1. Metalo medžiagų praeitis, dabartis ir ateitis
1 - žaliavinio plieno gamybos etapas
4300 m. pr. Kr.: natūralaus aukso, vario ir kalimo amatai
2800 m. pr. Kr.: geležies lydymas
2000 m. pr. Kr.: bronzos dirbinių, varpelių ir ginklų klestėjimas (Shang, Zhou, pavasaris ir ruduo bei kariaujančios valstybės)
Rytų Hanų dinastija: pakartotinis kalimo plienas → pats primityviausias deformacinio terminio apdorojimo procesas.
Gesinimo technologija: „Vonia su penkių gyvulių nuskandinimu, gesink penkių gyvūnų riebalais“ (šiuolaikinis vandens gesinimas, gesinimas aliejumi).
Wu karalius Fuchai ir Yue karalius Goujian
Bronzinės Dun ir Zun plokštės iš Shang ir Zhou dinastijų
Shang dinastijos bronzinis žmogaus veidas su išilginėmis akimis
Varpelio varpo kopija iš Leigudūno kapo Nr. 2
1981 m. Leigudune, Hubėjaus provincijoje, kape Nr. 2 buvo atkastas tikslaus ritmo ir gražaus tembro kariaujančių valstybių laikotarpio varpelių rinkinys. Savo skaičiumi ir masteliu nusileidžia tik Zeng Hou Yi varpeliams, kurių bendras diapazonas yra daugiau nei 5 oktavos. Jis gali būti derinamas pats, galima groti įvairią muziką, sudarytą iš penkių, šešių ir septynių tonų gamų. Kartu koncertuoti reikia penkių žmonių, o visi balsai skamba vieningai, simfoniškai ir persidengia, o tai verta būti neprilygstamu senovinės muzikos skambesiu.
paveikslėlį
Antrasis etapas - metalinių medžiagų disciplinos pagrindas
Padėkite metalo medžiagų disciplinų pamatus: metalografiją, metalografiją, fazių transformaciją ir legiruotąjį plieną ir kt.
1803 m.: Daltonas siūlo atominę teoriją, Avogadro – molekulinę teoriją.
1830 m.: Heselis pasiūlė 32 kristalų tipus ir išpopuliarino kristalų indeksą.
1891 m.: Rusijos, Vokietijos, Didžiosios Britanijos ir kitų šalių mokslininkai savarankiškai sukūrė gardelės struktūros teoriją.
1864 m.: Sorby parengia pirmąją metalografinę nuotrauką, 9 kartus, bet reikšmingą.
1827 m.: Karstenas iš plieno išskyrė Fe3C, o 1888 m. Abelis įrodė, kad tai Fe3C.
1861 m. Očernovas pasiūlė plieno kritinės transformacijos temperatūros koncepciją.
XIX amžiaus pabaigoje: Martensito tyrimai tapo madingi, Gibbsas gavo fazių dėsnį, Robertas-Austenas atrado kietojo austenito tirpalo charakteristikas, o Roozeboom sukūrė Fe-Fe3C sistemos pusiausvyros diagramą.
paveikslėlį
Trečiasis etapas – didžioji mikroorganizacijų teorijos raida
Lydinio fazių diagrama, rentgeno išradimas ir taikymas, dislokacijos teorijos sukūrimas.
1912 m.: aptikti rentgeno spinduliai, patvirtinta, kad (δ)-Fe yra bcc, -Fe yra fcc; tvirto sprendimo dėsnis.
1931 m.: Legiruojamųjų elementų srities išsiplėtimas ir susitraukimas.
1934 m.: rusas Polanyi, vengras Orowanas ir britas Tayloras savarankiškai pasiūlė dislokacijos teoriją, kad paaiškintų plastikinę plieno deformaciją; martensitinės transformacijos kristalografija.
1938 m.: išrastas elektroninis mikroskopas.
1910 m.: buvo išrastas nerūdijantis plienas, o F nerūdijantis plienas buvo išrastas 1912 m.
1990 m.: išrado Brinell kietumo testerį, Griffithas pasiūlė, kad įtempių koncentracija sukels mikroįtrūkimus.
paveikslėlį
Ketvirtasis etapas – giluminis mikro teorijos tyrimas
Giluminiai mikroskopinės teorijos tyrimai: atominės difuzijos ir jos esmės tyrimai; plieno TTT kreivės matavimas; bainito ir martensito transformacijos teorija suformavo gana išsamią teoriją.
Dislokacijos teorijos sukūrimas: elektroninio mikroskopo išradimas paskatino antrosios fazės nusodinimą pliene, dislokacijos slydimą ir nepilnų dislokacijų, sukrovimo gedimų, dislokacijų sienelių, pokonstrukcijų, Cottrell oro masių ir kt. atradimą. dislokacijos teorija. klaidinga teorija.
Nuolat išrandami nauji moksliniai instrumentai: elektronų zondas, lauko jonų emisijos mikroskopas ir lauko elektronų emisijos mikroskopas, skenuojantis perdavimo elektronų mikroskopas (STEM), skenuojantis tunelinis mikroskopas (STM), atominės jėgos mikroskopas (AFM) ir kt.
paveikslėlį
2. Šiuolaikinės metalo medžiagos
Pažangių konstrukcinių medžiagų tyrimai ir plėtra yra amžina tema.
Kurkite aukštos kokybės konstrukcines medžiagas: nuo didelio stiprumo, atsparumo aukštai temperatūrai, atsparumo korozijai ir atsparumo dilimui siekimo iki mechaninio svorio mažinimo, eksploatacinių savybių gerinimo ir eksploatavimo trukmės ilginimo. Platus pritaikymo spektras nuo kompozitų iki konstrukcinių medžiagų, tokių kaip aliuminio matricos kompozitai. Kurti žemos temperatūros austenitinius plienus įvairioms reikmėms.
Tradicinių konstrukcinių medžiagų transformacija: Svarbus būdas yra tobulesnės ir vienodesnės struktūros, grynesnės medžiagos ir dėmesys meistriškumui. „Naujos kartos plieno medžiaga“ yra dvigubai stipresnė už esamas plieno medžiagas. JAV įvykęs incidentas „9.11“ atskleidė prastą statybose naudojamų plieninių konstrukcijų atsparumą aukštos temperatūros minkštėjimui, o tai paskatino didelio stiprumo karšto valcavimo ugniai ir oro sąlygoms atsparaus plieno kūrimą.
Kurkite kitus aukštos kokybės plienus: naudokite įvairius naujus procesus ir naujus metodus, kad gamintumėte naujus įrankinius plienus, pasižyminčius geru kietumu ir atsparumu dilimui. Ekonomiškas legiravimas yra greitapjovio plieno plėtros kryptis, o įvairių įrankių medžiagų paviršiaus apdorojimo technologijų kūrimas turi didelę reikšmę kuriant naujas įrankių medžiagas.
Pažangi paruošimo technologija: tokios kaip metalo pusiau kieto apdorojimo technologija, aliuminio-magnio lydinio technologijos branda ir pritaikymas, esamo plieno techninė riba ir plieno stiprinimas bei grūdinimas yra pastangų kryptys.
paveikslėlį
3. Tvari metalo medžiagų plėtra ir tendencija
2004 m. buvo pasiūlyta „Medžiagų pramonė perdirbimo visuomenėje – tvari medžiagų pramonės plėtra“.
Mikrobų metalurgija: gamyba be atliekų, jau pramoniniu būdu gaminama daugelyje šalių. Varis, pagamintas naudojant mikrobų metalurgiją Jungtinėse Valstijose, sudaro 10 procentų visos produkcijos, o Japonijoje dirbtinai auginami jūros purslai vanadžiui išgauti. Jūros vanduo yra skystas mineralas, o legiruojančių elementų kiekis jūros vandenyje viršija 10 milijardų tonų. Dabar iš jūros vandens galima išgauti magnį, uraną ir kitus elementus. Apie 20 procentų pasaulyje pagaminamo magnio gaunama iš jūros vandens, o JAV jau patenkina 80 procentų tokio magnio poreikio.
Medžiagų perdirbimo pramonė: prisitaikyti prie laikmečio poreikių, integruoti ekologinį ir aplinkosauginį sąmoningumą kuriant gaminius ir gamybos procesus, pagerinti medžiagų panaudojimo rodiklį ir mažinti aplinkos naštą gamybos ir naudojimo procese. Plėtoti pramonę, kuri sudarytų palankų ciklą „ištekliai → medžiagos → aplinka“.
Pagrindinė lydinių kūrimo kryptis yra mažai legiruoti ir bendrosios paskirties lydiniai, sudarantys žalią/ekologišką medžiagų sistemą, kuri yra palanki medžiagų perdirbimui ir perdirbimui. Būtina tirti ir kurti ekologiškas ir aplinkai nekenksmingas medžiagas, kurios yra glaudžiai susijusios su žmonių gyvenimu.
paveikslėlį
4. Titano lydinys vadinamas „kosminiu metalu“ ir „ateities plienu“
Titano lydiniai gali išlaikyti aukštą stiprumą aukštoje ir žemoje temperatūroje, o jų atsparumas korozijai yra neprilygstamas. Titano žemėje yra daug (0,6 proc.). Tačiau gavybos procesas yra sudėtingas, kaina didelė, o platus pritaikymas ribotas. Titano lydinys bus viena iš metalinių medžiagų, kurios padarys svarbų indėlį į žmoniją XXI amžiuje.
5. Spalvotieji metalai
Ištekliai susiduria su rimta netvaraus vystymosi problema, daugiausia dėl didelės žalos ištekliams, žemo panaudojimo lygio ir nerimą keliančių atliekų. Intensyvaus apdorojimo technologija atsilikusi, trūksta aukščiausios klasės produktų; novatoriškų pasiekimų yra nedaug, o aukštųjų technologijų pasiekimų industrializacijos laipsnis nėra aukštas. Aukštos kokybės konstrukcinių medžiagų ir jų pažangių proceso metodų kūrimas yra pagrindinė kryptis, pavyzdžiui: aliuminio-ličio lydiniai, greito kietėjimo aliuminio lydiniai ir kt. Spalvotųjų metalų funkcinės medžiagos taip pat yra plėtros kryptis.
