时间：2023-04-08 11:32:00
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇金属材料论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
在这幅作品中，铅质的澡盆起了象征作用，使画面除了在气氛上的沉重和晦暗之外，更加具有了隐喻的精神面貌。神话一直作为基弗作品中的重要题材表现，1982年的《维兰德之歌》又是一幅以综合材料来变现神话的绘画作品。画面中上方是一个铅质的翅膀，与如烧焦的广阔麦地背景形成了对比。这里的铅质翅膀除了在画面中是一个视觉效果之外，它更是一个视觉符号。翅膀的来自于希腊神话中的伊卡洛斯的故事。讲述了伊卡洛斯及儿子被困在克里特王国的岛上，当他们用羽毛和蜡制成的翅膀逃离时，飞的离太阳太近，而使蜡融化，伊卡洛斯坠入到海中的悲剧故事。而基弗运用铅来表现翅膀，所表现出来的沉重和艰涩的质感，使其画面和翅膀这个符号更增加了悲剧的色彩。
《黑色王冠》是基弗2005年创作的作品。文字也是他画面中艺术语言的一部分，而这幅作品中的文字就是取自德国诗人保罗•策兰的《九月的王冠》这首诗。而在增加文字的同时，金属材料铅还是再次的出现在了画面的最前方。在荒芜的雪地上，铅质的椅子上固定着棕色的枯枝，并且与空中如雪花般的文字相结合，形成了鲜明的对比。而文字本身的意义也与画中的元素和氛围相结合，使作品充满的了深刻的意义。绘画在空间上作为一种二维平面的艺术形式，而基弗在绘画中频繁的运用到了各种物质材料或者金属材料，使绘画拥有了强烈的物质感。
这些金属材料或与主题相结合，或作为画面的符号，都使绘画呈现出了不同以往的视觉样貌。基弗以同样的题材还创作了很多装置作品。这些装置作品也与他的绘画作品所表现的主题和所要表达的思想有着某种的内在联系。而金属材料也始终贯穿在他的装置作品中。从1987年开始，基弗开始运用金属铅制作书籍装置。尺寸由小到大，铅质的书页也经过了氧化和腐蚀的处理，呈现出了斑痕和不同的灰暗的色彩层次。1989年完成的大型装置《两河流域——女祭司》，就是由200本铅质的书籍组成。它们如废墟一般被堆放在钢质的书架上。书架中间由玻璃板隔开，铅质的书籍中还夹了许多铜丝。整个装置作品由于金属的腐蚀效果而显现出了十分久远的历史感。作为铅质书的延伸，又与他早期的翅膀符号相结合，在1992年开始，他又创作了《带翅膀的书》这一装置作品。作品依然是由铅质书组成，又加入了金属锡和钢。铅质书的两边生出了巨大的两个铅质翅膀，同样的斑驳的质感，而翅膀又显得十分沉重，却只被一根细的金属棍支起。铅质的翅膀此时已成为基弗作品中一个重要的象征符号。
基弗的作品，破败的自然和支离破碎的场景，使人们可以感受到一种人类文明的悲剧命运。但基弗想要表现的并不只是是衰败，正如他自己所说的：“我没有表现绝望。我对精神的净化总是充满了希冀，我的作品是精神的、理性的。我想在一个完整的环境中表现出心灵与环境的契合。”在他的绘画和装置作品中反复用到了铅金属及其他的金属材料。也许正是金属材料本身的属性具有沉重、受到环境影响而伤痕累累、颜色灰暗和细微敏感的变化这些特质正与他所想表达的艺术思想的内在有着深深的契合和相互联系的关系。金属材料在他的作品中有着强烈的物质性，并具有丰富的象征意义。他的作品正是人类深层心灵活动的体现。他将平凡粗陋的金属材料置于他深邃、忧郁又悲壮的作品中，赋予了他们庄重的意义和无限神秘的想象，是在艺术作品中将材料转换到思想领域的成功体现。
作者：徐萌李俊峰单位：齐齐哈尔大学美术与艺术设计学院
首先，考虑到难加工金属材料特殊的硬度和强度，需要更大的切削力，相比于普通材料力度要提高3～4倍，这无疑增加了切削的难度。其次，考虑到难加工金属材料的低导热率，其具有着较高的切削温度，很容易使材料表面形成烧伤、划痕等严重的质量问题。最后，考虑到在进行切削时道具很容易发生磨损，进而降低了刀具的使用寿命，并且在高温环境下，难加工金属材料的化学活性很高，在热力的作用下很容易形成有关钛的氧化物，这些氧化物反作用于工件，使其韧性降低，切削难度进一步加大。以上因素说明对难加工金属材料进行切削具有一定的难度。
2基于RBF神经网络的数控加工控制方法
2．1RBF神经网络及相关算法概述下页如图1所示，RFB的每一个神经元同输入层连接的向量W1i与输入的矢量Xq的距离设为b1，输入y＝radbas［dis（W，x）×b］，并且输出层的神经元对相应的输出函数采用线形的加权组合。对于基函数大齿常采用高斯函数：对于RBF的初始化及相关的学习可以参照图2。在进行训练前，先输入矢量X，与之对应的是目标矢量T以及径向基函数的一个拓展常数C。具体的训练目的是，求W1，W2以及b1和b2。当系统完成所有输入值的聚类以后，会自动求得每个隐层节点RBF的中心ci，进而确定相应的W1。在改进方法上，主要是针对第0个神经元进行初始的训练，排查出错误后自动的增加神经元［2］。
2．2难加工金属材料的RBF监控系统难加工金属材料的RBF监控系统构造如图3所示。整个系统采用的是M317069的速度传感器进行测速，SZMB－9的磁电转速传感器进行转速的测定，HK－NS－WY04的位移变送器进行对吃刀量的检测。一旦检测到加工过程存在问题，系统就会实行自主的参数控制。该系统的工作原理如图4所示，神经网络所采用的最基本单元是神经元结构的模型。它的输入模式具有线性不可分性，考虑到这些实行的是多层化的感知器网络，以实现多层次的网络输出，若最终的输出结果不是想要的，可以通过修改各个感知器的权值来达到目的。
3结语
实验材料为FeS2矿物标本上的立方单晶与五角十二面体单晶，通过超声清洗样品表面污染。所用仪器为扫描电镜SEM（LEO-1450型及ZEISSULTRA-55型），EBSD系统为OxfordInstru-ments公司的HKLCHANNEL-5系统。EBSD数据采集步骤为：将样品安放在扫描电镜样品台上，记录下位置；将样品台推进扫描电镜样品室，对样品室进行抽真空；将样品台倾转70°并进行聚焦和倾转图像校正，将EBSD探头送入样品室；将入射电子束打在样品表面，选择合适视场进行菊池花样的扣背底同时在电脑上进行图像的优化；照下形貌相，选好视场，设置EBSD测定参数，启动自动程序进行菊池花样的自动标定；抽出EBSD探头，样品回转至水平位置，关闭电镜和计算机。进行数据处理，根据需要输出各种类型的含有晶体学信息的图。查FeS2的晶体学数据知其可以有3种不同的晶体结构，最常见的是简单立方结构，空间群符号为Pa3，Herman-Mauguin国际符号为2/m3，点阵常数a=0.5417nm，配位数Z=4；另一种为三斜晶系，空间群符号为P1，Pearson符号为aP12；第3种为正交晶系，空间群符号为Pnnm，Laue群为mmm，点阵常数为a=4.45魡，b=5.43魡，c=3.39魡。
二、实验结果分析
（一）立方FeS2单晶表面条纹形貌观察与分析立方FeS2都是正方形颗粒，与石英伴生。用扫描电镜中配置的能谱仪验证是FeS2，特征谱见图1a，定量结果为Fe33at%，S66at%。图1b为FeS2单晶表面形貌相，可见明显生长台阶，这与材料科学基础课程界面一章介绍的Kossel-Stranski模型[2-5]，也称Terrace–ledge–kink(TLK)mode（坪台-台阶-扭折模型）对应，表明FeS2晶体缓慢生长时表面不是完全晶体学面光滑的，而是要通过热激活形成台阶，再由台阶的侧向生长完成垂直于表面的生长。台阶线近似成45°或90°。
（二）五角十二面体FeS2单晶表面条纹形貌观察与分析黄铁矿晶体形态、表面微形貌研究表明，负晶体是指黄铁矿晶体{210}面上的条纹垂直于{210}和{100}面的交棱方向，并认为这种条纹只出现在那些简单五角十二面体的黄铁矿晶体上。图2所示为五角十二面体（210）面上的正条纹和负条纹形貌。图3为五角十二面体黄铁矿记为A晶体和B晶体的表面形貌条纹。图4为A、B两个黄铁矿的能谱分析结果。对比图2和图3可知以看出，试验时的A、B两个黄铁矿晶粒表面形貌都为正条纹不是负晶体，为普通正条纹黄铁矿。从图4a可知，A晶粒中去除C元素的影响，计算结果为Fe31.47at%，S68.39at%，可知S原子数量是Fe原子数量的2.17倍，接近理论值。同时，检测到A晶粒中含有微量的Si和Ni元素含量大约在0.14at%。从图4b可知，B晶粒中去除O元素的影响，计算得Fe29.35at%，S69.18at%，可知S原子数量是Fe原子数量的2.35倍，接近理论值。同时，检测到B晶粒中含有微量的Si和Ti和Al元素含量大约在1.5at%。综上可知，五角十二面体的黄铁矿一般含有微量元素，即说明形成时溶液的过饱和度相对较大。同时，A晶粒和B晶粒的杂质元素的含量不同，说明成矿时杂质元素的种类不影响黄铁矿晶体的形态。
（三）立方FeS2单晶取向确定图5a、图5b为一颗立方FeS2的立方体颗粒及采用扫描电镜EBSD系统测出的取向的{100}极图，其取向的欧拉角为（147.8，6.1,125.0），转化为密勒指数为（001）[010]，与立方体形貌完全对应，可知立方硫化铁的每个表面都是（100）面。立方结构材料只有在非常缓慢的条件下或<100>方向的生长速度比其它方向慢的多的条件下才长成立方体。
三、讨论
通过查找文献、动手实验、结果分析的系统研究过程，提高了学生科学研究素质与综合实验能力，为以后的研究生科研工作奠定了良好基础，并深化了对材料科学基础中晶体学相关概念与定律的理解。通过对两种FeS2晶体类型与表面形态的对比研究，理解了晶体结构类型与单晶表面形貌的关系；晶体的微观对称性与宏观对称性的关系，晶体表面小面化或刻面的现象与宏观表面的关系；认识了硫化铁单晶在不同内因或外因作用下结晶成不同形貌的现象；掌握了材料分析方法中介绍的主要测试仪器扫描电镜、能谱仪、电子背散射衍射仪，分别可获取材料微观形貌、微区成分、微区晶体结构及取向这3个最基本的材料信息；提高了寻找硫化铁标本、文献检索、样品制备、地质知识及最终的文章撰写能力；体现了材料科学基础课程研究型教学培养理念。
四、结语
例如，在讲到金属材料及其力学性能时，笔者举一个现实性、学生感兴趣的中国第一艘航母“瓦良格”号实例，即现在的“辽宁舰”。该舰最初由苏联时期黑海造船厂设计建造，随着20世纪90年代前苏联解体，建造工作停止。1999年，乌克兰与澳门一家“旅游有限责任公司”签订协议，以2000万美元的价格出售。“旅游有限责任公司”购买“瓦良格”号航母的理由是，将其改造成一个大型海上综合旅游设施。2002年3月4日，“瓦良格”号航母经过重重困难终于抵达航行的终点——中国大连港口。首先专家对它进行反测绘，测量船体使用材料、钢材、抗打击能力即冲击韧性。紧接着笔者引入新课，金属材料加工首先要合理选材，在选材中不断创新，而且世界各国都在科学研究新型材料，从而推动科技的发展，对此学生乐于接受。举例教学，办法简单，能马上贴近学生的实际生活，可收到良好的教学效果。因此，在教学过程中教师要注意观察生活，收集素材，以便在教学中使用，激发学生的学习兴趣。
二、好奇心，激发学生的学习兴趣
比如，讲到金属的导电性、导热性、热膨胀性时，为什么电动机机芯用纯金属、纯铁丝、纯铜丝而不用合金？为什么家用厨房小铲要木质手柄？在制定各类热加工工艺（焊接、铸造、锻造和热处理）时，必须考虑材料的导热性，以防止材料在加热或冷却过程中发生变形或开裂；在铺设钢轨时，在两根钢轨衔接处应留有一定的空隙，以便使钢轨在长度方向有膨胀的余地；在测量工件的尺寸时，也要注意热膨胀的因素，以减小测量误差；对精密仪器或机械零件，线膨胀系数也是—个非常重要的性能指标。另外，一般物体具有热胀冷缩的物理特性，但还有特殊情况。学生听到这里，急于想知道其中的奥秘。这时，笔者不急于讲答案，而是话锋一转，且听以后分解，让学生带着好奇心进入学习情境，激发学生的学习兴趣。在教学中，由于强烈的好奇心的驱动，学生对金属材料的性能分析这一原本枯燥的课题逐渐产生欲探讨的兴趣。这样课堂教学效果又前进了一步。
三、小故事，大启发
在讲到冲击韧性试样时，为什么把它做成缺口形状？引用北大教授张学政讲到应力集中时，先讲一个小故事：过去山村老百姓敲锣时，锣出现裂纹，为了防止裂纹蔓延，两边各凿一个孔，使其延缓过度，这样几十年后原样不变。接着讲述原理：一块布一拉，这个应力是均匀分布的，但是当你剪个口再拉，应力马上就集中在这个刀口呈指数函数增加成千倍、万倍地增加。应力大于材料的屈服强度，产生大的塑性变形，最后断裂。所以工程上最可怕的问题是零件内部有裂纹，或者有棱角、尖角的切口，包括外部切口。这样道理浅显易懂，小故事，大道理，激发学生的学习兴趣。培养了学生热爱生活，善于观察生活，尊重科学并运用科学的意识。
四、多媒体与传统教学结合法，吸引学生注意力
例如铁碳合金相图讲授：笔者先在黑板上画出铁碳合金相图，不同彩色粉笔标出特性点、特性线，然后进行铁碳合金相图多媒体演示课件。这样改变了传统教学中粉笔加黑板的单一、呆板的表现形式，能将抽象、生涩、难懂的知识直观化、形象化，激发学生学习兴趣，调动其主动学习的积极性。这样学生对新知识的学习更加形象、直观、明了，便于自主学习，加快记忆，增加学习欲望。
五、理论联系实际,学以致用
在讲过碳素钢、合金钢、硬质合金以后，教师给学生布置任务：实习应用的刀具、量具，哪些是碳素钢？哪些是合金钢？哪种类型的硬质合金？牌号各是什么？热处理如何？学生实习课时带着任务寻找不同刀具、量具，归纳总结。最后课堂上，笔者会评价总结，让学生明白理论知识与实践应用相结合，学以致用。这种理论实践一体化教学方法改变了传统的理论教学和实践相分离的教学形式，突破了实践是理论的延伸和应用，是理论的附属品的传统教育理念，突出了教学内容和教学方法的应用性、综合性、实践性。它以理论传授、实践操作技能训练为一体，集老师与学生双向交流，小组协作讨论为一体，增强了学生学习理论知识的兴趣，促进了对理论知识的理解，提高了学生的实训兴趣和实际操作的能力，为今后走向工作岗位增强了适应能力。
六、小结
1．1构建专业课程体系，科学配置理论、实践和创新教学内容课程体系建设是地方本科院校金属材料工程专业应用型创新人才培养的重要环节之一。基于应用型金属材料工程专业创新人才对基础理论、工程实践与技术创新和谐发展的目标要求，对金属材料工程专业现有教学体系进行梳理，合理规划基础知识、专业知识以及实践与创新能力培养等相得益彰的教学内容，统筹规划各阶段课程安排［2］。通过架构科学的金属材料工程专业知识体系，全面提高学生运用知识解决工程实际问题的能力和创新意识，改善金属材料工程专业教育教学质量。我校金属材料工程专业课程体系框架见表1。课程体系中，第一和第二学年以数理类基础课程、电学与计算机基础课程、力学机械类基础课程为主，通过少量专业基础课程的设置，对金属材料工程专业有初步认知。第三阶段和第四阶段主要以专业知识学习为主，确定了以金属材料的组成与结构、制备、性能与应用以及材料的表征为核心课程，涵盖若干专业理论课程和实践项目的金属材料工程本科专业课程体系。
1．2强化实践教学，突出实践能力和创新能力培养地方本科院校金属材料工程专业应根据专业人才培养目标，加大实践环节的比重，构建以能力为本位、突出学生实践能力的系统化的实践教学体系。我校金属材料工程专业课程体系中，以实践项目为载体进行实践教学，结合“三性”实验等多层次实验教学内容的合理配置，实现知识到能力的转化，以提高学生的工程能力［3］。地方本科院校金属材料工程专业可以实施“大学生创新创业能力培养工程”项目，实行本科生导师制，举办科技作品大赛，引导学生参加导师课题。通过组织协会、开办论坛讲座、举办创业大赛等形式开展创业教育、创业培训、创业实习，以学生创业促进学生就业。以地方科技园的资源优势为平台，鼓励在校研究生和大学生自主创业，实现自我价值。我校金属材料工程专业的教师以江苏省“材料表面技术”重点实验室、常州市“先进金属材料和制备技术”重点实验室为科研平台，开放材料科学与工程省级实验教学示范中心，从科研项目中提炼综合性实验项目，拓展学生创新能力培养途径。近三年指导学生参加了国家和省级大学生创新项目7项，鼓励学生参加大学生金相技能大赛，两次荣获一等奖，创新成果丰富，效果明显。
1．3加强与地方产业、行业、企业的互动，促进产学研合作，整合金属材料工程专业人才培养资源通过与材料和工程技术领域的重点企业紧密的产学研合作，形成高校与企业协同培养金属材料工程专业应用人才的机制。根据企业对人才知识结构和综合能力的要求，改革专业课程设置和课程教学内容，强化实践教学环节，增强学生创新能力和工程应用能力。建设大学生和研究生实践教学基地和实验教学平台，建设企业研究生工作站，聘请企业高级工程技术人员担任“产业教授”和“兼职硕导”，联合指导本科生和硕士研究生，从而为江苏省培养科研及实用型经济建设人才。目前，我校金属材料工程专业与南方轴承、江苏国强镀锌实业有限公司、常州鑫隆复合材料有限公司、常州中钢精密锻材有限公司等几十家公司建立了良好的合作关系。分别从铸造及轧制技术、热交换器焊接技术、金属材料热处理、新型镀锌合金成分优化、材料失效与防护等方面承担了多项产学研项目，不仅解决了企业的关键材料和工艺等技术问题，而且为人才培养提供优质的教学和科研条件保障，促进了教学与科研的有机衔接。
2结语
金属材料热处理节能新技术的应用也是需要一定的技术指导的，在工业生产中一些企业缺乏这类的专业人才，即使在一些企业中存在专业人才也都是一些年纪比较大的老工人，对于企业来说，缺少一些新鲜血液的注入，专业的技术人才非常匮乏。近年来，金属材料热处理的企业在不断的增多，对于人才的需求量也在不断的增大，因此专业人才的匮乏是目前金属材料热处理节能新技术应用受阻的原因之一，培养专业技术人才，促进企业生产发展成为目前首要解决的问题。
2金属材料热处理节能新技术的应用
2.1化学热处理薄层渗透技术在工业生产当中，热处理技术是一些金属材料的性能得到保障的前提基础，就目前的情况来看，化学热处理薄层渗透技术是应用比较广泛的一种技术手段，在传统化学概念当中，化学元素深入金属表层会严重的影响金属材料的性能，但是这一技术的运用，打破了这一传统的观念，从技术手段方面得到了突破。在传统的热处理技术当中，加热的时间通常都是比较长的，长时间的加工过程自然会造成耗电量的增加，并且也会产生一定的污染。为了改善这样的状况，运用化学热处理薄层渗透技术能够有效的缓解，实现高效节能的目的，相对于之前的技术手段来说，新节能技术的应用能够节约大量的电能，并且相比于传统生产来说能够极大的提升生产效率。实现了低成本、高效率的生产目的，并且对于环境的污染也是比较小的，从节能减排到环境污染等多个方面来说都具有重要的意义。
2.2激光热处理技术激光热处理技术主要是运用激光束对金属表面进行合金化或者是硬化处理，高功率高密度的激光束能够改变金属表面的性质，这是其他传统技术手段做不到的。激光具有很强的穿透性，能够使金属的表面快速的达到临界熔点，进而金属表面就会发生变化，逐渐的硬化。经过激光改变过后的金属表面特性一般都是比较优良的，硬度会得到很大程度上的提升，耐磨性也会增强，另外金属组织的细密程度也会发生相应的改变，这对于金属来说是难得的改变，能够有效的提升金属产品的性能。在传统金属热处理加工过程中，一些特殊部位的处理通常是一项比较困难的工作，利用激光热处理技术就能够轻松的解决这一问题，对于一些管孔、微小的区域或者是深沟等特殊部位也能够进行硬化。在热处理过程中计算机技术的运用也极大的提高了整个加工过程的自动化程度，使得生产加工的过程更加数字化、智能化，机械控制处理的过程中更加有利于节能的实施。
2.3真空热处理技术对于金属部件来说，最常见的问题就是金属的氧化问题，企业在生产过程中也重点的考虑这一问题，运用真空热处理技术能够在无氧介质的条件下对零件的内部进行处理，避免零件内部出现氧化的现象。运用真空热处理技术能够省去大量的生产设备，生产过程所用的时间可以变得更短，另外高新技术的运用能够极大的缩短生产的周期，能够有效的提升生产效率。借鉴国外的先进经验可以知道，真空热处理技术的运用是比较先进的技术手段，通常在将抽成真空的部位冲入一些惰性气体，惰性气体的性质比较稳定，不容易与外界的物质或是气体发生化学反应，是一种很好的填充气体，在真空技术当中常用的就是对流传热方式，这种方式使得加工的速度更加迅速并且均匀。
2.4振动时效处理技术振动时效处理技术的应用主要是为了能够使加工的金属器件更加的稳定，无论是在外形上还是使用寿命上进行进一步的巩固，防止在使用过程中发生变形或是开裂的现象。在传统的工艺当中，采用的方法就是利用热处理炉进行低温的长时间加热，这样做虽然能够起到稳定性能的作用，但是所需的时间比较长，耗费的成本比较高，对资源以及生产效率来说都是非常不利的。振动时效处理技术的运用是在传统工艺的基础上进行了全新的改变，主要是利用了不同频率的谐波达到共振来实现的，由计算机控制，这样的时效加工过程能够极大的节省时间，并且周期比较短可以节省大量的电能，最终的加工效果也是比较好的。
迁钢腐蚀实验室根据首钢抗腐蚀管线钢开发的实际情况，定位在可持续发展的基础上，在完成产品出厂检测的同时承担新产品研发所需要进行的试验，检验能力包括常温常压下的氢致开裂HIC和硫化氢应力腐蚀开裂SSCC(B方法四点弯曲)两个检验项目，可以分别进行A、B两种溶液的试验，于2011年6月份正式投入使用。湿H2S能够引起金属材料发生强烈的氢致开裂HIC和应力腐蚀开裂SSCC，因此，所有临湿H2S环境设备(特别是压力设备)材料必须经过耐HIC或SSCC标准试验测试或腐蚀试验研究。将H2S气体通入反应器，在反应器中形成H2S腐蚀介质，对金属材料的抗HIC和SSCC性能进行检验，然后废气通过尾气回收系统进行回收。整套试验系统主要分为气体发生装置、主反应器、排气和尾气回收管路，可进行HIC、SSCC的B方法，还包括安全报警系统、通风设备、应急喷淋系统、实验监控与系统控制，尾气回收系统以及辅助的个人防护装置等，试验流程如图1所示。
1.1HIC试验流程来样处理－配置反应液－摆放试样－氮气除氧－移液－二次除氧－通入硫化氢－滴定－测量PH值－保持硫化氢平稳－测量PH值－氮气除硫化氢－移液－试样打磨－宏观拍照－切面编号－分切小样－试样磨抛、检验－试样整理、保存－出报告。
1.2SSCC试验流程来样处理－配置反应液－加载试样－氮气除氧－移液－二次除氧－通入硫化氢－滴定－测量PH值－保－持硫化氢平稳－测量PH值－氮气除硫化氢－移液－卸载清洗－试样打磨－宏观拍照－试样整理、保存－出报告。实验室配置了全自动监控系统、先进的硫化氢气体报警器和大功率排风系统，能够有效地保证腐蚀试验的正常进行和试验人员的人身安全，试验所产生的废气、废液均回收处理，确保无污染，零排放。
2应用实效
作为一个独立的腐蚀实验室，迁钢腐蚀实验室自投入使用以来，可以在满足迁钢管线钢开发生产研发、完成出厂产品检测的基础上，为首钢集团下属的首秦、京唐及其他社会单位提供抗酸试验检验服务，实验室于2012年7月通过了中国合格评定委员会(CNAS)认可，可以按照NACE标准(NACETM0284、NACETM0177)和国家标准(GB/T8650、GB/T4157)开展检验，具备了作为第三方实验室的资质，在满足出厂检测及产品研发的基础上，为公司创造了可观的经济收益。迁钢腐蚀实验室标准化运行，仪器定期校准，检测结果准确有效，实验过程符合国家及行业安全技术规范，实验员操作熟练，能够独立完成腐蚀试验，安全防护无漏洞，报警系统安全可靠，废液回收集中存放，定期处理，符合环保要求。在满足安全可靠、绿色环保的基础上做到了功能全面、操作简便，得到了国内外用户的认可。
3总结
关键词：接地网；耐蚀金属材料；电化学测试
1引言
变电站容量的扩大对接地网安全运行的要求更为严格，对接地体的热稳定性的要求更高。在我国，由于资源、经济等原因，接地网所用的材质主要为普通碳钢。接地网腐蚀通常呈现局部腐蚀形态，发生腐蚀后接地网碳钢材料变脆、起层、松散，甚至发生断裂。某盐碱性土壤变电站现场与接地网连接的普通碳钢试片埋置2年后的表面情况。一般性土壤变电站现场与接地网连接的普通碳钢试片埋置226天后的表面情况。无论在盐碱性土壤中还是在一般性土壤中，接地网的碳钢试片腐蚀是非常严重的，其表面有许多局部腐蚀坑，试片边缘也不完整。
腐蚀是导致接地体事故扩大的一个主要原因。因为对于运行多年的接地网而言，由于腐蚀性土壤环境中的电化学腐蚀以及电网设备等运行中的泄流造成的腐蚀使得接地体截面减小，甚至断裂，造成接地性能不良，不能满足热稳定性的要求，因而电路电流将会烧坏接地网，使得变电站内出现高电位差，造成其它主设备的毁坏事故，还会危及人身安全。由于接地网埋设在地下，一旦腐蚀严重到使接地网的接地电阻不合格，甚至局部断裂时，对接地网的翻修改造是相当费劲和困难的，费用也是巨大的。因此防止接地网腐蚀，保证接地性能的稳定性，延长接地网的使用寿命，是电力系统安全经济生产所迫切需要解决的课题。
对于接地网防腐蚀的研究，目前国内主要有两条路线[1]，一是研制耐蚀性能优良而且经济性好的导电材料以取代目前普遍使用的碳钢；二是采用电化学保护技术以减缓正在服役的接地网的腐蚀速度，延长使用寿命。原武汉水利电力大学“接地网防蚀研究及应用”课题组经过长期大量的试验，已经筛选出耐蚀性能优良且价格合理的材料，可以取代目前广泛使用的普通碳钢。
2试验情况
由于接地网土壤腐蚀是一个缓慢过程，因此为了能快速优选出所需的材料，在实验室里进行了电化学测试，试验测试方法包括极化曲线、交流阻抗和动电位扫描。由于变电站接地网要承受雷电流及电网不平衡电流的泄流作用，因此在对材料进行筛选时必须了解材料的耐电解电流腐蚀的性能，为此在实验室里进行了材料的电解试验。试验所用土壤介质的理化性质分析结果，其自腐蚀电位为-688mV。根据德国DIN50929土壤腐蚀性评价标准评价该土壤为腐蚀性土壤[2]。试验所筛选的材料为2种稀土钢材（CL4和CL5）及3种常见表面处理的合金钢（CL1、CL2和CL3）。为了便于对比，试验还使用了普通碳钢及镀锌钢。根据实验室初步试验的结果，在变电站现场土壤中埋置了一定数量的材料试片以了解材料在变电站土壤现场中的耐蚀性能。
（1）极化曲线测试
1）试验条件
试验采用三电极体系，即工作电极、参比电极和辅助阳极。其中工作电极是将各种材料制作成体积为1cm3的小块，留出一表面作为研究面，其余表面用环氧树脂密封；参比电极为饱和甘汞电极，通过鲁金毛细管插入电解池；辅助阳极为铂电极。试验介质为土壤水土比为5:1的浸出液。试验所用仪器为TD3690型恒电位仪，HD-1A型信号发生器及3086-1AX-Y型记录仪。
试验时，起扫电位的选择是阳极极化时起扫电位比自腐蚀电位低100mV，阴极极化时起扫电位比自腐蚀电位高100mV。每次扫描的速度为2mV/s。
2）试验数据处理
采用BETACRUNCH（VERSION）程序进行计算。
（2）交流阻抗测试
1）试验条件
试验采用三电极体系，介质为水土比为5:1的土壤浸出液和水土比为2:1的泥浆，试验使用的仪器为EG&G公司的交流阻抗测试仪，包括锁相放大器，M283恒电位仪。计算机3个硬件部分通过GPIB总线连接起来。软件为M398阻抗数据专用测量软件。
2）数据处理
以频率最低处的阻抗值（|Z|0.05）来表征材料在介质中的耐蚀性能。|Z|0.05越高，说明材料的耐蚀性能越好，反之亦然[3]。
（3）电解测试
电解时试验材料与直流电源正极连接，用石墨棒作为阴极与直流电源的负极连接，电解所用介质为变电站土壤的水土比为2:1的泥浆，电解时间为3h，电解电流为64.0mA，槽压为150V。
3试验结果和讨论
3.1极化曲线测试
极化曲线测试试验的结果可见，在这些土壤介质中，材料CL1、CL2的腐蚀速率较其它材料低，其耐蚀性能较好。
3.2交流阻抗测试
试验结果可见，材料CL1、CL2的阻抗值明显高于其它材料，比普通碳钢高出2个数量级。材料CL4、CL5的耐蚀性能与普通碳钢差不多，甚至有时还不如普通碳钢。
3.3电解测试
从试验结果可以看出，镀锌钢耐电流电解腐蚀性能较差，材料CL1和CL2的耐电流电解腐蚀性能较好，其耐蚀性能比普通碳钢要高得多。电解结束后观察材料表面可以看出，镀锌钢表面的镀层出现了局部剥离现象，而其它材料表面均没有出现这种现象。
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3.4现场埋置试验
不同材料制作的试片在变电站现场土壤中埋置624天后挖出，经过表面处理后测定材料的腐蚀速率，结果可见，材料CL1和CL2的腐蚀速率较碳钢及镀锌钢要小得多。
同种材料，当与接地网连接时其腐蚀速率高于接地网不连接时的腐蚀速率，原因是与接地网连接的试片除了要受到土壤自然腐蚀作用外，还要受到变电站接地网泄流时的电流电解腐蚀。
在变电站土壤现场埋置试验过程中发现，与接地网连接的镀锌钢材料在不到1年时间其表面镀锌层就已经被电解腐蚀掉，而未与接地网连接的镀锌钢材料其表面镀锌层却完好。从现场埋置材料试片测定的腐蚀速率结果也可以看出，镀锌钢用作接地网材料时其耐蚀性能较普通碳钢没有多大提高，因此用镀锌钢材料来延长接地网使用寿命意义不大。
4结论
（1）在土壤腐蚀性较严重的地区，为了延长接地网使用寿命，在设计时往往考虑采用镀锌钢。其防腐蚀的原理是锌的腐蚀电位较普通碳钢的低，在土壤介质中锌优先被腐蚀掉从而保护了普通碳钢，达到延长碳钢使用寿命的目的。在没有电流作用下，镀锌钢的使用寿命的确较长，在变电站土壤现场埋置试验的结论也是如此。但是作为接地材料，由于其要受到接地电流的作用，镀锌钢表面的镀锌层很快就会被电解掉，因而镀锌钢对延长接地网的使用寿命实际作用不大。
（2）根据实验室电化学测试的结果可知，无论是在土壤浸出液中还是在土壤泥浆中，材料CL2的耐蚀性能较其他材料的耐蚀性能好，是普通碳钢耐蚀性能的5~7倍。
（3）经试验测试表明，材料CL1和CL2的耐蚀性能较普通碳钢要强得多，这对于延长变电站接地网的使用寿命，确保接地网安全经济运行具有重大意义。同时考虑材料的经济性及来源等因素，本文推荐用非铜质材料CL2替代普通碳钢用于接地网防腐蚀。
参考文献
[1]许崇武，胡学文，彭泉光，等．接地网防蚀研究及应用[R]．武汉：武汉水利电力大学，2000．
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