材料科学与工程概论论文

材料科学与工程专业概述课程考核论文

第一部分课程概述与体会

八周以来的课程我感受颇深，各位老师的精彩演绎让我对材料科学与工程有了更为深刻地了解，更深入的认识。老师带领我们概览了我校材料科学与工程领域的各个专业特点及其研究方向，为我们将来的专业选择指明了一定的方向。

老师们主要就材料物理、材料化学、无机非金属材料、材料成形与控制等几个专业领域进行了着重介绍，老师们图文并茂的讲解使我对材料各向异性原理、自蔓延高温合成技术、环境断裂等之前都未曾知晓的专业知识有了一定的了解。老师也给我讲述了他们正在着手进行的一线比较前沿的科技项目，让我对材料也有了一个新的认识和新的兴趣。

在课程的讲授过程中，我们了解到了我国和我校在材料领域的现状及所取得的成就。我感到我们材料人的前景是十分广泛的，但是肩上的压力和重担也不小。在感到自信和自豪的同时，我更多感到的是我们肩上的责任、重担以及前途的漫漫。我国在材料的基础领域虽然在国际上占有一席地位，但相对低端，所开发的产品大都属于低端性和粗放型的。所以，要振兴我国的材料科学还需要我们一代代人的更多努力。

关于课程的体会与建议，首先，我觉得这门课的开始是十分必要的让我们有一次与材料学院最好的老师接触交流的机会，让我们能一次系统的、较全面的了解材料科学与工程，我们应该是倍感珍惜的。所以，

在这里对老师表示衷心的感谢。关于课程的建议，我个人认为课程的讲述过程中老师们可以从实验室拿一些材料样品，让我们对材料及其特性有个更为直观的了解，也可以增加我们对课程的兴趣。或者，可以分批次带领我们去实验室参观，了解材料的加工环节和整个开发过程。我想，这将比那些理论的来得更为直观、更为深刻。

第二部分高温材料专题概述和体会

在听课过程中我对高温材料这个专题的尤为深刻，主要是因为它涉及的领域全是比较高端的，如：航空航天材料、汽车发动机材料等，它对于我国的军事、经济高科技领域是至关重要的。然而，我国在这个领域却处在相对落后的局面。一些关键的技术都处于被国外封锁的阶段，一些关键的零部件我们不能研发，只能靠进口。这在很大程度上制约了我国航空、汽车制造业的发展。在老师的讲课过程中也着重谈到了这一点，而且这一领域的技术误差带来的将是致命的打击，如美国挑战者号、哥伦比亚号的失事以及各大空难无不证实了这一点。所以，高温材料的研发已经刻不容缓。

下面主要谈我对高温材料的一些简单了解：

首先是高温材料的定义：在550°C以上温度条件下能承受一定应力并具有抗氧化和抗热腐蚀能力的材料，适用于制造航空发动机和火箭发动机的重要承力结构件。高温材料包括高温合金、弥散强化合金、难熔合金、金属纤维增强高温复合材料和陶瓷材料等。

又称超合金，使用温度范围为550～1100°C。英国于40年代

最早研制成镍基合金尼蒙尼克75，用作燃气涡轮发动机的涡轮叶片材料。1945～1975年，高温合金有了很大发展，涡轮进口温度平均每年提高15°C（涡轮前温度每提高100°C，能使发动机推力增加15％）。随着合金化程度的提高，高温合金的锻压变形愈加困难，因此铸造合金逐渐得到发展和应用。镍基铸造合金的高温强度高，组织比较稳定，热疲劳性能好，是制造涡轮工作叶片和导向叶片的理想材料。从60年代初发展定向凝固铸造涡轮叶片以来，由于消除了垂直于应力方向的横向晶界，叶片的热疲劳寿命提高大约8倍，蠕变断裂寿命提高2倍多，塑性提高4倍。定向凝固单晶涡轮叶片则完全消除了晶界，与普通铸造涡轮叶片相比，工作温度提高近100°C。

在金属和合金粉末中添加少量的难熔氧化物（如氧化钇等），通过高能磨球作用使其机械合金化，以获得含有弥散细小氧化物质点的高温合金粉末，再经压制、烧结、挤压或轧制成棒材或板材，经焊接、热处理、机械加工即可制成燃烧室或涡轮叶片。与普通高温合金相比，弥散强化合金在 850以下时主要靠金属间化合物如镍3（铝、钛）起强化作用，具有高温合金的特性；而在850°C以上时，弥散细小的氧化物十分稳定，因弥散强化作用在1200°C以下的拉伸强度变化不大，并具有较高的持久强度和疲劳强度以及抗氧化和抗热腐蚀的能力，可用于制造在1100°C下使用的涡轮叶片和在1200°C下使用的导向叶片。

以难熔金属钨、钼、钽、铌为基体，添加固溶强化元素形成以碳化物沉淀相和热加工方式强化的高温材料。它的熔点和高温强度大大超过高温合金和弥散强化合金，钨-钼和铌-钨-钽合金在1316°C时的拉伸强度分别达到 510和 210兆帕（约51和21公斤/毫米2）。钼合金在1093°C时的拉伸强度也能达到 490兆帕（约49公斤/毫米2），都是制造航空燃气涡轮发动机涡轮叶片、导向叶片和燃烧室的优良材料。缺点是受高温空气侵蚀时极易脆化，须在涂层的保护下使用。铌合金已被用于制造短时间工作的火箭发动机燃烧室和喷管，也有用钽制造这类高温部件的。用钨合金丝或钨纤维增强高温合金制成高温复合材料，可以弥补难熔合金的缺点，用作先进燃气涡轮发动机的涡轮叶片。

用碳化硅、氮化硅、氧化铝和氧化锆等制作的陶瓷材料，可用于制造高温燃气涡轮叶片。它能承受的温度超过1370°C，高温强度高，在1204°C时的拉伸强度已达到700兆帕（约70公斤/毫米2），比重只有高温合金的 1/2左右。它具有优异的抗氧化和抗热冲击性能，主要缺点是冲击强度低，抗燃气热冲刷性能差，内应力不易消除，产生裂纹后容易断裂。如用金属纤维增强陶瓷制成复合材料，即可有效地克服陶瓷材料的脆性，满足燃气涡轮零件的要求。

合金元素在高温材料中的作用

固溶强化高温合金的固溶强化是通过原子间的结合力，产生晶格畸变，降低错层能，降低固溶体中元素的扩散能力和提高再结晶温度来实现。概括起来说，溶解度适当、尺寸效应大和高榕点的元素能起强化作用。如：W、Mo、Cr、Re、Al、Nb、Ta等元素。

金属间化合物强化

硼化物和硼化物强化

晶界和晶界强化

工艺强化

冶炼工艺强化

铸造工艺强化

铸造工艺强化

热处理强化

机械合金化强化