Materiaaliluokitus - Metallimateriaalit

Perinteisen luokittelun mukaan materiaalit voidaan jakaa metallisiin materiaaleihin, epäorgaanisiin ei-metallisiin materiaaleihin (keraamiset materiaalit), polymeerimateriaaleihin ja komposiittimateriaaleihin. Teräs, kulta ja hopea ovat kaikki metallimateriaaleja. Epäorgaanisiin ei-metallisiin materiaaleihin, kuten keramiikkaan ja lasiin, kuuluvat klusterikoostumuksen perusteella oksidit, epäorgaaniset suolat jne. Polymeerimateriaalit koostuvat orgaanisista makromolekyyleistä, kuten kuiduista, kumista, hartseista ja muoveista. Komposiittimateriaalit koostuvat tietyllä tavalla kahdesta tai useammasta materiaalista, ja ne luokitellaan moniin luokkiin. Matriisin mukaan ne voidaan jakaa metallimatriisiin, keraamiseen matriisiin, hartsimatriisiin jne., tai lujitteen mukaan ne voidaan jakaa kuituvahvisteisiin, hiukkasvahvisteisiin komposiittimateriaaleihin jne., niitä on monia tyyppejä.

Metallimateriaalien ja kehitystrendien ymmärtäminen. Metallimateriaaleilla tarkoitetaan materiaaleja, joilla on metallisia ominaisuuksia ja jotka koostuvat metallialkuaineista tai koostuvat pääasiassa metallialkuaineista. Näitä ovat puhtaat metallit, seokset, metallien väliset yhdisteet ja erikoismetallimateriaalit.

Metallimateriaalien ymmärtämisen tulisi alkaa seuraavista näkökohdista:

1. Luokittelu: Metallimateriaalit jaetaan yleensä rautametalleihin, ei-rautametalleihin ja erikoismetallimateriaaleihin.

① Rautametalleja kutsutaan myös teräsmateriaaleiksi, mukaan lukien yli 90 % rautaa sisältävä teollisuusrauta, 2–4 % hiiltä sisältävä valurauta, alle 2 % hiiltä sisältävä hiiliteräs sekä rakenneteräs, ruostumaton teräs ja erilaisiin tarkoituksiin käytettävä kuumuutta kestävä teräs. Teräs, korkean lämpötilan seos, tarkkuusseos jne. Yleisiin rautametalleihin kuuluvat myös kromi, mangaani ja niiden seokset.

② Ei-rautametalleilla tarkoitetaan kaikkia metalleja ja niiden seoksia paitsi rautaa, kromia ja mangaania, jotka yleensä jaetaan kevytmetalleihin, raskasmetalleihin, jalometalleihin, puolimetalleihin, harvinaisiin metalleihin ja harvinaisiin maametalleihin. Ei-rautametalliseosten lujuus ja kovuus ovat yleensä korkeammat kuin puhtaiden metallien, ja niillä on suurempi kestävyys ja pienempi lämpötilakestävyyskerroin.

③Erikoismetallimateriaaleihin kuuluvat rakennemetallimateriaalit ja funktionaaliset metallimateriaalit eri käyttötarkoituksiin. Näitä ovat nopeilla kondensaatioprosesseilla saadut amorfiset metallimateriaalit sekä kvasikiteiset, mikrokiteiset ja nanokiteiset metallimateriaalit jne.; on myös erityisiä funktionaalisia seoksia, kuten piilometalliseokset, vedynkestävyys, suprajohtavuus, muistimetalliseokset, kulutuskestävyys, tärinänvaimennus ja -vaimennus jne., sekä metallimatriisikomposiittimateriaalit jne.

Metallimateriaalit jaetaan valmistus- ja muovausprosessin mukaan valumetalleihin, muotoiltuihin metalleihin, ruiskuvalettuihin metalleihin ja jauhemetallurgisiin materiaaleihin. Valettu metalli muodostetaan valuprosessin avulla, ja se sisältää pääasiassa valuterästä, valurautaa sekä valettuja ei-rautametalleja ja -seoksia.

Muodonmuutosta aiheuttava metalli muodostetaan painekäsittelyllä, kuten takomalla, valssaamalla, leimaamalla jne., ja sen kemiallinen koostumus eroaa hieman vastaavasta valetusta metallista. Ruiskuvalumetallista valmistetaan osia ja aihioita, joilla on tietty muoto ja rakenteelliset ominaisuudet ruiskuvaluprosessin avulla.

Metallimateriaalien suorituskyky voidaan jakaa kahteen tyyppiin: prosessisuorituskykyyn ja käyttösuorituskykyyn.

2. Suorituskyky: 

Metallimateriaalien järkevämmän käytön ja niiden täyden käyttötarkoituksen saavuttamiseksi on hallittava eri metallimateriaaleista valmistettujen osien ja komponenttien suorituskyky (käytettävyysominaisuudet) normaaleissa käyttöolosuhteissa sekä kuuma- ja kylmäkäsittelyssä. Materiaalien suorituskykyyn kuuluvat fysikaaliset ominaisuudet (kuten ominaispaino, sulamispiste, sähkönjohtavuus, lämmönjohtavuus, lämpölaajeneminen, magnetismi jne.), kemialliset ominaisuudet (kestävyys, korroosionkestävyys, hapettumisenkestävyys) ja mekaaniset ominaisuudet. Materiaalien prosessiominaisuuksilla tarkoitetaan materiaalin kykyä sopeutua kylmä- ja kuumakäsittelymenetelmiin.

3. Tuotantoprosessi: 

Metallimateriaalien valmistuksessa metalli yleensä uutetaan ja sulatetaan ensin. Jotkin metallit on edelleen jalostettava ja säädettävä oikeaan koostumukseen ennen kuin ne jalostetaan erilaisten spesifikaatioiden ja ominaisuuksien omaaviksi tuotteiksi. Teräksen erottamiseen käytetään yleensä pyrometallurgisia prosesseja, eli konverttereita, avotakkauuneja, valokaariuuneja, induktiouuneja, kupoliuuneja (raudanvalmistus) jne. sulatukseen ja sulatukseen; ei-rautametallien valmistuksessa käytetään sekä pyrometallurgisia että hydrometallurgisia prosesseja; erittäin puhtaiden metallien valmistuksessa käytetään erityisominaisuuksia vaativien metallien lisäksi myös vyöhykesulatus-, tyhjösulatus- ja jauhemetallurgisia prosesseja. Kun metallimateriaali on sulatettu ja sen koostumus säädetty, se valetaan ja muotoillaan tai siitä tehdään harkkoja ja aihioita valamalla ja jauhemetallurgisesti muovaten, ja sitten se prosessoidaan plastisesti erimuotoisiksi ja -spesifikaatioiden mukaisiksi tuotteiksi.

4. Kehitystrendi:

Metallimateriaalien kehitys on siirtynyt pois puhtaista metalleista ja puhtaista seoksista. Materiaalisuunnittelun, prosessiteknologian ja suorituskykytestauksen kehittyessä perinteiset metallimateriaalit ovat kehittyneet nopeasti, ja uusia korkean suorituskyvyn metallimateriaaleja on kehitetty jatkuvasti. Korkean lämpötilan rakenteita, kuten nopeasti tiivistyviä amorfisia ja mikrokiteisiä materiaaleja, korkean ominaislujuuden ja ominaismoodin omaavia alumiini-litium-seoksia, järjestäytyneitä metallien välisiä yhdisteitä ja mekaanisia seosseoksia, oksididispersiolujitettuja seoksia, suunnatusti jähmettyneitä pylväskiteitä ja yksikiteisiä seoksia, metallimatriisikomposiittimateriaaleja ja uusia funktionaalisia metallimateriaaleja, kuten muistiseoksia, neodyymi-rauta-boorikestomagneettiseoksia ja vedyn varastointiseoksia, on sovellettu eri aloilla, kuten ilmailu- ja avaruustekniikassa, energia- ja sähkömekaniikassa.