金屬材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

1、第 1 頁(yè) 共 5 頁(yè)金屬材料的發(fā)展現(xiàn)狀與前景 金屬材料的發(fā)展現(xiàn)狀與前景摘要 摘要：金屬是人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中最不可或缺的材料，更是人類社會(huì)進(jìn)步的關(guān)鍵所在，本篇論文主要論述金屬材料的種類、性能及在社會(huì)發(fā)展中的重要應(yīng)用，并且展望金屬材料在未的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞：金屬材料、鎂合金、鋁合金、稀土、汽車引言金屬材料是指由金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱。包括純金屬、合金、金屬間化合物和特種金屬材料等。人類文明的發(fā)展和社

2、會(huì)的進(jìn)步同金屬材料關(guān)系十分密切。繼石器時(shí)代之后出現(xiàn)的銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代，均以金屬材料的應(yīng)用為其時(shí)代的顯著標(biāo)志。現(xiàn)代，種類繁多的金屬材料已成為人類社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。我們對(duì)金屬材料的認(rèn)識(shí)應(yīng)從以下幾方面開始：一、分類：金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。1、黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括含鐵 90％以上的工業(yè)純鐵，含碳 2％～4％的鑄鐵，含碳小于 2％的碳鋼，以及各種用途的結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金、精密合金等。廣義的黑

3、色金屬還包括鉻、錳及其合金。2、有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。有色合金的強(qiáng)度和硬度一般比純金屬高，并且電阻大、電阻溫度系數(shù)小。3、特種金屬材料包括不同用途的結(jié)構(gòu)金屬材料和功能金屬材料。其中有通過快速冷凝工藝獲得的非晶態(tài)金屬材料，以及準(zhǔn)晶、微晶、納米晶金屬材料等；還有隱身、抗氫、超導(dǎo)、形狀記憶、耐磨、減振阻尼等特殊功能合金，以及金屬基復(fù)合材料等。4、金屬材料按

4、生產(chǎn)成型工藝又分為鑄造金屬、變形金屬 、噴射成形金屬，以及粉末冶金材料。鑄造金屬通過鑄造工藝成型，主要有鑄鋼、鑄鐵和鑄造有色金屬及合金。變形金屬通過壓力加工如鍛造、軋制、沖壓等成型，其化學(xué)成分與相應(yīng)的鑄造金屬略有不同。噴射成形金屬是通過噴射成形工藝制成具有一定形狀和組織性能的零件和毛坯。二、性能金屬材料的性能可分為工藝性能和使用性能兩種。為更合理使用金屬材料，充分發(fā)揮其作用，必須掌握各種金屬材料制成的零、構(gòu)件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能

5、（使用性能）及其在冷熱加工過程中材料應(yīng)具備的性能（工藝性能） 。第 3 頁(yè) 共 5 頁(yè)2、鈦及鈦合金鈦及鈦合金具有密度小、比強(qiáng)度高和耐蝕性好等優(yōu)良特性。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)及國(guó)防工業(yè)的發(fā)展，鈦日漸被人們普遍認(rèn)識(shí)，廣泛地應(yīng)用于汽車、電子、化工、航空、航天、兵器等領(lǐng)域。從鈦金屬的應(yīng)用領(lǐng)域來看，以美國(guó)、日本為例，美國(guó)鈦的最大應(yīng)用領(lǐng)域是航空航天，占到總消費(fèi)量的 58.5%；日本則是火力、核電廠，及板式熱交換器，兩者合計(jì)占總消費(fèi)量的41.9%。從下表可以

6、看出，與美國(guó)相比，日本在更多方面使用鈦。在體育用品方面，除了在高爾夫球桿頭上使用鈦以外，還有短距離用跑鞋的銷釘、羽毛球拍及冰杖等登山器具、滑雪滑冰用的冰刀刃、自行車架、輪椅等等。美日兩國(guó)在化學(xué)工業(yè)及油氣田鉆探裝置上的用鈦量都在增加。在計(jì)算機(jī)磁盤(真空鍍膜)、纖維紡織機(jī)的框架、餐具、帳篷用具、拐杖和照相機(jī)等方面都巧妙地使用鈦。3、鋁及鋁合金鋁合金具有密度小、導(dǎo)熱性好、易于成形、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、輕工建材等部門

7、，是輕合金中應(yīng)用最廣、用量最多的合金。隨著電力工業(yè)的發(fā)展和冶煉技術(shù)的突破，其性價(jià)比大為提高，目前交通運(yùn)輸業(yè)已成為鋁合金材料的第一大用戶。在世界范圍內(nèi)，交通運(yùn)輸業(yè)已成了鋁材的第一大用戶，2001 年交通運(yùn)輸業(yè)消耗鋁占全世界原鋁產(chǎn)量的 27.6%，有些國(guó)家達(dá) 30%以上。隨著交通運(yùn)輸業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，鋁及鋁合金材料在航空航天和汽車三大領(lǐng)域的應(yīng)用日益增加。3.1、鋁合金在航空領(lǐng)域的應(yīng)用鋁合金是亞音速飛機(jī)的主要用材，目前民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的用量為

8、 70%～80%，其中僅鋁合金鉚釘一項(xiàng)每架飛機(jī)就有 40～150 萬(wàn)個(gè)；據(jù)波音飛機(jī)公司的統(tǒng)計(jì)，制造各類民用飛機(jī)31.6 萬(wàn)架，共用鋁材 7100 千噸，平均每架用鋁 22 噸。2010 年全球航空航天鋁材的消費(fèi)量可達(dá) 60 萬(wàn)噸，年平均增長(zhǎng)率約為 4.5%。鋁鋰合金具有低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度、優(yōu)良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能和卓越的超塑成型性能，用其取代常規(guī)的鋁合金可使構(gòu)件質(zhì)量減輕 15%，剛度提高 15%～20%，被認(rèn)為是航空航天