Lühike metallmaterjalide arengulugu
1. Metallmaterjalide minevik, olevik ja tulevik
1. etapp – toorterase tootmine
4300 eKr: looduslik kuld, vask ja sepistamine ning muud käsitööd
2800 eKr: raua sulatamine
2000 eKr: pronksi, kellade ja relvade õitseng (Shang, Zhou, kevad ja sügis ning sõdivad riigid)
Ida-Hani dünastia: terase korduv sepistamine → kõige primitiivsem deformatsioonikuumtöötlusprotsess
Kustutustehnoloogia: "vann viie looma uppumisega, karastamine viie looma rasvaga" (kaasaegne vesikarastus, õlikustutus)
Kuningas Wu Fuchai oda ja Yue kuningas Goujiani mõõk
Pronks Dunhe Zunpan Shangi ja Zhou dünastiast
Shangi dünastia pronksist inimnäofiguur
Leiguduni hauakambri nr 2 kellamängu koopia
1981. aastal kaevati Hubei provintsis Leiguduni hauakambrist nr 2 välja sõdivate riikide ajast pärit kellakellade komplekt, millel on täpne rütm ja ilus tämber. Selle arv ja skaala on Zeng Houyi kellade järel teisel kohal, koguulatusega üle viie oktaavi. Seda saab ise moduleerida, et mängida erinevat muusikat, mis koosneb viie-, kuue- ja seitsmetoonilistest skaaladest. Koostöös on vaja viit inimest, kõik hääled laulavad koos ja sümfoonia kordub. See on väärt olema iidse muusika meistriteos.
Teine etapp - metallmaterjalide distsipliini alus
Pane alus metallmaterjalide erialadele: metallurgia, metallograafia, faasimuutused ja legeerteras jne.
1803: Dalton pakkus välja aatomiteooria ja Avogadro pakkus välja molekulaarteooria.
1830: Hessel pakkus välja 32 kristallitüüpi ja populariseeris kristalliindeksi.
1891: Venemaa, Saksamaa, Suurbritannia ja teiste riikide teadlased lõid sõltumatult võrestruktuuri teooria.
1864: Sorby koostas esimese metallograafilise foto, 9 korda, kuid märkimisväärne.
1827: Karsten eraldas Fe3C terasest ja 1888. aastal tõestas Abel, et see on Fe3C.
1861: Otšernov pakkus välja terase kriitilise üleminekutemperatuuri kontseptsiooni.
19. sajandi lõpp: martensiidiuuringud on muutunud moes, Gibbs sai faasiseaduse, Robert-Austen avastas austeniidi tahke lahuse omadused ja Roozeboom koostas Fe-Fe3C süsteemi tasakaaludiagrammi.
Kolmas etapp - mikroorganisatsioonide teooria suur areng
Sulami faasidiagramm, röntgenikiirguse leiutamine ja rakendamine, dislokatsiooniteooria rajamine.
1912: avastati röntgenikiirgus, mis kinnitas, et (δ)-Fe on bcc ja -Fe on fcc; tahke lahendusseadus.
1931: Avastas legeerivate elementide rolli tsooni laiendamisel ja kokkutõmbamisel.
1934: Vene Polanyi, Ungari Orowan ja Briti Taylor pakkusid igaüks iseseisvalt välja dislokatsiooniteooria, et selgitada terase plastilist deformatsiooni; martensiitse transformatsiooni kristallograafia.
1938: leiutati elektronmikroskoop.
1910: leiutati roostevaba teras, F roostevaba teras leiutati 1912 jne.
1990: Brinelli kõvaduse testeri leiutamisel tegi Griffith ettepaneku, et pinge kontsentratsioon võib põhjustada mikropragusid.
Neljas etapp – mikroteooria süvauurimine
Mikroskoopilise teooria süvaõpe: aatomidifusiooni ja selle olemuse uurimine; terase TTT kõvera määramine; bainiidi ja martensiidi teisendusteooria moodustas suhteliselt tervikliku teooria.
Dislokatsiooniteooria loomine: elektronmikroskoobi leiutamise tulemusel vaadeldi terases teise faasi sadenemist ja dislokatsiooni libisemist ning avastati mittetäielikud dislokatsioonid, virnastamisvead, dislokatsiooniseinad, alamstruktuurid, Cottrelli õhumassid ja muud nähtused, ja dislokatsiooniteooria areng. Vale teooria.
Pidevalt leiutatakse uusi teaduslikke instrumente: elektronsondid, välja ioonide emissiooni ja elektronide väljaemissiooni mikroskoobid, skaneerivad ülekandeelektronmikroskoobid (STEM), skaneerivad tunnelmikroskoobid (STM), aatomjõumikroskoobid (AFM) jne.
2. Kaasaegsed metallmaterjalid
Täiustatud konstruktsioonimaterjalide uurimine ja arendus on igavene teema.
Töötage välja suure jõudlusega konstruktsioonimaterjalid: alates suure tugevuse, kõrge temperatuurikindluse, korrosioonikindluse ja kulumiskindluse saavutamisest kuni mehaanilise kaalu vähendamise, jõudluse parandamise ja kasutusea pikendamiseni. Lai valik rakendusi alates komposiitidest kuni konstruktsioonimaterjalideni, näiteks alumiiniummaatrikskomposiitideni. Madala temperatuuriga austeniitsete teraste väljatöötamine erinevateks kasutusteks.
Traditsiooniliste konstruktsioonimaterjalide ümberkujundamine: olulised viisid on muuta struktuur peenemaks ja ühtlasemaks, materjalid puhtamaks ning pöörata tähelepanu viimistlemisele. "Uue põlvkonna terasmaterjalid" on kaks korda tugevamad kui olemasolevad terasmaterjalid. USA-s toimunud intsident "9.11" paljastas ehituses kasutatavate teraskonstruktsioonide halva vastupidavuse kõrgel temperatuuril pehmenemisele, mis soodustas ülitugeva kuumvaltsitud tule- ja ilmastikukindla terase väljatöötamist.
Muude suure jõudlusega teraste arendamine: kasutage erinevaid uusi protsesse ja meetodeid, et luua uusi hea sitkuse ja kulumiskindlusega tööriistaterasid. Ökonoomne legeerimine on kiirterase arengusuund ning erinevate tööriistamaterjalide pinnatöötlustehnoloogiate väljatöötamisel on uute tööriistamaterjalide väljatöötamisel suur tähtsus.
Täiustatud ettevalmistustehnoloogia: nagu metalli pooltahke töötlemise tehnoloogia, alumiiniumi-magneesiumisulami tehnoloogia küpsus ja rakendamine, olemasoleva terase tehnilised piirangud ning terase tugevdamine ja karastamine on jõupingutuste suund.
3. Metallmaterjalide jätkusuutlik areng ja trendid
2004. aastal tehti ettepanek "Materjalitööstus ringühiskonnas – materjalitööstuse säästev areng".
Mikroobne metallurgia: jäätmevaba tootmine, mida paljudes riikides juba kasutatakse tööstuslikus mastaabis. Ameerika Ühendriigid kasutavad vase tootmiseks mikroobseid metallurgilisi meetodeid, mis moodustavad 10% kogutoodangust, ja Jaapan kasvatab vanaadiumi ekstraheerimiseks kunstlikult astsiide. Merevesi on omamoodi vedel mineraal ja merevees sisalduvate legeerivate elementide kogus ületab 10 miljardit tonni. Nüüd saab mereveest ekstraheerida selliseid elemente nagu magneesium ja uraan. Umbes 20% maailmas toodetavast magneesiumist pärineb mereveest. USA katab selle magneesiumiga juba 80% oma nõudlusest.
Taaskasutusmaterjalide tööstus: kohanemine aja vajadustega, ökoloogilise ja keskkonnateadlikkuse integreerimine toodete ja tootmisprotsesside kujundamisse, materjalikasutuse parandamine ning keskkonnakoormuse vähendamine tootmise ja kasutamise ajal. Arendada tööstust, mis moodustab positiivse tsükli "ressursid → materjalid → keskkond".
Sulamite arendamise põhisuund on vähem legeerivad ja üldotstarbelised sulamid, et moodustada rohelise/ökoloogilise materjali süsteem, mis soodustab materjalide taaskasutamist ja taaskasutamist. On vaja uurida ja arendada rohelisi materjale ja keskkonnasõbralikke materjale, mis on inimeste eluga tihedalt seotud.
4. Titaanisulamit nimetatakse "kosmosemetalliks" ja "tulevikuteraks"
Titaanisulamid säilitavad kõrge tugevuse nii kõrgel kui ka madalal temperatuuril ning nende korrosioonikindlus on võrreldamatu. Titaani leidub maakeral ohtralt (0,6%). Rafineerimisprotsess on aga keeruline ja kulukas ning selle laialdane kasutamine piiratud. Titaanisulam saab olema üks metallmaterjale, mis 21. sajandil inimkonnale olulise panuse annab.
5. Värvilised metallid
Ressursid seisavad silmitsi tõsiste jätkusuutmatu arengu probleemidega, peamiselt tõsiste ressursikahjude, madala kasutusmäära ja hämmastava raiskamise tõttu. Sügavtöötlustehnoloogia on mahajäänud ja kõrgekvaliteedilisi tooteid napib; uuenduslikke saavutusi on vähe ja kõrgtehnoloogiliste saavutuste industrialiseerimise aste ei ole kõrge. Peamine suund on suure jõudlusega konstruktsioonimaterjalide ja nende täiustatud töötlemismeetodite väljatöötamine, nagu alumiinium-liitiumi sulamid, kiirelt tahkuvad alumiiniumsulamid jne. Värviliste metallide funktsionaalsed materjalid on samuti arendussuund.
