1. Το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον των μεταλλικών υλικών
Φάση 1 - Παραγωγή ακατέργαστου χάλυβα
4300 π.Χ.: Φυσική χειροτεχνία χρυσού, χαλκού και σφυρηλάτησης
2800 π.Χ.: τήξη σιδήρου
2000 π.Χ.: Ευημερία των χάλκινων ειδών, των κουδουνιών και των όπλων (Shang, Zhou, Άνοιξη και Φθινόπωρο και εμπόλεμες χώρες)
Ανατολική Δυναστεία Χαν: επαναλαμβανόμενη σφυρηλάτηση χάλυβα → η πιο πρωτόγονη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας παραμόρφωσης.
Τεχνολογία σβέσης: «Μπάνιο με πνιγμό πέντε ζώων, σβήσιμο με λίπος πέντε ζώων» (σύγχρονο σβήσιμο νερού, σβήσιμο λαδιού).
Ο βασιλιάς Fuchai του Wu και ο βασιλιάς Goujian του Yue
Χάλκινες πλάκες Dun και Zun από τις δυναστείες Shang και Zhou
Χάλκινο ανθρώπινο πρόσωπο της δυναστείας Shang με διαμήκη μάτια
Αντίγραφο της καμπάνας από τον τάφο Νο. 2 του Leigudun
Το 1981, ένα σετ Chime Bells από την περίοδο των εμπόλεμων κρατών ανακαλύφθηκε από τον τάφο Νο. 2 στο Leigudun της επαρχίας Hubei, με ακριβή ρυθμό και όμορφη χροιά. Ο αριθμός και η κλίμακα του είναι δεύτερες μόνο μετά τα κουδούνια Zeng Hou Yi, με συνολικό εύρος άνω των 5 οκτάβων. Μπορεί να συντονιστεί από μόνο του και μπορεί να αναπαραχθεί διάφορες μουσικές που αποτελούνται από πεντάφωνες, εξάφωνες και επτά τόνους. Απαιτούνται πέντε άτομα για να παίξουν μαζί και όλες οι φωνές βγαίνουν ομόφωνα, συμφωνικές και αλληλοκαλυπτόμενες, κάτι που αξίζει να είναι ο απαράμιλλος ήχος της αρχαίας μουσικής.
εικόνα
Το δεύτερο στάδιο - η θεμελίωση της πειθαρχίας των μεταλλικών υλικών
Θέστε τα θεμέλια των κλάδων μεταλλικών υλικών: μεταλλογραφία, μεταλλογραφία, μετασχηματισμός φάσης και κράμα χάλυβα κ.λπ.
1803: Ο Dalton προτείνει την ατομική θεωρία, ο Avogadro προτείνει τη μοριακή θεωρία.
1830: Ο Χέσελ πρότεινε 32 τύπους κρυστάλλων και έκανε δημοφιλή τον δείκτη κρυστάλλων.
1891: Επιστήμονες από τη Ρωσία, τη Γερμανία, τη Βρετανία και άλλες χώρες καθιέρωσαν ανεξάρτητα τη θεωρία της δομής του πλέγματος.
1864: Ο Σόρμπι ετοιμάζει την πρώτη μεταλλογραφική φωτογραφία, 9 φορές, αλλά σημαντική.
1827: Ο Karsten απομόνωσε το Fe3C από χάλυβα και το 1888 ο Abel απέδειξε ότι ήταν Fe3C.
1861: Ο Ochernov πρότεινε την έννοια της κρίσιμης θερμοκρασίας μετασχηματισμού του χάλυβα.
Στα τέλη του 19ου αιώνα: η έρευνα μαρτενσίτη έγινε μόδα, ο Gibbs απέκτησε τον νόμο των φάσεων, ο Robert-Austen ανακάλυψε τα χαρακτηριστικά στερεού διαλύματος του ωστενίτη και ο Roozeboom καθιέρωσε το διάγραμμα ισορροπίας του συστήματος Fe-Fe3C.
εικόνα
Το τρίτο στάδιο - η μεγάλη ανάπτυξη της θεωρίας μικροοργανισμών
Διάγραμμα φάσης κράματος, εφεύρεση και εφαρμογή ακτίνων Χ, καθιέρωση θεωρίας εξάρθρωσης.
1912: Ανακαλύφθηκαν ακτίνες Χ, επιβεβαίωσαν ότι το (δ)-Fe είναι bcc, -Fe είναι fcc. νόμος στερεών λύσεων.
1931: Ανακάλυψη της διαστολής και της συστολής της περιοχής των στοιχείων κραματοποίησης.
1934: Ο Ρώσος Polanyi, ο Ούγγρος Orowan και ο Βρετανός Taylor πρότειναν ανεξάρτητα τη θεωρία της εξάρθρωσης για να εξηγήσουν την πλαστική παραμόρφωση του χάλυβα. η κρυσταλλογραφία του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού.
1938: Εφευρέθηκε το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
1910: Εφευρέθηκε ο ανοξείδωτος χάλυβας και ο ανοξείδωτος χάλυβας F το 1912.
1990: Εφηύρε τον ελεγκτή σκληρότητας Brinell, ο Griffith πρότεινε ότι η συγκέντρωση τάσεων θα οδηγήσει σε μικρορωγμές.
εικόνα
Το τέταρτο στάδιο - εις βάθος μελέτη της μικροθεωρίας
Σε βάθος έρευνα για τη μικροσκοπική θεωρία: έρευνα για την ατομική διάχυση και την ουσία της. Μέτρηση καμπύλης TTT χάλυβα. Η θεωρία μετασχηματισμού μπαινίτη και μαρτενσίτη σχημάτισε μια σχετικά πλήρη θεωρία.
Καθιέρωση της θεωρίας της εξάρθρωσης: Η εφεύρεση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου προκάλεσε την καθίζηση της δεύτερης φάσης σε χάλυβα, την ολίσθηση της εξάρθρωσης και την ανακάλυψη ατελών εξαρθρώσεων, σφαλμάτων στοίβαξης, τοίχων εξάρθρωσης, υποδομών, μαζών αέρα Cottrell κ.λπ., και ανέπτυξε το θεωρία εξάρθρωσης. λάθος θεωρία.
Νέα επιστημονικά όργανα εφευρίσκονται συνεχώς: ηλεκτρονικός ανιχνευτής, μικροσκόπιο εκπομπής ιόντων πεδίου και μικροσκόπιο εκπομπής ηλεκτρονίων πεδίου, ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης σάρωσης (STEM), μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας (STM), μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (AFM) κ.λπ.
εικόνα
2. Σύγχρονα μεταλλικά υλικά
Η έρευνα και η ανάπτυξη προηγμένων δομικών υλικών είναι ένα αιώνιο θέμα.
Αναπτύξτε δομικά υλικά υψηλής απόδοσης: από την επιδίωξη υψηλής αντοχής, αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία, αντοχής στη διάβρωση και αντοχής στη φθορά έως τη μείωση του μηχανικού βάρους, τη βελτίωση της απόδοσης και την επέκταση της διάρκειας ζωής. Ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών από σύνθετα υλικά έως δομικά υλικά, όπως σύνθετα υλικά μήτρας αλουμινίου. Αναπτύξτε ωστενιτικούς χάλυβες χαμηλής θερμοκρασίας για διάφορες εφαρμογές.
Μετασχηματισμός παραδοσιακών δομικών υλικών: Ο σημαντικός τρόπος είναι να έχουμε λεπτότερες και πιο ομοιόμορφες δομές, πιο καθαρά υλικά και να εστιάσουμε στη δεξιοτεχνία. Το «χάλυβα νέας γενιάς» είναι δύο φορές πιο ισχυρό από τα υπάρχοντα χαλύβδινα υλικά. Το περιστατικό "9.11" στις Ηνωμένες Πολιτείες αποκάλυψε την κακή αντοχή στη μαλάκυνση υψηλής θερμοκρασίας των μεταλλικών κατασκευών που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές, η οποία προώθησε την ανάπτυξη υψηλής αντοχής πυρίμαχου και ανθεκτικού στις καιρικές συνθήκες χάλυβα θερμής έλασης.
Αναπτύξτε άλλους χάλυβες υψηλής απόδοσης: χρησιμοποιήστε διάφορες νέες διαδικασίες και νέες μεθόδους για να κατασκευάσετε νέους χάλυβες εργαλείων με καλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά. Το οικονομικό κράμα είναι μια κατεύθυνση ανάπτυξης του χάλυβα υψηλής ταχύτητας και η ανάπτυξη διαφόρων τεχνολογιών επεξεργασίας επιφάνειας για υλικά εργαλείων έχει μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη νέων υλικών εργαλείων.
Προηγμένη τεχνολογία προετοιμασίας: όπως η τεχνολογία ημι-στερεής επεξεργασίας μετάλλων, η ωριμότητα και η εφαρμογή της τεχνολογίας κράματος αλουμινίου-μαγνήσιου, το τεχνικό όριο του υπάρχοντος χάλυβα και η ενίσχυση και σκλήρυνση του χάλυβα είναι οι κατευθύνσεις των προσπαθειών.
εικόνα
3. Βιώσιμη ανάπτυξη και τάση μεταλλικών υλικών
Το 2004 προτάθηκε η «Βιομηχανία Υλικών σε Κοινωνία Ανακύκλωσης - Βιώσιμη Ανάπτυξη Βιομηχανίας Υλικών».
Μικροβιακή μεταλλουργία: παραγωγή χωρίς απόβλητα, που παράγεται ήδη βιομηχανικά σε πολλές χώρες. Ο χαλκός που παράγεται από τη μικροβιακή μεταλλουργία στις Ηνωμένες Πολιτείες αντιπροσωπεύει το 10 τοις εκατό της συνολικής παραγωγής και τα θαλάσσια σκουπίδια καλλιεργούνται τεχνητά στην Ιαπωνία για την εξαγωγή βαναδίου. Το θαλασσινό νερό είναι ένα υγρό ορυκτό και η ποσότητα των στοιχείων κράματος που περιέχονται στο θαλασσινό νερό υπερβαίνει τους 10 δισεκατομμύρια τόνους. Τώρα το μαγνήσιο, το ουράνιο και άλλα στοιχεία μπορούν να εξαχθούν από το θαλασσινό νερό. Περίπου το 20 τοις εκατό του μαγνησίου που παράγεται στον κόσμο προέρχεται από το θαλασσινό νερό και οι Ηνωμένες Πολιτείες καλύπτουν ήδη το 80 τοις εκατό της ζήτησης για αυτό το είδος μαγνησίου.
Βιομηχανία ανακύκλωσης υλικών: Προσαρμογή στις ανάγκες της εποχής, ενσωμάτωση οικολογικής και περιβαλλοντικής συνείδησης στο σχεδιασμό προϊόντων και παραγωγικών διαδικασιών, βελτίωση του ποσοστού χρήσης των υλικών και μείωση της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης στη διαδικασία παραγωγής και χρήσης. Αναπτύξτε μια βιομηχανία που σχηματίζει έναν ενάρετο κύκλο «πόρων→υλικών→περιβάλλοντος».
Η κύρια κατεύθυνση της ανάπτυξης του κράματος είναι τα κράματα χαμηλής κραματοποίησης και γενικής χρήσης, που σχηματίζουν ένα σύστημα πράσινου/οικολογικού υλικού, το οποίο ευνοεί την ανακύκλωση και την ανακύκλωση υλικών. Είναι απαραίτητο να ερευνήσουμε και να αναπτύξουμε πράσινα υλικά και φιλικά προς το περιβάλλον υλικά που σχετίζονται στενά με τις ζωές των ανθρώπων.
εικόνα
4. Το κράμα τιτανίου ονομάζεται "διαστημικό μέταλλο" και "μελλοντικός χάλυβας"
Τα κράματα τιτανίου μπορούν να διατηρήσουν υψηλή αντοχή σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες και η αντοχή τους στη διάβρωση είναι απαράμιλλη. Το τιτάνιο είναι άφθονο στη γη (0,6 τοις εκατό ). Ωστόσο, η διαδικασία εξαγωγής είναι περίπλοκη, το κόστος είναι υψηλό και η ευρεία εφαρμογή περιορισμένη. Το κράμα τιτανίου θα είναι ένα από τα μεταλλικά υλικά που θα συμβάλουν σημαντικά στην ανθρωπότητα στον 21ο αιώνα.
5. Μη σιδηρούχα μέταλλα
Οι πόροι αντιμετωπίζουν σοβαρό πρόβλημα μη βιώσιμης ανάπτυξης, κυρίως λόγω σοβαρών ζημιών στους πόρους, χαμηλού ποσοστού χρήσης και ανησυχητικής σπατάλης. Η εντατική τεχνολογία επεξεργασίας έχει καθυστερήσει, λείπουν προϊόντα υψηλής ποιότητας. Τα καινοτόμα επιτεύγματα είναι λίγα και ο βαθμός εκβιομηχάνισης των επιτευγμάτων υψηλής τεχνολογίας δεν είναι υψηλός. Η ανάπτυξη δομικών υλικών υψηλής απόδοσης και οι προηγμένες μέθοδοι επεξεργασίας τους είναι η κύρια τάση, όπως: κράματα αλουμινίου-λιθίου, κράματα αλουμινίου ταχείας στερεοποίησης, κ.λπ. Τα λειτουργικά υλικά μη σιδηρούχων μετάλλων είναι επίσης η κατεύθυνση ανάπτυξης.
