材料科学超低温材料课件.ppt

1、新金属材料 -超低温合金制作：程诚 崔庆波 程胜寒 范鹏进 丁涛主讲：程诚泰坦尼克号一、定义及性能一、定义及性能二、二、超低温对材料的特殊要求超低温对材料的特殊要求三、超低温合金的研究三、超低温合金的研究四、超低温合金的用途四、超低温合金的用途一、定义及性能一、定义及性能定义：定义：低温合金（低温合金（steels for low temperature service）适于在适于在0以下应用的合金钢。能在以下应用的合金钢。能在-196以下使用的，称为深冷钢或超低温钢。以下使用的，称为深冷钢或超低温钢。性能：性能：韧性脆性转变温度低于使用温度；韧性脆性转变温度低于使用温度；满足设计要求的强度；

2、满足设计要求的强度；在使用温度下组织结构稳定；在使用温度下组织结构稳定；良好的焊接性和加工成型性；良好的焊接性和加工成型性；某些特殊用途还要求极低的磁导率、冷收缩率某些特殊用途还要求极低的磁导率、冷收缩率等。等。二、二、超低温对材料的特殊要求超低温对材料的特殊要求低温低温通常常温以下直至绝对零度的较大温度范围通常常温以下直至绝对零度的较大温度范围针对不同的特殊用途，不同低温领域的构针对不同的特殊用途，不同低温领域的构造物，必须利用与之相应的合金材料。造物，必须利用与之相应的合金材料。天然气：天然气：-163液液 氮：氮：-195.8液液 氢：氢：-253液液 氦：氦：-269沸点沸点故天然气、

3、故天然气、液液 氮、液氮、液 氢、液氦常氢、液氦常用低合金材用低合金材料储存运输料储存运输1.防止低温脆性防止低温脆性-铁素体钢呈体心立方结构，铁素体钢呈体心立方结构，-添加添加1313的镍，可以使其过渡温度下降至液的镍，可以使其过渡温度下降至液氦温度，即在液氦温度以上不会出现低温脆氦温度，即在液氦温度以上不会出现低温脆性。性。-另一种方法是采用面心立方结构的金属，例另一种方法是采用面心立方结构的金属，例如铝合金、奥氏体系不锈钢等。如铝合金、奥氏体系不锈钢等。低温下铁素体的组织几种奥氏体在低温下的力学性能2.需要具备低温下的热性能需要具备低温下的热性能低温合金膨胀系数尽可能小低温合金膨胀系数尽

4、可能小低膨胀合金：铁镍合金、钛合金等低膨胀合金：铁镍合金、钛合金等3.必须是非磁性合金必须是非磁性合金超低温技术多在磁场下利用带有磁性的合金，超低温技术多在磁场下利用带有磁性的合金，在构件中就会由于产生电磁力的作用而造成在构件中就会由于产生电磁力的作用而造成对磁场的不良影响对磁场的不良影响三、超低温合金的研究三、超低温合金的研究1.高锰奥氏体钢高锰奥氏体钢 高锰奥氏体钢是专门开发的超低温合金。高锰奥氏体钢是专门开发的超低温合金。优点：优点：即使在液氦温度下也具有良好的强度和即使在液氦温度下也具有良好的强度和延伸率热膨胀系数特别小延伸率热膨胀系数特别小缺点：缺点：机械加工性不佳，耐冲击性也较差。

5、机械加工性不佳，耐冲击性也较差。2.铁锰铝新合金钢铁锰铝新合金钢 铁锰铝新合金钢是将铁镍铬不锈钢中的镍和铁锰铝新合金钢是将铁镍铬不锈钢中的镍和铬分别由锰和铝代而制得。铬分别由锰和铝代而制得。-添加多量的锰，仍保持面心立方结构添加多量的锰，仍保持面心立方结构-添加多量的铝可增加奥氏体的强度和耐腐蚀添加多量的铝可增加奥氏体的强度和耐腐蚀性性-添加碳和铁也可以增加其强度添加碳和铁也可以增加其强度 特性：特性：-强度、韧性都十分优异强度、韧性都十分优异 -密度小密度小 -具有良好的加工性具有良好的加工性发展趋势：发展趋势：据认为这是一种在超低温强度、延伸率、乃据认为这是一种在超低温强度、延伸率、乃冲击值都大的，可能对低温技术发展产生重要冲击值都大的，可能对低温技术发展产生重要影响的优秀材料影响的优秀材料4.超低温合金的用途超低温合金的用途航天飞机上的液体燃料存储罐超低温合金管1.现广泛用于冰箱现广泛用于冰箱制造制造冷库冷库防水材料防水材料等行业等行业超低温冰箱低温恒温箱2超低温常用于工厂实验室超低温常用于工厂实验室,科研科研院所等的产品性能测试等院所等的产品性能测试等