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冶金

冶金一、冶金工艺：

1.火法：

用高温从矿石中提取金属或其化合物的方法（矿石准备、冶炼、精炼三过程），主要方法：

提炼（最广）、氯化（轻、稀金属）、喷射、真空冶金。

2.湿法：

浸取、固液分离、溶液富集、提取金属或化合物四过程。

3.电冶金：

用电能从矿石或其他原料中提取、回收、精炼金属的冶金过程。

包括电热熔炼（等离子、电磁冶金）、水溶液电解（电解精炼、电解提取）、熔盐电解三方面内容。

二、钢铁冶炼：

从开采铁矿石到使之变成共制造零件所使用的钢材和铸造生铁为止的全过程（铁矿石、炼铁（铸造生铁）、炼钢、铸锭、轧制、钢材）。

1、生铁冶炼：

a、原料：

铁矿石、熔剂、耐火材料、燃料。

b、装置：

高炉。

c、高炉冶炼目的：

将铁矿石炼成生铁。

过程就是对矿石进行铁的还原过程和除去脉石的造渣过程。

d、主副产品：

生铁、炉渣、煤气。

2、钢的冶炼：

炼钢的目的是去除生铁中多余的碳和大量杂质元素。

元素的氧化、造渣脱磷和脱硫、脱氧及合金化三过程。

碱性平炉、电弧炉、氧气顶吹炼钢三方法。

三、1、铜的冶炼：

火法、湿法冶金两方法。

火法炼铜：

精铜矿、熔炼、冰铜、粗铜、火法精炼、电解精炼、纯铜。

2、铝的冶炼：

氧化铝的制备（湿碱法、干碱法）、氧化炉的电解两步骤。

铸造：

液态金属充填铸型型腔并在其中凝固和冷却的过程。

一、金属充型能力：

受金属流动性（主要与化学成分有关）、浇注条件（浇注温度、充型压力）、铸件结构影响。

二、铸件的凝固与收缩：

1、凝固方式（受合金的凝固温度范围和铸件凝固期间固、液相界面前沿的温度梯度）：

逐层、糊状、中间凝固。

2、铸件的收缩：

经历液态收缩、凝固收缩、固态收缩。

3、收缩对铸件质量的影响：

a、缩孔和疏松、b、铸造应力、裂纹和变形。

四、砂型铸造：

用型砂来制备铸型来生产铸件的铸造方法。

生产过程包括技术准备、生产准备、工艺过程（造型、合箱、浇注、落砂和清理）三环节。

特点：

适应性强、生产准备简单，劳动强度大、条件差，铸件尺寸精度低、表面和内在质量差。

五、特种铸造：

有别于砂型铸造的其他铸造方法的统称。

有金属型、熔模（又称精密铸造，主要工序有蜡模制造、制壳、脱蜡、焙烧、浇注。

特点：

a、可得尺寸精确、表面光洁的铸件b、可造形状复杂的铸件c、不受铸造合金种类限制d、工艺过程复杂、工序繁多、生产周期长）、压力、低压、离心、消失模铸造。

六、压力铸造七、低压铸造八、离心铸造：

将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金属在离心力的作用下填充铸型并凝固成型九、连续铸造十、消失模铸造（会产生大量气体污染环境）。

金属压力加工一、锻造：

1、自由锻造：

借助锻压设备上下砧块的压力使坯料成型的压力加工方法。

A、工艺过程：

设计锻件图、下料、加热、锻造、冷却及热处理、b、工序：

基本、辅助、修整工序三类c、特点：

设备通用性、操作工具简单、生产率低、金属损耗大、质量范围大。

2、模型锻造：

a工艺过程：

确定变形工步、设计锻模及模膛、锻后工序（切边冲孔、校正、精压、热处理、清理）。

b、特点：

生产率高，锻件形状更接近零件形状且尺寸精确，可锻造出较复杂的锻件。

3、胎模铸造：

在自由锻造设备上生产模锻件的压力加工方法。

二、板料冲压：

1、基本工艺：

分离工序（剪切、落料、冲孔、修整），变形工序（弯曲、拉深、成形、翻边）：

一部分相对另一部分产生位移而不破裂的工序两类。

2、其他冲压成形方法：

旋压成形、爆炸成形、电磁成形（一种利用电磁力使金属成型的压力加工方法）。

三、轧制和挤压：

1、轧制：

使金属坯料在一回转的孔隙或孔型中依靠摩擦力作用连续进入轧辊产生塑性变形的压力加工方法。

分为纵轧（辊锻轧制、碾环轧制）、横轧、斜轧、楔横轧。

2、挤压：

将金属坯料放入挤压筒内在压力作用下使坯料从摸孔中挤出而变形的加工方法。

a、提高金属坯料塑性、可挤压各种形状的零件、零件精度高粗糙度低、节约材料。

b、可分为正、反、复合、径向挤压四种。

3、拉拔。

金属热处理一、热处理理论基础：

1、强化方式：

固溶、细晶、加工、时效（获得过饱和固溶体之后，在一定温度下保温析出过渡相、第二相或形成细小等轴晶粒而实现对材料强化的方法）、第二相、复合强化（用上述两种或两种以上强化方法实现强化材料目的）。

2、固态相变。

二、钢的热处理：

1、原理：

a、钢在加热和冷却时的相变温度b、钢在加热过程中的组织转变c、钢在冷却过程中的组织转变：

过冷奥氏体等温转变的组织形态和性能有明显差别，分三类：

高温、中温、低温转变。

2钢的普通热处理：

a、退火：

将钢加热到一定温度进行保温、缓慢冷却到600度以下再空冷至室温的热处理工艺。

可分为完全退火（目的是细化晶粒、降低硬度、提高塑性、消除铸造偏析）、不完全退火（球化退火，用于共析钢和过共析钢）、扩散退火（消除钢锭化学成分偏析、使其化学成分均匀化）、再结晶退火（用于锻件和冲压件，消除加工硬化、提高塑性）、去应力退火b、正火：

将钢加热到Ac3以上温度并保温，出炉空冷至室温的热处理工艺c、淬火：

将钢件加热到临界点以上，经保温后快速冷却使奥氏体转变成马氏体的热处理工艺。

淬火质量取决于淬火三要素：

加热温度、保温时间、冷却速率。

淬火冷却方法：

单液、双液、

分级、等温淬火法。

d、回火（低温、中文、高温回火）：

把淬火冷却后的钢件重新加热到A1以下某一温度经保温后空冷至室温的热处理工艺。

随回火温度升高，强度硬度降低、塑性韧性提高。

3、钢的表面淬火和化学热处理a、钢的表面淬火：

感应加热、火焰加热表面淬火。

b、钢的化学热处理：

渗碳、渗氮（氮化）、碳氮共渗（氰化）。

三、固溶与时效处理：

通过热处理过程在一个塑性较好的金属固溶体基体中形成弥散分布的细小沉淀颗粒。

1、步骤：

固溶处理、淬火、时效（使过饱和固溶体中析出细小弥散沉淀相的过程）2、典型合金固溶时效处理：

铝合金、钛合金的固溶时效处理。

金属的焊接一、焊接的分类及金属的可焊性：

1、焊接方法分熔化焊、压力焊、钎焊。

2、金属可焊性指被焊金属材料在采用一定的工艺方法、工艺材料、工艺参数及一定结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度。

二、熔化焊（气焊、电弧焊、电渣焊、等离子焊、电子束焊、激光焊）1、熔化焊基本原理：

a、熔焊的焊缝形成：

熔化焊焊缝金属的结晶是在运动状态中形成的，在其生长过程中结晶为一个接一个的层状组织。

b、焊接接头的组织性能：

焊缝区、热影响区（熔合、过热、正火、部分相变区）。

氩弧焊是以氩气为保护气的电弧焊。

三、压力焊：

在压力（或同时加热）作用下，在被焊的分离金属结合面处产生塑性变形而使金属连接成为整体的焊接工艺。

分电阻焊和摩擦焊两类，1、电阻焊：

a、点焊和滚焊b、对焊（电阻、闪光对焊）2、摩擦焊：

利用工件之间的相互摩擦产生的热量同时加压而使工件接到一起的焊接方法。

四、钎焊：

利用熔点比被焊接金属熔点低的金属作钎料，将钎料与工件一起加热到钎料熔化状态，借助毛细管作用将其吸入到固态间隙内，使钎料与固态工件表面发生原子间的相互扩散，溶解和化合而连成整体的焊接方法。

可分为软钎焊和硬钎焊两种。

五、焊接缺陷（主要表现在焊缝上）、检验：

焊瘤、夹渣、裂纹、气孔、咬边、未焊透。

陶瓷原料的制备一、概述：

1、陶瓷特点：

硬而脆的高熔点材料、低导电性和导热性、良好的化学稳定性和热稳定性、较高的压缩强度。

2、陶瓷材料分普通陶瓷（日用、建筑、美术瓷）和特种陶瓷（结构陶瓷：

强调材料的力学性能和机械性能、功能陶瓷：

具电、磁、声、光、热、化学及生物体特性，且具有相互转化功能的陶瓷）两类。

二、陶瓷原料（粉体）物理性能的表征与陶瓷粉体的制备方法：

1、颗粒（粒径大于100微米）、粉体（粒径小于100的颗粒集合体）、超细粉体（小于1微米）、纳米粉体（小于0.1微米）2、粉体粒子学特性：

粉体粒径（物质熔点下降的程度与粒子直径成反比）、粒径分布、粒子形状、密度、微孔分布、流动性、堆积密度。

3、粉体由众多小颗粒组成，颗粒的特性是粉体最重要的特性，粉体颗粒是指在物质的本质结构不变情况下，分散或细化而得到的固态基本粒子（钙离子一般是没有堆积、絮联或团聚的最小单元，即一次粒子），团聚了的颗粒是二次粒子。

4、陶瓷粉体的制备方法：

物理制备（机械粉碎法、气流粉碎法、气相沉积法）、化学制备（沉淀及共沉淀法、水解法、氧化还原法、冷冻干燥、激光合成、火花放电法）。

陶瓷的成型原理及工艺（由原料进一步加工成坯体的工艺为成形）一、配料及混料：

1、塑化：

利用塑化剂使原料坯料具有可塑性。

2、造粒：

在较细的原料中加入塑化剂，制成粒度较粗、具有一定假颗粒度级配、流动性好的粒子（团粒）。

作用是改善粉体流动性能。

方法：

一般造粒法、加压造粒法、喷雾造粒法、冷冻干燥法。

二、陶瓷成型方法：

模压、等静压、注浆、热压铸、塑性、带式成形。

陶瓷的烧结原理及工艺（烧结指在高温作用下坯体表面积减少、气孔率降低、致密度提高、颗粒间接触面积加大及机械强度提高的过程。

烧结热力学驱动力：

粉体的表面能降低和系统自由能降低的过程）一、陶瓷的烧结理论：

主要发生晶粒和气孔的尺寸与形状以及气孔含量的变化。

陶瓷的烧结可分为气相、液相、固相烧结（传质）。

1、烧结过程中的物质传递（传质）：

a、过程：

蒸发和凝聚、扩散、粘性流动、塑性流变、溶解和沉淀。

2、液相烧结（传质）：

与气、固相烧结不同，烧结速度较快，因为物质在液相中的扩散速度比固相中快得多，固体颗粒在液相中相互滑移更容易，且液相将固体颗粒润湿而在固体颗粒之间形成弯曲的液面，在毛细管力作用下克里相互吸引彼此拉近，因此液相烧结速度大。

液相烧结三阶段：

重排过程、溶解与沉淀过程、凝结过程。

3、影响烧结因素：

烧结时间、颗粒半径、气泡和晶界、杂质和添加剂、烧结气氛。

二、陶瓷烧结方法：

按外界加压：

常压、压力烧结;按是否有气氛：

普通、气氛烧结；按烧结时坯体内部状态：

气相、固相、液相、活化、反应烧结（通过多孔坯件同气相或液相发生反应，使坯体的质量增加、气孔率减少，并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的烧结工艺）；特殊地还有电火花、溅射、化学气相沉积法。

三、陶瓷烧结后的处理：

1、施釉：

通过高温方式在瓷件表面烧附一层玻璃状物质使其表面具有光亮、美观、致密、绝缘、不吸水、不透水及化学稳定性好等优良性能的工艺方法。

包括釉浆制备、凃釉、烧釉三过程。

典型的陶瓷材料一、结构陶瓷：

氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅陶瓷。

二、功能陶瓷（电、磁、光、生化功能陶瓷）：

铁电、压电、氧化锆固体电解质陶瓷。

三、玻璃：

1、定义：

一种熔化后不经结晶而冷却呈坚硬状态的无机材料。

2、石英、钠钙、硅酸硼、铅玻璃。

3玻璃的成形：

压制、吹制、拉制、拉丝成纤四方法。

4、大多数无机玻璃可通过适当的热处理使其从非晶态变为晶态，反玻璃化。

聚合物的制备高分子材料是以高聚物为主并加入多种添加剂形成的材料。

按用途：

塑料、合成橡胶、合成纤维、胶粘剂；按热行为：

热塑性、热固性两类。

一、概述：

1原料（合成）单体（聚合）聚合物（配合）高分子材料（成形加工）高分子材料制品。

二、加聚型聚合物的制备：

1、主要方法有乳液（单体借助于乳化剂和机械搅拌作用分散在水中形成乳状液而进行的聚合）、本体、悬浮、溶液聚合（将单体溶解于溶剂中进行聚合的方法）三、缩聚型聚合物的制备：

1、主要方法有熔融、溶液、界面缩聚。

高分子材料一、塑料：

1定义：

以高聚物为主并加入了各种添加剂，能在一定温度和压力下成形加工的各种材料的总称。

2、按热行为：

热固性（酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、不饱和聚酯）、热塑性（聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯聚苯乙烯等）塑料；按产量：

通用、工程、功能塑料。

3、塑料制品的成型工艺：

模压、注射、挤出、吹塑、真空、浇注。

二、橡胶（一类在宽阔温度范围内表现良好高弹性行为的高分子材料总称）：

1按来源：

天然橡胶、合成橡胶（丁苯、顺丁、乙丙橡胶等）；按热行为：

热塑弹体、硫化橡胶（热固性）2、橡胶制品成型工艺：

模压、传递模压、注射法。

三、合成纤维（由一类能被高度拉伸成纤的高聚物制成）：

制备工艺有：

抽丝、牵伸、热定型三阶段。

四、胶粘剂：

三条件：

a粘合过程的某个阶段一定是流体，有良好的浸滑性，容易涂刷在被胶物表面。

b一定条件下能凝固成坚硬的固体。

c能把被胶物牢固连接成一整体，有一定胶接强度。

复合材料一、复合材料的概念：

1、定义是由两种以上在物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体。

2、两个基本相：

连续相，称为基体；分散相，称为增强剂。

3、分类：

按增强剂几何尺寸：

微观（弥散增强、颗粒增强、纤维增强复合材料）、宏观复合材料。

二、弥散增强复合材料：

在金属或合金中加入一定量的惰性硬质粉末，并使之均匀分散，则金属或合金的强度或硬度将得到提高。

三、颗粒增强复合材料：

颗粒增强的机理是限制颗粒邻近基体的运动。

四、纤维增强复合材料：

1、增强纤维的种类有晶须、纤维两类。

2、基体：

a、作用：

一是把纤维粘结起来，并将复合材料上所受的载荷传递和分布到纤维上，二是保护纤维免受环境因素的化学作用和物理损伤，以免诱发造成复合材料破坏的裂纹（基体和纤维的协同作用，赋予纤维增强材料良好的强度、刚度和韧性）。

b、基体类型：

纤维增强复合材料中基体：

聚合物、金属、陶瓷三类。

3、纤维的增强效果：

主要取决于增强纤维的本身力学性能、纤维的排布（所有纤维朝一个方向顺排，单向增强;所有纤维无规则乱排，无序增强）和含量。

4、混杂复合材料：

两种或两种以上的纤维增强一种基体获得的复合材料。

五、纤维增强复合材料的成形工艺：

手糊、喷射法、真空袋热压罐工艺、纤维缠绕工艺、模压和注射成形、片材模塑料工艺、拉挤工艺。

六、复合材料特点：

1、与传统金属材料比：

a密度低b、比强度、比模量高c疲劳强度高d热膨胀系数小。

2、从设计和制造强度看：

a可设计性强b成形工艺简单、特别是可以整体成形。