材料科學(xué)與工程概論論文

1、材料科學(xué)與工程專業(yè)概述課程考核論文第一部分課程概述與體會八周以來的課程我感受頗深，各位老師的精彩演繹讓我對材料科學(xué)與 工程有了更為深刻地了解，更深入的認(rèn)識。老師帶領(lǐng)我們概覽了我校 材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的各個(gè)專業(yè)特點(diǎn)及其研究方向，為我們將來的專 業(yè)選擇指明了一定的方向。老師們主要就材料物理、材料化學(xué)、無機(jī)非金屬材料、材料成形與控 制等幾個(gè)專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行了著重介紹，老師們圖文并茂的講解使我對材 料各向異性原理、自蔓延高溫合成技術(shù)、環(huán)境斷裂等之前都未曾知曉 的專業(yè)知識有了 一定的了解。老師也給我講述了他們正在著手進(jìn)行的 一線比較前沿的科技項(xiàng)目，讓我對材料也有了一個(gè)新的認(rèn)識和新的興 趣。在課程的講授過程中

2、，我們了解到了我國和我校在材料領(lǐng)域的現(xiàn)狀及 所取得的成就。我感到我們材料人的前景是十分廣泛的， 但是肩上的 壓力和重?fù)?dān)也不小。在感到自信和自豪的同時(shí)，我更多感到的是我們 肩上的責(zé)任、重?fù)?dān)以及前途的漫漫。我國在材料的基礎(chǔ)領(lǐng)域雖然在國 際上占有一席地位，但相對低端，所開發(fā)的產(chǎn)品大都屬于低端性和粗 放型的。所以，要振興我國的材料科學(xué)還需要我們一代代人的更多努 力。關(guān)于課程的體會與建議，首先，我覺得這門課的開始是十分必要的讓 我們有一次與材料學(xué)院最好的老師接觸交流的機(jī)會，讓我們能一次系 統(tǒng)的、較全面的了解材料科學(xué)與工程，我們應(yīng)該是倍感珍惜的。所以， 在這里對老師表示衷心的感謝。 關(guān)于課程的建議，我個(gè)人

3、認(rèn)為課程的 講述過程中老師們可以從實(shí)驗(yàn)室拿一些材料樣品， 讓我們對材料及其 特性有個(gè)更為直觀的了解，也可以增加我們對課程的興趣?；蛘?，可 以分批次帶領(lǐng)我們?nèi)?shí)驗(yàn)室參觀，了解材料的加工環(huán)節(jié)和整個(gè)開發(fā)過 程。我想，這將比那些理論的來得更為直觀、更為深刻。第二部分高溫材料專題概述和體會在聽課過程中我對高溫材料這個(gè)專題的尤為深刻， 主要是因?yàn)樗婕?的領(lǐng)域全是比較高端的，如：航空航天材料、汽車發(fā)動機(jī)材料等，它 對于我國的軍事、經(jīng)濟(jì)高科技領(lǐng)域是至關(guān)重要的。然而，我國在這個(gè) 領(lǐng)域卻處在相對落后的局面。一些關(guān)鍵的技術(shù)都處于被國外封鎖的階 段，一些關(guān)鍵的零部件我們不能研發(fā)，只能靠進(jìn)口。這在很大程度上 制約了我

4、國航空、汽車制造業(yè)的發(fā)展。在老師的講課過程中也著重談 到了這一點(diǎn)，而且這一領(lǐng)域的技術(shù)誤差帶來的將是致命的打擊，如美國挑戰(zhàn)者號、哥倫比亞號的失事以及各大空難無不證實(shí)了這一點(diǎn)。所以，高溫材料的研發(fā)已經(jīng)刻不容緩。下面主要談我對高溫材料的一些簡單了解：首先是高溫材料的定義：在 550 C以上溫度條件下能承受一定應(yīng)力 并具有抗氧化和抗熱腐蝕能力的材料，適用于制造航空發(fā)動機(jī)和火箭 發(fā)動機(jī)的重要承力結(jié)構(gòu)件。高溫材料包括高溫合金、彌散強(qiáng)化合金、 難熔合金、金屬纖維增強(qiáng)高溫復(fù)合材料和陶瓷材料等。局溫合金又稱超合金，使用溫度范圍為 55011000 Co英國于40年代最早研制成銀基合金尼蒙尼克75,用作燃?xì)鉁u輪發(fā)

5、動機(jī)的渦輪葉片材料。19451975年，高溫合金有了很大發(fā)展，渦輪進(jìn)口溫度 平均每年提高15° C （渦輪前溫度每提高 100 C,能使發(fā)動機(jī)推 力增加15%）。隨著合金化程度的提高，高溫合金的鍛壓變形愈 加困難，因此鑄造合金逐漸得到發(fā)展和應(yīng)用。銀基鑄造合金的高 溫強(qiáng)度高，組織比較穩(wěn)定，熱疲勞性能好，是制造渦輪工作葉片 和導(dǎo)向葉片的理想材料。 從60年代初發(fā)展定向凝固鑄造渦輪葉片 以來，由于消除了垂直于應(yīng)力方向的橫向晶界，葉片的熱疲勞壽 命提高大約8倍，蠕變斷裂壽命提高 2倍多，塑性提高4倍。定 向凝固單晶渦輪葉片則完全消除了晶界，與普通鑄造渦輪葉片相 比，工作溫度提高近 100 C

6、o 彌散強(qiáng)化合金在金屬和合金粉末中添加少量的難熔氧化物（如氧化億 等），通過高能磨球作用使其機(jī)械合金化，以獲得含有彌散細(xì)小 氧化物質(zhì)點(diǎn)的高溫合金粉末，再經(jīng)壓制、燒結(jié)、擠壓或軋制成棒 材或板材，經(jīng)焊接、熱處理、機(jī)械加工即可制成燃燒室或渦輪葉 片。與普通高溫合金相比，彌散強(qiáng)化合金在850以下時(shí)主要靠金屬間化合物如銀3（鋁、鈦）起強(qiáng)化作用，具有高溫合金的特性； 而在850 C以上時(shí)，彌散細(xì)小的氧化物十分穩(wěn)定，因彌散強(qiáng)化作用在1200。C以下的拉伸強(qiáng)度變化不大，并具有較高的持久強(qiáng)度 和疲勞強(qiáng)度以及抗氧化和抗熱腐蝕的能力，可用于制造在 1100 C下使用的渦輪葉片和在1200 C下使用的導(dǎo)向葉片。難熔合

7、金以難熔金屬鴇、鋁、鋁、花為基體，添加固溶強(qiáng)化元素 形成以碳化物沉淀相和熱加工方式強(qiáng)化的高溫材料。它的熔點(diǎn)和 高溫強(qiáng)度大大超過高溫合金和彌散強(qiáng)化合金，鴇-鋁和鋁-鴇-鋁合金在1316° C時(shí)的拉伸強(qiáng)度分別達(dá)到 510和210兆帕（約51和 21公斤/毫米2）。鋁合金在1093° C時(shí)的拉伸強(qiáng)度也能達(dá)到 490 兆帕（約49公斤/毫米2）,都是制造航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)渦輪 葉片、導(dǎo)向葉片和燃燒室的優(yōu)良材料。缺點(diǎn)是受高溫空氣侵蝕時(shí) 極易脆化，須在涂層的保護(hù)下使用。鋁合金已被用于制造短時(shí)間 工作的火箭發(fā)動機(jī)燃燒室和噴管，也有用能制造這類高溫部件的。用鴇合金絲或鴇纖維增強(qiáng)高溫合金制成

8、高溫復(fù)合材料，可以彌補(bǔ) 難熔合金的缺點(diǎn)，用作先進(jìn)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的渦輪葉片。陶瓷材料用碳化硅、氮化硅、氧化鋁和氧化錯(cuò)等制作的陶瓷材料， 可用于制造高溫燃?xì)鉁u輪葉片。它能承受的溫度超過1370 C,高溫強(qiáng)度高，在 1204 C時(shí)的拉伸強(qiáng)度已達(dá)到 700兆帕（約70 公斤/毫米2）,比重只有高溫合金的1/2左右。它具有優(yōu)異的抗 氧化和抗熱沖擊性能，主要缺點(diǎn)是沖擊強(qiáng)度低，抗燃?xì)鉄釠_刷性 能差，內(nèi)應(yīng)力不易消除，產(chǎn)生裂紋后容易斷裂。如用金屬纖維增 強(qiáng)陶瓷制成復(fù)合材料，即可有效地克服陶瓷材料的脆性，滿足燃 氣渦輪零件的要求。合金元素在高溫材料中的作用固溶強(qiáng)化高溫合金的固溶強(qiáng)化是通過原子間的結(jié)合力，產(chǎn)生晶格畸變，降低錯(cuò)層能，降低固溶體中元素的擴(kuò)散能力和提高