高純金屬材料的案例
常見的金屬材料金屬材料成型方法
常見金屬材料主要有黑色金屬鐵及其合金，壓鑄模具以及有色金屬及其合金。有色金屬又叫非鐵材料。
鐵的合金主要為鋼和鑄鐵。工業用鋼分結構鋼，零件鋼，工具鋼和特殊性能鋼。常用鑄鐵分灰鑄鐵，可鍛鑄鐵，球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。
常用有色金屬：鋁及鋁合金，鈦及鈦合金，銅及銅合金和軸承合金（錫基，鉛基，鋁基軸承合金）。
常用成型方法
冷加工：車，銑，刨，磨，鉆，拉（機加工）；冷軋、冷拔、冷鍛、沖壓、冷擠壓。
熱加工：鑄造，熱扎，鍛造，熱處理，焊接，熱切割，熱噴涂
你真的得能講清楚什么是金屬材料的微觀組織結構嗎？（ 金屬材料科學與技術）
花粉的微觀組織結構
你知道金屬材料的微觀組織結構是怎么形成的嗎？你了解鑄造、冷加工、熱處理分別如何影響金屬材料的微觀組織結構嗎？
3相(Phase)/組分(Component)/缺陷(Component)
相，通常被認為是材料中具有不同的晶體結構和/或不同化學成分的部分，金屬材料中不同的相之間是通過不同的界面分離開的。一種具有特定化學成分的純物質通常被認為是由一個化學組分構成。一些材料的化學成分可以在兩個或多個極端之間連續變化。這些材料通常必須含有兩個或更多的組分。注意一種多組分材料可以以單相的形式存在，前提是不同組分的原子可以在固相狀態(Solid state)緊密混合，這種混合體(Mixtures)被稱為固溶體(Solid solution)。
孿晶界形貌
缺陷，通常被定義為晶體結構周期性的任何中斷(Disruption)。點缺陷，如空位(Vacancies)和間隙(Interstitials)。面缺陷(Planar defects)，如表面(Surfaces)、孿晶界(Twin boundaries)和晶界(Grain boundaries)以及位錯(Dislocation)等。
??空位缺陷示意圖
4微觀組織結構的形成 ？
微觀組織結構是在不同工藝條件下產生的。微觀組織結構通常是通過溫度或/和壓力的變化帶來的相變產生的。材料的變形或加工(滾壓(Rolling)、鍛造(Pressing)、焊接(Welding))也可以帶來微觀組織結構的變化。最后，微觀組織結構還可以通過人工將不同材料組合到一起形成復合材料(Composite material)的方式創造出來，如纖維增強復合材料。
展開 一文搞懂：金屬材料的拉伸試驗 附《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》下載
4、相關計算
對于屈服現象明顯的材料：
上屈服強度ReH= FeH/S0 （S0表示原始橫截面面積、FeH表示上屈服點對應的軸向力）
下屈服強度ReL = FeL/S0 （S0表示原始橫截面面積、FeL表示下屈服點對應的軸向力）
抗拉強度Rm=Fmax/ S0 （Fmax是指最大軸向力）
對于屈服現象不明顯的材料，規定以產生0.2%殘余變形的應力值為其屈服極限，稱為條件屈服極限或屈服強度。大于此極限的外力作用，將會使零件永久失效，無法恢復。
下載地址：GB／T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》
展開 金屬材料與非金屬成型比較
培養具備金屬、塑料等材料的產品、工藝與模具方面的知識，能運用計算機技術進行產品、工藝與模具的設計、運用數控加工技術進行成型模具的制造，能從事產品及模具的試驗研究、生產管理、經營銷售等方面的高級工程技術人才。
主要課程：金屬成形工藝及模具、五金模具塑料成型工藝及模具、塑料制品裝潢與設計、模具材料及熱處理、模具制造技術、數控加工、產品造型設計、模具計算機輔助設計（CAD）、模具計算機輔助制造（CAM）、成型過程計算機輔助分析（CAE）、成型設備及計算機控制、創新設計、模具市場營銷、模具生產管理等。
就業方向：可在各行業從事與材料加工工程有關的金屬與塑料產品、工藝、模具的計算機輔助設計，計算機輔助制造、數控加工，試驗開發、質檢分析、管理營銷、教育科研等工作。
展開 
【科普系列】金屬與陶瓷“強強聯合”---金屬陶瓷層狀復合材料
圖1 貝殼微觀結構形貌及疊層復合結構簡圖 (a) 珍珠層截面形貌；(b) 表面納米有機蛋白顆粒；(c)，(d) 珍珠層俯視形貌；(e)珍珠層結構簡圖
金屬陶瓷層狀復合材料(laminated metal/ceramics composites，LMCCs)正是在這種契機下應運而生，并在其誕生之后迅速成為復合材料研究領域的熱門課題之一。金屬陶瓷層狀復合材料是由至少一種金屬以片層形式與陶瓷交替排列而成，是將擁有不同化學、物理性能的兩種或多種材料按照不同的層間距、層厚比以及疊層數相互疊層制備的新型材料，通常是由基體材料和增強體復合制備而成，圖2是通過粉末冶金法制備金屬陶瓷層狀復合材料的工藝流程。微疊層復合材料中的強性層一般選用較高強度和彈性模量的結構陶瓷，該層主要起強化的作用，當受外界載荷時能保證材料具有較高的強度。陶瓷層通常選用SiC、Si3N4、Al2O3、ZrO2等材料。韌性層一般選用金屬或有機物質等韌性好的材料，保證材料具有良好的韌性。常見的韌性層材料有Ti、Ni、Fe等金屬材料，非金屬的石墨以及高分子材料的樹脂等。微疊層復合材料每個疊層的厚度通常要求為0.01~100 μm，而其性能是由每一個組分特性、體積分數、結構特點、層間距和各組分之間的互溶度共同決定的。由于材料結構的特殊性，金屬陶瓷層狀復合材料可以改善材料的斷裂韌度、疲勞性能、抗沖擊性能、抗磨損性能、抗腐蝕性能和阻尼性能等。
圖2 粉末冶金制備金屬陶瓷層狀復合材料工藝流程
最常見的金屬陶瓷層狀復合材料主要包括Ti基、Ni基、Al基、Mg基、Fe基、Cr基、耐熱金屬基、金屬間化物基等，其中以Al基、Ti基、Ni基復合材料發展較為成熟。
展開 金屬3D打印粉末材料新勢力盤星新金屬亮相TCT
南極熊在G44展位上看到了國內金屬3D打印粉末材料新勢力——盤星新金屬。
盤星新型合金材料(常州)有限公司（簡稱盤星新金屬）位于江蘇省常州市，是一家以研發為導向，精密制造為核心，面向增材制造、新材料應用等先進制造領域的國家高新技術企業。現有生產廠區40000㎡、研發車間3600㎡、行政及測試中心2500㎡。
盤星增材事業部聚焦鈦合金、高溫合金、鈷鉻合金粉末的批量生產和銷售，目前已是國內一流增材粉末供應商，參與及編制多項國家增材用金屬粉末標準。2021年將完成10條粉末生產線建設，年產合金粉末超700噸，成為國內增材粉末行業領軍企業。
盤星面向國內外增材市場，采用改進的無坩堝電極感應熔煉及真空感應熔煉惰性氣霧化技術，優選名廠定制原材料，全流程監控，穩定生產高球形度、低氧含量、高流動性的鈦及鈦合金、高溫合金、鈷鉻合金粉末。
展開 8種常見金屬材料，及金屬表面處理工藝介紹
與其他金屬元素不同，鋁并不是以直接的金屬元素的形式存在于自然界中，而是從含50%氧化鋁(亦稱礬土)的鋁土礦中提煉出來的。以這種形態存在于礦物中的鋁也是我們地球上出量最豐富的金屬元素之一。
當鋁這種金屬最早出現的時候，它并沒有被立刻應用到人們的生活當中。后來，針對其獨特功能和特性的一批新產品逐漸問世，這種高科技材料也逐漸擁有越來越寬闊的市場。雖然鋁的應用歷史相對較短，但現在市面上鋁產品的產量已經遠遠超過了其他有色金屬產品的總和。
材料特性：柔韌可塑、易于制成合金、高強度-重量比、出色的防腐蝕性、易導電導熱、可回收。
典型用途： 交通工具骨架、飛行器零部件、廚房用具、包裝以及家具。鋁也經常被用以加固一些大型建筑結構，比如倫敦皮卡迪利廣場上的愛神雕像，以及紐約克萊斯勒汽車大廈的頂部等，都曾用鋁質加固材料。
5鎂合金——超薄美學設計
鎂是極重要的有色金屬，它比鋁輕，能夠很好地與其他金屬構成高強度的合金，鎂合金具有比重輕、比強度和比剛度高、導熱導電性好、兼有良好的阻尼減震和電磁屏蔽性能、易于加工成型、容易回收等優點。但長期以來，由于受價格昂貴和技術方面的限制，鎂及鎂合金只少量應用于航空、航天及軍事工業，因而被稱為“貴族金屬”。現今鎂是繼鋼鐵、鋁之后的第三大金屬工程材料，被廣泛地應用于航空航天、汽車、電子、移動通訊、冶金等領域。可以預計，由于其它結構金屬生產成本的增加，金屬鎂在未來的重要性變得更大。
鎂合金比重為鋁合金的68%，鋅合金的27%，鋼鐵的23%，常用于汽車零件、3C產品外殼、建筑材料等。大多數超薄筆記本電腦和手機外殼采用鎂合金做外殼。自上世紀起，人類對金屬質感、光澤仍有不可抹減的愛戀，塑料產品雖然可以形成類金屬的外觀，但其光澤感、硬度、溫度、質感仍與金屬有差距。鎂合金作為一種新型的金屬原料，給人一種高科技品的感受。
展開 光纖應變傳感器用于測量金屬和非金屬復合材料應力應變
管道、儲罐等結構材料在遭受風載荷、地震、滑坡、泥石流等地質災害下會發生大變形或者斷裂破壞，需要借助數值有限單元法對破壞過程進行三維建模、情景還原以及溯源分析，此時要獲取準確有效的結果，金屬材料全程的真應力-真應變是最為基礎和重要的輸入數據。下面工采網小編和大家一起看看如何測量金屬和非金屬復合材料應力應變。
金屬材料測量裝置主要用于各種金屬、非金屬及復合材料進行力學性能指標的測試，精密的自動控制和數據采集系統，實現了數據采集和控制過程的全數字化調整，在拉伸試驗中，檢測材料的最大承載拉力、抗拉強度、伸長變形、延伸率等技術指標；一般在對金屬材料進行應力應變性能測量的過程中，在夾持時金屬材料受力頂部兩側不平衡，使得夾持效果不好，在測量過程中容易移動，導致測量的準確性較差。為了測量的準確性工采網推薦加拿大FISO 光纖應變傳感器 - FOS-N用于金屬和非金屬復合材料應力應變測量。
基于公認的Fabry-Perot干涉技術，FISO的光纖應變傳感器是進行高性能應變測量的好的選擇。FOS-N所基于的產品技術和配套的兼容監控系統，使用戶能在長距離且不影響讀數可靠性的前提下測量應變。它是復合材料工程研究和工業應用，如建筑物、橋梁、隧道襯砌、支承結構、船舶和電源變壓器等結構健康監控的理想產品。具備尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干擾、耐腐蝕和耐高溫的特點。
此外FOS-N應變傳感器對任何即將使用的纖維的拉伸和處理都不敏感，若將傳感器嵌入復合材料中，則上述特點可以成為非常有利的優點。可在惡劣的化學環境下正常工作，同時它的結構堅固，使用靈活性高，能夠滿足當前高性能復合材料研究和土建結構監控的要求。
展開 【材料知識】常用金屬材料的特性及用途
關鍵時刻保命，讓國產飛機更安全
常用金屬材料的特性及用途
1、鑄鐵：
材料特性：優秀的流動性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收縮率、很脆、高壓縮強度、良好的機械加工性。
典型用途：鑄鐵已經具有幾百年的應用歷史，涉及建筑、橋梁、工程部件、家居、以及廚房用具等領域，比如下水道蓋子、設備底座、支架等。
2、不銹鋼：
不銹鋼分為四大主要類型：奧氏體、鐵素體、鐵素體-奧氏體（復合式）、馬氏體。家居用品中使用的不銹鋼基本上都是奧氏體。
材料特性：衛生保健、防腐蝕、可進行精細表面處理、剛性高、可通過各種加工工藝成型、較難進行冷加工。
具備粘結劑噴射技術成型潛力的金屬和非金屬材料超過40種
金屬粘結劑噴射技術對材料、粘結劑以及打印工藝（包括粘結劑的噴射量、粉末中的壓力分布、沉積時間等）、燒結制度、零件設計等有著重要的依賴關系，對用于粘結劑噴射3D打印的新材料進行認定是一項復雜的工作，它涉及上述多種因素的相互匹配。本期，3D打印技術參考主要介紹該領域的材料情況，文章歸屬《粘結劑噴射金屬3D打印專題二》。
至目前，可用于粘結劑噴射成型的金屬材料遠遠不及其他金屬3D打印技術，但前者基于在低成本、批量化制造方面的巨大優勢，獲得了極大關注。HP和Desktop Metal等公司在前幾年備受關注，但截至目前，這兩家公司最初宣傳的高量產解決方案都還未上市，Desktop Metal則是在去年推出了一款中量產的中間版本。
Desktop Metal Shop System
在該技術領域，目前已商業化的打印機品牌還屬Exone以及Digital Metal，前者當屬該領域的領導者。Exone金屬打印機既可成型金屬材料，也可成型陶瓷和復合材料。此前，該公司推出的官方認證材料僅有6種，在過去幾個月中Exone對其客戶打印的材料進行了嚴格評估，新認定14種可打印材料，包括6種金屬合金、6種陶瓷和2種陶瓷-金屬復合材料。加之該公司同期開發的M2工具鋼達到最高合格狀態，其可成型材料總量達到21種。
目前已確定的可用于粘結劑噴射技術的金屬材料種類較少，主要是因為嚴格的企業標準。而實際上用戶所打印的材料要遠多于官方給出的材料種類。在應用終端，只要材料性能達到客戶要求即可稱之為合格，它適用于特定的應用，但可能并不滿足廣泛的商業要求。
展開 【材料知識】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？
在金屬切削加工中，會有不同的工件材料，不同的材料其切削形成與去除特性各不相同，我們怎么來掌握不同材料的特性呢？ISO標準金屬材料分為6種不同的類型組，每種類型在可加工性方面都具有獨特的特性，本文將分別對它們進行總結。
金屬材料分為6大類：
1）P-鋼
2）M-不銹鋼
3）K-鑄鐵
4）N-有色金屬
5）S-耐熱合金
6）H-淬硬鋼
不同材料的切削特性
01-P鋼
什么是鋼？
- 鋼是金屬切削領域中最大的材料組。
- 鋼可以是非淬硬鋼或調質鋼 (硬度達400HB)。
- 鋼是一種以鐵 (Fe) 元素為主要成分的合金。它通過熔煉過程制造而成。
- 非合金鋼的碳含量低于0.8%，只有Fe而沒有其他合金元素。
- 合金鋼的碳含量低于1.7%，加入了合金元素，如Ni、Cr、Mo、V、W等。
在金屬切削范圍內，P組是最大的材料組，因為它涵蓋了幾個不同的工業領域。
材料通常為長切屑材料，能夠形成連續、相對均勻的切屑。具體的切屑形式通常取決于碳含量。
– 含碳量低 = 堅韌的粘性材料。
– 含碳量高 = 脆性材料。
加工特性：
- 長切屑材料。
- 切屑控制相對容易、平穩。
展開 
金屬頂刊《Acta Materialia》原位觀察泡沫金屬氣泡的形核和生長過程！（材料學網）
來源：材料學網
摘 要
泡沫金屬的萌生和生長是一個復雜的動態過程，本質上具有三維和時間依賴性。斷層掃描-或時間分辨斷層掃描-允許我們跟蹤氣體氣泡的成核和生長AlSi8Mg4合金實時發泡。單個氣泡的位置、大小和形狀以1秒的步長確定，空間分辨率為幾米。同時，由Al-Mg相和TiH2粒子，在一系列的3D圖像中被識別。自動定量圖像分析泡沫和產生的階段包括他們的空間相關性允許我們發泡過程分解成兩個不同的步驟，第一個同質由吸附氣體和第一個融化顯微結構的組件和第二個歸因于合金的熔化和隨后的泡沫增長由氫釋放TiH2粒子。研究結果證實了通過調整Al-Mg成分粉的性能，可以改善標準AlSi8Mg4泡沫塑料的性能，對泡沫鋁的后期結構有重要影響。
關鍵詞
泡沫鋁，氣泡形核和生長，多孔材料
泡沫鋁是一種受自然啟發的多孔材料，由分散在固體金屬基質中的氣相組成，由于其獨特的性能，
近100年來一直是研究的主題。其目標是將其應用于輕型建筑等領域。
盡管進行了深入的研究，但一些機理，如氣體成核、膜穩定性、排水和粗化還沒有完全理解。
由于高制造成本和優化結構和性能再現性的需要，還沒有實現商業突破，這使得金屬泡沫成為特殊應用的利基產品。
展開 金屬所JACS封面：新型納米碳材料負載金屬催化劑重要進展！
日前，中科院金屬所催化材料研究部劉洪陽副研究員和博士研究生黃飛等人組成的納米碳材料負載金屬催化劑研究小組與北京大學馬丁教授合作，通過調控金屬鈀（Pd）原子與碳載體之間的相互作用，在納米金剛石/石墨烯碳載體上制備出原子級分散的單位點Pd催化劑，進一步的研發發現該催化劑在催化乙炔高效選擇性加氫應用中作用顯著。《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society, IF=14.7) 在線發表了該項研究成果（DOI：10.1021/jacs.8b07476），該工作并選為封面文章。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.8b07476
乙炔選擇性氫化是工業生產高分子聚合物過程中的重要反應之一。如何選擇性將乙炔加氫到乙烯，而避免乙烯進一步氫化到乙烷，是這一反應需要解決的主要問題。負載型Pd催化劑具有很高的乙炔加氫反應活性，但乙烯選擇性很低。目前工業上廣泛使用的加氫催化劑是經過適當修飾的Pd基催化劑，但仍然存在Pd的原子利用率較低等問題。因此，設計開發兼具高活性，高穩定性和經濟實用的加氫催化劑具有重要意義。
劉洪陽副研究員帶領的研究小組致力于新型納米碳材料負載金屬催化劑的研究。經過多年的學術積累，首次利用納米金剛石/石墨烯復合核殼材料（ND@G）為載體，制備出一種原子級分散高選擇性乙炔加氫Pd基催化劑（圖1）。
展開 材料“金手指”，金屬材料高通量制備技術及案例分享
金屬材料高通量制備技術介紹
材料高通量制備技術可以在短時間內制備大量不同成分的新型材料，可以加速新型材料的研發與應用，被列為材料基因組技術的三大技術要素之一。其中金屬材料的高通量制備有多種制備方法，但傳統的金屬材料高通量制備方法制備周期長，制備樣品尺寸較小，能源消耗較高。
隨著增材制造技術的不斷發展，采用增材制造技術開展金屬材料的高通量制備也得到了迅速的發展，且增材制造高通量制備相較于傳統高通量制備技術呈現出了明顯的優勢：
1. 可以快速成型多種材料試樣；
2. 可以制備毫米級以上的塊狀樣品；
3. 研究過程中原材料消耗較少，更經濟。
圖1 金屬材料高通量制備方法總覽
安世亞太科技股份有限公司攜手鋼鐵研究總院，基于激光選區熔化技術開發了具有國際領先水平的DLM-120HT金屬材料高通量增材制備設備。
圖2 DLM-120HT金屬材料高通量制備平臺
DLM-120HT是基于異質粉末3D打印的新金屬材料開發高通量制備平臺。直接利用元素粉末或合金粉末進行激光選區熔化成型，一次打印過程可實現4種粉末、160種材料成分配比的力學性能樣件制備，適用于鋼鐵材料、鋁合金、鈦合金、 鎳基高溫合金、高熵合金等金屬新材料的成分篩選、性能研究以及梯度材料的研究。
圖3 DLM-120HT金屬材料高通量制備平臺技術路線
在最近結束的2021第四屆增材制造全球創新應用大賽中，DLM-120HT高通量增材制備平臺獲得了特別貢獻獎。
展開 金屬凝固過程組織結構演變的完美呈現 | 同步輻射在金屬材料表征方面的應用
在金屬材料領域，有一個關系一直被人們研究和利用，那就是成分-組織-性能關系。認識清楚了該關系，人們就知道了該如何制備更好的材料。為此，人們不斷探索新的表征方法，幫助認識材料的微觀組織，揭示這一重要關系。
近百年來，科研人員聚焦金屬材料組織結構的表征，發展起來了光學顯微鏡、激光共聚焦、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等。通過材料截面的拋光與腐蝕，呈現金屬的微觀組織結構并采用顯微鏡觀察和記錄。
即使在科技比較發達的今天，人們在分析金屬材料的微觀組織結構時大多還是大多使用二維圖像。然而，隨著人們對問題的認識不斷深入，越來越希望了解材料微觀組織結構的三維特征，甚至時間特征。于是多種層析技術應運而生，如三維EBSD，APT等。盡管如此，人們也只能在三維空間里在一定程度上認識和表征微觀組織的特征。
一些特別的科學問題，如凝固過程中微觀組織是如何演變的？這涉及到更多維度空間，除了三維空間以外，還增加了時間和溫度場等。由于問題的復雜性，直到今天，人們也沒有完全認識和徹底呈現凝固過程中的微觀組織演化。
科研人員在為此不斷努力，金屬的凝固通常發生在高溫，一般的表征手段是無法觀察金屬凝固過程的，同步輻射成為其中最有競爭力的手段。
何為同步輻射
在過去的幾年里，材料研究的前沿領域取得了迅速的進展，主要（但不完全）是第三代同步輻射源（E SRF、APS和SPring-8）。一種強大的新興工具，這能真正洞察人們感興趣的材料和過程，并擴大我們對材料前沿的基本理解。
中國第一臺第三代同步輻射裝置上海光源總投資超過14億元
同步輻射是相對論和超相對論電子在磁場中旋轉產生的輻射，是高能天體物理學中的主要過程。它最初是在早期的電子感應加速器實驗中觀察到的，在實驗中電子首先被加速到超相對論能量，加速器發出強大X射線輻射。
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