某某工厂-专业生产加工、定做各种金属工艺品

　　金属包装容器,无论是盒或罐,从成型工艺上看,大都是利用金属冲压原理,经过分离和塑性变形两大工序而成型的。

　　分离工序是使冲压件与板料沿所要求的轮廓线相互分离,并获得一定的断面质量的冲压加工方法。分离工序常包括切断、落料、冲孔、切口、修边和剖边等操作。

　　塑性变形工序是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑形变性,以获得所要求的形状和尺寸精度的冲压加工方法。通常有弯曲、拉伸、成形三类。弯曲包括压弯、卷曲、扭曲、折弯、滚压、曲弯、拉弯等操作;拉伸主要是拉深和变薄拉深;成形方法较多,包括翻孔、翻边、扩口、缩口、成形、卷边、胀形、旋压、整形、校平等操半岛官方网站在线登录入口作。

　　金属包装罐的传统制作方法是:先将铁皮平板坯料裁成长方块,然后将坯料卷成圆筒(即筒体)再将所形成的纵向接合线锡焊起来,形成侧封口,圆筒的一个端头(即罐底)和圆形端盖用机械方法形成凸缘并滚压封口(此即双重卷边接缝),从而形成罐身;另一端在装入产品后再封上罐盖。由于容器是由罐底、罐身、罐盖三部分组成,故称三片罐。这种制罐方法150多年来,基本上无多大变化,只是自动化程度和加工精度等方面大为提高,近年来又将侧封口的焊缝改为熔焊。

　　70年代初出现了一种新的制罐原理。按照这一原理,罐身和罐底是一个整体,由一块圆形的平板坯冲压而成的,装入产品后封口,此即二片罐。这种罐有两种成型方法:冲压--变薄拉伸法(即冲拔法)和冲压--再冲压法(即深冲法)。这些技术本身并不是新的。冲拔法早在第一次世界大战中就已用于制造弹壳,制罐与之不同的是使用超薄金属和生产的速度高(年产量可达数亿个)。

　　制作过程是:用剪切机将卷材切成长方形板材;涂漆和装演印刷;切成长条坯料;卷成圆筒并焊侧缝;修补合缝处和涂层;切割筒体;形成凹槽或波纹;在两端压出凸缘;滚压封底;检验及码放在托盘上。

　　1.筒体的加工。关键工序是卷曲成形和焊侧缝。侧缝的封合方式有锡焊法、熔焊法和胶接法三种。

　　锡焊罐的锡焊料一般由98%的铅和2%的锡组成。将平板坯卷成圆筒的筒体制作机是与进行锡焊的侧缝封合机成对使用的。筒体制作机内,板坯的边缘经清洗并弯成钩形,这样在形成圆筒时便于固定。然后筒体经过侧封口机,加上溶剂和焊料,用瓦斯喷枪预热封口区,通过纵向锡焊滚轮,进一步加热使焊料流满接缝,之后用旋转刮辊将主要以滴状存在的多余的焊料清除干净。熔焊是利用自耗线电极原理,采用电阻焊工艺。较早期的熔焊系统是采用大的搭接,将钢的温度提高到熔点,并在较低的滚轮压力下焊接。最新的焊机采用小搭接量(0.3～0.5mm),金属温度刚低于熔点,但要提高焊接滚轮压力,将两搭接面锻压在一起。焊缝破坏了内表面原来的或涂漆的光滑表面,使得在焊缝的两面都存在暴露的铁、氧化铁和锡。为了防止产品受到污染和焊缝受到产品的侵蚀,在大多数情况下侧封口都需要加涂层保护。只装干燥产品的罐的侧封口可以采用胶接法。即用尼龙带粘贴纵向接缝,尼龙带在圆筒成型后熔化并凝结。其优点是能使原来的边缘得到了完全的保护,但只能用于无锡钢(TFS),因为锡的熔点接近塑料的熔化温度。

　　2.简体的后加工。在简体的两端还必须加工凸缘,以便安装端盖。对于加工食品罐,在处理过程中罐可能要承受外部压力,或者在存放期间内部处于真空状态。为了增加罐的强度,简体表面可能还要制作加强筋。这个工艺过程称作压波纹。为提高生产效率,制浅容器的圆简长度往往为两至三个罐身长,这时,第一道工序要切断圆筒,传统的做法是,成型前板坯在切割机(刻痕机)上作不断开的切割。但是、近来由于为两片罐生产而开发的罐修整剪切机的出现,已有可能将此剪切机用于不预先刻痕的圆筒的切割。

　　制造两片罐的两种成型方法均采用金属板成型法。这种方法是以在复合应力作用下,通过晶体结构重新排列而表现出的金属“流动性”为基础,而且在这一过程中材料不应发生断裂。

　　1.冲压成型。即利用冲压机的一个冲头将一块平板冲进圆柱形的冲模中,从而使平板变形而成圆筒。在初始冲压后形成的杯的直径,可以应用再冲压工序来缩小。再冲压工序用一冲压套筒代替冲模,安装在冲头与冲杯内径之间。等面积规则决定了伴随直径缩小的是高度的增加,再冲压工序可再重复一次,书直径在一定的极限范围内逐渐缩小,并避免金属发生断裂。

　　2.杯壁的变薄拉伸。冲压后的圆柱形杯被套在冲头上,冲头沿轴向挤进一个模具,该模具与冲头之间的间隙小于杯壁的厚度,这样在直径保持不变的情况下,壁厚就得到减薄。变薄后筒体的金属体积等于变薄拉伸过程中杯的金属体积,也等于原始板坯的金属体积。在罐的制造中,这个过程要重复两次或三次,带杯的冲头先后通过一系列模具,一次冲程通过一个模具。将经冲压的林安装到冲头上最方便的方法,是在第一次变薄拉伸之前,进行一次再冲压操作。

　　3.冲拔罐的制造。冲拔罐的制造过程大体如下:展开普通带状卷材;徐剂;下料和冲杯;再冲压;杯侧壁的变薄拉伸;底部成形;简体按正确高度切边;清洗和处理。对干饮料罐,则还要进行外表面涂层、印刷装演、内表面涂层、敞口端的凸缘成型和收口。对于食品罐,在清洗过程中进行外表面涂层、敞开端的凸缘成型、筒体压波纹和内表面涂层。

　　随着科技水平的进步，工业制造过程中对高精度金属材料的需求越来越高。如何快速有效地加工出具有特殊结构的金属材料成为摆在金属加工领域的一道难题。激光是一种特殊的光，与普通的光源相比具有单色性、相干性和方向性。近年来激光技术得到了迅速的发展，已经广泛应用到科学研究及工业实践中。激光加工技术是一种先进的材料加工技术，经过长期的发展和经验积累，激光加工技术已经逐渐成熟并得到广泛的应用。

　　激光材料加工时利用激光的单色性、相干性和平行性的特点，将激光聚焦到需要切割或焊接的点上，在材料的局部形成高温［1］。激光材料加工通常需要利用一组透镜或者反射镜片将激光束聚焦到需要加工的弓箭表面上，达到所需要的功率密度。通过合理地选择和调节加工透镜对激光功率进行调控。为了达到要求的几何形状的激光光束，可以相应地选择特定的加工透镜进行调节。通过改变光束的特性可以实现简单的加工形状例如点状、环形灯;而复杂的几何加工形状需要通过全息照相成像系统来进行调节。功率密度是激光材料加工工艺中一个非常重要的工艺参数，它决定了材料加工的质量和速度，不同的加工要求需要选择不同的功率密度参数。较低的功率密度适用于对材料的热处理，例如退火、表面合金化和焊接等。而较高的功率密度则适用于对材料的切割、打孔及表面非晶质化的加工。

　　2．1激光切割激光切割技术是利用聚焦镜将激光束聚焦在被加工材料的表面，利用激光产生高温使材料融化。同时利用与激光光束同方向的压缩空气将熔化材料吹走，使激光束在被加工材料上沿着一定的轨迹运动，形成具有特定形状的切缝。激光切割技术是应用最广泛的一种激光加工技术，可以应用到多种材料如有机玻璃、木材、塑料、合金钢和碳钢的加工。在计算机程序控制下，通过脉冲使激光器放电，从而形成高密度的能量光斑，瞬间熔化或气化被加工材料。激光切割的切割精度很高，定位精度可以达到0．05mm，重复定位精度0．02mm，同时切割速度可以达到70m/min，远远大于线激光焊接根据焊接对象的不同激光焊接分为深熔焊接和传导焊接，它们主要用于机械制造和电子电气行业的焊接工作。激光焊接技术在汽车制造领域得到了大规模的应用，为整个行业的发展提供了有力的支撑。激光焊接技术可以满足汽车传动系统中70%的零部件的焊接需求，与其他传统的焊接方式相比，激光焊接的工作成本低廉，焊接效果较好。此外，激光焊接还可应用于组合件的焊接工作中。通过组合件的焊接，不仅提高了零部件的性能，还可以降低汽车的重量，优化汽车的整体性能。此外激光焊接还广泛应用于刀具、刃具等器材的制造中。

　　3．1加工速度快在激光材料加工技术中，激光切割的应用最为广泛。在汽车工业当中，激光加工技术广泛应用于钣金零部件的加工。随着大功率激光器的开发应用，激光切割的应用对象几乎包括了所有的金属和非金属材料。利用激光加工技术可以快速地对复杂及三维零部件进行快速有效地切割加工。激光切割技术的设置时间较短，对不同的工件和外形也有很好的适应性。激光精加工和微半岛官方网站在线登录入口加工技术应用到汽车工业制造中，优化了汽车结构，提高了汽车的性能。3．2加工精度高激光焊接技术将非常细小的高强度激光照射到工件表面，使工件在局部高温融化，达到焊接的目的。与传统的焊接方式相比，激光焊接具有很强的方向性和针对性，并且在实施过程中不会有污染气体的出现，有效地保护了工作人员。对高强钢的加工来说，3D激光切割技术是最常用也是最经济的加工方法［3］。激光切割技术使材料只会在局部形成较高的温度，避免了材料因大面积受热导致性能出现破坏的现象。与电阻焊接相比激光焊接可以有效降低焊缝的宽度，提高了焊接质量。

　　综上所述，激光技术是一项新兴的技术手段，激光技术以其独特的特点在材料加工领域得到了广泛的应用。激光材料加工时利用激光的单色性、相干性和平行性的特点，在材料的局部形成高温，达到对材料进行加工的目的。激光切割和激光焊接是最为常见的两种激光材料加工技术，这些技术在汽车制造、特种产品制造领域起到了独特而无法替代的作用。激光材料加工技术具有工作效率高，加工精度高等优点，在金属材料加工中起到了独特的作用。

　　［1］田延龙．激光技术在金属材料加工工艺中的应用探析［J］．科技创新与应用，2013(10):25．

　　［2］黄翔，徐君，张永良．金属材料加工工艺中激光技术应用分析［J］．城市建设理论研究(电子版)，2014(23)．

　　按照新时期中职教育的要求，教师在课堂上，不仅仅是完成教学任务，更重要的是要求教师能够运用现代化教学手段，合理调整教学内容，调动学生学习的积极性，帮助学生理解掌握深奥难懂的理论知识，教学中要有互动，学生要有发挥想象的空间。面对新时期的新任务，结合以能力为本，以就业为导向的教学目标。可以看出，学生的需求和教学目的的要求是完全统一的。因此，要求我们在金属材料教学中，一定要注重理论联系实际，充分发挥学生的主导作用。铁碳合金相图在金属热加工工艺应用教学内容的处理上，应以理论教学为主线，辅以半岛官方网站在线登录入口相图为综合渗透作用，使学生融会贯通，即做到对理论的掌握，又得到能力上的锻炼，故在教学中做了以下尝试。

　　因为中职学校培养的学生，毕业后将要直接面对企业的一线生产。理解和掌握金属材料到机械零件整个的生产工艺过程对他们来说是非常重要。也就是说金属材料通过铸造、锻压、焊接 机械加工、热处理等工序的加工制作最后变成零件。在生产中金属加工的工艺过程就显得非常重要。而铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。铁碳合金相图可以帮助学生，根据金属材料的成分推断其组织，由组织定性分析其力学性能，这在铸造、锻造、焊接以及热处理等方面有着广泛的应用。学习铁碳合金相图，可以全面认识碳钢、合金钢和铸铁等常用的黑色材料。

　　2.1 铸造性能的概念提出。铸造性能的概念提出，首先通过多媒体演示铸件生产工艺过程，通过观看齿轮坯铸件生产过程。最后让学生总结得出:铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成型方法。有了铸造性能概念，结合铁碳合金相图，指出ACD区是液相区，确定浇注温度一般在液相线C°左右，并且可选择流动性好的合金，即接近共晶成分的合金,应用最为广泛。因为，其熔点低，结晶温度间隔小，流动性好，组织致密。所以，大型零件、复杂零件均采用铸造加工。

　　2.2 锻造性能的概念提出。锻造性能方面，通过多媒体演示水压机生产汽轮机转子锻件的生产过程。然后让学生总结得出结论:锻压是对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成型加工方法。并且告诉学生在铁碳合金相图AGSE区称为是奥氏体区，高温时的钢为单相奥氏体，强度不高，塑性好，便于变形加工。因此，钢材的锻压或轧制，一般要把坯料加热到奥氏体状态。确定始煅温度1150-1250 C°，终煅温度是750-800C°左右，合金钢是800-900C。重要零件生产都要采用锻造，锻造生产可以使粗大晶粒变成细小晶粒。晶粒愈细小，金属材料的力学性能愈好。但不能加工脆性材料和形状复杂的零件毛坯。

　　2.3 焊接性能的概念提出。焊接性能概念的提出，同样也是通过多媒体演示焊接工艺过程。在铁碳合金相图中，分析低碳钢、中碳钢、高碳钢随温度变化引起的组织转变。而对焊接专业的学生同时要掌握含碳量对钢的焊接性能的影响，钢的含碳量越高，其焊接性能越差，故焊接用钢主要是低碳钢和低碳合金钢。中碳钢的焊接性能较好，高碳钢的焊接性能较差，铸铁的焊接性能差。

　　2.4 热处理的概念提出。热处理工艺，是根据铁碳合金相图拟定各种热处理工艺加热规范，在金属加工中有着特别重要的意义。教学中应着重强调退火、正火是预先热处理，而淬火、回火是最终处理。通过多媒体演示让学生掌握普通热处理的基本过程。退火是适当的温度加热，保持一定的时间，缓慢冷却（炉冷）的过程。正火是将工件加热到适宜的温度，保温后在空气中冷却（空冷）的过程，由于正火的冷却速度（空冷）比退火（炉冷）稍快，所以得到的组织更细，其力学性能也有所提高，常用于改善材料的切削性能，对一些要求不高的零件作为最终热处理。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。但若零件形状较复杂，由于正火冷却速度较快，可能会使零件产生较大的内应力和变形，甚至开裂，则以采用退火为宜。

　　淬火：是将钢加热AC3或AC1以上30-50 C°保温一定时间，进行快冷的过程，获得的是马氏体组织的工艺。回火：将淬火后的钢件加热到低于AC1以下的某一适当温度进行保温，再进行冷却的过程。

　　退火、正火、淬火、回火是普通热处理中的四把火，其中的淬火与回火关系密切，淬火后必须回火。 四把火随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。通过在铁碳合金相图中将退火、正火、淬火、回火的加热温度加以比较，学生就有了一个十分清晰的热处理工艺的概念。

　　为培养学生综合应用知识的能力，在讲授典型零件的热处理时，组织课堂讨论。例如：车床主轴要求轴颈的硬度为HRC56-58 HRC20-24其加工路线：

　　让学生通过思考并指出：（1）主轴选用何种材料：（2）正火、表面处理、低温回火的目的和大致工艺；（3）轴颈表面处理后的组织和心部组织。

　　提醒同学：这是一个实际问题，选材是受多方面的因素制约的，但要掌握基本原则。

　　A同学发言：对轴类，在选材时应考虑：（a)载荷类型及大小,（b)主轴的形状及可能引起的热处理缺陷。主轴是机床的主要零件之一，根据技术要求和加工路线钢或其它中碳合金钢。

　　物质原料是人类从事生产活动的前提，企业储存大量的物料能够保证生产加工活动的顺利开展。金属材料作为一种普遍的物质原料，正广泛运用于制造业、建筑业、电力业等多个领域，为产品加工、制造、改良等提供了物质基础。由于金属材料类别涉及到不同类别，掌握材料工艺性能可指导实际生产加工中合理地应用。

　　金属材料在生产加工活动中提供了物质保障，金属材料性能决定了最终成品质量的高低。近年来材料工程学研究取得了显著的成果，为金属材料相关特点的分析给予指导。从我国工业发展现状考虑，当前金属材料的类别包括：黑色金属、有色竞速、特种金属等三大类，每一种金属材料在不同产品加工制造中均有重要的应用。

　　①黑色金属。即“钢铁材料”，这是现代工业化生产最常见的金属材料，其应用范围相对广泛。常见的黑色金属包括：含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的不锈钢、耐热钢、高温合金等。我国地下金属矿物资源存储量丰富，为工业生产提供了充足的资源保证。黑色金属在实际生产应用中，主要运用于钢材产品的制造，如：钢架、钢管等，具有较强的耐久性。

　　②有色金属。相对于黑色金属，有色金属的存储量较少，常用于一些特殊产品的加工制造。材料工程学对有色金属的定义：指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。对于有色金属的加工制造，成品质量的要求相当严格。如：市场上流通的黄金、铂金首饰等，均属于有色金属的范畴，此类金属材料成本高，适用于高档次产品的生产。

　　③特种金属材料。这类金属是世界上存储量极少的稀有金属，通常不应用于普通产品的加工制造。目前，特种技术材料包括：结构金属材料、功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等。特种金属材料多数运用于科技研究工作，由高精密试验仪器抽取少量用于物理、化学等性质的试验。一些极其稀少的特种金属，也可运用于军事武器的研制分析，如：军事导弹等。

　　金属材料在各个行业中的运用越来越多，不同金属产品对原材料性能的要求不一，这就需要在生产加工过程中灵活地控制金属材料的工艺性能。工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能，如图1所示，这样能够为材料质量控制提供了选择的空间。简言之，金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下四个方面：

　　①切削性。反映用切削工具（例如车削、铣削、刨削、磨削等）对金属材料进行切削加工的难易程度。为了满足产品外形尺寸的标准要求，金属材料加工时均要通过适当的切削，从外形上保证金属成品的精度。如：机械制造行业中，选定毛坯料之后，生产人员要根据零配件图纸上标出的尺寸，对金属毛坯进行车、铣、刨等多项工艺流程，必要时还需特殊的加工修补，这样才能保证金属成品与设计图纸一致。

　　②可锻性。借助力学作用对金属材料实施加工处理，这是冶金、机械等行业生产的常用方式。根据材料可锻性这一工艺特性，可选择不同程度的冲击压力，以防施压过度而损坏金属性能。可锻性是反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度，例如：将材料加热到一定温度时其塑性的高低（表现为塑性变形抗力的大小），允许热压力加工的温度范围大小，热胀冷缩特性以及机械性能有关的临界变形的界限、导热性能等。

　　③可铸性。浇铸工艺在金属材料制造中的也是常用的方法，其基本原理：现在高温条件下把金属材料熔化，将金属水浇注于设定好的制造模具中，待其充分冷却之后拆开模具便可成形。可铸性反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度，表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性。熔点，铸件显微组织的均匀性、致密性，以及冷缩率等。实际生产中，厂家可格局可铸性判断产品加工质量的好坏。

　　④可焊性。金属材料使用范围日趋广泛，除了单一金属配件产品外，成套金属材质的设备功能更多，主要运用于建筑、机械、供电等工程。金属材料工艺性能里涉及到了可焊性，这种工艺性能使得相同或不同材质的金属能够焊接组合。反映金属材料在局部快速加热，使结合部位迅速熔化或半熔化（需加压），最终让材料之间形成相对完整的结合，组件成多功能的金属结构体，这一特性表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性等。

　　工业是我国国民经济的核心产业构成，金属材料是工业生产活动的物质原料，及时供应金属材料有助于产品加工活动的持续性。新时期金属产品销售市场受到了国外企业的冲击，本土加工的成品质量与发达国家存在明显的差异，直接导致国内待加工企业的经济收益减少。尽管我国在工业科技上不如发达国家，但只要确保金属材料具备良好的工艺性能，便可保证成品质量与客户要求一致。因此，企业应结合相应的材料特性，制定切实可行的维持措施。

　　①切削方面。上述提到，金属材料可详细分为黑色金属、有色金属、特种金属三大类，不用材料之间的使用具有差异性，但其在工艺性能上又有着一定的相似性。企业选用金属材料进行加工生产，应先重点考虑选用哪一种材料，综合对比切削难度、质量高低、成本投入等因素，选定合适材料后才能进行切削性能的维持。对于一些高难度的切削处理，可选择合适的气割工艺，如图2所示，这种在特殊温度条件下的切割，能够有效维持材料的切削性能。

　　②铸造方面。生产操作是金属材料工艺性能的实现过程，每一种操作流程方案都会产生不同的工艺性能。因此，加工生产时应注意操作的规范性，这是保证金属材料工艺性能的基本要求，铸造工艺性能维持要注意相关指标的控制。以金属铸造流程为例，实际浇注操作环节里，必须严格控制金属溶液的浇注量、浇注时间、浇注速度等，这些都是影响金属成型的关键因素。为了维持好材料的铸造性能，操作时要控制好金属溶液的浇注过程，严格控制以上几个指标。

　　③锻造方面。锻造是根据金属材料性质实施的一种力学加工方案，维持材料锻造方面的工艺性能，应当控制好锻造时施加的压力荷载，防止过载冲击损坏金属产品的完整性。机械制造与加工中，常用冲压模具制造各种零配件，其本质上是利用压力荷载冲压制造的工艺方案，这对于冲力荷载大小提出了详细的要求。冲压模具在压力机上固定好之后，将金属材料放置于工作台平面，完成定位校准才能正式冲压生产，位置偏移或冲压过载损坏零件。

　　④焊接性能。许多金属材料在不同条件下，需要组合使用才能制造出大型的金属设施，这就需要对材料进行焊接处理。基于原有的可焊性工艺性能特点，焊接处理时还需加强焊接质量的控制。其中，最为关键的是控制焊缝质量，如：大型钢架组合安装过程中，要选用材质性能相匹配的焊条作为焊接体；小型金属管道焊接时，应考虑管道点焊的时间，高温状态下使金属材料的工艺性能得到最大发挥。必要时也可适当地调整焊接温度、焊条材质等，以保焊缝的质量合格。

　　物质材料是人们完成各种生产实践的基本条件，工程材料学理论研究取得了显著的发展成果，为生产型企业创造了丰厚的经济收益。掌握金属材料的工艺性能，能够更好地分配物质原料，减少金属成品加工的浪费率，带动生产收益水平的增长。

　　摘要：本文首先介绍了机械合金化技术的概念和技术原理，并讲述了机械合金化技术在材料科学与工程中的应用。并结合材料科学与工程专业课程的教学内容，探讨了机械合金化技术在材料科学与工程专业的教学实践中的研究和应用，并为合理利用机械合金化技术在材料科学与工程专业教学实践中发挥更大的作用提出了建议和意见。

　　对于材料科学与工程专业的本科生来说，到了大三和大四就要学习许多专业课程和专业选修课程。其中有些课程属于材料合成与制备方法方面的内容。在材料合成与制备方法的课程教学中就需要涉及到材料的某些制备工艺，例如某些金属合金的制备工艺方法。对于金属合金的制备方法，很多教科书都详细地讲述铸造技术、焊接技术、粉末冶金技术、金属熔炼技术等，但也会涉及到机械合金化技术。机械合金化技术是近年来发展起来的一种制备高性能合金的新技术。这种技术主要是利用机械球磨工艺把不同种金属粉末通过机械球磨方式通过一定时间的球磨，最终使这些金属元素粉末通过机械球磨工艺形成金属合金，所以最终能够得到需要的新型金属合金材料。由于机械合金化工艺可以在常温下进行，不像金属熔炼技术那样需要较高的温度才能熔化金属，因此机械合金化技术更为实用，成本较低，而且材料的制备工艺简单。所以机械合金化技术近些年来发展较快，机械合金化技术所能够制备的金属合金材料的范围和种类也在不断地扩大，所制备的材料的性能也逐渐得到提高。由于机械合金化技术制备金属合金粉末的制备工艺简单，成本较低，使用的金属元素种类较多，而且可以用于实验室进行教学实验，所以机械合金化技术也逐渐应用到了材料科学与工程专业的课程教学与实践教学中。采用机械合金化技术制备金属合金粉末可以作为本科生实验课程的教学实验，也可以作为本科生的课程设计和毕业设计的教学内容。所以机械合金化技术将在材料科学与工程专业的教学实验中具有非常广泛的用途。

　　在机械合金化过程中，粉末受到磨球强烈的碰撞和挤压。极平的、纯净的金属表面在常温下加压可焊接在一起，这就是冷焊，也称为压力焊。塑性较好的金属粉末，在磨球的碾压、冲击下发生形变并以十分纯净的表面彼此接近到原子作用力的距离，同样可以冷焊在一起，形成相互交叠的层片组织，而脆性粉末或塑性粉末加工硬化变脆后，在冲击下直接破碎，所以球磨过程因体系不同而不同。在延性的金属-金属混合粉末中，粉末的变化分为三个阶段：颗粒粗化-破碎-粉末粒度的稳态分布，相应的称为初期、中期和后期。在机械合金化过程的初期，主要是冷焊过程，塑性粉末含量越多，粗化越明显，颗粒直径可到数毫米，同时颗粒表面也相当平滑；在机械合金化中期，冷焊和破碎交替进行，层片状较大颗粒与细小颗粒共存，细小颗粒是从大颗粒上脱落下来的，这一阶段各层内积蓄了能使原子充分扩散所需的空位、位错等缺陷，不同组元的扩散距离也接近原子级水平，合金化过程开始。在机械合金化过程的后期，基本上只有粉末颗粒破碎的过程，颗粒粒度趋向于最小值，因此也比较均匀。延性的金属与脆性的非金属或化合物组成的体系，脆性组元首先发生破碎，延性组元则首先发生变形，细小的脆性粒子处于延性颗粒之间。随后延性组元逐渐加工硬化，发生断裂和脆性组元一样尺寸不断减小。

　　机械合金化（MA）方法（塑性-塑性混合粉末）原理是：将金属粉末在磨球的碾压和冲击下发生形变，并以十分纯净的表面彼此之间接近到原子作用力的距离，实现冷焊，最终形成相互交叠的层片状组织。这个过程一般要经历颗粒粗化、破碎、粉末粒度的稳态分布三个阶段，其中初期以冷焊过程为主，粉末明显粗化，中间过程冷焊与破碎交替进行，层片大颗粒与细小颗粒共存，各层内积蓄了能使原子充分扩散所需要的空位和位错等的缺陷，使不同组元的扩散距离接近于原子级水平，合金化过程开始；在后期只有破碎过程，颗粒趋向于最小。机械合金化工艺可获得纳米颗粒，能使固溶、沉淀、弥散三种强化结合于一体，从而制备出性能优异的高温合金。

　　在材料科学与工程专业的一些专业课程，例如材料合成与制备方法、纳米材料、功能材料等课程都讲述了机械合金化技术。例如在材料合成与制备方法这门课程中，有讲述金属合金材料的制备方法，除了传统的铸造工艺、焊接工艺、粉末冶金工艺以及金属熔炼技术之外，重点讲述机械合金化技术，因为机械合金化技术可以制备很多种金属合金材料，而且制备工艺简单，可以在常温下进行。由于机械合金化技术可以在实验室中进行，所以可以很方便开设实验课程。在纳米材料这门课程中讲述了纳米粉末的制备工艺，其中主要讲述了机械合金化工艺。因为机械合金化工艺制备纳米粉末的种类最多，涉及到很多种金属材料以及金属基复合材料的制备与合成等。还可以利用机械合金化技术制备复合材料，例如用机械合金化工艺球磨不同种元素粉末，使不同种金属元素通过机械球磨工艺形成金属合金粉末，所以通过机械球磨工艺原位合成金属基复合材料。在功能材料这门课程中，讲述利用机械合金化工艺制备纳米粉末颗粒和功能材料，例如制备贮氢合金Mg-Ni合金等。或者利用机械合金化技术制备铁磁合金材料、非晶态材料、纳米功能材料等各种先进功能材料。

　　利用机械合金化技术可以制备具有纳米尺寸量级的金属合金粉末。采用机械合金化技术制备的金属合金有很多种，例如采用机械合金化技术可以制备Fe-Al金属间化合物粉末、Ni-Al金属间化合物粉末，Ti-Al金属间化合物粉末，以及Ni-Fe合金、Fe-Si合金、Cu-Al合金等多种金属合金材料。以上讲述的都是利用机械合金化工艺制备二元合金材料。也可以利用机械合金化技术制备三元合金、四元合金以及多种成分的金属合金材料。例如利用机械合金化工艺制备Fe-Ni-Cr合金、Fe-Al-Ni合金，以及利用机械合金化技术制备具有多种成分的非晶态合金等。还可以利用机械合金技术制备贮氢材料，例如采用机械合金化工艺制备Mg-Ni合金等。采用机械合金化工艺制备的金属合金材料有很多种，有些金属合金材料的机械合金化制备工艺可以作为材料专业的教学实验，可以为学生演示如何利用机械合金化工艺制备高性能金属合金材料。例如采用机械合金化工艺制备Fe-Al金属间化合物粉末材料。采用机械合金化工艺可将固溶、沉淀和弥散三种强化方式结合与一体，制备一系列具有优异性能的高温合金。对Fc-Al合金的机械球磨或Fe-Al元素混合粉末的机械合金化已开展了一定的研究。Fe，Al纯元素混合粉末在球磨过程中，粉末受到强烈的碰撞、挤压，冷焊和破碎的相互作用使粉末细化，并在一定阶段形成金属合金。经过机械合金化工艺后就得到了粉末粒度极细的Fe-Al金属间化合物粉末。同时还可以采用机械合金化技术制备Ni-Al合金粉末、Ti-Al合金粉末等。

　　通过机械合金化工艺可以制备多种新型的金属合金粉末，而且成本较低，实验过程简单，可以作为本科生的实验教学课程内容。例如可以开设纳米材料的制备工艺的实验课程，使本科学生通过机械合金化工艺制备多种具有纳米结构的金属合金粉末，并对所制备的金属合金粉末进行性能表征，使学生通过实验课程认识和了解纳米材料的整个制备工艺以及表征方法。还有使学生通过机械合金化工艺制备先进的金属功能材料，如贮氢材料、纳米材料、铁磁性材料等，通过制备工艺结合性能表征使得学生对新型功能材料有了一定的认识和了解。

　　通过实验教学使学生认识和了解到机械合金化技术在材料科学与工程中的研究发展与应用，使学生加深课程教学知识内容的认识和掌握，使学生在课程学习的过程中既增加课本知识又锻炼了实践能力。所以在材料专业的实验教学中应该增加一些材料制备技术的教学实验，例如使学生利用机械合金化工艺球磨得到新型金属合金粉末材料，并研究机械合金化工艺球磨过程对金属合金粉末的物相组成和显微结构的变化，使学生通过实验课程对材料的制备和检测方法有了较深的认识，从而为材料科学与工程专业课程的学习打下了坚实的基础。

　　机械合金化技术由于制备工艺简单，成本较低，材料合成温度较低，所以被广泛地应用到材料的合成与制备中。利用机械合金化技术可以开发新型的金属合金材料以及复合材料等。采用机械合金化技术可以开发出很多种类型的金属合金粉末，也可以开发金属基复合材料等，而且现在有越来越多的研究者从事机械合金化工艺制备金属合金材料和金属基复合材料以及功能材料的研究和开发，所研究和开发的材料种类也逐渐增多，应用范围也越来越广泛。机械合金化技术在材料科学与工程教学与实践中也得到广泛的推广和应用，已经成为材料科学与工程专业实践教学课程必须进行的实验内容。所以本文作者认为应该在材料科学专业的教学实践中增加机械合金化技术的实验课程，使得学生通过课程学习和实践学习来加深材料科学与工程专业课程知识和内容的认识和掌握。

　　综上所述，本文首先介绍机械合金化技术的概念和技术原理，讲述机械合金化技术在材料科学与工程中的应用，并结合材料科学与工程专业课程教学研究和探讨了机械合金化技术在材料科学与工程专业的教学实践中的研究和应用。采用机械合金化技术可以制备多种材料，这为材料科学与工程专业实验课程的教学实践提供了丰富的教学内容，可以在材料科学与工程专业的实验课程中开设一些关于机械合金化工艺制备新型金属合金材料的实验课程。

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