1. Passato, presente e futuro dei materiali metallici
Fase 1 - Produzione di acciaio grezzo
4300 aC: oro naturale, rame e forgiatura artigianale
2800 aC: fusione del ferro
2000 a.C.: Prosperità di articoli in bronzo, campanelli e armi (Shang, Zhou, Primavera e Autunno e Stati Combattenti)
Dinastia Han orientale: ripetuta forgiatura dell'acciaio → il processo di trattamento termico di deformazione più primitivo.
Tecnologia di tempra: "Bagno con l'annegamento di cinque animali, disseta con il grasso di cinque animali" (moderna tempra in acqua, tempra in olio).
Re Fuchai di Wu e Re Goujian di Yue
Piatti in bronzo Dun e Zun delle dinastie Shang e Zhou
Volto umano in bronzo della dinastia Shang con occhi longitudinali
Una copia del campanello della tomba n. 2 di Leigudun
Nel 1981, una serie di campanelli del periodo degli Stati Combattenti è stata portata alla luce dalla tomba n. 2 a Leigudun, nella provincia di Hubei, con un ritmo accurato e un bel timbro. Il suo numero e la sua scala sono secondi solo alle campane Zeng Hou Yi, con una gamma totale di oltre 5 ottave. Può essere accordato da solo e può essere riprodotta musica varia composta da scale a cinque toni, sei toni e sette toni. Sono necessarie cinque persone per esibirsi insieme e tutte le voci escono all'unisono, sinfoniche e sovrapposte, il che è degno di essere il suono ineguagliabile della musica antica.
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La seconda fase - la fondazione della disciplina dei materiali metallici
Gettare le basi delle discipline dei materiali metallici: metallografia, metallografia, trasformazione di fase e acciaio legato, ecc.
1803: Dalton propone la teoria atomica, Avogadro propone la teoria molecolare.
1830: Hessel propone 32 tipi di cristallo e rende popolare l'indice di cristallo.
1891: Scienziati provenienti da Russia, Germania, Gran Bretagna e altri paesi hanno stabilito in modo indipendente la teoria della struttura reticolare.
1864: Sorby prepara la prima fotografia metallografica, 9 volte, ma significativa.
1827: Karsten isolò Fe3C dall'acciaio e nel 1888 Abel dimostrò che si trattava di Fe3C.
1861: Ochernov propone il concetto di temperatura critica di trasformazione dell'acciaio.
Alla fine del XIX secolo: la ricerca sulla martensite è diventata di moda, Gibbs ha ottenuto la legge di fase, Robert-Austen ha scoperto le caratteristiche di soluzione solida dell'austenite e Roozeboom ha stabilito il diagramma di equilibrio del sistema Fe-Fe3C.
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La terza fase: il grande sviluppo della teoria della microorganizzazione
Diagramma di fase della lega, invenzione e applicazione dei raggi X, definizione della teoria della dislocazione.
1912: scoperta dei raggi X, conferma che (δ)-Fe è bcc, -Fe è fcc; diritto di soluzione solida.
1931: Scoperta dell'espansione e della contrazione della regione degli elementi leganti.
1934: il russo Polanyi, l'ungherese Orowan e il britannico Taylor proposero indipendentemente la teoria della dislocazione per spiegare la deformazione plastica dell'acciaio; la cristallografia della trasformazione martensitica.
1938: Viene inventato il microscopio elettronico.
1910: fu inventato un acciaio inossidabile e nel 1912 fu inventato l'acciaio inossidabile F.
1990: Griffith ha inventato il durometro Brinell e ha proposto che la concentrazione delle sollecitazioni porti a microfratture.
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La quarta fase - studio approfondito della micro teoria
Approfondimenti sulla teoria microscopica: ricerca sulla diffusione atomica e la sua essenza; misurazione della curva TTT in acciaio; la teoria della trasformazione della bainite e della martensite formava una teoria relativamente completa.
Istituzione della teoria della dislocazione: l'invenzione del microscopio elettronico ha provocato la precipitazione della seconda fase nell'acciaio, lo slittamento della dislocazione e la scoperta di dislocazioni incomplete, faglie di impilamento, pareti di dislocazione, sottostrutture, masse d'aria di Cottrell, ecc., e ha sviluppato il teoria della dislocazione. teoria sbagliata.
Vengono costantemente inventati nuovi strumenti scientifici: sonda elettronica, microscopio a emissione di ioni di campo e microscopio a emissione di elettroni di campo, microscopio elettronico a trasmissione a scansione (STEM), microscopio a effetto tunnel (STM), microscopio a forza atomica (AFM), ecc.
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2. Materiali metallici moderni
La ricerca e lo sviluppo di materiali strutturali avanzati è un tema eterno.
Sviluppare materiali strutturali ad alte prestazioni: dalla ricerca di elevata resistenza, resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione e resistenza all'usura per ridurre il peso meccanico, migliorare le prestazioni e prolungare la durata. Un'ampia gamma di applicazioni dai compositi ai materiali strutturali, come i compositi a matrice di alluminio. Sviluppa acciai austenitici a bassa temperatura per varie applicazioni.
Trasformazione dei materiali strutturali tradizionali: l'importante è avere strutture più fini e uniformi, materiali più puri e concentrarsi sull'artigianato. Il "materiale in acciaio di nuova generazione" è due volte più resistente dei materiali in acciaio esistenti. L'incidente "9.11" negli Stati Uniti ha messo in luce la scarsa resistenza all'ammorbidimento ad alta temperatura delle strutture in acciaio utilizzate nella costruzione, che ha promosso lo sviluppo di acciaio laminato a caldo resistente al fuoco e agli agenti atmosferici.
Sviluppare altri acciai ad alte prestazioni: utilizzare vari nuovi processi e nuovi metodi per produrre nuovi acciai per utensili con buona tenacità e resistenza all'usura. La lega economica è una direzione di sviluppo dell'acciaio ad alta velocità e lo sviluppo di varie tecnologie di trattamento superficiale per i materiali per utensili è di grande importanza nello sviluppo di nuovi materiali per utensili.
Tecnologia di preparazione avanzata: come la tecnologia di lavorazione semi-solida del metallo, la maturità e l'applicazione della tecnologia della lega di alluminio-magnesio, il limite tecnico dell'acciaio esistente e il rafforzamento e l'indurimento dell'acciaio sono le direzioni degli sforzi.
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3. Sviluppo sostenibile e tendenza dei materiali metallici
Nel 2004 è stato proposto "L'industria dei materiali in una società di riciclaggio - Sviluppo sostenibile dell'industria dei materiali".
Metallurgia microbica: produzione senza rifiuti, già prodotta industrialmente in molti paesi. Il rame prodotto dalla metallurgia microbica negli Stati Uniti rappresenta il 10% della produzione totale e le ascidie marine vengono coltivate artificialmente in Giappone per estrarre il vanadio. L'acqua di mare è un minerale liquido e la quantità di elementi di lega contenuti nell'acqua di mare supera i 10 miliardi di tonnellate. Ora magnesio, uranio e altri elementi possono essere estratti dall'acqua di mare. Circa il 20 percento del magnesio prodotto nel mondo proviene dall'acqua di mare e gli Stati Uniti soddisfano già l'80 percento della domanda di questo tipo di magnesio.
Industria dei materiali di riciclaggio: per adattarsi alle esigenze dei tempi, integrare la consapevolezza ecologica e ambientale nella progettazione di prodotti e processi produttivi, migliorare il tasso di utilizzo dei materiali e ridurre l'onere ambientale nel processo di produzione e utilizzo. Sviluppare un'industria che formi un circolo virtuoso di "risorse→materiali→ambiente".
La direzione principale dello sviluppo delle leghe è costituita da leghe a bassa lega e per uso generale, che formano un sistema di materiali ecologici/verdi, che favorisce il riciclaggio e il riciclaggio dei materiali. È necessario ricercare e sviluppare materiali verdi e materiali rispettosi dell'ambiente che siano strettamente legati alla vita delle persone.
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4. La lega di titanio è chiamata "metallo spaziale" e "acciaio del futuro"
Le leghe di titanio possono mantenere un'elevata resistenza alle alte e basse temperature e la loro resistenza alla corrosione non ha rivali. Il titanio è abbondante nella terra (0,6 percento). Tuttavia, il processo di estrazione è complicato, il costo è elevato e l'ampia applicazione è limitata. La lega di titanio sarà uno dei materiali metallici che darà importanti contributi all'umanità nel 21° secolo.
5. Metalli non ferrosi
Le risorse stanno affrontando un grave problema di sviluppo insostenibile, principalmente a causa di gravi danni alle risorse, basso tasso di utilizzo e allarmanti sprechi. La tecnologia di elaborazione intensiva è arretrata, mancano prodotti di fascia alta; i risultati innovativi sono pochi e il grado di industrializzazione dei risultati high-tech non è elevato. Lo sviluppo di materiali strutturali ad alte prestazioni e dei loro metodi di processo avanzati è il mainstream, come: leghe di alluminio-litio, leghe di alluminio a rapida solidificazione, ecc. Anche i materiali funzionali metallici non ferrosi sono la direzione dello sviluppo.
