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1、现代粉末材料,上课周次：27周 教室：逸夫教学楼 207 上课时间：周3晚上 教材或参考书： 粉末冶金原理 粉末冶金学 粉末冶金基础教程 考试时间：第7周 周3 晚上 平时作业： 考试方式：开卷笔试,贾成厂： 金物楼 230 （办） 6233-4271 ,尹海清： 8237-7286（办）,绪论 1.1 材料概述,材料：可以直接做成制品的东西。用于生产或生活的物质。 （提供著作内容的产物，可供参考的事实等） Materials: That from which something is or made. 材料：作，原料，。,材料的重要性,人类历史曾以材料划分 石器时代、铜器时代、铁器时代 材
2、料是社会发展、科技进步的三大支柱之一 能源、信息、材料 材料无处不在 材料对于我们来说既“陌生”又“熟悉”,以材料划分人类社会,石器时代：考古学分期中最早的一个时代，从人类起源到青铜器出现。200300万年。 旧石器时代：粗糙的打制石器，渔猎、采集 中石器时代： 新石器时代：磨制石器、陶器，农业、畜牧业。 铜器时代：使用青铜工具，农业、畜牧业发展。BC2000夏 铁器时代：普遍制造和使用铁器。BC500东周,材料的历史功绩,新设计的产生取决于 新材料的出现,晶体管 半导体材料 激光 新的晶体与玻璃 高效率燃气轮机 新型耐高温材料,工业革命的驱动力与标志,第一次工业革命 新型钢铁材料的出现 第二
3、次工业革命（信息时代） 半导体硅的研究开发成功 光计算机时代 电子功能材料,2006年中国粗钢产量突破4亿吨,2006年生产粗钢41878.2万吨,比上年增加6533.25万吨，增长18.48%； 生产生铁40416.7万吨，比上年增加6675.57万吨，增长19.78%， 分别占全球粗钢、生铁产量的33.79%、46.6%；,【2006年中国粗钢产量大于世界排序26位国家粗钢产量之和。 中国河北9096万吨】,2010年突破5亿吨,中国钢铁快速增长的势头没变,2007年中国粗钢产量 4.89241亿吨,2007年世界粗钢产量13.44265亿吨,2007年全年出口钢材6265万吨，比上年(4
4、301)增长45.7%； 进口钢材1687万吨，比上年(1851)下降8.9%； 全年净出口钢材4578万吨,增长86.9%(2006:2450)。 出口钢坯643万吨，比上年下降28.9%(2006:904)； 进口钢坯24万吨，比上年下降35.1%。(2006:37) 全年净出口钢坯619万吨。(2006:867) 坯材合计2007年净出口5197万吨,增长56.7%(2006:3317),折成粗钢5489万吨,增长58%(2006:3473),中国钢铁的需求还有增长空间，但中国钢铁产量增长速度快于需求增速，钢铁供需关系在2005年是个转折点，2006年开始，中国粗钢产量大于国内粗钢消费，
5、进入供大于求阶段。,2005年粗钢产量年增长速度下降，这意味着经济将从高速总长，过渡到持续、较快增长,钢铁工业增速变缓。,中国钢的需求还有增长空间，但随着供需关系的变化，中国钢铁的主要矛盾从规模扩张转到结构调整。,上海,中卫,靖边,鄯善,轮南,西气东输一线,20002002年建设的西气东输管道工程西起新疆轮南,东至上海市白鹤镇.穿越吕梁山、太岳山、太行山,穿(跨)越黄河3次、淮河1次、长江1次。干线线路总长4000KM。管径为1016mm，壁厚14.26.2mm（其中14.6mm壁厚为SSAW焊管，17.5、21、26.4mm为LSAW焊管），钢级为X70，输气压力10MPa，西气东输工程共采
6、购钢材167万吨，,川渝,南昌,上海,广州,南宁,中卫,靖边,鄯善/红柳,塔里木,霍尔果斯,秦皇岛,中亚气,300,武汉,西气东输二线,西气东输二线工程西起新疆霍尔果斯口岸，南至广州，东达上海，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、湖北、江西、湖南、广东、广西、浙江、上海、江苏、安徽等个省区市，管道主干线和8条支干线全长公里。工程设计输气能力亿立方米/年，总投资约亿元。西气东输二线管道与拟建的中亚天然气管道相连，工程建成投运后，可将我国新疆地区生产以及从中亚地区进口的天然气输往沿线中西部地区和长三角、珠三角地区等用气市场。,到2005年底全球已有的X80管线工程,管道输送是目前长距离输送石油天然气
7、等物体的重要输送方式。能源结构调整，天然气需求上升，促进了天然气管线的发展。 为节省管线工程的建设投资、降低运营费用，长输管道的输送压力逐渐增高，这样采用高强度等级的管线钢将更加经济和合理。 现代管线钢的技术发展趋势是高强度、高韧性、良好的焊接性。,2007年中国大陆产钢1000万吨以上的省市有15个,合计产钢42107.66万吨,占全国钢产量86.07%,2007年中国钢铁粗钢产量分布,造船,建筑,轻工,汽车,机械,集装箱,石油化工,铁道,电力,煤炭,制造业,能源,交通,建筑,奥运在京比赛场馆 新 建 场 馆(12) 912万吨 1 国家体育场 2 国家游泳中心 3 国家体育馆 4 北京射击
8、馆 5 五棵松体育馆 6 老山自行车馆 7 奥林匹克水上公园 8 中国农业大学体育馆 9 北京大学体育馆 10 北京科技大学体育馆 11 北京工业大学体育馆 26 奥林匹克森林公园网球场,奥运在京比赛场馆 改 建 场 馆(11) 111万吨 12 奥体中心体育场 13 奥体中心体育馆 14 工人体育场 15 工人体育馆 16 首都体育馆 17 丰台垒球场 18 英东游泳馆 19 老山自行车场 20 北京射击场飞碟靶场 21 北京理工大学体育馆 22 北京航空航天大学体育馆,奥运在京比赛场馆 临时场馆(8) 0.58万吨 23 国家会议中心击剑馆 24 奥林匹克森林公园曲棍球场 25 奥林匹克森
9、林公园射箭场 27 五棵松棒球场 28 沙滩排球场 29 小轮车赛场 30 铁人三项赛场 31 城区公路自行车赛场 奥运京外比赛场馆 2.74万吨 青岛;香港;天津;上海;秦皇岛;沈阳,用钢量 新建场馆:12-9万吨 改扩建场馆:11-1万吨 临建场馆:8-0.5万吨 京外主要场馆工程:4-2.7万吨 相关设施:5-0.2万吨 主要相关配套钢结构工程:9-25万吨,鸟巢的弯扭构件,Q460、Q420、Q390级钢生产 Q460、Q420、Q390级钢厚板工程应用 Q460E-Z35厚板热加工及焊接性试验研究 Q460E-Z35+GS-2OMn5V（铸钢）焊接工艺评定试验 冬季焊接与低温焊接技术
10、 焊接应力与变形的控制,资料来源: 奥运工程钢结构及其关键技术 吴竞军 侯兆欣(奥运工程钢结构创新技术集成课题组) 2007年11月17日,国家大剧院,国家游泳中心,北京眼摩天轮,奥运会主会场,国贸三期330米,央视新楼,首都机场3#航站楼,英国泰晤士报不久前报道了一项建筑评比,评比世界范围内正在建设的10大最具雄心的建筑工程,北京占据3项.,北京新建筑,中国成为全球钢铁产品出口大国,2006年全年出口钢材4300.7万吨，比上年增长109.58%； 进口钢材1851万吨，比上年下降28.3%； 全年净出口钢材2450万吨。 出口钢坯903.55万吨，比上年增长27.83%； 进口钢坯37.0
11、4万吨，比上年下降71.82%。 全年净出口钢坯867万吨。,中国是钢铁大国，2006年粗钢产量与世界排序2位的国家粗钢产量之和（4.25亿吨）相当。,安赛乐和米塔尔重组后，是世界上最大的钢铁企业。2005年粗钢产量与排序第25企业（新日铁、浦项、JFE、宝钢）的粗钢产量之和相当。,出口钢材价格低，数量多 进口钢材价格高，数量少 这样一种格局有合理的一面：中国钢铁进步需要过程，就业、社会稳定的需要，但可怕的是向那个趋向发展？,财富： 中国在财富积累上的差距,目前我国正处在工业化过程中期，无论是经济发展水平，还是社会财富积累程度都具有相当大的差距。,资源：中国在钢铁积累上的差距,英国大约花了20
12、0年的时间完成工业化过程； 美国用近100年的时间走完了这段历程 日本、韩国用了大约50年达到或即将达到与之相近的人均社会财富积累水平。,ARCELOR 汽车用钢研究中心和建筑用钢生产研究中心,日本抗震钢材:A,B,C,谐,和,有饭吃 经济,都说话 民主,从前的新闻，现在叫媒体 从前的馊招，现在叫创意 从前的倒爷，现在叫经纪 从前的个性，现在叫酷毙,汉语新词汇：酷 超女 外国语最近也出现了一个新词汇：BRIC （巴西、俄罗斯、印度和中国）,到2040年,BRIC(巴西,俄罗斯,印度和中国)的经济将超过G6(美英法德日意),到2039年中国经济将超过美国,2033年,印度经济将位于美国,中国之后
13、,位于世界第三,国外新词汇：BRIC （巴西、俄罗斯、印度和中国）,材料专业的佼佼者,罗 干：原中共中央政治局常委 刘 琪：中共中央政治局委员 徐匡迪：全国政协副主席、中国工程院党组书记 黄孟复： 冯炯华: 宁夏回族自治区政府副主席,材料与高新科技领域,航空 航天火箭、飞船、卫星 军事两弹、先进武器 微电子 计算机 通讯 交通运输 能源,宇航材料,对材料要求： 高比强度、高比刚度 飞行器每减重1公斤所得经济效益随飞行速度增加而增加 火箭喷管和导弹再入时表皮温度都是超高温（3000），用高温材料W-Cu、石墨、C/C复合材料等 卫星、载人飞船、空间站有关材料 环境恶劣：高真空、电离层、地磁场、宇
14、宙线、太阳 电磁辐射、微流星、空间垃圾. 关键部件： 展开式天线（6m） 大型太阳能电池阵 大型承力筒（复合材料） 防热技术（1200）：C/C，陶瓷瓦，隔热毡,卫星有效载荷支架,火箭仪器仓,火箭低温箱,材料与人类生活,材 料,衣 纺织机械,食 蔬菜大棚,住 建筑材料,行 交通工具,改善舒适性 轻质高强、隔音隔热 墙体门窗、整体洁具 飞机车辆、大小船舰 高速列车的车体结构,提高安全性 抗冲韧性、吸收能量 汽车保险杠轿车底板 自诊断机敏复合材料 高层建筑抗地震灾害,提高健康水平 修复植入人造器官 成分设计、调整应力 生物相容性 人工关节、夹骨板,电缆桥架,风力发电叶片,汽车储气罐,车站,蔬菜大棚
15、,高可靠性,飞机材料难度大长寿命，反复使用，对发动机材料而言，热端2000小时，冷端4000小时； 飞船材料环境恶劣，易出故障： 1988年挑战者号失事密封圈失灵； 2001年哥伦比亚号失事隔热瓦破坏。,建筑材料.1 汽车材料.10 民航材料 1,000 军机材料 1,500 空间材料15,000 医用生物材料.50,000,相对价格,以效能为重点,以价格为重点,不同材料使用性能与价格关系（价格 VS 效能）,材料性能要求高，价格更高,材 料 的 “梦”,充分利用太阳能的新光电材料 和平利用核聚变反应的炉壁材料 发动机部件用超耐热材料 电阻为零的超导线 登天有术的“天梯”材料,能源,Shell对世界能源发展预测,充分利用太阳能的新材料,太阳能取之不尽，用之不竭 关键在于转化效率 现在的光电材料的转化率仅约12 如果能够提高到50,压水核电站 气冷核反应堆,核聚变反应的炉壁材料,用于核聚变反应的氕、氘、氚的资源可以供人类使用上亿年。 控制反应速度。 找到安全可靠的 炉壁材料。（不泄漏、无后遗问题）,发动机部件用超耐热材料,发动机的效率取决于工作温度。 现在的效率低于30。 金属材料的耐热温度有限。 陶瓷材料的耐热温度较高，但太脆。 效率提高1倍就相当于节省二分之一的能源。,超 导 线,超导体：电阻为零的导体。 电阻为零，则热损耗
