L'utilisation de métaux humains, le passé, le présent et l'avenir des matériaux métalliques

1. Histoire des matériaux métalliques

1, la première étape - l'utilisation de métaux primitifs, l'émergence du fer et de l'acier

(1) B.C5000Vers l'année: l'utilisation de l'or naturel, du cuivre, du plomb, des outils de cuivre, des appareils d'or, du cuivre et de la pierre

Colombie-Britannique5040à4840En 2018, ces outils ont été inclus dans le sud de la SerbiePlocnikDéterré38Les articles de bronze rouge le plus accrocheur sont la Colombie-Britannique5040-4840Année, poids total16Kilogramme. Les Balkans sont également le berceau de la première apparition de diverses technologies métallurgiques, notamment la fusion du plomb, de l'or, du bronze en étain et de l'argent. Par exemple, à propos de la Colombie-Britannique5200AnnéesAnimerLes scories de plomb ont été découvertes sur le site, ce qui peut marquer la naissance de la technologie de fusion de plomb. Pendant ce temps, l'est de la Bulgarie concerne la Colombie-Britannique4650La fusion de l'or a commencé dans l'année, dont la bulgarie est la plus accrocheuseVarnaDéniché du cimetière3100Varelles d'or, poids total5Kilogramme. La technologie de fusion du bronze en étain a également été développée dans le sud de la Serbie et dans toute la Bulgarie.PlocnikLes feuilles de bronze en étain trouvées sur le site nous fournissent des preuves chronologiques exactes. Ensemble, ces résultats démontrent la position indispensable des Balkans dans le développement de la technologie métallurgique précoce.

(2) B.C4000Environ 10 ans: développement de la technologie de fusion en cuivre

Environ aujourd'hui6000Il y a quelques années, la technologie de fusion de cuivre dans l'est de Türkiye était assez mature et se propage progressivement aux environs. Au cours de cette période, de faibles niveaux de cuivre d'arsenic ont commencé à apparaître dans de nombreux endroits. Il est temps de sortir avec5500En 2008, les gens ont commencé à produire consciemment des alliages de cuivre tels que le cuivre de l'arsenic.

(3) B.C4000Année à la Colombie-Britannique500Année: l'émergence du bronze à l'âge du bronze

Southern Iran et Mésopotamie en Colombie-Britannique4000~ Ancien3000Les articles en bronze ont été utilisés en 2008, l'Europe était BC4000~ Ancien3000Année.

Les premiers bronzes en Chine peuvent être retracés à environ la Colombie-Britannique30002019, Inde et Egypte en Colombie-Britannique3000~ Ancien2000En 2019, des bronzes ont également été trouvés. Le bronze a été utilisé plus tard en Afrique, au plus tard en Colombie-Britannique1000Année ~ AD en début.

Colombie-Britannique2000Vers l'année, l'utilisation des articles en bronze est devenue populaire à grande échelle et l'âge du bronze est arrivé."Âge de bronze"Ce nom fait référence à la Colombie-Britannique2000Année à la Colombie-Britannique500Au cours de cette période 2019, divers navires en bronze, outils et armes sont apparus au cours de cette période.

(4) B.C3000Vers l'année: utilisation directe du fer météorite dans la nature.

Colombie-Britannique3500Des objets de fer ont été trouvés dans l'Égypte ancienne vers l'année, y compris7,5%Le nickel, qui indique clairement qu'ils proviennent des météores, c'est-à-dire des météorites.2013En 2018, dans un article publié dans la revue Archaeological Sciences, les scientifiques sont venus de la Colombie-Britannique3200Les anciens perles de fer égyptienne ont été testées vers l'année et ont confirmé qu'elles étaient faites de météorites de fer.

(5) B.C1500Année: L'émergence de la technologie des fusions de fer

Le plus ancien outil de fusion de fer déterré dans le monde est un poignard à manchette de cuivre et à lame de fer dénigré des tombes des ancêtres hittites dans le nord de la Turquie (Anatolie). C'est maintenant4500Année (BC2500Année). L'âge de cette relique culturelle a été testé et déterminé comme étant obtenu à partir de la fusion. Il y a une période complète entre l'âge représenté par cette relique culturelle et la popularité des outils en fer de fusion.1000Aucun nouvel outils de fonte de fonte n'a été déterré en 2008, donc cette relique culturelle est très précieuse.

Le plus ancien outil de fonte de fer découvert en Chine est deux barres de fer déterrées de la tombe culturelle Mogou Siwa dans le comté de Lintan, province de Gansu. C'est maintenant3510Année~ 3310Entre les années (BC1510Année~Colombie-Britannique1310Année).

Colombie-Britannique1800En 2019, le département indien des technologies de fusion de fer est apparu.

À propos de la Colombie-Britannique1500En 2018, la technologie de fonte de fer s'est développée et, à l'heure actuelle, l'Égypte a commencé à utiliser largement le fer.

De la Colombie-Britannique1400Vers 2018, les Hittites et les Assyriens en Asie Mineure près de la mer Noire ont commencé à utiliser des outils et des armes en fer à grande échelle.

(6) B.C1200Année: l'arrivée de l'âge du fer

Colombie-Britannique1200Année: L'utilisation d'outils de fer a progressivement commencé à devenir populaire, marquant l'arrivée de l'âge du fer.

Au Moyen-Orient, l'utilisation du fer a commencé à approximativement la Colombie-Britannique1200Année;

Europe de l'Est-Colombie-Britannique1000Vers l'année, l'Europe de l'Est a commencé à entrer dans l'âge du fer;

Europe Centrale-En Europe centrale, l'âge du fer est généralement divisé en âge pré-fer(Colombie-Britannique800Année à l'annonce450Année)Et l'ère post-fer(Par la Colombie-Britannique450Le début de l'année);

Royaume-Uni et Irlande--À propos de la Colombie-Britannique500En 2018, la connaissance de la fusion de fer a été répandue en Grande-Bretagne;

En Chine, l'utilisation généralisée des outils de fer était de la Colombie-Britannique600Vers 2019.

(7) B.C1000Année: l'émergence de l'acier

Les métallurgistes de l'âge du fer ont découvert qu'un sous-produit se produirait accidentellement pendant leur processus de fonte de fer - l'acier.

L'une des premières sources du mot "Steel" était la Colombie-Britannique7Hérodote, historien grec au siècleHérodote) représenté par Gracos de Chios (Glaucus) Incrusté dans un bol de texte.

Colombie-Britannique3Century: L'Inde a fondu "UZ Steel", et ce matériau est toujours célèbre pour sa qualité.

L'histoire de la Chine en acier peut être retracée en Colombie-Britannique2Au cours du siècle, son processus de fabrication d'acier était proche de la "méthode d'acier de convertisseur d'acide de Bessemay"

Lorsque l'acier et ses propriétés supérieures ont été découvertes, les artisans de l'âge du fer ont fabriqué des outils et des armes, tels que des couteaux. Un nouveau processus a rapidement émergé, comme la trempe, qui plonge les pièces en acier transformées dans l'eau ou l'huile pour les refroidir rapidement, augmentant ainsi leur dureté. Dans une archéologie à Chypre, il a été découvert dès la Colombie-Britannique1100Des années d'artisans savaient comment faire des couteaux éteintes et endurcis.

Cependant, l'acier est encore un processus lourd et difficile dans les temps anciens, donc peu de produits en acier étaient considérés comme extrêmement précieux.

(8) Du XVe siècle: vulgarisation de l'acier

arriver15Au cours du siècle, l'acier a été largement utilisé dans le monde entier. La production d'épées met en évidence les excellentes caractéristiques de l'acier, et la lame doit être dure, dure et nette. De Damas et des épées de Tolède aux épées de samouraïs balancées par des samouraïs japonais, l'acier était le meilleur choix pour faire les meilleures armes pendant cette période.

2, Phase 2 - Les bases de la discipline des matériaux métalliques

Posez les bases des disciplines des matériaux métalliques: métallographie, métallographie, transformation de phase et acier en alliage, etc.

1803Année: Dalton a proposé la théorie des atomes, et Avogadro a proposé la théorie des molécules.

1830Année:Hesselproposer32Type de cristal de graines, indice de cristal populaire.

18912019: Des scientifiques de la Russie, de l'Allemagne, de la Grande-Bretagne et d'autres pays ont établi indépendamment la théorie de la structure de la matrice des points.

1864Année:SorbyPréparez la première photo métallographique.9fois, mais c'est d'une grande importance.

1827Année:KarstenSéparé de l'acierFE3C,1888AnnéeAbelProuver ceFE3C.

1861Année: Ochirnov a proposé le concept de température de transition critique de l'acier.

19À la fin du siècle: la recherche sur la martensite est devenue à la mode,GibbsObtenez la loi de la phase,Robert-AustenLes propriétés de la solution solide à l'austénite ont été découvertes.RoofoomÉtabliFE-Fe3cDiagramme d'équilibre du système.

3, La troisième étape - le grand développement de la théorie de la micro-organisation

Diagramme de phase en alliage,XInvention et application des rayons, établissement de la théorie de la dislocation.

1912Année: découverteXRayon, confirmant α (δ)-FeOuiBCC, √-FeOuiFCC; Règles de solution solide.

1931Année: L'expansion et la réduction de l'effet de la zone γ des éléments d'alliage ont été découvertes.

1934Année: RussiePolanyi,HongrieOrowanEt le Royaume-UniTaylorChacun a proposé indépendamment la théorie de la dislocation pour expliquer la déformation plastique de l'acier; Crystallographie de la transformation de la martensite.

1938Année: microscope électronique inventé.

1910Année: inventionUNAcier inoxydable,1912Inventé en 2019FAcier inoxydable, etc.

1990Année: a inventé le compteur de dureté Brinell.GriffhIl est proposé que la concentration de stress puisse entraîner des microfissures.

4, Étape 4 - étude approfondie de la micro-théorie

Étude approfondie de la théorie microscopique: étude de la diffusion atomique et de son essence; acierTTTDétermination de la courbe; Les théories de la transformation de la bainite et de la martensite ont formé une théorie relativement complète.

Établissement de la théorie de la dislocation: L'invention de la microscopie électronique a provoqué l'observation de la précipitation de la deuxième phase en acier, un glissement de dislocation, une dislocation incomplète, une dislocation de couche, une paroi de dislocation, une substructure,CottrellLa théorie de la dislocation a été développée pour la masse du gaz et d'autres phénomènes.

De nouveaux instruments scientifiques sont constamment inventés: sondes électroniques, microscopes en émission d'ions champs, microscopes d'émission d'électrons de champ, microscopes électroniques à transmission à balayage (TIGE), microscope à tunnel à balayage (STM), microscope à force atomique (AFM)attendez.

2. Matériaux métalliques modernes

La recherche et le développement de matériaux structurels avancés sont un thème éternel.

Développer des matériaux structurels à haute performance: de la poursuite d'une résistance à haute résistance à haute température, à une résistance à la corrosion et à la résistance à l'usure à la réduction du poids mécanique, à l'amélioration des performances et à l'extension de la durée de vie. Une large gamme d'applications de matériaux composites à des matériaux structurels, tels que les matériaux composites à base d'aluminium. Développer des aciers austénitiques à basse température pour diverses gammes d'utilisations.

Transformer les matériaux structurels traditionnels: La façon importante est d'avoir des structures plus fines et plus uniformes, des matériaux plus purs et de faire attention au processus. "Nouvelle génération de matériaux en acier"La résistance est le double de celle des matériaux en acier existants. beau"9.11«L'incident a exposé la mauvaise résistance à un ramollissement à haute température des structures en acier pour la construction, favorisant ainsi le développement de l'acier à intempéries réfractaires à chaud à chaud.

Développer d'autres aciers haute performance: utilisez divers nouveaux processus et méthodes pour créer de nouveaux aciers à outils avec une bonne résistance à la ténacité et à l'usure. L'alliage économique est une direction de développement de l'acier à grande vitesse. Le développement de diverses technologies de traitement de surface des matériaux d'outils est d'une grande importance dans le développement de nouveaux matériaux d'outils.

Technologie avancée de préparation: comme la technologie de traitement semi-solide en métal, la maturité et l'application de la technologie en alliage d'aluminium-magnésium, les limites techniques des aciers existants et du durcissement en acier sont les directions des efforts.

3. Développement durable et tendances des matériaux métalliques

2004Proposé en 2018"L'industrie des matériaux dans une société circulaire - le développement durable de l'industrie des matériaux."

Métallurgie microbienne: production sans déchets, la production industrielle a été réalisée dans de nombreux pays. Le cuivre produit par les États-Unis utilisant des méthodes de métallurgie microbienne explique la sortie totale10%, Les giclées de mer artificielles japonaises ont été cultivées pour extraire le vanadium. L'eau de mer est un minerai liquide, et la quantité d'éléments d'alliage dans l'eau de mer est plus que100100 millions de tonnes. De nos jours, le magnésium, l'uranium et d'autres éléments peuvent être extraits de l'eau de mer, et le magnésium produit dans le monde entier concerne le magnésium20%De l'eau de mer, les États-Unis ont répondu à la demande80%.

Recycler l'industrie des matériaux: s'adapter aux besoins de l'époque, intégrer la sensibilisation à l'environnement écologique dans la conception des produits et les processus de production, améliorer le taux d'utilisation des matériaux et réduire la charge environnementale pendant la production et l'utilisation. Développer des industries qui forment un cycle vertueux de "Ressources → Matériaux → Environnement".

La direction dominante du développement des alliages est de réduire l'alliage et l'alliage général pour former le vert/Le système de matériaux écologiques est propice au recyclage et au recyclage des matériaux. Nous devons rechercher et développer des matériaux verts et des matériaux respectueux de l'environnement qui sont étroitement liés à la vie des gens.

4. L'alliage de titane s'appelle "Space Metal" et "Future Steel"

L'alliage de titane fait référence à une variété de métaux en alliage en titane et à d'autres métaux. Le titane est20siècle50Un métal structurel important développé dans les années, l'alliage de titane a une forte résistance, une bonne résistance à la corrosion et une forte résistance à la chaleur.20siècle50~60À l'époque, l'objectif principal était de développer des alliages de titane à haute température pour les moteurs d'avion et les alliages de titane structurels pour les moteurs d'avion. Les alliages de titane peuvent maintenir une forte résistance à des températures élevées et basses, et leur résistance à la corrosion est inégalée. La teneur en titane est assez élevée sur la terre (0,6%). Cependant, le processus de raffinage est complexe, le coût est élevé et l'application large est limitée. Les alliages de titane seront l'un des matériaux métalliques qui ont apporté une contribution importante à l'humanité au 21e siècle.

70Un lot d'alliages de titane résistants à la corrosion a été développé au cours de l'année.80Depuis l'âge, les alliages de titane résistants à la corrosion et les alliages de titane à haute résistance ont été développés. L'alliage de titane est principalement utilisé pour fabriquer des pièces de compresseur de moteur d'avion, suivis des roquettes, des missiles et des parties structurelles des avions à grande vitesse.

70Depuis l'âge, les machines civiles ont commencé à utiliser des alliages de titane, comme Boeing.747La quantité de titane utilisée par les avions de passagers est3640Plus que des kilogrammes. Le nombre de Mach est supérieur à2.5L'utilisation du titane dans l'avion est principalement utilisée pour remplacer l'acier afin de réduire le poids de la structure. Un autre exemple est les États-UnisSR-71Avion de reconnaissance à haute vitesse à haute vitesse(Le numéro de Mach Flying est3, Altitude de vol26212riz), Le titane explique le poids de la structure de l'avion93%, connu sous le nom"Tout titane"avion.

V. Métaux non ferreux et alliages non ferreux

Les ressources sont confrontées à de graves problèmes de développement non durable, principalement en raison de dommages graves aux ressources et aux faibles taux d'utilisation, et aux déchets incroyables. La technologie de traitement en profondeur est en arrière et les produits haut de gamme font défaut; Il y a peu de réalisations innovantes, et le degré d'industrialisation des réalisations de haute technologie n'est pas élevé. Le développement de matériaux structurels à haute performance et de leurs processus avancés est grand public, tels que: alliage d'aluminium-lithium, alliage d'aluminium de solidification rapide, etc. Les matériaux fonctionnels métalliques non ferreux sont également la direction de développement.

Les métaux non ferreux, les métaux non ferreux dans un sens étroit, sont également appelés métaux non ferreux. Ils se réfèrent à tous les métaux sauf le fer (parfois aussi le manganèse et le chrome) et les alliages à base de fer. Ils peuvent être divisés en métaux lourds (comme le cuivre, le plomb, le zinc), les métaux légers (comme l'aluminium, le magnésium), les métaux précieux (comme l'or, l'argent, le platine) et les métaux rares (comme le tungstène, le molybdène, le germanium, le lithium, le lanthane et l'uranium). Le métal non ferreux généralisé comprend également des alliages non ferreux, qui sont basés sur un métal non ferreux (généralement plus grand que50%), un alliage composé d'un ou plusieurs autres éléments ajoutés.

La résistance et la dureté des alliages non ferreux sont généralement plus élevées que celles des métaux purs, avec une résistance plus grande que celle des métaux purs, un coefficient de température de résistance plus petit, et ont de bonnes propriétés mécaniques complètes. Les alliages non ferreux couramment utilisés comprennent l'alliage d'aluminium, l'alliage de cuivre, l'alliage de magnésium, l'alliage de nickel, l'alliage d'étain, l'alliage de tantalum, l'alliage de titane, l'alliage de zinc, l'alliage de molybdène, le zirconium, etc.

Les métaux non ferreux sont des matériaux de base essentiels et des matériaux stratégiques importants pour l'économie nationale, la vie quotidienne des gens, l'industrie de la défense nationale et le développement scientifique et technologique. Les métaux non ferreux sont indispensables pour la modernisation agricole, la modernisation industrielle, la défense nationale et la science et la modernisation des technologies. Par exemple, les composants ou composants requis pour les armes de pointe tels que les avions, les missiles, les fusées, les satellites, les sous-marins nucléaires, ainsi que les technologies de pointe telles que l'énergie atomique, la télévision, les communications, les radars, les ordinateurs électroniques sont principalement en métaux légers et en métaux rares en métaux non ferraux; De plus, sans nickel, cobalt, tungstène, molybdène, vanadium et niobium, il n'y a pas de production d'acier en alliage. La quantité de métaux non ferreux utilisés est également assez considérable pour certaines utilisations (comme l'industrie de l'énergie, etc.). De nombreux pays du monde, en particulier les pays industriels développés, sont en concurrence pour développer l'industrie des métaux non ferreux et augmenter les réserves stratégiques des métaux non ferreux.