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论金属材料与人类发展

第一篇：论金属材料与人类发展论金属材料与人类发展沈凤摘要：介绍了金属材料在人类社会进步中的重要性，突出介绍了合金钢及其发展，又着重介绍属于合金钢的新型金属材料目前的战略性研究，不同分类属性以及在生活中的重要应用。参考文献：材料科学概论材料与人类文明合金钢的现状与未来新型金属材料及其应用研究金属材料科学的发展历程与人类思维方式的演变我国低合金钢及微合金钢的发展、问题和方向众所周知，材料既是运用于人类社会，能经济地制造有用器件的实体物质。材料的范围非常广阔，其中包括：钢铁，土石，陶瓷，纤维，橡胶等众多千变万化的物质。随着人类科技文明的不断发展，材料的不同属性也被不断创新地结合起来形成越来越广泛使用的先进复合材料。毫无疑问人类社会的历史就是一部利用材料为文明进步铺垫的历史，人类使用材料的历史已有7个时代，人类知识和经验的增长过程中，材料的使用才得以发展。我们可从中得知：是哪些或哪类材料在一定的历史条件下最能满足技术和经济的需要；而从中我们不得不承认，在千变万化的材料的世界，金属材料无论在过去还是现在，始终占有及其重要的地位。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。从金属材料的定义来看，金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳2％～4％的铸铁，含碳小于2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。历史上来看公元1000年以后，技术领域才开始了一个新时代。原料的开采和加工技术经历了重要的繁荣阶段，当时以水力为驱动能代替以往动物和人的力量。利用水力驱动的鼓风机使冶炼达到的温度，可将铁化为液体，铁在炉火中被加工成可锻铁，从而发明了精炼法。此法直到18世纪末才被其它方法淘汰，直到这时才可以大量生产质量较高的铁。因此，可以说正式炼铁技术的大力发展催动了西方伟大的工业革命，从此，西方世界整整强大起来。在目前和可预见的未来,合金钢仍然是社会和经济发展所需要的重要材料。新型合金钢必须满足社会发展对钢铁生产、加工、使用和回收等环节提出的节约能源、节省资源、保护环境的要求为此,合金钢将向高性能和多品种方向发展。概述了高强度低合金钢、合金结构钢、超高强度钢、不锈耐蚀钢、耐热钢、工具钢、模具钢、轴承钢等合金钢的现状和发展趋势。钢铁材料以其资源丰富、生产规模大、易于加工、性能多样、价格低廉、使用方便和便于回收等特征成为工业生产和人民生活中广泛使用的材料。合金钢的开发现状可以描述为高性能化和多品种化。由于采用新技术、新装备、新工艺和新的检测技术如精料、高洁净度冶炼、连铸、高精度轧制、控轧控冷、可控气氛热处理、在线检测和精整等,合金钢的洁净度、均匀度、组织细化度和尺寸精度等得到了提高。合金钢的洁净度提高到一定程度后,不但原有性能大幅度改善,而且还能赋予合金钢新的特性，例如轴承钢的氧含量降低后，轴承寿命的提高幅度超过一个数量级，磷含量降低到3×10的-6次方后奥氏体不锈钢则对应力腐蚀免疫，通过控制齿轮钢中的元素含量,可将淬透性带波动控制在4HRC范围内,从而提高齿轮的精度和寿命，大型模具钢需要三向力学性能相当,特别是三向塑性基本相当。组织的超细化可以在提高强度的同时改善韧性。合金钢除了种类繁多之外,在规格上也表现出与众不同的特点。除了板、管、丝、带、棒和异型材之外,还有复合材、表面合金化材、表面处理材、静锻材、精密铸件、粉末冶金制品。进人21世纪后,高层建筑、深层地下和海洋设施、大跨度重载桥梁、轻型节能汽车、石油开采和长距离油气输送管线、大型储存容器、工程机械、精密仪器、大型民用船舶、军用舰艇、航空航天器、高速铁路设施、能源设施等国民经济的各个部门都需要性能高、使用寿命长且成本低的新型合金钢,新型合金钢必须同时满足社会发展对钢铁生产、加工、使用和回收等环节提出的节约能源、节省资源、保护环境的要求。近年来我国低合金钢及微合金钢的科研、生产和应用领域在国家“九五”攻关期间有了突飞猛进的变化:我国钢产量突破1亿t,新型的低合金钢开发在我国已形成一个自成体系的微合金钢门类。形成了一批微合金钢开