【大學課件】金屬材料的制備 冶金

金屬材料的制備冶金PPT歡迎來到金屬材料制備與冶金工藝的學習之旅。本課程將帶您深入了解金屬材料從原礦到成品的全過程，探索現(xiàn)代冶金技術(shù)的奧秘。課程概述1金屬材料基礎(chǔ)介紹金屬材料的概念、特點和分類。2冶金工藝流程詳解從開采到加工的各個環(huán)節(jié)。3先進技術(shù)與未來趨勢探討新工藝、新技術(shù)及行業(yè)發(fā)展方向。金屬材料的概念和特點概念金屬材料是以金屬元素為主要成分，具有金屬特性的工程材料。特點良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性金屬光澤可塑性和延展性高強度和韌性金屬材料的分類黑色金屬以鐵為主要成分的金屬材料，如鋼鐵、生鐵等。有色金屬除鐵之外的其他金屬，如銅、鋁、金、銀等。貴金屬稀有且價值高的金屬，如金、銀、鉑等。輕金屬密度小于4.5g/cm3的金屬，如鋁、鎂、鈦等。金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域建筑工程鋼筋、鋼梁、鋁合金門窗等結(jié)構(gòu)材料。交通運輸汽車車身、飛機機身、高速列車等。電子工業(yè)電路板、導(dǎo)線、散熱器等電子元件。醫(yī)療器械手術(shù)器械、植入物、醫(yī)療設(shè)備外殼等。金屬材料的生產(chǎn)流程1開采從礦山中開采含有金屬的原礦石。2選礦將有用礦物與脈石分離，提高礦石品位。3冶煉通過化學或電化學方法從礦石中提取金屬。4精煉去除雜質(zhì)，提高金屬純度。5加工通過各種工藝將金屬制成所需形狀和性能的產(chǎn)品。金屬的開采露天開采適用于靠近地表的礦床，大規(guī)模機械化作業(yè)。地下開采適用于深層礦床，通過井巷系統(tǒng)進行開采。海底開采新興的開采方式，主要用于海底金屬礦藏的開采。金屬礦石的選礦破碎篩分將大塊礦石破碎成適當大小。磨礦分級進一步粉碎礦石并按粒度分級。選別利用物理化學方法分離有用礦物。脫水去除選礦產(chǎn)品中多余的水分。金屬礦石的燒結(jié)與球團燒結(jié)將細粒礦石加熱粘結(jié)成多孔塊狀體，提高透氣性。球團將粉礦壓制成球形顆粒，經(jīng)高溫焙燒后形成致密球團。金屬礦石的還原1高溫還原利用高溫和還原劑去除氧化物中的氧。2化學還原通過化學反應(yīng)將金屬從化合物中分離出來。3電解還原利用電流將金屬離子還原成金屬。金屬的冶煉火法冶金利用高溫使金屬熔化或氣化，進行提取和精煉。濕法冶金利用化學反應(yīng)在溶液中提取和分離金屬。電冶金利用電解原理從溶液或熔融狀態(tài)中提取金屬。電解冶金1電解槽準備設(shè)置陽極、陰極和電解質(zhì)溶液。2通電施加直流電，使金屬離子向陰極移動。3沉積金屬離子在陰極得到電子，形成純金屬。4收集從陰極收集沉積的純金屬。銅的冶煉1粗銅冶煉將銅精礦熔煉成含銅98%左右的粗銅。2火法精煉去除粗銅中的硫、鐵等雜質(zhì)。3電解精煉通過電解法進一步提純，得到99.99%純度的陰極銅。鋁的冶煉氧化鋁生產(chǎn)通過拜耳法從鋁土礦中提取氧化鋁。熔融電解在950℃左右將氧化鋁熔融電解。鋁液收集從電解槽底部收集純鋁液。鑄錠將鋁液澆注成各種形狀的鋁錠。鋼的冶煉高爐煉鐵將鐵礦石還原成生鐵。轉(zhuǎn)爐煉鋼將生鐵轉(zhuǎn)化為鋼水。電爐煉鋼利用電弧高溫熔煉鋼材。連續(xù)鑄造將鋼水澆注成型。高爐煉鋼法1裝料將鐵礦石、焦炭、石灰石等原料加入高爐。2還原CO氣體還原鐵礦石，生成海綿鐵。3熔化海綿鐵進一步熔化，形成生鐵。4出鐵從爐底放出生鐵，進行后續(xù)精煉。電爐煉鋼法1裝料將廢鋼、生鐵等原料裝入電弧爐。2熔化通過電弧產(chǎn)生的高溫熔化金屬。3精煉加入合金元素，調(diào)整成分。4出鋼將精煉后的鋼水倒入鋼包。鋼的熱處理退火緩慢加熱后慢慢冷卻，降低硬度，提高塑性。正火加熱到奧氏體區(qū)后空冷，細化晶粒。淬火快速冷卻，提高硬度和強度?；鼗鸫慊鸷笤俅渭訜?，降低脆性，提高韌性。金屬材料的加工熱加工鍛造軋制擠壓冷加工沖壓拉伸彎曲金屬材料的熱加工鍛造通過錘擊或壓制使金屬發(fā)生塑性變形，改善內(nèi)部結(jié)構(gòu)。軋制將金屬坯料通過兩個旋轉(zhuǎn)的軋輥，壓制成所需形狀。擠壓將金屬材料強制通過模具孔口，制成各種截面形狀的長條產(chǎn)品。金屬材料的機械加工車削用車床對旋轉(zhuǎn)的工件進行切削加工。銑削用旋轉(zhuǎn)的刀具對工件進行切削。鉆削用鉆頭在工件上加工圓柱形孔。磨削用磨料磨具對工件表面進行精加工。金屬材料的表面處理電鍍在金屬表面電解沉積一層其他金屬，提高耐蝕性和裝飾性。噴涂在金屬表面噴涂保護層，增強防腐能力。陽極氧化在鋁合金表面形成致密氧化膜，提高硬度和耐蝕性。熱浸鍍將金屬浸入熔融金屬中，形成合金層，如鍍鋅。金屬材料的焊接熔化焊電弧焊氣體保護焊電阻焊壓力焊摩擦焊超聲波焊爆炸焊金屬材料的切削加工選擇刀具根據(jù)加工材料和要求選擇合適的刀具。設(shè)定參數(shù)調(diào)整切削速度、進給量和切削深度。進行加工啟動機床，開始切削過程。質(zhì)量檢測檢查加工精度和表面質(zhì)量。金屬材料的熱處理工藝1加熱將金屬加熱到特定溫度，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。2保溫在特定溫度下保持一定時間，確保組織充分轉(zhuǎn)變。3冷卻以不同速度冷卻，如淬火、正火、退火等。4回火對淬火后的金屬進行二次加熱，調(diào)整性能。金屬材料的熱處理設(shè)備金屬材料的質(zhì)量控制顯微組織分析觀察金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，評估熱處理效果。硬度測試測量金屬表面硬度，評估材料性能。力學性能測試進行拉伸、彎曲等試驗，評估材料強度。無損檢測使用X射線、超聲波等方法檢測內(nèi)部缺陷。金屬材料的新工藝和新技術(shù)3D打印利用金屬粉末逐層堆積，制造復(fù)雜形狀零件。粉末冶金通過壓制和燒結(jié)金屬粉末，生產(chǎn)高精度零件。超塑性成形利用材料的超塑性，在較低應(yīng)力下大變形成型?？焖倌碳夹g(shù)通過快速冷卻熔體，制備新型金屬材料。金屬材料的未來發(fā)展趨勢1納米材料開發(fā)納米級金屬材料，提高性能。2智能材料研究能響應(yīng)外界刺激的金屬材料。3輕量化開發(fā)高強度輕質(zhì)合金，節(jié)能減排。4綠色冶金發(fā)展低碳、環(huán)保的冶金工藝。主要參考文獻《金屬材料學》崔忠圻，機械工業(yè)出版社《冶金原理》戴永年，冶金工業(yè)出版社《金屬材料及