1.金属材料的过去、现在和将来1.1第一阶段——原始钢铁生产,今天小编就来聊一聊关于金属材料发展史简介?接下来我们就一起去研究一下吧!
金属材料发展史简介
1.金属材料的过去、现在和将来
1.1第一阶段——原始钢铁生产
公元前4300年:自然的金、铜及锻打等工艺
公元前2800年:铁的熔炼
公元前2000年:青铜器兴盛,编钟与武器(商、周、春秋战国)
东汉时:反复锻打钢→最原始形变热处理工艺。
淬火技术:“浴以五牲之溺,淬以五牲之脂” (现代的水淬、油淬)。
吴王夫差矛和越王勾践剑商周时期的青铜敦
尊盘商代青铜纵目人面像
擂鼓礅二号墓编钟复制件
1981年湖北擂鼓墩二号墓出土战国编钟一套,音律准确,音色优美。其件数和规模仅次于曾侯乙编钟,总音域达5个8度以上,可自己转调,奏出五声、六声、七声音阶构成的各种乐曲。须五人合作演出,众声齐发,交响叠鸣。无愧为古代音乐之绝响。
1.2第二阶段——金属材料学科的基础
奠定金属材料学科基础:金属学、金相学、相变和合金钢等。
1803年:道尔顿提出原子学说,阿伏加德罗提出分子论。
1830年:Hessel提出32种晶体类型,普及晶体指数。
1891年:俄、德、英等国科学家分别独立地创立了点阵结构理论。
1864年:Sorby制备第一张金相照片,9倍,但意义重大。
1827年:Karsten从钢中分离出了Fe3C,1888年Abel证明了这是Fe3C。
1861年:俄契尔诺夫提出了钢的临界转变温度的概念。
19世纪末:马氏体研究已成为时髦,Gibbs得到了相律,Robert-Austen发现了奥氏体固 溶特性,Roozeboom建立了Fe-Fe3C系的平衡图。
1.3第三阶段——微观组织理论大发展
合金相图,X射线发明及应用,位错理论的建立。
1912年:发现X射线,证实α(δ)-Fe是bcc,γ-Fe是
fcc;固溶体规律。
1931年:发现合金元素的扩大和缩小γ区作用.
1934年:俄国Polanyi、匈牙利Orowan和英国Taylor各自独立地提出了位错理论,解释钢的塑性变形;马氏体转变的晶体学。
1938年:发明了电子显微镜。
1910年:发明A不锈钢,1912年发明了F不锈钢等。
1990年:发明了布氏硬度计,Griffith提出了应力集中会导致产生微裂纹。
1.4第四阶段——微观理论的深入研究
微观理论的深入研究:
原子扩散及其本质的研究;钢TTT曲线测定;
贝氏体、马氏体转变理论形成了比较完整的理论。
位错理论建立:
电子显微镜的发明 →看到了钢中第二相沉淀析出,位错
滑移,发现了不全位错、层错、位错墙、亚结构、Cottrell
气团等现象 → 位错理论。
新科学仪器不断发明:
电子探针,场离子发射显微镜和场电子发射显微镜、扫
描透射电镜(STEM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子
力显微镜(AFM)等 .
2.现代金属材料
2.1 先进结构材料的研究与开发是永恒的主题。
开发高性能结构材料:高比强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损→降低机械重量、提高性能、延长使用寿命的关键。复合材料→结构材料,广泛应用,如铝基复合材料。开发各种系列用途的低温奥氏体钢。
改造传统结构材料:重要途径是组织更细更均匀,材料更纯洁 →关键是工艺。“新一代钢铁材料” 强度相当于现有钢铁材料两倍。
美“9.11”事件,暴露建筑用钢结构抗高温软化能力差→ 开发高强热轧耐火耐候钢。
2.2开发其他高性能钢:利用各种新工艺新方法制造出韧性和耐磨性都很好的新型工具钢。经济合金化是高速钢的一个发展方向,工具材料的各种表面处理技术开发,在新型工具材料的开发上具有重要的意义。
2.3先进制备工艺:如金属半固态加工技术,铝镁合金技术成熟,已应用。
现有钢的技术界限和钢强韧化努力的方向
3. 金属材料的可持续发展与趋势
2004年提出了 “循环型社会的材料产业——材料产业
的可持续发展”。
微生物冶金:无废物的生产,已在许多国家进行了工
业性生产。美国利用微生物冶金方法生产的铜占总产量的
10%,日本人工培植海鞘以提取钒。海水是一种液态矿,海
水中含有的合金元素量超过100亿吨。现在已可从海水中提
取镁、铀等元素,全世界生产的镁大约有20%来自海水,美
国靠这种镁已满足着需求量的80%。
我国资源短缺;资源浪费严重;污染严重。
循环材料产业:适应时代需要,把生态环境意
识贯穿于产品和生产工艺的设计之中,提高材料利
用率、降低生产和使用过程中环境的负担。发展形
成资源—材料—环境良性循环的产业。
合金发展的主流方向是少合金化与通用合金,
形成绿色/生态材料体系,有利于材料的回收与再
生利用。要研究开发与人民生活密切相关的绿色材
料以及环境友好材料。
4.钛合金被称为“空间金属”、“未来钢铁”。
钛合金比强度是最高的,在高温和低温下都能
保持高强度,耐蚀性也是无可匹敌的。
钛在地球中含量不少(0.6%)。但是提炼工艺
复杂,成本高,广泛应用受到限制。
钛合金将是二十一世纪为人类作重要贡献的金
属材料之一。
5.有色金属:资源面临着不可持续发展的严重问题,主要是资源破坏严重和利用率很低,浪费惊
人。精深加工技术落后,高档产品缺乏;创新成
果少,高新技术成果产业化程度不高。开发高性
能结构材料及其先进工艺方法是主流,如,铝锂
合金、快速凝固铝合金等。
有色金属功能材料也是发展方向.
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