金属材料材质分析范文1

[关键词]金属材料；元素化学分析；分析方法

中图分类号：O65 文献标识码：A 文章编号：

随着经济的不断发展，对金属材料的需求也日益增加，一些比较复杂的金属材料进入市场。这些金属材料通常具有优良的性能，但是仅仅通过表面特征来分析金属材料的成分是不全面的，需要通过科学的元素化学分析方法对金属材料的内部构造及元素组成进行分析，这样才可以更好地利用这些金属材料，发挥他们的价值。

1. 金属材料元素化学分析方法

1.1滴定分析法

滴定分析法是金属材料元素化学分析中较为传统的一种，该方法主要采用标准浓度的试剂，通过一定的化学反应，对金属材料中的金属离子含量进行测定，等到金属材料中的元素全部反应完成后，就到达滴定终点。这个滴定终点也就是待测金属离子和标准试剂完全反应的那个点[1]。这种方法既简便，准确度也相对较高。

在进行滴定分析时应该首先将被测物质的溶液置于一定的容器（锥形瓶或烧杯）中，然后在容器中加入适量的指示剂，然后在容器中再利用滴定管逐滴地加入标准溶液。在确定滴定剂时既要考虑种类，也要考虑计量，要确保滴入的滴定剂的量与被测物质的量等同，能够恰好反应，这时化学反应也就达到了理论终点。这种化学计量点往往因为现象不明显，不易被人们察觉，因此需要在反应中加入指示剂，根据指示剂颜色的改变来确定终点，一旦指示剂颜色发生改变，那么就指示滴定到此结束。通过滴定观察的现象便可以确定金属材料中的元素。

1.2电化学分析法

电化学分析方法是目前金属材料元素化学分析中最为广泛的方法，它主要利用金属材料的电化学性质与金属材料的含量之间的关系，通过对其关系进行分析从而了解金属材料元素的一类方法[1]。

电化学分析方法主要包括极谱法、循环伏安法、溶出伏安法等，这种方法具有灵敏度高的特点，并且对金属材料的元素能够进行选择，同时电化学分析方法还具有工作电极多样化的优点，因此电化学方法能够广泛适用于金属材料的元素化学分析。但是电化学方法在实际的操作中比较复杂，受外界的环境影响比较大，在进行金属材料元素化学分析时的准确度比较低，因此电化学方法还需要进行优化。

1.3仪器分析法

仪器分析法主要是利用高精度的仪器对金属材料中的元素进行测定，其中应用最为广泛的便是分光光度法以及原子发射光谱法。分光光度法主要采用分光光度计来定量分析金属元素表征，金属元素在不同波长光中的折射，通过测定不同元素的吸收强度，利用吸收光谱曲线定量分析在金属材料中的元素，明确金属材料中各元素的含量与浓度。

除了分光光度法，仪器分析法还包括原子发射光谱法。原子发射光谱法采用的是ICP，在一定条件下，元素的离子或原子会受到激发，从而产生光谱线。而这种光谱线具有一定的特征，由内向外发射，这样就可以利用光谱线来定量分析金属材料中的元素。原子发射光谱法普遍应用于对金属材料元素的分析上。

2. 金属材料元素化学分析方法的注意事项

2.1分析所用的金属材料的取样和制样

在分析钢铁金属材料中的元素时应选取具有代表性的钢液或钢零件。如果需要对样品进行切割，那么就需要保证材料压碎、混合均匀，如果金属表面有氧化的污垢，那么在进行元素分析前就需要对金属材料进行清洗，去除表面氧化的铁和污垢。对于金属材料表面的灰尘以及氧化层，分析人员需要预先进行相应的清洁处理，这样才可以保证分析所用的金属材料符合分析要求。

2.2标准溶液的配制

标准溶液是许多元素化学分析法中需要配制的，它作为实验的标准参照物，在配制时的要求比较高。在配制标准溶液时需要注意配制所用水以及配制溶质的仪器使用，除此之外外界环境也是在配制标准溶液时需要着重考虑的因素。

首先配制标准溶液的所用水必须满足分析要求，如果没有特殊强调，通常情况下会采用蒸馏水，如果标准溶液有特殊要求，那么就需要对标准溶液进行特殊处理，确保所配溶液可以满足元素化学分析的要求。比如在配制EDTA溶液时需要中和HCl，在选择指示剂时要用甲基红，而不能用酚酞，这是因为氨水中和盐酸会产生NH4Cl，呈弱酸性，酚酞只能做碱性指示剂，因此不能作指示剂，因此在选择指示剂也要针对不同溶液的特性进行选择。

在称量溶质时常需要采用分析天平，因此在制备标准溶液前需要预先对分析天平进行校准，而砝码、滴定管、移液管、容量瓶等则需要按时进行校正，在使用玻璃器皿时还需要清洗干净。

配制标准溶液时外界环境还会对其产生影响，特别是温度，不同的标准溶液对温度有不同的要求，通常情况下为20℃[2]。如果有指定的温度，那么在配制时还需要对温度进行控制，保证标准溶液浓度的标定是在温度要求下进行的。这里需要强调的是，在配制标准溶液时会产生一定的体积消耗，也就会对金属材料的元素分析造成不同程度的误差，在进行标定时需要对滴定速度进行控制，确保标准溶液的体积消耗量要满足误差要求。

2.3元素化学分析的结果处理

不同的分析方法得到的数据不同，误差也有很大出入，受主观与客观因素的限制，测得的结果必然存在一定的误差，特别是不同化学分析方法采用的仪器精密度不同，因此在对金属材料进行元素化学分析时不仅需要对试样的含量进行测定，对有可能产生误差的原因也要进行分析，尽可能地使分析结果接近客观真实值。

在分析前需要对数据进行收集，而后深入挖掘数据，挖掘数据的角度不同，方法也不同，其中应用最为广泛的便是分类、回归分析等，在选择挖掘数据方法时需要结合分析数据的实际情况进行选择，而后再将分析的结果制成图表，这样更有利于数据的分析处理。

2.4根据金属材料特性和元素特性选择适合的分析方法

针对不同的金属材料特性和元素特性，化学分析方法也有所不同。比如针对稀土元素，EDTA分子中的羧基属硬碱，其所含的氨基属中间碱，与稀土元素可以形成稳定或较稳定的螯合物，因此在对稀土元素进行元素分析时需要采用滴定分析的方法。除了稀土元素，还要许多金属材料与元素需要有选择性地根据实际的特性进行化学分析，因此在进行元素分析前需要事先收集资料，选择合适的分析方法。

3. 金属材料分析方法的未来发展趋势

随着近几年科学技术的不断发展，金属材料的应用也愈加广泛，材料中的元素也更为复杂，这就对金属材料中的元素分析提出了更高的要求。现阶段的分析方法往往受外界环境影响较大，准确度也很低，特别是操作起来普遍复杂，这直接影响了元素分析的效率，因此未来的金属材料元素分析方法必将向更为便捷、精度更高的方向发展。

分析人员需要寻找更为快速、准确的分析方法作为金属材料的元素分析依据。金属材料的元素分析要想达到高效的目的既需要便捷的分析方法，也需要准确的分析仪器。金属材料元素分析时如何更加高效彻底地分解样品是目前困扰元素分析的主要问题，未来的金属材料元素分析必将在此方面更加深入地研究[3]。受金属材料元素的复杂性影响，未来的金属材料元素分析还会向高选择性、高灵敏度的方向发展，深入研究适用于金属材料元素分析的方法。在仪器的分析技术上还需要深入研究，开发便携式仪器最大程度地使仪器分析技术满足金属材料元素分析的要求，使金属材料的元素分析可以更快地适应现场快速分析的要求。目前应用最为广泛的便是手持式荧光光谱仪，这类荧光光谱仪体型小巧，测量的精准度较高，适应性较强，能够在各种环境中施用，甚至在雨中作业时都能确保设备正常运转，使用方便，因此被广泛应用在金属材料的元素分析中。同时未来的金属材料元素分析还需要深入研究多元素同时测定技术，这样便可以最大程度上地减少操作程序，提高检测效率。

4. 结语

随着社会经济的不断发展，在各领域对金属材料的需求也愈加增多，金属材料元素的复杂性对金属材料的元素分析提出了更高的要求，而仅仅通过表面特征来分析金属材料的成分并不全面，金属材料更需要通过科学的元素化学分析方法对其内部构造及元素组成进行分析。本文就针对几种元素分析方法进行了探究，并对未来发展趋势做了展望，希望能够起到一定的借鉴作用。

参考文献

[1]聂月生.对金属材料室温拉伸试验影响因素的分析与探讨[J].广西质量监督导报，2008（9）：19-21.

金属材料材质分析范文2

关键词：分析方法 成分 金属材料

中图分类号：TG115.5+2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）09（a）-0084-01

随着社会经济文化的不断进步和发展，各行各业、各个领域对金属材料的需求也日益增加，正是在这个大环境下，一些高端和复杂的金属材料开始不断的涌入市场。这些金属材料的特点是性能优良、应用广泛。如果从表征上分析金属材料的成分，能够对其内部构造和组成元素深入了解，因而得出科学的依据，帮助我们开发和研制更为复杂的金属材料。目前各种分析方法五花八门、良莠不齐，选择合适的分析方法至关重要，这就要求我们详细了解和掌握金属材料的成分，本文从三个方面介绍了国内外常用的和最新的分析方法，同时对金属材料分析方法未来发展趋势作了展望。

1 传统分析方法

迄今为止，金属材料已经广泛的应用于生产和社会实践中，人们也在想方设法的认识和掌握金属材料的成分，所以对金属材料的分析方法也在不断更新和变化，下面就一一介绍各种分析方法。

1.1 分光光度法

主要是根据Lambert-Beer定律，来定量分析金属元素表征的方法，其原理是利用不同波长的光，通过在含金属溶液中的连续折射，产生不同的吸收强度，利用横纵坐标，绘出吸收光谱曲线，我们在定量分析溶液中的金属离子，进而计算出含量和浓度。值得一提的是，此方法在运用时，显色剂的选择至关重要。通过实验，证明显色剂采用氯偶氮安替比林，分析效果比较显著。

1.2 滴定分析法

和其他方法相比，这种方法比较传统，应用原理是采用标准浓度的试剂，对金属离子含量进行测定，待完全反应后，即达到滴定终点，这个化学计量点恰恰是待测金属离子和标准试剂完全反应的那个点。这种方法非常通用，即便捷又简单。

1.3 原子光谱分析法

（1）原子吸收光谱法。

其原理是基态原子的电子吸收紫外光和可见光之间的谱线，并分析吸收强度，最终得出定量分析金属材料成分的方法，目前应用比较广泛的是火焰原子吸收光谱法。

（2）原子发射光谱法。

其原理是在一定条件下，元素的离子或原子受激发，会产生光谱线，这种光谱线具有一定的特征，由内向外发射，利用该光谱线，来定量分析金属材料的方法。这种方法在对硫碳等金属材料的分析上，效果比较显著。

1.4 射线荧光光谱法

其原理是是利用金属原子吸收金属原子内层电子跃迁或外层电子减速运动时所产生的电磁辐射波，并对相应的特征谱线进行发射的分析方法。此方法具有非常广泛的应用范围，因其简单和快捷，使用比较普遍。但因为受到基体效应的影响，使该方法对样品的均一性要求较高，所以在一定程度上需要不断的校正，有比较严格的操作要求。

1.5 电化学分析法

其原理是利用金属材料的电化学性质与金属材料的含量及组成有着密切的相关性，进而演变和发展成分析金属材料成分的方法。此方法的缺点是操作不方便，同时受外界环境影响较大，分析金属材料成分时具有较低的准确度，目前运用较少。

2 最新研制的分析金属材料成分的方法

前几种传统的方法各有利弊，但在准确度上还有待于进一步提升，在此基础上，几种新的方法应运而生。

2.1 电感耦合等离子体质谱法

作为金属元素分析法，此方法具有相当高的灵敏度，主要用于定量测定各种微量元素，如测量金属材料中的各种稀土金属、难溶金属、贵金属和稀土金属等。

2.2 激光诱导等离子体光谱法

此方法目前刚刚兴起，具有简单的购置和装置，操作起来非常方便，能够同时测量金属材料中含有的多种元素，即满足了在线分析和测量所需，又使测量效率进一步提高，主要应用在不锈钢中微量元素的测量上。

2.3 电感耦合等离子原子发射光谱法

作为一种新型的分析方法，其原理是根据受激后金属元素所生成的电子跃迁，通过作用于谱线而有不同强度的表现，此测量方法灵敏度高、应用范围广。

2.4 石墨炉原子吸收法

作为一种新型原子吸收分析法，此方法操作简单快捷、分析速度快，主要应用于对航空材料中微量元素铅的测量，和常规测量结果相比较相差甚微。

3 金属材料分析方法的未来发展趋势

伴随着金属材料越来越广泛的应用，它具有越来越强的复杂性，所以采取简单便捷的方法来测量各种痕量元素就显得至关重要。传统方法由于受外界环境影响大、灵敏度差及操作复杂，已经逐渐被新型的分析方法所取代。而未来的发展趋势是，金属材料的分析方法会更加高精度、方便和快捷。

4 结语

随着社会经济文化的不断进步和发展，各行各业、各个领域对金属材料的需求也日益增加。本文详细介绍了金属材料的各种分析方法，同时对传统分析方法和新型分析方法两种不同方法的特点和性能进行了分析和比较，同时结合以往的研究经验，在现有金属材料分析方法的基础上，对未来发展趋势做了展望。

参考文献

[1] 聂月生.对金属材料室温拉伸试验影响因素的分析与探讨[J].广西质量监督导报，2008（9）.

[2] 徐松.金属材料磨损失效及防护的探讨[J].现代经济信息，2010（1）.

[3] 凌翎.金属材料拉伸试验的缺口效应[J].科技促进发展：应用版，2010（10）.

金属材料材质分析范文3

摘要：本文主要介绍了几种典型的金属材料的检测方法，希望为相关领域的研究者提供参考和借鉴。

关键词：金属材料；检测方法；分析；

对金属材料成分的分析是衡量金属材料性能和质量的重要指标。针对金属材料的分析通过借助化学的、物理的很多方法进行分析和鉴定，目前采用最多的是化学分析法和光谱分析法，光谱分析法也是对金属材料检测最为准确的分析方法。

1.几种金属材料的检测

1.1针对马口铁镀层性能的检测

针对这种类型金属材料的检测有很多种方法，例如化学容量法、X射线荧光法、β射线法以及库伦法等。采用库伦法分析金属材料的原理是将金属材料作为阳极，在盐酸电解液中通过恒定的电流让马口铁的镀锡层不断熔接。因为高纯度的镀锡层、合金层以及钢基基体相对于参考电极的电位存在很大的区别，通过对熔接过程中铁电位的不断变化就可以得出金属材料溶解消耗的时间，最后计算出自身完全熔接消耗的电量，最后根据法拉第电解定量得出纯锡量以及合金锡量。

1.2Φ50mm钢管的弯曲实验

在日常中对钢管的使用和制造行业来说，他们一般不会担心钢管的拉伸性能不符合规定，他们一般担心的是钢管被弯曲的时候是会出现开裂的现象，目前我国钢管的弯曲实验主要采用的是液压弯曲试验机，这种机器不仅可以运用在钢管的弯曲实验上，还可以运用在螺纹钢以及钢板等弯曲性能实验方面。

1.3实现了显微镜视频摄像

针对金属材料的检测，MM6大型金相显微镜作为一种成本造价高的仪器，主要运用在对金属显微组织的分析，以及金属物中各类杂志的鉴别，这些分析鉴别工作一般情况喜爱需要通过拍摄的方式记录下来，然而传统记录的工具主要是胶片。要先将胶片进行感光后，在拿到暗室中经过显影、定影以及晾干处理等，最后去相印。在完成显影、定影以及烘干以后，最终才能看到照片，如果照片的效果不好的话还需要进行重新拍摄，这在很大程度上浪费了时间和精力。目前，我们通过在MM6显微镜上安装一套视频摄像装置，在运用计算机视屏采集处理技术以后，就可以轻松的在屏幕上观察到图像。信号传送到视频拷贝机中，就可以随时获取照片。这套装置的发明和实施，成功的实现了对金属材料的摄像，也为定量金相工作提供的扎实的硬件基础和保证，这里笔者要强调的是，视频照片是永远无法取代胶片照片的。

1.4对铁磁基体非磁性膜厚度的测量

最近今年，随着一些涂覆塑料、沥青涂料以及富锌涂料等在钢铁制品中的广泛运用，针对这类金属涂层厚度的检测，通过使用的是MI-NI2100型号的膜厚测量仪，通过这种仪器可以实现对膜厚的检验。

2.金属材料检测仪器方法

2.1直读光谱或者CCD光谱分析仪器

目前，从我国采用的化学分析方法来看，并不完全适合运用在合金的分析试验中。对于一些先进的实验室都是采用直读光谱仪的方式对金属材料进行分析，样品只需要进行简单的加工就可以运用在机器上进行试验，一般只需要2分钟左右的时间就可以得出分析的结果。在这里笔者特别要提出发射光谱仪，新型的发射光谱仪因为采用的是CCD技术，性能相比起来更加优越，但是目前我国市场上性能价格比最好的是金属光谱分析仪器。通过这种分析仪器可以实现对铁、镁、锌、铜、铅等金属元素以及合金的检测。在传统的发射光谱中，主要采用的是电极和金属样品之间的放电，对金属材料中的原子进行激发，原子中的电子跃迁发出的光在光学系统的作用下分光，在得到光电倍增管的接受之后转换成相应的电信号，最后经过就算机处理以后得到最终的分析结果，但是因为测量金属发出的光包含各种特征的谱线，并且这些谱线跟金属中的元素存在一一对应的关系，一些元素的含量越高，它对应的特征谱线的强度也就约强。法神光谱就是根据分析仪接收到的特征谱线之间的差异以及光的强度来确定金属材料某些元素的含量。CCD发射光谱仪传统的光谱仪在工作原理上几乎相同，但是对于光的接受方式却存在很大的差异，分光系统采用的是特制的全息平场型的衍射光栅，探测器主要是电荷耦合器件。CCD探测器主要是有一系列众多的像素构成的线针，可以分辨出4096个像元信号。跟传统的光谱仪相比，CCD发射仪具有的最大优势不仅重量轻、对外界环境要求低以及全谱接受和预装基体等多项优点。

2.2硅钢片检验

硅钢片属于重要的电工材料中的一种，被广泛的运用在了我国的生产领域中，但是因为我国的生产能力有限，在成本上也要比其他国家的同类商品要高得多，因此我国几乎每年都要从日本、韩国以及俄罗斯等国家进口。从硅钢片的分类来看，主要分为热轧和冷轧两个方面。冷轧有可以划分成晶粒取向型和无取向型两种类型。因为冷轧的硅钢片具有性能优良的有点，因此进口一般都是选择冷轧硅钢片。针对硅钢片的检验主要有强度、膜厚、密度、叠装系数、铁损、磁感强度、矫顽力等检验方法。

2.3不锈钢腐蚀实验和涂膜镀锡钢板实验

最近几年，随着国家相关部门越来越重视食品卫生，但是因为包装材料造成的食品安全隐患现象却依然时有发生，因此检验涂覆环氧酚醛涂料或其他涂料的镀锡钢板(或镀铬板)的需求已提到工作日程。根据包装食品的不同，这类材料一般要经过涂膜厚度、附着力、耐弯曲、抗冲击以及耐腐蚀等方面的实验，通过这些检验手段有助于提高罐装食品的质量，增加出口量。

2.4无损探伤检验技术

无损探伤检验技术也是技术材料常见的检测方法之一，像我们平时经常使用的压力锅等都对无损探伤具有一定的要求，在一般情况下，采用超声波等仪器对钢材内部的缺陷性质以及分布情况等进行检验，因此采用无损探伤的方式去了解和控制产品的质量具有重要意义。

3.总结

综上所述，近年来随着我国经济的快速发展，金属材料被广泛的运用到了各个领域中，针对金属材料的检测技术也随着理论基础的发展变得原来越重要，特别是在改革开放以后，目前已经成为了生产过程中一种必不可少的手段。在实际的生产运用中，可以根据方便性和可靠性的原则对金属材料进行检测。在生产领域，利用各种先进技术对金属材料进行检测可以提高生产过程的安全性。

4.参考文献

金属材料材质分析范文4

【关键词】金属材料与热加工基础 课程教学 改革与实践

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2014）09-0061-01

金属材料与热加工基础是机械类专业初期所学的一项基础性课程，该课程研究的是金属材料与材料热加工工艺的发展问题。金属材料、功能材料以及其他新能源材料在使用性能上都存在明显不足，所以在教学中应系统整合并对教学模式进行加工处理。

一 课程定位与教学目标的设定

金属材料与热加工基础教学课程存在三大基础内容：金属材料解析、热加工工艺研究以及机械加工工艺发展。在这些内容中，如何让学生掌握热处理技术是关键。热处理作为一种物质载体性能非常好的机械加工模式，其教育价值显著。所以针对高职大专类院校而言，应当切实落实相关教材项目，将课程定位侧重于机械类、工程类专业内容，以理论知识为主、实践活动为辅的教学模式开展教学项目。同时，教师还应积极引导学生选用正确的学习方式，告知学生如何针对不同金属材料选用不同的热加工方法，提高学生对热处理技术的掌握能力。

教学目的主要表现在两方面：（1）让学生熟练掌握各金属材料的应用性能，并结合实际操作情况对技术的应用重点、难点进行深度剖析；（2）锻炼学生的思考能力，让学生在了解金属材料、热加工处理技术基础知识结构的同时，培养其发现问题、解决问题、思考问题的能力。

二 课程内容与特点

金属材料与热加工基础教材内容主要表现在四个方面，从介绍金属材料、成分、组织、结构角度让学生充分掌握铸、锻、焊等加工工艺，同时学生在记忆相关知识的基础上，还应选择恰当的热加工工艺。材料的基础内容以及应用性能对热处理技术的影响作用极大，如果材料在热处理技术实施过程中出现变形现象，学生应根据具体问题具体分析，选用恰当的金属材料进行热处理分析。金属材料与热加工基础涵盖的内容较为宽泛，知识结构复杂，术语概念多，教师应充分利用实践活动，帮助学生理解晦涩难懂的理论知识，使学生在感受到其规律性、实质性特征的同时，深入知识组织结构中，找到有效的学习方法。

三 教学实践与改革建议

金属材料与热加工基础教材中突出的是金属材料选用与热处理技术两方面内容，两种不同知识体系是存在一定关联性的，教师在进行教学改革时，应抓住两种知识体系的关联性，以金属材料成分、状态、组织、性能四个要素为主要基础内容，增加教学内容的实践性。

1.规范教学行为

在进行课程调研过程中，金属材料与热加工基础专业课程的教材理论体系发生了很大的变化，鉴于其特殊的教育地位和作用，教师在进行学科研讨时，应针对具体教材知识体系改革问题，进行具体研究，并围绕新修订的教学目标和任务，创建具有高效性的教材编撰计划，引入先进教学思想，将新型金属材料内容编入教案中，突出教材的实践作用，让学生在枯燥乏味的理论学习中尽快掌握知识。

2.整合教学内容，体现应用价值

教学目标和任务确定之后，教材还应从知识体系上进行调整和修复，对讲授难点、重点问题进行深度剖析，挖掘其与实践活动的关联点，抓住教学重心解决教育难题。同时，突出新技术、新工艺的特点，整合书面教授与实践活动的教学内容分配比重，尽可能结合实际工程内容。

3.丰富教学资源

运用生动的教学影像资料，直观展现金属材料的使用性能以及热处理技术的应用重点，可以有效帮助学生掌握、记忆金属材料性质以及热处理技术相关内容。教师还可根据教学进程表，实时调整教学内容，或将教学课件以多媒体文件的形式传到校园BBS系统平台上，方便学生及时查阅、学习。

四 结论

虽然通过课程教学改革可以提升教学效果和质量，但教学建设的滞后依旧不利于机械类专业教学的发展，所以应及时更新教材，加强新型教学设施建设，从而提高教学水平、学术水平和工程实践能力。

参考文献

[1]徐道芬、杜春平.《工程材料与热加工工艺》课程教学改革浅析[J].广西轻工业，2012（23）

金属材料材质分析范文5

关键词：金属材料工程；应用型本科；培养方案

高等院校是培养服务于国民经济和社会发展所需的专业人才，而人才的培养质量很大程度上受培养方案设计科学性、合理性、质量及培养过程监控的影响。如何提高专业人才培养方案设计的质量，就摆在从事高等教育工作者面前，这需要我们去思考、分析、探索并付诸实践。

结合我校“以学生为本，为产业服务”的办学理念，如何让金属材料工程专业人才培养方案的设计有质量，有科学性、合理性呢？为此，我们在国内外相近专业培养方案概况、课程设置与教学内容、市场对人才素质需求等方面调研的基础上，深入分析、探讨并得出了有益的思考。

一、国外大学培养方案分析

国外专业设置与我国的专业设置情况有所不同，与我国金属材料工程专业相近专业名称为材料科学与工程专业，相当于我国的一级学科专业，而金属材料工程专业属于三级学科专业。首先以被调研的美国威斯康星大学、伊利诺伊大学以及英国伦敦帝国大学等部分国外大学材料科学与工程专业培养方案为对象，深入分析专业培养目标、课程设置结构、内容、学分要求等特点，从而探索并改革我校金属材料工程专业应用型人才培养方案。

所调研的学科专业具有范围大的特点，未被细化，该专业包括材料化学、冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、复合材料与工程等三级学科专业。因学科专业没有设置具体方向，所以其课程内容范围宽广，涉及专业知识面宽。

威斯康星大学材料科学与工程专业课程结构体系如表一所示，通过该表主要分析其课程之间、知识与能力之间的关联。

材料科学与工程专业学科基础课包括数学、物理学、化学。它们之间关联度较大，有不分家之说，是学科基础的基础，更是专业基础的基础。

材料科学与工程专业课程包括专业基础类课程，是专业课程的理论模块，注重材料的结构、组织与性能间关系的原理或理论知识。材料性能取决于其组成结构，如原子、分子、离子等。材料的研发设计、生产或制备影响材料性能，只有了解其内部组成结构，才知道应用数理化相关知识分析结构与性能之间的规律，才懂得用材料科学与工程相关方法手段对材料改进结构、改变性能、加工、成形和应用。这类专业基础课包括材料科学（固体中材料的结构和属性关系、材料科学）、固体相变学、材料相变学、材料力学。专业课程包括材料设计类、材料加工类、材料性能学类。材料设计类包括高分子材料、陶瓷材料导论、材料体系、设计项目规划学。材料加工类包括宏处理材料、材料微加工、固体（塑性）变形。材料性能学包括材料的电学、光学和磁学性能。材料选修课包括材料体系设计、各类材料学，这类课程根据学生自身的兴趣爱好与个人发展而选修，主要培养个人专业特长、创造性以及研究能力。工程类课程包括工程导论、工程应用统计学、工程基础等，主要培养具有材料工程理念或观念，强调材料工程设计、组织、管理、经营、质量控制等。

通过培养方案中各学期课程安排，可以分析可以得出如下结论：

（1）各学期学分分布比较均衡，各学期负担不重，学习压力不大，这有利于学生可持续学习，不会打疲劳战。

（2）反映了知识、能力培养过程，其特点是课程安排与其间的衔接先后有序且紧密，课程内容复杂程度由低到高，内容由浅入深。先学基础课，接着是专业基础课、专业课、专业限选课，最后材料体系设计与材料工程项目设计综合。

（3）注重个性发展，依学生兴趣选修课程，激发其创新能力，这主要通过选修课程实现，包括科学类选修课，如化学类、物理类、土壤、生物类，自由选修课。

（4）注重人文社会素质的培养，主要依据文学研究类选修课程。

（5）注重交际能力培养，主要依据基础交际、专业技术写作课程。

（6）注重工程观念或理念培养，通过工程导论、工程应用统计学、工程基础选修课的学习。

（7）注重培养学生国际视野，通过走进跨国工厂或国际学校锻炼或实习环节来实现。

二、国内大学培养方案分析

国内大学金属材料工程专业人才培养方案因学校定位不同会导致各高校在人才培养侧重点不同。现以吉林大学、上海大学、

常州大学等三所高校的金属材料工程专业培养方案为例分析其

特点。

通过高校培养方案可以分析出各课程之间、知识与能力之间的关系。

课程依据其性质可分为通识教育课程（公共基础课、普通教育课）、学科（专业）基础课程、专业（专业教育）课程等三类。通识教育课程包括数学、物理、化学、英语、思想政治、大学计算机基础、大学英语、体育、军事理论。学科（专业）基础课程含工程图学等机械设计制造类课、电工电子类课、计算机软硬件类课及材料科学类课。专业（专业教育）课程包括表面工程、复合材料、凝固和组织控制、功能材料、粉末冶金、热处理、腐蚀与保护、焊接等方向的金属材料工程专业课。

如同国外的材料科学与工程专业一样，金属材料工程专业同样也要注重各类及各门课程之间的知识联系。因此，各门课程的安排要符合学生认识规律，也要符合科学理论与实践之间的辩证关系，首先掌握科学基础知识，并应用之学习与掌握专业（学科）基础理论，从而为发现金属材料工程中某一领域的科学技术问题、分析问题与解决问题服务。

三、分析与思考

通过分析归纳与总结，可以将国内外的近金属材料工程专业的课程归类并将其所占理论总学分的比重进行统计，结果如表二所示。

从表二中可以分析得出以下思考：

（1）理论总学分与国外相比，国内大学理论总学分因大学定位不同而差异较大，常州大学的与国外的相近，而985、211类的大学达200学分甚至300学分。理论总学分不同，对应学时数量也会不同，总学分多，则总课时量也多。然而总学分多，则表现为各学期学分平均量也多（国外每学期平均约16学分，国内三所大学每学期

平均约为25、38.9、18学分），周课时量也多。学生学习负担及压力大，致使学生疲劳应对修满学分，难以充分调动学生的学习积极性及个性发展，也不利于充分培养课余时间思考与创造性思维。

（2）科学类课程包括数学、物理、化学等三类课，国外三所大学这类课所占比重约为23.4%～26.6%，国内三所大学这类课程所占比重约为18.8%～15.9%，但是数学与化学两类课程所占比重差异非常大。

（3）工程基础与专业（学科）基础类课程，国外三所大学这类课所占比重约为36.%～32.9%，而国内三所大学这类课的比重约为37.8%～34.3%，由此说明这类课程的差异不明显。

（4）专业类课程，国外三所大学此类课程所占比重约为3%～18.8%，而国内三所大学这类课的比重约为9.9%～12%，这表明专业方向或特色课程因设置情况而发生变化，专业方向或特色越明显，则专业课所占比重越少，如威斯康星大学的专业课主要限定在专业特定某方向。

（5）交际类课包括写作、交流等课程，国外比较重视此类课，所占比重约3.1%～3.9%，国内三所大学这类课程体现得不多。由此表明，学生的写作与交流交际能力及各种表达能力在培养过程中也不能忽视，应该在这方面促进与提高。

（6）人文学类课程，国外此类课所占比重约为11.7%～12.5%，而国内这方面课比较欠缺，文学修养类素质培养在国内三所大学的培养方案中表现不足。然而思想政治类课程是我们非常重视的，约占8%～11.1%，培养思想政治素质，是学生应具备的素质之一。这两种素质如何有机结合，值得我们好好思量。

（7）英语、计算机、体育、军事等类的课程，国内大学优势较明显，约占16.4%～22.8%，尤其是体育、计算机、英语三门课程所占学分比重较大。英语是美英等国的母语，也是国际交流的必备素质之一，课程安排非常重要。如何有效提高英语学习，如何有效提高英语利用，如何发挥英语工具的作用等等一些课题，值得我们深思。

（8）其他类

包括个性发展或兴趣类型课程，是大纲规定专业课程外的一类课程。国外所占比重约为3.9%～4.7%，国内所占比重约为4.2%～9.3%，在个性发展或兴趣类课程相差不大，国内某些方面有优势。但是，国内在国际视野培养方面存在不足，我们仍要加大与国际高校或跨国工厂间合作交流，以有利于培养学生这方面的能力。（注：伦敦帝国大学培养方案只有总学分要求，课程学分情况不详）

四、结论

综合上述调研分析与思考，可以得出以下结论：

（1）对高等院校培养的人才所具备的知识、素质与能力等要全盘考量，使其具有数学、化学、物理、工程基础、专业基础、专业特色、国际视野、交际、人文、思想政治、英语、身体素质等方面素质与能力。

（2）培养方案中总学分要求可适当减少，以促使各学期学分分布均衡且学习负担不太重。

（3）课程类型设置方面可适当增加，使学生知识、素质、能力等方面得到加强，促使其综合素质的提高。课程知识间关联性强，要突出重点知识、能力等的培养，以达到各种素质的养成。

（4）课程体系方面，国内培养方案存在一些不足或有待改进之处：有待加强学分比重的课程包括数学与化学类、工程基础类、交际类、人文类课程；继续保持（最好能优化）英语、计算机、思想政治、体育、自由选修等方面课程所占学分；适当精减学分或突出专业特色学分的课程，应当在办学过程中凝练专业优势，进而突出各校的专业特色。

专业人才培养方案是高校纲领性文件，所有教学、监督、管理等围绕它开展活动，高等院校在制订该方案时充分结合专业特点与人才应具备的知识体系、能力体系、素质体系斟酌知识要素、组成及其关系，通过上述分析与思考，以便我们在金属材料工程专业培养方案改革与实践中借鉴，在人才培养道路上少走弯路。上述结论有不妥之处，还请读者不吝赐教。

基金项目：厦门理工学院教育教学改革与建设项目（JG201013）。

金属材料材质分析范文6

中图分类号：TB31文献标识码： A 文章编号：

引言工业生产中，许多金属材料为最大限度地发挥材料潜力，需要提高其机械性能。在设计工作中，正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。而不合理的热处理条件，不仅不会提高材料的机械性能，反而会破坏材料原有的性能。因此，设计人员在根据金属材料成分及组织确定热处理的工艺要求时，应准确分析金属材料与热处理工艺的关系，合理安排工艺流程，才能得到理想的效果。

1、金属材料结构及基本组织在工业生产中，广泛使用的金属有铁、铝、铜、铅、锌、镍、铬、锰等。但用得更多的是它们的合金。金属和合金的内部结构包含两个方面：其一是金属原子之间的结合方式；其二是原子在空间的排列方式。金属的性能和原子在空间的排列配置情况有密切的关系，原子排列方式不同，金属的性能就出现差异。金属材料热处理过程是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来改变其性能的一种工艺。

2、金属材料与热处理工艺的关系

2.1金属材料的切削性能与热处理预热的关系金属材料加工的整个工艺流程中，如果切削加7-7-艺与热处理工艺之间能相互沟通，密切配合，对提高产品质量将有很大好处。在金属切削过程中，由于被加工材料、切削刀具和切削条件的不同，金属的变形程度也不同，从而产生不同程度的光洁度。预先热处理主要是应用于各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品消除冶金及热加工过程产生的缺陷，并为以后切削加工及热处理准备良好的组织状态。从而保证材料的切削性能、加工精度和减少变形。提高零件的切削性能。各种材料的**切削性能都对应有一定的硬度范围和金相组织。齿坯材料在切削加工中，当齿柸硬度偏低时会产生粘刀现象，在前倾面上形成积屑瘤，使被加工零件的表面光洁度降低。而对齿坯材料进行正火＋不完全淬火处理，切屑容易碎裂，形成粘刀的倾向性减少。并随着齿坯硬度的提高，切屑从带状向挤裂多渡，减少了粘刀现象，提高了切削性能。

2.2金属材料的切边横量与热处理温度的关系切变模量是材料的力学性能指标之一，是材料在剪切应力作用下，在弹性变形比例极限范围内，切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力，模量大，则表示材料的刚性强。通过热处理，可以改变材料的性能，同时，材料本身的物理性质也发生改变，切边模量应该也随之变化。从而导致了弹簧的实际伸长量与设计计算的伸长量存在着一定的误差。笔者结合相关实验，分析了热处理与金属材料切边模量变化的关系。工业生产中在选用弹簧钢进行弹簧设计计算时，要用到材料的切边模量和弹簧模量。如果按传统设计资料中给出的切边模量取值，那么，通常计算的弹簧变形量和实际测得的弹簧变形量有较大的误差。这是因为加工后的成品弹簧，特别是热绕成形的弹簧都需经过热处理。而由于材料弹性模量的大小是由原子间的结合力决定的，所以凡是影响原子间结合力的因素都会影响弹性模量的大小。

2.3金属材料的断裂韧性与热处理温度的关系断裂力学的出发点是，任何材料实际都含有不同数量、不同尺寸的裂纹。断裂韧性实际可以理解为含有裂纹的材料在外力作用下抵抗裂纹扩展的性能。提高金属断裂韧性的关键是要减少金属晶体中位错，使金属材料中的位错密度下降，从而提高金属强度。细晶强化是减少金属晶体中位错的一种重要方法，其原理是通过细化晶粒使晶界所占比例增高而阻碍位错滑移从而提高材料强韧性。而金属组织的细化则主要通过热处理后再结晶获得。当冷变形金属加热到足够高的温度以后，会在变形最剧烈的区域产生新的等轴晶粒来代替原来的变形晶粒，这个过程称为再结晶。只有在一定的应力和变形温度的条件下，材料在变形过程中才会积累到足够高的局部位错密度级别，导致发生动态再结晶。因此，不同温度对金属的再结晶效果好坏有明显的关系。可以通过以下实验证明：在SY钢坯料上线切割适当的小圆柱，机加工后，选择在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在Cleeble-1500型热模拟试验机上以5×10-1的变形速率保温30s压缩变形50％，然后在空气中冷至室温，再进行680℃×6hAC(空冷)的退火处理，再将压缩后的试样沿轴向线切割剖开，研磨抛光后用化学物质显示晶粒形貌。实验现象为：在700℃时，扁平的晶粒开始逐渐向等轴晶粒的形状变化。800℃变形的晶粒中等轴晶粒已经有少量出现，但仍然以变形拉长的晶粒为主。在900℃变形开始，晶粒突然变得细小，几乎全部为等轴晶粒，晶粒度达到YBl2级。在900℃以上．晶粒开始长大。

2.4金属材料抗应力腐蚀开裂与热处理应力的关系金属材料在拉伸应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的脆性断裂破坏称为应力腐蚀开裂。大部分引起应力腐蚀开裂的应力是由残余拉应力引起的。残余应力是金属在焊接过程中产生的。金属在加热时，以及加热后冷却处理时，改变了材料内部的组织和性能，同时伴随产生了金属热应力和相变应力。这种应力对材料的影响有利也有弊，下面主要对金属热处理中的残余应力与形成裂纹间的关系进行分析。金属材料在加热和冷却过程中，表层和心部的加热及冷却速度(或时间)不一致，由于温导致材料体积膨胀和收缩不均而产生应力，即热应力。在热应力的作用下，由于冷却时金属表层温度低于心部，收缩表面大于心部而使心部受拉应力：另一方面材料在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，因比容的增大会伴随材料体积的膨胀，材料各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力，心部受压应力，恰好与拉应力相反。金属热处理的热应力和相变应力叠加的结果就是材料中的残余应力。金属热处理中淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力的重要因素，也是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响的因素。通过相关实验，我们可以得出：1)淬火冷却速度加快，抑制纵裂效果增大。为了达到淬火的目的，通常必须加速材料在高温段内的冷却速度，并使之超过材料的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论，这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值，故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的；2)冷却后期缓冷的。主要不是为了降低马氏体相变的膨胀速度和组织应力值，而在于尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩速度，从而达到减小应力值和最终抑制淬裂的目的。

3、结论金属材料的性能与热处理工艺的制定在机械零件制造中占有十分重要的地位。在生产实际使用中，应准确把握二者之间的关系，有效地提高金属零件的制造水平。

参考文献