材料科学与工程导论.docx

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材料科学与工程导论

材料科学与工程导论

一、材料的定义与分类

材料是人类用于制造机器、构件和产品的物质，是人类赖以生存和开展的物质根底

新材料，主要是指那些正在开展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。

为了规X新材料的含义，一般把具备以下三个条件之一的材料称为新（1.新出现或正在开展中的具有传统材料所不具备的优良性能的材料。

如：

C602.高技术开展需要，具有特殊性能的材料。

如：

形状记忆合金3.由于采用新技术〔工艺、装备〕明显提高了性能，

或者出现了新的功能的材料。

如：

超级钢、纳米、超导材料、智能材料、生物医用材料〕

分类一：

按组成与结构划分〔金属材料无机非金属材料高分子材料复合材料〕分类二：

按用途分〔电子信息材料航空航天材料能源材料生物医用材料等〕分类三：

按性能分结构材料〔高温合金、难熔金属、金属间化合物、金属基复合材料、高分子材料、钛合金、镁合金〕功能材料〔吸波材料、单晶硅、形状记忆材料〕分类四：

按应用与开展分〔传统材料新材料如纳米铜、超导电缆〕

二、材料的地位和作用

当代文明：

能源材料信息

新技术革命：

信息技术新材料生物技术

材料是人类社会开展的根底和先导

1>新材料技术是工业革命和产业开展的先导

两次工业革命都是以新材料的创造和广泛应用为先导

􀂋第一次工业革命〔18世纪〕：

制钢工业的开展为蒸汽机的创造和应用奠定了物质根底。

􀂋第二次工业革命〔20世纪中叶以来〕：

单晶硅材料对电子技术的创造和应用起了核心作用。

2>新材料技术是社会现代化的先导

􀂋21世纪重点开展的高技术领域的进展与趋势

􀂋21世纪重点开展的高技术领域的材料选择

􀂋新材料技术是高技术开展的根底

21世纪重点开展的高技术领域的进展与趋势

环境科学技术：

探求人类与环境和谐共存方式

空间科学技术：

探索宇宙空间〔多种用途的人货别离的新一代航天飞行器、小卫星技术、太空攻防技术〕

新材料科学技术：

探索物质结构〔纳米技术、光电子材料、光子材料、新型功能材料、新型结构材料〕

新能源与再生能源：

实现人类可持续开展〔化石能源高效清洁利用技术、新能源‘核能、氢能’和可再生能源技术、天然气水合物的开发〕

信息科学技术：

信网络技术、宽带通信技术、半导体技术、计算机智能技术

生物科学技术：

探索生命本质〔基因组学、蛋白质科学、干细胞与再生医学〕

海洋科学技术：

探索海洋奥秘

七大高新技术领域

1.信息科学技术：

正在发生结构性变革，仍然是经济持续增长的主导力量。

1〕通信网络技术为信息产业注入强大活力；

2〕宽带通信已成为国际上应用最广的通信技术；

3〕半导体技术进入纳米时代；

4〕计算机智能技术日新月异。

2.生物技术：

正经历着一场前所未有的技术革命，一个庞大的生物产业正在孕育和形成。

1〕基因组学、蛋白质科学、干细胞与再生医学的研究成为生命科学的前沿与热点；

2〕干细胞与再生医学的研究与应用为人类安康开辟了新道路；

3〕生物芯片在医疗和科研领域发挥巨大作用；

4〕转基因技术与应用呈现出高速开展的态势。

3.航天技术：

快速开展，不断开辟人类探索的新空间。

1〕太空探索带动太空探索技术加速开展；

2〕研制多种用途的人货别离的新一代航天飞行器成未来趋势；

3〕小卫星技术日趋成熟并将广泛应；

4〕太空攻防技术成为未来航天技术开展的重要领域。

4.能源技术：

将变革未来社会的动力根底，促进人类实现可持续开展。

1〕煤炭的高效清洁利用成为化石能源技术研发热点；

2〕核能技术酝酿新的突破；

3〕氢能技术研发和商业应用加速；

4）新能源和可再生能源技术展现良好前景；

5）天然气水合物的开发受到重视用能技术开展前景广阔。

5.先进制造技术：

向绿色制造、高技术化、信息化、极端制造方向开展，成为提升产业竞争力的关键技术。

1）光机电一体化技术；

2〕微电子光刻技术；

3〕重大装备制造技术。

6.新材料技术：

出现群体性突破，将对21世纪根底科学和几乎所有工业领域产生革命性影响。

〔新材料技术是高技术开展的根底〕

1〕纳米技术是前沿技术中最具前瞻性和带动性的领域之一；

2〕光电子材料、光子材料将成为开展最快和最有前途的电子信息材料；

3〕新型功能材料〔超导材料、智能材料、生物医用材料〕与其应用技术面临新的突破；

4〕新型结构材料〔高温合金、难熔金属、金属间化合物、金属基复合材料、高分子材料、钛合金、镁合金〕开展前景乐观。

3>新材料技术是一切工业开展的关键共性根底

新材料技术出现群体性突破，将对21世纪所有工业领域产生革命性的影响，成为一切工业的关键共性基。

〔纳米材料特点之一:

外表效应特点之二：

小尺寸效应特点之三:

量子效应〕

是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。

人类利用材料的历史，就是一部人类进化和进步的历史。

三、材料科学与工程的形成和开展

科学驱动：

科学技术的开展需求牵引：

社会经济的需求

材料科学与工程的定义

材料科学与工程就是指出研究有关材料的组成、结构、制备工艺流程与材料性能和用途关系的知识和它的应用。

材料科学与工程的三个重要属性

一是多学科穿插。

它是物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷学、高分子化学与计算科学相互融合和穿插的结果；

二是一种与实际使用结合非常严密的科学。

开展材料科学的目的在于开发新材料，提高材料的性能和质量，合理使用材料，同时降低材料本钱和减少污染；

三是材料科学是一个正在开展中的科学。

不像物理学、化学已有很成熟的体系，它将随着各有关学科的开展而得到充实和开展。

材料科学家和材料工程师的使命

􀂾从电子和原子尺寸微观尺度、到介观和宏观尺度去研究材料

􀂾材料研究工作者形成共识:

四个要素缺一不可

􀂾需要多学科多领域材料工作者的团结协作,共同推动材料的不断进步

四、材料“四要素〞

1.什么是材料的“四要素〞？

使用性能

1）材料性能的定义

在某种环境或条件作用下，为描述材料的行为或结果，按照特定的规X所获得的表征参量

力学性能1.强度表征弹性极限、屈服强度、比例极限2.塑性表征延伸率δ、断面收缩率φ、冲杯深度h3.硬度表征布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度4.刚度表征弹性模量、杨氏模量、剪切模量5.疲劳强度表征〔1.疲劳极限材料能经受“无限〞次循环而不发生疲劳破坏的最大应力值，称为材料的疲劳极限或持久极限。

2.疲劳寿命材料发生疲劳破坏时的应力循环次数，或从开场受载到发生断裂所经过的时间称为该材料的疲劳寿命〕6.抗蠕变性表征〔1.蠕变极限表示材料抵抗蠕变能力大小的指标，一般用规定温度下和规定时间内到达一定总变形量的应力值表示。

2.持久强度材料在给定温度经过一定时间破坏时所能承受的恒定应力。

〕7.韧性表征断裂韧性KIC、断裂韧性JIC

物理性能1.电学性能表征电导率、电阻率、介电常数2.磁学性能表征磁导率〔F=μ0LI^2/2πa〕、矫顽力〔磁记录介质的一个重要磁性参数〔Hc〕，是指使剩磁降低为零所需要的磁场强度〕、磁化率（物质在外磁场作用下，由于电子等带电体的运动，会被磁化而感应出一个附加磁场。

磁化率是用来表征物质被磁化程度的物理量）3.光学性能表征光反射率、光折射率、光损耗率……

2〕材料使用性能与性质的区别与联系

性能是包括材料在内的整个系统特征的表达；性质那么是材料本身特征的表达

性能是随着外因的变化而不断变化，是个渐变过程，在这个过程中发生量变的积累，而性质保持质的相对稳定性；当量变到达一个“度〞时，将发生质变，材料的性质发生根本的变化。

3）材料使用性能的设计与实际应用

在材料使用性能〔产品〕设计的同时，力求改变传统的研究与设计路线，将材料性质同时考虑进去，采取并行设计的方法。

材料人员应具备这样一种能力能针对不同的使用环境，提取出关键的材料性质并选择优良性能的材料。

传统方式：

结构与功能―确定材料的性质〔选择材料〕

先进方式：

结构与功能/材料的性质

4〕材料与环境的关系

三类主要的材料失效形式断裂、磨损、腐蚀

5〕材料性能数据

材料性能数据库是材料选择的先决条件；材料性能数据库是实现计算机辅助选材〔CAMS〕、计算机辅助设计〔CAD〕、计算机辅助制造〔CAM〕的根底。

成分/结构

1）材料成分结构的分类

键合结构-五种键合结构（注：

1.有些陶瓷材料属共价键化合物，如SiC陶瓷；2.分子键又称德瓦尔斯力;3.实际晶体并非只有一种键合结构，如冰晶。

〕

晶体结构晶体原子排列长程有序，有周期；非晶体原子排列短程有序，无周期；准晶体原子排列长程有序，无周期

组织结构组成材料的不同物质表示出的某种形态特征〔1.结构特征马氏体组织、索氏体组织、贝氏体组织…2.组合特征单相组织、两相组织、多相组织〕

2〕材料结构的特点

多尺度效应（小尺度效应：

特殊的光学性质特殊的热学性质特殊的磁学性质特殊的力学性质）稳定性有序与无序材料的缺陷（点缺陷线缺陷面缺陷）外表和界面（由于纳米粒子尺寸减小造成表层原子数目和比外表积巨增，使纳米粒子表现出特殊的性质。

材料纳米化后，发生了三种变化􀂋晶体的周期性遭到破坏􀂋外表原子的悬空键增多􀂋表层原子数剧增）

3〕材料成分结构的表征方法

现代材料科学家对材料成分、结构的认识是由分析、检测实现

成分分析（物理分析：

物理量间接测定谱学分析：

红外光谱分析等化学分析：

化验）

结构分析（体视显微镜mm（毫米）--μm〔微米〕光学显微镜μm〔微米〕电子扫描显微微米--纳米〔nm〕达0.7nm透射电镜观察到原子排列面，达0.2nm场离子显微镜形貌观察0.2--0.3nm隧道扫描显微镜观察到原子结构0.05--0.2nm）

4〕材料成分、结构数据库

X衍射数据库：

建立了结构测定参数的关系

相图数据库：

建立了成分相的关系

相的定义:

把系统中物理性质与化学性质均匀的局部称为相

5〕材料成分结构与其它要素的关系

结构是材料性能的原因：

1、按统计学原理计算单位面积上的位错缺陷数目，由于截面减小而不能满足大样本空间时，这个数值不再恒定

2、晶体结构越来越接近无缺陷理想晶体，强度值也就越接近于理论强度值。

结构是合成加工的结果金属材料随塑性加工量的增大，组织结构发生明显的变化：

等轴晶---带状组织---细晶组织

材料的强韧化-位错理论的建立：

固溶强化、弥散强化、复相强化、加工硬化相变增韧

制备/加工

1〕材料制备与加工的定义

“制备〞与“加工〞是指建立原子、分子和分子团的新排列，在所有尺度上〔从原子尺寸到宏观尺度〕对结构的控制，以与高效而有竞争力地制造材料与元件的演化过程

制备是指把各种原子或分子结合起来制成材料所采用的各种化学方法和物理方法。

Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O加工可以同样的方式使用，还可以指较大尺度上的改变，包括材料制造。

􀂋在材料科学与工程中，制备和加工之间的区别变得越来越模糊

􀂋制备是新技术开发和现有技术改良的关键性要素

􀂋现代材料制备技术是人造材料的唯一实现途径

2〕材料制备与加工的主要内容

材料制备

冶金过程—冶金物理化学

目的:

从原料中提取出金属内容:

火法冶金——炼铁、炼铜

熔盐电冶金——电解铝、镁湿法冶金——水溶液电解锌

熔炼与凝固—凝固学理论

目的:

1.金属的精练提纯2.材料的“合金化〞3.晶体的生长

内容:

1.平衡凝固2.快速凝固3.定向凝固4.区域熔炼5.玻璃的熔炼6.熔融法提拉单晶

粉末烧结—烧结原理

高分子聚合—聚合反响

目的:

实现小分子发生化学反响，相互结合形成高分子。

高分子聚合是人工合成三大类高分子材料：

塑料、橡胶、合成纤维的根本过程。

内容:

1.本体聚合2.乳液聚合3.悬浮聚合4.溶液聚合

材料加工与成型

加工：

材料的切削车、铣、刨、磨、切、钻

材料的成型铸造、拉、拔、挤、压、锻

材料的改性合金化、热处理〔典型热处理工艺淬火‘通过快速冷却，获得远离平衡态的不稳定组织，到达强化材料的目的’、正火‘在奥氏体状态下，空气或保护气体冷却获得珠光体均匀组织，提高强度，改善韧性’、回火‘淬火或正火的材料重新加热,可以松懈淬火应力和使组织向稳态过度，改善材料的延展性和韧性’、退火‘通过缓慢冷却，获得接近平衡态的组织，到达均匀化、消除内应力的目的’〕

材料的联接焊接、粘接、铆接、栓接

成型：

三大类材料的成型技术在材料工程中是内容最为丰富的一局部。

如果按材料的流变特性来分析，那么材料的成型方法可分为三种：

1.液态成型——金属的铸造、溶液纺丝〔研究内容：

凝固过程成型工艺流变特性〕2.塑变成型——金属的压力加工〔A冷加工高应力低形变量实现加工硬化B热加工低应力大形变量实现超塑性变形〕3.流变成型——金属、陶瓷、高分子成型〔金属的半固态成型高分材料的熔融成型陶瓷泥料、浆料成型玻璃的熔融浇注〕

外表工程

外表改性----改变材料外表的性质

1.三束外表改性〔激光束组织变化；电子束组织变化；离子束成分、组织变化〕2.化学外表改性〔化学热处理〕3.外表淬火〔高频淬火、火焰淬火〕

从工艺机理上分析，外表改性同整体材料的改性是一样的，即：

在外表实现材料的成分、组织与结构的变化，到达改变材料外表性能的目的。

不同点就是采用了特殊的能量输入方式，使能量作用效果或成分变化仅发生在外表。

外表防护

1.腐蚀防护〔主动防护合金化、非晶化、高纯度、外表涂镀被动防护外表涂镀、外表改性、外表钝化、电化学保护〕

2.摩擦磨损防护􀂋增加抗磨损性􀂋增加润滑性

材料复合

金属基复合材料陶瓷基复合材料高分子复合材料

材复合的主要目的就是依据不同材料性能的优势互补、协调作用的原那么，进展材料的设计与制备。

因此材料复合的过程就是材料制备、改性、加工的统一过程。

复合材料的制备过程融合了金属、陶瓷、高分子材料制备的根本原理。

目前材料科学的开展，复合的概念越来越重要，出现了许多新型的复合材料与制备方法

3〕材料制备与加工和其它要素的关系

制备与加工提供结构与成分产生使用性能具备材料性质

4〕材料制备与加工的主要开展方向在极端化的条件下，完成制备与加工过程，获得更多的功能特性。

超纯条件-单晶高压条件-人工金刚石低温-超导体超细-纳米材料

电子材料制备与加工的关键技术

􀂾大尺寸、高均匀性、高完整性的晶体生长技术

􀂾高精度晶片加工技术􀂾MOCVD、MBE超薄膜生长技术

􀂾高纯和超高纯材料纯制技术􀂾低维材料的微细加工和制备技术

􀂾电子陶瓷、磁性材料的焙烧和成型技术􀂾材料的修饰或改性技术

性质是功能特性和效用的描述符，是材料对电、磁、光、热、机械载荷的反响。

1.力学性质〔强度、硬度、刚度、塑性、韧性〕

强度：

材料在载荷作用下抵抗明显的塑性变形或破坏的最大能力。

塑性：

外力作用下，材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能力

硬度：

材料在外表上的小体积内抵抗变形或破裂的能力。

刚度：

外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。

疲劳强度：

材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。

蠕变性：

固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。

韧性：

材料从塑性变形到断裂全过程吸收能量的能力

2.物理性质〔电学性质‘导电性、绝缘性、介电性’、磁学性质‘抗磁性、顺磁性、铁磁性’、光学性质‘光反射、光折射、光学损耗、光透性’、热学性质‘导热性、热膨胀、热容、熔化’〕

巨磁阻效应:

是指磁性材料的交变阻抗随外磁场显著变化的效应。

电致发光：

在电场的作用下电子在发光层内高速运动，激活发光材料原子使其发生能级跃迁而发光。

3.化学性质〔催化性质、腐蚀性质〕

材料的腐蚀:

材料受环境介质的化学、电化学作用而引起的变质或破环现象，分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

催化性质：

能够加速化学反响，且在反响前后材料自身不被消耗。

2.材料研究手段和方法

1）成分、结构表征仪器

〔如卢瑟福背散射、Ｘ射线衍射、电子探针〕

2〕材料性能的检测仪器如：

陶瓷高温疲劳实验机

3〕制备与加工过程中使用的设备

〔空间条件：

各类反响容器、坩埚、熔炼炉外力条件：

气压、液压、机械压制、冲击力〔波〕介质环境：

真空设备、不同的气氛条件能量供应：

电力、加热、辐照装置、激光发生器物质输送：

气、液管路、机械进给装置〕

4〕过程控制的探测元件与装置过程控制的探测元件和装置

􀂋传感器是控制系统“感知〞加工过程的“器官〞。

􀂋传感器从过程中获得的信号主要包括：

声、光、电、磁、热、压力、流速、浓度，等。

“材料设计〞设想始于50年代，80年代后实现“材料设计〞的条件渐趋成熟。

表现在以下三个方面：

〔1〕根底理论的形成和开展量子力学，统计力学，能带理论，化学键理论等理论科学的开展使人们对材料的结构和性质的关系有了系统的了解；

〔2〕计算机科学技术的开展，计算机高速运算，模式识别，数据库技术等技术的开展，为材料设计与过程仿真的实施提供了手段；

〔3〕制备与加工新技术的涌现，各种新型材料制备加工技术为材料设计方案的实施提供了条件，同时材料智能加工又为制备加工的优化开辟了新方向

2〕材料设计的内容􀂋成分结构设计􀂋性质性能预测􀂋制备加工过程的控制与优化〔如杂化材料、晶体结构计算、相图计算---预报新化合物、超晶格结构设计、陶瓷纤维增韧的设计方案〕

材料的智能加工优点〔实现材料加工的自动化、提高材料的质量、提高性能的重现性、降低产品的废品〕

2）材料设计的计算机根底：

物理场的数值模拟方法常用工程数学的计算机处理几种重要的数学软件计算机过程控制

3）全过程、全因素优化设计

全过程材料的设计、制备与加工、支持与维护、废弃与回收

全因素性能指标、加工性、环境因素、失效分析、本钱指标

材料“四要素〞的典型案例分析

2〕铝合金材料1.密度低、比强度高。

纯铝的密度为2700kg/m3，仅为铁的1/4。

2.优良的物理、化学性能。

导电性能好、磁化率低、耐腐蚀等。

3.加工性能好。

铸造性能好、易于塑性变形，经热处理后还具有很高的强度

铝中参加合金元素后，可提高合金的强度，并保持良好的加工性能。

〔时效强化固溶强化弥散强化细晶强化〕

2）掺杂钨丝的设计与研制

纯钨丝在使用时，会发生再结晶过程，最后形成等轴状组织结构。

材料中有大量的均匀分布的孔洞，深入研究发现是钾元素的富集区

五、结构材料

结构材料是主要利用材料的强度、韧性、弹性等力学性能，用于制造在不同环境下工作时承受载荷的各种结构件和零部件的一类材料，即机械结构材料和建筑结构材料。

1.钢铁材料

1）纯铁:

工业纯铁强度低、硬度低、塑性好，一般不用于结构材料。

2）铸铁:

碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金称之为铸铁，通常还含有较多的Si、Mn、S、P等元素。

1.根据石墨化程度的不同，铸铁的类型和组织也不同。

白口铸铁：

完全按照Fe-Fe3C相图进展结晶而得到的铸铁。

其中碳全部以渗碳体（Fe3C）形式存在，断口呈银白色。

灰口铸铁：

其中碳主要以片状石墨形状存在，断口为暗灰色，常见的铸铁件多数是灰口铸铁。

可锻铸铁：

由一定成分的白口铸铁经石墨化退火处理而获得，其中碳大局部或全部以团状石墨形式存在，由于具有较灰口铸铁高得多的塑性和韧性，习惯上称为可锻铸铁，实际上并不可锻。

球墨铸铁：

铁水在浇注前经球化处理，其中碳大局部或全部以球状石墨形式存

在，机械性能高，生产工艺比可锻铸铁简单，近年来日益得到广泛的应用。

蠕墨铸铁：

碳以蠕虫状石墨形式存在，介于片状和球状石墨之间此外，为了满足一些特殊要求，向铸铁中参加一些合金元素，如Cr、Cu、Al、B等，可得到耐

蚀、耐热与耐磨等特性的合金铸铁。

2.石墨对铸铁的作用：

切削加工性能优，铸造性能良好，良好的减振性，具有耐磨性，对缺口不敏感。

3）碳钢

1.按碳的质量百分数分类

低碳钢,中碳钢,高碳钢,铸铁（含碳量越高，硬度、强度越高，但塑性降低。

）

2.按钢的质量分类（主要是杂质硫、磷的含量）

普通碳素钢，优质碳素钢，高级优质碳素钢

3.按用途分类

碳素结构钢〔主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等〕，碳素工具钢〔主要用于刀具、模具、量具等〕

4.碳钢的常规热处理

1〕退火：

将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却〔随炉冷却〕，以获得接近于平衡状态组织的热处理工艺。

2〕正火：

将钢件加热到AC3和Acm以上30－50度，保持适当时间后，在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。

3〕淬火：

将钢件加热到奥氏体化后，快速冷却，使组织转变为马氏体的热处理工艺。

所得的马氏体的形态与钢的成分、原始奥氏体晶粒的大小以与形成条件有密切关系。

奥氏体晶粒越小，马氏体越细。

4〕回火：

淬火或正火的材料重新加热,可以松懈淬火应力和使组织向稳态过度，改善材料的延展性和韧性。

4〕合金钢

1.按所含合金元素的多少分

低合金钢〔总质量分数低于5％〕，中合金钢〔总质量分数5％－10％〕，高合金〔总质量分数高于10％〕

2.按主要合金元素种类分

铬钢锰钢铬镍钢硅锰钢…

3.按用途分

结构钢，工具钢，特殊性能钢

4.合金元素与铁的作用

合金元素参加钢中，首先溶于铁形成固溶体，超过溶解度极限时与碳形成化合物。

合金元素溶与铁，形成合金铁素体或合金奥氏体。

合金元素溶于铁素体会使钢的室温强度提高，这种作用称为固溶强化。

5.合金元素与碳的作用

对于与碳的亲和力较弱的合金元素，不与碳发生作用，只溶于铁素体或奥氏体中；对于与碳的亲和力较强的合金元素，当质量分数较低时，与铁形成合金渗碳体，当质量分数较高时，形成合金碳化物。

6.不锈钢：

能在大气和一般腐蚀性介质中具有很高耐蚀性的钢种。

主要用来制造在各种腐蚀性介质中工作并具有较高抗腐蚀能力的零件或结构件。

广泛用于石油、化工、原子能、海洋开发、国防和一些先端科学技术领域。

不锈钢中合金元素的作用

〔1〕耐腐蚀性要求越高，碳的质量分数应越低；

〔2〕参加主要的合金元素Cr。

Cr能提高基体的电极电位。

在氧化性介质中极易钝化，形成致密的氧化膜，提高耐腐蚀性；

〔3〕参加合金元素Ni。

可获得单项的奥氏体组织，显著提高耐腐蚀性并改善钢的塑性，通过热处理还可以改善钢的强度；

〔4〕参加合金元素Mo、Cu等：

提高钢在非氧化性酸中的耐腐蚀能力。

〔5〕参加合金元素Ti、Nb等：

能优先同C形成稳定的碳化物，使Cr保存在基体中，防止晶界贫Cr，提高钢的耐腐蚀性。

〔6〕参加合金元素Mn、N等：

局部替代Ni以获得奥氏体组织，并能提高铬不锈钢在有机酸中的耐腐蚀性。

2.有色金属材料

1〕铝与铝合金

1.铝与铝合金特点:

〔1〕密度低、比强度高。

纯铝的密度为2700kg/m3，约为铁的1/3。

〔2〕优良的物理、化学性能。

导电性能好、磁化率低、耐腐蚀等。

〔3〕加工性能好。

铸造性能好、易于塑性变形，经热处理后还具有很高的强度。

2.合金元素的作用

铝中参加合金元素后，可提高合金的强度，并保持良好的加工性能。

2）铜与铜合金

1.铜与铜合金特点

〔1〕导电、导热性能好、耐腐蚀等，是抗磁材料。

〔2〕加工性能好。

容易冷热成形，铸造铜合金铸造性能好。

〔3〕具有某些特殊力学性能。

比方优良的减摩性和耐摩性高的弹性极限和疲劳强度。

〔4〕色泽美观。

2.铜合金铜中参加合金元素后，可提高合金的强度，并保持良好的加工性能。

黄铜;以Zn为主要合金元素。

良好的加工性能，优良的铸造性能，耐腐蚀性能也好。

青铜;以Sn为主要合金元素。

用于铸造形状复杂的零件。

抗腐蚀性比黄铜还好。

白铜;以Ni为主要合金元素。

具有较好的强度和塑性，能进展冷加工变形，抗腐蚀性能也好。

白铜线是国际上应用比拟广泛的一种耐蚀性材料和装饰结构材料，在仪器仪表、机电、化工、卫生和日用五金等工业部门用于制作耐蚀、弹性元件、医疗器械和日用装饰品等。

铜铍合金：

属时效析出强化的铜基合金，经淬火时效处理后具有高的强度、硬