纳米金属材料管理论文

摘要：基于对金属材料热处理技术及其发展进行分析，首先通过多孔金属和纳米金属来对金属材料的种类进行分析;其次分析出金属材料热处理技术的种类，以此为基础对金属材料热处理技术的应用以及发展进行分析，这样才可以最大程度的降低能源的消耗，减轻对环境的污染，确保产品的质量，进而使得金属材料在生产过程中的经济效益可以最大程度的发挥出来，有效的提升金属行业的经济效益。今天小编给大家找来了《纳米金属材料管理论文 (精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

纳米金属材料管理论文 篇1：

新设备推进金属材料实验教学创新能力的培养

摘要：充分利用开放实验室新购置的Gleeble3500热模拟试验机、纳米压痕仪等先进实验仪器，拓展金属材料实验教学内容，倡导启发式实验教学，加强学生创新能力的培养。把大学生自行设计实验融入金属材料的实验教学，激发学生的学习兴趣和积极性，培养学生的创新意识和解决问题的实践能力。

关键词：开放实验室;金属材料;实验教学;创新能力

作者简介：张晖(1976-)，男，安徽马鞍山人，安徽工业大学材料科学与工程学院，讲师;杨磊(1979-)，男，江苏常州人，工业大学材料科学与工程学院，讲师。(安徽 马鞍山 243002)

金属材料实验教学为机械和材料类工科专业学生分析和解决问题的能力培养起着重要而不可替代的作用。以往该课程多局限于金属材料的显微组织观察和硬度、拉伸性能等力学性能测试。由于实验方法简单和结果模式化，导致学生对实验课程的兴趣越来越淡。且不能培养工厂所迫切需要的自主设计实验方案，解决实际工程问题的动手和思考能力，学生普遍已应付考试的心态完成课程的学习。

近年来，国内对高校科研投入日益增多，以安徽工业大学材料科学与工程学院(以下简称“我院”)为例，价值一百万元以上的Gleeble材料热模拟试验机、纳米压痕仪、疲劳试验机、原子力显微镜等多台金属材料实验设备陆续购置并投入使用。因此，在新形势、新设备条件下，如何在金属材料实验教学内容中不断加入新理论、新技术和新方法，激发学生的学习热情，让学生更好的理解金属材料相关的理论知识，成为推进金属材料实验教学改革，培养学生实验创新能力的关键。

一、金属材料实验教学中以往存在的主要问题

由于以往学校设备和经费的不足，造成许多实验内容无法开展，或只能由教师完成实验，不能让学生有充分的动手机会。学生在实验中往往仅是验证几组典型金属试件的组织和力学性能。内容的单调不仅影响学生的学习兴趣，而且让学生造成金属材料相关实验简单、容易完成的印象。同时，学生所学的课程知识和工程应用实际严重脱节，不能发挥实验教学对理论教学的辅助作用。学生在实验过程中只需按照实验指导书的实验步骤一步步的操作就能完成实验，实验处于被动学习的状态，不能理解每一步实验操作的目的，不利于学生创新能力的培养。

二、新设备在金属材料实验教学中的应用

随着近年来科学技术的迅猛发展，金属材料领域新的实验设备和技术层出不穷，以我院新购置的热模拟试验机和纳米压痕仪为例，该类设备的使用不仅为老师的科研工作提供了良好的支持，而且为学院本科生的金属材料相关实验课程提供了新的内容和平台。因此，拓展了相应的实验教学内容。

1.Gleeble热模拟试验机

Gleeble热模拟试验机可以精确控制材料的加热、冷却过程和拉伸和压缩等机械变形，从而可以根据生产的实际工艺，物理模拟材料的加工过程，理解材料的力学性能变化与工艺参数之间的联系。

(1)焊接热影响区模拟实验。Gleeble热模拟试验机电阻加热系统具有快速加热和冷却的特点，可以进行焊接热循环过程的模拟。焊接热影响区是指材料在焊接热源的作用下，焊缝两侧因经受热循环和应力循环的作用，从而发生组织和性能变化的区域。在实验教学实践中，指导学生通过不同的焊接热能量输入值，研究焊接能量对焊接接头组织和力学性能的影响。激发学生对焊接行为的深入理解，有利于学生理解焊接工艺的选择与焊接热影响区组织和性能之间的关系。

(2)材料的冷却转变曲线测定。钢铁材料的连续冷却转变曲线(CCT曲线)是钢铁材料组织、性能控制的基础。以往测定CCT曲线的方法主要有端淬法和电阻法等，但是由于实验条件的限制，常规的方法进行测试往往不准确，导致实验结果的误差极高。

而Gleeble热模拟试验机具有可控制的加热和冷却速度，因此，通过测量试样在不同冷却和加热速度条件下的膨胀率变化，就可以很方便的测量材料的相变温度，从而绘制CCT曲线图。在实验教学中，不仅可以让学生对CCT曲线进行准确的测试，而且可以通过不同冷却试样的组织观察和性能检测，帮助学生深入理解冷却速度对钢铁材料组织转变和力学性能的影响。进而让学生根据材料的CCT曲线，自行编制材料的热处理方案。

2.纳米压痕测试仪

传统的金属材料硬度测试方法一般通过测量残余压痕的尺寸计算出硬度值，但该类材料的弹性模量等强度指标仍需要采用拉伸实验测量。学院新购置的纳米压痕仪能够把压针加卸载过程中的载荷和深度连续记录下来，通过加卸载曲线的分析，直接计算出材料的塑性性质和弹性性质，为金属材料的力学强度性能测试提出了新的解决方法。

因此，在实验教学中引入纳米压痕测量金属材料强度性质的方法，并与传统拉伸实验结果进行比对，从而让学生对材料强度等力学性能的测量原理有深入的了解，开拓了学生的视野，也培养了学生潜在的动手设计实验能力。

三、运用启发式教学，培养学生掌握新型实验手段和创新能力

金属材料实验教学所涉及的学科较多，且与工程实际紧密结合，如果用传统的“注入式”教学，学生会感到枯燥无味，不能激发学生的兴趣，从而达不到好的教学效果。采用“以学生为主题，教师为主导”的启发式教学模式，充分发挥学生的主观能动性，让学生由学会实验到会做实验，再达到能自己涉及实验。这样才能培养出动手能力强、综合素质高的创新型人才。

以Gleeeble热模拟试验机为例，热模拟试验机实质实际是一个可以任意控制材料温度和变形的实验平台，在这个平台上可以启发学生开发更多与金属材料研究相关的实验内容。例如金属材料零强温度的测定，零强温度的确定对研究钢材结晶裂纹以及铸造过程的开裂具有重要的意义。在零强温度以上材料的强度降为零，任何微小的载荷都会导致开裂。启发学生利用热模拟试验机平台自行设计测定金属材料零强温度的方法。一般来说，学生运用自己的经验不难说明以下过程：需要材料在不同温度下进行低应力值的拉伸实验。但如何选择加热温度范围，不同试样的温度间隔、升温速度和拉伸速率，则需要在老师的启发下，充分理解金属材料相关理论知识，并且针对不同材料的特性进行实验方案的制定和摸索。

四、提高实验室开放管理水平

虽然新型先进实验设备的购置为建设开放实验室提供了良好的平台。但随着学校招生人数的上升，实验设备的资源仍然紧张，难以保证每个学生在课堂上都能获得实验操作机会和学习质量，不利于学生能力的提高，也不能符合现代人才培养的要求。因此，建立开放性实验室的教学模式改革成为课程改革的关键和解决上述问题的有效途径。学院开放性实验室建设的原则是充分发挥学生自主能动性，实验室要最大限度的对学生开放，包括：实验室场地的开放、实验室时间的开放、实验室资源的开放、实验室课题的开放等。学生除了按教学规定完成基本的实验项目外，还可以根据自己的兴趣爱好选择或提出实验课题来进行实验。开放性实验室的教学能很好的培养学生自主创新的能力，激励学生积极主动地探索问题、解决问题。

五、结语

实验教学是培养学生实践能力和创新能力的基础，通过金属材料实验教学的改革，有利于提高学生的动手能力，激发学生学习兴趣，满足学生素质教育的要求。今后，我们还将不断的努力，进一步针对引进的先进新设备，深化实验室的开放管理水平，提高新设备在实验课程教学中的利用率，培养学生的实验创新能力，提高实验教学质量。

参考文献：

[1]余永宁.金属学原理[M].北京:冶金工业出版社,2000.

[2]牛济泰.材料和热加工领域的物理模拟技术[M].北京:国防工业出版社,2007.

[3]张泰华.微/纳米力学测试技术及其应用[M].北京:机械工业出版社,2005.

[4]裴立宅,刘翠娟,樊传刚.材料力学性能课程的教改思路[J].中国轻工教育,2010,12(3):64-66.

[5]解念锁.材料科学基础课程教学改革与实践[J].安徽工业大学学报(社会科学版),2006,23(5):119-120.

(责任编辑：刘丽娜)

作者：张晖 杨磊

纳米金属材料管理论文 篇2：

金属材料热处理技术及其发展探索

摘要：基于对金属材料热处理技术及其发展进行分析，首先通过多孔金属和纳米金属来对金属材料的种类进行分析;其次分析出金属材料热处理技术的种类，以此为基础对金属材料热处理技术的应用以及发展进行分析，这样才可以最大程度的降低能源的消耗，减轻对环境的污染，确保产品的质量，进而使得金属材料在生产过程中的经济效益可以最大程度的发挥出来，有效的提升金属行业的经济效益。

关键词：金属材料;热处理技术;发展

引言

在科学技术飞速发展的今天，对于金属材料的选择和应用来说，金属行业的发展有着至关重要的影响。金属行业得以发展的关键就是金属材料的制造，而金属材料制造的关键就是热处理技术。为了使得金属产品的质量还有自然环境的安全得到保证，对于生产中所需要的金属材料选择来说，有关的工作人员一定要慎重。并且，还应该在对金属材料进行处理的时候选择比较先进的热处理技术来有效的处理。所以，对于热处理工作有关的技术人员一定要对其进行完善和优化，这样才可以科学、高效的进行热处理工作，进而使得产品质量安全在一定程度上得到保障。因此，本文就技术材料热处理技术及其发展进行探索分析，进而使得金属材料在生产过程中的经济效益可以最大程度的发挥出来。

一、金属材料的种类

(一)多孔金属

多孔金属属于一种比较新型的金属材料，并且其具备了抗高温还有抗腐蚀的优点，在许多的领域中都得到了普遍的应用[1]。由于多孔金属具有较强的渗透性，所以就成为了制作过滤设备的重要材料，因为多孔金属的孔不仅可以捕捉固体粒子，还可以把液体和气体进行有效的分离，进而实现良好的分离效果。用多孔金属制造的过滤设备不但具备了对空气净化的重要效果，同时还可以有效的对污水进行处理，进而达到对泥砂进行过滤的效果。对于种类繁多的电池也可以运用多孔金属来进行制作，因为其材质具备较强的替换性，可以使得能量的损耗降低，并且还可以使其密度增加。另外，对于火箭内的冷却液来说，采用多孔金属也可以对其进行有效的控制，并使得信号延迟。

(二)纳米金属

纳米金属是一种由特殊的材料组合而成的金属材料，其具备了比较好的力学性能，广泛

被应用在许多的领域。纳米复合金属的质地相对来说就比较硬，并且具备着比较好的防磨效果，在防护涂层制备当中具有着极强的应用优势[2]。对于铝基纳米金属材料来说，其使用的周期相对来说相对比较长，在进行加工处理之后，许多的非晶态金属能够转变成为晶体，具备了比较好的使用效果。还有就是电沉积纳米金属，该材料主要是由柱状晶组成的，该材料在实际投入生产之后，可以运用自身的材质特性，更加的完善其质量安全防护。

二、金属材料热处理技术及其发展

(一)热处理技术的种类

热处理技术随着科技的不断进步和发展，其应用的种类也越来越多。对于这些处理技术的

应用主要是依据自身的优势特征来进行的。所以有关的研究人员根据其升温还有降温方式之间的差异性将热处理技术分为三类：一般热处理、外表热处理以及他种热处理这三类。一般热处理主要包括正火、退火、淬火以及回火等;外表热处理主要包括渗氮热处理还有表面淬火等;他种热处理主要分为激光热处理还有真空热处理等。不管是哪种热处理的形式都具有加热、保温还有降温等的环节。

(二)金属热处理技术的应用发展

1、切削处理

在对金属材料进行生产的过程当中，一定要和切削紧密的进行合作，这样能够使得产品的档次得到优化。在对材料进行切削的过程当中，因为切削设备、加工材料以及环境之间存在的差异性，会使得金属材料的形状发生不同程度的改变[3]。同时，在制作产品工具的过程当中会应用到事前热处理，进而给热处理提供主要的物质支撑，以此来实现切削材料的效果，避免材料发生过度的形状变化。

2、断裂韧性

对于韧性进行衡量的时候，较为常用的指标技术是断裂韧性，其主要是表示材料对断裂进行阻抗的能力。在材料的断裂力学当中表明，在材料当中会因为各种缺陷而导致的微裂纹的存在。然后在外力的作用之下，会使得这些材料当中的微裂纹扩展进而发生断裂。因此，为了有效的避免裂缝纹路的发生，可以通过有效的错开金属晶体内部的位置来使得错位数量减少，进而使得金属材料变得更加的坚硬。对于错位进行控制的重要手段就是对晶体的硬度强化，这样有助于塑造材料的韧性[4]。在进行热处理的时候，一定要确保有足够的温度，这样才可以促进形成结晶。如果缺少温度还有应力，那么对于材料错位数量的减少就很难进行保证，这样对于结晶的实现是非常不利的。所以，金属材料热处理的效果和温度之间具有着息息相关的联系。

3、减少裂缝以及腐蚀

对于金属材料来说，其化学性能还有物理性能都比较不稳定，所以当外力对其的影响过大的时候就会使得材料出现腐蚀等质量的问题，从而导致金属材料出现裂缝的情况。一般来说，金属材料发生腐蚀的问题都是因为其应力的效果而致使的。當应力存在剩余的时候，那么金属材料的内部结构就会因此发生变化，从而使得应力腐蚀的现象形成。因此，为了使得应力的作用可以保持在平衡的状态，并且使得有关的质量问题减少，有关的工作人员就应该对金属材料进行热处理，这样可以使得材料的特性发生变化，进而使得裂缝发生的情况有效的减少。

结束语：

总而言之，金属材料的制造和金属行业的发展息息相关，而在金属材料制造过程当中的关键就是热处理技术。因此，为了确保其应用的效果可以充分的发挥出来，有关的人员一定要对热处理工作进行完善和优化，这样可以使得产品的质量安全得到一定程度的保证。现代的新型技术为金属材料的热处理技术提供了有力的支撑，所以对于这些方面的研究一定要加强，这样才可以最大程度的降低能源的消耗，对环境的污染减轻，进而使得金属行业的经济效益以及发展有效的提升。

参考文献

[1] 皮爱民. 浅谈金属材料热处理工艺与技术发展趋势探索[J]. 中国金属通报， 2020， 000(003)：2-3.

[2] 田有贵， 张玉强. 金属材料与热处理工艺关系探索分析[J]. 世界有色金属， 2016， No.452(08)：117-117.

[3] 袁麟， 邓傲寒. 浅谈金属材料热处理工艺及技术发展趋势[J]. 引文版：工程技术， 2016， 000(005)：P.21-21.

[4] 朱梦颖. 《金属材料与热处理》中钢的热处理教学方法探索[J]. 中小企业管理与科技(中旬刊)， 2016.

作者：许世娇

纳米金属材料管理论文 篇3：

稀有金属镀层材料现状及发展战略

摘 要 本文简要介绍了刷镀领域稀有金属镀层材料的发展现状，指出了今后的发展方向和战略。大力发展稀有金属镀层新材料产业，加速稀有金属镀层新材料的研究和开发，对促进国民经济的可持续发展和加强国防现代化建设具有极其重要的战略意义。

关键词 稀有金属镀层 新材料 发展战略

0 引言

材料是人类赖以生存和发展、征服自然和改造自然的物质基础，也是人类社会发展的先导。特别是现代高科技的发展，更是依赖于新材料技术的进步，如果没有现代超级结构材料的发展，就没有当今世界航空航天事业的辉煌灿烂;如果没有半导体材料的出现，也就不可能有今天计算机技术日新月异的蓬勃发展。

电刷镀技术是近几十年由电镀发展起来的一项新的表面工程技术，从某种意义上可以算是一种特殊的电镀技术，在国家经济建设中起着举足轻重的作用，而稀有金属镀层更是对促进国民经济的可持续发展和加强国防现代化建设具有极其重要的战略意义。稀有金属新材料是新材料的一个极其重要的组成部分。我国稀有金属镀层材料经过几十年的努力，已经在产量和规模方面取得了重大进展。但是我国电刷镀技术与世界先进国家还有很大差距，科研水平较低，对稀有先进镀层开发缺乏力度，尤其是参杂了稀有金属的合金镀层和添加了纳米粉末的，以致我国在电刷镀方面远落后于西方发达国家。

1 稀有金属镀层材料

稀有金属材料是最重要的一类材料。其中镍、钨、钼等元素由于其特殊的耐磨耐高温的性能，在电刷镀行业有着极其广泛的应用。稀有金属材料涉及到结构材料、功能材料、环境保护材料和生物医用材料等，其应用几乎涉及到国民经济和国防建设的所有领域。①稀有金属新材料是新材料的一个极其重要的组成部分，其地位和作用十分突出。大力发展稀有金属镀层新材料，加速稀有金属镀层新材料的研究和开发，对促进国民经济的可持续发展具有极其重要的战略意义。

当今世界，各国相互依存、共生共荣，在稀土问题上应该加强合作，共担责任，共享成果。在未来的岁月里，中国将坚持科学发展观，完善稀土政策，加强行业管理，与国际社会一道，维护公平合理的稀土市场秩序，促进稀土开发利用与资源环境相协调，为世界经济和科技发展作出新的贡献。大力发展高技术含量、高附加值的难熔金属材料，镍、钨、钼，难熔镀层金属在我国的资源很丰富，已探明的储量均居世界前列，特别是钨、钼具有很大的资源优势，这也成就了我国发展电刷镀技术的资源优势。

我国镍矿资源丰富，为镍镀层的应用提供了良好的物资条件。镍镀层具有较高的硬度和耐磨性、耐腐性，所以镍镀层应用很早很广泛。镍基合金镀层的研究和开发应围绕提高材料表面的强度、塑性、韧性、耐蚀性以及抗疲劳等综合性能来开展，新型合金的开发可以通过采用新的合金元素、采用新电刷镀工艺等途径实行。

我国钨、钼等难熔金属制品存在中低档产品供大于求，产品积压等问题，而技术含量高的产品又不能生产或产量很小，或质量达不到要求;缺乏高档管、棒、丝等深加工产品。由于W有高热导性、高温红硬性以及抗氧化等特点，阻止了由高温氧化造成的塑形变形和热粘着，提高了镀层的耐磨性能。除此之外，钨、钼还能做镀层材料与镍发生共沉积，制成镍钨、镍钼合金镀层，其被广泛的应用于各种要求耐磨镀层的场合，Ni-W合金镀层代替铬镀层，可广泛用于轴承、内燃机气缸、活塞环、热缎模、轧辊、钟表机芯和石油容器等领域，尤其是大型机械零部件的修复和军工企业。

2 纳米合金镀层的研究

随着现代工业的发展，对机械产品零件表面的性能要求越来越高，为了满足和适应高速、高温、高压、重载、腐蚀以及某些特定工况下使用的零部件的修复、保护、表面强化、改性等需求，传统的电刷镀技术已显得力不从心，近些年来，纳米技术的发展突飞猛进，电镀技术与纳米技术相融合，必然能够制备性能优良的纳米级颗粒Ni -W 合金镀层，它将在硬度、耐蚀性、抗氧化性等诸多方面比微米级的镀层获得大幅提升。采用纳米高新技术改造、提升传统电刷镀技术以获得的性能优异的纳米复合镀层的纳米电刷镀技术研究成果不断涌现。

一些固体不溶性纳米颗粒如 SiO2、ZrO2、Al2O3等的搀杂，加入大大提高了原镀层的硬度和耐磨性等物理性能。(1)耐磨复合镀层研究方面：徐龙堂等对电刷镀Ni/P包纳米Al2O3颗粒复合镀层的微动磨损性能进行了研究，纳米Al2O3颗粒使复合镀层的结构致密和细化，在磨损过程中起到一定的减轻粘着的作用;②徐龙堂等还用电刷镀法制成含纳米SiC粉的复合镀层，研究表明，在镀液中加入纳米SiC能大幅度提高镀层的耐磨性;③张伟等用电刷镀法制得含纳米金刚石粉的复合镀层，在室温、高负荷下具有优良的抗疲劳和抗磨损性能，其耐磨性是纯镍镀层的4倍。④(2)减磨复合镀层研究方面：尹健对纳米金刚石的镍基复合镀层进行研究。黑粉由超细纳米金刚石粉、石墨及无定型碳等组成，加入含纳米金刚石黑粉后，减摩耐磨性明显提高，使强化后的注塑模具在使用过程中的磨损量减少，摩擦系数降低。⑤(3)耐高温复合镀层研究方面：张玉峰制得了镍基纳米氧化锆电刷镀复合镀层，并测试了镀层的高温磨损性能。结果表明，镀层中的纳米颗粒在高温下能抑制镀层晶粒的长大，在400℃热处理时，最高硬度可达到900HV，其高温耐磨性是基材的5～7倍。⑥

由于不溶性固体微粒在复合刷镀层中的强化作用，使纳米复合电刷镀层表现出耐磨、耐蚀等优异的综合性能，为机械零部件的再制造提供了前所未有的机遇，成为再制造工程技术的重要组成部分。纳米电刷镀技术比普通电刷镀技术的应用范围更加宽广，是电刷镀技术的重要发展方向。

3 结论

我国稀有金属材料经过多年的发展，在高性能材料、新型材料加工技术等方面已取得了重大进展。目前，复合刷镀层的研究还大多仅限于耐磨、耐高温磨损、抗接触疲劳，而对于某些具有特殊功能的复合镀层，如导电、导磁、催化等复合刷镀层国内几乎没有文献报道，由此可见，我国在无论是在刷镀技术还是新电刷镀层的开发都与国外有着较大的差距，这势必对我国国民经济发展和国家工业化建设产生影响。所以说研发新型镀层材料对促进国民经济发展，加强国防建设，提高中国在国际中的地位具有巨大的推动作用。

注释

① 黄伯云. 我国有色金属材料现状及发展战略[J]. 中国有色金属学报， 2004， 14(1)： 122-127.

② 徐龙堂， 徐滨士， 周美玲等. 电刷镀镍镍包纳米Al2O3颗粒复合镀层微动磨损性能研究[J]. 摩擦学学报， 2001， 21(1)： 24-27.

③ 徐龙堂， 徐滨士， 马士宁等. 电刷镀含纳米SiC粉复合镀层EPMA分析[J].材料工程. 2000， (6)： 34-36.

④ 张伟， 徐滨士， 梁志杰等. 电刷镀含纳米粉复合镀层结构和磨损性能[J]. 装甲兵工程学院学报， 2000， 14(3)： 30-33， 68.

⑤ 尹健. 纳米材料在表面强化中的应用前景[J]. 模具工业， 2002， (8)： 50-52.

⑥ 张玉峰. 复合刷镀纳米Ni-ZrO2高温耐磨性的研究[J]. 电镀与涂饰， 2000， 19(4)： 18-21.

作者：徐立鹏