第一篇：金屬材料的性能

金屬材料的性能決定著材料的適用范圍及應(yīng)用的合理性。金屬材料的性能主要分為四個(gè)方面，即：機(jī)械性能、化學(xué)性能、物理性能、工藝性能。一.機(jī)械性能

（一）應(yīng)力的概念

物體內(nèi)部單位截面積上承受的力稱為應(yīng)力。由外力作用引起的應(yīng)力稱為工作應(yīng)力，在無外力作用條件下平衡于物體內(nèi)部的應(yīng)力稱為內(nèi)應(yīng)力（例如組織應(yīng)力、熱應(yīng)力、加工過程結(jié)束后留存下來的殘余應(yīng)力…等等）。

（二）機(jī)械性能

金屬在一定溫度條件下承受外力（載荷）作用時(shí)，抵抗變形和斷裂的能力稱為金屬材料的機(jī)械性能（也稱為力學(xué)性能）。金屬材料承受的載荷有多種形式，它可以是靜態(tài)載荷，也可以是動(dòng)態(tài)載荷，包括單獨(dú)或同時(shí)承受的拉伸應(yīng)力、壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，以及摩擦、振動(dòng)、沖擊等等，因此衡量金屬材料機(jī)械性能的指標(biāo)主要有以下幾項(xiàng)： 1.強(qiáng)度

這是表征材料在外力作用下抵抗變形和破壞的最大能力，可分為抗拉強(qiáng)度極限（σb）、抗彎強(qiáng)度極限（σbb）、抗壓強(qiáng)度極限（σbc）等。由于金屬材料在外力作用下從變形到破壞有一定的規(guī)律可循，因而通常采用拉伸試驗(yàn)進(jìn)行測定，即把金屬材料制成一定規(guī)格的試樣，在拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸，直至試樣斷裂，測定的強(qiáng)度指標(biāo)主要有：

（1）強(qiáng)度極限：材料在外力作用下能抵抗斷裂的最大應(yīng)力，一般指拉力作用下的抗拉強(qiáng)度極限，以σb表示，如拉伸試驗(yàn)曲線圖中最高點(diǎn)b對應(yīng)的強(qiáng)度極限，常用單位為兆帕（MPa），換算關(guān)系有：1MPa=1N/m2=(9.8)-1Kgf/mm2或1Kgf/mm2=9.8MPa σb=Pb/Fo 式中：Pb–至材料斷裂時(shí)的最大應(yīng)力（或者說是試樣能承受的最大載荷）；Fo–拉伸試樣原來的橫截面積。

（2）屈服強(qiáng)度極限：金屬材料試樣承受的外力超過材料的彈性極限時(shí)，雖然應(yīng)力不再增加，但是試樣仍發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象稱為屈服，即材料承受外力到一定程度時(shí)，其變形不再與外力成正比而產(chǎn)生明顯的塑性變形。產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力稱為屈服強(qiáng)度極限，用σs表示，相應(yīng)于拉伸試驗(yàn)曲線圖中的S點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)。

金屬材料的拉伸試驗(yàn)曲線

σs=Ps/Fo 單位：兆帕（MPa）式中：Ps –達(dá)到屈服點(diǎn)S處的外力（或者說材料發(fā)生屈服時(shí)的載荷）。

對于塑性高的材料，在拉伸曲線上會(huì)出現(xiàn)明顯的屈服點(diǎn)，而對于低塑性材料則沒有明顯的屈服點(diǎn)，從而難以根據(jù)屈服點(diǎn)的外力求出屈服極限。因此，在拉伸試驗(yàn)方法中，通常規(guī)定試樣上的標(biāo)距長度產(chǎn)生0.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)力作為條件屈服極限，用σ0.2表示。

屈服極限指標(biāo)可用于要求零件在工作中不產(chǎn)生明顯塑性變形的設(shè)計(jì)依據(jù)。但是對于一些重要零件還考慮要求屈強(qiáng)比（即σs /σb）要小，以提高其安全可靠性，不過此時(shí)材料的利用率也較低了。

（3）彈性極限：材料在外力作用下將產(chǎn)生變形，但是去除外力后仍能恢復(fù)原狀的能力稱為彈性。金屬材料能保持彈性變形的最大應(yīng)力即為彈性極限，相應(yīng)于拉伸試驗(yàn)曲線圖中的e點(diǎn)，以σe表示，單位為兆帕（MPa）：σe=Pe/Fo 式中Pe為保持彈性時(shí)的最大外力（或者說材料最大彈性變形時(shí)的載荷）。

（4）彈性模數(shù)：這是材料在彈性極限范圍內(nèi)的應(yīng)力σ與應(yīng)變?chǔ)模ㄅc應(yīng)力相對應(yīng)的單位變形量）之比，用E表示，單位兆帕（MPa）：E=σ/δ=tgα 式中α為拉伸試驗(yàn)曲線上o-e線與水平軸o-x的夾角。

彈性模數(shù)是反映金屬材料剛性的指標(biāo)（金屬材料受力時(shí)抵抗彈性變形的能力稱為剛性）。2.塑性

金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的最大能力稱為塑性，通常以拉伸試驗(yàn)時(shí)的試樣標(biāo)距長度延伸率δ（%）和試樣斷面收縮率ψ（%）表示：

延伸率δ=[(L1-L0)/L0]x100%，這是拉伸試驗(yàn)時(shí)試樣拉斷后將試樣斷口對合起來后的標(biāo)距長度L1與試樣原始標(biāo)距長度L0之差（增長量）與L0之比。

在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，同一材料但是不同規(guī)格（直徑、截面形狀-例如方形、圓形、矩形以及標(biāo)距長度）的拉伸試樣測得的延伸率會(huì)有不同，因此一般需要特別加注，例如最常用的圓截面試樣，其初始標(biāo)距長度為試樣直徑5倍時(shí)測得的延伸率表示為δ5，而初始標(biāo)距長度為試樣直徑10倍時(shí)測得的延伸率則表示為δ10。斷面收縮率ψ=[(F0-F1)/F0]x100%，這是拉伸試驗(yàn)時(shí)試樣拉斷后原橫截面積F0與斷口細(xì)頸處最小截面積F1之差（斷面縮減量）與F0之比。實(shí)用中對于最常用的圓截面試樣通?？赏ㄟ^直徑測量進(jìn)行計(jì)算：ψ=[1-(D1/D0)2]x100%，式中：D0-試樣原直徑；D1-試樣拉斷后斷口細(xì)頸處最小直徑。δ與ψ值越大，表明材料的塑性越好。3.硬度

金屬材料抵抗其他更硬物體壓入表面的能力稱為硬度，或者說是材料對局部塑性變形的抵抗能力。因此，硬度與強(qiáng)度有著一定的關(guān)系。根據(jù)硬度的測定方法，主要可以分為：

（1）布氏硬度（代號HB）

用一定直徑D的淬硬鋼球在規(guī)定負(fù)荷P的作用下壓入試件表面，保持一段時(shí)間后卸去載荷，在試件表面將會(huì)留下表面積為F的壓痕，以試件的單位表面積上能承受負(fù)荷的大小表示該試件的硬度：HB=P/F。在實(shí)際應(yīng)用中，通常直接測量壓坑的直徑，并根據(jù)負(fù)荷P和鋼球直徑D從布氏硬度數(shù)值表上查出布氏硬度值（顯然，壓坑直徑越大，硬度越低，表示的布氏硬度值越小）。

布氏硬度與材料的抗拉強(qiáng)度之間存在一定關(guān)系：σb≈KHB，K為系數(shù)，例如對于低碳鋼有K≈0.36，對于高碳鋼有K≈0.34，對于調(diào)質(zhì)合金鋼有K≈0.325，…等等。

（2）洛氏硬度（HR）

用有一定頂角（例如120°）的金剛石圓錐體壓頭或一定直徑D的淬硬鋼球，在一定負(fù)荷P作用下壓入試件表面，保持一段時(shí)間后卸去載荷，在試件表面將會(huì)留下某個(gè)深度的壓痕。由 洛氏硬度機(jī)自動(dòng)測量壓坑深度并以硬度值讀數(shù)顯示（顯然，壓坑越深，硬度越低，表示的洛氏硬度值越小）。根據(jù)壓頭與負(fù)荷的不同，洛氏硬度還分為HRA、HRB、HRC三種，其中以HRC為最常用。洛氏硬度HRC與布氏硬度HB之間有如下?lián)Q算關(guān)系：HRC≈0.1HB。

除了最常用的洛氏硬度HRC與布氏硬度HB之外，還有維氏硬度（HV）、肖氏硬度（HS）、顯微硬度以及里氏硬度（HL）。

這里特別要說明一下關(guān)于里氏硬度，這是目前最新穎的硬度表征方法，利用里氏硬度計(jì)進(jìn)行測量，其檢測原理是：

里氏硬度計(jì)的沖擊裝置將沖頭從固定位置釋放，沖頭快速?zèng)_擊在試件表面上，通過線圈的電磁感應(yīng)測量沖頭距離試件表面1毫米處的沖擊速度與反彈速度（感應(yīng)為沖擊電壓和反彈電壓），里氏硬度值即以沖頭反彈速度和沖擊速度之比來表示：HL=(Vr/Vi)·1000

式中：HL-里氏硬度值；Vr-沖頭反彈速度；Vi-沖頭沖擊速度（注：實(shí)際應(yīng)用裝置中是以沖擊裝置中的閉合線圈感應(yīng)的沖擊電壓和反彈電壓代表沖擊速度和反彈速度）。

沖擊裝置的構(gòu)造主要有內(nèi)置彈簧（加載套管，不同型號的沖擊裝置有不同的沖擊能量）、導(dǎo)管、釋放按鈕、內(nèi)置線圈與骨架、支撐環(huán)以及沖頭，沖頭主要采用金剛石、碳化鎢兩種極高硬度的球形（不同型號的沖擊裝置其沖頭直徑有不同）。里氏硬度計(jì)的主機(jī)接收到?jīng)_擊裝置獲得的信號進(jìn)行處理、計(jì)算，然后在屏幕上直接顯示出里氏硬度值，并且可以換算為常用的布氏、洛氏、維氏、肖氏硬度值，還可折算出材料的抗拉強(qiáng)度σb，還可以將測量結(jié)果儲(chǔ)存、直接打印輸出或傳送給計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。

應(yīng)用范圍：里氏硬度計(jì)是一種便攜袖珍裝置，可應(yīng)用于各種金屬材料、工件的表面硬度測量，特別是大型鍛鑄件的測量，其最大的特點(diǎn)是可以任意方向檢測，免去了普通硬度計(jì)對工件大小、測量位置等的限制。

4.韌性

金屬材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力稱為韌性。通常采用沖擊試驗(yàn)，即用一定尺寸和形狀的金屬試樣在規(guī)定類型的沖擊試驗(yàn)機(jī)上承受沖擊載荷而折斷時(shí)，斷口上單位橫截面積上所消耗的沖擊功表征材料的韌性： αk=Ak/F 單位J/cm2或Kg?m/cm2，1 Kg?m/cm2=9.8 J/cm2

αk稱作金屬材料的沖擊韌性，Ak為沖擊功，F(xiàn)為斷口的原始截面積。5.疲勞強(qiáng)度極限

金屬材料在長期的反復(fù)應(yīng)力作用或交變應(yīng)力作用下（應(yīng)力一般均小于屈服極限強(qiáng)度σs），未經(jīng)顯著變形就發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞破壞或疲勞斷裂，這是由于多種原因使得零件表面的局部造成大于σs甚至大于σb的應(yīng)力（應(yīng)力集中），使該局部發(fā)生塑性變形或微裂紋，隨著反復(fù)交變應(yīng)力作用次數(shù)的增加，使裂紋逐漸擴(kuò)展加深（裂紋尖端處應(yīng)力集中）導(dǎo)致該局部處承受應(yīng)力的實(shí)際截面積減小，直至局部應(yīng)力大于σb而產(chǎn)生斷裂。

在實(shí)際應(yīng)用中，一般把試樣在重復(fù)或交變應(yīng)力（拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等）作用下，在規(guī)定的周期數(shù)內(nèi)（一般對鋼取106~107次，對有色金屬取108次）不發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力作為疲勞強(qiáng)度極限，用σ-1表示，單位MPa。除了上述五種最常用的力學(xué)性能指標(biāo)外，對一些要求特別嚴(yán)格的材料，例如航空航天以及核工業(yè)、電廠等使用的金屬材料，還會(huì)要求下述一些力學(xué)性能指標(biāo)： 蠕變極限：在一定溫度和恒定拉伸載荷下，材料隨時(shí)間緩慢產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象稱為蠕變。通常采用高溫拉伸蠕變試驗(yàn)，即在恒定溫度和恒定拉伸載荷下，試樣在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的蠕變伸長率（總伸長或殘余伸長）或者在蠕變伸長速度相對恒定的階段，蠕變速度不超過某規(guī)定值時(shí)的最大應(yīng)力，作為蠕變極限，以 表示，單位MPa，式中τ為試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間，t為溫度，δ為伸長率，σ為應(yīng)力；或者以 表示，V為蠕變速度。高溫拉伸持久強(qiáng)度極限：試樣在恒定溫度和恒定拉伸載荷作用下，達(dá)到規(guī)定的持續(xù)時(shí)間而不斷裂的最大應(yīng)力，以 表示，單位MPa，式中τ為持續(xù)時(shí)間，t為溫度，σ為應(yīng)力。

金屬缺口敏感性系數(shù)：以Kτ表示在持續(xù)時(shí)間相同（高溫拉伸持久試驗(yàn)）時(shí),有缺口的試樣與無缺口的光滑試樣的應(yīng)力之比： 式中τ為試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間，為缺口試樣的應(yīng)力，為光滑試樣的應(yīng)力。

或者用： 表示，即在相同的應(yīng)力σ作用下，缺口試樣持續(xù)時(shí)間 與光滑試樣持續(xù)時(shí)間 之比。

抗熱性：在高溫下材料對機(jī)械載荷的抗力。……等等。二.化學(xué)性能

金屬與其他物質(zhì)引起化學(xué)反應(yīng)的特性稱為金屬的化學(xué)性能。在實(shí)際應(yīng)用中主要考慮金屬的抗蝕性、抗氧化性（又稱作氧化抗力，這是特別指金屬在高溫時(shí)對氧化作用的抵抗能力或者說穩(wěn)定性），以及不同金屬之間、金屬與非金屬之間形成的化合物對機(jī)械性能的影響等等。在金屬的化學(xué)性能中，特別是抗蝕性對金屬的腐蝕疲勞損傷有著重大的意義。三.物理性能

金屬的物理性能主要考慮：

（1）密度（比重）：ρ=P/V 單位克/立方厘米或噸/立方米，式中P為重量，V為體積。

在實(shí)際應(yīng)用中，除了根據(jù)密度計(jì)算金屬零件的重量外，很重要的一點(diǎn)是考慮金屬的比強(qiáng)度（強(qiáng)度σb與密度ρ之比）來幫助選材，以及與無損檢測相關(guān)的聲學(xué)檢測中的聲阻抗（密度ρ與聲速C的乘積）和射線檢測中密度不同的物質(zhì)對射線能量有不同的吸收能力等等。（2）熔點(diǎn)：

金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)時(shí)的溫度，對金屬材料的熔煉、熱加工有直接影響，并與材料的高溫性能有很大關(guān)系。（3）熱膨脹性

隨著溫度變化，材料的體積也發(fā)生變化（膨脹或收縮）的現(xiàn)象稱為熱膨脹，多用線膨脹系數(shù)衡量，亦即溫度變化1℃時(shí)，材料長度的增減量與其0℃時(shí)的長度之比。

熱膨脹性與材料的比熱有關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中還要考慮比容（材料受溫度等外界影響時(shí)，單位重量的材料其容積的增減，即容積與質(zhì)量之比），特別是對于在高溫環(huán)境下工作，或者在冷、熱交替環(huán)境中工作的金屬零件，必須考慮其膨脹性能的影響。（4）磁性

能吸引鐵磁性物體的性質(zhì)即為磁性，它反映在導(dǎo)磁率、磁滯損耗、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑磁力等參數(shù)上，從而可以把金屬材料分成順磁與逆磁、軟磁與硬磁材料。（5）電學(xué)性能

主要考慮其電導(dǎo)率，在電磁無損檢測中對其電阻率和渦流損耗等都有影響。四.工藝性能

金屬對各種加工工藝方法所表現(xiàn)出來的適應(yīng)性稱為工藝性能，主要有以下四個(gè)方面：

（1）切削加工性能：反映用切削工具（例如車削、銑削、刨削、磨削等）對金屬材料進(jìn)行切削加工的難易程度。

（2）可鍛性：反映金屬材料在壓力加工過程中成型的難易程度，例如將材料加熱到一定溫度時(shí)其塑性的高低（表現(xiàn)為塑性變形抗力的大?。?，允許熱壓力加工的溫度范圍大小，熱脹冷縮特性以及與顯微組織、機(jī)械性能有關(guān)的臨界變形的界限、熱變形時(shí)金屬的流動(dòng)性、導(dǎo)熱性能等。

（3）可鑄性：反映金屬材料熔化澆鑄成為鑄件的難易程度，表現(xiàn)為熔化狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性、吸氣性、氧化性、熔點(diǎn)，鑄件顯微組織的均勻性、致密性，以及冷縮率等。（4）可焊性：反映金屬材料在局部快速加熱，使結(jié)合部位迅速熔化或半熔化（需加壓），從而使結(jié)合部位牢固地結(jié)合在一起而成為整體的難易程度，表現(xiàn)為熔點(diǎn)、熔化時(shí)的吸氣性、氧化性、導(dǎo)熱性、熱脹冷縮特性、塑性以及與接縫部位和附近用材顯微組織的相關(guān)性、對機(jī)械性能的影響等。

第二篇：鉭金屬的結(jié)構(gòu)與性能研究

鉭金屬的結(jié)構(gòu)與性能研究

摘 要：鉭是電子工業(yè)和空間技術(shù)發(fā)展不可缺少的戰(zhàn)略原料，鉭以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在骨科醫(yī)學(xué)、電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)和冶金工業(yè)有很大的應(yīng)用。這篇論文主要介紹鉭金屬的資源、鉭金屬的制備和鉭金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及其應(yīng)用。

關(guān)鍵字：鉭金屬；戰(zhàn)略原料；資源；制備；結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

0 引言

鉭是由瑞典化學(xué)家?？素惱镌?802年發(fā)現(xiàn)的，按希臘神話人物Tantalus（坦塔羅斯）的名字命名tantalum。1903年德國化學(xué)家博爾頓（W.von Bolton)首次制備了塑性金屬鉭,用作燈絲材料。1940年大容量的鉭電容器出現(xiàn)，并在軍用通信中廣泛應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)期間，鉭的需要量劇增。50年代以后，由于鉭在電容器、高溫合金、化工和原子能工業(yè)中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，需要量逐年上升，促進(jìn)了鉭的提取工藝的研究和生產(chǎn)的發(fā)展。中國于60年代初期建立了鉭的冶金工業(yè)。美國是鉭消費(fèi)量最大的國家，1997年消費(fèi)量達(dá)500噸，其中60%用于生產(chǎn)鉭電容器。日本是鉭消費(fèi)的第二大國，消費(fèi)量為334噸。21世紀(jì)初，隨著電容器生產(chǎn)的發(fā)展迅速，市場供不應(yīng)求。預(yù)計(jì)，世界鉭電容器的生產(chǎn)量達(dá)2.50億件，需消費(fèi)鉭1000噸。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的統(tǒng)計(jì)，世界鉭探明儲(chǔ)量14000噸。其中，澳大利亞4500噸、尼日利亞3200噸、民主剛果1800噸、加拿大1800噸、巴西1400噸。中國資源量，主要分布在江西、福建、新疆、廣西、湖南等省。從未來發(fā)展的需求看，電容器仍是鉭的主要應(yīng)用領(lǐng)域。如果按儲(chǔ)量基礎(chǔ)24000噸計(jì)算，也只能保證24年的需求。盡管如此，鉭資源的前景仍然是看好的。首先，在世界十分豐富的鈮礦床中，伴生有大量的鉭資源。其中，格陵蘭南部加達(dá)爾鈮、鉭礦的鉭資源量就達(dá)100萬噸。其次，西方已開始利用含Ta2O53%以下的大量錫爐渣。此外，代用品的研究和利用也有了很快的發(fā)展，如鋁和陶瓷在電容器領(lǐng)域代替鉭；硅、鍺、銫可在電子儀器用途上，代替鉭制造整流器等。

在鄭州大學(xué)先進(jìn)靶材料實(shí)驗(yàn)室的李慶奎老師的團(tuán)隊(duì)主要做的是高純鉭金屬靶材，做出的金屬靶材通過磁控濺射等工藝形成的薄膜廣泛應(yīng)用于電子信息產(chǎn)業(yè)。為了更深層次的探究談金屬，我對鉭金屬的資源、制備、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用進(jìn)行了探究。鉭金屬的資源

資源鉭和鈮的物理化學(xué)性質(zhì)相似，因此共生于自然界的礦物中。劃分鉭礦或鈮礦主要是根據(jù)礦物中鉭和鈮的含量。鉭鈮礦物的賦存形式和化學(xué)成分復(fù)雜,其中除鉭、鈮外，往往還含有稀土金屬、鈦、鋯、鎢、鈾、釷和錫等。鉭的主要礦物有：鉭鐵礦[(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6]、重鉭鐵礦、細(xì)晶石和黑稀金礦等。煉錫的廢渣中含有鉭，也是鉭的重要資源。已查明世界的鉭儲(chǔ)量(以鉭計(jì))約為134000短噸，扎伊爾占首位。1979年世界鉭礦物的產(chǎn)量(以鉭計(jì))為 788短噸(1短噸＝907.2公斤)。中國從含鉭比較低的礦物中提取鉭的工藝，并且取得了巨大的成就。鉭金屬的制備

冶煉方法：鉭鈮礦中常伴有多種金屬，鉭冶煉的主要步驟是分解精礦，凈化和分離鉭、鈮，以制取鉭、鈮的純化合物，最后制取金屬。礦石分解可采用氫氟酸分解法、氫氧化鈉熔融法和氯化法等。鉭鈮分離可采用溶劑萃取法〔常用的萃取劑為甲基異丁基銅(MIBK)、磷酸三丁酯(TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步結(jié)晶法和離子交換法。分離：首先將鉭鈮鐵礦的精礦用氫氟酸和硫酸分解鉭和鈮呈氟鉭酸和氟鈮酸溶于浸出液中，同時(shí)鐵、錳、鈦、鎢、硅等伴生元素也溶于浸出液中，形成成分很復(fù)雜的強(qiáng)酸性溶液。鉭鈮浸出液用甲基異丁基酮萃取鉭鈮同時(shí)萃入有機(jī)相中,用硫酸溶液洗滌有機(jī)相中的微量雜質(zhì)，得到純的含鉭鈮的有機(jī)相洗液和萃余液合并,其中含有微量鉭鈮和雜質(zhì)元素，是強(qiáng)酸性溶液，可綜合回收。純的含鉭鈮的有機(jī)相用稀硫酸溶液反萃取鈮得到含鉭的有機(jī)相。鈮和少量的鉭進(jìn)入水溶液相中然后再用甲基異丁基酮萃取其中的鉭,得到純的含鈮溶液。純的含鉭的有機(jī)相用水反萃取就得到純的含鉭溶液。反萃取鉭后的有機(jī)相返回萃取循環(huán)使用。純的氟鉭酸溶液或純的氟鈮酸溶液同氟化鉀或氯化鉀反應(yīng)分別生成氟鉭酸鉀(K2TaF7)和氟鈮酸鉀(K2NbF7)結(jié)晶，也可與氫氧化銨反應(yīng)生成氫氧化鉭或氫氧化鈮沉淀。鉭或鈮的氫氧化物在900～1000℃下煅燒生成鉭或鈮的氧化物。

鉭的制?。孩俳饘巽g粉可采用金屬熱還原（鈉熱還原）法制取。

在惰性氣氛下用金屬鈉還原氟鉭酸鉀：K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反應(yīng)在不銹鋼罐中進(jìn)行，溫度加熱到900℃時(shí),還原反應(yīng)迅速完成。此法制取的鉭粉，粒形不規(guī)則，粒度細(xì)，適用于制作鉭電容器。金屬鉭粉亦可用熔鹽電解法制?。河梅g酸鉀、氟化鉀和氯化鉀混合物的熔鹽做電解質(zhì)把五氧化二鉭(Ta2O5)溶于其中，在750℃下電解,可得到純度為99.8～99.9%的鉭粉。②用碳熱還原Ta2O5亦可得到金屬鉭。還原一般分兩步進(jìn)行:首先將一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氫氣氛中于1800～2000℃下制成碳化鉭(TaC)，然后再將TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物真空還原成金屬鉭。金屬鉭還可采用熱分解或氫還原鉭的氯化物的方法制取。致密的金屬鉭可用真空電弧、電子束、等離子束熔煉或粉末冶金法制備。高純度鉭單晶用無坩堝電子束區(qū)域熔煉法制取。鉭金屬的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為體心立方晶胞，每個(gè)晶胞含有2個(gè)金屬原子。晶胞參數(shù)： a=330.13pm，b=330.13pm，c=330.13pm，α= 90°，β = 90°，γ = 90°，莫氏硬度：6.5，熔點(diǎn)：2996℃。鉭的質(zhì)地十分堅(jiān)硬，硬度可以達(dá)到6-6.5。它的熔點(diǎn)高達(dá)2996℃，僅次于碳，鎢，錸和鋨，位居第五。鉭富有延展性，可以拉成細(xì)絲式制薄箔。其熱膨脹系數(shù)很小，每升高一攝氏度只膨脹百萬分之六點(diǎn)六。除此之外，它的韌性很強(qiáng)，比銅還要優(yōu)異。

物理性質(zhì)：質(zhì)地十分堅(jiān)硬、富有延展性?；瘜W(xué)性質(zhì)：鉭還有非常出色的化學(xué)性質(zhì)，具有極高的抗腐蝕性，無論是在冷和熱的條件下，對鹽酸、濃硝酸及“王水”都不反應(yīng)。但鉭在熱的濃硫酸中能被腐蝕，在150℃以下，鉭不會(huì)被濃硫酸腐蝕，只有在高于此溫度才會(huì)有反應(yīng)，在175度的濃硫酸中1年，被腐蝕的厚度為0.0004毫米，將鉭放入200℃的硫酸中浸泡一年，表層僅損傷0.006毫米。在250度時(shí)，腐蝕速度有所增加，為每年被腐蝕的厚度為SDS毫米，在300度時(shí)，被腐蝕的速度則更加快，浸泡1年，表面被腐蝕1.368毫米。在發(fā)煙硫酸（含15%的SO3）腐蝕速度比濃硫酸中更加嚴(yán)重，在130度的該溶液里浸泡1年，表面被腐蝕的厚度為15.6毫米。鉭在高溫下也會(huì)被磷酸腐蝕，但該反應(yīng)一般在150度以上才發(fā)生，在250度的85%的磷酸中，浸泡1年SS，表面被腐蝕20毫米，另外，鉭在

氫氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解，在氫氟酸中也能被溶解。但是鉭更害怕強(qiáng)堿，在110度40%濃度的燒堿溶液里，鉭會(huì)被迅速溶解，在同樣濃度的氫氧化鉀溶液中，只要100度就會(huì)被迅速溶解。除上面所述情況外，一般的無機(jī)鹽在150度以下一般不能腐蝕鉭。實(shí)驗(yàn)證明，鉭在常溫下，對堿溶液、氯氣、溴水、稀硫酸以及其他許多藥劑均不起作用，僅在氫氟酸和熱濃硫酸作用下有所反應(yīng)。這樣的情況在金屬中是比F較罕見的。元素用途

鉭在酸性電解液中形成穩(wěn)定的陽極氧化膜，用鉭制成的電解電容器，具有容量大、體積小和可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，制電容器是鉭的最重要用途，70年代末的用量占鉭總用2/3以上。鉭也是制作電子發(fā)射管、高功率電子管零件的材料。鉭制的抗腐蝕設(shè)備用于生產(chǎn)強(qiáng)酸、溴、氨等化學(xué)工業(yè)。金屬鉭可作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的結(jié)構(gòu)材料。鉭鎢、鉭鎢鉿、鉭鉿合金用作火箭、導(dǎo)彈和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的耐熱高強(qiáng)材料以及控制和調(diào)節(jié)裝備的零件等。鉭易加工成形，在高溫真空爐中作支撐附件、熱屏蔽、加熱器和散熱片等。鉭可作骨科和外科手術(shù)材料。碳化鉭用在250℃于制造硬質(zhì)合金。鉭的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工業(yè)中的釋熱元件和液態(tài)金屬包套材料。氧化鉭用于制造高級光學(xué)玻璃和催化劑。1981年鉭在美國各部門的消費(fèi)比例約為:電子元件73%,機(jī)械工業(yè)19%，交通運(yùn)輸6%，其他2%。性質(zhì)用途

鉭的線脹系數(shù)在0～100℃之間為6.5×10-6K-1，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變臨界溫度為4.38K,原子的熱中子吸收截面為21.3靶恩。

在低于150℃的條件下鉭是化學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定的金屬之一。與鉭能起反應(yīng)的只有氟、氫氟酸、含氟離子的酸性溶液和三氧化硫。在室溫下與濃堿溶液反應(yīng)，并且溶于熔融堿中。致密的鉭在200℃開始輕微氧化，在280℃時(shí)明顯氧化。鉭有多種氧化物，最穩(wěn)定的是五氧化二鉭(Ta2O5)。

鉭和氫以上生成脆性固溶體和金屬氫化物如:Ta2H,TaH,TaH2,TaH3。在800～1200℃的真空下，氫從鉭中析出鉭又恢復(fù)塑性。鉭和氮在300℃左右開始反應(yīng)生成固溶體和氮化合物；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又從鉭中析出。鉭與碳在高于2800℃下以三種物相存在:碳鉭固溶體、低價(jià)碳化物和高價(jià)碳化物。鉭在室溫下能與氟反應(yīng),在高于250℃時(shí)能與其他鹵素反應(yīng)，生成鹵化物。

[2]楊鑄生，段惠敏，王秀京.四川攀西地區(qū)鈮鉭礦床的地質(zhì)特征及找礦方向[J].四川地質(zhì)學(xué)報(bào).2007(04)[3]鄢明才，遲清華等.中國不同巖石類型花崗巖類元素豐度及特征[J].物探化探計(jì)算技術(shù).Liang Peng(Henan Industrial Technology Research Institute of Resources and Materies Zhengzhou University, Zhengzhou

450001 China)Abstract: Tantalum is indispensable strategic raw materials to electronic industry and space technology development.with its unique structure and properties ,tantalum in the orthopedic medical, electronic industry, chemical industry and metallurgical industry has a great application.This paper mainly introduces the preparation of tantalum metal resources, tantalum metal and the structure and properties of tantalum metal and its application.Keywords: tantalum metal;Strategic raw materials;Resources;Preparation;Structure;application 參考文獻(xiàn)

[1]陳寶泉.福建南平西坑鈮鉭礦區(qū)玉帝庵礦段含礦偉晶巖特征[J].福建地質(zhì).2008（03）

The Structure And Performance Study Of Tantalum Metal

第三篇：金屬基復(fù)合材料的種類與性能

金屬基復(fù)合材料的種類與性能

摘要：金屬基復(fù)合材料科學(xué)是一門相對較新的材料科學(xué)，僅有40余年的發(fā)展歷史。金屬基復(fù)合材料的發(fā)展與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)，特備是航天、航空、電子、汽車以及先進(jìn)武器系統(tǒng)的迅速發(fā)展對材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，還要具有優(yōu)良的綜合性能，有力地促進(jìn)了先進(jìn)復(fù)合材料的迅速發(fā)展。單一的金屬、陶瓷、高分子等工程材料均難以滿足這些迅速增長的性能要求。金屬基復(fù)合材料正是為了滿足上述要求而誕生的。

關(guān)鍵詞：金屬；金屬基復(fù)合材料；種類；性能特征；用途 1.金屬基復(fù)合材料的分類 1.1按 增強(qiáng)體類型分

1.1.1顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料

顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料是指彌散的增強(qiáng)相以顆粒的形式存在，其顆粒直徑和顆粒間距較大，一般大于1μm。

1.1.2層狀復(fù)合材料

這種復(fù)合材料是指在韌性和成型性較好的金屬基 材料中含有重復(fù)排列的高強(qiáng)度、高模量片層狀 增強(qiáng)物的復(fù)合材料。片曾的間距是微觀的，所以在正常比例下，材料按其結(jié)構(gòu)組元看，可以認(rèn)為是各向異性的和均勻的。

層狀復(fù)合材料的強(qiáng)度和大尺寸增強(qiáng)物的性能比較接近，而與晶須或纖維類小尺寸增強(qiáng)物的性能差別較大。因?yàn)樵鰪?qiáng)物薄片在二維 方向上的尺寸相當(dāng)于結(jié)構(gòu)件的大小，因此增強(qiáng)物中的缺陷可以成為長度和構(gòu)件相同的裂紋的核心。

由于薄片增強(qiáng)的強(qiáng)度不如纖維增強(qiáng)相高，因此層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的強(qiáng)度受到了限制。然而，在增強(qiáng)平面的各個(gè)方向上，薄片增強(qiáng)物對強(qiáng)度和模量都有增強(qiáng)，這與纖維單向增強(qiáng)的復(fù)合材料相比具有明顯的優(yōu)越性。1.1.3纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

金屬基復(fù)合材料中的一維增強(qiáng)體根據(jù)其長度的不同可分為長纖維、短纖維和晶須。長纖維又叫 連續(xù)纖維，它對金屬基體的增強(qiáng)方式可以以單項(xiàng)纖維、二維織物和三維織物存在，前者增強(qiáng)的復(fù)合材料表現(xiàn)出明顯的各向異性特征，第二種材料在織物平面方向的力學(xué)性能與垂直該平面的方向不同，而后者的性能基本是個(gè)向同性的。連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料是指以高性能的纖維為增強(qiáng)體，金屬或他們的合金為基體制成的復(fù)合材料。纖維是承受載荷的，纖維的加入不但大大改變了材料的力學(xué)性能，而且也提高了耐溫性能。

短纖維和晶須是比較隨機(jī)均勻地分散在金屬基體中，因而其性能在宏觀上是各向同性的；在特殊條件下，短纖維也可以定向排列，如對材料進(jìn)行二次加工（擠壓）就可達(dá)到。

當(dāng)韌性金屬基體用高強(qiáng)度脆性纖維增強(qiáng)時(shí)，基體的屈服和塑性流動(dòng)是復(fù)合材料性能的主要特征，但纖維對復(fù)合材料彈性模量的增強(qiáng)具有相當(dāng)大的作用。1.2按基體類型分

主要有鋁基、鎂基、鋅基、銅基、鈦基、鎳基、耐熱金屬基、金屬間化合物基等復(fù)合材料。目前以鋁基、鎂基、鈦基、鎳基復(fù)合材料發(fā)展較為成熟，已在航天、航空、電子、汽車等工業(yè)中應(yīng)用。在這里主要介紹這幾種材料 1.2.1鋁基復(fù)合材料

這是在金屬基復(fù)合材料中應(yīng)用最廣的一種。由于鋁合金基體為面心立方結(jié)構(gòu)，因此具有良好的塑性和韌性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，為其在工程上應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。再制造鋁基復(fù)合材料時(shí)通常并不是使用純鋁而是鋁合金。這主要是由于鋁合金具有更好的綜合性能。1.2.2鎳基復(fù)合材料

這種復(fù)合材料是以鎳及鎳合金為基體制造的。由于鎳的高溫性能優(yōu)良，因此這種復(fù)合材料主要是用于制作高溫下工作的零部件。人們研制鎳基復(fù)合材料的一個(gè)重要目的是希望用它來制造燃?xì)廨啓C(jī)的葉片，從而進(jìn)一步提高燃?xì)廨啓C(jī)的工作溫度。但目前由于制造工藝及可靠性等問題尚未解決，所以還未能取得滿意的結(jié)果。1.2.3鈦基復(fù)合材料

鈦比任何其他的結(jié)構(gòu)材料具有更高的比強(qiáng)度。此外，鈦在中溫時(shí)比鋁合金能更好地保持其強(qiáng)度。因此，對飛機(jī)結(jié)構(gòu)來說，當(dāng)速度從亞音速提高到超音速時(shí)，鈦 比鋁合金顯示出了更大的優(yōu)越性。隨著速度進(jìn)一步的加快，還需要改變飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用更細(xì)長的機(jī)翼和其他翼型，為此需要高剛度的材料。而纖維增強(qiáng)鈦恰好可以滿足這種對材料剛度的要求。鈦 基 復(fù)合材料中最常用的增強(qiáng)體是硼纖維，這是由于鈦與硼的熱膨脹系數(shù)比較接近。1.2.4鎂 基 復(fù)合材料

以陶瓷顆粒、纖維或晶須作為增強(qiáng)體，可制成 鎂基 復(fù)合材料，集超輕、高比剛度、高比強(qiáng)度于一身，該類材料比鋁基復(fù)合材料更輕，具有更高的比強(qiáng)度和比剛度，將使航空航天方面的優(yōu)選材料。1.3按用途分

1.3.1結(jié)構(gòu)復(fù)合材料

主要用作承力結(jié)構(gòu)，它基本上有增強(qiáng)體和基體組成，它具有高比強(qiáng)度、高比模量、尺寸穩(wěn)定、耐熱等特點(diǎn)。用于制造各種航天、航空、電子、汽車、先進(jìn)武器系統(tǒng)等高性能構(gòu)建。1.3.2功能復(fù)合材料

是指除力學(xué)性能外還有其他物理性能的復(fù)合材料，這些性能包括電、磁、熱、聲、力學(xué)（指阻尼、摩擦）等。該材料用于電子、儀器、汽車、航天、航空、武器等。

2.金屬基復(fù)合材料的性能特征

金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)體主要有纖維、晶須和顆粒，這些增強(qiáng)體主要是無機(jī)物（陶瓷）和金屬。無機(jī)纖維主要有碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、氮化硅纖維等。金屬纖維主要有鈹、鋼、不銹鋼和鎢纖維等。用于增強(qiáng)金屬復(fù)合材料的顆粒主要是無機(jī)非金屬顆粒，主要包括石墨、碳化硅、氧化鋁、碳化硅、碳化鈦、碳化硼等。

金屬基復(fù)合材料的性能取決于所選用金屬或合金基體和增強(qiáng)物的特性、含量、分布等。通過優(yōu)化組合可以既具有金屬特性，又具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐熱、耐磨等綜合性能。

其主要性能有以下幾點(diǎn)： 1.高比強(qiáng)度、比模量 2.導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好

3.熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好 4.良好的高溫性能 5.良好的耐磨性

6.良好的斷裂韌性和抗疲勞性能 7.不吸潮、不老化、氣密性好 3.結(jié)束語

總之，金屬基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、比模量，良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性、耐磨性、高溫性能，較低的熱膨脹系數(shù)，高的尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，它在航天、航空、電子、汽車、輪船、先進(jìn)武器等方面均具有廣泛的應(yīng)用前景。

第四篇：材料性能學(xué)教學(xué)大綱

《材料性能學(xué)》課程教學(xué)大綱

一、課程基本信息 課程編碼： 課程類別：必修課 適用專業(yè)：材料化學(xué)

總 學(xué) 時(shí)：48 學(xué) 分：3 課程簡介：本課程是材料化學(xué)專業(yè)主干課程之一，屬專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程主要內(nèi)容為材料物理性能，以材料通用性物理性能及共同性的內(nèi)容為主。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生獲得關(guān)于材料物理性能包括材料力學(xué)性能（受力形變、斷裂與強(qiáng)度）、熱學(xué)、光學(xué)、導(dǎo)電、磁學(xué)等性能及其發(fā)展和應(yīng)用，重點(diǎn)掌握各種重要性能的原理及微觀機(jī)制，性能的測定方法以及控制和改善性能的措施，各種材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，各性能之間的相互制約與變化規(guī)律。

授課教材：《材料物理性能》，吳其勝、蔡安蘭、楊亞群，華東理工大學(xué)出版社，2006，10。

2、參考書目: 1.《材料性能學(xué)》，北京工業(yè)大學(xué)出版社，王從曾，2007.1 2.《材料的物理性能》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，邱成軍等，2009.1

二、課程教育目標(biāo)

通過學(xué)習(xí)材料的各種物理性能，使學(xué)生掌握以下內(nèi)容：各種材料性能的各類本征參數(shù)的物理意義和單位以及這些參數(shù)在解決實(shí)際問題中所處的地位；弄清各材料性能和材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造之間的關(guān)系；掌握這些性能參數(shù)的物質(zhì)規(guī)律，從而為判斷材料優(yōu)劣、正確選擇和使用材料、改變材料性能、探索新材料、新性能、新工藝打下理論基礎(chǔ)；為全面掌握材料的結(jié)構(gòu)，對材料的原料和工藝也應(yīng)有所認(rèn)識，以取得分析性能的正確依據(jù)。

三、教學(xué)內(nèi)容與要求 第一章：材料的力學(xué)性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：應(yīng)力、應(yīng)變、彈性變形行為、Griffith微裂紋理論，應(yīng)力場強(qiáng)度因子和平面應(yīng)變斷裂韌性，提高無機(jī)材料強(qiáng)度改進(jìn)材料韌性的途徑。難點(diǎn)：位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)理論、應(yīng)力場強(qiáng)度因子和平面應(yīng)變斷裂韌性。教學(xué)時(shí)數(shù)：10學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

1.1 應(yīng)力及應(yīng)變：應(yīng)力、應(yīng)變；

1.2 彈性形變：Hooke定律；彈性模量的影響因素、無機(jī)材料的彈性模量、復(fù)相的彈性模量、彈性形變的機(jī)理；

1.3 材料的塑性形變：晶體滑移、塑性形變的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)理論；

1.4 滯彈性和內(nèi)耗：粘彈性和滯彈性、應(yīng)變松弛和應(yīng)力松弛、松弛時(shí)間、無弛豫模量與弛豫模量、模量虧損、材料的內(nèi)耗；

1.5 材料的高溫蠕變：蠕變曲線、蠕變機(jī)理、影響蠕變的因素；

1.6 材料的斷裂強(qiáng)度：理論斷裂強(qiáng)度、Inglis 理論、Griffith微裂紋理論、、Orowan理論；

1.7 材料的斷裂韌性：裂紋擴(kuò)展方式、裂紋尖端應(yīng)力場分析、幾何形狀因子、斷裂韌性、裂紋擴(kuò)展的動(dòng)力與阻力；

1.8 裂紋的起源與擴(kuò)展：裂紋的起源、裂紋的快速擴(kuò)展、影響裂紋擴(kuò)展的因素、材料的疲勞、應(yīng)力腐蝕理論、高溫下裂紋尖端的應(yīng)力空腔作用、亞臨界裂紋生長速率與應(yīng)力場強(qiáng)度因子的關(guān)系、根據(jù)亞臨界裂紋擴(kuò)展預(yù)測材料壽命、蠕變斷裂； 1.10 顯微結(jié)構(gòu)對材料脆性斷裂的影響：晶粒尺寸、氣孔的影響；

1.11 提高材料強(qiáng)度及改善脆性的途徑：金屬材料的強(qiáng)化、陶瓷材料的強(qiáng)化； 1.12 復(fù)合材料：復(fù)合材料的分類、連續(xù)纖維單向強(qiáng)化復(fù)合材料的強(qiáng)度、短纖維單向強(qiáng)化復(fù)合材料；

1.13 材料的硬度：硬度的表示方法、硬度的測量。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握材料的彈性變形、塑性變形、高溫蠕變及其它力學(xué)性能的理論描述、產(chǎn)生的原因、影響因素。掌握斷裂的現(xiàn)象和產(chǎn)生、斷裂力學(xué)的原理出發(fā)，通過理論結(jié)合強(qiáng)度、應(yīng)力場的分析，斷裂的判據(jù)，應(yīng)力場強(qiáng)度因子、平面應(yīng)變斷裂韌性、延性斷裂、脆性斷裂、沿晶斷裂、靜態(tài)疲勞的概念，并根據(jù)此判據(jù)來分析提高材料強(qiáng)度及改進(jìn)材料韌性的途徑。了解斷裂的現(xiàn)象，弄清產(chǎn)生斷裂的原理（斷裂理論），通過應(yīng)力場的分析。要求掌握斷裂的判據(jù)，并根據(jù)此判據(jù)來分析提高材料強(qiáng)度及改進(jìn)材料韌性的途徑。

第二章：材料的熱學(xué)性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)： 重點(diǎn)：材料的熱膨脹，材料的熱穩(wěn)定性。難點(diǎn)：材料的熱傳導(dǎo)，材料的熱穩(wěn)定性。教學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

2.1 熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ)；

2.2 材料的熱容：晶體固體熱容的經(jīng)驗(yàn)定律和經(jīng)典理論，晶體固體熱容的量子理論回顧，無機(jī)材料的熱容；

2.3 材料的熱膨脹：熱膨脹系數(shù)、熱膨脹機(jī)理、熱膨脹和其他性能的關(guān)系、多晶體和復(fù)合材料的熱膨脹；

2.4 材料的熱傳導(dǎo)：固體材料熱傳導(dǎo)的宏觀規(guī)律，固體材料熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理、影響熱傳導(dǎo)的因素、某些無機(jī)材料的熱傳導(dǎo)；

2.5 材料的熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性的表示方法、熱應(yīng)力、抗熱沖擊斷裂性能，抗熱沖擊損傷性、提高抗熱沖擊斷裂性能的措施。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握材料熱容的各種理論及其比較，熱膨脹的定義及其基本機(jī)理，熱傳導(dǎo)的宏觀規(guī)律和微觀機(jī)理，熱穩(wěn)定性的表示和抗熱沖擊斷裂性能。要求掌握各種熱應(yīng)力斷裂抵抗因子?？偨Y(jié)出提高抗熱沖擊斷裂性能的措施。第三章 材料的光學(xué)性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：光的反射和折射、材料對光的吸收和色散、光的散射 難點(diǎn)：光的散射、電-光效應(yīng)、光折變效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng) 教學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

3.1 光傳播的基本性質(zhì)：光的波粒二象性、光的干涉和衍射、光通過固體現(xiàn)象；

3.2 光的反射和折射：反射定律和折射定律、折射率的影響因素、晶體的雙折射、材料的反射系數(shù)及其影響因素；

3.3 材料對光的吸收和色散：吸收系數(shù)與吸收率、光的吸收與波長的關(guān)系、光的色散；

3.4 光的散射：散射的一般規(guī)律、彈性散射、非彈性散射；

3.5 材料的不透明性與半透明性：材料的不透明性、材料的乳濁、半透明性、透明材料的顏色、材料的著色； 3.6 電-光效應(yīng)、光折變效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng)：電光效應(yīng)及電光晶體、光折變效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng)；

3.7光的傳輸與光纖材料：光纖發(fā)展概況和基本特征、光纖材料的制備、光纖的應(yīng)用；

3.8 特種光學(xué)材料及其應(yīng)用：固體激光器材料及其應(yīng)用、光存儲(chǔ)材料。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握金屬、半導(dǎo)體、絕緣體的電子能帶結(jié)構(gòu)，光傳播電磁理論、反射、光的吸收和色散、晶體的雙折射、介質(zhì)的光散射等各種光現(xiàn)象的物理本質(zhì)。了解影響材料光學(xué)性能的各種因素。簡要了解光纖材料、激光晶體材料及光存儲(chǔ)材料等光學(xué)材料。

第四章：材料的電導(dǎo)性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：離子電導(dǎo)，電子電導(dǎo)。

難點(diǎn)：無機(jī)材料的電導(dǎo)，半導(dǎo)體陶瓷的物理效應(yīng)。教學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

4.1 電導(dǎo)的物理現(xiàn)象：電導(dǎo)率與電阻率、電導(dǎo)的物理特性；

4.2 離子電導(dǎo)：載流子濃度、離子遷移率、離子電導(dǎo)率、離子電導(dǎo)率的影響因素、固體電解質(zhì)ZrO2；

4.3 電子電導(dǎo)：電子遷移率、載流子濃度、電子電導(dǎo)率、電子電導(dǎo)率的影響因素 4.4 金屬材料的電導(dǎo)：金屬電導(dǎo)率、電阻率與溫度的關(guān)系、電阻率與壓力的關(guān)系、冷加工和缺陷對電阻率的影響、電阻率的各向異性、固溶體的電阻率； 4.5 固體材料的電導(dǎo)：玻璃態(tài)電導(dǎo)、多晶多相固體材料的電導(dǎo)、次級現(xiàn)象、固體材料電導(dǎo)混合法則；

4.6 半導(dǎo)體陶瓷的物理效應(yīng)：晶界效應(yīng)、表面效應(yīng)、西貝克效應(yīng)、p-n結(jié)； 4.7 超導(dǎo)體：超導(dǎo)體的概念、約瑟夫遜效應(yīng)、超導(dǎo)體的應(yīng)用。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握各種電導(dǎo)的宏觀參數(shù)和物理量及電導(dǎo)的主要基本公式；圍繞此公式來討論各種電導(dǎo)的電導(dǎo)率（離子電導(dǎo)率、電子電導(dǎo)率）及其影響因素，材料的電導(dǎo)混合法則和半導(dǎo)體陶瓷的物理效應(yīng)。第五章 材料的磁學(xué)性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：抗磁性和順磁性、鐵磁性與反鐵磁性 難點(diǎn)：鐵磁性與反鐵磁性 教學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

5.1 基本磁學(xué)性能：磁學(xué)基本量、物質(zhì)的磁性分類；

5.2 抗磁性和順磁性：原子本征磁矩、抗磁性、物質(zhì)的順磁性、金屬的抗磁性與順磁性、影響金屬抗、順磁性的因素；

5.3 鐵磁性與反鐵磁性：鐵磁質(zhì)的自發(fā)磁化、反鐵磁性和亞鐵磁性、磁疇、磁化曲線和磁滯回線；

5.4 磁性材料的動(dòng)態(tài)特性：交流磁化過程與交流回線、磁滯損耗和趨膚效應(yīng)、磁后效應(yīng)和復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率減落及磁共振損耗；

5.5 磁性材料及其應(yīng)用：軟磁材料、硬磁材料、磁信息存儲(chǔ)材料、納米磁性材料。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握固體物質(zhì)的各種磁性(抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性、亞鐵磁性)的形成機(jī)理及宏觀表現(xiàn)；重點(diǎn)掌握磁性表征參量、各類磁性物質(zhì)的內(nèi)部相互作用；磁性材料在交變磁場中的磁化過程及宏觀磁性；了解磁性材料及其應(yīng)用。

第六章 材料的功能轉(zhuǎn)換性能 重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：介質(zhì)的極化與損耗、介電強(qiáng)度、壓電性能、鐵電性 難點(diǎn)：壓電性能、鐵電性 教學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容：

6.1 介質(zhì)的極化與損耗：介質(zhì)極化相關(guān)物理量、極化類型、宏觀極化強(qiáng)度與微觀極化率的關(guān)系、介質(zhì)損耗分析、材料的介質(zhì)損耗、降低材料介質(zhì)損耗的方法； 6.2 介電強(qiáng)度：介電強(qiáng)度、固體電介質(zhì)的擊穿、影響材料擊穿強(qiáng)度的因素； 6.3 壓電性能：壓電效應(yīng)及其逆效應(yīng)、壓電材料的研究進(jìn)程、壓電材料主要表征參數(shù)、壓電陶瓷的預(yù)極化、壓電陶瓷的穩(wěn)定性、壓電材料及其應(yīng)用；

6.4 鐵電性：鐵電性的概念、鐵電體的分類、鐵電體的起源、鐵電體的性能及其應(yīng)用、反鐵電體； 6.5 熱電性能：熱電效應(yīng)、熱電材料、熱電材料的應(yīng)用； 6.6 光電性能：光電效應(yīng)、光電材料及其應(yīng)用；

6.7 熱釋電性能：熱釋電效應(yīng)及其逆效應(yīng)、熱釋電材料、熱釋電材料的應(yīng)用； 6.8 智能材料：智能材料的特征與構(gòu)成、智能材料的分類、智能金屬材料、智能無機(jī)非金屬材料、智能高分子材料。教學(xué)方式：課堂講授與多媒體教學(xué)相結(jié)合。

教學(xué)要求：掌握電介質(zhì)的介電性能，包括介電常數(shù)、介電損耗、介電強(qiáng)度及其隨環(huán)境(溫度、濕度、輻射等)的變化規(guī)律。了解極化的微觀機(jī)制、電介質(zhì)的壓電性、鐵電性、熱電性能、光電性能和熱釋電性的性能、常用材料及其應(yīng)用、智能材料的特征、分類及應(yīng)用。

四、作業(yè)：

每章根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，選擇布置教材中部分習(xí)題促進(jìn)學(xué)生課后復(fù)習(xí)、鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容，并進(jìn)行講評。

五、考核與評定

以期末考試(閉卷)成績?yōu)橹鳎瑓⒖颊n堂提問、討論課發(fā)言情況以及平時(shí)作業(yè)和考勤等，綜合評定后，給出結(jié)業(yè)成績。

期末考試占70％，平時(shí)成績占30％。

第五篇：材料性能學(xué)復(fù)習(xí)題

1金屬的彈性模量主要取決于什么因素？為什么說它是一個(gè)對組織不敏感的力學(xué)性能指標(biāo)？

金屬的彈性模量主要取決于原子間距和原子間作用力，也即金屬原子本性，晶格類型。而材料的成分和組織對它影響不大，所以說它是一個(gè)對組織不敏感性能指標(biāo)。改變材料的成分和組織會(huì)對材料的強(qiáng)度（如屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度）有顯著影響，但對材料的剛度影響不大。2決定金屬屈服強(qiáng)度的因素有哪些？

①金屬本性和晶格類型，晶格阻力—派納力，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)交互作用力越強(qiáng)，屈服強(qiáng)度越高；②晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)，晶粒減小，屈服強(qiáng)度增加；③溶質(zhì)元素，加入溶質(zhì)元素將產(chǎn)生晶格畸變，與位錯(cuò)應(yīng)力場交互運(yùn)動(dòng)，提高屈服強(qiáng)度；④第二相，不可逆變形第二相將增加流變應(yīng)力，提高屈服強(qiáng)度，可你變形第二相將產(chǎn)生界面能，提高屈服強(qiáng)度；⑤溫度，派納力屬于短程力，對溫度十分敏感，溫度升高，屈服強(qiáng)度降低⑥應(yīng)變速率，應(yīng)變速率大，強(qiáng)度增加；⑦應(yīng)力狀態(tài)，切應(yīng)力分量越大，越有利塑性變形，屈服強(qiáng)度降低。

3韌性斷裂和脆性斷裂的區(qū)別。為什么脆性斷裂更加危險(xiǎn)。韌性斷裂：斷裂前產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形，斷裂面一般平行于最大切應(yīng)力與主應(yīng)力成45度角，斷口成纖維狀，灰暗色。斷口三要素：纖維區(qū)，放射區(qū)，剪切唇，這三個(gè)區(qū)域的比例關(guān)系與材料韌度有關(guān)，塑性越好，放射線越粗大，塑性越差，放射線變細(xì)甚至消失。

脆性斷裂：斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形的突然斷裂。斷裂面與正應(yīng)力垂直，斷口平齊而光滑，呈放射狀或結(jié)晶狀。（脆性斷裂也產(chǎn)生微量塑性變形，斷面收縮率一般小于5%）

4對金屬材料韌脆轉(zhuǎn)變的影響因素。

①材料成分，凡加入合金元素引起滑移系減少，孿生，位錯(cuò)釘扎的都增加脆性，若合金中形成粗大第二相也增加脆性；②雜質(zhì)，聚集在晶界上的雜質(zhì)會(huì)降低材料的塑性，發(fā)生脆斷；③bcc金屬具有低溫脆斷現(xiàn)象，同時(shí)在低溫下，塑性變形一孿生為主，易于產(chǎn)生裂紋，低溫脆性大；④晶粒大小，晶粒小，晶界多，不易產(chǎn)生裂紋，也不易擴(kuò)展，細(xì)化晶粒將提高抗脆性能；⑤應(yīng)力狀態(tài)，減少切應(yīng)力和正應(yīng)力的比值都將增加金屬的脆性；⑥加載速度，加載速度大，金屬會(huì)發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變。

5缺口拉伸是應(yīng)力分布有何特點(diǎn)

缺口截面上的應(yīng)力分布是不均勻的，軸向應(yīng)力在缺口根部最大，離開根部的距離增大，應(yīng)力不斷減小，即在根部產(chǎn)生應(yīng)力集中。

6今有如下零件和材料等需要測定硬度，試說明選用何種硬度試驗(yàn)方法為宜。滲碳層的硬度分布 HK或顯微HV 淬火鋼HRC 灰鑄鐵HB 鑒別鋼種的隱晶馬氏體和殘余奧氏體顯微HV或HK 儀表小黃銅齒輪HV 龍門刨床導(dǎo)軌HS HL 滲氮層HV 高速鋼刀具HRC 退火態(tài)低碳鋼HB 硬質(zhì)合金HRA 火車彈簧HRA 退火狀態(tài)下軟鋼HRB 7試說明低溫脆性的物理本質(zhì)及其影響因素

低溫脆性的本質(zhì)是材料屈服強(qiáng)度隨溫度降低急劇增加，其影響因素包括晶體結(jié)構(gòu)，化學(xué)成分，顯微組織（晶粒大小，晶相組織），溫度，加載速率，試樣的形狀和尺寸。

8韌脆轉(zhuǎn)變的確定方法有哪些？

①當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟炔牧衔盏臎_擊能量基本上不隨溫度變化，形成一個(gè)平臺(tái)，該能量為低階能，以低階能開始上升的溫度定義，記作NDP②高于某一溫度材料吸收的能量也基本不變，形成一平臺(tái)，成為高階能，以高階能對應(yīng)的溫度定義，記作FTP ③以低階能和高階能的平均值對應(yīng)的溫度定義，記作 FTE④通常取結(jié)晶區(qū)占整個(gè)斷口面積50%的溫度為韌脆轉(zhuǎn)變溫度，記作FATT50 9試說明低應(yīng)力脆斷的原因及方法 原因：與材料內(nèi)部一定尺寸的裂紋相關(guān)，當(dāng)裂紋在給定的作用力下擴(kuò)展臨界尺寸時(shí)就會(huì)突然破壞。

防止方法：添加細(xì)化晶粒的合金元素，細(xì)化晶粒，形成板條馬氏體及殘留奧氏體薄膜增強(qiáng)韌性，溫度越低，脆性一般就越大，增加應(yīng)變速率也會(huì)降低塑性，因此要降低溫度和應(yīng)變速率。

10應(yīng)力場強(qiáng)度因子以及斷裂韌度

應(yīng)力場強(qiáng)度因子是力學(xué)參量，表示裂紋體中裂紋尖端的應(yīng)力應(yīng)變場強(qiáng)度的大小，它取決于外加應(yīng)力，試樣尺寸和裂紋類型，而和材料無關(guān)；斷裂韌度是材料的力學(xué)性能指標(biāo)，表示材料在平面應(yīng)變的狀態(tài)下抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力，它決定于材料的成分，結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素，而以外加應(yīng)力及試樣尺寸等外在因素?zé)o關(guān)。11疲勞斷口有什么特點(diǎn)

有源疲勞。在形成疲勞裂紋之后，裂紋慢速擴(kuò)展，形成貝殼狀或海灘狀條紋。這種條紋開始時(shí)比較密集，以后間距逐漸增大。由于載荷的間斷或在和大小的改變，裂紋經(jīng)過多次張開閉合并由于裂紋表面的相互摩擦，形成一條條光亮的弧線，叫做疲勞裂紋前沿線，這個(gè)區(qū)域通常稱為疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)，而最后斷裂區(qū)和靜載下帶尖銳缺口試樣的斷口相似。對于塑性材料，斷口為纖維狀，對于脆性材料，則為結(jié)晶狀斷口?？傊?，一個(gè)典型的疲勞斷口總是由疲勞源，疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和最終斷裂區(qū)三部分構(gòu)成。

12什么是裂紋斷裂門檻值，那些因素影響其值大??？

把裂紋擴(kuò)展的每一微小過程看成是裂紋體小區(qū)域的斷裂過程，則 設(shè)想應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度△K=Kmax-Kmin 是疲勞裂紋擴(kuò)展的控制因子，當(dāng)△K 小于某臨界值△Kth 時(shí)，疲勞裂紋不擴(kuò)展，所以△Kth 叫疲勞裂紋擴(kuò)展的門檻 值。應(yīng)力比、顯微組織、環(huán)境及試樣的尺寸等因素對△Kth 的影響很大。13提高零件的疲勞壽命有

①只要能降低第二相或夾雜物的脆性，提高相界面強(qiáng)度，控制第二相或夾雜物的數(shù)量，形態(tài)，大小，分布，均可抑制或延緩疲勞裂紋的萌生。②晶界強(qiáng)化，凈化和晶粒細(xì)化，可以提高材料疲勞壽命，細(xì)化晶粒既能阻止疲勞裂紋在晶界處萌生，又能阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展，提高疲勞強(qiáng)度。③表面強(qiáng)化處理可在機(jī)件表面產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力，阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展，同時(shí)還能提高機(jī)件表面強(qiáng)度和硬度。14如何判斷某一零件的破壞是由應(yīng)力腐蝕引起的

①應(yīng)力腐蝕顯微裂紋常有分叉的現(xiàn)象，呈枯樹枝狀，即：有一主裂紋擴(kuò)展較快，其他分支裂紋擴(kuò)展較慢根據(jù)這一特征可以區(qū)分；②采用極化實(shí)驗(yàn)方法：當(dāng)外加小的陽極電流而縮短產(chǎn)生裂紋時(shí)間的是應(yīng)力腐蝕，當(dāng)外加小的陰極電流而縮短產(chǎn)生裂紋時(shí)間的是氫致延滯性斷裂。

15何為氫致延滯性斷裂？為什么高強(qiáng)度的鋼的氫致延滯性斷裂是在一定的應(yīng)變速率和一定的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)？ 高強(qiáng)度鋼種固溶一定量的氫，在對于屈服強(qiáng)度的應(yīng)力持續(xù)作用下，經(jīng)過一段時(shí)間的孕育，金屬內(nèi)部形成裂紋，發(fā)生斷裂的現(xiàn)象叫做氫致延滯性斷裂。

氫固溶在金屬晶格中，產(chǎn)生晶格膨脹畸變，與刃位錯(cuò)交互作用，氫易遷移到位錯(cuò)應(yīng)力處，形成氫氣團(tuán)。當(dāng)應(yīng)變速率較低而溫度較高時(shí)，氫氣團(tuán)能夠跟上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，但滯后位錯(cuò)一定距離，對位錯(cuò)起釘扎作用，產(chǎn)生局部硬化。當(dāng)位錯(cuò)塞積聚集，產(chǎn)生應(yīng)力作用，導(dǎo)致微裂紋。當(dāng)應(yīng)變速率過高及溫度較低的情況下，氫氣團(tuán)不能跟上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，便不能產(chǎn)生釘扎作用，也不可能在位錯(cuò)塞積聚集，產(chǎn)生微裂紋。16粘著磨損產(chǎn)生的條件、機(jī)理及其防止措施-----又稱為咬合磨損，在滑動(dòng)摩擦條件下，摩擦副相對滑動(dòng)速度較小，因缺乏潤滑油，摩擦副表面無氧化膜，且單位法向載荷很大，以致接觸應(yīng)力 超過實(shí)際接觸點(diǎn)處屈服強(qiáng)度而產(chǎn)生的一種磨損。磨損機(jī)理： 實(shí)際接觸點(diǎn)局部應(yīng)力引起塑性變形，使兩接觸面的原子產(chǎn)生粘著。粘著點(diǎn)從軟的一方被剪斷轉(zhuǎn)移到硬的一方金屬表面，隨后脫落形成磨屑 舊的粘著點(diǎn)剪斷后，新的粘著點(diǎn)產(chǎn)生，隨后也被剪斷、轉(zhuǎn)移。如此重復(fù)，形 成磨損過程。

改善粘著磨損耐磨性的措施 1.選擇合適的摩擦副配對材料 選擇原則：配對材料的粘著傾向小 互溶性小 表面易形成化合物的材料 金屬與非金屬配對 2.采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài) 進(jìn)行滲硫、磷化、碳氮共滲等在表面形成一層化合物或非金屬層，即避免摩 擦副直接接觸又減小摩擦因素。3.控制摩擦滑動(dòng)速度和接觸壓力 減小滑動(dòng)速度和接觸壓力能有效降低粘著磨損。4.其他途徑 改善潤滑條件，降低表面粗糙度，提高氧化膜與機(jī)體結(jié)合力都能降低粘著磨 損。

17影響接觸疲勞壽命的因素？

內(nèi)因 1.非金屬夾雜物 脆性非金屬夾雜物對疲勞強(qiáng)度有害 適量的塑性非金屬夾雜物（硫化物）能提高接觸疲勞強(qiáng)度 塑性硫化物隨基體一起塑性變形，當(dāng)硫化物把脆性夾雜物包住形成共生夾雜 物時(shí)，可以降低脆性夾雜物的不良影響。生產(chǎn)上盡可能減少鋼中非金屬夾雜物。2.熱處理組織狀態(tài) 接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于材料的抗剪切強(qiáng)度，并有一定的韌性相配合。當(dāng)馬氏體含碳量在 0.4~0.5w%時(shí)，接觸疲勞壽命最高。馬氏體和殘余奧氏體的級別 殘余奧氏體越多，馬氏體針越粗大，越容易產(chǎn)生微裂紋，疲勞強(qiáng)度低。未溶碳化物和帶狀碳化物越多，接觸疲勞壽命越低。3.表面硬度和心部硬度 在一定硬度范圍內(nèi)，接觸疲勞強(qiáng)度隨硬度的升高而增加，但并不保持正比線 性關(guān)系。表面形成一層極薄的殘余奧氏體層，因表面產(chǎn)生微量塑性變形和磨損，增加 了接觸面積，減小了應(yīng)力集中，反而增加了接觸疲勞壽命。滲碳件心部硬度太低，表層硬度梯度過大，易在過渡區(qū)內(nèi)形成裂紋而產(chǎn)生深 層剝落。表面硬化層深度和殘余內(nèi)應(yīng)力 硬化深度要適中，殘余壓應(yīng)力有利于提高疲勞壽命。外因 1.表面粗糙度 減少加工缺陷，降低表面粗糙度，提高接觸精度，可以有效增加接觸疲勞壽 命。接觸應(yīng)力低，表面粗糙度對疲勞壽命影響較大 接觸應(yīng)力高，表面粗糙度對疲勞壽命影響較小 2.硬度匹配 兩個(gè)接觸滾動(dòng)體的硬度和裝配質(zhì)量等都應(yīng)匹配適當(dāng)。18金屬材料在高溫下的變形機(jī)制與斷裂機(jī)制，和常溫比較有什么不同 機(jī)制：高溫下的蠕變主要是通過位錯(cuò)攀移，原子擴(kuò)散等機(jī)理進(jìn)行的。常溫下，若滑移面的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻產(chǎn)生塞積，滑移便不能繼續(xù)進(jìn)行，只有在更大的切應(yīng)力作用下，才能是位錯(cuò)重新運(yùn)動(dòng)和增值。但在高溫作用下，位錯(cuò)可借助外界提供的熱激活能和空位擴(kuò)散來克服某些短程障礙。擴(kuò)散蠕變，是由于在高溫條件下大量原子和空位定向移動(dòng)。此外，高溫下，由于晶界上的原子容易擴(kuò)散，受力后易產(chǎn)生滑移，促進(jìn)蠕變變形，這就是晶界滑動(dòng)蠕變。斷裂機(jī)制：金屬材料在長時(shí)高溫的斷裂，大多為沿晶斷裂，這是由于晶界滑動(dòng)在晶界上形成裂紋并逐漸擴(kuò)展引起的。高溫下，裂紋出現(xiàn)在境界上的突起部位和細(xì)小的第二相質(zhì)點(diǎn)附近，由于晶界滑動(dòng)而產(chǎn)生空洞，最終導(dǎo)致沿晶斷裂。19提高材料的蠕變抗力有哪些途徑 合金化學(xué)成分：在基體金屬中加入合金元素形成單相固溶體。加入能夠形成彌散相的合金元素能夠增加晶界擴(kuò)散激活能的元素。冶煉工藝：珠光體耐熱鋼一般采用正火加高溫回火工藝。奧氏體耐熱鋼或合金一般進(jìn)行固溶處理和時(shí)效。采用形變熱處理改變晶界形狀并在晶內(nèi)形成多邊化的亞晶界。

晶粒度：使用溫度低于等強(qiáng)溫度時(shí)，晶粒細(xì)化。奧氏體耐熱鋼及鎳基合金一般以2到4級晶粒度較好。