Sejarah ringkas perkembangan bahan logam

1. Masa lalu, masa kini dan masa depan bahan logam

Fasa 1 – Pengeluaran Keluli Mentah

4300 SM: Emas asli, tembaga dan penempaan dan kraf lain

2800 SM: Peleburan besi

2000 SM: Kemakmuran gangsa, lonceng dan senjata (Shang, Zhou, Musim Bunga dan Musim Gugur dan Negara Berperang)

Dinasti Han Timur: Penempaan keluli berulang → proses rawatan haba ubah bentuk yang paling primitif

Teknologi pelindapkejutan: "mandi dengan lemas lima haiwan, pelindapkejutan dengan lemak lima haiwan" (pelindapkejutan air moden, pelindapkejutan minyak)

Lembing Fuchai Raja Wu dan Pedang Yue King Goujian

Gangsa Dunhe Zunpan dari Dinasti Shang dan Zhou

Tokoh Wajah Manusia Gangsa Dinasti Shang

Replika loceng dari Makam Leigudun No. 2

Pada tahun 1981, satu set loceng loceng dari Zaman Negara Berperang telah digali dari Makam No. 2 di Leigudun, Wilayah Hubei, dengan irama yang tepat dan timbre yang indah. Nombor dan skalanya adalah yang kedua selepas lonceng Zeng Houyi, dengan jumlah julat lebih daripada lima oktaf. Ia boleh dimodulasi dengan sendirinya untuk memainkan pelbagai muzik yang terdiri daripada skala lima, enam dan tujuh nada. Ia memerlukan lima orang untuk membuat persembahan secara kerjasama, dengan semua suara menyanyi serentak dan simfoni diulang. Ia layak menjadi karya agung muzik purba.

Peringkat kedua - asas disiplin bahan logam

Letakkan asas untuk disiplin bahan logam: metalurgi, metalografi, perubahan fasa dan keluli aloi, dsb.

1803: Dalton mencadangkan teori atom dan Avogadro mencadangkan teori molekul.

1830: Hessel mencadangkan 32 jenis kristal dan mempopularkan indeks kristal.

1891: Para saintis dari Rusia, Jerman, Britain dan negara lain secara bebas mencipta teori struktur kekisi.

1864: Sorby menyediakan gambar metalografik pertama, 9 kali, tetapi penting.

1827: Karsten mengasingkan Fe3C daripada keluli, dan pada tahun 1888 Abel membuktikan bahawa ia adalah Fe3C.

1861: Ochernov mencadangkan konsep suhu peralihan kritikal keluli.

Akhir abad ke-19: Penyelidikan martensit telah menjadi bergaya, Gibbs memperoleh undang-undang fasa, Robert-Austen menemui sifat larutan pepejal austenit, dan Roozeboom menubuhkan gambarajah keseimbangan sistem Fe-Fe3C.

Peringkat ketiga - perkembangan besar teori mikroorganisasi

Gambar rajah fasa aloi, ciptaan dan aplikasi sinar-X, penubuhan teori kehelan.

1912: Sinar-X ditemui, mengesahkan bahawa (δ)-Fe ialah bcc dan -Fe ialah fcc; hukum penyelesaian yang kukuh.

1931: Menemui peranan unsur mengaloi dalam mengembangkan dan mengecutkan zon.

1934: Polanyi Rusia, Orowan Hungary dan Taylor British masing-masing secara bebas mencadangkan teori kehelan untuk menerangkan ubah bentuk plastik keluli; kristalografi transformasi martensit.

1938: Mikroskop elektron dicipta.

1910: Keluli tahan karat dicipta, keluli tahan karat F dicipta pada tahun 1912, dsb.

1990: Mencipta penguji kekerasan Brinell, Griffith mencadangkan bahawa kepekatan tekanan boleh membawa kepada retakan mikro.

Peringkat keempat - penyelidikan mendalam tentang teori mikro

Kajian mendalam tentang teori mikroskopik: penyelidikan mengenai penyebaran atom dan intipatinya; penentuan lengkung TTT keluli; teori transformasi bainit dan martensit membentuk teori yang agak lengkap.

Penubuhan teori terkehel: Penciptaan mikroskop elektron membawa kepada pemerhatian pemendakan fasa kedua dalam keluli dan gelinciran terkehel, dan penemuan kehelan yang tidak lengkap, kerosakan susun, dinding terkehel, substruktur, jisim udara Cottrell dan fenomena lain, dan perkembangan teori dislokasi. Teori yang salah.

Instrumen saintifik baharu sentiasa dicipta: probe elektron, pelepasan ion medan dan mikroskop pelepasan elektron medan, mikroskop elektron penghantaran imbasan (STEM), mikroskop terowong pengimbasan (STM), mikroskop daya atom (AFM), dll.

2. Bahan logam moden

Penyelidikan dan pembangunan bahan struktur termaju adalah tema yang kekal.

Membangunkan bahan struktur berprestasi tinggi: daripada mengejar kekuatan tinggi, rintangan suhu tinggi, rintangan kakisan, dan rintangan haus untuk mengurangkan berat mekanikal, meningkatkan prestasi, dan memanjangkan hayat perkhidmatan. Pelbagai aplikasi daripada komposit kepada bahan struktur, seperti komposit matriks aluminium. Membangunkan keluli austenit suhu rendah untuk pelbagai siri kegunaan.

Mengubah bahan struktur tradisional: Cara-cara penting adalah untuk menjadikan struktur lebih halus dan lebih seragam, bahan menjadi lebih tulen, dan memberi perhatian kepada ketukangan. "Bahan keluli generasi baru" adalah dua kali lebih kuat daripada bahan keluli sedia ada. Insiden "9.11" di Amerika Syarikat mendedahkan rintangan yang lemah terhadap pelembutan suhu tinggi struktur keluli yang digunakan dalam pembinaan, yang menggalakkan pembangunan keluli tahan api dan tahan cuaca gulung panas kekuatan tinggi.

Membangunkan keluli berprestasi tinggi yang lain: Gunakan pelbagai proses baharu dan kaedah baharu untuk mencipta keluli alat baharu dengan keliatan yang baik dan rintangan haus. Pengaloian ekonomi adalah arah pembangunan keluli berkelajuan tinggi, dan pembangunan pelbagai teknologi rawatan permukaan untuk bahan alat adalah sangat penting dalam pembangunan bahan alat baharu.

Teknologi penyediaan lanjutan: seperti teknologi pemprosesan separa pepejal logam, kematangan dan penggunaan teknologi aloi aluminium-magnesium, had teknikal keluli sedia ada dan pengukuhan dan peneguhan keluli adalah hala tuju usaha.

3. Pembangunan mampan dan trend bahan logam

Pada tahun 2004, "Industri Bahan dalam Masyarakat Pekeliling—Pembangunan Mampan Industri Bahan" telah dicadangkan.

Metalurgi mikrob: pengeluaran bebas sisa, sudah diamalkan pada skala perindustrian di banyak negara. Amerika Syarikat menggunakan kaedah metalurgi mikrob untuk menghasilkan tembaga, menyumbang 10% daripada jumlah pengeluaran, dan Jepun secara buatan menanam asid untuk mengekstrak vanadium. Air laut adalah sejenis mineral cair, dan jumlah unsur pengaloian yang terkandung dalam air laut melebihi 10 bilion tan. Unsur-unsur seperti magnesium dan uranium kini boleh diekstrak daripada air laut. Kira-kira 20% daripada magnesium yang dihasilkan di dunia berasal dari air laut. Amerika Syarikat sudah memenuhi 80% permintaannya dengan magnesium ini.

Industri bahan kitar semula: Menyesuaikan diri dengan keperluan zaman, menyepadukan kesedaran ekologi dan alam sekitar ke dalam reka bentuk produk dan proses pengeluaran, menambah baik penggunaan bahan dan mengurangkan beban alam sekitar semasa pengeluaran dan penggunaan. Membangunkan industri yang membentuk kitaran murni "sumber → bahan → persekitaran".

Arah arus perdana pembangunan aloi adalah kurang mengaloi dan aloi tujuan am untuk membentuk sistem bahan hijau/ekologi, yang kondusif untuk pemulihan dan penggunaan semula bahan. Adalah perlu untuk menyelidik dan membangunkan bahan hijau dan bahan mesra alam yang berkait rapat dengan kehidupan manusia.

4. Aloi titanium dipanggil "logam angkasa" dan "keluli masa depan"

Aloi titanium mengekalkan kekuatan tinggi pada suhu tinggi dan rendah, dan rintangan kakisannya tidak dapat ditandingi. Titanium banyak terdapat di bumi (0.6%). Walau bagaimanapun, proses penapisan adalah rumit dan mahal, dan penggunaannya yang meluas adalah terhad. Aloi titanium akan menjadi salah satu bahan logam yang akan memberi sumbangan penting kepada manusia pada abad ke-21.

5. Logam bukan ferus

Sumber menghadapi masalah serius pembangunan tidak mampan, terutamanya disebabkan oleh kerosakan sumber yang serius, kadar penggunaan yang rendah dan pembaziran yang mengejutkan. Teknologi pemprosesan mendalam adalah mundur dan terdapat kekurangan produk mewah; terdapat sedikit pencapaian inovatif dan tahap perindustrian pencapaian teknologi tinggi tidak tinggi. Pembangunan bahan struktur berprestasi tinggi dan kaedah pemprosesan termaju mereka adalah arus perdana, seperti aloi aluminium-litium, aloi aluminium pemejalan cepat, dan lain-lain. Bahan berfungsi logam bukan ferus juga merupakan arah pembangunan.