金屬工藝學(xué)歡迎來到金屬工藝學(xué)課程。金屬工藝學(xué)是研究金屬材料從原料到成品的加工過程及其性能變化規(guī)律的一門重要學(xué)科。本課程將系統(tǒng)介紹金屬材料的基本性質(zhì)、各類制備工藝、熱處理方法以及實(shí)際應(yīng)用案例。課程目錄基礎(chǔ)知識(shí)金屬工藝學(xué)簡(jiǎn)介、金屬材料分類、晶體結(jié)構(gòu)與合金形成、金屬材料性能制備工藝冶煉、鑄造、壓力加工、焊接、切削加工、粉末冶金、表面處理熱處理技術(shù)退火、正火、淬火、回火、表面熱處理、綜合性能調(diào)整應(yīng)用與發(fā)展腐蝕與防護(hù)、新型金屬材料、智能制造、工程應(yīng)用案例、未來展望金屬工藝學(xué)簡(jiǎn)介1遠(yuǎn)古時(shí)期公元前5000年左右，人類開始使用自然銅和金制作簡(jiǎn)單工具和裝飾品，標(biāo)志著金屬加工的起源。2青銅時(shí)代公元前3500年左右，人類學(xué)會(huì)了將銅與錫合金化制成青銅，提高了工具的硬度和耐用性。3鐵器時(shí)代公元前1200年左右，冶鐵技術(shù)開始普及，鐵制工具和武器逐漸取代青銅制品。4現(xiàn)代冶金18世紀(jì)后，隨著科學(xué)革命和工業(yè)革命的推進(jìn)，金屬工藝學(xué)正式成為一門系統(tǒng)的科學(xué)。金屬工藝學(xué)是研究金屬材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能及其加工方法的科學(xué)。它涵蓋了從原材料提取、成分控制、組織調(diào)整到最終成形的全過程，是材料科學(xué)與工程的重要分支。金屬材料的分類黑色金屬以鐵為基體的金屬材料，如生鐵、鋼、鐵合金等。特點(diǎn)是密度較大、強(qiáng)度高、價(jià)格相對(duì)低廉，是工業(yè)生產(chǎn)的主要金屬材料。碳鋼：含碳0.03%~2.11%合金鋼：含有特定合金元素鑄鐵：含碳2.11%以上有色金屬除鐵、鉻、錳外的所有金屬，如鋁、銅、鋅、鎳等。通常具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性。輕金屬：密度小于4.5g/cm3重金屬：密度大于4.5g/cm3貴金屬：如金、銀、鉑等特種金屬具有特殊物理或化學(xué)性能的金屬材料，如稀土金屬、半導(dǎo)體金屬、超導(dǎo)金屬等。稀有金屬：如鈦、鋯、鉿等稀土金屬：如鑭、鈰、釹等放射性金屬：如鈾、钚等常見金屬元素及基本性質(zhì)元素密度(g/cm3)熔點(diǎn)(℃)晶體結(jié)構(gòu)主要特性鐵(Fe)7.871538BCC/FCC高強(qiáng)度，易磁化銅(Cu)8.961083FCC導(dǎo)電性好，耐腐蝕鋁(Al)2.70660FCC輕質(zhì)，耐腐蝕鈦(Ti)4.511668HCP/BCC高比強(qiáng)度，耐腐蝕金屬元素在周期表中占據(jù)主導(dǎo)地位，約有80多種。它們普遍具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和金屬光澤。在工業(yè)應(yīng)用中，每種金屬元素因其獨(dú)特的性質(zhì)而具有特定的用途。金屬晶體結(jié)構(gòu)體心立方(BCC)原子位于立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和體心位置，配位數(shù)為8代表金屬：Fe(α)、Cr、W、Mo空間利用率：68%特點(diǎn)：較低的塑性，較高的強(qiáng)度面心立方(FCC)原子位于立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)面心位置，配位數(shù)為12代表金屬：Cu、Al、Ni、Fe(γ)空間利用率：74%特點(diǎn)：良好的塑性和韌性密排六方(HCP)每個(gè)原子被同一平面內(nèi)的六個(gè)原子和上下兩個(gè)平面各三個(gè)原子包圍，配位數(shù)為12代表金屬：Mg、Zn、Ti(α)、Co空間利用率：74%特點(diǎn)：塑性較差，各向異性明顯晶體缺陷與性能影響點(diǎn)缺陷尺寸在原子量級(jí)的零維缺陷，包括空位、間隙原子和置換原子。影響擴(kuò)散行為提高電阻率促進(jìn)固態(tài)相變線缺陷(位錯(cuò))沿某一方向延伸的一維缺陷，包括刃位錯(cuò)和螺位錯(cuò)。決定塑性變形機(jī)制影響材料強(qiáng)度和硬度位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)是金屬塑性的本質(zhì)面缺陷沿兩個(gè)方向延伸的二維缺陷，如晶界、孿晶界和堆垛層錯(cuò)。晶界強(qiáng)化影響斷裂行為控制再結(jié)晶和晶粒生長(zhǎng)體缺陷三維缺陷，如夾雜物、氣泡和裂紋等。嚴(yán)重降低材料強(qiáng)度成為應(yīng)力集中源引起斷裂失效合金的形成固溶體溶質(zhì)原子溶入溶劑金屬晶格中形成的均勻相。根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置，可分為間隙固溶體和置換固溶體。間隙固溶體：溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格間隙置換固溶體：溶質(zhì)原子取代溶劑原子位置形成條件受原子尺寸差、電負(fù)性、晶體結(jié)構(gòu)等因素影響。金屬化合物由兩種或多種金屬元素按照一定比例結(jié)合形成的具有確定化學(xué)成分、特定晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的化合物。電子化合物：如CuZn、Cu?Zn?金屬間化合物：如Fe?Al、Ni?Al間隙化合物：如TiC、Fe?C通常硬而脆，熔點(diǎn)高，導(dǎo)電導(dǎo)熱性差。合金是由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬與非金屬元素按一定比例混合后經(jīng)過熔煉而成的具有金屬特性的材料。合金的形成改變了純金屬的性能，通常會(huì)提高強(qiáng)度、硬度和抗腐蝕性，這是金屬材料應(yīng)用的基礎(chǔ)。各類合金系統(tǒng)舉例鋼鐵合金最重要的工程合金，按用途可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、不銹鋼等。碳是鋼中最基本的合金元素，此外還有Mn、Si、Cr、Ni、Mo等元素用于改善性能。銅基合金主要包括黃銅(Cu-Zn)、青銅(Cu-Sn)、白銅(Cu-Ni)等。具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，廣泛用于電氣、海洋工程等領(lǐng)域。鋁基合金按加工方式分為變形鋁合金和鑄造鋁合金，常見系列有2xxx(Al-Cu)、6xxx(Al-Mg-Si)、7xxx(Al-Zn)等。具有輕質(zhì)、耐腐蝕等特點(diǎn)。金屬的物理性能導(dǎo)電性金屬具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，因?yàn)槠渚Ц裰写嬖诖罅孔杂呻娮?。純度越高，?dǎo)電性越好。電阻率受溫度、雜質(zhì)、形變等因素影響。導(dǎo)熱性金屬的導(dǎo)熱性通常與導(dǎo)電性成正比，這是由于自由電子在傳導(dǎo)熱量時(shí)起主要作用。銅、銀、鋁是常見的高導(dǎo)熱金屬。磁性鐵、鈷、鎳等鐵磁性金屬具有強(qiáng)磁性，可用于制造永磁體和軟磁材料。磁性與原子自旋和軌道磁矩有關(guān)。熱膨脹金屬在加熱時(shí)體積增大，冷卻時(shí)收縮。不同金屬的熱膨脹系數(shù)差異較大，這在設(shè)計(jì)復(fù)合材料和焊接工藝時(shí)需要考慮。金屬的物理性能是指不引起材料化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的條件下表現(xiàn)出的特性。這些性能對(duì)于金屬材料的選擇和應(yīng)用至關(guān)重要。例如，電力輸送線路需要高導(dǎo)電性的鋁或銅，而精密儀器則需要低熱膨脹系數(shù)的殷鋼（Invar）。金屬的機(jī)械性能強(qiáng)度金屬抵抗外力作用而不發(fā)生破壞的能力塑性金屬在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力韌性金屬吸收能量的能力，即強(qiáng)度和塑性的綜合硬度金屬抵抗更硬物體壓入其表面的能力機(jī)械性能是評(píng)價(jià)金屬材料使用價(jià)值的重要指標(biāo)。在工程應(yīng)用中，常需要根據(jù)工作條件選擇合適的機(jī)械性能指標(biāo)。例如，工具鋼需要高硬度，彈簧鋼需要高彈性極限，而構(gòu)件鋼則需要良好的綜合力學(xué)性能。金屬的化學(xué)性能抗腐蝕性金屬抵抗環(huán)境介質(zhì)化學(xué)或電化學(xué)作用的能力。與金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位、表面狀態(tài)、環(huán)境條件等因素有關(guān)。耐大氣腐蝕：Cu,Al,Zn耐酸腐蝕：不銹鋼,Ti耐堿腐蝕：Fe,Ni通過合金化、表面處理和陰極保護(hù)等方式可以提高抗腐蝕性。耐高溫性能金屬在高溫環(huán)境下保持強(qiáng)度和抵抗氧化的能力。高溫下金屬可能發(fā)生氧化、蠕變和組織變化。耐熱鋼：含Cr、Mo、W等元素高溫合金：Ni基、Co基合金耐高溫涂層：Al2O3、ZrO2等在發(fā)動(dòng)機(jī)、鍋爐、化工設(shè)備等高溫場(chǎng)合有重要應(yīng)用。金屬的化學(xué)性能決定了其在特定環(huán)境中的適用性和使用壽命。腐蝕是金屬材料失效的主要原因之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占GDP的3-4%。金屬材料的顯微組織碳鋼珠光體-鐵素體組織中碳鋼中典型的珠光體（條狀深色區(qū)域）和鐵素體（淺色區(qū)域）混合組織。珠光體是鐵素體和滲碳體的共晶組織，硬度較高；鐵素體則較軟且韌性好。鋁合金顯微組織鋁合金的典型顯微組織，可見基體中分布的第二相粒子。這些粒子通常是金屬間化合物，對(duì)材料的強(qiáng)度和韌性有重要影響。不銹鋼奧氏體組織304不銹鋼中的奧氏體組織，特征是均勻的多邊形晶粒，內(nèi)部有少量孿晶。這種組織賦予了不銹鋼良好的塑性和耐腐蝕性。金屬材料的顯微組織是指在光學(xué)或電子顯微鏡下觀察到的微觀結(jié)構(gòu)特征，包括相的種類、數(shù)量、形態(tài)、分布以及晶粒大小等。顯微組織是連接材料成分、工藝和性能的橋梁，對(duì)其分析是理解材料性能的關(guān)鍵步驟。拉伸試驗(yàn)與金屬性能應(yīng)變/%低碳鋼鋁合金高碳鋼拉伸試驗(yàn)是評(píng)價(jià)金屬材料基本力學(xué)性能最重要、應(yīng)用最廣泛的測(cè)試方法。在試驗(yàn)中，將標(biāo)準(zhǔn)試樣安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，以一定速率拉伸直至斷裂，同時(shí)記錄受力和變形數(shù)據(jù)，繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線。沖擊試驗(yàn)及結(jié)果分析溫度/℃低碳鋼低合金鋼沖擊試驗(yàn)是測(cè)定金屬材料動(dòng)態(tài)負(fù)荷下抗沖擊能力的重要方法。常用的有簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)（夏比試驗(yàn)）和懸臂梁沖擊試驗(yàn)（伊佐德試驗(yàn)），前者在我國(guó)應(yīng)用最為廣泛。沖擊試驗(yàn)通過一次性沖擊斷裂標(biāo)準(zhǔn)試樣，測(cè)量吸收的能量來評(píng)價(jià)材料的沖擊韌性。溫度對(duì)金屬材料的沖擊韌性有顯著影響，在沖擊韌性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)，材料的斷裂方式從韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?，吸收能量急劇下降。硬度測(cè)試方法布氏硬度(HB)原理：用一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球，在規(guī)定載荷下壓入試樣表面，測(cè)量壓痕直徑計(jì)算硬度。適用范圍：各種金屬材料常用條件：Φ10mm鋼球，3000kg載荷優(yōu)點(diǎn)：測(cè)試面積大，結(jié)果穩(wěn)定缺點(diǎn)：不適合測(cè)試硬度極高的材料洛氏硬度(HR)原理：用金剛石圓錐體或鋼球，在預(yù)載荷和總載荷作用下壓入試樣，根據(jù)壓痕深度差計(jì)算硬度。適用范圍：各種處理狀態(tài)的金屬常用標(biāo)尺：HRC(硬材料)，HRB(軟材料)優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，讀數(shù)直觀缺點(diǎn)：對(duì)表面質(zhì)量要求高維氏硬度(HV)原理：用正四棱錐金剛石壓頭，在規(guī)定載荷下壓入試樣，測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度計(jì)算硬度。適用范圍：各種材料，特別是薄材料常用載荷：5-120kg優(yōu)點(diǎn)：精度高，連續(xù)性好缺點(diǎn)：試樣表面需精細(xì)研磨金屬材料的制備總覽原材料準(zhǔn)備礦石開采與選礦，或廢金屬回收與分類冶煉提純從礦石或廢金屬中提取純金屬，并調(diào)整其成分初級(jí)成形將金屬液體或粉末制成坯料，如鑄錠、板材、型材等二次加工通過加工工藝將坯料制成符合設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件表面與熱處理通過處理改善表面性能或調(diào)整整體性能金屬材料的制備是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，從原礦石開采到最終產(chǎn)品形成，涉及多個(gè)工藝環(huán)節(jié)和科學(xué)原理。不同的金屬材料由于其物理化學(xué)性質(zhì)的差異，具有各自特定的制備工藝路線，但基本遵循上述主要環(huán)節(jié)。煉鐵高爐流程原料準(zhǔn)備鐵礦石、焦炭、熔劑（石灰石）經(jīng)過破碎、篩分和燒結(jié)等處理，制成適合高爐使用的料塊。裝料通過爐頂裝料系統(tǒng)將原料按比例交替裝入高爐，形成料柱?，F(xiàn)代高爐多采用無鐘爐頂裝料系統(tǒng)。熱風(fēng)鼓入高溫風(fēng)（約1000-1200℃）經(jīng)熱風(fēng)爐預(yù)熱后從高爐下部風(fēng)口鼓入，與焦炭反應(yīng)產(chǎn)生高溫和還原氣體。冶煉反應(yīng)鐵礦石在下降過程中經(jīng)歷預(yù)熱→間接還原→直接還原→熔化→滲碳等一系列反應(yīng)，最終形成鐵水。出鐵出渣鐵水和爐渣在高爐爐底分層，通過出鐵口和出渣口分別排出。鐵水經(jīng)過鐵水罐運(yùn)往轉(zhuǎn)爐或鑄鐵機(jī)。煉鋼基本原理轉(zhuǎn)爐煉鋼主要原理是通過高壓氧氣吹煉，氧化去除鐵水中的碳、硅、錳、磷等元素。現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐主要采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐(LD)和底吹轉(zhuǎn)爐(Q-BOP)。一次冶煉周期約40-45分鐘，產(chǎn)量大，效率高，適合大規(guī)模生產(chǎn)普通鋼種。電弧爐煉鋼利用電極與金屬料之間產(chǎn)生的電弧放電形成高溫熔化金屬。電弧爐溫度高，可達(dá)1600-1700℃，冶煉氛圍易控制，適合生產(chǎn)特殊鋼種和合金鋼。電弧爐主要使用廢鋼為原料，是鋼鐵循環(huán)利用的重要設(shè)備。精煉工藝為提高鋼的純凈度，現(xiàn)代鋼廠普遍采用爐外精煉技術(shù)，如LF(鋼包精煉爐)、VD(真空脫氣)、VOD(真空氧脫碳)等。通過精煉可有效去除鋼中的氣體、夾雜物，調(diào)整成分，改善鋼的品質(zhì)。煉鋼是將生鐵、廢鋼等原料通過氧化精煉、合金化處理轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N鋼種的冶金過程。其本質(zhì)是降低碳含量（從4-5%降至0.03-2.11%），去除有害雜質(zhì)（如S、P），調(diào)整合金成分，提高鋼的純凈度。鋁的冶煉工藝鋁土礦選礦開采鋁土礦并進(jìn)行破碎、分選，獲得合格的鋁土礦原料拜耳法制取氧化鋁鋁土礦在高溫高壓下與氫氧化鈉溶解，過濾除雜后沉淀出氫氧化鋁，再煅燒得到氧化鋁霍爾-埃魯法電解在950-970℃熔融冰晶石中溶解氧化鋁，通過電解還原得到金屬鋁鋁液精煉通過氯氣吹掃、鋁熔體過濾等方式去除鋁液中的氫氣、夾雜物等雜質(zhì)鑄錠或連鑄將精煉后的鋁液澆鑄成鋁錠或直接連鑄成板材、棒材等鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素，但由于其極易氧化的特性，自然界中幾乎不以單質(zhì)形式存在。工業(yè)上主要通過霍爾-埃魯法（Hall-HéroultProcess）從氧化鋁中電解提取純鋁，這是一個(gè)能耗較高的過程，電耗約為13000-14000千瓦時(shí)/噸鋁。銅及其合金生產(chǎn)流程銅礦開采主要開采黃銅礦(CuFeS?)、輝銅礦(Cu?S)等硫化銅礦石選礦通過浮選等方法將銅礦物與脈石分離，得到含銅20-30%的銅精礦粗銅冶煉通過火法冶煉（熔煉-吹煉）或濕法冶煉（浸出-萃取-電積）得到98%左右的粗銅電解精煉使用粗銅作陽(yáng)極，在電解液中電解沉積得到99.95%以上的陰極銅銅合金制備將純銅與鋅、錫、鋁等元素按比例熔煉，制備各種銅合金銅的冶煉主要有火法冶煉和濕法冶煉兩種方式。火法冶煉適用于硫化銅礦，是傳統(tǒng)主流工藝，包括熔煉、吹煉、精煉三個(gè)步驟。濕法冶煉適用于氧化銅礦和低品位礦，環(huán)境友好但成本較高。金屬鑄造鑄造設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品要求設(shè)計(jì)零件、模具和工藝方案，確定澆注系統(tǒng)、冒口位置和冷鐵設(shè)置等考慮收縮率和加工余量分析充型和凝固過程優(yōu)化澆注系統(tǒng)和冒口造型與制芯根據(jù)模具制作鑄型，為內(nèi)腔部分制作鑄芯，并組合裝配砂型：常用粘土砂、樹脂砂金屬型：適合大批量生產(chǎn)特種型：如石膏型、陶瓷型熔煉與澆注將金屬原料熔化并調(diào)整成分，然后澆入準(zhǔn)備好的鑄型中控制溫度和成分去除氣體和夾雜合理的澆注速度和順序清理與熱處理鑄件冷卻后進(jìn)行落砂、清理、檢驗(yàn)和必要的熱處理去除澆冒口和毛刺熱處理消除應(yīng)力無損檢測(cè)確保質(zhì)量鑄造缺陷及分析氣孔表現(xiàn)：鑄件內(nèi)部或表面存在球形或橢圓形空洞成因：金屬液中溶解氣體（主要是氫）在凝固過程中析出形成氣泡防治：控制金屬液溫度，減少氣體吸收；采用真空熔煉；使用覆蓋劑和除氣劑縮孔與縮松表現(xiàn)：鑄件內(nèi)部出現(xiàn)不規(guī)則空洞或疏松區(qū)域成因：金屬凝固收縮時(shí)，液態(tài)金屬無法及時(shí)補(bǔ)充造成體積缺陷防治：合理設(shè)計(jì)冒口系統(tǒng)；使用冷鐵控制凝固順序；采用順序凝固原則設(shè)計(jì)鑄件裂紋表現(xiàn)：鑄件表面或內(nèi)部出現(xiàn)的不連續(xù)裂縫成因：鑄件在冷卻過程中，由于熱應(yīng)力、組織應(yīng)力或外部約束而產(chǎn)生防治：優(yōu)化鑄件設(shè)計(jì)，避免急劇變化的截面；控制冷卻速度；選用合適的合金成分金屬壓力加工鍛造通過錘擊或擠壓使金屬在高于再結(jié)晶溫度下產(chǎn)生塑性變形，改變其形狀和內(nèi)部組織。鍛造可分為自由鍛和模鍛兩大類。鍛造產(chǎn)品內(nèi)部組織致密，機(jī)械性能優(yōu)異。軋制將金屬坯料通過一對(duì)或多對(duì)旋轉(zhuǎn)軋輥之間，利用軋輥的擠壓作用使其產(chǎn)生塑性變形，獲得所需截面形狀和尺寸的工藝。熱軋通常在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行，冷軋則在室溫下進(jìn)行。擠壓與拉伸擠壓是將金屬坯料置于擠壓筒內(nèi)，通過擠壓桿對(duì)坯料施加壓力，使其從較小截面的?？字袛D出。拉伸則是將金屬板料固定在模具上，用凸模將其拉伸成空心件。這些工藝廣泛用于生產(chǎn)管材和型材。壓力加工是利用外力使金屬發(fā)生塑性變形，從而改變其形狀和尺寸的加工方法。相比鑄造，壓力加工制品具有更好的組織致密度和力學(xué)性能，表面質(zhì)量也更優(yōu)。金屬焊接技術(shù)熔化焊通過熱源將焊件和焊材局部熔化，形成熔池，冷卻凝固后實(shí)現(xiàn)連接。典型工藝包括：電弧焊：最常用的焊接方法，包括手工電弧焊、埋弧焊、TIG焊、MIG/MAG焊等氣焊：利用可燃?xì)怏w與氧氣混合燃燒產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接電渣焊：利用熔渣中通過的電流產(chǎn)生的熱量進(jìn)行厚板焊接壓力焊依靠加熱和壓力使焊件接觸表面產(chǎn)生塑性變形和原子擴(kuò)散而連接。常見工藝有：電阻焊：利用電流通過接觸面產(chǎn)生的電阻熱和壓力實(shí)現(xiàn)連接摩擦焊：利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能和塑性變形實(shí)現(xiàn)焊接爆炸焊：利用爆炸產(chǎn)生的沖擊波使金屬表面以高速碰撞而連接焊接檢驗(yàn)確保焊接質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，常用檢測(cè)方法包括：外觀檢查：最基本的檢驗(yàn)方法，觀察焊縫表面缺陷無損檢測(cè)：射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等破壞性試驗(yàn)：拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、硬度測(cè)試等焊接常見缺陷缺陷類型外觀特征形成原因防止措施氣孔焊縫中存在球形或橢圓形空洞焊接過程中氣體溶解度變化導(dǎo)致氣體析出預(yù)熱工件；控制焊接速度；使用低氫焊條夾渣焊縫中夾有非金屬物質(zhì)焊渣未及時(shí)清除；多層焊接時(shí)清理不徹底每層焊后徹底清理；選擇合適的焊接參數(shù)未焊透焊縫根部未完全熔合坡口角度過小；電流過小；間隙不當(dāng)合理設(shè)計(jì)坡口；增大焊接電流；確保適當(dāng)間隙裂紋焊縫或熱影響區(qū)出現(xiàn)的不連續(xù)性缺陷過大的收縮應(yīng)力；氫脆；材料硬化性高預(yù)熱和后熱處理；選用低氫工藝；控制冷卻速度焊接缺陷是指焊接接頭中不符合質(zhì)量要求的各種不連續(xù)性或不均勻性，它們會(huì)顯著降低焊接接頭的力學(xué)性能和使用壽命。焊接缺陷的檢測(cè)通常采用目視檢查、超聲波探傷、X射線照相等方法。金屬切削加工車削工件旋轉(zhuǎn)，刀具移動(dòng)，加工出各種回轉(zhuǎn)體表面。適用于軸類零件加工。銑削刀具旋轉(zhuǎn)切削，工件或刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。適合加工平面、溝槽、齒輪等。鉆削旋轉(zhuǎn)的鉆頭在工件上加工孔。可加工通孔或盲孔，是最常見的孔加工方法。磨削用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪對(duì)工件表面進(jìn)行微量切削。可獲得高精度和表面質(zhì)量。金屬切削加工是利用切削工具從工件上切除多余金屬，使工件獲得所需幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的加工方法。它是機(jī)械制造中最基本、應(yīng)用最廣泛的加工方法。切削加工的基本原理是切削刃以一定的切削用量（切削速度、進(jìn)給量和切削深度）切入工件，在刃口前方形成切屑，同時(shí)在工件表面留下切削痕跡。切削過程中產(chǎn)生大量熱量，會(huì)影響刀具壽命和加工質(zhì)量，因此冷卻和潤(rùn)滑非常重要。精密加工工藝精密車削利用高精度車床和精密刀具進(jìn)行的車削加工，可達(dá)到IT5-IT6級(jí)精度和Ra0.2μm的表面粗糙度。常用于加工精密軸類零件、內(nèi)外圓柱面和端面。超精密車削：使用金剛石刀具，精度可達(dá)亞微米級(jí)硬車工藝：對(duì)淬硬鋼進(jìn)行車削，替代部分磨削工序精密磨削最常用的精密加工方法，能獲得極高的尺寸精度和表面質(zhì)量。包括外圓磨、內(nèi)圓磨、平面磨、無心磨等形式。精度：可達(dá)IT4-IT5級(jí)表面粗糙度：Ra0.05-0.4μm應(yīng)用：高精度軸承、量具、模具等特種加工采用非傳統(tǒng)能源進(jìn)行材料去除的加工方法，適用于加工難加工材料或復(fù)雜形狀。電火花加工：利用脈沖電火花蝕除金屬激光加工：利用高能激光束切割或打孔電化學(xué)加工：利用電解原理溶解金屬超聲波加工：利用超聲波振動(dòng)輔助切削精密加工是指加工精度在微米級(jí)及以下的制造工藝，是現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的核心。隨著航空航天、光學(xué)、電子、醫(yī)療等高科技領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)零件精度和表面質(zhì)量的要求越來越高，精密加工技術(shù)變得愈發(fā)重要。粉末冶金工藝金屬粉末制備通過霧化、機(jī)械粉碎、化學(xué)還原等方法制備金屬或合金粉末粉末混合與調(diào)配將各種粉末按配方混合，添加潤(rùn)滑劑，確保均勻性壓制成形在模具中對(duì)粉末施加壓力，形成具有一定強(qiáng)度的生坯燒結(jié)將生坯在保護(hù)氣氛下加熱至低于主要成分熔點(diǎn)的溫度，使粉末顆粒結(jié)合后處理根據(jù)需要進(jìn)行再加壓、浸油、熱處理或機(jī)械加工等處理粉末冶金是以金屬或合金粉末為原料，通過成形和燒結(jié)制造金屬材料、復(fù)合材料及各種制品的工藝技術(shù)。它不需要經(jīng)過熔化過程，可以制造傳統(tǒng)方法難以加工的材料，如難熔金屬、復(fù)合材料和多孔材料等。金屬表面處理電鍍利用電解原理，在金屬表面沉積一層其他金屬或合金的過程。鍍鉻：提高硬度和耐磨性，用于汽車配件等鍍鎳：提高耐腐蝕性和裝飾性，用于日用品鍍鋅：提高鋼鐵的防銹性能，用于建筑材料鍍金/銀：用于電子元器件和裝飾品熱浸鍍將金屬工件浸入熔融金屬中，表面形成合金層的工藝。熱鍍鋅：鋼鐵防腐最常用方法熱鍍鋁：用于耐高溫場(chǎng)合熱鍍錫：用于食品容器和焊料化學(xué)處理利用化學(xué)反應(yīng)在金屬表面形成保護(hù)膜或裝飾層。磷化：提高涂料附著力和耐蝕性氧化：如鋁陽(yáng)極氧化、鋼鐵發(fā)藍(lán)等鈍化：形成致密氧化膜提高耐蝕性物理氣相沉積在真空條件下，將材料氣化并沉積在基體表面形成薄膜。蒸發(fā)鍍膜：用于光學(xué)鏡片等濺射：制備各種功能薄膜離子鍍：結(jié)合力強(qiáng)，用于刀具涂層等金屬表面處理是改善金屬表面性能的重要技術(shù)，可以提高金屬產(chǎn)品的耐腐蝕性、耐磨性、導(dǎo)電性、裝飾性等。在工業(yè)制造中，幾乎所有金屬產(chǎn)品都要經(jīng)過某種形式的表面處理。熱處理工藝總覽熱處理的基本過程熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，通過改變內(nèi)部組織來獲得所需性能的金屬熱加工工藝?；具^程包括:加熱：將工件加熱到特定溫度保溫：在該溫度下保持一定時(shí)間冷卻：以適當(dāng)速度冷卻到室溫通過控制這三個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)，可以獲得各種不同的金屬組織和性能。主要熱處理工藝根據(jù)加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻方式的不同，熱處理可分為以下幾類:退火：緩慢冷卻，獲得接近平衡的組織正火：空冷，獲得細(xì)小珠光體組織淬火：快速冷卻，獲得馬氏體組織回火：淬火后再次加熱，調(diào)整性能表面熱處理：只改變表面層組織的熱處理熱處理是金屬材料加工中不可缺少的工藝環(huán)節(jié)，通過熱處理可以實(shí)現(xiàn)多種材料性能目標(biāo)，如提高硬度和耐磨性、增加韌性、消除內(nèi)應(yīng)力、改善切削加工性能等。不同的熱處理工藝對(duì)材料的組織和性能影響各不相同。退火工藝與目的完全退火將鋼加熱到Ac3溫度以上30-50℃，保溫后隨爐緩慢冷卻。目的是獲得珠光體和鐵素體的平衡組織，降低硬度，提高塑性，消除內(nèi)應(yīng)力，均勻化學(xué)成分。主要用于中碳鋼和中碳合金鋼的粗加工前處理。球化退火將鋼加熱到臨界溫度附近，長(zhǎng)時(shí)間保溫后緩慢冷卻，使碳化物呈球狀分布。目的是降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性。主要用于高碳工具鋼和軸承鋼等的切削加工前處理。應(yīng)力消除退火將工件加熱到500-650℃，保溫后緩慢冷卻。目的是消除冷加工、焊接、鑄造等過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止工件在后續(xù)加工或使用過程中變形開裂。廣泛用于各種復(fù)雜形狀的工件。再結(jié)晶退火將冷加工的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，消除形變硬化效應(yīng)，恢復(fù)金屬的塑性。目的是軟化金屬，為進(jìn)一步冷加工創(chuàng)造條件。廣泛用于有色金屬和不銹鋼等的冷加工生產(chǎn)過程中。退火是最基本的熱處理工藝之一，特點(diǎn)是冷卻速度慢，獲得接近平衡狀態(tài)的組織。退火后的金屬通常硬度較低，塑性和韌性較好，內(nèi)應(yīng)力小，組織均勻，便于后續(xù)的機(jī)械加工或進(jìn)一步熱處理。正火與組織控制正火工藝正火是將鋼加熱到Ac3或Accm以上30-50℃，保溫后在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。由于冷卻速度比退火快，所以獲得的組織比退火更細(xì)小，主要為索氏體或細(xì)小珠光體。正火的溫度范圍：亞共析鋼：Ac3+(30-50)℃過共析鋼：Accm+(30-50)℃鑄鐵：850-950℃保溫時(shí)間通常為1小時(shí)/25mm厚度。正火的目的與應(yīng)用正火的主要目的是改善鋼的組織和性能，具體表現(xiàn)為：細(xì)化晶粒，使組織均勻消除網(wǎng)狀鐵素體和魏氏組織提高強(qiáng)度和硬度，同時(shí)保持較好的塑性和韌性改善低碳鋼的切削加工性能為后續(xù)淬火做準(zhǔn)備正火廣泛應(yīng)用于中低碳結(jié)構(gòu)鋼、鍛件、軋件和鑄鋼件，既可作為最終熱處理，也可作為預(yù)處理。正火是介于退火和淬火之間的熱處理工藝，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。與退火相比，正火冷卻速度較快，處理周期短，生產(chǎn)效率高；與淬火相比，正火不需要特殊的冷卻介質(zhì)，設(shè)備簡(jiǎn)單，變形和開裂傾向小。淬火工藝及機(jī)理時(shí)間(s)水冷油冷空冷淬火是將鋼加熱到奧氏體化溫度，保溫后快速冷卻到室溫，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體（或貝氏體）的熱處理工藝。淬火的本質(zhì)是抑制擴(kuò)散轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)非擴(kuò)散相變。淬火過程中冷卻速度是關(guān)鍵因素，必須大于臨界冷卻速度才能獲得馬氏體。不同的鋼種具有不同的臨界冷卻速度，合金元素如Cr、Ni、Mo、Mn等可以降低臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性?；鼗鹋c綜合性能調(diào)整低溫回火(150-250℃)保留高硬度，略提高韌性中溫回火(350-500℃)獲得較高彈性和韌性高溫回火(500-650℃)獲得強(qiáng)度和韌性的良好組合回火是將淬火鋼加熱到臨界點(diǎn)以下的適當(dāng)溫度，保溫后冷卻的熱處理工藝?；鼗鸬哪康氖窍驕p少淬火內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織，調(diào)整力學(xué)性能，獲得所需的硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性的組合。表面熱處理技術(shù)表面淬火利用火焰、感應(yīng)電流或激光等熱源對(duì)工件表面快速加熱，然后進(jìn)行急冷，使表面形成馬氏體而心部保持原有組織?？色@得表面高硬度和良好的耐磨性，同時(shí)保持心部的韌性。滲碳在900-950℃的碳勢(shì)介質(zhì)中，使低碳鋼表面吸收碳原子，形成高碳層，再經(jīng)淬火回火處理獲得高硬度表面層。廣泛用于齒輪、軸類等需表面耐磨而心部韌性好的零件。滲氮在500-570℃的含氮介質(zhì)中，使鋼表面吸收氮原子形成氮化物層。滲氮層硬度極高，耐磨性好，疲勞強(qiáng)度高，并具有良好的耐蝕性。用于精密零件和模具。化學(xué)熱處理包括滲硼、滲鋁、滲鉻等工藝，通過在特定介質(zhì)中加熱，使表面滲入所需元素，形成合金層或化合物層，獲得特殊的表面性能。表面熱處理是一種只改變金屬材料表面層性能而保持心部原有性能的熱處理技術(shù)。它能夠?qū)崿F(xiàn)"表里異性"，即表面硬而耐磨，心部韌而抗沖擊，滿足許多工程零件的使用要求。金屬的腐蝕與防護(hù)均勻腐蝕金屬表面均勻減薄的腐蝕形式，如鋼鐵在酸中的溶解預(yù)測(cè)性好，危害性相對(duì)較小可通過增加壁厚來延長(zhǎng)壽命點(diǎn)蝕/孔蝕局部區(qū)域發(fā)生的深度大于寬度的侵蝕，如不銹鋼在含氯環(huán)境中的腐蝕危害性大，難以預(yù)測(cè)可能導(dǎo)致穿孔泄漏晶間腐蝕沿晶界優(yōu)先腐蝕的形式，如敏化不銹鋼的腐蝕嚴(yán)重降低機(jī)械性能外觀完好但內(nèi)部損傷應(yīng)力腐蝕開裂腐蝕環(huán)境和拉應(yīng)力共同作用下的開裂現(xiàn)象無明顯征兆突然斷裂常見于黃銅、不銹鋼等金屬腐蝕是金屬材料在環(huán)境作用下發(fā)生的破壞性變化，主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種機(jī)理?；瘜W(xué)腐蝕是金屬與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；電化學(xué)腐蝕則是在電解質(zhì)溶液中，由于電極電位差形成微電池，引起金屬的陽(yáng)極溶解?；瘜W(xué)防腐方法有機(jī)涂層在金屬表面涂覆有機(jī)涂料，形成隔離層阻止腐蝕介質(zhì)接觸金屬表面。環(huán)氧樹脂涂料：附著力強(qiáng)，耐化學(xué)性好聚氨酯涂料：耐候性好，光澤持久丙烯酸涂料：干燥快，成本低多層涂裝系統(tǒng)：底漆+中涂+面漆，綜合性能優(yōu)異無機(jī)涂層在金屬表面形成無機(jī)化合物保護(hù)層，提供物理隔離和陰極保護(hù)作用。磷化處理：形成磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜鉻酸鹽處理：形成鉻酸鹽鈍化膜陽(yáng)極氧化：鋁表面形成致密氧化膜硅酸鹽涂料：耐高溫，適用于特殊場(chǎng)合腐蝕抑制劑添加少量化學(xué)物質(zhì)到腐蝕環(huán)境中，減緩或抑制金屬腐蝕過程。陽(yáng)極型抑制劑：如鉻酸鹽、硝酸鹽陰極型抑制劑：如鋅鹽、磷酸鹽吸附型抑制劑：如有機(jī)胺類、咪唑類氣相抑制劑：揮發(fā)性抑制劑，用于密閉空間環(huán)境改性通過改變環(huán)境條件，降低其腐蝕性，減緩腐蝕過程。脫氧：如加入Na?SO?去除溶解氧pH調(diào)節(jié)：調(diào)整至金屬鈍化區(qū)溫度控制：降低溫度減緩腐蝕速率干燥處理：降低環(huán)境濕度電化學(xué)腐蝕防護(hù)陰極保護(hù)通過外加電流或犧牲陽(yáng)極使被保護(hù)金屬的電位降低到其腐蝕電位以下，使其成為陰極而免于腐蝕的方法。1.外加電流法原理：利用直流電源，使被保護(hù)金屬接負(fù)極，輔助陽(yáng)極接正極，形成閉合回路。優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)距離遠(yuǎn)，可調(diào)節(jié)輸出電流缺點(diǎn)：需要電源和定期維護(hù)應(yīng)用：大型鋼結(jié)構(gòu)如管道、儲(chǔ)罐、船舶等2.犧牲陽(yáng)極法原理：將電位更負(fù)的活潑金屬（如鋅、鋁、鎂等）與被保護(hù)金屬連接，形成原電池，活潑金屬優(yōu)先腐蝕。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠，無需外部電源缺點(diǎn)：保護(hù)距離有限，需定期更換陽(yáng)極應(yīng)用：小型設(shè)備、海水環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)陽(yáng)極保護(hù)利用陽(yáng)極極化使金屬表面形成穩(wěn)定的鈍化膜，從而保護(hù)金屬的方法。主要用于易鈍化的金屬如不銹鋼、鈦等在強(qiáng)酸環(huán)境中的防護(hù)。電化學(xué)防腐是基于電化學(xué)原理，通過改變金屬的電極電位來抑制或消除腐蝕過程的方法。陰極保護(hù)是最常用的電化學(xué)防腐技術(shù)，尤其適用于埋地或水下金屬結(jié)構(gòu)的防護(hù)。金屬與環(huán)境的相互作用環(huán)境類型特征典型腐蝕形式常用防護(hù)措施大氣環(huán)境氧氣、水分、污染物共同作用均勻腐蝕、點(diǎn)蝕涂層、鍍鋅、阻銹劑海洋環(huán)境高鹽度、濕度高、含氧量高點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕耐海水合金、陰極保護(hù)、特種涂層工業(yè)環(huán)境酸、堿、有機(jī)物、高溫化學(xué)腐蝕、高溫氧化耐蝕合金、襯里、抑制劑土壤環(huán)境微生物、pH值變化、含水量差異微生物腐蝕、雜散電流腐蝕陰極保護(hù)、防腐涂層、包覆金屬材料在不同環(huán)境中的腐蝕行為各不相同，這取決于環(huán)境中的腐蝕因素（如氧氣、水分、離子、微生物等）與金屬表面的相互作用。了解這些作用機(jī)制對(duì)于選擇合適的材料和防護(hù)措施至關(guān)重要。新型金屬材料介紹高溫合金能在600℃以上高溫環(huán)境長(zhǎng)期工作的合金，主要包括鎳基、鐵基和鈷基高溫合金。具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、抗氧化性和抗熱腐蝕性。廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、核反應(yīng)堆等領(lǐng)域。典型材料如Inconel718、GH4169等。超導(dǎo)材料在特定溫度下電阻降為零的材料，主要包括低溫超導(dǎo)體（如Nb-Ti、Nb?Sn）和高溫超導(dǎo)體（如YBCO、BSCCO）。具有零電阻、完全抗磁性等特點(diǎn)。應(yīng)用于強(qiáng)磁場(chǎng)設(shè)備、醫(yī)學(xué)影像、電力傳輸?shù)阮I(lǐng)域。形狀記憶合金能記憶并恢復(fù)原始形狀的特殊合金，主要有鎳鈦合金（如Nitinol）和銅基形狀記憶合金。具有超彈性和形狀記憶效應(yīng)。廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、航空航天、智能結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。金屬玻璃/非晶合金具有非晶結(jié)構(gòu)的金屬材料，如Zr-基、Fe-基和Pd-基金屬玻璃。具有高強(qiáng)度、高硬度、優(yōu)異的耐腐蝕性和軟磁性能。應(yīng)用于高性能結(jié)構(gòu)材料、電子元件、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。新型金屬材料是現(xiàn)代材料科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的重要方向，它們具有傳統(tǒng)金屬材料所不具備的特殊性能和功能，為高科技領(lǐng)域提供了關(guān)鍵材料支持。這些材料通常通過精確控制成分、組織和加工工藝來獲得特定性能。金屬材料的綠色制造清潔生產(chǎn)減少污染物排放和資源消耗循環(huán)利用提高廢金屬回收和再利用率節(jié)能技術(shù)降低能源消耗和碳排放安全健康保護(hù)工人和環(huán)境安全金屬材料的綠色制造是指采用對(duì)環(huán)境友好、資源節(jié)約、能源高效的技術(shù)和工藝，生產(chǎn)滿足使用要求的金屬材料和制品。隨著全球環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和碳中和目標(biāo)的提出，綠色制造已成為金屬工業(yè)的必然選擇。近年來，金屬工業(yè)的綠色制造取得了顯著進(jìn)展：冶金領(lǐng)域開發(fā)了直接還原鐵、短流程煉鋼等低碳工藝；加工領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了近凈成形、精確成形等高效工藝；能源利用方面推廣了余熱回收、燃料替代等節(jié)能技術(shù)。此外，廢金屬回收利用率不斷提高，已成為金屬資源供應(yīng)的重要來源。智能制造與金屬加工自動(dòng)化與機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)化系統(tǒng)代替人工操作，提高生產(chǎn)效率和安全性數(shù)字化與信息化采用傳感器網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集智能決策與優(yōu)化利用人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)優(yōu)化和生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)集成與協(xié)同打通設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)全流程，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置和快速響應(yīng)智能制造是基于新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)全過程的新型生產(chǎn)方式。在金屬加工領(lǐng)域，智能制造正逐步改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式和組織方式。目前，金屬加工領(lǐng)域的智能制造主要表現(xiàn)在以下方面：數(shù)控機(jī)床向智能化方向發(fā)展，具備自適應(yīng)控制和自診斷功能；加工過程實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)和質(zhì)量控制，減少?gòu)U品率；生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)智能化，提高設(shè)備利用率和生產(chǎn)效率；供應(yīng)鏈管理數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)原材料和產(chǎn)品的追溯管理。3D打印金屬技術(shù)選擇性激光熔化(SLM)利用高能激光束選擇性地熔化金屬粉末層，逐層堆積形成三維零件的工藝。材料：Ti合金、Co-Cr合金、不銹鋼等優(yōu)點(diǎn)：致密度高，力學(xué)性能好缺點(diǎn)：成本高，效率較低應(yīng)用：航空航天、醫(yī)療植入物電子束熔化(EBM)利用電子束在真空環(huán)境中熔化金屬粉末，形成零件的工藝。材料：Ti合金、高溫合金等優(yōu)點(diǎn)：殘余應(yīng)力小，適合活性金屬缺點(diǎn)：表面粗糙度差，設(shè)備復(fù)雜應(yīng)用：醫(yī)療植入物、航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件激光沉積成形(LMD)將金屬粉末送入激光產(chǎn)生的熔池中，隨著激光掃描逐層堆積形成零件。材料：各種金屬合金優(yōu)點(diǎn)：可用于修復(fù)和再制造缺點(diǎn)：尺寸精度較低應(yīng)用：大型結(jié)構(gòu)件、功能梯度材料金屬3D打?。ㄔ霾闹圃欤┘夹g(shù)是一種基于數(shù)字模型，通過材料逐層堆積方式制造金屬零件的新型制造技術(shù)。它突破了傳統(tǒng)制造方法的局限，能夠制造幾何形狀復(fù)雜、內(nèi)部結(jié)構(gòu)精細(xì)的金屬構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)和功能整合。金屬在國(guó)防工業(yè)中的應(yīng)用裝甲鋼材用于坦克、裝甲車等軍事裝備的防護(hù)裝甲，要求具有高強(qiáng)度、高韌性和抗彈性能。均質(zhì)裝甲鋼：合金鋼經(jīng)特殊熱處理復(fù)合裝甲：鋼-陶瓷-鋼層狀結(jié)構(gòu)反應(yīng)裝甲：含有爆炸材料的特種裝甲航空合金用于軍用飛機(jī)、導(dǎo)彈等航空航天裝備，需要輕質(zhì)高強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕。高強(qiáng)鋁鋰合金：輕量化機(jī)身結(jié)構(gòu)鈦合金：發(fā)動(dòng)機(jī)部件、機(jī)身結(jié)構(gòu)件鎳基高溫合金：燃燒室、渦輪葉片武器用特種金屬各類武器系統(tǒng)中的特殊用途金屬材料，性能要求極為嚴(yán)格。鎢合金：穿甲彈芯材料鉬合金：高溫武器部件貧鈾合金：穿甲彈、彈丸材料馬氏體時(shí)效鋼：火炮炮管材料電子與隱身材料用于軍事電子設(shè)備和隱身技術(shù)的特種金屬材料。稀土永磁材料：雷達(dá)、通信設(shè)備非晶合金：電子戰(zhàn)元件雷達(dá)吸波金屬材料：隱身技術(shù)金屬材料在航空航天鋁鋰合金鋁鋰合金是目前最輕的工程結(jié)構(gòu)材料之一，密度約為2.5g/cm3，比傳統(tǒng)鋁合金低6-10%。每添加1%的鋰，密度降低3%，彈性模量提高6%。第三代鋁鋰合金如2195、2196等已廣泛應(yīng)用于航天飛機(jī)外儲(chǔ)箱、火箭貯箱和飛機(jī)機(jī)身蒙皮等。鈦合金鈦合金具有高比強(qiáng)度、優(yōu)異的耐腐蝕性和良好的高溫性能，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和飛行器結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。典型鈦合金如TC4（Ti-6Al-4