關(guān)于金屬材料的運用分析和熱處理技術(shù)研究

楊俊 孟先鋒 程奮武

摘 要： 本文主要針對金屬材料的應(yīng)用展開分析，并提出了熱處理技術(shù)的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞： 金屬材料;運用分析;熱處理技術(shù)

【中圖分類號】TB472 ? ? 【文獻標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.33.167

1 金屬材料的運用分析

金屬材料具有較強的塑性與韌性，整體強度較高且具有優(yōu)秀的抗熱耐寒能力，可以經(jīng)受焊接、鑄造、鍛造等工藝進行加工，還有著導(dǎo)熱導(dǎo)電性特征，所以在現(xiàn)代工業(yè)中具有普遍的應(yīng)用。

1.1 多孔金屬材料的應(yīng)用

多孔材料是一種新興的功能性材料，在現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展的背景下多孔金屬材料的發(fā)展空間也獲得了進一步拓展。多孔材料的強度與抗腐蝕性、耐溫性較為優(yōu)異，而且孔徑具有可控性，滲透能力較強，能夠用于多種類型材料的加工制作，如催化劑載體、分離膜、過濾器等，同時多孔材料的應(yīng)用也不會對環(huán)境帶來影響，在環(huán)保、醫(yī)療、機械等領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用。

（1）過濾與分離。多孔金屬具有優(yōu)異的滲透性特征，這也使其成為了過濾器制作中的主要材料。多孔金屬可以用于分離媒介，孔道能夠有效阻擋固體粒子的通過，并捕捉收集固體粒子，實現(xiàn)氣體液體及固體的過濾分離。多孔金屬加工而成的過濾器能夠促進厭氧細(xì)菌的生長，凈化高爐煤氣、處理污水等

（2）能量的吸收。汽車的防沖擋與宇宙飛船的起落架這些能量吸收結(jié)構(gòu)都是運用多孔材料的能量吸收特性而實現(xiàn)的，針對這一特性，多孔材料還能夠用于燃?xì)廨啓C排氣系統(tǒng)的消音結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有較為顯著的消音降噪能力。

（3）流體的分布與控制。對于石油化工及冶金工業(yè)來說，通常會應(yīng)用不銹鋼或鎳等金屬燒結(jié)成的多孔流板，用作流體分布板。多孔不銹鋼能夠發(fā)揮火箭鼻鏈體偏航指示儀外殼冷卻液控制的效果，并且多孔金屬材料還可以用作自動化系統(tǒng)信號控制延時器的制作[1]。

1.2 納米金屬材料的應(yīng)用

納米金屬材料指的是在納米技術(shù)作用下而制備的金屬材料，材料的結(jié)構(gòu)規(guī)格能夠精確到納米級別，而且還具有大量納米顆粒雜質(zhì)。在金屬材料的生產(chǎn)中，納米技術(shù)的應(yīng)用能夠有效控制組織結(jié)構(gòu)和成分，起到金屬功能特性優(yōu)化以及力學(xué)性能改善的效果，其應(yīng)用領(lǐng)域如下：

（1）鋁基納米復(fù)合材料。工業(yè)制造領(lǐng)域所應(yīng)用的鋁基納米復(fù)合材料強度能夠達到116GPa左右，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為納米尺度，彌散分布在非晶基體中，合金元素有過渡族金屬與稀土，過渡族金屬包含鎳與鐵等金屬材料，而稀土則包含釔和鈰等。

（2）電沉積納米晶體鎳。電沉積薄膜結(jié)構(gòu)多為柱狀晶結(jié)構(gòu)，會在脈沖電流的影響作用下破碎。針對鍍液成分和pH值及溫度的有效控制下，電沉積鎳晶粒尺寸可以達到10nm，利用熔質(zhì)添加并保證晶粒偏析晶界可以令其逐漸穩(wěn)定下來，這一技術(shù)能夠在管材涂覆中應(yīng)用。

（3）WC-Co納米復(fù)合材料。WC-Co是一種納米結(jié)構(gòu)金屬材料，其耐磨性能及硬度較高，而且韌性與硬度也比尋常粗晶材料更大，在切割工具及保護涂層中的應(yīng)用較為廣泛，并且WC-Co納米核心的化學(xué)合成及高能球磨已經(jīng)開始工業(yè)量產(chǎn)[2]。

2 金屬材料的熱處理技術(shù)

2.1 熱處理技術(shù)的技術(shù)種類

金屬材料通過熱處理技術(shù)能夠有效加強其金屬性能，提高可塑性，但金屬材料的內(nèi)部構(gòu)成以及化學(xué)性質(zhì)則不會受到影響。傳統(tǒng)熱處理基本可以劃分為基本熱處理、化學(xué)熱處理、表面熱處理三種，近年來金屬材料和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展使得越來越多新興熱處理技術(shù)也得到了研發(fā)和推廣。

（1）金屬材料熱處理新工藝。在科技水平不斷發(fā)展的背景下，熱處理新工藝的發(fā)展也十分迅速，其中離子束表面改性工藝的發(fā)展與應(yīng)用較為迅猛。離子束表面改性的主要工藝特征便是不會影響金屬材料表面的原有化學(xué)成分，而且外形規(guī)格也不會受到影響，處理期間并不需要運用化學(xué)劑進行催化或支持，所以在處理加工過程匯總也不會產(chǎn)生有毒害氣體。環(huán)乙烯滲碳工藝之下的處理較為整潔，能夠避免晶界氧化等問題，滲層也相對均勻，滲透用量較少，可以規(guī)避金屬材料形變等問題，而且滲碳溫度也能夠得到提高，齒根硬度也得到了增強。強烈淬火技術(shù)的應(yīng)用能夠進一步規(guī)避鋼材形變等問題，不會發(fā)生材料表面開裂等現(xiàn)象，提高鋼材力學(xué)性能的同時也有效提高了材料的整體使用壽命。微波滲碳技術(shù)可以在熱處理過程中提高控制的精確性，而且加熱溫度也實現(xiàn)了提升，減少了熱處理工藝的整體周期。熱等靜壓固溶時效復(fù)合處理技術(shù)也能縮短金屬材料熱處理的工藝周期，并且有效控制成產(chǎn)成本，還可以去除鋁合金材料的孔隙，提高其力學(xué)性能。真空熱處理技術(shù)是熱處理技術(shù)與真空技術(shù)融合的一種新工藝，部分流程處于真空環(huán)境下完成，基本全部工藝都能利用真空處理來解決，在壓強低于大氣壓強的情況下完成熱處理，能夠提高金屬材料的表面光潔性，改善材料的結(jié)構(gòu)性能[3]。

（2）熱處理新設(shè)備。在金屬材料熱處理技術(shù)發(fā)展過程匯總，熱處理新設(shè)備也在不斷更新和“改朝換代”，真空加熱高壓氣淬設(shè)備的研發(fā)則是熱處理技術(shù)發(fā)展道路上的一個全新里程碑，低壓滲碳雙室高壓氣淬爐的開發(fā)與推廣則進一步提高了熱處理工藝的冷卻效率，并且保證氣淬冷卻工藝的均勻性，控制材料形變問題的發(fā)生。低壓離子滲碳爐有著柔性淬火系統(tǒng)，可以實現(xiàn)低壓離子凄冷處理工藝，并且還能夠支持馬氏體不銹鋼高濃度滲碳處理，以及真空環(huán)境下的熱處理工藝等。在低壓滲碳高壓氣淬工藝生產(chǎn)線中，原本移動不方便的電纜及軟管不需要進行移動，而設(shè)備的整體運行效率及功能性也實現(xiàn)了改進，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡化的同時運作效益獲得了提升。熱處理新設(shè)備還有環(huán)形滲碳淬火和涌泉式淬火槽等[4]。

結(jié)束語：金屬材料憑借著自身的強度、耐磨性等性能優(yōu)勢在各個國家的多個領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，并且在科學(xué)技術(shù)穩(wěn)定發(fā)展的時代背景下，金屬材料的需求量也在不斷提高，其發(fā)展空間十分廣闊。而熱處理技術(shù)則是優(yōu)化金屬材料整體性能和應(yīng)用效益的重要技術(shù)工藝，也是決定金屬材料應(yīng)用范圍的技術(shù)方法，因此還需要進一步加強金屬材料及金屬熱處理技術(shù)的研究工作，進一步改進熱處理新設(shè)備、研發(fā)熱處理新工藝，利用新工藝和新設(shè)備的支持來提高金屬材料的應(yīng)用效能，為我國各個行業(yè)及領(lǐng)域的發(fā)展提供充足的動力。

參考文獻

[1] 林清.關(guān)于金屬材料的運用和熱處理技術(shù)分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019，288（10）：22+40.

[2] 陳崢.金屬材料的運用分析和熱處理技術(shù)研究[J].冶金管理，2019，363（01）：27+92.