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文檔簡介
1、.金屬材料在未來設(shè)計中的地位與應(yīng)用前景金屬材料在未來的地位當下社會,金屬材料在人類社會中的地位受到了前所未有的挑戰(zhàn)。一方面是高分子材料和陶瓷材料對傳統(tǒng)金屬材料造成沖擊。首先是高分子材料。高分子材料尤其是工程塑料,從性能到應(yīng)用的許多方面已能和傳統(tǒng)的金屬材料相抗衡,加上其原料豐富、價格便宜、產(chǎn)量驚人,已經(jīng)迅速崛起。其次是陶瓷材料,陶瓷材料在現(xiàn)代電子工業(yè)中占有異常重要的地位。另一方面金屬材料自身對能源、資源和環(huán)境三方面造成的消耗很大。金屬材料經(jīng)過數(shù)千年的發(fā)展,某些主要的金屬礦產(chǎn)資源日漸緊張、高質(zhì)量的金屬礦產(chǎn)很快減少、低質(zhì)量的礦物使能源消耗和成本增加,這些都使金屬工業(yè)成為能源的最重要消耗者,同時也是嚴
2、重的環(huán)境污染者?;谝陨系脑?,金屬材料的發(fā)展可以在以下兩個方面進行: 一是對已有的金屬材料要最大限度地提高它的質(zhì)量,挖掘它的潛力,使其產(chǎn)生最大的效益。這要求金屬材料的制造技術(shù)要有飛躍性的進步。冶煉技術(shù)、爐外精煉技術(shù)鑄造技術(shù)、連鑄連軋技術(shù)、近終形加工成型技術(shù)、熱處理技術(shù)、粉末冶金技術(shù)等傳統(tǒng)工藝的改進,加上微量雜質(zhì)的控制技術(shù)、微量元素的合金化技術(shù)、高純凈度低偏析技術(shù)等的發(fā)明,都使金屬材料煥發(fā)了第二春。二是希望金屬材料能夠開拓出新的功能,以適應(yīng)更高的使用要求。如鈦合金的記性以及生物親和性等,都是傳統(tǒng)金屬材料在未來發(fā)展的新方向。一、鎂及鎂合金鎂由于優(yōu)良的物理性能和機械加工性能,豐富的蘊藏量,已經(jīng)被業(yè)
3、內(nèi)公認為最有前途的輕量化材料及21世紀的綠色金屬材料,未來幾十年內(nèi)鎂將成為需求增長最快的有色金屬。 1、汽車、摩托車等交通類產(chǎn)品用鎂合金 世界各大汽車公司已經(jīng)將鎂合金制造零件作為重要發(fā)展方向。在歐美國家中,各國的汽車廠商正極力爭取采用鎂合金零件的多少作為自身車輛領(lǐng)先的標志,大眾、奧迪、菲亞特汽車公司紛紛使用鎂合金。90年代初期,歐美小汽車上應(yīng)用鎂合金的重量,平均每車約1公斤,至2000年已達到3.6公斤左右,目前歐美各主要車廠都在規(guī)劃在今后1520年的期間,將每車的鎂合金用量上升至100120公斤。行家預(yù)測,在未來的7-8年中,歐洲汽車用鎂將占總消耗量的14%,預(yù)計今后將以15%的速度遞增,2
4、005年將達到20萬噸。 2、電子及家電用鎂合金近幾年電子信息行業(yè)鎂合金的消耗量急劇增加,成為拉動全球鎂消耗量增加的另一重要因素。 3、其它應(yīng)用領(lǐng)域鎂合金型材、管材,以前主要用于航空航天等尖端或國防領(lǐng)域。近幾年由于鎂合金生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的提高,其生產(chǎn)成本已下降到與鋁合金相當?shù)某潭龋瑯O大地刺激了其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用,如用做自行車架、輪椅、康復(fù)和醫(yī)療器械及健身器材。二、鈦及鈦合金鈦及鈦合金具有密度小、比強度高和耐蝕性好等優(yōu)良特性。隨著國民經(jīng)濟及國防工業(yè)的發(fā)展,鈦日漸被人們普遍認識,廣泛地應(yīng)用于汽車、電子、化工、航空、航天、兵器等領(lǐng)域。三、鋁及鋁合金鋁合金具有密度小、導(dǎo)熱性好、易于成形、價格低廉等優(yōu)
5、點,已廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運輸、輕工建材等部門,是輕合金中應(yīng)用最廣、用量最多的合金。隨著電力工業(yè)的發(fā)展和冶煉技術(shù)的突破,其性價比大為提高,目前交通運輸業(yè)已成為鋁合金材料的第一大用戶。1、鋁合金材料在航空航天中的應(yīng)用鋁合金是亞音速飛機的主要用材,目前民用飛機結(jié)構(gòu)上的用量為70%80%,其中僅鋁合金鉚釘一項每架飛機就有40150萬個;據(jù)波音飛機公司的統(tǒng)計,制造各類民用飛機31.6萬架,共用鋁材7100千噸,平均每架用鋁22噸。鋁制零部件在先進軍用飛機中的比例雖低一些,但仍占其自身總質(zhì)量的40%60%。據(jù)預(yù)測,2010年全球航空航天鋁材的消費量可達60萬噸,年平均增長率約為4.5%。鋁鋰合金具有
6、低密度、高比強度、高比剛度、優(yōu)良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能和卓越的超塑成型性能,用其取代常規(guī)的鋁合金可使構(gòu)件質(zhì)量減輕15%,剛度提高15%20%,被認為是航空航天工業(yè)中的理想結(jié)構(gòu)材料。在航天領(lǐng)域,鋁鋰合金己在許多航天構(gòu)件上取代了常規(guī)高強鋁合金。鋁鋰合金作為儲箱、儀器艙等結(jié)構(gòu)材料具有較大優(yōu)勢。國外預(yù)測,含鈧鋁-鎂合金及其它系列的鋁合金有可能成為下一代飛機的重要結(jié)構(gòu)材料。TiAl基合金的板材除了有望直接用作結(jié)構(gòu)材料外,還可以用作超塑性成型的預(yù)成型材料,并用于制作近凈成型航空、航天發(fā)動機的零部件及超高速飛行器的翼、殼體等。2、鋁合金在汽車中的應(yīng)用鋁及鋁合金是最早用于汽車制造的輕質(zhì)金屬材料,也是工程材料中最經(jīng)濟實用、最有競爭力的汽車用輕金屬材料,從生產(chǎn)成本、零件質(zhì)量、材料利用率等方面看,具有多種優(yōu)勢。汽車用鋁合金材料的3/4為鑄造鋁合金,主要是發(fā)動機部件,傳動系部件,底盤行走系零部件。變形鋁合金主要用于熱交換器系統(tǒng),車身系部件。預(yù)計10年內(nèi)95%的氣缸蓋和50%的轎車發(fā)動機氣缸體將用鋁合金制造,輕型貨車目標分別達到60%和25%水平。鋁基
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