第二章_工程材料概述2012

1、1、金屬材料的分類、金屬材料的分類金屬材料金屬材料黑色金屬黑色金屬(鐵、錳、鉻及其合金和鋼鐵鐵、錳、鉻及其合金和鋼鐵)(Ferrous Metal)有色金屬有色金屬(非鐵金屬及合金非鐵金屬及合金)(Nonferrous Metal)2.1.2 鋼鐵鋼鐵 Fe 1 2 3 4 5 6 6.69C%Fe-Fe3C相圖140012001000 800 600 400 200溫度 / CEFDBAJNSGPKQLLLFe3CFe3CFe3C H奧氏體奧氏體（Austenite）：1 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相奧氏體晶體結(jié)構(gòu)奧氏體晶體結(jié)構(gòu) 奧氏體顯微組織奧氏體顯微組織 鐵素體鐵素體（ferrite）

2、：1 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相鐵素體顯微組織鐵素體顯微組織 鐵素體晶體結(jié)構(gòu)鐵素體晶體結(jié)構(gòu) 滲碳體滲碳體（Cementite）：1 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相滲碳體晶體結(jié)構(gòu)滲碳體晶體結(jié)構(gòu) 滲碳體顯微組織滲碳體顯微組織 珠光體珠光體P,3800索氏體索氏體S 8000屈氏體屈氏體T 80001 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相珠光體珠光體（Pearite）：馬氏體馬氏體（Martensite）：鋼驟冷時(shí)形成質(zhì)地很脆很硬的鋼驟冷時(shí)形成質(zhì)地很脆很硬的組織，體心四方結(jié)構(gòu)組織，體心四方結(jié)構(gòu)(BCT)；分為片狀（孿晶馬氏體）和；分為片狀（孿晶馬氏體）和板條狀馬氏體組織和混合板條狀馬氏體組織和混合 馬

3、氏體馬氏體1 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相板條馬氏體板條馬氏體片狀馬氏體片狀馬氏體1 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相貝氏體（貝氏體（bainite）：過(guò)冷奧氏體的中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（過(guò)冷奧氏體的中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（50-550）；按照組織形態(tài)不同分為無(wú)碳化物貝氏體、）；按照組織形態(tài)不同分為無(wú)碳化物貝氏體、上貝氏體、下貝氏體、粒狀貝氏體及柱狀貝氏體上貝氏體、下貝氏體、粒狀貝氏體及柱狀貝氏體1 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相無(wú)碳化物貝氏體無(wú)碳化物貝氏體800 1000貝氏體貝氏體B：1 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相羽毛狀貝氏體羽毛狀貝氏體1300 5000貝氏體貝氏體B：1 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相

4、低碳鋼中的下貝氏體低碳鋼中的下貝氏體高碳鋼中的下貝氏體高碳鋼中的下貝氏體貝氏體貝氏體B：1 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相粒狀貝氏體粒狀貝氏體貝氏體貝氏體B：1 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相柱狀貝氏體柱狀貝氏體 光學(xué)顯微組織光學(xué)顯微組織500 500 電子顯微組織電子顯微組織50005000萊氏體萊氏體（Ledeburite）：由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，分為高溫萊氏體混合物，分為高溫萊氏體(1148727)，用符號(hào)，用符號(hào)“Ld”表示，組織由奧氏體和珠光體組成；低溫萊氏體或稱變表示，組織由奧氏體和珠光體組成；低溫萊氏體或稱變態(tài)萊氏體態(tài)萊氏體(727以下以下)

5、，用符號(hào)，用符號(hào)“Ld”表示，組織由滲表示，組織由滲碳體和珠光體組成碳體和珠光體組成1 1、鋼鐵中的物相、鋼鐵中的物相萊氏體顯微組織萊氏體顯微組織熟鐵熟鐵含碳量小于含碳量小于0.04，具有較好的韌性和塑性，具有較好的韌性和塑性，可以通過(guò)延展或拉伸的方法制造鐵板或鐵絲，可以通過(guò)延展或拉伸的方法制造鐵板或鐵絲，也可通過(guò)鍛打和沖壓成型方法制備各種生產(chǎn)和生也可通過(guò)鍛打和沖壓成型方法制備各種生產(chǎn)和生活用具；活用具；生鐵生鐵(鑄鐵鑄鐵)含碳量高于含碳量高于2.11，它硬而脆，有較，它硬而脆，有較高的強(qiáng)度不易變形，可通過(guò)鑄造成型的方法來(lái)制高的強(qiáng)度不易變形，可通過(guò)鑄造成型的方法來(lái)制造各種器件；造各種器件；鋼鋼

6、含碳量在含碳量在0.04-2.11之間，既有一定的韌性之間，既有一定的韌性和塑性，又有較高的強(qiáng)度和硬度，廣泛用于建造和塑性，又有較高的強(qiáng)度和硬度，廣泛用于建造機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、鐵路、火車等機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、鐵路、火車等2 2、鋼鐵的分類、鋼鐵的分類( (根據(jù)含碳量不同根據(jù)含碳量不同) )鋼是含碳量在鋼是含碳量在0.04%-2.11%之間的鐵碳合之間的鐵碳合金。為了保證其韌性和塑性，含碳量一般金。為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過(guò)不超過(guò)1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。鋼的分類方法多還有硅、錳、硫、磷等。鋼的分類方法多種多樣，其主要方法有如下七種：種多

7、樣，其主要方法有如下七種： 鋼的分類鋼的分類按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類 鋼的分類鋼的分類分類分類原則原則碳素鋼碳素鋼(碳鋼碳鋼)合金鋼合金鋼低碳鋼：低碳鋼：wC0.25%中碳鋼：中碳鋼：wC0.250.60%高碳鋼：高碳鋼：wC0.60%低合金鋼：合金元素總低合金鋼：合金元素總含量含量5%中中合金鋼：合金元素總合金鋼：合金元素總含量含量510%高合金鋼：合金元素總高合金鋼：合金元素總含量含量10%按品質(zhì)分類按品質(zhì)分類 鋼的分類鋼的分類分類分類原則原則普通鋼普通鋼:P0.045% S0.050%特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼:P0.025% S0.015% 優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼:P0.035% S0.035%

8、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼:P0.035% S0.030% 按成形方法分類按成形方法分類 鋼的分類鋼的分類分類分類原則原則鑄鋼鑄鋼冷拉鋼冷拉鋼 鍛鋼鍛鋼熱軋鋼熱軋鋼冷拔鋼冷拔鋼 按金相組織分類按金相組織分類 鋼的分類鋼的分類分類分類原則原則退火狀態(tài)退火狀態(tài):a.亞共析鋼亞共析鋼(鐵素體鐵素體+珠光體珠光體)b.共析鋼共析鋼(珠光體珠光體)c.過(guò)共過(guò)共析鋼析鋼(珠光體珠光體+滲碳體滲碳體)d.萊氏體萊氏體鋼鋼(珠光體珠光體+滲碳體滲碳體) 無(wú)相變或部分發(fā)生相變無(wú)相變或部分發(fā)生相變正火狀態(tài)正火狀態(tài):a.珠光體鋼；珠光體鋼；b.貝氏體鋼；貝氏體鋼；c.馬氏體鋼；馬氏體鋼；d.奧氏體鋼奧氏體鋼 按用途分類按

9、用途分類 鋼的分類鋼的分類分類分類原則原則建筑及工程用鋼建筑及工程用鋼:普通碳素結(jié)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、鋼筋鋼構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、鋼筋鋼 特殊性能鋼特殊性能鋼:耐酸鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、耐熱鋼、電電 熱合金鋼、耐磨鋼、低溫用熱合金鋼、耐磨鋼、低溫用鋼、電工用鋼鋼、電工用鋼 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼:機(jī)械制造用鋼機(jī)械制造用鋼、彈簧彈簧鋼、軸承鋼鋼、軸承鋼工具鋼工具鋼:碳素工具鋼、合金工碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼具鋼、高速工具鋼 專業(yè)用鋼專業(yè)用鋼:橋梁、船鋼、鍋爐、橋梁、船鋼、鍋爐、壓力容器、農(nóng)機(jī)用鋼等壓力容器、農(nóng)機(jī)用鋼等 按冶煉方法分類按冶煉方法分類 鋼的分類鋼的分類分類分類原則原則按爐種分按

10、爐種分:a.平爐鋼平爐鋼 (酸性、堿性平爐鋼酸性、堿性平爐鋼)b.轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼(酸性、堿性轉(zhuǎn)爐鋼或酸性、堿性轉(zhuǎn)爐鋼或 底吹、側(cè)吹、頂吹轉(zhuǎn)爐鋼底吹、側(cè)吹、頂吹轉(zhuǎn)爐鋼)c. 電爐鋼電爐鋼(電弧爐、電渣爐、感電弧爐、電渣爐、感應(yīng)爐、真空自耗爐、電子束爐鋼應(yīng)爐、真空自耗爐、電子束爐鋼)按脫氧程度和澆注方法分按脫氧程度和澆注方法分:a.沸騰鋼；沸騰鋼；b.半鎮(zhèn)靜鋼；半鎮(zhèn)靜鋼；c.鎮(zhèn)靜鋼；鎮(zhèn)靜鋼；d.特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼綜合分類綜合分類 鋼的分類鋼的分類分類分類原則原則普通鋼普通鋼:碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼金結(jié)構(gòu)鋼 、定用途的普通、定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼:結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼結(jié)構(gòu)

11、鋼、工具鋼 、特殊性能鋼特殊性能鋼 3、碳鋼、碳鋼(Carbon Steel) （1）碳鋼的成分和分類碳鋼的成分和分類（2）碳鋼的牌號(hào)及用途碳鋼的牌號(hào)及用途（1） 碳鋼碳鋼的成分和分類的成分和分類 成分成分 - w(C) 2.11%和含有少量硅、錳、硫和含有少量硅、錳、硫、磷以微量的氣體元素、磷以微量的氣體元素Mn、Si 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化S 熱脆熱脆P 冷脆冷脆 O、N、H 強(qiáng)度、塑性、韌性強(qiáng)度、塑性、韌性（1）碳鋼）碳鋼的成分和分類的成分和分類 分類分類 a. 按按C含量分含量分低低C鋼鋼w(C) 0.3%中中C鋼鋼 0.3% w(C) 0.6%高高C鋼鋼w(C) 0.6%b. 按質(zhì)量分按質(zhì)

12、量分(S、P含量含量)- 普通碳素鋼；優(yōu)質(zhì)碳素普通碳素鋼；優(yōu)質(zhì)碳素鋼；高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼鋼；高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼c. 按用途分按用途分 - 碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼（2） 碳鋼的牌號(hào)及用途碳鋼的牌號(hào)及用途 普通碳素鋼普通碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 碳素工具鋼碳素工具鋼 普通碳素鋼普通碳素鋼 A、牌號(hào)、牌號(hào)a. Q，代表屈服強(qiáng)度；，代表屈服強(qiáng)度；b. 屈服強(qiáng)度值，屈服強(qiáng)度值，MPa；c. 質(zhì)量等級(jí)符號(hào)質(zhì)量等級(jí)符號(hào)(A、B、C、D)，按，按A、B、C、D 順序順序依次增高依次增高d. 脫氧方法符號(hào)脫氧方法符號(hào)(F、b、TZ)，F(xiàn)代表沸騰鋼，代表沸騰鋼，b代表鎮(zhèn)靜代表鎮(zhèn)靜鋼，鋼，TZ代表

13、特種鎮(zhèn)靜鋼代表特種鎮(zhèn)靜鋼例如例如Q235-A、F，表示屈服強(qiáng)度為，表示屈服強(qiáng)度為235MPa的的A級(jí)沸騰鋼級(jí)沸騰鋼 普通碳素鋼普通碳素鋼 B、用途、用途鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件建筑構(gòu)件建筑構(gòu)件鋼橋梁鋼橋梁熱處理熱處理:熱軋空冷熱軋空冷組織：組織：SF 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 A、牌號(hào)、牌號(hào)用兩位數(shù)字表示：即鋼中用兩位數(shù)字表示：即鋼中平均含碳量平均含碳量的萬(wàn)分之幾的萬(wàn)分之幾例如例如45鋼，表示平均含碳量為鋼，表示平均含碳量為0.45的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼的化學(xué)成分和性能優(yōu)質(zhì)碳素鋼的化學(xué)成分和性能鋼號(hào)鋼號(hào)化學(xué)成分，化學(xué)

14、成分，% s ，MPaCMnSiSP08F10203540455060650.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.0350.0350.0350.0350.035

15、0.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.035175205245315335355375400420 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 B、用途、用途較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等汽車曲軸汽車曲軸熱處理：熱處理：滲碳、淬火、回火等滲碳、淬火、回火等 碳素工具鋼碳素工具鋼 A、牌號(hào)、牌號(hào)用用T和數(shù)字表示和數(shù)字表示:數(shù)字表示鋼的平均含碳量的數(shù)字表示鋼的平均含碳量的千分之幾，高級(jí)優(yōu)質(zhì)，在數(shù)字后面加千分之幾，高級(jí)優(yōu)質(zhì)，在數(shù)字后面加A 例如例如T12鋼，平均含碳量為鋼，平均含碳量

16、為1.2的碳素工的碳素工具鋼具鋼;T8A鋼，平均含碳量為鋼，平均含碳量為0.8的高級(jí)優(yōu)的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼質(zhì)碳素工具鋼鋼號(hào)鋼號(hào)C, %Mn, %Si, %S, % P, % 退火后退火后HBS, 水冷淬火水冷淬火溫度，溫度，T7T8T8MnT9T10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.35 0.40 0.400.40-0.60 0.400.40-0.60 0.40 0.40 0.40 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.350.03

17、00.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780碳素工具鋼的化學(xué)成分和性能碳素工具鋼的化學(xué)成分和性能 碳素工具鋼碳素工具鋼 B 、用途、用途沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等螺紋量規(guī)螺紋量規(guī)熱處理：熱處理：淬火淬火 + 低溫回火低溫回火組織：組織：回火回火M 粒狀粒狀Fe3C + A 4、合金鋼、合金鋼(All

18、oy Steel) （1）概述概述（2）合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼（3）合金工具鋼合金工具鋼（4）特殊性能鋼特殊性能鋼（1） 概述概述 合金鋼合金鋼 為了改善和提高鋼的性能，在碳鋼的為了改善和提高鋼的性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上加入其它合金元素，如硅、錳基礎(chǔ)上加入其它合金元素，如硅、錳、鉻、鎳、鎢、釩、鈦等、鉻、鎳、鎢、釩、鈦等合金鋼的分類合金鋼的分類a. 按用途分類按用途分類 ：合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特種性能：合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特種性能鋼鋼(特殊鋼特殊鋼)b. 按化學(xué)成分分類：錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼等按化學(xué)成分分類：錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼等c. 按合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類：按合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類：低合金鋼

19、，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于低合金鋼，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5；中合金鋼，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為中合金鋼，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為510；高合金鋼，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于高合金鋼，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于10d. 按熱處理后顯微組織分類：珠光體鋼、貝氏體鋼、按熱處理后顯微組織分類：珠光體鋼、貝氏體鋼、鐵素體鋼等鐵素體鋼等（1） 概述概述 合金鋼的編號(hào)合金鋼的編號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)字(碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分之幾碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分之幾)+合金元素合金元素+數(shù)字?jǐn)?shù)字(合金元素的近似質(zhì)量分?jǐn)?shù)合金元素的近似質(zhì)量分?jǐn)?shù),百分之幾表示百分之幾表示)結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼-60Si2Mn,w(C)=0.6%,w(Si)=2%,w(Mn)1.5%

20、工具鋼、特殊性能鋼工具鋼、特殊性能鋼-9SiCr,w(C)=0.09%,w(Si)、w(Cr)1.5%專用鋼專用鋼-滾動(dòng)滾動(dòng)軸承鋼軸承鋼GCr15,w(C)=1.0%,w(Cr)=15%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼-20Cr2Ni4A（1） 概述概述 （2） 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼滲碳鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼 成分：成分：w(C)0.2%，主加元素，主加元素Mn，附加，附加V、Ti、Nb性能：性能：強(qiáng)度、韌性高，焊接、冷成形性能好強(qiáng)度、韌性高，焊接、冷成形性能好熱處理、組織：熱處理、組織：熱軋空冷，熱軋空冷，SF 低合金結(jié)構(gòu)

21、鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼 高壓容器高壓容器橋梁橋梁船舶船舶車輛車輛 滲碳鋼滲碳鋼 成分：成分：w(C)=0.10.25%,韌性好韌性好,合金元素提高淬透性、耐磨合金元素提高淬透性、耐磨性性,細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒性能：性能：滲層硬度高滲層硬度高,耐磨耐磨,抗接觸疲勞抗接觸疲勞;心部韌性高、強(qiáng)度大心部韌性高、強(qiáng)度大熱處理：熱處理：滲碳滲碳 淬火淬火 低溫回火低溫回火組織：組織：表層：回火表層：回火M +碳化物碳化物+ A； 心部：低心部：低C的回火的回火M（+T + F） 應(yīng)用：應(yīng)用：耐磨件耐磨件 20Cr，小軸、活塞銷、小齒輪，小軸、活塞銷、小齒輪 20CrMnTi，汽車齒輪，汽車齒輪18Cr2Ni4WA，如

22、曲軸、連桿，如曲軸、連桿 滲碳鋼滲碳鋼 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 成分：成分：w(C)=0.250.50%,合金元素消除回火脆性合金元素消除回火脆性,提高回火提高回火抗力抗力,強(qiáng)化強(qiáng)化F性能：性能：綜合機(jī)械性能高綜合機(jī)械性能高熱處理：熱處理：調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì),可附加表面淬火或氮化可附加表面淬火或氮化(38CrMoAl)組織：組織：表層：回火表層：回火S應(yīng)用：應(yīng)用： 40Cr一般尺寸重要零件，如齒輪、主軸一般尺寸重要零件，如齒輪、主軸35CrMo較大截面零件較大截面零件,如曲軸、連桿如曲軸、連桿40CrNiMo大截面重載零件大截面重載零件,如汽輪機(jī)主軸和葉輪如汽輪機(jī)主軸和葉輪汽車曲軸汽車曲軸 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 彈簧鋼彈

23、簧鋼 成分：成分：w(C)=0.450.70 %,Si, Mn為主要元素為主要元素,提高屈強(qiáng)比提高屈強(qiáng)比性能：性能：e 、s、屈強(qiáng)比和疲勞抗力高、屈強(qiáng)比和疲勞抗力高,塑性大塑性大,耐震動(dòng)、沖擊耐震動(dòng)、沖擊熱處理：熱處理：熱軋彈簧：熱成型熱軋彈簧：熱成型 淬火淬火 + 中溫回火中溫回火 噴丸噴丸冷軋彈簧：淬火冷軋彈簧：淬火 + 中溫回火中溫回火 冷成型冷成型 去應(yīng)力去應(yīng)力 噴丸噴丸組織：組織：回火回火T應(yīng)用：應(yīng)用：65Mn、60Si2Mn：汽車、拖拉機(jī)、機(jī)車的板簧和螺旋彈簧：汽車、拖拉機(jī)、機(jī)車的板簧和螺旋彈簧 汽車板簧汽車板簧火車螺旋彈簧火車螺旋彈簧 彈簧鋼彈簧鋼 滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼 成分：成

24、分：w(C)=0.951.10%,主加元素是主加元素是Cr,形成細(xì)小的碳化物形成細(xì)小的碳化物性能：性能：高接觸疲勞強(qiáng)度、高硬度和耐磨性高接觸疲勞強(qiáng)度、高硬度和耐磨性,韌性、淬透性好韌性、淬透性好熱處理：熱處理：球化退火球化退火 + 淬火淬火 + 低溫回火低溫回火冷處理冷處理,時(shí)效時(shí)效(120140,1020h)：穩(wěn)定尺寸：穩(wěn)定尺寸,去除應(yīng)力去除應(yīng)力組織：組織：回火回火M 細(xì)碳化物少量細(xì)碳化物少量A 應(yīng)用：應(yīng)用：GCr15：中小型軸承，冷沖模，量具，絲錐：中小型軸承，冷沖模，量具，絲錐 滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼 （3）合金工具鋼）合金工具鋼 合金刃具鋼合金刃具鋼合金模具鋼合金模具鋼量具用鋼量具用鋼

25、合金刃具鋼合金刃具鋼 a. 性能要求性能要求高硬度高硬度機(jī)加工刀具機(jī)加工刀具HRC60 高耐磨性高耐磨性刀具壽命和生產(chǎn)率刀具壽命和生產(chǎn)率組織要求組織要求 硬而細(xì)小的碳化物硬而細(xì)小的碳化物,均勻分布在強(qiáng)而韌均勻分布在強(qiáng)而韌的鋼基體中的鋼基體中高的熱硬性高的熱硬性(紅硬性紅硬性)高溫下保持高硬度的能力高溫下保持高硬度的能力,與回火穩(wěn)定性有關(guān)與回火穩(wěn)定性有關(guān)足夠的韌性足夠的韌性以承受沖擊載荷以承受沖擊載荷b. 低合金刃具鋼低合金刃具鋼成分成分w(C) = 0.91.5 %,合金元素合金元素5 % 性能性能HRC60,使用溫度使用溫度200300 熱處理熱處理球化退火球化退火(+機(jī)加工機(jī)加工)+淬火淬

26、火+低溫回火低溫回火最終組織最終組織回火回火M+合金碳化物合金碳化物+少量少量A 應(yīng)用應(yīng)用如如9SiCr,做板牙、絲錐等做板牙、絲錐等板牙板牙絲錐絲錐 合金刃具鋼合金刃具鋼 c. 高速鋼高速鋼成分：成分：w(C) = 0.71.2 %,合金元素合金元素10% 性能：高硬度、耐磨性性能：高硬度、耐磨性-VC等彌散硬化等彌散硬化高熱硬性高熱硬性-600時(shí)時(shí)HRC62,W2C等提高熱硬性等提高熱硬性高淬透性高淬透性-尺寸不大時(shí)可空冷淬火尺寸不大時(shí)可空冷淬火,Cr 等元素提高等元素提高淬透性淬透性 合金刃具鋼合金刃具鋼 c. 高速鋼高速鋼熱處理：熱處理：(鍛造鍛造+)球化退火球化退火(+機(jī)加工機(jī)加工)

27、 淬火淬火+回火回火鍛造目的鍛造目的-成型、使鑄態(tài)粗大碳化物破碎、細(xì)化、分布均勻成型、使鑄態(tài)粗大碳化物破碎、細(xì)化、分布均勻組織：淬火組織：淬火,1280 -增加增加A、M中合金含量中合金含量,提高熱硬性提高熱硬性回火回火,560 ,三次三次-W2C、VC彌散硬化彌散硬化,二次淬火基本消除二次淬火基本消除A最終組織：回火最終組織：回火M + 粒狀碳化物粒狀碳化物 + 少量少量 A 合金刃具鋼合金刃具鋼 c. 高速鋼高速鋼應(yīng)用：高速車刀、鉆頭、銑刀等應(yīng)用：高速車刀、鉆頭、銑刀等 合金刃具鋼合金刃具鋼 合金模具鋼合金模具鋼 a. 冷模具鋼冷模具鋼冷沖、冷鐓、冷擠壓模等冷沖、冷鐓、冷擠壓模等性能：高硬

28、度、耐磨性性能：高硬度、耐磨性,足夠的韌性和疲勞抗力足夠的韌性和疲勞抗力最終熱處理：淬火最終熱處理：淬火 + 低溫回火低溫回火最終組織：回火最終組織：回火M + 碳化物碳化物 + 少量少量 A應(yīng)用：小型模具應(yīng)用：小型模具-9Mn2V、9SiCr、CrWMn等；等；大型模具大型模具-Cr12、Cr12MoV等，熱處理變形小等，熱處理變形小b. 熱模具鋼熱模具鋼熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等性能：耐熱性、熱疲勞抗力高性能：耐熱性、熱疲勞抗力高最終熱處理：淬火最終熱處理：淬火 + 高溫回火高溫回火最終組織：回火最終組織：回火T或回火或回火S應(yīng)用：中小型模具應(yīng)用：中小型模具-5CrMnM

29、o等；等； 大型模具大型模具-3Cr2W8V等等 合金模具鋼合金模具鋼 量具用鋼量具用鋼(卡尺、千分尺等卡尺、千分尺等)性能：性能：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性最終熱處理最終熱處理：淬火：淬火+(-70-80)冷處理冷處理+低溫回火低溫回火+時(shí)效時(shí)效處理處理(120130,保溫幾保溫幾幾十小時(shí)幾十小時(shí),使使M、 A 穩(wěn)定穩(wěn)定,消除內(nèi)消除內(nèi)應(yīng)力應(yīng)力)最終組織：最終組織：回火回火M + 碳化物碳化物 + 少量少量A 應(yīng)用：應(yīng)用：簡(jiǎn)單量具簡(jiǎn)單量具-T10A、T12A等；等； 高精度量具高精度量具-GCr15、CrWMn等等（4）特殊性能鋼）特殊性能鋼 不銹鋼不

30、銹鋼耐熱鋼耐熱鋼耐磨鋼耐磨鋼 不銹鋼不銹鋼 不銹鋼：不銹鋼：是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液，或其他腐蝕介質(zhì)中具有一定化學(xué)穩(wěn)，或其他腐蝕介質(zhì)中具有一定化學(xué)穩(wěn)定性的鋼的總稱。定性的鋼的總稱。 抗腐蝕性能：用腐蝕速率衡量抗腐蝕性能：用腐蝕速率衡量 (1)一般條件下：一般條件下： 完全耐蝕不銹鋼均勻腐蝕速率完全耐蝕不銹鋼均勻腐蝕速率0.01mm/年年； 耐蝕不銹鋼均勻腐蝕速率耐蝕不銹鋼均勻腐蝕速率0.1mm/年年；(2)在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)條件下，如在酸、堿中：在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)條件下，如在酸、堿中：完全耐蝕不銹鋼均勻腐蝕速率完全耐蝕不銹鋼均勻腐蝕速率0.1mm/年年；耐蝕不銹鋼均

31、勻腐蝕速率耐蝕不銹鋼均勻腐蝕速率5%；體積容量；體積容量50Kg(H2)/m3DOE：6.5%,62Kg(H2)/m3（三）實(shí)現(xiàn)氫能經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)（三）實(shí)現(xiàn)氫能經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)氣態(tài)儲(chǔ)氫：氣態(tài)儲(chǔ)氫： 1）能量密度低）能量密度低 2）不太安全）不太安全液化儲(chǔ)氫：液化儲(chǔ)氫： 1）能耗高）能耗高 2）對(duì)儲(chǔ)罐絕熱性能要求高）對(duì)儲(chǔ)罐絕熱性能要求高（四）不同儲(chǔ)氫方式的比較（四）不同儲(chǔ)氫方式的比較固態(tài)儲(chǔ)氫的優(yōu)勢(shì)：固態(tài)儲(chǔ)氫的優(yōu)勢(shì)： 1）體積儲(chǔ)氫容量高）體積儲(chǔ)氫容量高 2）無(wú)需高壓及隔熱容器）無(wú)需高壓及隔熱容器 3）安全性好，無(wú)爆炸危險(xiǎn)）安全性好，無(wú)爆炸危險(xiǎn) 4）可得到高純氫，提高氫的附加值）可得到高純氫，提高氫的

32、附加值（四）不同儲(chǔ)氫方式的比較（四）不同儲(chǔ)氫方式的比較體積比較體積比較氫含量比較氫含量比較金屬氫化物金屬氫化物配位氫化物配位氫化物納米材料納米材料（五）儲(chǔ)氫材料技術(shù)現(xiàn)狀（五）儲(chǔ)氫材料技術(shù)現(xiàn)狀反應(yīng)可逆：反應(yīng)可逆：氫以原子形式儲(chǔ)存，固態(tài)儲(chǔ)氫，安全可靠氫以原子形式儲(chǔ)存，固態(tài)儲(chǔ)氫，安全可靠較高的儲(chǔ)氫體積密度較高的儲(chǔ)氫體積密度目前研制成功的：目前研制成功的： 稀土鑭鎳系稀土鑭鎳系 鈦鐵系鈦鐵系 鎂系鎂系 鈦鈦/鋯系鋯系金屬氫化物儲(chǔ)氫金屬氫化物儲(chǔ)氫堿金屬（堿金屬（Li、Na、K）或堿土金屬（）或堿土金屬（Mg、Ca）與第三主族元素（）與第三主族元素（B、Al）形成）形成儲(chǔ)氫容量高儲(chǔ)氫容量高再氫化難（再氫化

33、難（LiAlH4在在TiCl3、TiCl4等催化下，等催化下，180，8MPa氫壓下獲得氫壓下獲得5%的可逆儲(chǔ)放氫的可逆儲(chǔ)放氫容量）容量）配位氫化物儲(chǔ)氫配位氫化物儲(chǔ)氫碳納米管儲(chǔ)氫碳納米管儲(chǔ)氫（1）金屬的貯氫原理）金屬的貯氫原理（2）貯氫合金材料）貯氫合金材料（3）貯氫合金的應(yīng)用）貯氫合金的應(yīng)用（六）金屬貯氫（六）金屬貯氫（1）金屬的貯氫原理）金屬的貯氫原理改變溫度與壓力條件使反應(yīng)按正反方向交替改變溫度與壓力條件使反應(yīng)按正反方向交替進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)材料的儲(chǔ)放氫的功能。進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)材料的儲(chǔ)放氫的功能。 放熱放熱 金屬（合金）金屬（合金）+ H2 儲(chǔ)氫金屬或合金儲(chǔ)氫金屬或合金 吸熱吸熱MgNi合金合金-19

34、68年美國(guó)布魯克年美國(guó)布魯克-海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室SmC0.5合金合金-1969年年荷蘭菲力普實(shí)驗(yàn)室荷蘭菲力普實(shí)驗(yàn)室LaNi5-荷蘭菲力普實(shí)驗(yàn)室荷蘭菲力普實(shí)驗(yàn)室FeTi-1974年美國(guó)布魯克年美國(guó)布魯克-海文國(guó)立研究所的海文國(guó)立研究所的Reilly和和Wiswall兩人發(fā)現(xiàn)的兩人發(fā)現(xiàn)的氫海綿：氫海綿：某些金屬或合金可以儲(chǔ)存相當(dāng)于某些金屬或合金可以儲(chǔ)存相當(dāng)于自身體積上千倍的氫氣自身體積上千倍的氫氣,輕便安全。輕便安全。（1）金屬的貯氫原理）金屬的貯氫原理面心立方與體心立方中的八面體與四面體結(jié)構(gòu)面心立方與體心立方中的八面體與四面體結(jié)構(gòu)氫化物的結(jié)構(gòu)氫化物的結(jié)構(gòu)合金中氫的位置：合金中氫的位置：

35、H同金屬或合金反應(yīng)，同金屬或合金反應(yīng)，H進(jìn)入其晶格進(jìn)入其晶格間隙里，金屬晶格可看成是容納間隙里，金屬晶格可看成是容納H的容器，在的容器，在FCC和和BCC晶格中，八面體和四面體是晶格中，八面體和四面體是H穩(wěn)定存在的穩(wěn)定存在的2個(gè)位置個(gè)位置LaNi5H6的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)a. 活化處理活化處理制造貯氫材料時(shí)，考慮到表面被氧化物覆蓋及吸附水及制造貯氫材料時(shí)，考慮到表面被氧化物覆蓋及吸附水及氣體等會(huì)影響氫化反應(yīng)，因此應(yīng)先對(duì)材料進(jìn)行表面活氣體等會(huì)影響氫化反應(yīng)，因此應(yīng)先對(duì)材料進(jìn)行表面活化處理?？梢圆捎眉訜峤鈮好摎夂透邏杭託涮幚??；幚怼？梢圆捎眉訜峤鈮好摎夂透邏杭託涮幚?。b. 耐久性和中毒耐久性和中毒

36、當(dāng)向貯氫材料供給新的氫時(shí)，每次都會(huì)帶入氧、水分等當(dāng)向貯氫材料供給新的氫時(shí)，每次都會(huì)帶入氧、水分等不純物，這些不純物在合金或氫化物離子表面聚集，不純物，這些不純物在合金或氫化物離子表面聚集，并形成氧化物等，從而導(dǎo)致吸儲(chǔ)能力的下降，這種現(xiàn)并形成氧化物等，從而導(dǎo)致吸儲(chǔ)能力的下降，這種現(xiàn)象稱為象稱為“表面中毒表面中毒”。影響貯氫材料吸儲(chǔ)能力的因素影響貯氫材料吸儲(chǔ)能力的因素c. 貯氫材料的導(dǎo)熱性貯氫材料的導(dǎo)熱性當(dāng)貯氫材料在反復(fù)吸儲(chǔ)和釋放氫的過(guò)程中，形成厚當(dāng)貯氫材料在反復(fù)吸儲(chǔ)和釋放氫的過(guò)程中，形成厚度為度為525m的微粉層，其平均有效導(dǎo)熱系數(shù)為的微粉層，其平均有效導(dǎo)熱系數(shù)為0.5W/(mK)，導(dǎo)熱性能很差

37、。，導(dǎo)熱性能很差。d. 粉末化粉末化貯氫材料在吸儲(chǔ)和釋放氫的過(guò)程中，它會(huì)反復(fù)膨脹貯氫材料在吸儲(chǔ)和釋放氫的過(guò)程中，它會(huì)反復(fù)膨脹和收縮，從而導(dǎo)致出現(xiàn)粉末現(xiàn)象。這一現(xiàn)象會(huì)使和收縮，從而導(dǎo)致出現(xiàn)粉末現(xiàn)象。這一現(xiàn)象會(huì)使裝置內(nèi)的充填密度增高、傳熱效率降低、裝置局裝置內(nèi)的充填密度增高、傳熱效率降低、裝置局部地方會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力；同時(shí)形成微粉還會(huì)隨氫氣流部地方會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力；同時(shí)形成微粉還會(huì)隨氫氣流動(dòng)，造成閥門和管道阻塞。動(dòng)，造成閥門和管道阻塞。e. 滯后現(xiàn)象與坪域。滯后現(xiàn)象與坪域。影響貯氫材料吸儲(chǔ)能力的因素影響貯氫材料吸儲(chǔ)能力的因素1） 容易活化，貯氫量大、能量密度高；容易活化，貯氫量大、能量密度高；2）吸氫和放氫速

38、度快，氫擴(kuò)散速度大，可逆性好；）吸氫和放氫速度快，氫擴(kuò)散速度大，可逆性好；3）氫化物生產(chǎn)熱??；）氫化物生產(chǎn)熱??；4）有較平坦和較寬的平衡平臺(tái)壓區(qū)，分解壓適中，）有較平坦和較寬的平衡平臺(tái)壓區(qū)，分解壓適中，滯后??；滯后??；5）有效導(dǎo)熱率大，電催化活性高；）有效導(dǎo)熱率大，電催化活性高；6）化學(xué)穩(wěn)定性好；）化學(xué)穩(wěn)定性好；7）在貯存與運(yùn)輸過(guò)程中性能可靠；）在貯存與運(yùn)輸過(guò)程中性能可靠；8）原料來(lái)源廣，成本低廉。）原料來(lái)源廣，成本低廉。實(shí)用貯氫金屬氫化物的特征實(shí)用貯氫金屬氫化物的特征（2）貯氫合金材料）貯氫合金材料（2）貯氫合金材料）貯氫合金材料AB5型稀土類及鈣系貯氫合金主要有以下幾個(gè)類型：型稀土類及鈣系

39、貯氫合金主要有以下幾個(gè)類型： LaNi5系貯氫合金系貯氫合金 MmNi5系貯氫合金系貯氫合金 CaNi5系貯氫合金系貯氫合金稀土類及鈣系貯氫合金稀土類及鈣系貯氫合金 LaNi5是六方晶格是六方晶格(晶格常數(shù)晶格常數(shù)a0=0.5017nm,c0=0.3982nm,c0/a0=0.794,V=0.0868nm3)，其中有許多間隙位置，可其中有許多間隙位置，可以固溶大量的氫。以固溶大量的氫。 LaNi5LaNi5具有具有CaCu5的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu) 在室溫下一個(gè)單胞可與在室溫下一個(gè)單胞可與6個(gè)氫原子結(jié)合，形成六方個(gè)氫原子結(jié)合，形成六方晶格的晶格的LaNi5H6（晶格常數(shù)（晶格常數(shù)a0=0.5388

40、nm,c0=0.4250nm,c0/a0=0.789,V=0.10683nm3），晶格體積增加了），晶格體積增加了23.5%。 LaNi5形成氫化物的形成氫化物的H=-30.93kJ/mol H2，S=-108.68kJ/mol H2。LaNi5 優(yōu)點(diǎn)：吸氫量大；優(yōu)點(diǎn)：吸氫量大； 平衡壓力適中而平坦；平衡壓力適中而平坦； 放氫快，滯后??；放氫快，滯后??； 容易活化，室溫下即可活化；容易活化，室溫下即可活化； 具有良好的抗雜質(zhì)氣體中毒性具有良好的抗雜質(zhì)氣體中毒性 缺點(diǎn)：成本高，大規(guī)模使用受到限制缺點(diǎn)：成本高，大規(guī)模使用受到限制 吸放氫過(guò)程中晶胞體積膨脹大吸放氫過(guò)程中晶胞體積膨脹大LaNi5 采用

41、混合稀土采用混合稀土Mm（La、Ce、Sm）替代）替代La是降低成本的有效途徑，但是降低成本的有效途徑，但MmNi5的氫分解的氫分解壓升高，滯后壓差大，給使用帶來(lái)困難。壓升高，滯后壓差大，給使用帶來(lái)困難。 MmNi5的活化性能不如的活化性能不如LaNi5，而且室溫吸，而且室溫吸氫平衡壓力太高（氫平衡壓力太高（1.3MPa），用于貯氫尚），用于貯氫尚不合適。不合適。MmNi5 CaNi5與氫反應(yīng)生成具有六方晶格結(jié)構(gòu)的與氫反應(yīng)生成具有六方晶格結(jié)構(gòu)的CaNi5H56的氫化物，的氫化物，20時(shí)，平衡分解壓為時(shí)，平衡分解壓為0.03MPa。100時(shí)，分解壓為時(shí)，分解壓為0.5MPa。CaNi5的穩(wěn)定性較

42、差，其氫化物在室溫下貯的穩(wěn)定性較差，其氫化物在室溫下貯存數(shù)年，吸氫量要減少存數(shù)年，吸氫量要減少1/2，若在，若在49100下使用下使用1周后，其等溫線發(fā)生傾斜，而且吸周后，其等溫線發(fā)生傾斜，而且吸氫量減少，但在減壓加熱下可以再生。氫量減少，但在減壓加熱下可以再生。CaNi5鈦系貯氫合金：鈦系貯氫合金： 鈦鐵系合金鈦鐵系合金 鈦鎳系合金鈦鎳系合金 鈦錳系合金鈦錳系合金 鈦鋯系合金鈦鋯系合金鈦系貯氫合金鈦系貯氫合金 優(yōu)點(diǎn)：釋氫壓力低，價(jià)格便宜。優(yōu)點(diǎn)：釋氫壓力低，價(jià)格便宜。 缺點(diǎn)：活化困難，抗雜質(zhì)氣體中毒能力差，缺點(diǎn)：活化困難，抗雜質(zhì)氣體中毒能力差，反復(fù)吸釋氫后性能下降。反復(fù)吸釋氫后性能下降。 在鈦

43、鐵二元合金的基礎(chǔ)上，用合金元素代替在鈦鐵二元合金的基礎(chǔ)上，用合金元素代替Fe，可改善活化性能，滯后現(xiàn)象小。，可改善活化性能，滯后現(xiàn)象小。鈦鐵系合金鈦鐵系合金 Ti-Ni系有三種化合物，即系有三種化合物，即Ti2Ni、TiNi、TiNi3. 在在270以下，以下，TiNi與氫反應(yīng)生成穩(wěn)定的氫化物與氫反應(yīng)生成穩(wěn)定的氫化物TiNiH1.4。 Ti2Ni與氫反應(yīng)生成穩(wěn)定的氫化物與氫反應(yīng)生成穩(wěn)定的氫化物TiNiH2。 常用的合金化措施是在常用的合金化措施是在Ti2Ni或或TiNi合金中加入合金中加入Zr、V代替部分代替部分Ti可以提高電化學(xué)容量；用可以提高電化學(xué)容量；用Al代替部分代替部分Ni也可提高循

44、環(huán)壽命，但電極比容量降低。也可提高循環(huán)壽命，但電極比容量降低。鈦鎳系合金鈦鎳系合金 TiMn系合金是在系合金是在TiMn2的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。TiMn2合金在室溫條件下不吸氫，當(dāng)合金在室溫條件下不吸氫，當(dāng)Ti含量增加時(shí)，含量增加時(shí)，合金可以與氫反應(yīng)，生成合金可以與氫反應(yīng)，生成TiMn1.5H2.4氫化物。氫化物。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：吸氫量大、初期氫化容易；反應(yīng)速度快。反吸氫量大、初期氫化容易；反應(yīng)速度快。反復(fù)吸、放氫性能穩(wěn)定；價(jià)格便宜。復(fù)吸、放氫性能穩(wěn)定；價(jià)格便宜。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：粉化嚴(yán)重、中毒后再生性能較差。粉化嚴(yán)重、中毒后再生性能較差。 在在TiMn1.5合金的基礎(chǔ)上用其他合金

45、元素，如合金的基礎(chǔ)上用其他合金元素，如Zr部分部分代替代替Ti，用，用Cr、V、Fe、Cu、Ni、Co、Mo等部分等部分代替代替Mn可以進(jìn)一步改善合金的性能?？梢赃M(jìn)一步改善合金的性能。 鈦錳系合金鈦錳系合金 Ti-Zr-Ni-V-Cr是美國(guó)是美國(guó)Ovonic公司開(kāi)發(fā)的具有公司開(kāi)發(fā)的具有代表性的新型代表性的新型Ti系合金，已成功應(yīng)用于鎳氫系合金，已成功應(yīng)用于鎳氫電池。其中添加電池。其中添加V、Zr可提高單位體積的貯可提高單位體積的貯氫能力，達(dá)到或超過(guò)氫能力，達(dá)到或超過(guò)MmNi5合金的水平，而合金的水平，而添加添加Cr是為了增強(qiáng)合金的抗氧化性，提高充是為了增強(qiáng)合金的抗氧化性，提高充放電周期壽命。放

46、電周期壽命。鈦鋯系合金鈦鋯系合金鎂系貯氫合金鎂系貯氫合金鎂鎳、鎂銅、鎂鐵、鎂鈦等合金鎂鎳、鎂銅、鎂鐵、鎂鈦等合金特點(diǎn)：特點(diǎn)：吸氫量大吸氫量大(可達(dá)材料自重的可達(dá)材料自重的5.15.8),重量輕重量輕,價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)放氫時(shí)需缺點(diǎn)放氫時(shí)需要要250以上高溫以上高溫,速率慢速率慢合成方法：合成方法：機(jī)械球磨和氫化燃燒法機(jī)械球磨和氫化燃燒法鋯系貯氫合金鋯系貯氫合金鋯鉻、鋯錳等二元合金和鋯鉻鐵錳、鋯鋯鉻、鋯錳等二元合金和鋯鉻鐵錳、鋯鉻鐵鎳等多元合金鉻鐵鎳等多元合金 特點(diǎn)：特點(diǎn)：高溫下高溫下(100以上以上)具有很好的貯具有很好的貯氫特性氫特性,能大量、快速和高效率地吸收和能大量、快速和高效率

47、地吸收和釋放氫氣釋放氫氣,熱含量較低熱含量較低,可在高溫下使用可在高溫下使用 鐵系貯氫合金鐵系貯氫合金鐵鈦和鐵鈦錳等合金鐵鈦和鐵鈦錳等合金 特點(diǎn)：特點(diǎn)：貯氫性能優(yōu)良、價(jià)格低廉貯氫性能優(yōu)良、價(jià)格低廉;與氫氣發(fā)生反應(yīng)困難與氫氣發(fā)生反應(yīng)困難,需在需在400以上的高溫和真空下進(jìn)行處理。以上的高溫和真空下進(jìn)行處理。釩基貯氫合金釩基貯氫合金VH、VH2 特點(diǎn)：特點(diǎn)：貯氫量大、常溫下吸放氫、反應(yīng)速貯氫量大、常溫下吸放氫、反應(yīng)速率快率快;表面易生成氧化物表面易生成氧化物,激活難度增大。激活難度增大。V3TiNi0.56Mx:x=0.0460.24,M為為Al,Si,Mn,Fe,Co,Cu,Ge,Zr,Nb,M

48、o,Ta,HfA 用于氫氣的貯存和運(yùn)輸用于氫氣的貯存和運(yùn)輸對(duì)貯氫裝置的要求：對(duì)貯氫裝置的要求：a.提高熱傳導(dǎo)性；提高熱傳導(dǎo)性；b.提供氫化物足夠多的膨脹空間；提供氫化物足夠多的膨脹空間；c.滿足密封、耐壓、抗氫脆的要求；滿足密封、耐壓、抗氫脆的要求；d.耐用、壽命長(zhǎng)。耐用、壽命長(zhǎng)。（3）貯氫合金的應(yīng)用）貯氫合金的應(yīng)用B 氫能汽車氫能汽車MH氫汽車燃料供給系統(tǒng)氫汽車燃料供給系統(tǒng)（3）貯氫合金的應(yīng)用）貯氫合金的應(yīng)用B 氫能汽車氫能汽車氫化物滿足的條件：氫化物滿足的條件：吸熱能小；放氫壓力為零點(diǎn)幾個(gè)吸熱能小；放氫壓力為零點(diǎn)幾個(gè)MPa；貯氫；貯氫密度高；性能劣化少；成本低；壽命長(zhǎng)。密度高；性能劣化少；

49、成本低；壽命長(zhǎng)。常用材料為：常用材料為：TiFe氫化物和氫化物和Mg系氫化物。系氫化物。C 氫的分離、回收與凈化氫的分離、回收與凈化基本原理有兩個(gè)方面：基本原理有兩個(gè)方面： 金屬與氫反應(yīng)生成金屬氫化物；金屬與氫反應(yīng)生成金屬氫化物； b. 貯氫材料對(duì)氫原子有特殊的親和力，貯氫材料對(duì)氫原子有特殊的親和力，對(duì)氫有選擇性吸收作用，而對(duì)其他氣對(duì)氫有選擇性吸收作用，而對(duì)其他氣體雜質(zhì)則有排斥作用。體雜質(zhì)則有排斥作用。a. 常用材料為：常用材料為：TiMn1.5、M1Ni5系。系。（3）貯氫合金的應(yīng)用）貯氫合金的應(yīng)用D 在電池上的應(yīng)用在電池上的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：有較高的比能量，能量密度為有較高的比能量，能量密度

50、為Ni-Cd電池的電池的1.5倍；倍；無(wú)鎘的公害，不污染環(huán)境；無(wú)鎘的公害，不污染環(huán)境；充放電速度快，記憶效應(yīng)小；充放電速度快，記憶效應(yīng)小；與與Ni-Cd電池的工作電壓相同電池的工作電壓相同(1.2eV)。（3）貯氫合金的應(yīng)用）貯氫合金的應(yīng)用E 空調(diào)、熱泵及熱貯存空調(diào)、熱泵及熱貯存氫化物裝置的特點(diǎn)：氫化物裝置的特點(diǎn)：a. 可利用廢熱和太陽(yáng)能等低品位的熱源驅(qū)動(dòng)工作；可利用廢熱和太陽(yáng)能等低品位的熱源驅(qū)動(dòng)工作；b. 是氣固相作用，無(wú)腐蝕、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件是氣固相作用，無(wú)腐蝕、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件(無(wú)磨損、無(wú)無(wú)磨損、無(wú)噪音噪音)；c. 系統(tǒng)工作溫度范圍大，工作溫度可調(diào)，不存在氟系統(tǒng)工作溫度范圍大，工作溫度可調(diào)，不存在氟

51、利昂對(duì)大氣臭氧層的破壞作用；利昂對(duì)大氣臭氧層的破壞作用；d. 可達(dá)到制冷可達(dá)到制冷-采暖雙向目的。采暖雙向目的。G 其他方面的應(yīng)用其他方面的應(yīng)用氫同位素分離氫同位素分離金屬氫化物作催化劑金屬氫化物作催化劑利用貯氫合金貯能發(fā)電利用貯氫合金貯能發(fā)電利用貯氫合金變風(fēng)能為熱能利用貯氫合金變風(fēng)能為熱能貯氫合金的真空絕熱管貯氫合金的真空絕熱管熱熱-壓傳感器和熱液激勵(lì)器壓傳感器和熱液激勵(lì)器 利用儲(chǔ)氫合金有恒定的利用儲(chǔ)氫合金有恒定的P-C-T曲線的特點(diǎn)，曲線的特點(diǎn)，可以制作熱可以制作熱-壓傳感器。它利用氫化物分解壓和壓傳感器。它利用氫化物分解壓和溫度的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系通過(guò)壓力來(lái)測(cè)量溫度。溫度的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系通過(guò)壓力

52、來(lái)測(cè)量溫度。6. 超塑性合金超塑性合金(superelastic alloys) 最初是在最初是在Zn-22Al的合金中發(fā)現(xiàn)的；的合金中發(fā)現(xiàn)的；1920年，德國(guó)年，德國(guó)人羅森漢在對(duì)人羅森漢在對(duì)Zn-Al-Cu三元合金研究中，發(fā)現(xiàn)合金經(jīng)冷軋三元合金研究中，發(fā)現(xiàn)合金經(jīng)冷軋后具有暫時(shí)的高塑性。后具有暫時(shí)的高塑性。 1928年，英國(guó)物理學(xué)家森金斯定義：凡金屬在適當(dāng)?shù)哪辏?guó)物理學(xué)家森金斯定義：凡金屬在適當(dāng)?shù)臏囟认伦兊孟褴浱且粯尤彳?，而且其?yīng)變速度為溫度下變得像軟糖一樣柔軟，而且其應(yīng)變速度為10mm/s時(shí)時(shí)產(chǎn)生產(chǎn)生300以上的延伸率，均屬超塑性現(xiàn)象。以上的延伸率，均屬超塑性現(xiàn)象。 1945年，蘇聯(lián)包奇瓦

53、爾提出了年，蘇聯(lián)包奇瓦爾提出了“超塑性超塑性” 術(shù)語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)。已發(fā)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)170多種合金材料具有超塑性，如純的多種合金材料具有超塑性，如純的Pb、Al、Cu、Be以及以及Al、Ti、Zn、Fe、Ni為基體的合金，對(duì)鋼和鑄鐵的為基體的合金，對(duì)鋼和鑄鐵的超塑性現(xiàn)在也有報(bào)道。超塑性現(xiàn)在也有報(bào)道。超塑性現(xiàn)象：超塑性現(xiàn)象：金屬合金在特定的情況下金屬合金在特定的情況下(一定的組一定的組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)、一定的溫度條件、較慢的應(yīng)變速率等織結(jié)構(gòu)狀態(tài)、一定的溫度條件、較慢的應(yīng)變速率等)可可以像麥芽糖一樣在外力作用下發(fā)生粘滯性變形，達(dá)到非以像麥芽糖一樣在外力作用下發(fā)生粘滯性變形，達(dá)到非常大的變形量而不破裂。常大的變形量而

54、不破裂。超塑性合金的特點(diǎn)：超塑性合金的特點(diǎn)：變形抵抗力較??；延伸率很變形抵抗力較??；延伸率很高，可以達(dá)到百萬(wàn)分之幾千高，可以達(dá)到百萬(wàn)分之幾千(普通的結(jié)構(gòu)鋼延伸率僅能普通的結(jié)構(gòu)鋼延伸率僅能達(dá)到百分之幾十達(dá)到百分之幾十)，無(wú)頸縮、易成型。，無(wú)頸縮、易成型。超塑性產(chǎn)生的條件超塑性產(chǎn)生的條件使材料產(chǎn)生超細(xì)化晶粒使材料產(chǎn)生超細(xì)化晶粒適宜的應(yīng)變速率和溫度適宜的應(yīng)變速率和溫度晶粒的超細(xì)化、等軸化以及晶粒的超細(xì)化、等軸化以及穩(wěn)定化可通過(guò)合金化，控制穩(wěn)定化可通過(guò)合金化，控制凝固過(guò)程、熱處理、形變熱凝固過(guò)程、熱處理、形變熱處理、粉末冶金、機(jī)械加工處理、粉末冶金、機(jī)械加工等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)晶粒間沿晶界滑動(dòng)

55、而造成通過(guò)晶粒間沿晶界滑動(dòng)而造成超塑性的微觀機(jī)制超塑性的微觀機(jī)制（1）細(xì)晶超塑性）細(xì)晶超塑性通過(guò)特殊處理通過(guò)特殊處理,使合金的晶粒尺寸由通常的使合金的晶粒尺寸由通常的0.1mm左右左右,減減小到小到10m以下以下,合金就可以具備超塑性的條件合金就可以具備超塑性的條件（2）相變超塑性動(dòng)態(tài)超塑性）相變超塑性動(dòng)態(tài)超塑性合金發(fā)生固態(tài)相變的溫度附近合金發(fā)生固態(tài)相變的溫度附近,進(jìn)行反復(fù)地加熱和冷卻進(jìn)行反復(fù)地加熱和冷卻,在在此過(guò)程中對(duì)金屬合金施加一定的外力此過(guò)程中對(duì)金屬合金施加一定的外力,導(dǎo)致超塑性變形導(dǎo)致超塑性變形（3）相變致塑性）相變致塑性有的合金中有的合金中,形變過(guò)程能誘發(fā)馬氏體相變形變過(guò)程能誘發(fā)馬氏

56、體相變,導(dǎo)致很大的塑性導(dǎo)致很大的塑性超塑性合金的類型超塑性合金的類型(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件(2)金屬壓力加工金屬壓力加工(3)難加工的材料難加工的材料(4)固態(tài)下合金的結(jié)合固態(tài)下合金的結(jié)合(5)減振材料減振材料超塑性的應(yīng)用超塑性的應(yīng)用7. 減振合金減振合金(damping alloys)傳統(tǒng)的減振方法：傳統(tǒng)的減振方法：把機(jī)器整體做得非常結(jié)實(shí)笨重，或采用多孔的吸聲材料把機(jī)器整體做得非常結(jié)實(shí)笨重，或采用多孔的吸聲材料，把振源包起來(lái)，阻止聲音泄漏和傳播，效果不理想；，把振源包起來(lái)，阻止聲音泄漏和傳播，效果不理想；使用塑料代替金屬的減振消音效果較好，如用尼龍制造使用塑料代替金屬的減振消音效

57、果較好，如用尼龍制造的齒輪，但塑料的強(qiáng)度和耐高溫腐蝕性能滿足不了實(shí)際的齒輪，但塑料的強(qiáng)度和耐高溫腐蝕性能滿足不了實(shí)際需要。需要。7. 減振合金減振合金(damping alloys)減振合金：減振合金：又稱阻尼合金，是一種阻尼（內(nèi)耗）大，又稱阻尼合金，是一種阻尼（內(nèi)耗）大，能使振動(dòng)迅速衰減的特種金屬材料。能使振動(dòng)迅速衰減的特種金屬材料。阻尼阻尼-使振動(dòng)能量隨時(shí)間或距離逐步耗損使振動(dòng)能量隨時(shí)間或距離逐步耗損的因素。如振動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的因素。如振動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻礙及外部介質(zhì)摩擦等。的阻礙及外部介質(zhì)摩擦等。7. 減振合金減振合金(damping alloys)減振合金的研究與發(fā)

58、展：減振合金的研究與發(fā)展：20世紀(jì)世紀(jì)50年代初，美國(guó)和英國(guó)首先開(kāi)始研究金屬減振年代初，美國(guó)和英國(guó)首先開(kāi)始研究金屬減振特性，開(kāi)發(fā)了特性，開(kāi)發(fā)了Mn-Cu系減振合金。系減振合金。Mn的含量的含量80的合的合金鑄塊掉在地上，發(fā)出微弱的聲音。至今已有數(shù)十種金鑄塊掉在地上，發(fā)出微弱的聲音。至今已有數(shù)十種減振合金，如耐腐蝕的減振合金，如耐腐蝕的Co-Ni系合金；用作火箭衛(wèi)星的系合金；用作火箭衛(wèi)星的精密儀器防震臺(tái)架的精密儀器防震臺(tái)架的Mg-Zr合金；耐腐蝕性好的合金；耐腐蝕性好的Ni-Ti合金；加工性和耐蝕性均好的合金；加工性和耐蝕性均好的Fe-Zr-Al系合金等。系合金等。減振合金的分類：減振合金的分類

59、：(1)孿晶型：孿晶型：錳銅合金和鎳鈦合金是最好的孿晶型減振合金，錳銅合金和鎳鈦合金是最好的孿晶型減振合金，已經(jīng)實(shí)用化。錳銅系合金在外界振動(dòng)作用下，由于馬氏體相變所已經(jīng)實(shí)用化。錳銅系合金在外界振動(dòng)作用下，由于馬氏體相變所發(fā)生的孿晶界容易移動(dòng)，伴隨孿晶界的移動(dòng)產(chǎn)生靜滯作用而造成發(fā)生的孿晶界容易移動(dòng)，伴隨孿晶界的移動(dòng)產(chǎn)生靜滯作用而造成能量損失，具有減振作用。錳銅合金減振系數(shù)高，耐腐蝕優(yōu)良，能量損失，具有減振作用。錳銅合金減振系數(shù)高，耐腐蝕優(yōu)良，常用制作高負(fù)荷的轉(zhuǎn)動(dòng)部件和受沖擊的結(jié)構(gòu)件，如鑿巖機(jī)鉆桿、常用制作高負(fù)荷的轉(zhuǎn)動(dòng)部件和受沖擊的結(jié)構(gòu)件，如鑿巖機(jī)鉆桿、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的鏈條導(dǎo)軌、汽車凸輪軸齒輪等。缺點(diǎn)

60、是：使用溫度鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的鏈條導(dǎo)軌、汽車凸輪軸齒輪等。缺點(diǎn)是：使用溫度偏低，一般低于偏低，一般低于80；合金的塑性低，冷熱加工性較差；減振特；合金的塑性低，冷熱加工性較差；減振特性隨時(shí)光流逝有下降趨勢(shì)。鎳鈦合金具有優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性性隨時(shí)光流逝有下降趨勢(shì)。鎳鈦合金具有優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性和抗大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是性能對(duì)化學(xué)成分很敏感，而且較難于和抗大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是性能對(duì)化學(xué)成分很敏感，而且較難于加工。加工。 減振合金的分類：減振合金的分類：(2)鐵磁性型：鐵磁性型：合金的減振效果主要依靠磁疇壁在交合金的減振效果主要依靠磁疇壁在交變應(yīng)力作用下的不可逆移動(dòng)，導(dǎo)致磁一機(jī)械滯后而損變應(yīng)力作用下的不可