Īsa metāla materiālu attīstības vēsture
1. Metāla materiālu pagātne, tagadne un nākotne
1. posms – neapstrādāta tērauda ražošana
4300 BC: Dabīgais zelts, varš un kalšana un citi amatniecības izstrādājumi
2800 BC: Dzelzs kausēšana
2000. gads pirms mūsu ēras: bronzas, zvana un ieroču labklājība (Shang, Zhou, Pavasaris un rudens un karojošās valstis)
Austrumu Hanu dinastija: Atkārtota tērauda kalšana → primitīvākais deformācijas termiskās apstrādes process
Dzēšanas tehnoloģija: "vanna ar piecu dzīvnieku slīcināšanu, veldzēšana ar piecu dzīvnieku taukiem" (mūsdienīga ūdens dzēšana, eļļas dzēšana)
Karaļa Vu Fučaja šķēps un Jue karaļa Goudzjana zobens
Bronzas Dunhe Zunpan no Shang un Zhou dinastijām
Šan dinastijas bronzas cilvēka sejas figūra
Zvanu replika no Leigudunas kapa Nr.2
1981. gadā no 2. kapa Leigudūnā, Hubei provincē, ar precīzu ritmu un skaistu tembru tika atrakts karojošo valstu perioda zvanu zvanu komplekts. Tā skaits un mērogs ir otrajā vietā pēc Zeng Houyi zvaniem, un kopējais diapazons ir vairāk nekā piecas oktāvas. To var modulēt pats par sevi, lai atskaņotu dažādu mūziku, kas sastāv no piecu, sešu un septiņu toņu skalām. Tas prasa piecus cilvēkus, lai izpildītu sadarbību, un visas balsis dzied unisonā un atkārtojas simfonija. Tas ir senās mūzikas šedevra cienīgs.
Otrais posms – metālmateriālu disciplīnas pamati
Likt pamatu metāla materiālu disciplīnām: metalurģijai, metalogrāfijai, fāzu izmaiņām un leģētajam tēraudam utt.
1803: Daltons ierosināja atomu teoriju un Avogadro ierosināja molekulāro teoriju.
1830: Hesels ierosināja 32 kristālu tipus un popularizēja kristāla indeksu.
1891: Zinātnieki no Krievijas, Vācijas, Lielbritānijas un citām valstīm neatkarīgi izveidoja režģa struktūras teoriju.
1864. gads: Sorbijs sagatavoja pirmo metalogrāfisko fotogrāfiju, 9 reizes, bet nozīmīgu.
1827: Karstens izolēja Fe3C no tērauda, un 1888. gadā Ābels pierādīja, ka tas ir Fe3C.
1861: Očernovs ierosināja tērauda kritiskās pārejas temperatūras koncepciju.
19. gadsimta beigas: Martensīta pētījumi ir kļuvuši modē, Gibss ieguva fāzes likumu, Roberts Ostins atklāja austenīta cietā šķīduma īpašības, un Rūzboms izveidoja Fe-Fe3C sistēmas līdzsvara diagrammu.
Trešais posms - mikroorganizāciju teorijas lielā attīstība
Sakausējuma fāzes diagramma, rentgena izgudrojums un pielietojums, dislokācijas teorijas izveidošana.
1912. gads: tika atklāti rentgena stari, kas apstiprina, ka (δ)-Fe ir bcc un -Fe ir fcc; stingra risinājuma likums.
1931. gads: atklāja leģējošo elementu lomu zonas paplašināšanā un saraušanā.
1934: krievs Polanyi, ungārs Orowan un brits Teilors katrs neatkarīgi ierosināja dislokācijas teoriju, lai izskaidrotu tērauda plastisko deformāciju; martensīta transformācijas kristalogrāfija.
1938. gads: tiek izgudrots elektronu mikroskops.
1910. gads: tika izgudrots nerūsējošais tērauds, 1912. gadā tika izgudrots F nerūsējošais tērauds utt.
1990. gads: Izgudrojot Brinela cietības testeri, Grifits ierosināja, ka stresa koncentrācija var izraisīt mikroplaisas.
Ceturtais posms - padziļināts pētījums par mikro teoriju
Mikroskopiskās teorijas padziļināta izpēte: atomu difūzijas un tās būtības pētījumi; tērauda TTT līknes noteikšana; beinīta un martensīta transformācijas teorija veidoja samērā pilnīgu teoriju.
Dislokācijas teorijas izveidošana: elektronu mikroskopa izgudrojums ļāva novērot tērauda otrās fāzes izgulsnēšanos un dislokācijas slīdēšanu, kā arī nepilnīgu dislokāciju, sakraušanas defektu, dislokācijas sienu, apakšstruktūru, Kotrela gaisa masu un citu parādību atklāšanu, un dislokācijas teorijas attīstība. Nepareiza teorija.
Pastāvīgi tiek izgudroti jauni zinātniskie instrumenti: elektronu zondes, lauka jonu emisijas un lauka elektronu emisijas mikroskopi, skenējošo transmisijas elektronu mikroskopi (STEM), skenējošie tunelēšanas mikroskopi (STM), atomu spēka mikroskopi (AFM) utt.
2. Mūsdienīgi metāla materiāli
Uzlabotu strukturālo materiālu izpēte un izstrāde ir mūžīga tēma.
Izstrādājiet augstas veiktspējas konstrukcijas materiālus: sākot no augstas stiprības, augstas temperatūras izturības, korozijas izturības un nodilumizturības sasniegšanas līdz mehāniskā svara samazināšanai, veiktspējas uzlabošanai un kalpošanas laika pagarināšanai. Plašs pielietojumu klāsts no kompozītmateriāliem līdz strukturāliem materiāliem, piemēram, alumīnija matricas kompozītmateriāliem. Izstrādāt zemas temperatūras austenīta tēraudu dažādām vajadzībām.
Tradicionālo konstrukciju materiālu pārveidošana: Svarīgi veidi ir padarīt struktūru smalkāku un viendabīgāku, materiālus tīrākus un pievērst uzmanību meistarībai. "Jaunās paaudzes tērauda materiāli" ir divreiz izturīgāki par esošajiem tērauda materiāliem. "9.11" incidents Amerikas Savienotajās Valstīs atklāja celtniecībā izmantoto tērauda konstrukciju slikto izturību pret augstas temperatūras mīkstināšanu, kas veicināja augstas stiprības karsti velmēta ugunsdroša un pret laikapstākļiem izturīga tērauda izstrādi.
Izstrādājiet citus augstas veiktspējas tēraudus: izmantojiet dažādus jaunus procesus un jaunas metodes, lai izveidotu jaunu instrumentu tēraudu ar labu stingrību un nodilumizturību. Ekonomiskā leģēšana ir ātrgriezēja tērauda attīstības virziens, un dažādu instrumentu materiālu virsmu apstrādes tehnoloģiju attīstībai ir liela nozīme jaunu instrumentu materiālu izstrādē.
Uzlabota sagatavošanas tehnoloģija: piemēram, metāla puscieto materiālu apstrādes tehnoloģija, alumīnija-magnija sakausējuma tehnoloģijas briedums un pielietojums, esošā tērauda tehniskie ierobežojumi un tērauda stiprināšana un rūdīšana ir centienu virziens.
3. Metāla materiālu ilgtspējīga attīstība un tendences
2004. gadā tika ierosināts "Materiālu rūpniecība apļveida sabiedrībā — materiālu rūpniecības ilgtspējīga attīstība".
Mikrobu metalurģija: ražošana bez atkritumiem, kas jau tiek praktizēta rūpnieciskā mērogā daudzās valstīs. ASV izmanto mikrobu metalurģijas metodes, lai ražotu varu, kas veido 10% no kopējās produkcijas, un Japāna mākslīgi kultivē ascīdus, lai iegūtu vanādiju. Jūras ūdens ir sava veida šķidrs minerāls, un leģējošu elementu daudzums jūras ūdenī pārsniedz 10 miljardus tonnu. Tādus elementus kā magnijs un urāns tagad var iegūt no jūras ūdens. Apmēram 20% no pasaulē saražotā magnija nāk no jūras ūdens. Amerikas Savienotās Valstis jau apmierina 80% sava pieprasījuma ar šo magniju.
Materiālu pārstrādes nozare: pielāgošanās laikmeta vajadzībām, ekoloģiskās un vides apziņas integrēšana produktu un ražošanas procesu izstrādē, materiālu izmantošanas uzlabošana un vides sloga samazināšana ražošanas un lietošanas laikā. Attīstīt nozari, kas veido labvēlīgu ciklu “resursi → materiāli → vide”.
Galvenais sakausējumu izstrādes virziens ir mazāk leģējoši un vispārējas nozīmes sakausējumi, lai izveidotu zaļu/ekoloģisku materiālu sistēmu, kas veicina materiālu reģenerāciju un atkārtotu izmantošanu. Nepieciešams pētīt un attīstīt zaļos materiālus un videi draudzīgus materiālus, kas ir cieši saistīti ar cilvēku dzīvi.
4. Titāna sakausējumu sauc par "kosmosa metālu" un "nākotnes tēraudu".
Titāna sakausējumi saglabā augstu izturību gan augstā, gan zemā temperatūrā, un to izturība pret koroziju ir nepārspējama. Titāna zemē ir daudz (0,6%). Tomēr rafinēšanas process ir sarežģīts un dārgs, un tā plašais pielietojums ir ierobežots. Titāna sakausējums būs viens no metāla materiāliem, kas dos nozīmīgu ieguldījumu cilvēcei 21. gadsimtā.
5. Krāsainie metāli
Resursi saskaras ar nopietnām neilgtspējīgas attīstības problēmām, galvenokārt nopietnu resursu bojājuma, zemā izmantošanas līmeņa un satriecošā atkritumu dēļ. Dziļās apstrādes tehnoloģija ir atpalikusi un trūkst augstas klases produktu; inovatīvu sasniegumu ir maz, un augsto tehnoloģiju sasniegumu industrializācijas pakāpe nav augsta. Augstas veiktspējas strukturālo materiālu un to progresīvo apstrādes metožu izstrāde ir galvenais virziens, piemēram, alumīnija-litija sakausējumi, ātras sacietēšanas alumīnija sakausējumi utt. Attīstības virziens ir arī krāsaino metālu funkcionālie materiāli.
