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8種常用材料工藝詳解
文章來源:未(wèi)知      發布者:管理員

1. 鑄鐵——流動性

下水(shuǐ)道蓋(gài)子作為我們日常生活環境中不起(qǐ)眼的(de)一部分,很少會有人留意它們。鑄鐵之所以會(huì)有如此大量而廣泛的用途,主要是因為其出色的(de)流動性,以及它易于澆注(zhù)成各種複雜形态的特點。鑄鐵實際(jì)上是由多種元素組合的混(hùn)合物的名稱,它們包括碳、矽和鐵。其中碳的含量越高,在澆注過程中其(qí)流(liú)動特(tè)性就越好(hǎo)。碳在這裡以石墨和碳化(huà)鐵兩種形式出現。
鑄鐵中(zhōng)石墨的存在使得下水道蓋子具有了優良的耐磨性能。鐵鏽一般隻出(chū)現在最表層(céng),所以通常都會被磨光。雖然(rán)如此(cǐ),在澆注過程中也還是有專門防止(zhǐ)生鏽的措施,即在(zài)鑄件表(biǎo)面加(jiā)覆一層瀝青塗(tú)層,瀝(lì)青滲入鑄鐵表面的細孔中,從而起到防鏽作用。金屬加工微信,内容不錯,值得關注。生産砂模澆注材料的傳統工藝如今被很多設(shè)計師(shī)運用(yòng)到了其他更新更有趣(qù)的領域。

材料特性:優秀的流動性、低成(chéng)本、良(liáng)好的耐磨性、低凝固收縮率、很脆、高(gāo)壓縮強度、良好的機(jī)械加工性。

典型(xíng)用途:鑄鐵已經具(jù)有幾百年的應用曆史,涉及建築(zhù)、橋梁、工程部件、家居、以及(jí)廚房用具等領域。

2. 不鏽鋼——不生(shēng)鏽的革命

不鏽鋼是在鋼裡融入鉻(gè)、鎳以及其(qí)他一些(xiē)金屬元素而制成(chéng)的合金。其(qí)不生鏽的特性就是來源(yuán)于(yú)合金中鉻的成分,鉻在合金的表面形成了一層堅牢(láo)的、具有自(zì)我修(xiū)複能力的氧化鉻薄膜,這層薄膜是(shì)我們肉眼所看不見的(de)。我們通(tōng)常所提及的不鏽鋼和鎳的比例一般是(shì)18:10。20世紀初,不鏽鋼開始(shǐ)作為元才來噢被引(yǐn)入到産品設計領域中,設計師們圍繞着它的堅(jiān)韌和抗腐蝕特性開發(fā)出許多新産品,涉及到了很多(duō)以前從未涉足過的領域。這一系列設計嘗試都是非常具有(yǒu)革命性的:比如(rú),消毒後可再次使用的設備首(shǒu)次出現在醫學産業中(zhōng)。
 
不鏽鋼分為(wéi)四大主要類型:奧(ào)氏體、鐵素體、鐵素(sù)體-奧氏體(複合式)、馬氏體(tǐ)。家居用品(pǐn)中使用的(de)不鏽鋼基本上都是奧氏體。

材(cái)料特性:衛生保健、防腐蝕、可進(jìn)行精細表面(miàn)處理、剛性高、可通過各種加工工藝成型、較難進行冷加工。

典型用途: 奧氏體不鏽鋼主要(yào)應用(yòng)于家居用品、工(gōng)業(yè)管道以及建築結(jié)構中;馬氏體不鏽鋼主要用于(yú)制作(zuò)刀具和渦輪刀片;鐵素體不鏽鋼(gāng)具(jù)有防腐蝕性,主要應用在耐久使用的洗衣機以及鍋爐零部件中;複合(hé)式不鏽鋼具有更強(qiáng)的防腐蝕性能,所(suǒ)以經常應用于侵蝕性環境。

3. 鋅——一生中的730磅

鋅,閃着銀光又略帶(dài)藍灰(huī)色,它是繼鋁(lǚ)和銅之後第三種(zhǒng)應用最廣泛的有色金屬。美國(guó)礦産局的一項統計顯示——一個普通(tōng)人在其一生要消耗總共要消耗掉331千克的鋅。鋅的熔點(diǎn)很低,所以它也是一種非常理想的澆注材料(liào)。
鋅質鑄件在我(wǒ)們日常生活中十(shí)分常見(jiàn):門把手表層表層下面(miàn)的材料、水龍頭、電子元件等,鋅具有極(jí)高(gāo)的防腐蝕性,這一(yī)特性使它具備了另外最基本的一(yī)項功能,即作為鋼的表面鍍層材料。除去以上這(zhè)些功能之外,鋅還是與銅一(yī)起合成黃銅(tóng)的合金(jīn)材料。其抗腐蝕性并不僅僅應用于(yú)鋼表(biǎo)面鍍層——它也有助于增強(qiáng)我們人類的免疫系統。
材料特性:衛生保健、防腐蝕、優良的可鑄性、出(chū)色的防腐蝕性、高(gāo)強度、高硬度、原材料廉價、低熔點、抗(kàng)蠕變(biàn)、易與其他金(jīn)屬形成合金、具有保健性、常溫下易碎、100攝氏度左(zuǒ)右具(jù)有延展性。

典型用途: 電子産品元件(jiàn)。鋅是形成(chéng)青銅的合金材料之一。鋅(xīn)也有着清潔衛生以及抗(kàng)腐蝕的特(tè)性。另外,鋅也被應用在屋頂材(cái)料,照片雕刻盤、移動(dòng)電(diàn)話天線以及照相機中的快門裝置。

4.鋁(lǚ)——現代材料

相對(duì)于已(yǐ)經有9000年使用(yòng)曆史的黃金而言(yán),鋁,這種略帶藍光的白色金屬,實在(zài)隻能算是金屬材料中的(de)嬰兒(ér)。鋁于(yú)18世紀初問世并被命(mìng)名。與其他(tā)金屬(shǔ)元素不(bú)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(yì)稱礬土)的鋁土礦中提煉出來(lái)的。以這種(zhǒng)形态存在(zài)于礦(kuàng)物中(zhōng)的鋁也是我們地球上出量(liàng)最豐富的金(jīn)屬元素之一。
當鋁這種金屬最早出現的時候,它并沒有被立(lì)刻應用到人們的生活當中。後來,針(zhēn)對其(qí)獨特功能和特性的一批新産品逐漸問世,這種高科技材料也逐(zhú)漸擁有越來越(yuè)寬闊的市場。雖然鋁的應用曆史相對較短,但現在市面(miàn)上鋁産品的産量(liàng)已經遠(yuǎn)遠超過了(le)其他有色金屬産品的總和。

材(cái)料特性:柔韌可塑、易(yì)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(diǎn)型用途: 交通(tōng)工具骨架、飛行器零部件、廚房用具、包裝以及家具。鋁也(yě)經常(cháng)被用以加固一些大型建(jiàn)築結構,比如(rú)倫(lún)敦皮卡迪(dí)利廣場上的愛神雕像,以及紐約克萊斯勒汽車大廈的頂(dǐng)部等,都曾用鋁質加固(gù)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(lǚ)輕,能(néng)夠很好地與其他金屬構(gòu)成高強度的合金,鎂合金具(jù)有比重輕、比強度和比剛度高、導熱導電(diàn)性好、兼有良(liáng)好的阻尼減震和電(diàn)磁屏蔽性能、易于加(jiā)工成型、容易(yì)回收等優點。但長期以來,由于受價格昂貴和技(jì)術方面的限制,鎂及鎂合金隻(zhī)少量應用于航空、航天及軍事(shì)工業,因而被稱(chēng)為“貴族金屬”。現今鎂是繼鋼鐵、鋁之後的第三(sān)大金屬工程材料,被(bèi)廣泛地應用于航空航天(tiān)、汽車、電子、移動通訊、冶金等領域。可(kě)以預計,由(yóu)于其它結構金屬生産成本的增加,金屬(shǔ)鎂在未來的重要性變得更大。性變得更大。性變得更大。
鎂(měi)合金比重為(wéi)鋁合金的68%,鋅合金(jīn)的27%,鋼鐵的23%,常用于(yú)汽車零件、3C産品外(wài)殼、建築材料等。大(dà)多(duō)數超薄筆記本電腦和手機(jī)外殼采用鎂合金做外殼。自上世紀起,人類對金屬質感(gǎn)、光澤仍有不可(kě)抹減的愛戀,塑料産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(chà)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。鎂合金的耐腐蝕性是碳鋼的8倍,鋁合(hé)金(jīn)的4倍,更是塑料的10倍以上,防腐能力是合金中最佳者。常用的(de)鎂合金具(jù)有不(bú)可燃性,尤其是使用在汽(qì)機車零部件以及建(jiàn)築材料上(shàng),可以避(bì)免瞬間的燃燒。鎂在地殼中的儲量居第8位,大部分的(de)鎂原料自海水中提(tí)煉,所以它的資源是穩定充分的(de)。

材料特性:輕(qīng)量化的結構(gòu)、剛性高且耐沖擊、優良的耐腐蝕(shí)性、良好的(de)熱傳導性和電磁遮(zhē)蔽、良好的不可燃性、耐熱性較差、易回收。

典型用途: 廣(guǎng)泛應用(yòng)于航空航天、汽車、電子、移動通訊、冶金等領域。

6. 銅——人類的(de)夥伴

銅(tóng)簡直就是一種讓(ràng)人難以置(zhì)信的萬用金屬,它與我們的生活如此密切相關。人(rén)類的許多(duō)早期工具和武器(qì)都是用銅制(zhì)成的(de)。它的拉丁名字(zì)“cuprum”起源于一個叫做Cyprus的地方,這是一個銅資源非常豐富的(de)島嶼,人們用島的名字的縮寫Cu來給這種金屬材料命(mìng)名,于是(shì)銅便有了現在的代号。銅在現代社會中扮演(yǎn)着十分重要的角色:它被(bèi)大量應用于建(jiàn)築結構當中,作為傳(chuán)輸電力的(de)載體,另外,幾千年來它還一直(zhí)被許多不同文化背景的(de)人們作為(wéi)制作身體裝飾品的原材料。從最初簡單的譯碼傳輸,到(dào)後來在複雜的現代通訊應用中扮(bàn)演的關鍵角色,這種具有延展性、橘紅(hóng)色的金屬一路伴随着我們發展進步(bù)。銅是一種優良的導電體,其(qí)導電性能僅次于銀。從人們利用金(jīn)屬材料的時間曆史這一點來說,銅則(zé)是僅次于金的為人(rén)類利(lì)用最悠久的金屬。這一點在很(hěn)大程度上是因為銅(tóng)礦很容易開采,而且銅業比較容易從銅礦中分離出來。

材料特性:很好的防腐蝕性、極(jí)好的導熱、導電性能、堅硬(yìng)、柔韌、具延(yán)展性、抛光後、效果獨特。

典型用(yòng)途: 電(diàn)線、發動機線圈、印刷電路、屋面(miàn)材料(liào)、管道材料、加熱材料、首飾、炊具。它也是制作青銅的主要合金成分之一。

7. 鉻——高光潔度的後處理

鉻最為常見的存在形式是作為合金元素用于不鏽(xiù)鋼中,來增強不鏽鋼的硬度。鍍(dù)鉻工藝通(tōng)常分為三種類型:裝飾性鍍(dù)層、硬質鉻鍍層(céng)以及黑色鉻鍍層。鉻鍍層在工程領域中應用相當廣泛,裝飾性鉻鍍(dù)層通常作為最表層鍍于鎳層(céng)外面,鍍層具有精緻細膩(nì)如鏡面一般的抛光效果。作為一道(dào)裝飾性後(hòu)處理工序,鉻鍍層(céng)厚(hòu)度僅為0.006毫米。在打算采用鉻鍍(dù)層工藝的(de)時候(hòu),一定要充分(fèn)考慮(lǜ)到這一工藝的危險性。近十年來,六價(jià)裝飾性鉻水被三價鉻水所取代的趨勢越來越明顯,因(yīn)為前者具有非常強的緻(zhì)癌性,而後者則被認為毒性相對小一些。

材料特性:光潔度非(fēi)常高、優良的防腐蝕性能、堅硬耐用、易于(yú)清洗(xǐ)、摩擦(cā)系數低。

典型用途: 裝飾性鍍鉻(gè)是(shì)許多汽車元件的鍍層材料,包括(kuò)車門(mén)把手以及緩沖器等,除此之(zhī)外,鉻還應用于自行車零部件、浴(yù)室水龍頭以及家具、廚房用具、餐(cān)具等(děng)。硬質鍍鉻更多的用于工業領域,包括作業控制塊中的随機存(cún)儲器、噴氣機發動機元件、塑料模具以及減震器等。黑色鍍鉻主要用于樂器裝飾(shì)以及太陽能利用(yòng)方面。

8. 钛——輕巧而結(jié)實

钛是一種很(hěn)特别的金屬,質地非(fēi)常輕盈,卻(què)又十分(fèn)堅(jiān)韌和(hé)耐腐蝕,在(zài)常溫下終身保(bǎo)持本身的色調。钛的熔點與鉑(bó)金相差不多,因此常用于航天.軍工精(jīng)密部件。加上電流和化(huà)學處(chù)理後,會産生不同的顔色(sè)。钛有優異的抗酸堿腐蝕性在“王水”中浸(jìn)泡了幾年的钛,依舊(jiù)锃亮,光彩照人(rén)。若把钛加到不鏽(xiù)鋼中,隻(zhī)加百分之一左右,就大大提(tí)高抗鏽本領。钛具有密度小、耐高溫、耐腐蝕等優良的(de)特性,钛合金密(mì)度是鋼鐵的一半而強度和鋼鐵差(chà)不多;钛既耐高溫,又(yòu)耐低溫。在-253℃~500℃這(zhè)樣寬的溫度範圍内都能保持高強度。金屬(shǔ)加(jiā)工微信,内容不錯,值得(dé)關注。這些優點正是太空金屬所必備的。钛的合金是制做火(huǒ)箭發動機的殼體及人造衛星、宇宙飛船的好材料,有(yǒu)“太空金屬”之稱。由(yóu)于钛有這些優點,所以50年代以來,一躍成為突出的(de)稀有金屬。
 
钛是一種純性金屬(shǔ),正因為钛金屬的“純”,故物(wù)質和(hé)它接觸的(de)時候,不會産生化學(xué)反應。也就是說,因為钛的耐腐(fǔ)蝕性、穩定性高,使它在(zài)和(hé)人長期接觸以後也不影(yǐng)響其本質(zhì),所以不會造成人的過敏,它是唯一對人類植物神經和味覺沒有任何(hé)影響的金屬,被人們稱為“親生物金屬”。钛最大的缺(quē)點,是提煉比較困難(nán)。這主要是因為钛在高溫下可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。所以人(rén)們曾把钛當作“稀有金屬”,其(qí)實,钛的含量約占地殼重量(liàng)的6‰,比銅(tóng)、錫、錳、鋅的總和還要多10多倍。

材料特性:非常高的強度、重量比優良的抗腐(fǔ)蝕性、難以進行冷加(jiā)工、良好的可焊接性、大約比鋼(gāng)輕40%,比鋁重60%、低導(dǎo)電性(xìng)、低熱脹率、高熔點。

典(diǎn)型用途: 高爾夫球杆、網球拍、便攜式電腦(nǎo)、照相機、行李箱、外科手術植入(rù)物、飛行器骨(gǔ)架、化學用具以及海事裝(zhuāng)備等。另外,钛也被用作(zuò)紙張、繪畫以及塑料(liào)等所需的白色顔料。

來源:材料學院新媒體(tǐ)工作室。

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