出現(xiàn)，認(rèn)為是由于碳、氮原子在α固溶體中位錯線附近集中，對位錯運(yùn)動產(chǎn)生釘錨引起，位錯擺脫溶質(zhì)氣團(tuán)釘扎需要很大的力，這就是產(chǎn)生下屈服強(qiáng)度點(diǎn)的力學(xué)理論；鋼中含有一定量的異常組織貝氏體是帶肋鋼筋產(chǎn)生屈服點(diǎn)不明顯的主要原因。異常組織貝氏體的產(chǎn)生原因： （1）鋼中[C]、[Mn]含量偏高，可使鋼材強(qiáng)度值升高的同時還會引起脆性增大和塑性、韌性下降， 易產(chǎn)生貝氏體組織。因[Mn]在鋼中溶于鐵素體和滲碳體中， 起到固熔強(qiáng)化的作用， 提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性。含量過高的[Mn]使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖中珠光體轉(zhuǎn)變部分顯著右移， 結(jié)果會使鋼中經(jīng)奧氏體化后在連續(xù)冷卻即可獲得貝氏體組織。有資料介紹[.2- 3] ， 當(dāng)鋼中[Mn]含量大于1. 7%時， 可使鋼筋在室溫時產(chǎn)生超過一定的量貝氏體， 造成鋼筋屈服強(qiáng)度不明顯。[C]是鋼中對力學(xué)性能中強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大的元素之一， 當(dāng)[ C ]、[Mn]含量同時偏高時， 鋼材易產(chǎn)生屈服點(diǎn)不明顯。經(jīng)過上述分析，該批鋼中[C]、[Mn]元素含量都不高， 均在內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)控制的范圍內(nèi)。（2）鋼坯加熱溫度、軋制中終軋溫度過高和冷卻工藝是形成貝氏體形成的外部原因。貝氏體的產(chǎn)生必須具備一定的轉(zhuǎn)變溫度， 它們可以在過冷奧氏體恒溫時產(chǎn)生， 也可以在連續(xù)冷卻過程中產(chǎn)生。因此，軋后冷卻速度應(yīng)控制在1.4～2.1℃/ s，即終軋溫度到640 ℃區(qū)間的冷卻時間應(yīng)控制在140～210s ，以便過冷奧氏體有足夠的時間向鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變[ 4]。

3結(jié)論

（1）鋼中一定量的異常組織貝氏體是帶肋鋼筋產(chǎn)生屈服點(diǎn)不明顯的主要原因

（2） 在生產(chǎn)中應(yīng)降低軋后冷卻速度，使過冷奧氏體有足夠的時間向鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，以減少貝氏體的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉石屹. HRB400NbN級帶肋鋼筋屈服強(qiáng)度異常情況的探討[J]. 河南冶金， 2007. 15（9）： 86-87

[2] 崔忠圻， 劉北興. 金屬學(xué)與熱處理原理. 哈爾濱： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2004： 208.

[3] 王廷溥. 軋鋼工藝學(xué). 北京： 冶金工業(yè)出版社， 1981： 21.

[4] 李海濱， 張賀宗， 高雷雷. 20MnSiNb 熱軋帶肋鋼筋屈服點(diǎn)不明顯原因分析[J]. 理化檢驗(yàn) 物理分冊， 2009. 45（1）： 67-69

第9篇：金屬材料成分分析范文

關(guān)鍵詞：柱塞式注塑機(jī) 分流梳 作用 分析

在柱塞式注塑機(jī)的料筒里面有一個元件叫做分流梳，但很多人不知道料筒里面采用分流梳的原因。可能有些人從字面上理解，大概知道它可能起到一個分流的作用。究竟為什么要采用分流梳呢？可以從以下幾個方面分析。

一、柱塞式注塑機(jī)的工作原理

柱塞式注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。柱塞式注塑機(jī)用柱塞依次把落入機(jī)筒中的塑料推向料筒前端的塑化空腔內(nèi)，空腔內(nèi)的原料在料筒的加熱器作用下，經(jīng)過加熱，塑化成熔融狀態(tài)，然后，塑化后的熔體在一定壓力下，被柱塞通過分流梳，把熔料經(jīng)由噴嘴注射到成型模具內(nèi)，冷卻定型。

二、常用塑料的性能

1.熱塑性塑料

熱塑性塑料的性能表現(xiàn)為加熱時變軟，冷卻后變硬，再加熱又可變軟，可反復(fù)成形，基本性質(zhì)不變，其制品使用溫度低于120℃。熱塑性塑料成形工藝簡便，可直接經(jīng)注射、擠壓、吹塑成形，生產(chǎn)效率高。常見的熱塑性塑料有： ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）、PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、聚丙烯、聚苯乙烯等材料。

2.熱固性塑料

熱固性塑料的性能表現(xiàn)為加熱時軟化，冷卻后堅(jiān)硬。固化后再加熱，則不能再軟化或熔解，不能再成形。熱固性塑料抗蠕變性強(qiáng)，不易變形，耐熱性好，但該樹脂性能較脆、強(qiáng)度不高、成形工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低。常見的熱固性塑料有：酚醛、環(huán)氧、氨基、不飽和聚酯、呋喃、聚硅醚等材料。

三、設(shè)置分流梳的作用

了解了柱塞式注塑機(jī)的工作原理和塑料的特性以后，就可以了解為什么要在料筒內(nèi)設(shè)置分流梳了。分流梳也可稱分流梭，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

當(dāng)料筒內(nèi)未安置分流梭時，塑料在料筒內(nèi)受熱軟化后，黏度仍然很大，在柱塞的平移推動下，料流是一種平緩的滯流狀態(tài)。因?yàn)榱贤矁?nèi)同一橫截面不同徑距的質(zhì)點(diǎn)，與料筒內(nèi)壁距離不同，有著梯度變化式的流速，結(jié)果靠近料筒軸心的塑料向前流得快，停留時間短，而靠近料筒內(nèi)壁的塑料向前流動得慢，停留時間長。另外，這種料筒的溫度分布狀態(tài)也很差，靠近料筒內(nèi)壁的塑料，由于流得慢，又直接受料筒外壁加熱器的加熱，所以溫度特別高；而靠近料筒軸心的塑料，因?yàn)榱鲃虞^快，又與料筒外壁加熱器隔了一層導(dǎo)熱性較差的塑料層，所以溫度特別低。這樣，在注塑出來的熔融塑料中，同時并存著塑化程度不一的成分，俗稱“夾生飯”，成型制品的品質(zhì)無法保證，甚至難以維持正常生產(chǎn)。

分流梭正是為了克服柱塞式注塑機(jī)的這種缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。它是一個兩端都呈流線型的圓錐體，如圖2所示，以其凸出的棱片為支撐，固定在料筒內(nèi)柱塞行程終點(diǎn)的前端，將熔料攤分成5～10mm厚的薄層，減少了料層之間的速度差異。同時，通過金屬棱片的傳熱，使料筒中央部分也有一定的熱量供應(yīng)，這樣一來，穿過的塑料既能均勻受熱，又縮短了升溫時間。

分流梭還有一個作用，就是增大對塑料的剪切力，使其黏度下降，提高塑化程度。不過，仔細(xì)考察分流梭功能之后就可以發(fā)現(xiàn)，分流梭亦不能完全克服柱塞式注塑機(jī)的固有缺點(diǎn)。

首先，在柱塞行程內(nèi)，實(shí)際上還存在著空筒的弊病，進(jìn)入料筒的料粒受外熱從玻璃態(tài)變?yōu)轲ち鲬B(tài)的過程，仍然缺乏有效的攪拌和混合，反而被推送的注塞壓實(shí)，影響熱的傳遞。

其次，大部分分流梭的設(shè)計(jì)都或多或少地存在著滯流區(qū)及過熱區(qū)，通過分流梭的熔料在軸向和徑向上仍然存在著較大溫差。所以使用柱塞式注塑機(jī)時，工藝參數(shù)的調(diào)整很重要，特別是對一些熱敏感性塑料及黏度較大的塑料更是如此，如透明聚苯乙烯、聚碳酸酯等。

隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用越來越廣泛，特別是大型塑料制品越來越多，柱塞式注塑機(jī)就逐漸不能適應(yīng)這種發(fā)展趨勢了。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳明深主編. 金屬材料與熱處理（第3版）[M].北京：中國勞動出版社，1985.