金属资料的前史、现状及未来

　　一、金属资料的前史 人类在大约公元前五千年由石器年代进入铜器年代，然后又在公元前一千二百年步入

　　了所谓的铁器年代。此刻呈现的金属资料标明其时的社会出产力达到了一个新的高度，人 们发现陶器可以接受高温，把握了用火在陶质容器内把金属熔化、然后将液态的金属倒进 模腔内，以铸成所需的东西。金属铜的运用早于金属铁，这是因为天然铜在自然界中存在 而铁则被氧化，一起金属铜的熔点比金属铁的要低。在炼铜技能逐渐前进时，咱们的先人 现已不知不觉的发现了“合金”，最早的合金可能是青铜，它大约由百分之十的锡及百分之 九十的铜构成。跟着青铜技能的不断开展，人们意识到增大锡的份额会使合金变硬换句话 说，“合金”比单一的金属具有更好的功用。尔后，更延伸出黄铜等适用于不同场合的合 金。 不久，人类社会从青铜年代进入铁器年代。铁器年代现已能运用很杂乱的金属加工来 出产铁器。铁的高硬度、高熔点与铁矿的高蕴含量，使得铁相对青铜来说来得廉价及可在 各方面运用，所以其需求很快便远超青铜。而在几百年后的欧洲，资本主义萌发带来的社 会化大出产也促进着金属的锻炼和资料的制作向着工厂化、规模化开展。一些功率更高的 大型炼铁炉被制作起来。英国在 18 世纪初现已呈现了“高炉”的原型，日产铁以吨计。一开 始工人们运用木炭等天然燃料，后来改用焦炭，并安装上鼓风机，从此渐渐演变为近代的 高炉，这是炼铁工业的起点。因为铁的大规模出产，人类物质文明的进一步前进，铁轨等 应运而生。 19 世纪一个英国人找到了将铁炼成钢的办法。他把空气直接鼓入铁水中,使杂 质烧掉。后来知道，铁水中含有 C、S、P 等杂质，将影响铁的强度和脆性等；为前进铁的 功用，需要对铁水进行再锻炼，以去除上述杂质。对铁水进行从头锻炼以调整其成分的过 程叫作炼钢。在之后的一些因为铁的功用缺乏而引发的事端中，人类意识到钢是更适合的 工程资料，所以代替铁轨的钢轨等钢材在人类社会中延伸开来。因为金属资料的优秀导电 性，第2次工业革命的敏捷开展并使人类步入电气年代。近代以来，合金钢以及其他金属 资料飞速开展。高速钢、不锈钢、耐热钢、耐磨钢、电工用钢等特种钢如漫山遍野般地相 继呈现，其他合金如铝合金、铜合金、钛合金、钨合金、钼合金、镍合金等等加上各种稀 有合金也不断开展，金属资料在全社会的经济开展中具有了不行代替的位置。 二、金属资料的现状

　　金属资料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的资料的总称。包含纯 金属、合金、金属资料金属间化合物和特种金属资料等。当时，金属资料一般分为黑色金 属、有色金属和特种金属资料。黑色金属资料又称为钢铁资料，包含工业纯铁、铸铁、碳 钢资料，以及各种用处的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金不锈钢等钢材。广义的黑色 金属还包含铬、锰及其合金资料。有色金属资料是指除铁、铬、锰以外的一切金属及其合 金资料，一般分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属资料等，有色 合金资料的强度和硬度一般比纯金属资料高，而且具有电阻大、电阻温度系数小的特色。 特种金属资料包含不同用处的结构金属资料和功用金属资料。其中有通过快速冷凝工艺获 得的非晶态金属资料，以及准晶、微晶、纳米晶金属资料等；还有隐身、抗氢、超导、形 状回忆、耐磨、减振阻尼等特别功用合金以及金属基复合资料等。一起，咱们也形成了对 金属资料研讨的一系列体系办法。把金属的外表磨光抛光,然后放在酸中浸蚀、在显微镜下 即可调查不同的把戏也便是显微安排结构，然后研讨金属的功用形成了金相学。金相学的 出项协助人们提醒金属资料微观的奥妙。X 射线的呈现及运用于调查金属中原子的摆放促 使人们了解各种金属中原子在空间散布的规则，加深了人们对金属的微观结构的知道通过 金相和 X 光衍射等手法，人们对金属资料的成分、显微安排结构和功用间的联系进行了大 量研讨，发现了许多规则，解说了很多曩昔不行思议的现象，奠定了金属资料科学的基

　　础，并大大推动了合金钢及热处理等科学技能的开展。当今，人们在金属资料的领域中， 逐渐由经历上升为理论，由被迫变为自动，由理论去辅导实践，再由实践去开展理论。 三、金属资料的未来

　　当下社会，金属资料在人类社会中的位置受到了史无前例的应战。一方面是高分子材 料和陶瓷资料对传统金属资料形成冲击。首先是高分子资料。高分子资料尤其是工程塑 料，从功用到运用的许多方面已能和传统的金属资料相抗衡，加上其质料丰厚、价格便 宜、产值惊人，现已敏捷兴起。其次是陶瓷资料，陶瓷资料在现代电子工业中占有反常重 要的位置。另一方面金属资料本身对动力、资源和环境三方面形成的耗费很大。金属资料 通过数千年的开展，某些首要的金属矿藏资源日渐严峻、高质量的金属矿藏很快削减、低 质量的矿藏使动力耗费和本钱添加，这些都使金属工业成为动力的最重要耗费者，一起也 是严峻的环境污染者。根据以上的原因，金属资料的开展可以在以下两个方面进行：

　　一是对已有的金属资料要最大极限地前进它的质量，发掘它的潜力，使其发生最大的 效益。这要求金属资料的制作技能要有腾跃性的前进。锻炼技能、炉外精粹技能、铸造技 术、连铸连轧技能、近终形加工成型技能、热处理技能、粉末冶金技能等传统工艺的改 进，加上微量杂质的操控技能、微量元素的合金化技能、高纯净度低偏析技能等的创造， 都使金属资料焕发了第二春。

　　二是期望金属资料可以开辟出新的功用，以习惯更高的运用要求。如钛合金的回忆性 以及生物亲和性等，都是传统金属资料在未来开展的新方向。

　　总归，回忆了金属资料的前史、现状和未来，咱们有决心信任，金属资料会在人类社 会的明日展现出更好地服务人类的一面。