文档介绍：工程材料的发展趋势
据预测,21世纪初期,金属材料在工程材料中仍将占主导地位,其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料,但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。
今后材料发展的总趋势是:以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。
图1-60 航天飞机

完善传统的冶金工艺和开发新工艺,是钢铁工
业技术进步的两大趋向,其中包括洁净钢冶炼、转
炉少渣炼钢、非高炉炼铁(如直接还原和熔炼还原)和带钢铸造等。各类精炼钢、纯净钢、预硬化钢材、涂层钢板、复合钢板等将广泛应用,性能更规范,质量更稳定。
钢铁生产正从粗放型向集约型转变,全面提高
技术素质,实现优质高效节能降耗和环境保护,以保证可持续发展。将进一步开发钢材品种,并大力提高钢铁产品的质量和性能。如严格控制杂质元素含量和化学成分,力求显微组织均匀和力学性能稳定等。

1)高效金属材料
为了实现工业可持续发展,必须大幅度地提高材料的使用效能,因而高效材料应运而生。如高效钢不仅强度比现在的钢铁提高一倍,而且耐磨、耐蚀等性能也将大幅度改善。
2)金属间化合物
金属间化合物具有高温强度高、抗氧化性能好、密度低等优点,因而最先用于航空航天领域。现除了Ni-Al系、Fe-Al系等金属间化合物早已用于一般机械制造外,Ti-Al基合金用作汽车排气阀材料也已受到重视。
图1-61
金属间化合物制品
(1)先进的金属材料
3)快速冷凝金属材料
由于快速冷凝比常规冷
凝速度快得多,可获得一系列
非平衡态的非晶、微晶金属合
金。如类似玻璃的某些结构特
征的金属玻璃,具有超耐蚀和
高强韧等特性,可用于制作变
压器铁心等。
4)超细颗粒纳米金属材料
超细颗粒泛指直径小于100nm的颗粒,一般由几千
个原子组成。在电子、化工、
原子能、航空航天和生物医药
等方面有着广泛的用途。
图1-62 激冷铸铁金相组织
(2)先进的高分子材料
1)高性能工程塑料
通过改革单一聚合物的聚合态或将不同聚合物共混,可使是产量大、价格低、性能一般的通用塑料(如聚乙烯和聚丙烯等)变为高强度、超高韧性的工程塑料。
2)功能高分子材料
具有导电、光敏或磁性等功能的高分子材料和医用高分子材料、仿生高分子材料、环境友好高分子材料、信息功能高分子材料以及高分子材料的再生利用技术等,可望在未来取得较大的进展。
图1-63
高性能工程塑料
(3) 先进的陶瓷材料
1)结构陶瓷
性能更优异的Ti3SiC2、Ti2AlN等陶瓷材料正在得到开发。多相复合材料有利于陶瓷的强化和增韧,如纤维或晶须增强的陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散分布的复合陶瓷等。精细陶瓷所用的粉料正从微米级向纳米级发展,性能更好。
如纳米级氧化锆粉料的烧结温度可降低400℃,制品密度可达到理论密度的98%,且具有400%的塑性伸长率。
图1-64 结构陶瓷