1. Trecutul, prezentul și viitorul materialelor metalice
Faza 1 - Producția de oțel brut
4300 î.Hr.: aur natural, cupru și meșteșuguri de forjare
2800 î.Hr.: Topirea fierului
2000 î.Hr.: Prosperitatea mărfurilor, clopoțelului și armelor din bronz (Shang, Zhou, primăvara și toamna și statele în război)
Dinastia Han de Est: oțel de forjare repetat → cel mai primitiv proces de tratament termic de deformare.
Tehnologia de stingere: „Baie cu înecarea a cinci animale, stingere cu grăsimea a cinci animale” (stingerea modernă a apei, stingerea cu ulei).
Regele Fuchai din Wu și regele Goujian din Yue
Plăci Dun și Zun din bronz din dinastiile Shang și Zhou
Chipul uman din bronz din dinastia Shang cu ochi longitudinali
O copie a clopotului de la Mormântul Leigudun nr. 2
În 1981, din mormântul nr. 2 din Leigudun, provincia Hubei, a fost dezgropat un set de clopoței din perioada statelor în război, cu un ritm precis și un timbru frumos. Numărul și scara acestuia sunt a doua după clopotele Zeng Hou Yi, cu o gamă totală de peste 5 octave. Poate fi reglat singur și pot fi redate diverse muzică compusă din scale de cinci tonuri, șase tonuri și șapte tonuri. Sunt necesare cinci persoane pentru a cânta împreună, iar toate vocile ies la unison, simfonice și suprapuse, ceea ce merită să fie sunetul de neegalat al muzicii antice.
imagine
A doua etapă - fundamentul disciplinei materialelor metalice
Stabiliți bazele disciplinelor materialelor metalice: metalografie, metalografie, transformare de fază și oțel aliat etc.
1803: Dalton propune teoria atomică, Avogadro propune teoria moleculară.
1830: Hessel a propus 32 de tipuri de cristale și a popularizat indicele de cristal.
1891: Oamenii de știință din Rusia, Germania, Marea Britanie și alte țări au stabilit în mod independent teoria structurii latice.
1864: Sorby pregătește prima fotografie metalografică, de 9 ori, dar semnificativă.
1827: Karsten a izolat Fe3C din oțel, iar în 1888 Abel a dovedit că este Fe3C.
1861: Ochernov a propus conceptul de temperatura critică de transformare a oțelului.
La sfârșitul secolului al XIX-lea: cercetarea martensitei a devenit la modă, Gibbs a obținut legea fazelor, Robert-Austen a descoperit caracteristicile soluției solide ale austenitei, iar Roozeboom a stabilit diagrama de echilibru a sistemului Fe-Fe3C.
imagine
A treia etapă - marea dezvoltare a teoriei micro-organizațiilor
Diagrama de fază a aliajului, invenția și aplicarea razelor X, stabilirea teoriei dislocației.
1912: Descoperirea razelor X, a confirmat că (δ)-Fe este bcc, -Fe este fcc; legea soluției solide.
1931: Descoperirea expansiunii și contracției regiunii elementelor de aliere.
1934: Rusul Polanyi, ungurul Orowan și britanicul Taylor au propus în mod independent teoria dislocației pentru a explica deformarea plastică a oțelului; cristalografia transformării martensitice.
1938: Este inventat microscopul electronic.
1910: A fost inventat un oțel inoxidabil, iar oțelul inoxidabil F a fost inventat în 1912.
1990: A inventat testerul de duritate Brinell, Griffith a propus că concentrarea tensiunii va duce la microfisuri.
imagine
A patra etapă - studiul aprofundat al teoriei micro
Cercetări aprofundate asupra teoriei microscopice: cercetarea difuziei atomice și esența acesteia; măsurarea curbei TTT din oțel; teoria transformării bainitei și martensitei au format o teorie relativ completă.
Stabilirea teoriei dislocării: Invenția microscopului electronic a determinat precipitarea celei de-a doua faze în oțel, alunecarea de dislocare și descoperirea dislocațiilor incomplete, greșelilor de stivuire, pereților de dislocare, substructurilor, maselor de aer Cottrell etc., și a dezvoltat teoria dislocarii. teorie greșită.
Sunt inventate constant noi instrumente științifice: sondă electronică, microscop cu emisie de ioni de câmp și microscop cu emisie de electroni de câmp, microscop electronic cu transmisie cu scanare (STEM), microscop cu tunel de scanare (STM), microscop cu forță atomică (AFM) etc.
imagine
2. Materiale metalice moderne
Cercetarea și dezvoltarea materialelor structurale avansate este o temă eternă.
Dezvoltați materiale structurale de înaltă performanță: de la căutarea unei rezistențe ridicate, rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la coroziune și rezistență la uzură până la reducerea greutății mecanice, îmbunătățirea performanței și prelungirea duratei de viață. O gamă largă de aplicații de la compozite la materiale structurale, cum ar fi compozitele cu matrice de aluminiu. Dezvoltați oțeluri austenitice la temperatură joasă pentru diverse aplicații.
Transformarea materialelor structurale tradiționale: modalitatea importantă este de a avea structuri mai fine și mai uniforme, materiale mai pure și concentrarea pe măiestrie. „Materialul din oțel de nouă generație” este de două ori mai puternic decât materialele din oțel existente. Incidentul „9.11” din Statele Unite a expus rezistența slabă la înmuierea la temperatură ridicată a structurilor din oțel utilizate în construcții, ceea ce a promovat dezvoltarea oțelului de înaltă rezistență, laminat la cald, rezistent la foc și rezistent la intemperii.
Dezvoltați alte oțeluri de înaltă performanță: utilizați diverse procese noi și metode noi pentru a fabrica oțeluri noi pentru scule cu tenacitate și rezistență la uzură bune. Aliarea economică este o direcție de dezvoltare a oțelului de mare viteză, iar dezvoltarea diferitelor tehnologii de tratare a suprafețelor pentru materialele pentru scule este de mare importanță în dezvoltarea de noi materiale pentru scule.
Tehnologia avansată de pregătire: cum ar fi tehnologia de prelucrare a metalelor semi-solide, maturitatea și aplicarea tehnologiei aliajelor de aluminiu-magneziu, limita tehnică a oțelului existent și întărirea și întărirea oțelului sunt direcțiile eforturilor.
imagine
3. Dezvoltarea durabilă și tendința materialelor metalice
În 2004, a fost propusă „Industria materialelor într-o societate de reciclare – Dezvoltarea durabilă a industriei materialelor”.
Metalurgia microbiană: producție fără deșeuri, deja produsă industrial în multe țări. Cuprul produs de metalurgia microbiană în Statele Unite reprezintă 10% din producția totală, iar stropii de mare sunt cultivați artificial în Japonia pentru a extrage vanadiul. Apa de mare este un mineral lichid, iar cantitatea de elemente de aliere conținute în apa de mare depășește 10 miliarde de tone. Acum magneziul, uraniul și alte elemente pot fi extrase din apa de mare. Aproximativ 20 la sută din magneziul produs în lume provine din apa de mare, iar Statele Unite satisfac deja 80 la sută din cererea pentru acest tip de magneziu.
Industria materialelor de reciclare: pentru a se adapta la nevoile vremurilor, pentru a integra conștientizarea ecologică și de mediu în proiectarea produselor și a proceselor de producție, pentru a îmbunătăți rata de utilizare a materialelor și pentru a reduce sarcina de mediu în procesul de producție și utilizare. Dezvoltați o industrie care să formeze un ciclu virtuos de „resurse→materiale→mediu”.
Direcția principală de dezvoltare a aliajelor este aliajele cu aliaje scăzute și de uz general, formând un sistem de materiale ecologice/ecologice, care este propice pentru reciclarea și reciclarea materialelor. Este necesar să se cerceteze și să se dezvolte materiale ecologice și materiale ecologice care sunt strâns legate de viața oamenilor.
imagine
4. Aliajul de titan este numit „metal spațial” și „oțel viitor”
Aliajele de titan pot menține o rezistență ridicată la temperaturi ridicate și scăzute, iar rezistența lor la coroziune este de neegalat. Titanul este abundent în pământ (0,6 la sută ). Cu toate acestea, procesul de extracție este complicat, costul este ridicat, iar aplicarea largă este limitată. Aliajul de titan va fi unul dintre materialele metalice care vor aduce contribuții importante omenirii în secolul XXI.
5. Metale neferoase
Resursele se confruntă cu o problemă serioasă de dezvoltare nedurabilă, în principal din cauza daunelor grave aduse resurselor, a ratei scăzute de utilizare și a deșeurilor alarmante. Tehnologia de procesare intensivă este înapoiată, lipsesc produsele de ultimă generație; realizările inovatoare sunt puține, iar gradul de industrializare al realizărilor high-tech nu este ridicat. Dezvoltarea materialelor structurale de înaltă performanță și a metodelor lor avansate de proces este curentul principal, cum ar fi: aliaje de aluminiu-litiu, aliaje de aluminiu cu solidificare rapidă etc. Materialele funcționale din metale neferoase sunt, de asemenea, direcția de dezvoltare.
