Klasifikacija materijala - Metalni materijali

Prema tradicionalnoj klasifikaciji, materijali se mogu podijeliti na metalne materijale, anorganske nemetalne materijale (keramičke materijale), polimerne materijale i kompozitne materijale. Čelik, zlato i srebro su metalni materijali. Anorganski nemetalni materijali, uključujući keramiku i staklo, uključuju okside, anorganske soli itd. u smislu sastava klastera. Polimerni materijali sastoje se od organskih makromolekula, kao što su vlakna, guma, smole i plastika. Kompozitni materijali sastavljeni su od dva ili više materijala na određeni način, a razvrstani su u mnoge kategorije. Prema matrici mogu se podijeliti na metalnu matricu, keramičku matricu, smolastu matricu itd., ili prema ojačanju mogu se podijeliti na kompozitne materijale ojačane vlaknima, česticama ojačane kompozitne materijale itd., postoji mnogo vrsta.

Razumjeti metalne materijale i trendove razvoja. Metalni materijali odnose se na materijale s metalnim svojstvima koji se sastoje od metalnih elemenata ili se uglavnom sastoje od metalnih elemenata. Uključujući čiste metale, legure, intermetalne spojeve i posebne metalne materijale.

Naše razumijevanje metalnih materijala treba početi od sljedećih aspekata:

1. Klasifikacija: Metalni materijali obično se dijele na željezne metale, obojene metale i posebne metalne materijale.

① Željezni metali se također nazivaju čeličnim materijalima, uključujući industrijsko čisto željezo koje sadrži više od 90% željeza, lijevano željezo koje sadrži 2% do 4% ugljika, ugljični čelik koji sadrži manje od 2% ugljika i konstrukcijski čelik, nehrđajući čelik i otporan na toplinu čelika za razne namjene. Čelik, visokotemperaturne legure, precizne legure itd. Općeniti željezni metali također uključuju krom, mangan i njihove legure.

② Obojeni metali odnose se na sve metale i njihove legure osim željeza, kroma i mangana, koji se obično dijele na lake metale, teške metale, plemenite metale, polumetale, rijetke metale i metale rijetke zemlje. Čvrstoća i tvrdoća legura obojenih metala općenito je veća nego kod čistih metala, imaju veću otpornost i manji temperaturni koeficijent otpornosti.

③Posebni metalni materijali uključuju konstrukcijske metalne materijale i funkcionalne metalne materijale za različite namjene. Među njima su amorfni metalni materijali dobiveni procesima brze kondenzacije, kao i kvazikristalni, mikrokristalni, nanokristalni metalni materijali itd.; tu su i posebne funkcionalne legure kao što su stealth, otpornost na vodik, supravodljivost, memorija oblika, otpornost na trošenje, smanjenje vibracija i prigušivanje itd., te kompozitni materijali s metalnom matricom itd.

Metalni materijali se dijele na lijevane metale, deformirane metale, injekcijski oblikovane metale i materijale metalurgije praha prema procesu proizvodnje i kalupljenja. Lijevani metal nastaje kroz proces lijevanja, uglavnom uključujući lijevani čelik, lijevano željezo i lijevane neželjezne metale i legure.

Deformirani metal nastaje obradom pod pritiskom kao što je kovanje, valjanje, štancanje itd., a njegov kemijski sastav malo se razlikuje od odgovarajućeg lijevanog metala. Metal za injekcijsko oblikovanje izrađuje se u dijelove i priretke određenih oblika i strukturnih svojstava kroz proces injekcijskog oblikovanja.

Izvedba metalnih materijala može se podijeliti u dvije vrste: izvedba procesa i izvedba uporabe.

2. Performance: 

Kako bi se metalni materijali racionalnije koristili i njihova uloga bila puna, potrebno je ovladati performansama (performansama uporabnosti) koje dijelovi i komponente izrađeni od raznih metalnih materijala trebaju imati u normalnim radnim uvjetima i njihovoj uporabi tijekom tople i hladne obrade. . Performansa koju treba posjedovati (performansa procesa). Performanse materijala uključuju fizikalna svojstva (kao što su specifična težina, talište, električna vodljivost, toplinska vodljivost, toplinsko širenje, magnetizam itd.), kemijska svojstva (trajnost, otpornost na koroziju, otpornost na oksidaciju) i mehanička svojstva. Procesna izvedba materijala odnosi se na sposobnost materijala da se prilagodi hladnim i toplim metodama obrade.

3. Proces proizvodnje: 

U proizvodnji metalnih materijala, metal se općenito prvo izdvaja i tali. Neke je metale potrebno dodatno pročistiti i prilagoditi odgovarajućem sastavu prije prerade u proizvode različitih specifikacija i svojstava. Za dobivanje metala čelik se obično koristi pirometalurškim procesima, odnosno za taljenje i taljenje koriste se konvertori, marteri, elektrolučne peći, indukcijske peći, kupole (željezarske) itd.; obojeni metali koriste i pirometalurške i hidrometalurške procese; metali visoke čistoće Osim metala koji zahtijevaju posebna svojstva, koriste se i postupci zonskog taljenja, vakuumskog taljenja i metalurgije praha. Nakon što je metalni materijal taljen i njegov sastav prilagođen, on se lijeva i oblikuje, ili se izrađuje u ingote i gredice kroz postupke lijevanja i metalurgije praha, a zatim se plastično obrađuje u proizvode različitih oblika i specifikacija.

4. Trend razvoja:

Razvoj metalnih materijala odmaknuo se od čistih metala i čistih legura. S napretkom u dizajnu materijala, procesnoj tehnologiji i testiranju performansi, tradicionalni metalni materijali su se brzo razvili, a novi metalni materijali visokih performansi kontinuirano se razvijaju. Visokotemperaturne strukture kao što su amorfni i mikrokristalni materijali koji se brzo kondenziraju, aluminij-litijeve legure visoke specifične čvrstoće i visoke specifične module, uređeni intermetalni spojevi i legure mehaničkog legiranja, legure ojačane disperzijom oksida, usmjereno skrutnuti stupčasti kristali i monokristalne legure Materijali, metal matrični kompozitni materijali i novi funkcionalni metalni materijali kao što su legure s pamćenjem oblika, legure s neodimijskim željezom i borom s trajnim magnetima i legure za pohranu vodika primijenjene su u raznim područjima kao što su zrakoplovstvo, energetika i elektromehanika.