金属材料发展现状及展望

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1、金属材料工程导论课程论文目：金属材料发展现状及展望r-姓名 袁建学号_43班级 金材普11-01成绩 金属材料发展现状及展望-金材普2011-01 袁建摘要材料对社会、经济及科学技术活动的影响面大和带动力强,u人类 文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。现代社会种类繁多的金 属材料已成为人类社会发展的重要物质基础，金属材料的发展前景如何，不 仅对相关行业有着重大影响，甚至对整个社会有着密切的关系。本文对金属 材料的发展现状和未来的发展前景做了简要的叙述。关键词金属材料研发前景 发展趋势1 前言能源、信息、材料是社会发展的三大支柱，而材料又主要分为金属材料、 无机非金属材料、有机高分子材

2、料和复合材料，这其中金属材料是人类历 史上系统的应用研究时间最长，在目前应用也较为广泛的一种重要材料。 金属材料在人类历史上一直扮演着重要的角色，这是由其自身性质决定的 金属材料具有高弹性模量、高韧性和强度硬度较高等优点，同时金属材料 来源广泛，种类繁多和加工技术相对成熟等优异的特性，这些优点都决定 了金属材料在材料领域中占有极其重要的地位。随着现代金属材料科学的 不断发展，金属材料在机械制造业、国防领域、航空航天、建筑业、农业 矿业资源、电子信息等领域，有明显的性价比优势和广阔的市场。 2 .1 钢铁材料发展 钢铁材料是国民经济的重要基础，在整个材料大家庭中始终占据着重要 的地位。随着国民经

3、济的不断发展和科技的更新，当的份额。未来不锈钢 的趋势发展主要集中在加强发挥其自身优势，使其能具有在特殊条件下使 用的特殊性能不锈钢，同时如何降低其研发生产成本，也是未来的一个方 向。此外，钢铁材料的新需求和新技术也在不断地出现。特别是在能源工 业、交通运输、航空技术对新型钢铁材料的社会需求。由于要有新的产品 产出，所以就会带动产生新的技术。超纯净钢生产工艺就是其中的一种 。 随着钢铁生产工艺的技术进步与生产装备的进一步完善。对于连铸质量， 围绕无缺陷连铸坯的生产，重点解决以下技术困难：(1) 高碳钢连铸的中 心偏析与疏松缺陷；(2)包晶钢、含Ti不锈钢的表面质量控制；(3)卷渣造 成的大型夹

4、杂物控制技术； (4)铸坯质量的准确预报与表面修磨技术。实现 上述目标，钢铁厂今后将会大力推广并不断优化铁水预处理、全自动转炉 吹炼、二次精炼、保护浇注和无缺陷连铸等重大新工艺技术。高性能、高 精度连轧工艺技术轧钢工艺的发展主要围绕“三高”技术开展：(1)高性能： 通过采用控轧控冷(又称形变热机械处理)工艺，控制钢材的组织结构，提高 钢材的性能，特别是强度、韧性指标； (2)高精度：除了精确控制轧材的尺 寸精度外，进一步减小长型材的椭圆度和提高板材的板形控制精度及表面 质量； (3)高效率：包括进一步提高连轧机的轧制速度和轧机作业率，大幅 度提高连轧机组的生产效率。22 有色金属材料发展随着金

5、属材料科学技术的发展，有色金属材料会逐步向性能高，精度 高、能耗低向发展。目前有色金属材料在性能上获得了长足的进步，我国 的有色金属材料行业经过多年的发展品种已较为齐全，工艺多样化，已形 成具有一定实力的完整工业体系。当前机械制造业、航天航空业、电子和 电信行业等都在不断的快速的发展之中，这就需要对有色金属材料的强度、 硬度、韧性、刚度、耐高温性等指标提出了更高的要求。未来有色金属材 料应该在开发机械合金化、颗粒复合、表面处理技术等方向加快发展。不 断的提高有色金属材料质量、扩大品种种类、完善有色金属材料体系。有 色金属材料在周围介质作用下发生化学和电化学作用而引起的破坏称为金 属材料的腐蚀，

6、如铜发绿锈、铝生自斑点等 除少数贵金属（如金、铂）外， 各种金属都是自发的存在腐蚀现象。为了防止和减轻金属材料的腐蚀，应 采取一定的防腐措施。常用的防腐基本措施有化学保护层、表面覆盖层、 电化学保护、缓冲剂保护等。未来有色金属材料在如何处理腐蚀与防护之 间的关系是相关科技人员的一个重要发展趋势。同时要不断的提高有色金 属材料的抗磨性能，研究材料耐磨性与内部组织结构和材料力学性能的关 系：内部晶界的结构缺陷以及扩散对金属材料性能的影响。随着现代化工、 农业和科学技术的快速发展，有色金属扮演着越来越重要的角色。我国有色金属工业固定资产投资正逐年增加，投资结构正进一步优化。 近几年来，我国在有色金属

7、方面的投资正逐年增加，投资主体多元化成为 推动行业快速发展的重要因素。后期我国有色金属的需求将保持稳定增长。 据冶金行业统计，2010年，我国有色金属产业呈平稳较快增长态势。 2010 年铜、铝、铅锌、钛、黄金、镍等十种有色金属总产量达3135万t。其中规 模以上有色金属企业实现主营业务收入271224亿元，同比增长451， 实现利润11455亿元，同比增长8915。23 特殊金属材料 在金属材料未来的发展中，特殊金属材料也是一个重点。如非晶态合金、超 塑性合金、金属基复合材料。非晶态金属是一种“年轻”的金属材料，从 它诞生以来，就显示出了巨大的潜能，人们不断地发现它的各种奇异的、 优良的特性

8、，非晶材料已被广泛应用于开关电源、脉冲变压器、磁头、电 源变压器、磁放大器、电感器、焊料、漏电保护器、磁屏蔽、传感器、电 机、机器零件、设备面材等方面。最近，对非晶态金属的性能和应用的研 究又有了新进展。事实表明，这一充满着活力的“年轻”合金是未来材料 发展的方向之一。具有中国特色的非晶态合金科研开发和应用体系。如今， 中国的非晶态合金的科研开发和应用能力已经达到国际先进水平，共取得 100多项科研成果和20多项专利。国家于1996年组建了非晶微晶合金工程技 术研究中心，是国内最早开发非晶纳米晶合金的单位之一，承担并完成了 国家科委六五 九五科技攻关任务，共取得多项国家科研成果和专利。 非晶带

9、材自动卷取技术荣获1988年国家十大科技新闻之一；中心现有7条非 晶带材生产线，可生产在200mm以下不同规格的铁基、铁镍基、钻基非晶 带材和铁基纳米晶带材，年生产能力300吨以上；一条非晶纳米晶铁芯及元 器件生产线，年生产能力达20余万只；已经投入试生产的千吨级非晶带材 和配电变压器铁芯生产线年生产能力将达到 3000吨非晶带材和200吨配电 变压器铁芯。尤其值得一提的是，我国干2000年完成的千吨级非晶带材生 产线成功喷出了 220ram 的非晶带材（重量200余公斤，其表面质量良好 ）。 220ram 宽非晶带材的喷制成功标志着我国非晶工艺、装备的技术水平前进了一大步（目前美国生产的非晶

10、带材的最大宽度为217mm）。由于形成非晶态 金属的条件限制（需快速冷凝），目前所生产的非晶合金基本都是带材，这就 大大地限制了非晶合金的应用范围。现在人们正致力于“大块非晶”合金 的研究和开发，并在非晶形成的机理方面取得了长足的进步3 ：认识到非 晶形成的临界条件不完全是冷却速率本身，而是取决于下冷液达到亚稳态 的程度（可用过冷度ATx表征），过冷度的大小衡量了非晶的形成能力，它与 构成合金的组成有关。根据这一观点，只要合理地配制合金，就可以用相 对较低的冷却速率铸造出具有较强形成能力的大块非晶合金了5 。如今采 用吸铸法已制备出直径达30mm的Zr基非晶合金L4j,而对PdNi一Cu一P报

11、 道的尺寸已达72mm。社会、经济效益。而所有的这些都与非晶态金属的研发密不可分。虽然 这类金属材料发展较短，科学体系还不够完善，但是由于其具有特殊的力 学性能和原材料成本优势，这也是未来发展的一个重要方向。24 未来的发展政策完善科研体制。无论是政府部门还是科研单位都要对金属材料发展的重 要性有足够的认识。把科研、教学、生产相结合，既要重视尖端技术的发 展，也不能忽视基础的研究 在企业要加快新技术的应用，淘汰落后的生 产手段和制造设备，提高生产效率，降低成本。金属材料品种繁多，在未 来的政策制定上要能够突出其发展重点，能够集中科研资源，重点突破金 属材料的回收再利用。另一个具有特殊社会效益和

12、企业效益的是废旧金属 的回收再利用问题，废旧金属回收最大的特点是金属可以不断地循环利用， 比矿业采集和冶炼的金属制成原材料成本低，而且分拣后的质量是相同的。 同时又能节约能源为社会和企业带来经济效益的同时又能带来环境上的效 益。未来金属材料行业应该大力支持废旧金属的回收再利用，用物理、化 学等方法将钢铁、铝、铜等金属材料分别回收，重新再利用。结语在国家任何时期制定的重点支持行业中，金属材料始终都是榜上有名， 这也反映出了金属材料对于国家经济和工业安全的重要作用。在未来的发 展中，金属材料会向性能高、成本低、技术含量高等方向发展，并且随着 这种发展，整个金属材料也将焕发出新的生命力。我们有理由相信，在相 关科技工作者和政府部门的努力下金属材料行业将会呈现更为繁荣的未 来。参考文献1 郭世满，马蕴颖，郭苏宁编著，宽带接入技术及应用 北京邮电大学出版社，2006 年3月74 1科技博览6 小关和雄燃料电池特殊钢（日）， 200O， 49 （7） 287 当舍利行地热技术开发和材料特殊钢（日）， 20OO， 49（7）：38 细谷昌厚航空宇宙特殊钢（日）， 200O， 49（7）：2