特種冶煉與金屬功能材料

前言

常用的特種熔煉方法包括感應(yīng)爐熔煉、電渣熔煉、等離子弧熔煉、真空電弧熔煉和電子來熔煉等方式。相對于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐和電爐等熔煉方式生產(chǎn)的金屬材料，用特種熔煉方法生產(chǎn)的特殊鋼、精密合金、高溫合金等特殊金屬材料能夠在高溫、高壓、高速度、高輻射以及高腐蝕等環(huán)境下穩(wěn)定使用，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代航空航天、電子技術(shù)以及海洋和能源等高科技領(lǐng)域中。因此，特種冶煉主要用于制備那些以普通熔煉方法不能或難以熔煉的特殊金屬材料，是生產(chǎn)高質(zhì)量特殊鋼及超級合金、難熔合金（W、M0、Nb、Ta等）、活潑金屬（Ti、V、ZR等）、高純金屬（如零夾雜鋼）及近終形鑄件的有效手段。只有通過合理選用特種冶煉工藝，才能夠生產(chǎn)出高性能的材料。編者結(jié)合多年從事特種熔煉的經(jīng)驗，參閱大量資料，較為系統(tǒng)地闡述了特種熔煉方法及部分典型金屬功能材料的生產(chǎn)工藝。本書所涉及的冶金反應(yīng)的基本理論，在有關(guān)先行課程中已有詳細論述，為避免重復(fù)，書中只分析討論這類冶金反應(yīng)在特種熔煉的具體條件下所具備的特點。在闡述主要的特種7臺煉方法的基本原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)特點以及冶煉工藝的基礎(chǔ)上，還介紹了特種熔煉生產(chǎn)的部分金屬功能材料的性質(zhì)、特點及應(yīng)用領(lǐng)域，并列舉了部分典型金屬功能材料的生產(chǎn)工藝，把理論和實踐有機地結(jié)合起來。在編寫過程中，主要參考了丁永昌教授、徐曾啟教授編著的《特種熔煉》、昌鶴鳴等編著的《感應(yīng)爐熔煉與特種鑄造技術(shù)》、王振東等編著的《感應(yīng)爐冶煉》、何開元編著的《精密合金材料學》、吳承建編著的《金屬材料學》等書。

內(nèi)容概要

《特種冶煉與金屬功能材料》闡述了常用特種熔煉方法的基本原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)以及冶金過程工藝特點，并介紹了特種冶金生產(chǎn)的部分典型合金的性質(zhì)、特點及應(yīng)用領(lǐng)域，在此基礎(chǔ)上列舉了部分典型合金的特種熔煉生產(chǎn)工藝。　　《特種冶煉與金屬功能材料》可作為高等院校冶金丁程專業(yè)的教學用書，也可供金屬材料及熱處理、鑄造等專業(yè)師生以及有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

0 緒論　0.1 特種冶煉的發(fā)展　0.2 特種冶煉所生產(chǎn)的主要品種　0.3 鋼和合金的冶煉質(zhì)量評價指標　0.4 藝對鋼和合金組織性能的影響途徑　復(fù)習思考題1 金屬功能材料　1.1 概述　1.2 磁性材料　　1.2.1 金屬及合金磁性概述　　1.2.2 軟磁合金　　1.2.3 永磁合金　1.3 IE電性合金　　1.3.1 金屬的導電性　　1.3.2 導電合金　　1.3.3 精密電阻合金　　1.3.4 電熱合金　　1.3.5 熱電偶合金　1.4 熱膨脹合金　　1.4.1 低膨脹合金　　1.4.2 定膨脹合金　1.5 彈性合金　　1.5.1 高彈性合金　　1.5.2 恒彈性合金　1.6 形狀記憶合金　　1.6.1 合金的形狀記憶效應(yīng)　　1.6.2 鈦鎳與銅基形狀記憶合金　　1.6.3 鐵基形狀記憶合金　　1.6.4 記憶金屬的應(yīng)用　1.7 高溫合金　　1.7.1 概述　　1.7.2 高溫合金分類及牌號表示法　1.8 其他功能材料簡介　　1.8.1 貯氫合金　　1.8.2 生物醫(yī)學材料　　1.8.3 梯度功能材料　　1.8.4 智能材料　　復(fù)習思考題2 感應(yīng)爐熔煉　2.1 概述　2.2 感應(yīng)爐的電路及工作原理　　2.2.1 感應(yīng)爐的電路　　2.2.2 感應(yīng)爐的工作原理　2.3 感應(yīng)爐的冶煉設(shè)備　　2.3.1 中頻感應(yīng)爐的主電路及其電源　　2.3.2 中頻感應(yīng)爐的配套設(shè)備　2.4 感應(yīng)爐用原材料及配料計算　　2.4.1 對原材料的要求　　2.4.2 原材料的種類　　2.4.3 配料計算　2.5 感應(yīng)爐熔煉的物理化學過程　　2.5.1 元素的氧化與脫氧　　2.5.2 擴散脫氧與沉淀脫氧　　2.5.3 合金的脫硫　　2.5.4 非金屬夾雜物的去除　2.6 中頻感應(yīng)爐熔煉工藝　　2.6.1 熔煉工藝過程　　2.6.2 感應(yīng)爐冶煉用爐渣　　2.6.3 熔煉中氣體的變化　　2.6.4 感應(yīng)爐冶煉時的成分控制　2.7 感應(yīng)爐坩堝制備　　2.7.1 感應(yīng)爐坩堝的分類及質(zhì)量要求　　2.7.2 坩堝的制備　　2.7.3 坩堝的使用和維護　　復(fù)習思考題3 真空感應(yīng)熔煉　3.1 真空感應(yīng)爐設(shè)備　　3.1.1 真空感應(yīng)爐的電源　　3.1.2 真空感應(yīng)爐的爐體結(jié)構(gòu)　　3.1.3 真空感應(yīng)爐的真空系統(tǒng)　3.2 真空感應(yīng)爐熔煉的特點　3.3 真空感應(yīng)爐熔煉的工藝過程　　3.3.1 裝料　　3.3.2 熔化期　　3.3.3 精煉期　　3.3.4 出鋼和澆注　3.4 真空下金屬熔池中元素的揮發(fā)　3.5 新技術(shù)在感應(yīng)爐熔煉中的應(yīng)用　　3.5.1 合金的鎂處理　　3.5.2 低氧勢脫磷　　3.5.3 吹氬　　3.5.4 噴粉　　3.5.5 噴吹氫氧混合氣體脫碳　　3.5.6 鋼液的氫氣精煉　復(fù)習思考題4 電渣重熔5 真空電弧重熔6 等離子熔練7 電子束重熔8 部分典型合金熔煉工藝參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：所有工程材料都是為了滿足工程實際的需要而設(shè)計生產(chǎn)的，故其都在某個或某些方面具有獨特的功能，都屬于廣義上的功能材料。工程材料的共同特點是利用材料的力學性能，它們在實際工程應(yīng)用中占很大比例，因而單獨作為一類材料，即結(jié)構(gòu)材料。與結(jié)構(gòu)材料并列的，是一般意義上的功能材料。功能材料在能量與信息的顯示、轉(zhuǎn)換、傳輸、存儲等方面具有獨特的功能，這些特殊功能是以它們所具有優(yōu)良的電學、磁學、光學、熱學、聲學等物理性能，特殊的力學性能和優(yōu)異的化學以及生物學性能為基礎(chǔ)的。功能材料的發(fā)展歷史悠久，對技術(shù)的進步、社會的發(fā)展起到了巨大的作用。較早期的硅鋼片和銅、鋁導線材料等，對電力工業(yè)的發(fā)展起到了關(guān)鍵作用；20世紀50年代，與微電子技術(shù)密切相關(guān)的半導體材料迅速發(fā)展；60年代，激光技術(shù)中以光導纖維為代表的光學材料得到廣泛研究與開發(fā)應(yīng)用；80年代，能源技術(shù)又促進了貯能材料的發(fā)展；近年來，新型功能材料更是不斷涌現(xiàn)，多種功能材料迅速發(fā)展，大批具有多方面特殊性能的功能材料得到了廣泛的研究與開發(fā)，許多功能材料已經(jīng)在工程實際中得到應(yīng)用。功能材料極大地促進了現(xiàn)代信息社會的技術(shù)進步，同時也帶來了很高的經(jīng)濟效益。從材料的原子結(jié)合鍵、化學成分特征出發(fā)，可將功能材料分為金屬功能材料、無機非金屬功能材料、有機功能材料和復(fù)合功能材料。金屬功能材料具有多方面突出的物理性能，在功能材料中占有重要地位，主要表現(xiàn)在導電性、磁性、導熱性、熱膨脹特性、彈性、抗腐蝕性等方面。有些金屬功能材料還具有非常特殊的性能，如馬氏體相變引發(fā)的形狀記憶特性，基于這種特性，人們開發(fā)出具有“人工智能”的機構(gòu)；某些合金對氫具有超常吸收能力，適當控制外界條件，可實現(xiàn)材料對氫的吸收和釋放；基于這種現(xiàn)象，人們得到了二次能源材料——貯氫材料，并制成氫電池。

編輯推薦

《特種冶煉與金屬功能材料》是高等學校規(guī)劃教材。

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