金属工艺学作业

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1、金属材料与热处理（刘汇鑫机械143201410824318）摘要:随着科技发展与社会的进步，现代的金屈制造工艺也在捉高，莫中金屈零件制造是是其中的一个重要的环节，而它的关键问题是如何提高它的制造水平•,在它制造过程屮热处理是一个关键的过程，热处理是在金属固态情况下采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。热处理不仅可以提高机械零件的使用性能还可以改善其工艺性能。即只改变金属内部组织结构不改变表而形状与尺寸。述冇些新型的金屈材料，如纳米氧化钻增强铜基复合材料，在电子电器及与导电相关的其他工

2、业领域中有着广泛的应用。关键词：金属零件制造、热处理、纳米氧化错增强铜基复合材料引言：在现代金属制造工艺中广泛使用的金属仪铁、铝、铜、锌、铅等等。最近几年來有新的金屈材料有纳米金屈复合材料，它们用的都是它们的合金。为了捉高金屈的性能，我们会对金屈零件进行热处理，而热处理的目的是改变金屈的内部组织结构，以改善其性能，通过适当的热处理可以显著提高金属的机械性能,延长机器零件的使用寿命。（一）金属的热处理按工艺方法不同可以分为：（1）整体热处理：包括退火、止火、淬火、回火和调质；（2）表而热处理：包括表而淬火、物理气

3、相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等；（3）化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。热处理的三阶段：加热、保温、冷却。在工业生产中，热处理对金属零件的制造具有举足轻重的作用，因此提高热处理是提高其制造水平的重要措施。在设计工作中，正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。而不合理的热处理条件，不仅不会提高材料的机械性能，反而会破坏材料原有的性能。因此，设计人员应根据金属材料成分，准确分析金属材料与热处理工艺的关系，制订合理的热处理的工艺，合理安排工艺流程，才能得到理想的效果，提高金属零件的制造水平。目

4、前，广泛使用的是铁、铝、铜、铅、锌、镰、俗、猛等合金。金屈和合金的内部结构包含两个方而「其一是金屈原子之间的结合方式「其二是原子在空间的排列方式。金属的性能和原子在空间的排列配置情况有密切的关系，原子排列方式不同，金属的性能就出现差异。为了得到更好的金属性能，满足制造和使用要求，我们将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质屮冷却，通过改变金屈材料表而或内部的显微组织结构来改变其性能,这就是金属材料热处理过程。（二）纳米氧化错增强铜基复合材料铜具有优良的导电

5、和导热性能，在电子、电器及与导电相关的其他工业领域中有着广泛的应用。但由于铜的强度低、耐热性差、高温下易软化变形，使其应用受到了限制［1,2］。随着电了工业的发展，20世纪70年代以来，国内外对高强高导铜基复合材料进行了大量的研究和开发，使这类材料得到迅速的发展⑶。目前，金属基复合材料主要的制备方法有熔炼法和粉末冶金法［4〜7］。熔炼法曲于其价廉而备受关注，但是由于陶瓷颗粒或纤维的不均匀分布以及高温下会引起的界而反应使得复合材料的性能恶化［8］。粉末冶金法可以克服这些缺点:在基体铜中加入热稳定性极高的、呈弥散分

6、布的笫二和微粒，以阻碍位错运动，达到强化基体的口的;同时，弥散相的加入量只占基体极小的体积分数,因而不致影响基体金属固冇的物理化学性质。目前较常采用的增强体主要冇碳化物（如SiC、B4C）、氮化物（如Si3N4、A1N）、氧化物（如A12O3、SiO2）以及C、Si等。由于ZrO2的密度、热膨胀系数都与铜较为接近，同时ZrO2具冇很好热稳定性。铜基复合材料不仅强度高，导电导热性能好，而且具有良好的抗电弧侵蚀、抗腐蚀能力，广泛应用于电了、汽车和冶金工业［1-2］o选用最佳增强和制备出性能更优异的复合材料一直是研究

7、的热点。纳米相增强铜基复合材料是由纳米相均匀地分散在铜或铜合金基体上而形成的1种新型材料，由于纳米相具冇大的比表面积和强的接口相互作用，具有不同于一般颗粒或纤维增强铜基复合材料的力学、热学、电学、磁学和光学性能［3］。纳米增强相的种类主要有纳米颗粒、纳米纤维和碳纳米管。目询，人多数的科学研究主要集中在单组分纳米相对铜基复合材料性能的影响［4・6］,还没有关于不同纳米相对铜基复合材料性能影响的比较研究。材料制备选用纳米SiO2颗粒（n・SiO2、纳米SiC晶须（n-SiCw）和碳纳米管（CNTs）3种纳米相分别与

8、铜粉混合，热压烧结制备3种不同的铜基复合材料。根据作者的前期研究成果［13］确定了相组分含量，釆用先升温后加压的方法进行烧结，工艺流程如下：原料一配料一混料一装粉一热压烧结一试样。试验屮，最高烧结温度为830°C,最大热压压力为64kN,压头上对应的压强为20MPad4rlmuubiUraiiMidl一llulrwlld.Wire仏twin.如图所示为纳米相增强铜基复合材料的显微组纳米