1. Preteklost, sedanjost in prihodnost kovinskih materialov
Faza 1 - Proizvodnja surovega jekla
4300 pr. n. št.: naravno zlato, baker in kovanje
2800 pr. n. št.: taljenje železa
2000 pr. n. št.: razcvet bronastih izdelkov, zvončkov in orožja (Shang, Zhou, pomlad in jesen ter vojskujoče se države)
Vzhodna dinastija Han: večkratno kovanje jekla → najbolj primitiven postopek toplotne obdelave deformacije.
Tehnologija gašenja: »Kopel z utopitvijo petih živali, gašenje z maščobo petih živali« (sodobno kaljenje v vodi, kaljenje v olju).
Kralj Fuchai iz Wuja in kralj Goujian iz Yueja
Bronaste plošče Dun in Zun iz dinastij Shang in Zhou
Bronasti človeški obraz iz dinastije Shang z vzdolžnimi očmi
Kopija zvončka iz grobnice Leigudun št. 2
Leta 1981 so iz grobnice št. 2 v Leigudunu v provinci Hubei izkopali komplet zvončkov iz obdobja vojskujočih se držav z natančnim ritmom in čudovitim tonom. Njegovo število in lestvica sta le za zvončki Zeng Hou Yi, s skupnim obsegom več kot 5 oktav. Uglašuje se lahko sam in predvaja se različna glasba, sestavljena iz pettonskih, šesttonskih in sedemtonskih lestvic. Pet ljudi mora nastopiti skupaj, vsi glasovi pa se slišijo sozvočno, simfonično in prekrivajoče se, kar je vredno biti neprimerljiv zvok starodavne glasbe.
slika
Druga stopnja - temelj discipline kovinskih materialov
Postaviti temelje disciplin o kovinskih materialih: metalografija, metalografija, fazna transformacija in legirano jeklo itd.
1803: Dalton predlaga atomsko teorijo, Avogadro predlaga molekularno teorijo.
1830: Hessel je predlagal 32 vrst kristalov in populariziral kristalni indeks.
1891: Znanstveniki iz Rusije, Nemčije, Velike Britanije in drugih držav so neodvisno vzpostavili teorijo mrežne strukture.
1864: Sorby pripravi prvo metalografsko fotografijo, 9-krat, a pomembno.
1827: Karsten je iz jekla izoliral Fe3C, leta 1888 pa je Abel dokazal, da gre za Fe3C.
1861: Ochernov je predlagal koncept kritične temperature transformacije jekla.
Konec 19. stoletja: raziskave martenzita so postale modne, Gibbs je dobil fazni zakon, Robert-Austen je odkril značilnosti trdne raztopine avstenita, Roozeboom pa je vzpostavil ravnotežni diagram sistema Fe-Fe3C.
slika
Tretja faza - velik razvoj teorije mikroorganizacij
Fazni diagram zlitine, iznajdba in uporaba rentgenskih žarkov, postavitev teorije dislokacij.
1912: Odkril rentgenske žarke, potrdil, da je (δ)-Fe bcc, -Fe fcc; zakon trdne raztopine.
1931: Odkritje širjenja in krčenja območja zlitinskih elementov.
1934: Rus Polanyi, Madžar Orowan in Britanec Taylor so neodvisno predlagali dislokacijsko teorijo za razlago plastične deformacije jekla; kristalografija martenzitne transformacije.
1938: Izumljen je elektronski mikroskop.
1910: izumljeno je bilo nerjavno jeklo, leta 1912 pa je bilo izumljeno nerjavno jeklo F.
1990: Griffith je izumil merilnik trdote po Brinellu in predlagal, da koncentracija napetosti povzroči mikrorazpoke.
slika
Četrta stopnja - poglobljen študij mikro teorije
Poglobljene raziskave mikroskopske teorije: raziskave atomske difuzije in njenega bistva; merjenje jeklene krivulje TTT; Bainit in teorija transformacije martenzita tvorita relativno popolno teorijo.
Ustanovitev teorije dislokacij: Izum elektronskega mikroskopa je spodbudil izločanje druge faze v jeklu, dislokacijski zdrs in odkritje nepopolnih dislokacij, napak zlaganja, dislokacijskih sten, podkonstrukcij, Cottrellove zračne mase itd., ter razvil dislokacijska teorija. napačna teorija.
Nenehno se izumljajo novi znanstveni instrumenti: elektronska sonda, poljski ionski emisijski mikroskop in poljski elektronski emisijski mikroskop, vrstični transmisijski elektronski mikroskop (STEM), vrstični tunelski mikroskop (STM), mikroskop na atomsko silo (AFM) itd.
slika
2. Sodobni kovinski materiali
Raziskave in razvoj naprednih konstrukcijskih materialov so večna tema.
Razvijte visoko zmogljive strukturne materiale: od iskanja visoke trdnosti, odpornosti na visoke temperature, odpornosti proti koroziji in odpornosti proti obrabi do zmanjšanja mehanske teže, izboljšanja delovanja in podaljšanja življenjske dobe. Širok spekter uporabe od kompozitov do strukturnih materialov, kot so kompoziti z aluminijevo matriko. Razvijte nizkotemperaturna avstenitna jekla za različne aplikacije.
Preoblikovanje tradicionalnih strukturnih materialov: Pomemben način je imeti bolj fine in enotne strukture, čistejše materiale in se osredotočiti na izdelavo. »Jekleni material nove generacije« je dvakrat močnejši od obstoječih jeklenih materialov. Incident "9.11" v Združenih državah je razkril slabo odpornost jeklenih konstrukcij, ki se uporabljajo v gradbeništvu, na mehčanje pri visokih temperaturah, kar je spodbudilo razvoj visoko trdnega vroče valjanega ognjeodpornega in vremensko odpornega jekla.
Razvijte druga visokozmogljiva jekla: uporabite različne nove postopke in nove metode za izdelavo novih orodnih jekel z dobro žilavostjo in odpornostjo proti obrabi. Ekonomično legiranje je razvojna smer hitroreznega jekla, razvoj različnih tehnologij površinske obdelave orodnih materialov pa ima velik pomen pri razvoju novih orodnih materialov.
Napredna tehnologija priprave: kot je tehnologija poltrdne obdelave kovin, zrelost in uporaba tehnologije aluminijevo-magnezijeve zlitine, tehnične omejitve obstoječega jekla ter krepitev in kaljenje jekla so smeri prizadevanj.
slika
3. Trajnostni razvoj in trend kovinskih materialov
Leta 2004 je bil predlagan "Industrija materialov v družbi recikliranja - Trajnostni razvoj industrije materialov".
Mikrobna metalurgija: proizvodnja brez odpadkov, ki se že industrijsko proizvaja v mnogih državah. Baker, proizveden z mikrobno metalurgijo v Združenih državah, predstavlja 10 odstotkov celotne proizvodnje, morski brizgi pa se na Japonskem umetno gojijo za pridobivanje vanadija. Morska voda je tekoči mineral in količina legirnih elementov v morski vodi presega 10 milijard ton. Zdaj je mogoče iz morske vode pridobiti magnezij, uran in druge elemente. Približno 20 odstotkov magnezija, proizvedenega na svetu, prihaja iz morske vode, ZDA pa že pokrivajo 80 odstotkov povpraševanja po tovrstnem magneziju.
Industrija reciklažnih materialov: prilagoditi se potrebam časa, vključiti ekološko in okoljevarstveno ozaveščenost v oblikovanje izdelkov in proizvodnih procesov, izboljšati stopnjo izkoristka materialov in zmanjšati obremenitev okolja v procesu proizvodnje in uporabe. Razvijte industrijo, ki tvori učinkovit cikel "viri→materiali→okolje".
Glavna smer razvoja zlitin so nizkolegirane in univerzalne zlitine, ki tvorijo zeleni/ekološki materialni sistem, ki vodi do recikliranja in recikliranja materialov. Treba je raziskovati in razvijati zelene in okolju prijazne materiale, ki so tesno povezani z življenjem ljudi.
slika
4. Titanova zlitina se imenuje "vesoljska kovina" in "jeklo prihodnosti"
Titanove zlitine lahko ohranijo visoko trdnost pri visokih in nizkih temperaturah, njihova odpornost proti koroziji pa je neprekosljiva. Titana je v zemlji veliko (0,6 odstotkov). Vendar je postopek ekstrakcije zapleten, stroški visoki, široka uporaba pa omejena. Titanova zlitina bo eden od kovinskih materialov, ki bodo pomembno prispevali k človeštvu v 21. stoletju.
5. Barvne kovine
Viri se soočajo z resnim problemom netrajnostnega razvoja, predvsem zaradi resne škode na virih, nizke stopnje izkoriščenosti in alarmantnih odpadkov. Tehnologija intenzivne predelave je zaostala, primanjkuje vrhunskih izdelkov; inovativnih dosežkov je malo, stopnja industrializacije visokotehnoloških dosežkov pa ni visoka. Glavni tok je razvoj visokozmogljivih strukturnih materialov in njihovih naprednih procesnih metod, kot so: aluminijevo-litijeve zlitine, aluminijeve zlitine s hitrim strjevanjem itd. Razvojna smer so tudi funkcionalni materiali iz barvnih kovin.
