Kratka istorija razvoja metalnih materijala
1. Prošlost, sadašnjost i budućnost metalnih materijala
Faza 1 – Proizvodnja sirovog čelika
4300 pne: Prirodno zlato, bakar i kovanje i drugi zanati
2800 pne: Topljenje gvožđa
2000 pne: prosperitet bronze, zvona i oružja (Shang, Zhou, proljeće i jesen i zaraćene države)
Dinastija Istočni Han: Ponovljeno kovanje čelika → najprimitivniji proces termičke obrade deformacijom
Tehnologija gašenja: "kupka sa utapanjem pet životinja, gašenje sa mastima pet životinja" (moderno gašenje vodom, gašenje u ulju)
Fuchai koplje kralja Wua i mač kralja Yuea kralja Goujiana
Brončani Dunhe Zunpan iz dinastija Shang i Zhou
Brončana figura ljudskog lica dinastije Shang
Replika zvona iz Leigudunove grobnice br. 2
Godine 1981. iz grobnice br. 2 u Leigudunu, provincija Hubei, otkopan je set zvona iz perioda Zaraćenih država, sa preciznim ritmom i prekrasnim tembrom. Njegov broj i razmjer su drugi odmah iza zvona Zeng Houyija, sa ukupnim rasponom od više od pet oktava. Može se modulirati sam za reprodukciju različite muzike sastavljene od pet, šest i sedam tonova. Potrebno je petoro ljudi da nastupaju u saradnji, pri čemu svi glasovi pjevaju unisono i simfonija se ponavlja. Dostojno je da bude remek-delo drevne muzike.
Druga faza - osnova discipline metalnih materijala
Postaviti temelje za discipline metalnih materijala: metalurgija, metalografija, fazne promjene i legirani čelik, itd.
1803: Dalton je predložio atomsku teoriju, a Avogadro je predložio molekularnu teoriju.
1830: Hessel je predložio 32 vrste kristala i popularizirao kristalni indeks.
1891: Naučnici iz Rusije, Njemačke, Britanije i drugih zemalja samostalno su stvorili teoriju strukture rešetke.
1864: Sorby je pripremio prvu metalografsku fotografiju, 9 puta, ali značajnu.
1827: Karsten je izolovao Fe3C iz čelika, a 1888. Abel je dokazao da je to Fe3C.
1861: Ochernov je predložio koncept kritične prelazne temperature čelika.
Kraj 19. stoljeća: istraživanje martenzita je postalo moderno, Gibbs je dobio fazni zakon, Robert-Austen je otkrio svojstva čvrstog rastvora austenita, a Roozeboom je uspostavio dijagram ravnoteže Fe-Fe3C sistema.
Treća faza - veliki razvoj teorije mikroorganizama
Fazni dijagram legure, pronalazak i primjena rendgenskih zraka, uspostavljanje teorije dislokacija.
1912: Otkriveni su rendgenski zraci koji potvrđuju da je (δ)-Fe bcc i -Fe fcc; zakon čvrstog rastvora.
1931: Otkrio ulogu legirajućih elemenata u širenju i sužavanju zone.
1934: Rus Polanyi, Mađar Orowan i Britanac Taylor su svaki nezavisno predložili teoriju dislokacije da objasne plastičnu deformaciju čelika; kristalografija martenzitne transformacije.
1938: Izumljen je elektronski mikroskop.
1910: Izumljen je nerđajući čelik, F nerđajući čelik je izmišljen 1912, itd.
1990: Izmišljajući Brinellov tester tvrdoće, Griffith je predložio da koncentracija naprezanja može dovesti do mikropukotina.
Četvrta faza - dubinsko istraživanje mikro teorije
Dubinsko proučavanje mikroskopske teorije: istraživanje atomske difuzije i njene suštine; određivanje TTT krive čelika; teorija transformacije bainita i martenzita formirala je relativno potpunu teoriju.
Uspostavljanje teorije dislokacija: Pronalazak elektronskog mikroskopa doveo je do uočavanja precipitacije druge faze u čeliku i klizanja dislokacija, te otkrivanja nepotpunih dislokacija, rasjeda slaganja, dislokacijskih zidova, podstruktura, Cottrellovih zračnih masa i drugih pojava, i razvoj teorije dislokacije. Pogrešna teorija.
Neprestano se izmišljaju novi naučni instrumenti: elektronske sonde, poljski ionski emisioni i poljski elektronski emisioni mikroskopi, skenirajući transmisioni elektronski mikroskopi (STEM), skenirajući tunelski mikroskopi (STM), mikroskopi atomske sile (AFM) itd.
2. Moderni metalni materijali
Istraživanje i razvoj naprednih konstrukcijskih materijala je vječna tema.
Razvijte strukturne materijale visokih performansi: od težnje za visokom čvrstoćom, otpornošću na visoke temperature, otpornošću na koroziju i otpornošću na habanje do smanjenja mehaničke težine, poboljšanja performansi i produženja vijeka trajanja. Širok raspon primjena od kompozita do strukturnih materijala, kao što su kompoziti s aluminijskom matricom. Razviti niskotemperaturni austenitni čelik za različite serije upotreba.
Transformacija tradicionalnih konstruktivnih materijala: Važni načini su da se struktura učini finijim i ujednačenijim, da materijali budu čistiji i da se obrati pažnja na izradu. „Čelični materijali nove generacije“ su dvostruko jači od postojećih čeličnih materijala. Incident "9.11" u Sjedinjenim Državama otkrio je slabu otpornost čeličnih konstrukcija koje se koriste u građevinarstvu na omekšavanje pri visokim temperaturama, što je potaknulo razvoj toplovaljanog čelika visoke čvrstoće otpornog na vatru i vremenske uvjete.
Razvijte druge čelike visokih performansi: Koristite različite nove procese i nove metode za stvaranje novih alatnih čelika dobre žilavosti i otpornosti na habanje. Ekonomsko legiranje je pravac razvoja brzoreznog čelika, a razvoj različitih tehnologija površinske obrade alatnih materijala od velikog je značaja u razvoju novih alatnih materijala.
Napredna tehnologija pripreme: kao što je tehnologija obrade metala polučvrstog materijala, zrelost i primjena tehnologije legure aluminija i magnezija, tehničke granice postojećeg čelika i jačanje i kaljenje čelika su smjer napora.
3. Održivi razvoj i trendovi metalnih materijala
Godine 2004. predložena je "Industrija materijala u kružnom društvu—održivi razvoj industrije materijala".
Mikrobna metalurgija: proizvodnja bez otpada, koja se već prakticira u industrijskim razmjerima u mnogim zemljama. Sjedinjene Države koriste mikrobne metalurške metode za proizvodnju bakra, što čini 10% ukupne proizvodnje, a Japan umjetno uzgaja ascidijane za ekstrakciju vanadijuma. Morska voda je vrsta tekućeg minerala, a količina legirajućih elemenata sadržanih u morskoj vodi prelazi 10 milijardi tona. Elementi kao što su magnezijum i uranijum sada se mogu ekstrahovati iz morske vode. Oko 20% magnezijuma proizvedenog u svijetu dolazi iz morske vode. Sjedinjene Države već zadovoljavaju 80% svoje potražnje ovim magnezijumom.
Industrija reciklažnih materijala: Prilagođavanje potrebama vremena, integrisanje ekološke i ekološke svesti u dizajn proizvoda i proizvodnih procesa, poboljšanje korišćenja materijala i smanjenje opterećenja životne sredine tokom proizvodnje i upotrebe. Razviti industriju koja formira vrli ciklus „resursi → materijali → životna sredina“.
Glavni pravac razvoja legura je manje legiranje i legure opšte namjene kako bi se formirao sistem zelenih/ekoloških materijala, koji je pogodan za oporavak i ponovnu upotrebu materijala. Neophodno je istraživati i razvijati zelene materijale i ekološki prihvatljive materijale koji su usko povezani sa životima ljudi.
4. Titanijumska legura naziva se "svemirski metal" i "čelik budućnosti"
Titanijumske legure održavaju visoku čvrstoću i na visokim i na niskim temperaturama, a njihova otpornost na koroziju je bez premca. Titanijuma ima u izobilju u zemlji (0.6%). Međutim, proces rafiniranja je složen i skup, a njegova široka primjena je ograničena. Legura titanijuma biće jedan od metalnih materijala koji će dati značajan doprinos čovečanstvu u 21. veku.
5. Obojeni metali
Resursi se suočavaju sa ozbiljnim problemima neodrživog razvoja, uglavnom zbog ozbiljne štete na resursima, niske stope iskorišćenja i zapanjujućeg otpada. Tehnologija duboke obrade je zaostala i postoji nedostatak vrhunskih proizvoda; malo je inovativnih dostignuća i stepen industrijalizacije visokotehnoloških dostignuća nije visok. Razvoj konstruktivnih materijala visokih performansi i njihovih naprednih metoda obrade je glavna struja, kao što su legure aluminijum-litijum, legure aluminijuma brzog očvršćavanja, itd. Funkcionalni materijali od obojenih metala su takođe pravac razvoja.
