最新gA第三章 高温金属结构材料
金属材料概论第三章ppt课件.ppt
体心立方
面心立方
体心立方
第三节 合金的结晶与相图
合金的应用比纯金属广泛得多
→ 因为合金的强度、硬度、耐磨性等机械性能比纯 金属高许多；某些合金还具有特殊的电、磁、耐 热、耐蚀等物理、化学性能。
学习内容： 一 概念 二 合金相结构 三 二元合金相图
一 概念
1·合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经 熔炼或烧结、或采用其它方法组合而成的具有 金属特性的物质。
如果在结晶过程中只有一颗晶核并长大，而不出 现第二颗晶核．那么由这一颗晶核长大的金属， 就是一块金属单晶体。
2、形核和长大 形核： 均质形核：由熔液自发形成新晶核，液体中出现新
相晶核的几率是相同的→ 自发形核
异质形核：新相优先出现于液相中的某些区域的 形核方式 → 非自发形核←杂质（未熔 质点）
长大： 长大过程实质：液体中金属原子向晶核表面迁移过程 长大条件：过冷度
∵结晶初期生成的微小晶粒与
液相间的平衡温度低于大晶
体与液相间的平衡温度— 小
ห้องสมุดไป่ตู้晶体的熔点<大晶体的熔点 温
度
而通常金属的熔点是与大晶 T
Tm=T大晶粒
△T Tn=T小晶粒
体相对应的 → 结晶过程只能
在金属熔点以下的温度进行
∴过 冷条件下发生！
时间τ
②结晶过程中晶核数目越多，凝固后晶粒数目也越多， 晶粒越细小；反之，晶粒数目越少，晶粒越粗大；
2·组元：组成合金最基本的、独立的物质，简称为元。 一般指组成合金的元素，或稳定的化合物。
例如：黄铜的组元是铜和锌；碳钢的组元是铁和碳， 或是铁和金属化合物Fe3 C
黄铜:Cu与Zn的合金。Zn的含量越高，其强度也较高，
《高温金属结构材料》课件
奥氏体耐热钢
奥氏体耐热钢是一种高温强度和耐热性能较好 的金属材料，常用于高温环境下的零部件。
高温合金
高温合金是一种金属材料，具有较高的熔点和 良好的高温强度和耐腐蚀性。
高温金属结构材料的应用
1
航空航天工业
高温金属结构材料在航空航天领域中广
能源和动力工业
2
泛应用于航空发动机、航天器和导弹等。
高温金属结构材料在能源和动力工业中
发展前景
随着科学技术的发展，高温金属结构材料的应用领 域将不断拓展，有着广阔的发展前景。
参考文献
参考书目： 1. 杨文金. 高温金属材料[M]. 机械工业出版社, 2020. 2. 刘伟, 张建军. 高温材料及其应用[M]. 科学出版社, 2019.
参考文章： • 张宇. 高温钢格栅材料的应用研究[J]. 煤炭技术, 2021, 40(3): 12-15. • 王强, 李琳. 热处理工艺对高温合金性能的影响[J]. 金属热处理, 2020, 45(5): 8-11.
应用领域
高温金属结构材料广泛应用于航空航天工业、能源和动力工业、机械工业以及医疗领域等。
发展历程
高温金属结构材料经历了多年的研究和发展，不断提高其抗高温性能和机械性能。
热力学基础
1
什么是热力学
热力学是研究能量转化和能量传递规律
热力学定律
2
的科学，对高温金属结构材料的研究具 有重要意义。
热力学定律包括能量守恒定律、熵增定
抗高温蠕变性能
高温金属结构材料具有一定的抗蠕变能力，能 够在高温下承受持续的变形。
抗应力腐蚀开裂性能
高温金属结构材料能够在高温条件下抵抗应力 腐蚀开裂的发生，具有较好的耐久性。
高温金属结构材料的分类
《高温金属结构材料》课件
高温金属结构材料如钢铁和镍基合金，用于制造燃气轮机的重要部件，如燃烧室、涡轮等，以承受高温和高压的 工作环境。
核反应堆
高温金属结构材料也用于制造核反应堆的关键部件，如燃料棒、压力壳等，以确保核反应堆的安全运行。
汽车工业的应用
发动机部件
高温金属结构材料如铝和镁合金，用于制造汽车发动机的缸体、气缸盖等部件，以提高发动机的效率 和性能。
铸造
铸造是将熔炼得到的液态金属浇注到模具中，冷却后形成所需形状的工艺。铸 造过程中需要控制浇注温度、冷却速度等参数，以保证材料的致密性和机械性 能。
粉末冶金
粉末制备
粉末冶金的第一步是制备金属粉末，可 以通过机械破碎、化学反应等方法获得 。粉末的粒度和纯度对材料的性能有重 要影响。
VS
压制与烧结
将制备好的金属粉末放入模具中，施加压 力使其成型，然后进行烧结，使金属粉末 之间发生冶金结合，形成致密的金属材料 。
06
高温金属结构材料的应用案例
航空航天领域的应用
航空发动机叶片
高温金属结构材料如镍基合金和钛合 金，被广泛应用于制造航空发动机叶 片，以承受高温和高速旋转的严苛条 件。
飞机结构件
高温金属结构材料也用于制造飞机结 构件，如起落架、机身框架等，以确 保飞机在各种极端环境下的安全性和 稳定性。
能源领域的应用
总结词
镍基高温合金是以镍元素为基础，加入铬、钴等元素组成的 合金。
详细描述
镍基高温合金具有优良的高温强度、蠕变强度和抗疲劳性能 ，适用于在高温环境下长期服役的部件，如燃气轮机叶片、 航空发动机等。
钴基高温合金
总结词
钴基高温合金是以钴元素为基础，加入铬、镍等元素组成的合金。
详细描述
化学必修一第三章第三节用途广泛金属材料--课件
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小结
用途广泛的 金属材料
常见合金的重要应用 正确选用金属材料
铜合金 钢
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课堂练习
1、下列物质中,不属于合金的是（ ）D
A、硬铝
B、黄铜
C、钢铁
D、水银
2 、人类历史上大量生产和使用铝、铁、钛、 铜四种金属的时间顺序是（ A） A。铜、铁、铝、钛 B。铁、铝、铜、钛 C。铜、铁、钛、铝 D。铁、铜、铝、钛
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第三章 金属及其化合物
用途广泛的的金属材料
它们是纯金属做的吗？
我们很少使用纯金属，而主要使用合金。
镍
合
金
铝合金锅 钛合金羽毛球拍
门 锁
一、合金
二、见的合金及用途：
请认真阅读教科书65页【钢】 思考：如果你是一名钢材销售商，有 一名建筑材料厂的采购员来挑选钢材， 你将如何推销你的各种钢材？
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铝合金
特点：密度小、强度高、抗腐蚀强 用途：制造飞机和卡车
铝被称为“有翼的金属” “会飞的金属”
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三、正确选用金属材料
活动一：家庭准备装修窗户 可供使用的材料 有：木材、 钢铁、铝合金、塑钢，请调 查每种材料的外观、性能、 价格、利弊等，进行分析。
④ 具有金属的特征 ⑤铸造性能好（ D ）
A.①②
B.①②③
C.①②④
D.①②④⑤
耐高温金属材料
耐高温金属材料耐高温金属材料是指能够在高温环境下保持稳定性能的金属材料，其在航空航天、能源、化工等领域具有重要的应用价值。
随着科技的不断进步，对耐高温金属材料的需求也日益增加，因此研究和开发耐高温金属材料具有重要意义。
首先，耐高温金属材料需要具备良好的高温稳定性能。
在高温环境下，金属材料容易受到氧化、腐蚀、热疲劳等影响，因此耐高温金属材料需要具备抗氧化、抗腐蚀、抗热疲劳的能力。
这可以通过合金设计、表面涂层、热处理等方式来提高材料的高温稳定性能。
其次，耐高温金属材料需要具备良好的机械性能。
在高温环境下，金属材料的强度、韧性、塑性等机械性能会发生变化，因此耐高温金属材料需要具备良好的高温强度和高温韧性，以保证在高温环境下仍能够承受一定的载荷和变形。
另外，耐高温金属材料还需要具备良好的热传导性能。
在高温环境下，金属材料需要能够快速地将热量传导出去，以保持材料的稳定温度。
因此，耐高温金属材料需要具备良好的热传导性能，以保证在高温环境下不会因温度过高而导致材料性能的下降。
此外，耐高温金属材料的制备工艺也至关重要。
目前，常见的制备工艺包括粉末冶金、熔融法、化学气相沉积等。
不同的制备工艺会影响材料的微观结构和性能，因此需要根据具体的应用要求选择合适的制备工艺，以确保耐高温金属材料具备所需的性能。
综上所述，耐高温金属材料在高温环境下具有稳定的性能是其最基本的要求。
为了满足不同领域对耐高温金属材料的需求，需要在材料的高温稳定性能、机械性能、热传导性能以及制备工艺等方面进行深入研究和开发。
只有不断提高耐高温金属材料的性能和制备工艺，才能更好地满足高温环境下的工程需求，推动相关领域的发展和进步。
部编版高中化学必修一第三章铁金属材料知识点汇总
(名师选题)部编版高中化学必修一第三章铁金属材料知识点汇总单选题1、下图为铁元素的“价—类”二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是A．铁与水蒸气在高温条件下反应可实现上述转化①B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热生成红棕色粉末C．由图可预测：高铁酸盐(含FeO42−)具有强氧化性，可用于消毒。
FeO42−被还原为Fe3+，最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂D．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③答案：CA．铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4，而不是Fe2O3，故A错误；B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速反应生成黑色晶体Fe3O4，故B错误；C．FeO42-中的Fe元素为+6价，易得到电子，具有强氧化性，可用于消毒，由题图可知FeO42-可被还原为Fe3+，最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂，故C正确；D．Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3，而Fe(OH)3不溶于水，加水不能转化为Fe3+，故D错误；所以答案是：C。
2、关于Fe(OH)2的实验室制备，下列说法不正确的是A ．常用煮沸的方法除去NaOH 溶液中的O 2B ．将苯换成四氯化碳同样可以达到隔绝空气的作用C ．氢氧化钠与硫酸亚铁反应的离子方程式为：Fe 2++2OH -=Fe(OH)2↓ D ．若生成的沉淀暴露于空气中，白色→灰绿→红褐色 答案：BA ．煮沸除去氧气，防止氧气氧化氢氧化亚铁，故A 正确；B ．四氯化碳的密度大于水，不能达到隔绝空气的作用，故B 错误；C ．氢氧化钠与硫酸亚铁反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠，故离子方程式为Fe 2++2OH -=Fe(OH)2↓，故C 正确；D ．白色的氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁红褐色沉淀，故现象为白色→灰绿→红褐色，故D 正确； 故选B 。
高温金属结构材料111页PPT
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46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
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47、采菊东篱下，悠然见南山。
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48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
《金属结构材料》课件
金属的腐蚀与防护
讨论金属腐蚀的原因和分类，以及常见的防护措施和材料，如涂层、防锈剂 和电镀等。
金属结构材料的应用
展示金属结构材料在建筑、航空航天、汽车和电子等领域的广泛应用，以及未来的发展趋势。
金属的晶体结构
详细解析金属的晶体结构，包括晶粒、晶界和位错等相关概念，并讲解晶体 结构对金属性能的影响。
金属的力学性能
探讨金属的力学性能，包括强度、硬度和韧性等指标，以及金属在受力情况 下的变形和断裂行为。
金属的热处理和表面处理
介绍金属的热处理方法，如退火、淬火和回火等，以及常见的金属表面处理 技术，如镀层和喷涂等。
《金属结构材料》PPT课 件
本课件将介绍金属结构材料的基本知识和应用。通过丰富的内容和精美的图 片，让您轻松了解金属材料的特性和分类。
金属结构材料简介
介绍金属结构材料的定义、用途和重要性，以及在各行业中的广泛应用。
Hale Waihona Puke 金属的性质和分类解释金属的基本性质，包括导电性、导热性和延展性等，并介绍常见金属的分类和特点。
新教材高中化学第三章金属材料第1课时合金金属材料pptx课件新人教版必修第一册
种或几种 合金元素 ,使钢的 组织结构 发生变化,从而
使钢具有各种特殊性能,如强度、硬度大,可塑性、韧性好,耐
磨,耐腐蚀等。
(3)不锈钢是最常见的一种合金钢,它的合金元素主要是
铬 和 镍 。不锈钢在大气中比较 稳定 ,不容易
生锈 ,具有很强的 抗腐蚀 能力。生活中常见的医疗
三、铝和铝合金
1.铝是地壳中含量 最多 的金属元素。铝是一种活泼金
属,在常温下就能与空气中的氧气发生反应,表面生成一层
致密 的 氧化铝 薄膜。人们日常用的铝制品通常都是由
铝合金 制造的,其表面总是覆盖着致密的氧化铝薄膜,这层
膜起着 保护内部金属 的作用。
2.铝及其氧化物的化学性质。
实验操作
实验现象
0.7%,它的密度 小 、强度 高 ,具有较强的 抗腐蚀
能力,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
微判断3(1)铝元素是地壳中含量最多的元素。( × )
(2)铝和盐酸、NaOH溶液的反应中,铝做还原剂。( √ )
(3)硬铝只含金属元素,不含非金属元素。( × )
(4)铝金属适宜制作门窗是因为其易加工且抗腐蚀。( √ )
(5)铝合金不能与氢氧化钠溶液反应。( × )
四、新型合金
1.储氢合金:储氢合金是一类能够大量吸收氢气,并与氢气结
合成 金属氢化物 的材料。具有实用价值的储氢合金要求
储氢量大 ,金属氢化物既容易形成,稍稍加热又容易分解,室
温下 吸、放氢 的速率快。
2.其他新型合金:钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型
压 ,性脆、可以 铸造成型 ,是制造机座、管道的重要材
料;钢有良好的 延展 性, 机械 性能好,可以锻轧和铸造,
耐高温材料金属
耐高温材料金属耐高温材料金属是一种在高温环境下保持良好性能和稳定性的金属材料。
由于其特殊的物理和化学性质，耐高温金属在航空航天、能源、化工等领域有广泛的应用。
本文将介绍耐高温材料金属的分类、制备方法以及其在各行业中的应用。
一、耐高温材料金属的分类耐高温材料金属主要可以分为两类：高温合金和特殊钢。
1. 高温合金：高温合金是指在高温环境下具有良好热稳定性和抗氧化性能的合金。
主要成分包括镍、铝、铬、钛等。
高温合金具有较高的融点和良好的耐热性能，能够在高温环境下保持稳定的力学性能和化学性质。
2. 特殊钢：特殊钢是通过合金化和热处理等工艺改进而成的耐高温金属材料。
特殊钢在高温下具有较高的强度、硬度和抗氧化性能，能够长时间在高温环境下工作。
二、耐高温材料金属的制备方法1. 熔炼法：熔炼法是制备高温合金的常用方法。
通过将合金元素加入到主体金属中，并进行高温熔炼和冷却，得到具有高温性能的合金材料。
2. 粉末冶金法：粉末冶金法是制备特殊钢的常用方法。
首先将各种金属粉末混合，然后通过高温烧结或热等静压等方法，将金属粉末压制成形，最后进行热处理，得到具有高温性能的特殊钢材料。
三、耐高温材料金属的应用1. 航空航天领域：耐高温材料金属广泛应用于航空发动机、航空燃烧室、航天器等部件的制造中。
高温合金可以在高温高压和极端环境下保持良好的性能，确保飞机和航天器的飞行安全。
2. 能源领域：耐高温材料金属被广泛应用于火力发电、核电站、石化等能源行业。
特殊钢能够在高温高压和腐蚀性气体的环境下保持稳定性能，延长设备的使用寿命。
3. 化工领域：耐高温材料金属在化工设备制造中也有重要应用。
特殊钢能够抵御腐蚀性物质的侵蚀，保持设备的稳定性能，并能够耐受高温高压条件下的化学反应。
4. 其他领域：耐高温材料金属还应用于船舶制造、汽车工业、机械制造等领域。
在这些领域中，高温合金和特殊钢能够提供强度、耐磨和耐腐蚀等特性，满足不同工业需求。
总结：耐高温材料金属是一种在高温环境下能够保持稳定性能和优异性能的金属材料。
耐高温金属材料
耐高温金属材料
耐高温金属材料，指的是在高温环境下仍能保持良好性能的金属材料。
由于高温环境对材料的力学性能、耐蚀性和热稳定性都会产生影响，所以耐高温金属材料必须具备一些特殊的特性。
首先，耐高温金属材料需要具备良好的力学性能。
高温环境下，材料会受到较大的热应力和力学应力的作用，因此材料要具有足够的强度和韧性，以抵抗这些应力。
常用的耐高温金属材料包括镍合金、钼钛合金和铬合金等，这些材料具有较高的强度和良好的耐热蠕变性能，能够在高温环境下保持稳定的力学性能。
其次，耐高温金属材料需要具备良好的耐蚀性。
高温环境中，材料会受到各种腐蚀性气体和液体的侵蚀，因此材料要具有较高的耐蚀性以延长使用寿命。
常用的耐高温金属材料具有良好的氧化和硫化腐蚀耐性，能够保护基体材料不受腐蚀。
最后，耐高温金属材料需要具备良好的热稳定性。
高温环境下，材料可能会发生晶界迁移和晶粒长大等热相关变化，对材料的性能产生不利影响。
为了提高热稳定性，可以采用提高晶界强度和添加化学稳定剂的方式。
此外，合适的热处理工艺和材料设计也是提高耐高温材料热稳定性的重要手段。
综上所述，耐高温金属材料具备良好的力学性能、耐蚀性和热稳定性，能够在高温环境下保持稳定的性能。
这些材料在航空航天、火力发电、石油化工等高温环境下的应用具有重要意义，
可以提高设备的使用寿命和可靠性。
随着科学技术的不断进步，耐高温金属材料的研究和应用将会取得更大的突破。
2022学年高中化学 第3章 金属及其化合物 第3节 用途广泛的金属材料课件 新人教版必修1
2．金属材料的正确选用 选择金属材料时，一般考虑的主要因素是：①主__要__用__途__；②_外__观_； ③物理性质；④化学性质；⑤价格；⑥加工难度；⑦日常维护；⑧ 对环境的影响等。
3．金属的回收和资源保护 (1)废旧金属的最好处理方法是回__收__利___用_。 (2)回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓 解资源短缺的矛盾。
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4．哈大齐高铁的通车，标志我国高寒地区高铁技术领先世界， 车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金( )
A．质地轻，强度大，抗腐蚀能力比较强 B．具有比较活泼的化学性质 C．各种成分在自然界中含量丰富，容易获取 D．比纯铝熔点高，耐高温 [答案] A
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5．合金是生活中常用的材料，请回答下列问题。 (1)现代社会应用最广泛的金属是________。 (2)钢铁的腐蚀给社会造成的损失是巨大的，所以采取措施防止 钢铁的腐蚀是十分必要的，请列举两种防止钢铁腐蚀的方法 ________________________________________________________。
D [A 错，西夏佛经纸本，纸的主要成分是纤维素，属于有机
物；B 错，西汉素纱禅衣，丝的主要成分为蛋白质，属于有机物；C
错，唐兽首玛瑙杯，主要成分为二氧化硅；D 对，东汉青铜奔马，
青铜是在纯铜(紫铜)中加入锡或铅制成的合金。]
1234 5
2．马踏飞燕是我国的旅游标志，出土的马踏飞燕是由青铜制成。 下列有关该标志的叙述不正确的是( )
A．青铜硬度比纯铜的硬度小 B．青铜的主要成分是 Cu、Sn、Pb 等 C．历史上铜制品早于铁制品出现 D．青铜是我国使用最早的合金 A [一般合金的硬度较大，故青铜比纯铜的硬度大。]
高温高压条件下金属组织结构的研究
高温高压条件下金属组织结构的研究随着科技的不断发展，天然资源的稀缺与环境的日益恶化成为了制约人类发展的主要因素之一。
因此，人们开始将目光转向了材料科学领域，以期寻找替代材料并改善生产过程。
其中，研究高温高压条件下金属组织结构的变化，对于生产制造工业具有非常重要的意义。
在金属加工过程中，高温高压是非常普遍的。
这样的条件下，金属会发生各种变化，其中最为重要的是其晶体结构。
晶体结构决定了金属的物理性质，比如强度、韧性、延展性等等。
因此，如果能够在高温高压条件下控制金属的晶体结构变化，就可以获得所需的材料性质，提高材料的利用价值。
在研究高温高压条件下的金属组织结构变化时，科学家们采用了多种手段。
最常见的方法是通过X射线衍射来观察晶体结构的变化。
同时，他们也使用了一些高端实验技术，如透射电镜、扫描电子显微镜等。
这些方法提供了非常详尽的数据，可以帮助科学家们深入研究金属变化的机理。
研究发现，高温高压下金属的晶体结构变化可以分为两类。
一类是可逆性变化，另外一类是不可逆性变化。
其中，可逆性变化是指在恢复到常温常压下，金属的晶体结构会逐渐回复到原来的状态；而不可逆性变化则指金属在高温高压条件下发生的永久性结构变化。
这些变化对材料的各种物理性质都会产生影响，因此必须加以研究和控制。
在研究可逆性变化时，科学家们发现，一般情况下，金属的晶体结构会发生相变。
比如，当金属受到高温高压的作用时，其原本的面心立方结构可能会转化为体心立方结构。
这种相变是由于晶体内部排列的原子发生了调整，形成了新的结构。
这些相变过程与晶体结构、材料性质、外部条件等有关。
相比之下，不可逆性变化的影响更为深远。
在高温高压条件下，金属内部的各种缺陷会得到修复，并形成新的晶粒。
这些新的晶粒可能具有更好的材料性质，甚至可以带来材料性能的提高。
但如果不可逆性变化导致金属组织中出现了大量的晶粒，那么材料的性能反而会下降。
因此，研究高温高压条件下金属的晶体结构变化，不仅可以提高材料的利用价值，还可以帮助科学家们探索新的材料性质和制造工艺。
高中化学第三章第3节用途广泛的金属材料课件新人教版必修1
一、合金的组成、性质及作用
1.合金的组成和性质
(1)组成: ①合金中一定有金属元素,可能含有非金属元素。 ②合金一定是混合物,没有固定的熔点。 (2)性质: ①合金的熔点一般比其成分金属的低。 ②合金在硬度、密度、强度以及其他一些机械性能上要优于成 分金属。 ③合金具有金属特性,如导热、导电性。 ④合金中各成分金属的化学性质不变。
物理性质
物理性质比较
导电性(以银的导电性为
100
作标准)
银, 铜, 100, 99,
金, 74,
铝, 锌,铁,铅 61, 27,17,7.9
密度/(g·cm-3)
金, 铅, 银, 铜, 铁, 锌, 铝 19.3,11.3,10.5,8.92,7.86,7.14,2.70
熔点/℃
钨, 铁, 铜, 金, 银, 铝,锡 3 410,1 535,1 083,1 064,962,660,232
1.合金的概念和特性 概念:合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而 成的具有金属特性的物质。 特性:合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,在许多方面 不同于各成分金属,合金的硬度一般比它的各成分金属的大,多数 合金的熔点一般比它的各成分金属的低。
2.常见合金 我国使用最早的合金是铜合金,司母戊鼎是青铜制品,主要成分是 铜、锡、铅。常见的铜合金还有黄铜、白铜等。 目前用量最大、用途最广的合金是钢,其含碳量越低,韧性越好, 硬度越小;含碳量越高,韧性越差,硬度越大。该合金一般分为两类: 碳素钢、合金钢。前者中含碳量低于0.3%的又称为低碳钢,含碳量 为0.3%~0.6%的称为中碳钢,含碳量高于0.6%的称为高碳钢;合金钢 可用来制不锈钢及各种特种钢。 人们称铝是“会飞”的金属,因现代飞机有70%是它和它的合金 制造的。
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4.在航空航天材料中,高温材料占有关键地位, 涡轮,喷嘴,燃烧室各系统中的主导部件均在 高温下工作,承受着发动机工作状态的最高 温度.先进发动机涡轮叶片的工作温度约在 1850~2500K．所受负荷极大，应力状态甚 为复杂，工作条件非常恶劣。低周疲劳、 热疲劳、高温蠕变及它们之间耦合造成的 复杂型损伤，常常是致命的，加上高温氧 化与腐蚀的作用，使得对材料的要求极为 严苛。
3.3.1高温钛合金应用概况
1. 钛合金仅含有稳定 相和强化合金的元素。 由于强度水平较低，且存在易受腐蚀的问 题，故少有应用。现有钛合金中工作温度 最高的是近 钛合金，一般含有5％-6％的 铝，并以Zr、Sn稳定组织和强化，并加入 少量 相稳定元素。此类合金是目前在中温
下获得广泛应用的材料，具有好的抗蠕变 及抗氧化性能。合金中普遍加入少量Si，它 可以细小的硅化物沉淀析出，阻碍位错攀 移，而提高抗蠕变性能。
2. 70~80年代期间，英美分别研究开发了以改善疲 劳强度为主的IMl829、IMl834和Ti-1100合金，前 者居于Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-Si合金系．IMl834还含 有0.06％C.这样的成分使合金的抗氧化能力和抗
蠕变性能大大提高，而且有效地细化了宏观和微 观组织，工作温度可望达到近600度。 IMl829合 金是 处理的组织是针状 +少量转变 使合金具 有最好的抗蠕变性能和断裂韧性; IMl834合金是 处理的近 合金．其组织是针状转变 +少量的初 生 。Neal认为：当组织为5％ 相95％针状转 变 时．合金具有高温蠕变性能和疲劳性能的最佳
3.3.2高温钛合金合金化历程 1.美国于1954年研制成功的钦合金Ti-6A1-4v，该合
金可在350~400度工作，由于兼具 多两相特 征，因此，作为高温结构合金，得到了广泛的应 用。60年代，开发了Mo含量较高的Ti-6246和Ti6242合金，将使用温度提高到450~500左右。 Ti6246合金的 稳定化程度进一步提高，固溶时效 和双重退火后的低周疲劳强度明显高于相应的Ti64(Ti-6A1-4v)合金，同时具有较高高温蠕变强度 和瞬时强度。70年代，通过添加Si元素，开发了 使用温度超过500度的Ti-6242S合金，Si的加入提 高了合金的蠕变性能，使之在565温度下具有高 强度、高刚度、抗蠕变和好的热稳定性，广泛应 用于涡轮发动机部件。
2.不断提高钛合金的工作温度和强度,以代替较重的 镍基高温合金,提高发动机的推重比,应是新型钛合 金研究的重点. 在先进航空发动机上钛合金的发展目标是除高温 涡轮部分的零部件外,用在所有中,高温及高负载的 构件上,代替高强合金及高温合金.
3. 多合金代表钛合金系中具有最高综合性能的 一类材料，Ti-6Al-4V虽是50年代的合金，迄今与 Ti-6A1-2Sn-4Zr-2Mo(Ti16242)高温钛合金仍属于 应用最广泛的太合金，Ti-6Al-4V用于制造工作温 度不超过400度的各种飞机结构和发动机零部件， Ti6424合金用于制造工作温度在500度以下的高 压压气机零部件。Ti-6A1-4V合金具有最好的综合 性能.
3.3高温钛合金
1.钛合金有密度小,强度高,耐高温,抗腐蚀等优 点.通常钛合金按其主要合金化元素可分为 近 亚稳 和 合金。钛合金中铝是最重要
的元素，它不仅在钛中有高的溶解度，且 有高的强化作用，而且其密度只有钛的一 半，可以起到提高材料强度，减轻重量的 作用。然而必须注意，铝加入量不宜超过9 ％，否则将容易形成有序化合物Ti3Al，导 致增大合金脆性.
6.先进发动机材料的选择、研究、开发及使用应当 建立在充分认识发动机材料服役的基本环境与要 求的基础上，它们的基本特点是：高温，高载荷， 高氧化腐蚀．高性能重量比，高可靠性与长寿命。 针对服役的特点，以下基本性能应是选择材料的 出发点：
①可承受的最高温度;
②高温比强度与比寿命;
③高温抗氧化能力;
④韧性;
⑤导热性;
⑥加工性;
7.此图是各类材料系统在六个基本性能方面所显示的特征。 该图以六个坐标轴代表相应的基本性能，将各类材料进行
对比，显示各自的优势和缺点。可以看出，作为高温结构
材料的超合金是具有耐高温、高强韧、抗氧化、易于加工
成形和良好导热性的材料，具有效全面的综合性能。但随
发动机涡轮进口温度的不断提高，超合金由于熔点的限制
结合.
Байду номын сангаас
3.BT18T和BT 18Y是典型的近 型钛合金。采 用高含Al量、高合金化作为热强合金的基础， 在Ti-Al(6％~8％)基体合金的基础上以提高
gA第三章 高温金属结构 材料
1.航空航天飞行器的工作条件十分复杂。大 部分构件在高复合应力、高温及环境侵蚀 下服役。所以对航空航天材料的主要要求 是耐高温、高比强度、高比刚度、抗疲劳、 耐腐蚀、长寿命和低成本。
2.发动机中涡轮盘、叶片要具有在高温下有 足够的强度、抗高温介质腐蚀、抗侵蚀、 高的热导率、低膨胀系数、良好的工艺性 能等。它们一般由镍基、铁基高温合金制 成的。
如图所示,是涡轮元件服役情况下，各种负载的环境
作用对元件寿命的影响，可以看出，在较低温度， 主要影响寿命的因素是热腐蚀(硫化)及热疲劳， 而在1000度以上，元件寿命则主要受蠕变及氧化 的制约.
5.高温及应力作用下，材料的组织结构会不 断发生变化。比如在高温合金中发生的显
微结构的不稳定性，包括①金属间相的析 出．②相的分解(碳化物、硼化物、氮化 物)．③相的聚集和粗化，④相的溶入和再 析出，⑤有序-无序的转变，⑧材料氧化， ⑦应力-腐蚀裂纹，它们均是时间的函数。 因此．材料的力学性能也必然随服役时间 的延长而降低。
可能的最高使用温度已不能满足需要。与超合金相比，金 属间化合物与陶瓷可以在更高的温度下工作。图(A)还显 示，金属间化合物虽然最高耐温性低于陶瓷，但其韧性、
可加工性与导热性远优于陶瓷材料，总体来看，有可能比 陶瓷更早的用于发动机承动载荷的关键部件。图(B)是各 类金属间化合物及其复合材料之间的对比．显示了各自的 长处及不足。显然．从使用温度的要求看，NiAl基优于 TiAl基，而MoSi2基又远优于前两者。