金屬材料發(fā)展現(xiàn)狀及展望

1、重慶科技學(xué)院金屬材料工程導(dǎo)論課 程論文題目：金屬材料發(fā)展現(xiàn)狀及展望姓名 袁建學(xué)號 2011440843班級 金材普11-01成績 金屬材料發(fā)展現(xiàn)狀及展望-金材普2011-01袁建摘 要材料對社會、經(jīng)濟及科學(xué)技術(shù)活動的影響面大和帶動力強,u人類 文明的發(fā)展和社會的進步同金屬材料關(guān)系十分密切?，F(xiàn)代社會種類繁多的金 屬材料已成為人類社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)， 金屬材料的發(fā)展前景如何，不 僅對相關(guān)行業(yè)有著重大影響，甚至對整個社會有著密切的關(guān)系。本文對金屬 材料的發(fā)展現(xiàn)狀和未來的發(fā)展前景做了簡要的敘述。關(guān)鍵詞金屬材料研發(fā)前景發(fā)展趨勢1前言能源、信息、材料是社會發(fā)展的三大支柱，而材料又主要分為金屬材料、 無

2、機非金屬材料、有機高分子材料和復(fù)合材料，這其中金屬材料是人類歷 史上系統(tǒng)的應(yīng)用研究時間最長，在目前應(yīng)用也較為廣泛的一種重要材料。 金屬材料在人類歷史上一直扮演著重要的角色，這是由其自身性質(zhì)決定的， 金屬材料具有高彈性模量、高韌性和強度硬度較高等優(yōu)點，同時金屬材料 來源廣泛，種類繁多和加工技術(shù)相對成熟等優(yōu)異的特性，這些優(yōu)點都決定 了金屬材料在材料領(lǐng)域中占有極其重要的地位。隨著現(xiàn)代金屬材料科學(xué)的 不斷發(fā)展，金屬材料在機械制造業(yè)、國防領(lǐng)域、航空航天、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、 礦業(yè)資源、電子信息等領(lǐng)域，有明顯的性價比優(yōu)勢和廣闊的市場。2 .1鋼鐵材料發(fā)展鋼鐵材料是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)，在整個材料大家庭中始終占據(jù)著

3、重要 的地位。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科技的更新，當(dāng)?shù)姆蓊~。未來不銹鋼 的趨勢發(fā)展主要集中在加強發(fā)揮其自身優(yōu)勢，使其能具有在特殊條件下使 用的特殊性能不銹鋼，同時如何降低其研發(fā)生產(chǎn)成本，也是未來的一個方 向。此外，鋼鐵材料的新需求和新技術(shù)也在不斷地出現(xiàn)。特別是在能源工業(yè)、 交通運輸、航空技術(shù)對新型鋼鐵材料的社會需求。 由于要有新的產(chǎn)品產(chǎn)出， 所以就會帶動產(chǎn)生新的技術(shù)。超純凈鋼生產(chǎn)工藝就是其中的一種 。隨著鋼 鐵生產(chǎn)工藝的技術(shù)進步與生產(chǎn)裝備的進一步完善。對于連鑄質(zhì)量，圍繞無 缺陷連鑄坯的生產(chǎn)，重點解決以下技術(shù)困難：（1）高碳鋼連鑄的中心偏析 與疏松缺陷；（2）包晶鋼、含Ti不銹鋼的表面質(zhì)量控制；

4、（3）卷渣造成的 大型夾雜物控制技術(shù)；（4）鑄坯質(zhì)量的準(zhǔn)確預(yù)報與表面修磨技術(shù)。實現(xiàn)上述 目標(biāo)，鋼鐵廠今后將會大力推廣并不斷優(yōu)化鐵水預(yù)處理、全自動轉(zhuǎn)爐吹煉、二次精煉、保護澆注和無缺陷連鑄等重大新工藝技術(shù)。高性能、高精度連 軋工藝技術(shù)軋鋼工藝的發(fā)展主要圍繞“三高”技術(shù)開展：（1）高性能：通過 采用控軋控冷（又稱形變熱機械處理）工藝，控制鋼材的組織結(jié)構(gòu)，提高鋼 材的性能，特別是強度、韌性指標(biāo)； 高精度：除了精確控制軋材的尺寸 精度外，進一步減小長型材的橢圓度和提高板材的板形控制精度及表面質(zhì) 量； 高效率：包括進一步提高連軋機的軋制速度和軋機作業(yè)率，大幅度 提高連軋機組的生產(chǎn)效率。2. 2有色金屬材料

5、發(fā)展隨著金屬材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有色金屬材料會逐步向性能高，精度 高、能耗低向發(fā)展。目前有色金屬材料在性能上獲得了長足的進步，我國的有色金屬材料行業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展品種已較為齊全，工藝多樣化，已形 成具有一定實力的完整工業(yè)體系。當(dāng)前機械制造業(yè)、航天航空業(yè)、電子和 電信行業(yè)等都在不斷的快速的發(fā)展之中，這就需要對有色金屬材料的強度、 硬度、韌性、剛度、耐高溫性等指標(biāo)提出了更高的要求。未來有色金屬材 料應(yīng)該在開發(fā)機械合金化、顆粒復(fù)合、表面處理技術(shù)等方向加快發(fā)展。不 斷的提高有色金屬材料質(zhì)量、擴大品種種類、完善有色金屬材料體系。有 色金屬材料在周圍介質(zhì)作用下發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的破壞稱為金 屬材料

6、的腐蝕，如銅發(fā)綠銹、鋁生自斑點等除少數(shù)貴金屬（如金、鉑）外，各種金屬都是自發(fā)的存在腐蝕現(xiàn)象。為了防止和減輕金屬材料的腐蝕，應(yīng) 采取一定的防腐措施。常用的防腐基本措施有化學(xué)保護層、表面覆蓋層、 電化學(xué)保護、緩沖劑保護等。未來有色金屬材料在如何處理腐蝕與防護之 間的關(guān)系是相關(guān)科技人員的一個重要發(fā)展趨勢。同時要不斷的提高有色金 屬材料的抗磨性能，研究材料耐磨性與內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和材料力學(xué)性能的關(guān) 系：內(nèi)部晶界的結(jié)構(gòu)缺陷以及擴散對金屬材料性能的影響。隨著現(xiàn)代化工、 農(nóng)業(yè)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，有色金屬扮演著越來越重要的角色。我國有色金屬工業(yè)固定資產(chǎn)投資正逐年增加，投資結(jié)構(gòu)正進一步優(yōu)化。 近幾年來，我國在有色

7、金屬方面的投資正逐年增加，投資主體多元化成為 推動行業(yè)快速發(fā)展的重要因素。后期我國有色金屬的需求將保持穩(wěn)定增長。 據(jù)冶金行業(yè)統(tǒng)計，2010年，我國有色金屬產(chǎn)業(yè)呈平穩(wěn)較快增長態(tài)勢。2010年銅、鋁、鉛鋅、鈦、黃金、鎳等十種有色金屬總產(chǎn)量達 3135萬t。其中規(guī) 模以上有色金屬企業(yè)實現(xiàn)主營業(yè)務(wù)收入 27122. 4億元，同比增長45. 1%, 實現(xiàn)利潤1145. 5億元，同比增長89. 15%。2. 3特殊金屬材料在金屬材料未來的發(fā)展中，特殊金屬材料也是一個重點。如非晶態(tài)合金、超 塑性合金、金屬基復(fù)合材料。非晶態(tài)金屬是一種“年輕”的金屬材料，從 它誕生以來，就顯示出了巨大的潛能，人們不斷地發(fā)現(xiàn)它的

8、各種奇異的、 優(yōu)良的特性，非晶材料已被廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、脈沖變壓器、磁頭、電 源變壓器、磁放大器、電感器、焊料、漏電保護器、磁屏蔽、傳感器、電 機、機器零件、設(shè)備面材等方面。最近，對非晶態(tài)金屬的性能和應(yīng)用的研 究又有了新進展。事實表明，這一充滿著活力的“年輕”合金是未來材料 發(fā)展的方向之一。具有中國特色的非晶態(tài)合金科研開發(fā)和應(yīng)用體系。如今， 中國的非晶態(tài)合金的科研開發(fā)和應(yīng)用能力已經(jīng)達到國際先進水平，共取得 100多項科研成果和20多項專利。國家于1996年組建了非晶微晶合金工程技 術(shù)研究中心，是國內(nèi)最早開發(fā)非晶納米晶合金的單位之一，承擔(dān)并完成了 國家科委六五一 一九五科技攻關(guān)任務(wù)，共取得多項

9、國家科研成果和專利。 非晶帶材自動卷取技術(shù)榮獲1988年國家十大科技新聞之一；中心現(xiàn)有7條非 晶帶材生產(chǎn)線，可生產(chǎn)在200mm以下不同規(guī)格的鐵基、鐵鎳基、鉆基非晶 帶材和鐵基納米晶帶材，年生產(chǎn)能力300噸以上；一條非晶納米晶鐵芯及元 器件生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力達20余萬只；已經(jīng)投入試生產(chǎn)的千噸級非晶帶材 和配電變壓器鐵芯生產(chǎn)線年生產(chǎn)能力將達到3000噸非晶帶材和200噸配電變壓器鐵芯。尤其值得一提的是，我國干 2000年完成的千噸級非晶帶材生 產(chǎn)線成功噴出了 220ram的非晶帶材（重量200余公斤，其表面質(zhì)量良好）。 220ram寬非晶帶材的噴制成功標(biāo)志著我國非晶工藝、裝備的技術(shù)水平前進了一大步

10、（目前美國生產(chǎn)的非晶帶材的最大寬度為217mm）由于形成非晶態(tài) 金屬的條件限制（需快速冷凝），目前所生產(chǎn)的非晶合金基本都是帶材，這 就大大地限制了非晶合金的應(yīng)用范圍?，F(xiàn)在人們正致力于“大塊非晶”合 金的研究和開發(fā)，并在非晶形成的機理方面取得了長足的進步3 :認(rèn)識到非晶形成的臨界條件不完全是冷卻速率本身，而是取決于下冷液達到亞 穩(wěn)態(tài)的程度（可用過冷度ATx表征），過冷度的大小衡量了非晶的形成能力， 它與構(gòu)成合金的組成有關(guān)。根據(jù)這一觀點，只要合理地配制合金，就可以 用相對較低的冷卻速率鑄造出具有較強形成能力的大塊非晶合金了5 。如今采用吸鑄法已制備出直徑達 30mm的Zr基非晶合金L4j，而對Pd

11、 Ni Cu P報道的尺寸已達72mm。社會、經(jīng)濟效益。而所有的這些都與非晶態(tài)金屬的研發(fā)密不可分。雖然 這類金屬材料發(fā)展較短，科學(xué)體系還不夠完善，但是由于其具有特殊的力 學(xué)性能和原材料成本優(yōu)勢，這也是未來發(fā)展的一個重要方向。2. 4未來的發(fā)展政策完善科研體制。無論是政府部門還是科研單位都要對金屬材料發(fā)展的重 要性有足夠的認(rèn)識。把科研、教學(xué)、生產(chǎn)相結(jié)合，既要重視尖端技術(shù)的發(fā) 展，也不能忽視基礎(chǔ)的研究在企業(yè)要加快新技術(shù)的應(yīng)用，淘汰落后的生產(chǎn) 手段和制造設(shè)備，提高生產(chǎn)效率，降低成本。金屬材料品種繁多，在未來 的政策制定上要能夠突出其發(fā)展重點，能夠集中科研資源，重點突破金屬 材料的回收再利用。另一個具

12、有特殊社會效益和企業(yè)效益的是廢舊金屬的 回收再利用問題，廢舊金屬回收最大的特點是金屬可以不斷地循環(huán)利用， 比礦業(yè)采集和冶煉的金屬制成原材料成本低，而且分揀后的質(zhì)量是相同的。 同時又能節(jié)約能源為社會和企業(yè)帶來經(jīng)濟效益的同時又能帶來環(huán)境上的效 益。未來金屬材料行業(yè)應(yīng)該大力支持廢舊金屬的回收再利用，用物理、化 學(xué)等方法將鋼鐵、鋁、銅等金屬材料分別回收，重新再利用。結(jié)語在國家任何時期制定的重點支持行業(yè)中，金屬材料始終都是榜上有名， 這也反映出了金屬材料對于國家經(jīng)濟和工業(yè)安全的重要作用。在未來的發(fā) 展中，金屬材料會向性能高、成本低、技術(shù)含量高等方向發(fā)展，并且隨著 這種發(fā)展，整個金屬材料也將煥發(fā)出新的生命力。我們有理由相信，在相 關(guān)科技工作者和政府部門的努力下金屬材料行