1. Bahan logam masa lalu, sekarang dan masa depan
Fase 1 - Produksi Baja Mentah
4300 SM: Kerajinan emas, tembaga, dan tempa alami
2800 SM: Peleburan besi
2000 SM: Kemakmuran barang perunggu, genta lonceng dan senjata (Shang, Zhou, Musim Semi dan Musim Gugur dan Negara Berperang)
Dinasti Han Timur: baja tempa berulang → proses perlakuan panas deformasi paling primitif.
Teknologi pendinginan: "Mandi dengan menenggelamkan lima hewan, padamkan dengan lemak lima hewan" (pendinginan air modern, pendinginan minyak).
Raja Fuchai dari Wu dan Raja Goujian dari Yue
Pelat Perunggu Dun dan Zun dari Dinasti Shang dan Zhou
Wajah Manusia Perunggu Dinasti Shang dengan Mata Longitudinal
Salinan lonceng berpadu dari Makam Leigudun No. 2
Pada tahun 1981, satu set Lonceng Lonceng dari Periode Negara Berperang digali dari Makam No. 2 di Leigudun, Provinsi Hubei, dengan ritme yang akurat dan timbre yang indah. Jumlah dan skalanya adalah yang kedua setelah bel berpadu Zeng Hou Yi, dengan jangkauan total lebih dari 5 oktaf. Itu dapat disetel sendiri, dan berbagai musik yang terdiri dari tangga nada lima nada, enam nada, dan tujuh nada dapat dimainkan. Lima orang diminta untuk tampil bersama, dan semua suara keluar serempak, simfoni dan tumpang tindih, yang layak menjadi suara musik kuno yang tak tertandingi.
gambar
Tahap kedua - dasar disiplin bahan logam
Meletakkan dasar disiplin bahan logam: metalografi, metalografi, transformasi fasa dan baja paduan, dll.
1803: Dalton mengusulkan teori atom, Avogadro mengusulkan teori molekuler.
1830: Hessel mengusulkan 32 jenis kristal dan mempopulerkan indeks kristal.
1891: Para ilmuwan dari Rusia, Jerman, Inggris, dan negara-negara lain secara independen mendirikan teori struktur kisi.
1864: Sorby menyiapkan foto metalografi pertama, 9 kali, tetapi signifikan.
1827: Karsten mengisolasi Fe3C dari baja, dan pada tahun 1888 Abel membuktikan bahwa itu adalah Fe3C.
1861: Ochernov mengusulkan konsep suhu transformasi kritis baja.
Pada akhir abad ke-19: penelitian martensit menjadi mode, Gibbs memperoleh hukum fasa, Robert-Austen menemukan karakteristik larutan padat austenit, dan Roozeboom membuat diagram kesetimbangan sistem Fe-Fe3C.
gambar
Tahap ketiga - perkembangan besar teori mikro-organisasi
Diagram fase paduan, penemuan dan penerapan sinar-X, pembentukan teori dislokasi.
1912: Penemuan sinar-X, menegaskan bahwa (δ)-Fe adalah bcc, -Fe adalah fcc; hukum larutan padat.
1931: Penemuan perluasan dan penyusutan wilayah unsur paduan.
1934: Polanyi Rusia, Orowan Hungaria, dan Taylor Inggris secara independen mengusulkan teori dislokasi untuk menjelaskan deformasi plastis baja; kristalografi transformasi martensitik.
1938: Mikroskop elektron ditemukan.
1910: Baja tahan karat ditemukan, dan baja tahan karat F ditemukan pada tahun 1912.
1990: Menemukan alat uji kekerasan Brinell, Griffith mengusulkan bahwa konsentrasi tegangan akan menyebabkan retakan mikro.
gambar
Tahap keempat - studi mendalam tentang teori mikro
Penelitian mendalam tentang teori mikroskopis: penelitian tentang difusi atom dan esensinya; pengukuran kurva baja TTT; teori transformasi bainit dan martensit membentuk teori yang relatif lengkap.
Pembentukan teori dislokasi: Penemuan mikroskop elektron mendorong pengendapan fase kedua dalam baja, slip dislokasi, dan penemuan dislokasi yang tidak lengkap, kesalahan susun, dinding dislokasi, substruktur, massa udara Cottrell, dll., dan mengembangkan teori dislokasi teori dislokasi. teori yang salah.
Instrumen ilmiah baru terus-menerus ditemukan: probe elektron, mikroskop emisi ion lapangan dan mikroskop emisi elektron lapangan, pemindaian mikroskop elektron transmisi (STEM), pemindaian mikroskop tunneling (STM), mikroskop kekuatan atom (AFM), dll.
gambar
2. Bahan logam modern
Penelitian dan pengembangan bahan struktural canggih adalah tema abadi.
Kembangkan bahan struktural berkinerja tinggi: mulai dari mengejar kekuatan tinggi, ketahanan suhu tinggi, ketahanan korosi, dan ketahanan aus hingga mengurangi bobot mekanis, meningkatkan kinerja, dan memperpanjang masa pakai. Berbagai aplikasi dari komposit hingga bahan struktural, seperti komposit matriks aluminium. Kembangkan baja austenitik suhu rendah untuk berbagai aplikasi.
Transformasi bahan struktural tradisional: Cara yang penting adalah memiliki struktur yang lebih halus dan seragam, bahan yang lebih murni, dan fokus pada pengerjaan. "Bahan baja generasi baru" dua kali lebih kuat dari bahan baja yang ada. Insiden "9.11" di Amerika Serikat mengungkap ketahanan yang buruk terhadap pelunakan suhu tinggi dari struktur baja yang digunakan dalam konstruksi, yang mendorong pengembangan baja tahan api linting panas dan tahan cuaca berkekuatan tinggi.
Kembangkan baja berkinerja tinggi lainnya: gunakan berbagai proses baru dan metode baru untuk memproduksi baja perkakas baru dengan ketangguhan dan ketahanan aus yang baik. Paduan ekonomis adalah arah pengembangan baja berkecepatan tinggi, dan pengembangan berbagai teknologi perawatan permukaan untuk bahan perkakas sangat penting dalam pengembangan bahan perkakas baru.
Teknologi persiapan lanjutan: seperti teknologi pemrosesan semi-padat logam, kematangan dan penerapan teknologi paduan aluminium-magnesium, batas teknis baja yang ada dan penguatan dan ketangguhan baja adalah arah upaya.
gambar
3. Perkembangan dan tren bahan logam yang berkelanjutan
Pada tahun 2004, "Industri Material dalam Masyarakat Daur Ulang - Pengembangan Industri Material Berkelanjutan" diusulkan.
Metalurgi mikroba: produksi bebas limbah, sudah diproduksi secara industri di banyak negara. Tembaga yang diproduksi oleh metalurgi mikroba di Amerika Serikat menyumbang 10 persen dari total output, dan sea squirt dibudidayakan secara artifisial di Jepang untuk mengekstraksi vanadium. Air laut adalah mineral cair, dan jumlah unsur paduan yang terkandung dalam air laut melebihi 10 miliar ton. Sekarang magnesium, uranium, dan elemen lainnya dapat diekstraksi dari air laut. Sekitar 20 persen magnesium yang diproduksi di dunia berasal dari air laut, dan Amerika Serikat telah memenuhi 80 persen permintaan magnesium jenis ini.
Industri bahan daur ulang: Untuk beradaptasi dengan kebutuhan zaman, mengintegrasikan kesadaran ekologi dan lingkungan ke dalam desain produk dan proses produksi, meningkatkan tingkat pemanfaatan bahan, dan mengurangi beban lingkungan dalam proses produksi dan penggunaan. Kembangkan industri yang membentuk siklus "sumber daya → bahan → lingkungan" yang baik.
Arah utama pengembangan paduan adalah paduan rendah dan paduan serba guna, membentuk sistem bahan hijau / ekologis, yang kondusif untuk daur ulang dan daur ulang bahan. Perlu dilakukan penelitian dan pengembangan green material dan material ramah lingkungan yang erat kaitannya dengan kehidupan masyarakat.
gambar
4. Paduan titanium disebut "logam luar angkasa" dan "baja masa depan"
Paduan titanium dapat mempertahankan kekuatan tinggi pada suhu tinggi dan rendah, dan ketahanan korosinya tak tertandingi. Titanium berlimpah di bumi (0.6 persen ). Namun, proses ekstraksinya rumit, biayanya tinggi, dan penerapannya yang luas terbatas. Paduan titanium akan menjadi salah satu bahan logam yang akan memberikan kontribusi penting bagi umat manusia di abad ke-21.
5. Logam non-besi
Sumber daya menghadapi masalah serius pembangunan yang tidak berkelanjutan, terutama karena kerusakan sumber daya yang serius, tingkat pemanfaatan yang rendah, dan pemborosan yang mengkhawatirkan. Teknologi pemrosesan intensif terbelakang, produk kelas atas kurang; prestasi inovatif sedikit, dan tingkat industrialisasi pencapaian teknologi tinggi tidak tinggi. Pengembangan bahan struktural berkinerja tinggi dan metode proses lanjutannya adalah arus utama, seperti: paduan aluminium-lithium, paduan aluminium pemadatan cepat, dll. Bahan fungsional logam non-ferrous juga merupakan arah pengembangan.
