材料成型技术1.8

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1、1.8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1.生产工艺的完善和开发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

2、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。2.新材料的研制与开发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

3、、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、

4、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Ti3S

5、iC2、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2）功能陶瓷功能陶瓷正向可靠性、多功能、微型化、智能化、集成化的方向发展。如低损耗、低温度特性、大容量、超薄型的多层电容器材料与制备技术。用于微型机械的高性能压电陶瓷和驱动陶瓷，以及气敏陶瓷

6、材料和环保用陶瓷等。特别是近年来出现的用于催化反应工程的无机分离催化膜陶瓷，具有广泛的应用前景。图1-65陶瓷驱动器件（功能陶瓷）（4）先进的复合材料1）有机-无机复合材料通过精细控制无机超微粒子在高聚物中的分散与复合，可仅以很少的无机粒子含量，就能在一个相当大的范围内有效地改变复合材料的综合性能。如增强、增韧和抗老化等，且不影响材料的加工性能。该技术可望替代目前品种极多的高分子材料，同时也为提高材料的循环利用率创造了良好的条件。图1-66玻璃钢复合材料2）纳米复合材料即由两种及两种以上的固相至少一个方

7、向上以纳米级尺寸复合而成的材料。人工合成的有机-无机纳米复合材料，既具有无机物优良的刚度、强度和热稳定性，又具有聚合物的加工性能和介电性能，可望在各种新技术领域获得广泛应用，且是探索高性能复合材料的一条重要途径。图1-67Al2O3-ZrO2(3Y)-SiC纳米复合材料组织思考题1.工程材料的发展趋势如何？返回目录