金属基体改性(添加微量合金元素)
基体改进剂在石墨炉原子吸收中的应用
前言自从四年前引入石墨炉原子吸收分析法以后,在许多实验室中已经发展成为一种常规的分析方法。
石墨炉法重要的优点之一就是对许多药品不需特殊的制备。
通常液体药品可不用预处理直接注入石墨炉。
然而,有时机体与分析物相结合,尤其是低挥发的基体组分或高挥发性的分析物,在灰化阶段即要分离基体干扰又要使分析物不挥发几乎是不可能。
对这些复杂样品的分析有时可将一种简单的试剂加入到样品中直接注入石墨炉,使其在干燥或灰化阶段改变其化学性质。
在石墨炉原子吸收法中把这些化学操作统称为"基体改进"。
基体改进剂常具有一个或两个目的：〔1降低分析物的挥发以避免在灰化阶段的损失；〔2提高基体的挥发以促进它在原子化之前被消除。
第1章石墨炉原子吸收分析中的基体改进技术1.1基体改进技术的应用范围石墨炉原子吸收分析一般比火焰原子吸收分析的绝对灵敏度高3个数量级,现已广泛应用于农业、生物、环境、食品、地质、工业和冶金等领域。
但是石墨炉原子吸收分析尚存在许多干扰问题,特别是生物和环境样品中痕量金属元素的测定中,基体干扰还很严重。
关于控制和消除干扰的方法,概括起来主要有背景校正技术、石墨管改进技术、预分离富集技术、基体改进技术等,这些技术均可在一定范围内不同程度地消除基体干扰,提高分析灵敏度和改善分析精确度。
石墨炉原子吸收分析测定基体复杂的生物和海水样品中易挥发的金属元素时,背景吸收和灰化损失将严重干扰测定。
如果待测元素和基体成分挥发性差别较大时,可采用选择性挥发技术。
但若挥发性相近或共挥发,则需要采用由Ediger于1973年提出的基体改进技术[1]。
所谓基体改进技术,就是往石墨炉中或试液中加入一种化学物质,使基体形成易挥发化合物在原子化前驱除,从而避免待测元素的共挥发；或提高待测元素的挥发温度以防止挥化过程的损失。
1．2基体改进剂的类型Ediger首先提出了Ni<NO3>2和NH4〔NO32等无机试剂可作为基体改进剂用于石墨炉原子吸收测某些金属元素以来,随着人们在分析中不断试验应用,到目前,基体改进剂约有60余种。
第四章第二节金属基复合材料(MMC)制备工艺
8.3.3液态法（非连续增强相金属基复合材料制备工艺） （1）压铸法
在压力的作用下，将液态或半液态金属以一定速度充填 压铸模型腔或增强材料预制体的空隙中，在压力下快速凝固 成型。
（2）半固态复合铸造 将颗粒加入半固态的金属熔体中，通过搅拌使颗粒在基
体中分布均匀，并取得良好的界面结合，然后将半固态复合 材料注入模具进行压铸成型。
1.3.4 原位（In situ）生长（复合）法 增强相从基体中直接生成，生成相的热力学稳定
性好，不存在基体与增强相之间的认识润湿和界面反 应等问题，基体与增强相结合良好，较好的解决了界 面相容性问题。
（1）共晶合金定向凝固 ：共晶合金定向凝固要求合 金成分为共晶或接近共晶成分，开始为二元合金，后 发展为三元单变共晶，以及有包晶或偏晶反应的两相 结合。定向凝固时，参与共晶反应的 和 相同时从 液相中生成，其中一相以棒状（纤维状）或层片状规 则排列生成（上图）。
金属基复合材料的界面优化以及界面设计一般有以下 几种途径：
2.4.2.1增强剂的表面改性处理 增强材料的表面改性（涂层）处理可起到以下作用：
（1）改善增强剂的力学性能，保护增强剂的外来物理 和化学损伤（保护层）；
（2）改善增强剂与基体的润湿性和粘着性（润湿层）； （3）防止增强剂与基体之间的扩散、渗透和反应(阻挡层) （4）减缓增强剂与基体之间因弹性模量、热膨胀系数等的
2.4.2.2金属基体改性（添加微量合金元素） 在金属基体中添加某些微量合金元素以改善增
与基体的润湿性或有效控制界面反应。 （1）控制界面反应。 （2）增加基体合金的流动性，降低复合材料的制备
温度和时间。 （3）改善增强剂与基体的润湿性。
2.4.3金属基复合材料的性能
复合材料
微量合金元素对铜合金组织的影响
微量合金元素对铜合金组织的影响
1.磷（P）：磷是一种常见的微量合金元素，对纯铜和铜合金都有很大的影响。
磷的加入可以提高铜合金的强度和硬度，同
时还能够提高铜合金的耐腐蚀性能。
磷与铜形成的磷化铜溶解
度很低，可以细化铜合金的晶粒结构，从而提高合金的强度。
2.锡（Sn）：锡是一种广泛应用于铜合金中的微量合金元素。
锡的加入可以提高铜合金的耐蚀性，尤其是在海水中具有良好
的抗腐蚀性能。
此外，锡还能够改善铜合金的润滑性能和耐磨
性能。
锡与铜形成的固溶体可以使铜合金晶粒细化，进而提高
合金的强度和硬度。
3.硼（B）：硼是一种强过渡元素，对铜合金具有很强的固溶强化作用。
硼的加入可以显著提高铜合金的强度和硬度，并且
还能够改善其耐腐蚀性能。
硼与铜形成的固溶体具有高的固溶度，可以细化铜合金的晶粒结构，从而提高合金的强度。
4.锌（Zn）：锌是一种常见的微量合金元素，通常与铜形成
黄铜合金。
锌的加入可以显著提高铜合金的强度和硬度，并且
还可以改善合金的耐磨性能和耐腐蚀性能。
锌与铜形成的固溶
体可以细化铜合金的晶粒结构，并且还可以改变合金的相变温
度和熔点。
第五章金属材料的改性处理
5.1.1 钢在加热时的组织转变
一 、 奥氏体的形成 二 、 奥氏体晶粒度及对钢的力学性能的影响
• 奥氏体化：将钢加热到临界点以上时，其组织 将发生珠光体向奥氏体的转变，这种加热时获 得完全或部分奥氏体组织的过程。 • 我们以共析钢为例来说明奥氏体的形成过程。
一、奥氏体的形成
1、奥氏体晶核的形成
???
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
屈 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
550～350℃: B上（形成过程）; 40～45HRC;
过饱和碳铁素体呈条状 渗碳体呈羽毛状
B上 =过饱和碳 α-Fe条状 + Fe3C细条状
钢的本质晶粒度示意图
（3）影响奥氏体晶粒度的因素
1）加热温度、速度和保温时间
在一般加热速度下，加热温度越高，保温时间越 长，晶粒长大的倾向越大，实际晶粒度越大。 当加热温度一定时，加热速度快，奥氏体在较 高温度下形成的起始晶粒小，停留的时间短，晶粒 长大的倾向就小，因而快速加热可细化晶粒。
2）钢料的化学成分
（2）奥氏体晶粒度
晶粒度：晶粒尺寸大小的一种尺度。是指将钢加 热到相变点以上某一温度，并保温给定时间所得 到的奥氏体晶粒度的大小。按照标准可分为八个 等级，一级最粗，八级最细。
1.起始晶粒度:珠光体刚刚转变成奥氏体的晶粒大小。
2.实际晶粒度:热处理后所获得的奥氏体晶粒的大小。 3.本质晶粒度:在规定条件下奥氏体晶粒的长大倾向。 （在930℃以下,保温3～8小时冷却，显微镜下放大 100倍测定的奥氏体晶粒的大小。）
热处理加工方法
热处理加工方法简介热处理是一种常用的金属材料改变其物理和机械性质的加工方法。
通过加热和冷却的过程，可以改善材料的硬度、强度、韧性、耐磨性等性能，从而满足不同的工程要求。
本文将详细探讨热处理加工方法的原理、分类和应用。
原理热处理加工的主要原理是利用材料在加热和冷却过程中的结构变化，调控材料的晶粒结构、相组成和组织状态。
主要原理如下：1.固溶处理：通过加热将溶质固溶到基体晶格中，形成单一固溶体。
在固溶体的形成过程中，溶质原子在晶格中扩散，从而改善材料的力学性能。
2.相变处理：通过加热和冷却，改变材料的相组成和组织结构。
常见的相变处理包括奥氏体化、马氏体转变和淬火回火。
3.化学反应处理：通过与材料表面或内部的某种元素发生化学反应，形成新的金属化合物或改变材料的表面性质。
分类根据处理过程和效果的不同，热处理加工可以分为以下几类：固溶处理固溶处理是将溶质固溶到基体晶体中，以提高材料的韧性和强度。
常见的固溶处理方法包括：1.均匀固溶处理：将溶质加热到一定温度，使其完全溶解到基体晶格中，然后通过快速冷却固定组织结构。
2.微合金化处理：在基体晶格中添加微量的合金元素，以提高材料的韧性和强度。
常见的微合金元素包括钼、钒、铌等。
相变处理相变处理是通过控制金属材料的相组成和组织结构，改善其硬度和耐磨性。
常见的相变处理方法包括：1.奥氏体化处理：将材料加热到奥氏体化温度，并迅速冷却，生成奥氏体组织。
奥氏体化处理可以提高材料的硬度和强度。
2.马氏体转变处理：通过将奥氏体组织冷却到马氏体转变温度以下，并迅速冷却，将奥氏体转变为马氏体组织。
马氏体转变处理可以提高材料的硬度和耐磨性。
3.淬火回火处理：先将材料快速冷却以形成马氏体组织，然后再回火，使马氏体部分转变为残余奥氏体。
淬火回火处理能够提高材料的强度和韧性。
化学反应处理化学反应处理是通过与材料发生化学反应，改变其表面性质或形成新的金属化合物。
常见的化学反应处理方法包括：1.氮化处理：在高氮气氛中进行加热处理，使材料表面与氮气发生反应，形成氮化物层。
金属材料强韧化技术改进方案设计
金属材料强韧化技术改进方案设计1. 引言金属材料的强韧化是提高金属材料力学性能的重要途径之一。
过去几十年来，金属材料的强韧化技术得到了广泛研究和应用，但是存在一些挑战，例如在高温和高应力环境下的变形和断裂问题。
因此，本文将设计一种改进方案，以解决金属材料强韧化的一些关键问题。
2. 问题分析2.1 高温下金属材料的变形和断裂问题在高温环境下，金属材料容易发生塑性变形和断裂。
这主要是由于高温条件下，材料内部晶界的位错运动增加，导致材料塑性变形能力的降低和脆性断裂的发生。
2.2 高应力下金属材料的断裂问题当金属材料受到高应力作用时，容易发生断裂。
这是由于高应力导致材料内部的位错密度增加，超过了位错移动能力，从而导致断裂。
3. 改进方案设计为了解决金属材料在高温和高应力环境下的变形和断裂问题，本文提出以下改进方案：3.1 晶界工程设计晶界对于金属材料的强韧性具有重要影响。
通过晶界工程设计，可以控制晶界的位错活动，从而提高材料的韧性。
一种常用的方法是通过添加合适的合金元素来调制晶界结构，例如添加微量的Al、Mg等元素，形成稳定的非晶态晶界结构，从而改善金属材料的强韧性。
3.2 强化相设计强化相是指将强硬的相分布在金属基体中，可以有效地提高材料的硬度和强度。
常见的强化相包括碳化物、氮化物、硼化物等。
通过调控强化相的粒度和分布，可以提高金属材料的强度和抗变形能力。
另外，合理选择强化相的成分，可以通过形成固溶体来增加晶界的位错移动阻力，从而改善材料的强韧性。
3.3 微观结构调控微观结构调控是指通过控制金属材料的晶粒大小、晶粒形状和晶格缺陷等微观结构参数，来改善材料的力学性能。
通过细化晶粒尺寸，可以提高材料的强度和韧性。
一种常用的方法是采用等通道转角挤压（ECAP）技术，通过多次挤压和旋转，使材料的晶粒得到细化。
此外，通过调控晶粒形状和晶格缺陷的分布，也可以改善材料的塑性变形和断裂行为。
4. 实施步骤4.1 材料选择根据需求，选择适合的金属材料作为实施对象。
复合材料复习题
高分子复合材料?复习题根本概念1强度材料在外力作用下抵抗永久形变或断裂的能力。
2 比强度材料极限强度与密度的比值。
3模量材料在弹性变形阶段，应力与应变成正比例关系，比例系数为模量。
4 比模量模量与密度的比值。
5复合后的产物为固体时才称为复合材料，假设复合产物为液体或气体时就不称为复合材料。
6用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料。
7 按基体材料分类聚合物基复合材料金属基复合材料无机非金属基复合材料8 按材料作用分类构造复合材料功能复合材料9 连续纤维增强金属基复合材料，在复合材料中纤维起着主要承载作用。
10 在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用应是以充分发挥增强纤维的性能为主。
11非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度对非连续增强金属基复合材料具有决定性的影响。
12 铁、镍元素在高温时能有效地促使碳纤维石墨化，破坏了碳纤维的构造，使其丧失了原有的强度，做成的复合材料不可能具备高的性能。
13 构造复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。
14 连续纤维增强金属基复合材料一般选用纯铝或含合金元素少得单相铝合金，而颗粒、晶须增强金属基复合材料则选择具有高强度的铝合金。
15用于1000℃以上的高温金属基复合材料的基体材料主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物，较成熟的是镍基、铁基高温合金。
16 复合材料的界面效应包括传递效应、阻断效应、不连续效应、散射和吸收效应及诱导效应。
17常用的瓷基体主要包括玻璃、玻璃瓷、氧化物瓷、非氧化物瓷等。
18 复合材料中的基体有三种主要的作用：把纤维粘在一起；分配纤维间的载荷；保护纤维不受环境影响。
19 降解指聚合物主链的断裂，它导致相对分子质量下降，使材料的物理力学性能变坏。
交联是指*些聚合物交联过度而使聚合物变硬、发脆，使物理力学性能变坏。
20 热固性树脂分类不饱和聚酯树脂环氧树脂酚醛树脂21 不饱和聚酯树脂是指有线性构造的，主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。
复合材料第十三章-金属基复合材料
颗粒 晶须 短纤维
铝合金—固态、液态、原位生长、喷射成型法 镁合金—液态法 钛合金—固态、液态法、原位生长法 高温合金—原位生长法 金属间化合物—粉末冶金、原位生长法
20
积层复合材料：由两层或多层不同的层板组成的材 料，根据需要选择不同的层板（金属、非金属）， 使积层复合材料具有多种优异的性能。 混杂复合材料：一种增强体和两种基体；
功能型金属基复合材料： 例如：半导体器件底板受热容易翘曲，使硅片上产生 微裂纹；采用铜和碳纤维复合后，刚性提高，同时调 节了膨胀系数。
大型蓄电池的铅板重、刚性差、容易翘曲；采用铅 和碳纤维复合后，强度和模量提高，同时不容易翘曲。
17
增强体的作用： 连续纤维或长纤维增强：
以高性能的纤维为增强体，金属或其合金作为基 体。纤维为承受复合的主要组元，纤维的加入大大改 善了材料的力学性能，也提高了耐热性能。
常用的纤维：硼纤维、碳（石墨）纤维、碳化硅、 氧化硅纤维等。
18
3
连续增强相金属基复合材料的制备工艺
碳纤维 硼纤维 SiC纤维 氧化铝纤维
铝合金——固态、液态法 镁合金—— 固态、液态法 钛合金—— 固态法 高温合金——固态法 金属间化合物——固态法
19
非连续型纤维：短纤维、晶须、颗粒等为增强体。复 合材料的力学性能不及连续纤维增强金属基体复合材 料，但价格便宜。
32
主要控制工艺参数 ① 金属基体熔体的温度应使熔体达到30%~50%固态； ② 搅拌速度应不产生湍流以防止空气裹入，并使熔体中 枝晶破碎形成固态颗粒，降低熔体的粘度，从而有利于增强颗 粒的加入。
由于浇注时金属基复合材料是处于半固态，直接浇注成型 或压铸成型所得的铸件几乎没有缩孔或孔洞，组织细化和致密。
复合材料-第四章复合材料界面
（1）物理因素
例1 粉末冶金制备的W丝/Ni，钨在镍中有很大的固溶度，在1100℃左右使用50小时后，钨丝发生溶解，造成钨丝直径仅为原来的60%，大大影响钨丝的增强作用，如不采取措施，将产生严重后果。为此，可采用钨丝涂覆阻挡层或在镍基合金中添加少量合金元素，如钛和铝，可以起到一定的防止钨丝溶入镍基合金的作用。
如何防止碳在镍中先溶解后析出的问题，就成为获得性能稳定的Cf / Ni的关键。
例2 碳纤维增强镍基复合材料。在800℃高温下，在界面碳先溶入镍，而后又析出，析出的碳是石墨结构，密度增大而在界面留下空隙，给镍提供了渗入碳纤维扩散聚集的位置。而且随温度的提高镍渗入量增加，在碳纤维表层产生镍环，严重损伤了碳纤维，使其强度严重下降。
4.2.1 聚合物基复合材料的界面
1.界面的形成 聚合物基复合材料界面的形成可以分成两个阶段： ①基体与增强纤维的接触与浸润过程； 增强纤维优先吸附能较多降低其表面能的组分，因此界面聚合物在结构上与聚合物基体是不同的。 ②聚合物的固化阶段。聚合物通过物理的或化学的变化而固化，形成固定的界面层。
1
2
复合材料中的界面并不是一个单纯的几何面，而是一个多层结构的过渡区域，这一区域由五个亚层组成。
界面是复合材料的特征，可将界面的机能归为以下几种效应。……P61
复合材料界面设计的原则(总的原则)
界面粘结强度要保证所受的力由基体通过界面传递给增强物，但界面粘结强度过高或过弱都会降低复合材料的强度。
铝合金材料的改性与加工研究
铝合金材料的改性与加工研究铝合金作为一种重要的工业材料，其在航空、汽车、建筑等领域具有广泛的应用。
然而，铝合金在实际应用中也存在一些问题，如强度不足、耐腐蚀性能差等，因此需要进行改性研究来提高其性能。
同时，铝合金的加工也面临一些具体挑战，在此需要对其加工技术进行深入研究。
本文将围绕铝合金的改性与加工两个方面进行讨论。
改性研究1、合金元素铝合金的改性首要手段便是加入合适的合金元素。
通常情况下，铜、镁、锰、锌等元素均可以用于改善铝合金的性能。
例如，适量加入铜元素可大幅度提高铝合金的屈服强度和抗拉强度，但也会降低其冷加工性能。
适量加入锰元素可提高铝合金的硬度和强度，同时降低其切削性能。
适量加入锌元素可提高锻造性能和塑性变形能力等。
2、热处理热处理是一种改善铝合金性能的常见手段。
对于非热处理强化的铝合金材料，可以通过加热使其晶粒长大，从而提高其塑性；同时也可以通过加热和淬火等手段提高其强度。
对于热处理强化的铝合金材料，可以通过适当调整热处理工艺参数，如温度和持续时间等，来达到最佳的强化效果。
3、表面处理铝合金表面处理可通过电化学氧化、阳极氧化和喷涂等方式来改善其耐腐蚀和耐磨性能。
电化学氧化常用于工业上对铝合金表面进行氧化处理，形成一层厚度为几微米至几十微米的氧化膜，不仅美观，而且耐腐蚀性和硬度都得到了提高。
阳极氧化技术则可以通过调整电解液的成分和工艺参数来得到不同颜色和厚度的氧化膜。
铝合金材料的喷涂则可以通过表面覆盖一层具备防腐、防磨等性能的涂层来改善其性能。
加工研究1、脱脂铝合金材料的加工脱脂铝合金材料是铝合金中使用较广泛的一种材料，其加工性能也备受关注。
脱脂铝材料的冷轧性能较好，但晶粒细小，塑性较弱，难以在常温下形成大变形。
因此，通常需要进行预热后加工，同时还可采取加热压铸、拉伸铸造、挤压等方式来改善其加工性能。
2、铝合金的挤压加工挤压是铝合金制造中最为常见的加工方式之一，它可以通过加热、冷挤压和热挤压来制备出各种形状的铝合金制品。
事故容错燃料包壳用Mo合金的研究进展
第45卷第1期2021年2月中国(业CHINA MOLYBDENUM INDUSTRYVol.45No.1Feb2021事故容错燃料包壳用Mo合金的研究进展辛甜#,李延超1>2，常恬(1.西北有色金属研究院，陕西西安710016)(2.西安理工大学材料科学与工程学院，陕西西安710048)摘要：2011年发生福岛严重核事故后,1合金包壳材料的安全可靠性受到严重的质疑，国内外对事故容错燃料(ATF)开始了广泛的研究。
Mo合金由于其优异的高温性能成为了ATF的候选包壳材料之一。
本文综述了Mo合金包壳材料在高温氧化性能，力学性能，抗辐照性能，中子经济性能以及加工和焊接性能方面的研究进展,并指出在工业应用中面临的挑战，最后展望了Mo合金在ATF包壳材料中的应用前景。
关键词:事故容错燃料;Mo合金;高温氧化性能;力学性能;抗辐照性能DOI&10.13384/ki.cmi.1006-2602.2021.01.001中图分类号:TG146.4+.12文献标识码:A文章编号：1006-2602(2021)01-0001-08Research Progress of Mo Alloys for Accident-Tolerant Fuel CladdingXIN Tian1，LI Yan-chao1，2，CHANG Tian1，GAO Xuan-qiao1(1.Northwest Institute for Non-Ferrous Metal Research，Xi'an710016，Shaanxi，China)(2.School of Mateaals Science and Engineering，Xi'an University of Technology,Xi'an710048，Shaanxi，China) Abstract:Ateo tie severs nucleeo accident in Fukushima in2011，the safety and reliability of zirconium alloy cladding materials have been seriously questioned，and extensive oseoh on accident tolerant fud(ATF)has begun at home and abroad.Mo alloy has become one of the cendidate cladding mateaais foe ATF due te its excellent high temperature perfoanancc.This aaicie reviews the reseerch progress of Mo alloy cladding mateaais in high-tempero-turo oxiaation properties，high-temperature mechanicoi properties，radiation resistancc，neutron eccnomics，and processing and welding p roperties.It alss points out tee chdlinges faced in industiai applications，and findliy looks forward te tee application prospecC of Mo alloys in ATF cladding materials.Key words:acciOent fault-tolerant fud;Mo alloy;high temperature oxidation peWownance;mechanical propeeies; oadaaeaon oesaseance0引言核能已被证明是一种可靠、环境上可持续且成本效益高的大规模电力来源，其安全性、先进性以及经济性均与燃料包壳材料密切相关。
复合材料概论习题集 9 金属及陶瓷基复合材料(不要求掌握)
6 FRCM一、选择题2、用碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷( A、B )A、提高了抗热震性。
B 、降低了热膨胀系数。
C、减少了热传导性。
D、增加了密度。
3、微裂纹增韧( A、D )A、主要是由于颗粒热膨胀系数不同产生的残余应力。
B、是由于颗粒总处于拉应力状念。
C、是由于颗粒总处于压应力状念。
D、颗粒的压力状态与热膨胀系数失配和压力大小有关。
4、相变增韧( B、C )A、是由于陶瓷基体中加入的氧化锆由单斜相转变为四方相。
B、是由于陶瓷基体中加入的氧化锆由四方相转变为单斜相。
C、共增韧机理是陶瓷基体由于氧化锆相变产生了微裂纹。
D 、总是导致陶瓷基复合材料的强度下降。
5、纤维拔出( C、D )A、是纤维在外力作用下与基体的脱离。
B、其拔出能总是小于脱粘能。
C、其拔出能总是大于脱粘能。
D、增韧作用比纤维脱粘强。
一．判断下列命题是否正确，如果有错误请改正l 、陶瓷基复合材料的制备过程大多涉及高温，因此仅有可承受上述高温的增强材料才可被用于制备陶瓷基复合材料。
（√）5、陶瓷基复合材料中，连续纤维的增韧效果远远高于颗粒增韧的效果。
（√）6 、玻璃陶瓷是含有大量微晶体的陶瓷。
(⨯)7、陶瓷基复合材料的最初失效往往是陶瓷基体的开裂。
（√）二．名词解释三．简答题十二、如何改善陶瓷的强度？减少陶瓷内部和表面的裂纹：含有裂纹是材料微观结构的本征特性。
微观夹杂、气孔、微裂纹等都能成为裂纹源，材料对表面裂纹（划伤、擦伤）也十分敏感。
提高断裂韧性(K IC):采用复合化的途径，添加陶瓷粒子、纤维或晶须，引入各种增韧机制（增加裂纹的扩散阻力及裂纹断裂过程消耗的能量），可提高陶资的韧性。
五、陶瓷基体的性质及分类是什么？陶瓷的性质：比金属更高的硬度和熔点，化学性质稳定，耐热性和抗老化性好，通常为绝缘体。
最大的弱点是脆性强，可加工性差。
加入纤维和晶须增强，能提高陶瓷的韧性。
作为基体使用的陶瓷应有耐高温性，和纤维或晶须之间有良好的界面相容性及较好的工艺性能等。
金属基复合材料
2 - 2 等离子喷涂纤维 / 基体箔材先驱（预制）带（板）： 基体箔材先驱（预制）
• 纤维定向定间距缠绕 → 等离子喷涂基体粉 末定位（ 末定位（图9-2）。 ）。
2 - 4 粉末法纤维 基体复合丝 粉末法纤维/基体复合丝
首先将金属基体粉末与聚合物粘接 首先 剂混合制成基体粉末/聚合物粘接剂 胶体，然后 然后将纤维通过带有一定孔 然后 径毛细管的胶槽，在纤维表面均匀 地涂敷上一层基体粉末胶体，干燥 后形成一定直径的纤维/基体粉末复 合丝。复合丝的直径取决于胶体的 粘度、纤维走丝速度以及胶槽的毛 细管孔径等。
• 此工艺控制的参数主要是：1）熔体的温 度应使熔体达到30∼50 %的固态；2）搅 ∼ 拌速度应不产生湍流，使枝晶破碎成固 态颗粒，降低熔体的粘度以利于增强颗 粒的加入。
4 -3 喷射成型法（Ospray，Spray Co-deposition） 喷射成型法（ ， ） • 喷射沉积工艺是一种80年代逐渐成熟的将粉末 冶金工艺中混合与凝固两个过程相结合的新工 艺。 • 如图9-16所示，该工艺过程是将基体金属在坩 埚中熔炼后，在压力作用下通过喷嘴送入雾化 器，在高速惰性气体射流的作用下，液态金属 被分散为细小的液滴，形成“雾化锥”；同时 通过一个或多个喷嘴向“雾化锥”喷射入增强 颗粒，使之与金属雾化液滴一齐在一基板（收 集器）上沉积并快速凝固形成颗粒增强金属基 复合材料。
6 – 3 反应生长法（XD TM） 反应生长法（ ）
• 该工艺可生成颗粒、晶须或共同增强的金属和 金属间化合物基复合材料。根据所选择的原位 生长的增强相的类别或形态，选择基体和增强 相生成所需的原材料，如一定粒度的金属粉末、 硼或碳粉，按一定比例混合制成预制体，并加 热到熔化或自蔓延燃烧（SHS）反应发生的温 度时，预制体的组成元素进行放热反应，以生 成在基体中弥散的微观增强颗粒、晶须和片晶 等（图9-22）。
复合材料第3章----复合材料的界面
钨丝/ 铜 Al2O3纤维 / 铜 Al2O3纤维 / 银 硼纤维（表面涂BN）/ 铝 不锈钢丝/ 铝 SiC纤维（CVD）/ 铝
硼纤维 / 铝
镀铬的钨丝/ 铜 碳纤维 / 镍 钨丝/ 镍
合金共晶体丝/ 同一合金
钨丝/铜-钛合金 碳纤维/ 铝（＞580℃）
Al2O3纤维/ 钛 硼纤维/ 钛
硼纤维/ 钛-铝 SiC纤维/强材料与含有两种以上元素的金属基体之间发生化学反应， 形成反应产物后，反应产物还会与其它基体元素发生交换反应，产 生界面不稳定。
例如硼纤维/钛合金（Ti-Al-1V-1Mo）,硼与钛在界面首先发 生反应：
Ti(Al) + B → (Ti·Al)B2 再发生交换反应:
(Ti·Al)B2 + Ti → TiB2 + Ti(Al) 电子探针证实了界面反应的最终产物是TiB2。
总体要求：
4①面.均希金匀望属、增有强基效材复地料传与合递基材应体力之料；间界具有面良设好的计润湿性，粘着强，有利于界
②增强材料与基体润湿后互相间发生一定程度的溶解，保持适宜的 界面结合力，提高复合材料的强韧性；
③产生适量的界面反应，而界面反应物质地均匀、无脆性异物、 不成为复合材料内部缺陷(裂纹)源，界面反应能够得到一定控制。
2金属基复合材料的界面
金属基复合材料由于基体与增强物复合的温度较高，基体与增强物 易发生相互作用而生成化合物，而基体与增强物互相扩散而形成扩散层.
有色合金微合金化理论及其工程应用
有色合金微合金化理论及其工程应用有色合金是指除了铁和钢以外的金属合金。
由于其在工业生产和科学研究中的广泛应用，有色合金的研究和开发一直备受关注。
微合金化作为一种重要的合金改性方法，在有色合金领域也得到了广泛应用。
本文将探讨有色合金微合金化的理论基础及其在工程实践中的应用。
一、有色合金微合金化的理论基础1. 微合金元素的选择微合金化的关键在于选择适当的微合金元素。
这些元素通常具有以下特点：具有高的固溶度，能够很好地溶解在基体中；能够形成稳定的化合物；对基体性能有明显的改善作用。
常见的微合金元素包括钛、锆、锗、铌、钼、铌、钽等。
2. 微合金化的效应微合金化可以对有色合金的物理、化学和力学性能产生显著影响。
首先，微合金元素的加入可以改变合金的晶体结构，提高其热稳定性和力学性能；其次，微合金元素可以促进合金的析出硬化和固溶强化效应，改善合金的耐腐蚀性能；此外，微合金元素还可以调节合金的晶界性能，提高合金的断裂韧性。
二、有色合金微合金化的工程应用1. 航空航天领域有色合金在航空航天领域具有广泛的应用。
通过微合金化，可以提高合金的强度和耐蚀性，提高航空航天设备的性能。
例如，通过加入微量的锆元素，可以显著提高铜合金的强度和硬度，增强飞机结构的承载能力。
2. 汽车制造领域微合金化在汽车制造领域也发挥着重要作用。
通过微合金化，可以降低合金的成本，提高其强度、韧性和耐磨性，延长汽车的使用寿命。
例如，在铝合金的微合金化中，添加合适的微量元素，可以显著提高铝合金的强度和耐腐蚀性，同时降低合金的密度，使得汽车减重，提高燃油经济性。
3. 电子领域有色合金在电子领域的应用也非常广泛。
通过微合金化，可以调节合金的电导率和磁导率，提高电子元器件的性能。
例如，在铜合金中加入微量的镍和锡元素，可以提高合金的电导率，提高电子器件的传导效率。
4. 建筑领域有色合金微合金化在建筑领域也有重要应用。
通过微合金化，可以提高合金的耐候性和耐蚀性，延长建筑材料的使用寿命。
金属基复合材料
扩散结合的工艺过程
扩散结合工艺中，增强纤维与基体的结合主要分为三个关键
步骤：①纤维的排布；②复合材料的叠合和真空封装；③热压。 a)金属箔复合法 b)金属无纬带重叠法 c)表面镀有金属的纤维结合法
扩散结合的特点
采用扩散结合方式制备金属基复合材料，工艺相对复 杂，工艺参数控制要求严格，纤维排布、叠合以及封装 手工操作多，成本高。 但扩散结合是连续纤维增强并能按照铺层要求排布的 唯一可行的工艺。
3、金属基复合材料的界面优化及界面设计
改善增强剂与基体的润湿性以及控制界面反应
的速度和反应产物的数量，防止严重危害复合材料 性能的界面或界面层的产生，进一步进行复合材料 的界面设计，是金属基复合材料界面研究的重要内 容。
从界面优化的观点来看，增强剂与基体在润湿
后又能发生适当的界面反应，达到化学结合，有利 于增强界面结合，提高复合材料的性能。
界面优化以及界面设计一般有以下几种途径：
增强剂的表面改性处理 （1）改善增强剂的力学性能(保护层);
（2）改善增强剂与基体的润湿性和粘着性(润湿层);
（3）防止增强剂与基体之间的扩散、渗透和反应(阻挡 层); （4）减缓增强剂与基体之间因弹性模量、热膨胀系数 等的不同以及热应力集中等因素所造成的物理相容性 差的现象(过渡层、匹配层)。 常用的增强材料的表面(涂层)处理方法有：PVD、 CVD、电化学、溶胶-凝胶法等。 23
机械“锚固”力结合。
（2）浸润与溶解结合：第二类界面。如相互溶解严重，也可 能发生溶解后析出现象，严重损伤增强剂，降低复合材料的 性能。如采用熔浸法制备钨丝增强镍基高温合金复合材料以 及碳纤维/镍基复合材料在600C下碳在镍中先溶解后析出的 现象等。 （3）化学反应结合：第三类界面。大多数金属基复合材料 的基体与增强相之间的界面处存在着化学势梯度。只要存在 着有利的动力学条件，就可能发生相互扩散和化学反应。
四、金属的改性方法
机械加工处理可以显著提高 金属的力学性能和耐磨性能， 同时还可以改善金属的装配
和使用性能。
机械加工处理广泛应用于各种 金属制品的生产和加工过程中， 如汽车零部件、机械零件等。
PART 03
表面涂层法
电镀
总结词
电镀是一种通过电流作用将金属离子沉积在材料表面形成金属涂层的改性方法。
01
金属改性的目的是提高金属材料 的性能，使其能够满足特定应用 的需求。
02
随着科技的发展和工业的进步， 对金属材料性能的要求越来越高 ，因此金属改性成为了一个重要 的研究领域。
改性金属的重要性和应用领域
改性金属在汽车、航空航天、能源、 化工等领域具有广泛的应用。
改性金属可以提高材料的强度、硬度 、耐腐蚀性、耐高温性能等，从而提 高产品的质量和可靠性。
钢的合金化
钢的合金化是通过添加一定量的合金元素，如铬、镍、钨等 ，来改变钢的性能。合金元素可以改变钢的硬度、韧性、耐 腐蚀性等特性。
钢的合金化可以用于制造各种高性能的部件，如汽车零件、 刀具、模具等。通过选择不同的合金元素和比例，可以定制 特定性能要求的钢产品。
其他金属的合金化
其他金属如铜、锌、钛等也可以通过合金化来改善其性能 。例如，铜合金具有优良的导电性和耐腐蚀性，广泛应用 于电线、管道等领域；锌合金则具有较好的铸造性能和机 械性能，常用于制造铸件和机械零件。
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2023 WORK SUMMARY
金属的改性方法
REPORTING
目录
• 引言 • 金属改性的主要方法 • 表面涂层法 • 热处理法 • 合金化法 • 金属的机械加工处理 • 结论
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PART 01
复合材料总思考题及参考答案
4.玻璃纤维强度的影响因素有哪些？为什么？ 主要是微裂纹理论的应用 答：①一般情况，玻璃纤维的拉伸强度随直径变细而拉伸强度增加。
②拉伸强度也与纤维的长度有关，随着长度增加拉伸强度显著下降。纤维直径和长度对拉伸强度的影 响，可用“微裂纹理论”给予解释，随着纤维直径的减小和长度的缩短，纤维中微裂纹的数量和大小就会 相应地减小，这样强度就会相应地增加，纤维越长，产生微裂纹的概率越大。
（1）比强度，比模量高（2）良好的高温性能（3）良好的尺寸稳定性（4）良好的化学稳定性（5）良好
的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性（6）良好的功能性能
3.复合材料是如何命名的？如何表述？举例说明。 4 种命名途径
①根据增强材料和基体材料的名称来命名，如碳纤维环氧树脂复合材料
②(1) 强调基体：酚醛树脂基复合材料（2）强调增强体：碳纤维复合材料
2.（1）聚酯树脂 ①特点：工艺性良好，室温下固化，常压下成型，工艺装置简单；树脂固化后综合性能良好，力学性能不
如酚醛树脂或环氧树脂；价格比环氧树脂低得多，只比酚醛树脂略贵一些。②不饱和聚酯树脂的缺点：固
化时体积收缩率大、耐热性差等。③主要用于一般民用工业和生活用品中。
微量元素的添加对空调制冷用铜管耐蚀性的影响
式 中 的 Ｘ是 ＨＣ ） 阴极反 应 ： Ｏ（一
ｏ２＋２Ｈ２ ＋４ 一 Ｏ ｅ一 ４ＯＨ 一
④铜管表 面镀 锌或 使 用含 锌 物 质涂 覆［ ； 在 铜 管 ⑤ ｌ
基体材料 中添加 微量 的金 属元 素 （ Ｍｎ 改善 铜 管 如 ）
Ｉ ｌｕ ｎ ｅ ｏ ｎ ｍ ｉ ｒ － ｄ ｔｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｒ ｏ ｉ ｎ ｒ ｓ ｓａ ｅ ｏ ｎｆ ｅ ｃ ｆ Ｍ ｃ ｏ ａ ｄｉｉ ｎ ｏ ｈ ｏ ｒ ｓｏ ｅ ｉｔ ｎｃ ｆ
ａ ｒ ｃ ｎ ｉｉ ｎｉ ｇ ａ ｄ ｒ ｆ ｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｃ ｐ ｒ ｔ ｂ ｉ － ｏ ｄ ｔｏ ｎ ｎ ｅ ｒ ｇ ｒ ｔｏ ｏ ｐｅ ｕ ｅ
外表 面是 氧发 生 还 原 的微 观 阴极 。铜 表 面 原来 与
３ ）温度 。外 界 温 度 升 高加 剧 腐 蚀 ， 其 是 当 尤 温度在 １～４ ５ ０℃ 范 围 内 。而且 在 潮 湿 的 大 气 条 件 下低 温 和 高 温 交 替 循 环 变 化 ， 穴 腐 蚀 的 发 生 蚁 就 更容 易 。其 对策 为调 节 铜管所 处 的环 境温 度 。 ４ ）铜 管 杂质 （ 特别 是 磷 的富集 ） 晶粒 度 、 、 细菌 和铜 管局 部应 力 等 因素 对 铜 管 蚁 穴腐 蚀 都 没 有 显 著 的作 用 。
面 的水 中 ， 生如 下 的反应 ： 发
阳极 反 应 ：
Ｃｌ ＿ ＋ Ｃｕ ＋ ｅ 】
点 ， 须 防 止 铜 的氧 化 反 应 （ 必 阳极 反 应 ） 氧 的还 及
原 反应 （ 阴极 反 应 ） 。对 策 为 ： 铜 管 表 面 进 行 抗 ① 氧化 物质 的处 理 ， 使 亲水 性 膜 的形 成 ， 加 铜 管 促 增
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金属基体改性（添加微量合金元素）
在金属基体中添加某些微量合金元素以改善增强剂与基体的润湿性或有效控制界面反应。
（1）控制界面反应。
选择的改性合金元素应使界面反应速度常数尽可能小，以保持第三类界面的稳定。
如在纯钛中加入合金元素Al、Mo、V、Zr等可显著减小钛合金与硼纤维的反应速度常数。
（2）增加基体合金的流动性，降低复合材料的制备温度和时间。
如采用液态浸渗法制备铝基复料时，在铝液中加入一定量的Si元素，明显地降低了铝合金的熔点、提高了铝液的流动性，因而降低了复合材料的浸渗温度。
（3）改善增强剂与基体的润湿性。
在基体合金中加入与可与增强剂表面反应而生成薄层反应层，增加增强剂的表面能、或不与增强剂表面反应但可降低基体液相的表面能的合金元素。
如将3%的合金元素镁作为活性元素添加到铝中后，可使液态铝的表面能下降。
一般基体合金元素应考虑为增强剂组成元素化学位相近的元素。
因为化学位相近的元素亲和力大，容易发生润湿；另外，化学位是推动反应的位能，差别小发生反应的可能性亦小。