Phân loại vật liệu- Vật liệu kim loại

Theo phân loại truyền thống, vật liệu có thể được chia thành vật liệu kim loại, vật liệu phi kim loại vô cơ (vật liệu gốm), vật liệu polymer và vật liệu composite. Thép, vàng và bạc đều là vật liệu kim loại. Các vật liệu phi kim loại vô cơ, bao gồm gốm sứ và thủy tinh, bao gồm oxit, muối vô cơ, v.v. về thành phần cụm. Vật liệu polymer bao gồm các đại phân tử hữu cơ, chẳng hạn như sợi, cao su, nhựa và nhựa. Vật liệu composite bao gồm hai hoặc nhiều vật liệu theo một cách nhất định và chúng được phân thành nhiều loại. Theo ma trận, chúng có thể được chia thành ma trận kim loại, ma trận gốm, ma trận nhựa, v.v., hoặc theo cốt thép, chúng có thể được chia thành vật liệu composite cốt sợi, vật liệu composite gia cố hạt, v.v., có nhiều loại.

Am hiểu vật liệu kim loại và xu hướng phát triển. Vật liệu kim loại là vật liệu có tính chất kim loại được cấu tạo từ các nguyên tố kim loại hoặc chủ yếu bao gồm các nguyên tố kim loại. Bao gồm kim loại nguyên chất, hợp kim, hợp chất liên kim loại và vật liệu kim loại đặc biệt.

Sự hiểu biết của chúng ta về vật liệu kim loại nên bắt đầu từ các khía cạnh sau:

1. Phân loại: Vật liệu kim loại thường được chia thành kim loại đen, kim loại màu và vật liệu kim loại đặc biệt.

① Kim loại đen còn được gọi là vật liệu thép, bao gồm sắt nguyên chất công nghiệp chứa hơn 90% sắt, gang chứa 2% đến 4% carbon, thép carbon chứa ít hơn 2% carbon và thép kết cấu, thép không gỉ và chịu nhiệt thép cho nhiều mục đích khác nhau. Thép, hợp kim nhiệt độ cao, hợp kim chính xác, v.v. Kim loại màu tổng hợp cũng bao gồm crom, mangan và hợp kim của chúng.

② Kim loại màu đề cập đến tất cả các kim loại và hợp kim của chúng ngoại trừ sắt, crom và mangan, thường được chia thành kim loại nhẹ, kim loại nặng, kim loại quý, bán kim loại, kim loại hiếm và kim loại đất hiếm. Độ bền và độ cứng của hợp kim màu thường cao hơn so với kim loại nguyên chất, chúng có điện trở suất lớn hơn và hệ số điện trở nhiệt độ nhỏ hơn.

③Vật liệu kim loại đặc biệt bao gồm vật liệu kim loại kết cấu và vật liệu kim loại chức năng cho các mục đích sử dụng khác nhau. Trong số đó có các vật liệu kim loại vô định hình thu được thông qua quá trình ngưng tụ nhanh, cũng như các vật liệu kim loại gần như tinh thể, vi tinh thể, nano tinh thể, v.v.; Ngoài ra còn có các hợp kim chức năng đặc biệt như tàng hình, kháng hydro, siêu dẫn, nhớ hình dạng, chống mài mòn, giảm rung và giảm xóc, v.v., và vật liệu composite ma trận kim loại, v.v.

Vật liệu kim loại được chia thành kim loại đúc, kim loại biến dạng, kim loại phun và vật liệu luyện kim bột theo quy trình sản xuất và đúc. Kim loại đúc được hình thành thông qua quá trình đúc, chủ yếu bao gồm thép đúc, gang và kim loại màu và hợp kim đúc.

Kim loại biến dạng được hình thành bằng cách xử lý áp suất như rèn, cán, dập, v.v. và thành phần hóa học của nó hơi khác so với kim loại đúc tương ứng. Kim loại tạo hình phun được chế tạo thành các bộ phận và phôi với hình dạng và đặc tính cấu trúc nhất định thông qua quá trình tạo hình phun.

Hiệu suất của vật liệu kim loại có thể được chia thành hai loại: hiệu suất xử lý và hiệu suất sử dụng.

2. Hiệu suất: 

Để sử dụng vật liệu kim loại một cách hợp lý hơn và phát huy hết vai trò của chúng, cần phải nắm vững tính năng (hiệu suất sử dụng) mà các bộ phận và bộ phận làm từ các vật liệu kim loại khác nhau phải có trong điều kiện làm việc bình thường và cách sử dụng chúng trong quá trình gia công nóng và lạnh. . Hiệu suất cần có (hiệu suất quá trình). Hiệu suất của vật liệu bao gồm các tính chất vật lý (như trọng lượng riêng, điểm nóng chảy, độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt, giãn nở nhiệt, từ tính, v.v.), tính chất hóa học (độ bền, khả năng chống ăn mòn, khả năng chống oxy hóa) và tính chất cơ học. Hiệu suất quá trình của vật liệu đề cập đến khả năng thích ứng của vật liệu với các phương pháp xử lý nóng và lạnh.

3. Quy trình sản xuất: 

Trong quá trình sản xuất vật liệu kim loại, kim loại thường được chiết xuất và nấu chảy trước tiên. Một số kim loại cần phải được tinh chế thêm và điều chỉnh thành phần thích hợp trước khi được xử lý thành các sản phẩm có thông số kỹ thuật và tính chất khác nhau. Để chiết xuất kim loại, thép thường sử dụng các quy trình luyện kim, tức là sử dụng máy chuyển đổi, lò đốt lộ thiên, lò hồ quang điện, lò cảm ứng, cupolas (làm sắt), v.v. được sử dụng để nấu chảy và nấu chảy; kim loại màu sử dụng cả quá trình luyện kim và thủy luyện; kim loại có độ tinh khiết cao Cũng như các kim loại đòi hỏi tính chất đặc biệt, các quy trình luyện kim vùng, luyện chân không và luyện kim bột cũng được sử dụng. Sau khi vật liệu kim loại được nấu chảy và điều chỉnh thành phần của nó, nó được đúc và tạo hình, hoặc được chế tạo thành thỏi và phôi thông qua quá trình đúc và luyện kim bột, sau đó được xử lý bằng nhựa thành các sản phẩm có hình dạng và thông số kỹ thuật khác nhau.

4. Xu hướng phát triển:

Sự phát triển của vật liệu kim loại đã rời xa kim loại nguyên chất và hợp kim nguyên chất. Với sự tiến bộ của thiết kế vật liệu, công nghệ xử lý và thử nghiệm hiệu suất, vật liệu kim loại truyền thống đã phát triển nhanh chóng và các vật liệu kim loại hiệu suất cao mới liên tục được phát triển. Các cấu trúc nhiệt độ cao như vật liệu vô định hình và vi tinh thể ngưng tụ nhanh, hợp kim nhôm-lithium có cường độ riêng cao và chế độ riêng cao, các hợp chất liên kim loại và hợp kim cơ học, hợp kim tăng cường phân tán oxit, tinh thể cột hóa rắn theo hướng và hợp kim đơn tinh thể Vật liệu, kim loại vật liệu composite ma trận và vật liệu kim loại chức năng mới như hợp kim ghi nhớ hình dạng, hợp kim nam châm vĩnh cửu boron sắt neodymium và hợp kim lưu trữ hydro đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như hàng không vũ trụ, năng lượng và cơ điện.