금속재료 개발의 간략한 역사
1. 금속재료의 과거, 현재, 미래
1단계 – 원강 생산
기원전 4300년: 천연 금, 구리, 단조 및 기타 공예품
기원전 2800년: 철을 제련하다
기원전 2000년 : 청동, 차임, 무기의 번영 (상, 주, 춘추 및 전국)
동한: 강철의 반복 단조 → 가장 원시적인 변형 열처리 공정
담금질 기술 : "다섯 마리의 물에 빠진 목욕, 다섯 마리의 지방으로 담금질"(현대 물 담금질, 기름 담금질)
무왕의 부차창과 월왕 구천의 검
상나라와 주나라의 청동 둔허준판
상나라 청동 인간 얼굴 피규어
레이구둔 2호분의 종소리 복제품
1981년 호북성 레이구둔 2호분에서 정확한 리듬과 아름다운 음색을 지닌 전국시대 차임벨 세트가 출토되었습니다. 그 수와 규모는 Zeng Houyi의 차임에 이어 두 번째로 전체 범위가 5옥타브 이상입니다. 자체적으로 변조하여 5음, 6음, 7음 음계로 구성된 다양한 음악을 연주할 수 있습니다. 모든 목소리가 한마음으로 노래하고 교향곡이 반복되면서 공동으로 연주하려면 5명이 필요합니다. 고대음악의 걸작이라 할 만하다.
두 번째 단계 - 금속 재료 분야의 기초
야금, 금속학, 상변화 및 합금강 등 금속 재료 분야의 기반을 마련합니다.
1803년: 돌턴은 원자 이론을 제안했고, 아보가드로는 분자 이론을 제안했습니다.
1830년: 헤셀은 32가지 크리스털 유형을 제안하고 크리스털 인덱스를 대중화했습니다.
1891년: 러시아, 독일, 영국 및 기타 국가의 과학자들이 독립적으로 격자 구조 이론을 창안했습니다.
1864년: Sorby는 최초의 금속 사진을 9회 준비했지만 의미심장했습니다.
1827년: Karsten은 강철에서 Fe3C를 분리했고, 1888년 Abel은 그것이 Fe3C라는 것을 증명했습니다.
1861년: Ochernov는 강철의 임계 전이 온도 개념을 제안했습니다.
19세기 말: 마르텐사이트 연구가 유행했고, Gibbs는 상 법칙을 얻었고, Robert-Austen은 오스테나이트의 고용 특성을 발견했으며, Roozeboom은 Fe-Fe3C 시스템의 평형 다이어그램을 확립했습니다.
세 번째 단계 - 미세 조직 이론의 위대한 발전
합금 상태도, X선 발명 및 응용, 전위이론 확립.
1912년: X선이 발견되어 (δ)-Fe가 bcc이고 -Fe가 fcc임을 확인했습니다. 고용법.
1931년: 영역의 확장 및 수축에서 합금 원소의 역할을 발견했습니다.
1934년: 러시아인 폴라니, 헝가리인 오로완, 영국인 테일러는 각각 독립적으로 강철의 소성 변형을 설명하기 위해 전위 이론을 제안했습니다. 마르텐사이트 변태의 결정학.
1938년: 전자현미경이 발명되었다.
1910년: 스테인리스강이 발명되었고, 1912년에는 F 스테인리스강이 발명되었습니다.
1990년: 브리넬 경도 시험기를 발명한 그리피스는 응력 집중이 미세 균열을 일으킬 수 있다고 제안했습니다.
네 번째 단계 - 미시 이론에 대한 심층 연구
미시이론의 심층연구: 원자확산과 그 본질에 관한 연구 강철 TTT 곡선 결정; 베이나이트와 마르텐사이트 변태 이론은 비교적 완전한 이론을 형성했습니다.
전위이론 정립 : 전자현미경의 발명으로 강철의 2상 석출과 전위 미끄러짐을 관찰하고, 불완전 전위, 적층결함, 전위벽, 하부구조, 코트렐 기단 등의 현상을 발견하고, 전위 이론의 발전. 잘못된 이론.
전자 탐침, 전계 이온 방출 및 전계 전자 방출 현미경, 주사 투과 전자 현미경(STEM), 주사 터널링 현미경(STM), 원자력 현미경(AFM) 등 새로운 과학 장비가 끊임없이 발명되고 있습니다.
2. 현대 금속 재료
첨단 구조재료의 연구개발은 영원한 주제입니다.
고강도, 내열성, 내식성, 내마모성 추구에서 기계적 경량화, 성능 향상, 수명 연장에 이르기까지 고성능 구조 재료를 개발합니다. 복합재부터 알루미늄 매트릭스 복합재와 같은 구조재까지 광범위한 응용 분야. 다양한 용도에 적합한 저온 오스테나이트강을 개발합니다.
전통적인 구조 재료의 변형: 중요한 방법은 구조를 더 미세하고 균일하게 만들고 재료를 더 순수하게 만들고 장인 정신에 주의를 기울이는 것입니다. '차세대 강재'는 기존 강재보다 강도가 2배 이상 강하다. 미국의 '9.11' 사건은 건설에 사용되는 철골 구조의 고온 연화에 대한 저항성이 좋지 않음을 드러냈고, 이로 인해 고강도 열연 내화 및 내후강 개발이 촉진되었습니다.
기타 고성능강 개발: 다양한 새로운 공정과 새로운 방법을 사용하여 우수한 인성과 내마모성을 갖춘 새로운 공구강을 만듭니다. 경제적인 합금화는 고속도강의 발전방향이며, 공구재료에 대한 다양한 표면처리 기술의 개발은 새로운 공구재료 개발에 있어서 큰 의의가 있다.
선진 준비 기술: 금속 반고체 가공 기술, 알루미늄-마그네슘 합금 기술의 성숙도와 적용, 기존 철강의 기술적 한계, 철강의 강화 및 강인화 등이 노력의 방향입니다.
3. 금속재료의 지속가능한 발전과 동향
2004년에는 '순환사회의 소재산업 - 소재산업의 지속가능한 발전'이 제안됐다.
미생물 야금: 폐기물 없는 생산은 이미 많은 국가에서 산업 규모로 시행되고 있습니다. 미국은 미생물 야금법을 사용해 전체 생산량의 10%를 차지하는 구리를 생산하고, 일본은 바나듐을 추출하기 위해 인공적으로 호야를 재배한다. 바닷물은 일종의 액체 광물이며, 바닷물에 함유된 합금 원소의 양은 100억 톤을 초과합니다. 이제 마그네슘, 우라늄과 같은 원소를 바닷물에서 추출할 수 있습니다. 전 세계에서 생산되는 마그네슘의 약 20%는 바닷물에서 나옵니다. 미국은 이미 이 마그네슘 수요의 80%를 충족하고 있습니다.
재활용 재료 산업: 시대의 요구에 적응하고, 제품 및 생산 공정 설계에 생태학적 및 환경적 인식을 통합하고, 재료 활용도를 향상시키며, 생산 및 사용 중 환경 부담을 줄입니다. '자원→소재→환경'의 선순환 산업을 육성한다.
합금 개발의 주류 방향은 합금화를 줄이고 범용 합금을 사용하여 재료의 회수 및 재사용에 도움이 되는 친환경/생태 재료 시스템을 형성하는 것입니다. 국민생활과 밀접한 녹색소재, 친환경 소재에 대한 연구개발이 필요합니다.
4. 티타늄 합금은 '우주금속', '미래강'으로 불린다.
티타늄 합금은 고온 및 저온 모두에서 높은 강도를 유지하며 내식성은 타의 추종을 불허합니다. 티타늄은 지구에 풍부하게 존재합니다(0.6%). 그러나 정제 과정이 복잡하고 비용이 많이 들며, 광범위한 적용이 제한됩니다. 티타늄 합금은 21세기 인류에게 중요한 공헌을 할 금속재료 중 하나가 될 것이다.
5. 비철금속
자원은 주로 심각한 자원 훼손, 낮은 활용률, 엄청난 폐기물로 인해 지속 불가능한 개발이라는 심각한 문제에 직면해 있습니다. 심층 가공 기술이 낙후되어 있고 고급 제품이 부족합니다. 혁신적인 성과가 거의 없고, 첨단기술 성과의 산업화 정도도 높지 않습니다. 알루미늄-리튬 합금, 급속 응고 알루미늄 합금 등과 같은 고성능 구조 재료 및 첨단 가공 방법의 개발이 주류입니다. 비철 금속 기능성 소재도 개발 방향입니다.
