1. O passado, presente e futuro dos materiais metálicos
Fase 1 - Produção de Aço Bruto
4300 aC: ouro natural, cobre e artesanato forjado
2800 aC: fundição de ferro
2000 aC: Prosperidade de artigos de bronze, sinos e armas (Shang, Zhou, Primavera e Outono e Reinos Combatentes)
Dinastia Han Oriental: aço forjado repetido → o processo de tratamento térmico de deformação mais primitivo.
Tecnologia de têmpera: "Banho com o afogamento de cinco animais, têmpera com a gordura de cinco animais" (moderna têmpera com água, têmpera com óleo).
Rei Fuchai de Wu e Rei Goujian de Yue
Placas de bronze Dun e Zun das dinastias Shang e Zhou
Rosto humano de bronze da Dinastia Shang com olhos longitudinais
Uma cópia do sino carrilhão de Leigudun Tomb No. 2
Em 1981, um conjunto de sinos do período dos Reinos Combatentes foi desenterrado da tumba nº 2 em Leigudun, província de Hubei, com ritmo preciso e belo timbre. Seu número e escala perdem apenas para os sinos Zeng Hou Yi, com um alcance total de mais de 5 oitavas. Ele pode ser afinado sozinho, e várias músicas compostas de escalas de cinco tons, seis tons e sete tons podem ser tocadas. Cinco pessoas são necessárias para tocar juntas, e todas as vozes saem em uníssono, sinfônicas e sobrepostas, o que é digno de ser o som inigualável da música antiga.
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A segunda etapa - a fundação da disciplina de materiais metálicos
Estabelecer as bases das disciplinas de materiais metálicos: metalografia, metalografia, transformação de fase e ligas de aço, etc.
1803: Dalton propõe a teoria atômica, Avogadro propõe a teoria molecular.
1830: Hessel propôs 32 tipos de cristal e popularizou o índice de cristal.
1891: Cientistas da Rússia, Alemanha, Grã-Bretanha e outros países estabeleceram independentemente a teoria da estrutura de treliça.
1864: Sorby prepara a primeira fotografia metalográfica, 9 vezes, mas significativa.
1827: Karsten isolou Fe3C do aço e, em 1888, Abel provou que era Fe3C.
1861: Ochernov propôs o conceito da temperatura crítica de transformação do aço.
No final do século 19: a pesquisa de martensita tornou-se moda, Gibbs obteve a lei de fase, Robert-Austen descobriu as características da solução sólida da austenita e Roozeboom estabeleceu o diagrama de equilíbrio do sistema Fe-Fe3C.
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A terceira fase - o grande desenvolvimento da teoria da micro-organização
Diagrama de fase de liga, invenção e aplicação de raios-X, estabelecimento da teoria da discordância.
1912: Raios-X descobertos, confirmados que (δ)-Fe é bcc, -Fe é fcc; lei de soluções sólidas.
1931: Descoberta da expansão e contração da região dos elementos de liga.
1934: O russo Polanyi, o húngaro Orowan e o britânico Taylor propuseram independentemente a teoria da discordância para explicar a deformação plástica do aço; a cristalografia da transformação martensítica.
1938: O microscópio eletrônico é inventado.
1910: Um aço inoxidável foi inventado e o aço inoxidável F foi inventado em 1912.
1990: Inventou o testador de dureza Brinell, Griffith propôs que a concentração de tensão levará a microfissuras.
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A quarta etapa - estudo aprofundado da teoria micro
Pesquisa aprofundada sobre teoria microscópica: pesquisa sobre difusão atômica e sua essência; medição de curva TTT de aço; a teoria da transformação de bainita e martensita formou uma teoria relativamente completa.
Estabelecimento da teoria das discordâncias: A invenção do microscópio eletrônico estimulou a precipitação da segunda fase no aço, o deslizamento da discordância e a descoberta de discordâncias incompletas, falhas de empilhamento, paredes de discordância, subestruturas, massas de ar de Cottrell, etc., e desenvolveu a teoria do deslocamento. teoria errada.
Novos instrumentos científicos são constantemente inventados: sonda eletrônica, microscópio de emissão iônica de campo e microscópio de emissão eletrônica de campo, microscópio eletrônico de transmissão de varredura (STEM), microscópio de tunelamento de varredura (STM), microscópio de força atômica (AFM), etc.
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2. Materiais metálicos modernos
Pesquisa e desenvolvimento de materiais estruturais avançados é um tema eterno.
Desenvolva materiais estruturais de alto desempenho: desde a busca de alta resistência, resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão e resistência ao desgaste até reduzir o peso mecânico, melhorar o desempenho e prolongar a vida útil. Uma ampla gama de aplicações de compósitos a materiais estruturais, como compósitos de matriz de alumínio. Desenvolver aços austeníticos de baixa temperatura para diversas aplicações.
Transformação de materiais estruturais tradicionais: O importante é ter estruturas mais finas e uniformes, materiais mais puros e foco no artesanato. O "material de aço de nova geração" é duas vezes mais forte que os materiais de aço existentes. O incidente "9.11" nos Estados Unidos expôs a baixa resistência ao amolecimento de alta temperatura das estruturas de aço usadas na construção, o que promoveu o desenvolvimento de aço laminado a quente de alta resistência resistente ao fogo e resistente às intempéries.
Desenvolva outros aços de alto desempenho: use vários novos processos e novos métodos para fabricar novos aços para ferramentas com boa tenacidade e resistência ao desgaste. A liga econômica é uma direção de desenvolvimento do aço rápido, e o desenvolvimento de várias tecnologias de tratamento de superfície para materiais de ferramentas é de grande importância no desenvolvimento de novos materiais de ferramentas.
Tecnologia de preparação avançada: como a tecnologia de processamento semi-sólido de metal, a maturidade e a aplicação da tecnologia de liga de alumínio-magnésio, o limite técnico do aço existente e o fortalecimento e endurecimento do aço são as direções dos esforços.
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3. Desenvolvimento sustentável e tendência de materiais metálicos
Em 2004, foi proposto "Indústria de Materiais em uma Sociedade de Reciclagem - Desenvolvimento Sustentável da Indústria de Materiais".
Metalurgia microbiana: produção sem resíduos, já produzida industrialmente em muitos países. O cobre produzido por metalurgia microbiana nos Estados Unidos responde por 10% da produção total, e as ascídias são cultivadas artificialmente no Japão para extrair o vanádio. A água do mar é um mineral líquido e a quantidade de elementos de liga contidos na água do mar excede 10 bilhões de toneladas. Agora magnésio, urânio e outros elementos podem ser extraídos da água do mar. Cerca de 20% do magnésio produzido no mundo vem da água do mar, e os Estados Unidos já atendem a 80% da demanda desse tipo de magnésio.
Indústria de materiais de reciclagem: Adaptar-se às necessidades dos tempos, integrar a consciência ecológica e ambiental no design de produtos e processos de produção, melhorar a taxa de utilização de materiais e reduzir a carga ambiental no processo de produção e uso. Desenvolver uma indústria que forme um ciclo virtuoso de "recursos→materiais→ambiente".
A direção principal do desenvolvimento de ligas é de ligas de baixa liga e de uso geral, formando um sistema de material verde/ecológico, propício à reciclagem e reciclagem de materiais. É necessário pesquisar e desenvolver materiais verdes e materiais ecologicamente corretos que estejam intimamente relacionados à vida das pessoas.
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4. A liga de titânio é chamada de "metal espacial" e "aço futuro"
As ligas de titânio podem manter alta resistência em altas e baixas temperaturas, e sua resistência à corrosão é incomparável. O titânio é abundante na terra (0,6 por cento). No entanto, o processo de extração é complicado, o custo é alto e a ampla aplicação é limitada. A liga de titânio será um dos materiais metálicos que farão importantes contribuições para a humanidade no século XXI.
5. Metais não ferrosos
Os recursos estão enfrentando um sério problema de desenvolvimento insustentável, principalmente devido a sérios danos aos recursos, baixa taxa de utilização e desperdício alarmante. A tecnologia de processamento intensivo está atrasada, faltam produtos de alta qualidade; as conquistas inovadoras são poucas e o grau de industrialização das conquistas de alta tecnologia não é alto. O desenvolvimento de materiais estruturais de alto desempenho e seus métodos de processo avançados é o principal, como: ligas de alumínio-lítio, ligas de alumínio de solidificação rápida, etc. Materiais funcionais de metais não ferrosos também são a direção de desenvolvimento.
