1. Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft von Metallwerkstoffen
Phase 1 - Rohstahlproduktion
4300 v. Chr.: Natürliches Gold, Kupfer und Schmiedehandwerk
2800 v. Chr.: Eisenverhüttung
2000 v. Chr.: Wohlstand von Bronzewaren, Glockenspielen und Waffen (Shang, Zhou, Frühling und Herbst und Streitende Reiche)
Östliche Han-Dynastie: wiederholtes Schmieden von Stahl → der primitivste Verformungswärmebehandlungsprozess.
Abschrecktechnik: „Bad mit dem Ertränken von fünf Tieren, Abschrecken mit dem Fett von fünf Tieren“ (moderne Wasserabschreckung, Ölabschreckung).
König Fuchai von Wu und König Goujian von Yue
Bronzene Dun- und Zun-Teller aus der Shang- und Zhou-Dynastie
Menschliches Gesicht aus Bronze aus der Shang-Dynastie mit Längsaugen
Eine Kopie der Glocke aus Leigudun-Grab Nr. 2
Im Jahr 1981 wurde aus Grab Nr. 2 in Leigudun, Provinz Hubei, eine Reihe von Glockenspielen aus der Zeit der Streitenden Reiche ausgegraben, die einen präzisen Rhythmus und eine schöne Klangfarbe aufwiesen. Mit einem Gesamttonumfang von mehr als 5 Oktaven übertrifft es in Anzahl und Tonumfang nur die Glocken von Zeng Hou Yi. Es kann selbst gestimmt werden und es können verschiedene Musikstücke gespielt werden, die aus Fünf-, Sechs- und Siebentonskalen bestehen. Es sind fünf Personen erforderlich, um gemeinsam aufzutreten, und alle Stimmen erklingen im Einklang, symphonisch und überlappend, was dem unvergleichlichen Klang alter Musik würdig ist.
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Die zweite Stufe - die Grundlage der Disziplin metallischer Werkstoffe
Legen Sie den Grundstein für die Disziplinen Metallmaterialien: Metallographie, Metallographie, Phasenumwandlung und legierter Stahl usw.
1803: Dalton schlägt die Atomtheorie vor, Avogadro schlägt die Molekültheorie vor.
1830: Hessel schlägt 32 Kristalltypen vor und macht den Kristallindex populär.
1891: Wissenschaftler aus Russland, Deutschland, Großbritannien und anderen Ländern stellen unabhängig voneinander die Gitterstrukturtheorie auf.
1864: Sorby erstellt das erste metallografische Foto, neunmal, aber aussagekräftig.
1827: Karsten isolierte Fe3C aus Stahl und 1888 bewies Abel, dass es sich um Fe3C handelte.
1861: Ochernov schlägt das Konzept der kritischen Umwandlungstemperatur von Stahl vor.
Ende des 19. Jahrhunderts: Die Martensitforschung kam in Mode, Gibbs erlangte das Phasengesetz, Robert-Austen entdeckte die Mischkristalleigenschaften von Austenit und Roozeboom erstellte das Gleichgewichtsdiagramm des Fe-Fe3C-Systems.
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Die dritte Stufe – die große Entwicklung der Mikroorganisationstheorie
Legierungsphasendiagramm, Erfindung und Anwendung der Röntgenstrahlung, Aufstellung der Versetzungstheorie.
1912: Entdeckung von Röntgenstrahlen, bestätigt, dass (δ)-Fe bcc und -Fe fcc ist; Gesetz der festen Lösung.
1931: Entdeckung der Ausdehnung und Kontraktion des Bereichs der Legierungselemente.
1934: Der Russe Polanyi, der Ungar Orowan und der Brite Taylor schlagen unabhängig voneinander die Versetzungstheorie vor, um die plastische Verformung von Stahl zu erklären; die Kristallographie der martensitischen Umwandlung.
1938: Das Elektronenmikroskop wird erfunden.
1910: Ein Edelstahl wurde erfunden, und F-Edelstahl wurde 1912 erfunden.
1990: Griffith erfand den Brinell-Härteprüfer und schlug vor, dass Spannungskonzentration zu Mikrorissen führt.
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Die vierte Stufe – vertieftes Studium der Mikrotheorie
Eingehende Forschung zur mikroskopischen Theorie: Forschung zur Atomdiffusion und ihrem Wesen; Messung der TTT-Kurve aus Stahl; Die Bainit- und Martensit-Umwandlungstheorie bildete eine relativ vollständige Theorie.
Etablierung der Versetzungstheorie: Die Erfindung des Elektronenmikroskops führte zur Ausfällung der zweiten Phase in Stahl, dem Versetzungsschlupf, und zur Entdeckung unvollständiger Versetzungen, Stapelfehler, Versetzungswände, Unterstrukturen, Cottrell-Luftmassen usw. und entwickelte die Versetzungstheorie. falsche Theorie.
Ständig werden neue wissenschaftliche Instrumente erfunden: Elektronensonde, Feldionenemissionsmikroskop und Feldelektronenemissionsmikroskop, Rastertransmissionselektronenmikroskop (STEM), Rastertunnelmikroskop (STM), Rasterkraftmikroskop (AFM) usw.
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2. Moderne Metallmaterialien
Die Forschung und Entwicklung fortschrittlicher Strukturmaterialien ist ein ewiges Thema.
Entwickeln Sie leistungsstarke Strukturmaterialien: vom Streben nach hoher Festigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit bis hin zur Reduzierung des mechanischen Gewichts, der Verbesserung der Leistung und der Verlängerung der Lebensdauer. Ein breites Anwendungsspektrum von Verbundwerkstoffen bis hin zu Strukturmaterialien wie Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen. Entwickeln Sie austenitische Niedertemperaturstähle für verschiedene Anwendungen.
Transformation traditioneller Strukturmaterialien: Der wichtige Weg besteht darin, feinere und gleichmäßigere Strukturen, reinere Materialien und eine Konzentration auf das Handwerk zu erreichen. Der „Stahlwerkstoff der neuen Generation“ ist doppelt so stark wie bestehende Stahlwerkstoffe. Der „9.11“-Vorfall in den Vereinigten Staaten offenbarte die geringe Beständigkeit von im Bauwesen verwendeten Stahlkonstruktionen gegenüber Erweichung bei hohen Temperaturen, was die Entwicklung von hochfestem, warmgewalztem, feuerbeständigem und wetterbeständigem Stahl förderte.
Entwickeln Sie weitere Hochleistungsstähle: Nutzen Sie verschiedene neue Verfahren und neue Methoden, um neue Werkzeugstähle mit guter Zähigkeit und Verschleißfestigkeit herzustellen. Wirtschaftliches Legieren ist eine Entwicklungsrichtung von Schnellarbeitsstahl, und die Entwicklung verschiedener Oberflächenbehandlungstechnologien für Werkzeugmaterialien ist für die Entwicklung neuer Werkzeugmaterialien von großer Bedeutung.
Fortschrittliche Vorbereitungstechnologie: wie die halbfeste Metallverarbeitungstechnologie, die Reife und Anwendung der Aluminium-Magnesium-Legierungstechnologie, die technischen Grenzen des vorhandenen Stahls sowie die Verstärkung und Zähigkeit von Stahl sind die Richtungen der Bemühungen.
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3. Nachhaltige Entwicklung und Trend von Metallwerkstoffen
Im Jahr 2004 wurde der Vorschlag „Materialindustrie in einer Recyclinggesellschaft – Nachhaltige Entwicklung der Materialindustrie“ vorgeschlagen.
Mikrobielle Metallurgie: Abfallfreie Produktion, in vielen Ländern bereits industriell hergestellt. Kupfer, das in den Vereinigten Staaten durch mikrobielle Metallurgie hergestellt wird, macht 10 Prozent der Gesamtproduktion aus, und in Japan werden Seescheiden künstlich gezüchtet, um Vanadium zu gewinnen. Meerwasser ist ein flüssiges Mineral und die Menge der im Meerwasser enthaltenen Legierungselemente übersteigt 10 Milliarden Tonnen. Jetzt können Magnesium, Uran und andere Elemente aus Meerwasser gewonnen werden. Etwa 20 Prozent des weltweit produzierten Magnesiums stammen aus Meerwasser, und die Vereinigten Staaten decken bereits 80 Prozent des Bedarfs an dieser Art von Magnesium.
Recyclingmaterialindustrie: Um sich an die Bedürfnisse der Zeit anzupassen, Umwelt- und Umweltbewusstsein in die Gestaltung von Produkten und Produktionsprozessen zu integrieren, die Ausnutzungsrate von Materialien zu verbessern und die Umweltbelastung im Produktions- und Nutzungsprozess zu reduzieren. Entwickeln Sie eine Industrie, die einen positiven Kreislauf aus „Ressourcen→Materialien→Umwelt“ bildet.
Die Hauptrichtung der Legierungsentwicklung sind niedriglegierte Legierungen und Allzwecklegierungen, die ein grünes/ökologisches Materialsystem bilden, das dem Recycling und der Wiederverwertung von Materialien förderlich ist. Es ist notwendig, grüne Materialien und umweltfreundliche Materialien zu erforschen und zu entwickeln, die eng mit dem Leben der Menschen verbunden sind.
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4. Titanlegierung wird „Weltraummetall“ und „Zukunftsstahl“ genannt
Titanlegierungen können bei hohen und niedrigen Temperaturen eine hohe Festigkeit beibehalten und ihre Korrosionsbeständigkeit ist unübertroffen. Titan ist auf der Erde reichlich vorhanden (0,6 Prozent). Allerdings ist der Extraktionsprozess kompliziert, die Kosten hoch und die breite Anwendung begrenzt. Titanlegierungen werden eines der Metallmaterialien sein, die im 21. Jahrhundert wichtige Beiträge für die Menschheit leisten werden.
5. Nichteisenmetalle
Die Ressourcen stehen vor einem ernsten Problem der nicht nachhaltigen Entwicklung, hauptsächlich aufgrund schwerwiegender Ressourcenschäden, geringer Auslastungsrate und alarmierender Verschwendung. Intensive Verarbeitungstechnik ist rückständig, es mangelt an High-End-Produkten; Es gibt nur wenige innovative Errungenschaften und der Industrialisierungsgrad der High-Tech-Errungenschaften ist nicht hoch. Die Entwicklung von Hochleistungsstrukturmaterialien und deren fortschrittlichen Prozessmethoden steht im Mittelpunkt, wie zum Beispiel: Aluminium-Lithium-Legierungen, schnell erstarrende Aluminiumlegierungen usw. Funktionsmaterialien aus Nichteisenmetallen sind ebenfalls die Entwicklungsrichtung.
