1. Pasado, presente y futuro de los materiales metálicos
Fase 1 - Producción de acero bruto
4300 aC: Artesanías de oro natural, cobre y forja
2800 aC: fundición de hierro
2000 aC: Prosperidad de artículos de bronce, campanillas y armas (Shang, Zhou, Primavera y Otoño y Reinos Combatientes)
Dinastía Han del Este: acero forjado repetido → el proceso de tratamiento térmico de deformación más primitivo.
Tecnología de enfriamiento: "Baño con el ahogamiento de cinco animales, apagado con la grasa de cinco animales" (apagado moderno con agua, apagado con aceite).
Rey Fuchai de Wu y Rey Goujian de Yue
Placas de bronce Dun y Zun de las dinastías Shang y Zhou
Rostro humano de bronce de la dinastía Shang con ojos longitudinales
Una copia de la campana de la Tumba No. 2 de Leigudun
En 1981, se desenterró de la Tumba n.° 2 en Leigudun, provincia de Hubei, un juego de Campanas Campanas del Período de los Reinos Combatientes, con un ritmo preciso y un hermoso timbre. Su número y escala son superados solo por las campanas de carillón Zeng Hou Yi, con un rango total de más de 5 octavas. Se puede afinar solo y se puede reproducir música compuesta por escalas de cinco, seis y siete tonos. Se requieren cinco personas para actuar juntas, y todas las voces salen al unísono, sinfónicas y superpuestas, lo que es digno de ser el sonido incomparable de la música antigua.
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La segunda etapa: la base de la disciplina de los materiales metálicos.
Sentar las bases de las disciplinas de materiales metálicos: metalografía, metalografía, transformación de fase y acero aleado, etc.
1803: Dalton propone la teoría atómica, Avogadro propone la teoría molecular.
1830: Hessel propuso 32 tipos de cristales y popularizó el índice de cristales.
1891: Científicos de Rusia, Alemania, Gran Bretaña y otros países establecieron de forma independiente la teoría de la estructura reticular.
1864: Sorby prepara la primera fotografía metalográfica, 9 veces, pero significativa.
1827: Karsten aisló Fe3C del acero y en 1888 Abel demostró que era Fe3C.
1861: Ochernov propuso el concepto de temperatura crítica de transformación del acero.
A finales del siglo XIX: la investigación de la martensita se puso de moda, Gibbs obtuvo la ley de fases, Robert-Austen descubrió las características de solución sólida de la austenita y Roozeboom estableció el diagrama de equilibrio del sistema Fe-Fe3C.
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La tercera etapa: el gran desarrollo de la teoría de la microorganización
Diagrama de fase de aleación, invención y aplicación de rayos X, establecimiento de la teoría de la dislocación.
1912: Descubrió los rayos X, confirmó que (δ)-Fe es bcc, -Fe es fcc; ley de solución sólida.
1931: Descubrimiento de la expansión y contracción de la región de elementos de aleación.
1934: el ruso Polanyi, el húngaro Orowan y el británico Taylor propusieron de forma independiente la teoría de la dislocación para explicar la deformación plástica del acero; la cristalografía de la transformación martensítica.
1938: Se inventa el microscopio electrónico.
1910: Se inventó el acero inoxidable A y el acero inoxidable F se inventó en 1912.
1990: Inventó el probador de dureza Brinell, Griffith propuso que la concentración de tensión conducirá a microfisuras.
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La cuarta etapa: estudio en profundidad de la teoría micro.
Investigación en profundidad sobre la teoría microscópica: investigación sobre la difusión atómica y su esencia; medición de la curva TTT de acero; La teoría de transformación de bainita y martensita formó una teoría relativamente completa.
Establecimiento de la teoría de la dislocación: la invención del microscopio electrónico impulsó la precipitación de la segunda fase en el acero, el deslizamiento de la dislocación y el descubrimiento de dislocaciones incompletas, fallas de apilamiento, paredes de dislocación, subestructuras, masas de aire de Cottrell, etc., y desarrolló la teoría de la dislocación. teoría equivocada.
Constantemente se inventan nuevos instrumentos científicos: sonda de electrones, microscopio de emisión de iones de campo y microscopio de emisión de electrones de campo, microscopio electrónico de transmisión de barrido (STEM), microscopio de túnel de barrido (STM), microscopio de fuerza atómica (AFM), etc.
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2. Materiales metálicos modernos
La investigación y el desarrollo de materiales estructurales avanzados es un tema eterno.
Desarrollar materiales estructurales de alto rendimiento: desde la búsqueda de alta resistencia, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste hasta la reducción del peso mecánico, la mejora del rendimiento y la prolongación de la vida útil. Una amplia gama de aplicaciones, desde materiales compuestos hasta materiales estructurales, como los compuestos de matriz de aluminio. Desarrollar aceros austeníticos de baja temperatura para diversas aplicaciones.
Transformación de materiales estructurales tradicionales: la forma importante es tener estructuras más finas y uniformes, materiales más puros y centrarse en la artesanía. El "material de acero de nueva generación" es dos veces más fuerte que los materiales de acero existentes. El incidente "9.11" en los Estados Unidos expuso la escasa resistencia al ablandamiento a alta temperatura de las estructuras de acero utilizadas en la construcción, lo que impulsó el desarrollo de acero laminado en caliente de alta resistencia resistente al fuego y resistente a la intemperie.
Desarrollar otros aceros de alto rendimiento: utilizar varios procesos y métodos nuevos para fabricar nuevos aceros para herramientas con buena tenacidad y resistencia al desgaste. La aleación económica es una dirección de desarrollo del acero de alta velocidad, y el desarrollo de varias tecnologías de tratamiento de superficies para materiales de herramientas es de gran importancia en el desarrollo de nuevos materiales para herramientas.
Tecnología de preparación avanzada: como la tecnología de procesamiento semisólido de metal, la madurez y la aplicación de la tecnología de aleación de aluminio y magnesio, el límite técnico del acero existente y el fortalecimiento y endurecimiento del acero son las direcciones de los esfuerzos.
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3. Desarrollo sostenible y tendencia de los materiales metálicos.
En 2004, se propuso la "Industria de materiales en una sociedad de reciclaje: desarrollo sostenible de la industria de materiales".
Metalurgia microbiana: producción sin residuos, ya producida industrialmente en muchos países. El cobre producido por la metalurgia microbiana en los Estados Unidos representa el 10 por ciento de la producción total, y los chorros de mar se cultivan artificialmente en Japón para extraer vanadio. El agua de mar es un mineral líquido, y la cantidad de elementos de aleación contenidos en el agua de mar supera los 10 mil millones de toneladas. Ahora se pueden extraer magnesio, uranio y otros elementos del agua de mar. Alrededor del 20 por ciento del magnesio que se produce en el mundo proviene del agua de mar, y Estados Unidos ya cubre el 80 por ciento de la demanda de este tipo de magnesio.
Industria de materiales de reciclaje: para adaptarse a las necesidades de los tiempos, integrar la conciencia ecológica y ambiental en el diseño de productos y procesos de producción, mejorar la tasa de utilización de materiales y reducir la carga ambiental en el proceso de producción y uso. Desarrollar una industria que forme un círculo virtuoso de "recursos→materiales→medio ambiente".
La dirección principal del desarrollo de aleaciones son las aleaciones de baja aleación y de uso general, que forman un sistema de material verde/ecológico, que favorece el reciclaje y el reciclaje de materiales. Es necesario investigar y desarrollar materiales verdes y materiales amigables con el medio ambiente que estén íntimamente relacionados con la vida de las personas.
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4. La aleación de titanio se denomina "metal espacial" y "acero del futuro"
Las aleaciones de titanio pueden mantener una alta resistencia a temperaturas altas y bajas, y su resistencia a la corrosión no tiene rival. El titanio es abundante en la tierra (0.6 por ciento). Sin embargo, el proceso de extracción es complicado, el costo es alto y la amplia aplicación es limitada. La aleación de titanio será uno de los materiales metálicos que hará importantes contribuciones a la humanidad en el siglo XXI.
5. Metales no ferrosos
Los recursos se enfrentan a un grave problema de desarrollo insostenible, principalmente debido al grave daño a los recursos, la baja tasa de utilización y el desperdicio alarmante. La tecnología de procesamiento intensivo es atrasada, faltan productos de alta gama; los logros innovadores son pocos y el grado de industrialización de los logros de alta tecnología no es alto. El desarrollo de materiales estructurales de alto rendimiento y sus métodos de proceso avanzados es la corriente principal, como: aleaciones de aluminio y litio, aleaciones de aluminio de solidificación rápida, etc. Los materiales funcionales de metales no ferrosos también son la dirección de desarrollo.
