El uso de metales humanos, el pasado, el presente y el futuro de los materiales metálicos

1. Historia de materiales metálicos

1, la primera etapa: el uso de metales primitivos, la aparición de hierro y acero

(1)ANTES DE CRISTO5000Alrededor del año: el uso de oro natural, cobre, plomo, herramientas de cobre, dispositivos de oro, cobre y piedra

antes de Cristo5040a4840En 2018, estas herramientas se incluyeron en el sur de Serbia.PlocnikDesenterrado38La vajilla de bronce roja más llamativa es BC5040-4840Año, peso total16Kilogramo. Los Balcanes también son la cuna de la primera aparición de varias tecnologías metalúrgicas, incluida la fundición de plomo, oro, bronce de estaño y plata. Por ejemplo, sobre BC5200AñosBearovodeLa escoria de plomo se desenterró en el sitio, lo que puede marcar el nacimiento de la tecnología de fundición de plomo. Mientras tanto, el este de Bulgaria se trata de BC4650La fundición de oro comenzó en el año, la más llamativa de la cual es BulgariaVarnaDescubierto del cementerio3100Goldware, peso total5Kilogramo. La tecnología de fundición de bronce de estaño también se ha desarrollado en el sur de Serbia y en toda Bulgaria.PlocnikLas láminas de bronce de estaño encontradas en el sitio nos proporcionan evidencia cronológica exacta. Juntos, estos hallazgos demuestran la posición indispensable de los Balcanes en el desarrollo de la tecnología metalúrgica temprana.

(2)ANTES DE CRISTO4000Alrededor de 10 años: Desarrollo de la tecnología de fundición de cobre

Aproximadamente hoy6000Hace unos años, la tecnología de fundición de cobre en el este de Türkiye era bastante madura y se extendía gradualmente a las áreas circundantes. Durante este período, los bajos niveles de cobre arsénico comenzaron a aparecer en muchos lugares. Es hora de salir5500En 2008, las personas comenzaron a producir aleaciones de cobre conscientemente como el cobre arsénico.

(3)ANTES DE CRISTO4000Año a BC500Año: el surgimiento de bronce a la edad de bronce

Sur de Irán y Mesopotamia en BC4000~ Ex3000Bronce Ware ha sido utilizado en 2008, Europa fue BC4000~ Ex3000Año.

Los primeros bronces en China se remontan a aproximadamente BC30002019, India y Egipto en BC3000~ Ex2000En 2019, también se encontraron bronces. El bronce se usó más tarde en África, aproximadamente más tarde que BC1000Año ~ anuncio temprano.

antes de Cristo2000Alrededor del año, el uso de Ware de bronce se hizo popular a gran escala, y llegó la Edad de Bronce."Edad de bronce"Este sustantivo se refiere a BC2000Año a BC500Durante este período de 2019, aparecieron varios buques de bronce, herramientas y armas durante este período.

(4)ANTES DE CRISTO3000Alrededor del año: utilización directa del hierro meteorito en la naturaleza.

ANTES DE CRISTO3500Los objetos de hierro se encontraron en el antiguo Egipto alrededor del año, incluido7.5%Níquel, que indica claramente que se originan en meteoros, es decir, meteoritos.2013En 2018, en un artículo publicado en la revista Archaeological Sciences, los científicos vinieron de BC3200Las antiguas cuentas de hierro egipcio se probaron alrededor del año y confirmaron que estaban hechos de meteoritos de hierro.

(5)ANTES DE CRISTO1500Año: la aparición de la tecnología de fundición de hierro

La herramienta de fundición de hierro más antigua desenterrada en el mundo es una daga con mango de cobre y pala de hierro desenterrada de las tumbas de los antepasados hititas en el norte de Turquía (Anatolia). Es ahora4500Año (BC2500Año). La edad de esta reliquia cultural se probó y determinó que se obtuvo de la fundición. Hay un período completo entre la edad representada por esta reliquia cultural y la popularidad de las herramientas de hierro fundido.1000No se desenterraron nuevas herramientas de hierro de fundición en 2008, por lo que esta reliquia cultural es muy preciosa.

La herramienta de fundición de hierro más antigua descubierta en China son dos barras de hierro desenterradas de la tumba cultural Mogou Siwa en el condado de Lintan, provincia de Gansu. Es ahora3510Año~ 3310Entre años (BC1510Año~antes de Cristo1310Año).

antes de Cristo1800En 2019, apareció el Departamento de Tecnología Indian Iron Smithing.

Sobre BC1500En 2018, se desarrolló la tecnología de fundición de hierro, y en este momento, Egipto comenzó a usar el hierro ampliamente.

De BC1400Alrededor de 2018, los hititas y asirios en Asia Menor, cerca del Mar Negro, comenzaron a usar herramientas y armas de fabricación de hierro a gran escala.

(6)ANTES DE CRISTO1200Año: la llegada de la era del hierro

antes de Cristo1200Año: El uso de herramientas de hierro comenzó a hacerse popular, marcando la llegada de la Edad del Hierro.

En el Medio Oriente, el uso de hierro comenzó aproximadamente BC1200Año;

Europa Oriental-antes de Cristo1000Alrededor del año, Europa del Este comenzó a ingresar a la Edad del Hierro;

Europa central-En Europa central, la Edad del Hierro generalmente se divide en la era previa al hierro(antes de Cristo800Año a AD450Año)y la era posterior al hierro(Por BC450El comienzo del año);

Reino Unido e Irlanda--Sobre BC500En 2018, el conocimiento de la fundición de hierro se extendió a Gran Bretaña;

En China, el uso generalizado de herramientas de hierro era BC600Acerca de 2019.

(7)ANTES DE CRISTO1000Año: la aparición de acero

Los metalurgistas en la Edad del Hierro han descubierto que un subproducto ocurriría accidentalmente durante su proceso de fundición de hierro: el acero.

Una de las primeras fuentes de la palabra "acero" fue BC7Heródoto, un historiador griego en el sigloHeródoto) representado por Gracos of Chios (Glauco) Con incrustaciones en un tazón de texto.

antes de Cristo3Century: India Smithed "Uz Steel", y este material sigue siendo famoso por su calidad.

El historial de fabricación de acero de China se remonta a BC2En el siglo, su proceso de fabricación de acero estaba cerca del "Método de fabricación de acero del convertidor de ácido Bessemay"

Cuando se descubrieron el acero y sus propiedades superiores, los artesanos de la Edad del Hierro hicieron herramientas y armas, como cuchillos. Pronto surgió un nuevo proceso, como el enfriamiento, que sumerge las piezas de acero procesadas en agua o aceite para enfriarlos rápidamente, aumentando así su dureza. En una arqueología en Chipre, se descubrió desde BC1100Años de artesanos sabían cómo hacer cuchillos apagados y endurecidos.

Sin embargo, la creación de acero seguía siendo un proceso engorrosa y difícil en la antigüedad, por lo que pocos productos de acero se consideraban extremadamente preciosos.

(8) Siglo XV: popularización del acero

llegar15En el siglo, el acero ha sido ampliamente utilizado en todo el mundo. La producción de espadas resalta particularmente las excelentes características del acero, y la cuchilla debe ser dura, dura y aguda. Desde las espadas de Damasco y Toledo hasta las espadas samurai balanceadas por el samurai japonés, el acero fue la mejor opción para hacer las mejores armas durante ese período.

2, Fase 2 - Los conceptos básicos de la disciplina de materiales metálicos

Establecer las bases para disciplinas de materiales metálicos: metalografía, metalografía, transformación de fase y acero de aleación, etc.

1803Año: Dalton propuso la teoría de los átomos, y Avogadro propuso la teoría de las moléculas.

1830Año:Sarcaproponer32Tipo de cristal de semillas, índice de cristal popular.

18912019: los científicos de Rusia, Alemania, Gran Bretaña y otros países establecieron independientemente la teoría de la estructura de la matriz del punto.

1864Año:SorbyPrepare la primera foto metalográfica.9veces, pero es de gran importancia.

1827Año:KarstenSeparado del aceroFe3c,1888AñoAbelProbar estoFe3c.

1861Año: Ochirnov propuso el concepto de temperatura crítica de transición del acero.

19A finales de siglo: la investigación martensita se ha vuelto de moda,GibbsObtener la ley de la fase,Robert-AustenSe descubrieron las propiedades de la solución sólida de austenita.RojizoEstablecidoFe-Fe3cDiagrama de equilibrio del sistema.

3, La tercera etapa: el gran desarrollo de la teoría de la microorganización

Diagrama de fase de aleación,incógnitaInvención y aplicación de Ray, Establecimiento de la teoría de dislocación.

1912Año: descubrimientoincógnitaRayo, confirmando α (δ)-SeSíBCC√-SeSíFCC; Reglas de solución sólida.

1931Año: se descubrió la expansión y reducción del efecto de la zona γ de los elementos de aleación.

1934Año: RusiaPolanyi,HungríaOrowany el Reino UnidoTaylorCada uno propuso independientemente la teoría de dislocación para explicar la deformación plástica del acero; Cristalografía de la transformación de martensita.

1938Año: microscopio electrónico inventado.

1910Año: invenciónAAcero inoxidable,1912Inventado en 2019FAcero inoxidable, etc.

1990Año: inventó el medidor de dureza Brinell.GriffithSe propone que la concentración de estrés puede conducir a microcracks.

4, Etapa 4 - Estudio en profundidad de la micro teoría

Estudio en profundidad de la teoría microscópica: estudio de la difusión atómica y su esencia; aceroTTTDeterminación de la curva; Las teorías de transformación de Bainita y Martensita han formado una teoría relativamente completa.

Establecimiento de la teoría de la dislocación: la invención de la microscopía electrónica provocó la observación de la precipitación de la segunda fase en el acero, el deslizamiento de dislocación, la dislocación incompleta, la dislocación de la capa, la pared de dislocación, la subestructura,CottrellLa teoría de la dislocación se ha desarrollado para la masa de gas y otros fenómenos.

Los nuevos instrumentos científicos están constantemente inventando: sondas de electrones, microscopios de emisión de iones de campo, microscopios de emisión de electrones de campo, microscopios de electrones de transmisión de escaneo (PROVENIR), Microscopio de túnel de escaneo (STM), microscopio de fuerza atómica (AFM)esperar.

2. Materiales de metal moderno

La investigación y el desarrollo de materiales estructurales avanzados es un tema eterno.

Desarrolle materiales estructurales de alto rendimiento: a partir de la búsqueda de alta resistencia, resistencia a la temperatura, resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste para reducir el peso mecánico, mejorar el rendimiento y extender la vida útil. Una amplia gama de aplicaciones de materiales compuestos a materiales estructurales, como materiales compuestos a base de aluminio. Desarrolle aceros austeníticos de baja temperatura para varios rangos de usos.

Transformación de materiales estructurales tradicionales: la forma importante es tener estructuras más finas y uniformes, materiales más puros y prestar atención al proceso. "Nueva generación de materiales de acero"La resistencia es el doble que la de los materiales de acero existentes. hermoso"9.11"El incidente expuso la pobre resistencia al suavizado a alta temperatura de las estructuras de acero para la construcción, promoviendo así el desarrollo de acero de meteorización refractaria de alta resistencia.

Desarrolle otros aceros de alto rendimiento: use varios procesos y métodos nuevos para crear nuevos aceros de herramientas con buena resistencia y resistencia al desgaste. La aleación económica es una dirección de desarrollo del acero de alta velocidad. El desarrollo de diversas tecnologías de tratamiento de superficie de los materiales de herramientas es de gran importancia en el desarrollo de nuevos materiales de herramientas.

Tecnología de preparación avanzada: como la tecnología de procesamiento semisólido de metal, la madurez y la aplicación de la tecnología de aleación de aluminio-magnesio, los límites técnicos de los aceros existentes y el endurecimiento de acero son las instrucciones de los esfuerzos.

3. Desarrollo sostenible y tendencias de materiales metálicos

2004Propuesto en 2018"La industria de los materiales en una sociedad circular: el desarrollo sostenible de la industria de los materiales".

Metalurgia microbiana: la producción sin residuos, la producción industrial se ha llevado a cabo en muchos países. El cobre producido por los Estados Unidos utilizando métodos de metalurgia microbiana explica la salida total10%, Se cultivaron chorros de mar artificiales japoneses para extraer vanadio. El agua de mar es un mineral líquido, y la cantidad de elementos de aleación en el agua de mar es más que100100 millones de toneladas. Hoy en día, el magnesio, el uranio y otros elementos se pueden extraer del agua de mar, y el magnesio producido en todo el mundo es sobre magnesio20%Desde el agua de mar, Estados Unidos ha satisfecho la demanda80%.

Industria de los materiales de reciclaje: se adapte a las necesidades de los tiempos, integre la conciencia del entorno ecológico en el diseño de productos y procesos de producción, mejore la tasa de utilización de materiales y reduzca la carga ambiental durante la producción y el uso. Desarrolle industrias que formen un ciclo virtuoso de "Recursos → Materiales → Medio ambiente".

La dirección principal del desarrollo de la aleación es reducir la aleación y la aleación general para formar verde/El sistema de material ecológico es propicio para el reciclaje y el reciclaje de materiales. Debemos investigar y desarrollar materiales verdes y materiales ecológicos que estén estrechamente relacionados con la vida de las personas.

4. La aleación de titanio se llama "metal espacial" y "acero futuro"

La aleación de titanio se refiere a una variedad de metales de aleación hechos de titanio y otros metales. Titanium es20siglo50Un metal estructural importante desarrollado en los años, la aleación de titanio tiene alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y alta resistencia al calor.20siglo50~60En la época, el objetivo principal era desarrollar aleaciones de titanio de alta temperatura para motores de aviones y aleaciones estructurales de titanio para motores de aviones. Las aleaciones de titanio pueden mantener una alta resistencia a temperaturas altas y bajas, y su resistencia a la corrosión no tiene rival. El contenido de titanio es bastante alto en la tierra (0.6%). Sin embargo, el proceso de refinación es complejo, el costo es alto y la amplia aplicación es limitada. Las aleaciones de titanio serán uno de los materiales metálicos que han hecho importantes contribuciones a la humanidad en el siglo XXI.

70En el año se han desarrollado un lote de aleaciones de titanio resistentes a la corrosión.80Desde la edad, las aleaciones de titanio resistentes a la corrosión y las aleaciones de titanio de alta resistencia se han desarrollado aún más. La aleación de titanio se usa principalmente para hacer piezas del compresor del motor de avión, seguido de cohetes, misiles y partes estructurales de aeronaves de alta velocidad.

70Desde la edad, las máquinas civiles han comenzado a usar aleaciones de titanio, como Boeing.747La cantidad de titanio utilizado por los aviones de pasajeros es3640Más de kilogramos. El número de mach es mayor que2.5El uso de titanio en la aeronave se usa principalmente para reemplazar el acero para reducir el peso de la estructura. Otro ejemplo es los Estados UnidosSR-71Avión de reconocimiento de alta velocidad a gran altitud(El número de Mach Flying es3, altitud de vuelo26212arroz), El titanio explica el peso de la estructura de la aeronave93%, conocido como"Todo titanio"avión.

V. metales no ferrosos y aleaciones no ferrosas

Los recursos enfrentan serios problemas de desarrollo insostenible, principalmente por daños graves a los recursos y bajas tasas de utilización, y desperdicios sorprendentes. La tecnología de procesamiento profundo está hacia atrás y faltan los productos de alta gama; Existen pocos logros innovadores, y el grado de industrialización de los logros de alta tecnología no es alto. El desarrollo de materiales estructurales de alto rendimiento y sus procesos avanzados son principales, como: aleación de aluminio-litio, aleación de aluminio de solidificación rápida, etc. Los materiales funcionales de metales no ferrosos también son la dirección de desarrollo.

Los metales no ferrosos, metales no ferrosos en un sentido estrecho, también se llaman metales no ferrosos. Se refieren a todos los metales, excepto el hierro (a veces también el manganeso y el cromo) y las aleaciones a base de hierro. Se pueden dividir en metales pesados (como cobre, plomo, zinc), metales ligeros (como aluminio, magnesio), metales preciosos (como oro, plata, platino) y metales raros (como tungsteno, molibdeno, germanio, litio, lantano y uranio). El metal no ferroso generalizado también incluye aleaciones no ferrosas, que se basan en un metal no ferroso (generalmente más grande que50%), una aleación compuesta por uno o varios otros elementos agregados.

La resistencia y la dureza de las aleaciones no ferrosas son generalmente más altas que las de los metales puros, con una mayor resistencia que la de los metales puros, un coeficiente de temperatura de resistencia más pequeño y tienen buenas propiedades mecánicas integrales. Las aleaciones no ferrosas de uso común incluyen aleación de aluminio, aleación de cobre, aleación de magnesio, aleación de níquel, aleación de estaño, aleación de tantalo, aleación de titanio, aleación de zinc, aleación de molibdeno, aleación de circonio, etc.

Los metales no ferrosos son materiales básicos esenciales y materiales estratégicos importantes para la economía nacional, la vida diaria de las personas, la industria de defensa nacional y el desarrollo científico y tecnológico. Los metales no ferrosos son indispensables para la modernización agrícola, la modernización industrial, la defensa nacional y la modernización de la ciencia y la tecnología. Por ejemplo, los componentes o componentes requeridos para armas de vanguardia como aviones, misiles, cohetes, satélites, submarinos nucleares, así como tecnologías de vanguardia como energía atómica, televisión, comunicaciones, radares, computadoras electrónicas están hechas en su mayoría de metales ligeros y metales raros en metales no ferrosos; Además, sin níquel, cobalto, tungsteno, molibdeno, vanadio y niobio, no hay producción de acero de aleación. La cantidad de metales no ferrosos utilizados también es bastante considerable para ciertos usos (como la industria eléctrica, etc.). Muchos países del mundo, especialmente países industriales desarrollados, compiten para desarrollar la industria de metales no ferrosos y aumentar las reservas estratégicas de metales no ferrosos.