以金屬或合金制成的材料,習(xí)慣上把某些金屬化合物(如碳化鎢
金屬材料
)和以半金屬(如硅)為基的材料也包括在內(nèi)。冶金工業(yè)的最終目的就是生產(chǎn)符合使用要求的金屬材料。金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。
金屬材料是以金屬元素或以金屬元素為主
黑色金屬材料
構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱(chēng)。包括純金屬、合金、金屬間化合物和特種金屬材料等。人類(lèi)文明的發(fā)展和社會(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,F(xiàn)代種類(lèi)繁多的金屬材料已成為人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。
人類(lèi)文明的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步同金屬材料的關(guān)系十分密切。繼石器時(shí)代之后,出現(xiàn)銅器時(shí)代,隨后是鐵器時(shí)代(見(jiàn)冶金史)。19世紀(jì)以來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,鋁、鈦及其他稀有金屬材料相繼獲得工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用;鋼鐵生產(chǎn)得到進(jìn)一步發(fā)展。20世紀(jì)50年代以來(lái),新型金屬材料的發(fā)展,更是方興未艾,難以估量。1982年世界鋼產(chǎn)量達(dá)到5.7億噸,鋁約1400萬(wàn)噸,銅約900萬(wàn)噸,鈦則已形成11萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力。金屬材料除了作為受力結(jié)構(gòu)使用之外,有些還具有耐高溫、耐低溫、耐腐蝕以及其他如磁性、彈性、電學(xué)等特殊功能,是工農(nóng)業(yè)發(fā)展和人類(lèi)生活的物質(zhì)基礎(chǔ)。
任何新的技術(shù)成就,莫不仰賴于各種相互匹配的新型材料,而新型材料中金屬材料是其重要的一個(gè)方面,例如航空、航天工業(yè)所需的高溫合金,核工業(yè)的核燃料、核反應(yīng)堆材料,現(xiàn)代信息技術(shù)使用的硅、鍺等半導(dǎo)體材料、新型磁性材料等。由于這些新技術(shù)的發(fā)展又推動(dòng)研制新的材料品種和發(fā)展新的冶金生產(chǎn)工藝和裝備。由此可見(jiàn),金屬材料的開(kāi)發(fā)和研究是科學(xué)技術(shù)的一個(gè)基本領(lǐng)域。
金屬材料品種繁多。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不僅新的金屬材料品種不斷出現(xiàn),而且傳統(tǒng)的金屬材料,如鋼鐵、銅、鋁等合金材料品種也日益增加。
金屬材料的分類(lèi)方法很多。從生產(chǎn)、管理、統(tǒng)計(jì)的習(xí)慣,常把金屬材料按元素分為:鋼鐵材料,如鐵、鋼、碳素鋼、合金鋼等;有色金屬材料,如鋁、銅、鎳、貴金屬材料等。按主要性能和用途分為:金屬結(jié)構(gòu)材料和金屬功能材料,其中有要求力學(xué)性能(強(qiáng)度、硬度、韌性等)為主的材料,如結(jié)構(gòu)材料、工具材料等;有要求物理性能(磁性、導(dǎo)電性、彈性等)的材料,如精密合金、半導(dǎo)體材料、超導(dǎo)材料等;要求物理化學(xué)性能的材料,如耐蝕材料、金屬催化劑、消氣材料等。
金屬材料生產(chǎn)的程序,一般是先提取和冶煉金屬,有些金屬還要
金屬選礦
進(jìn)一步精煉并調(diào)整合適的成分,然后加工成各種規(guī)格和性能的產(chǎn)品。提煉金屬,鋼鐵通常采用火法冶金工藝,有色金屬兼用火法冶金和濕法冶金工藝,高純金屬以及要求特殊性能的金屬還采用區(qū)域熔煉、真空冶金等工藝進(jìn)一步精煉提純。
現(xiàn)代金屬材料生產(chǎn)中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化程度要求日益嚴(yán)格,在質(zhì)量(如成分、性能、表面、尺寸精度等)上不僅要求所生產(chǎn)的材料各部分要均勻和穩(wěn)定,而且要求各批量之間也要相對(duì)穩(wěn)定;為此在現(xiàn)代金屬材料的生產(chǎn)中,新的生產(chǎn)工藝和新設(shè)備的采用,尤其是生產(chǎn)自動(dòng)化和高精度自動(dòng)檢測(cè)、控制等技術(shù)的采用,進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低原材料和能源的消耗,也是金屬材料生產(chǎn)研究的一個(gè)重要方面。
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