Ταξινόμηση Υλικών- Μεταλλικά Υλικά

Σύμφωνα με την παραδοσιακή ταξινόμηση, τα υλικά μπορούν να χωριστούν σε μεταλλικά υλικά, ανόργανα μη μεταλλικά υλικά (κεραμικά υλικά), πολυμερή υλικά και σύνθετα υλικά. Ο χάλυβας, ο χρυσός και το ασήμι είναι όλα μεταλλικά υλικά. Τα ανόργανα μη μεταλλικά υλικά, συμπεριλαμβανομένων των κεραμικών και του γυαλιού, περιλαμβάνουν οξείδια, ανόργανα άλατα κ.λπ. όσον αφορά τη σύνθεση των συστάδων. Τα πολυμερή υλικά αποτελούνται από οργανικά μακρομόρια, όπως ίνες, καουτσούκ, ρητίνες και πλαστικά. Τα σύνθετα υλικά αποτελούνται από δύο ή περισσότερα υλικά με έναν ορισμένο τρόπο και ταξινομούνται σε πολλές κατηγορίες. Ανάλογα με τη μήτρα, μπορούν να χωριστούν σε μεταλλική μήτρα, κεραμική μήτρα, ρητινώδη μήτρα κ.λπ. ή ανάλογα με την ενίσχυση, μπορούν να χωριστούν σε ενισχυμένα με ίνες, ενισχυμένα με σωματίδια σύνθετα υλικά κ.λπ., υπάρχουν πολλοί τύποι.

Κατανόηση των μεταλλικών υλικών και των τάσεων ανάπτυξής τους. Τα μεταλλικά υλικά αναφέρονται σε υλικά με μεταλλικές ιδιότητες που αποτελούνται από μεταλλικά στοιχεία ή αποτελούνται κυρίως από μεταλλικά στοιχεία. Συμπεριλαμβανομένων των καθαρών μετάλλων, των κραμάτων, των μεσομεταλλικών ενώσεων και των ειδικών μεταλλικών υλικών.

Η κατανόησή μας για τα μεταλλικά υλικά θα πρέπει να ξεκινά από τις ακόλουθες πτυχές:

1. Ταξινόμηση: Τα μεταλλικά υλικά συνήθως διαιρούνται σε σιδηρούχα μέταλλα, μη σιδηρούχα μέταλλα και ειδικά μεταλλικά υλικά.

① Τα σιδηρούχα μέταλλα ονομάζονται επίσης υλικά χάλυβα, συμπεριλαμβανομένου του βιομηχανικού καθαρού σιδήρου που περιέχει περισσότερο από 90% σίδηρο, του χυτοσιδήρου που περιέχει 2% έως 4% άνθρακα, του ανθρακούχου χάλυβα που περιέχει λιγότερο από 2% άνθρακα, και του δομικού χάλυβα, του ανοξείδωτου χάλυβα και του χάλυβα ανθεκτικό στη θερμότητα για διάφορους σκοπούς. Χάλυβας, κράμα υψηλής θερμοκρασίας, κράμα ακριβείας κ.λπ. Τα γενικευμένα σιδηρούχα μέταλλα περιλαμβάνουν επίσης το χρώμιο, το μαγγάνιο και τα κράματά τους.

② Τα μη σιδηρούχα μέταλλα αναφέρονται σε όλα τα μέταλλα και τα κράματά τους εκτός από τον σίδηρο, το χρώμιο και το μαγγάνιο, τα οποία συνήθως διαιρούνται σε ελαφρά μέταλλα, βαρέα μέταλλα, πολύτιμα μέταλλα, ημιμέταλλα, σπάνια μέταλλα και μέταλλα σπάνιων γαιών. Η αντοχή και η σκληρότητα των μη σιδηρούχων κραμάτων είναι γενικά υψηλότερες από εκείνες των καθαρών μετάλλων και έχουν μεγαλύτερη αντίσταση και μικρότερο συντελεστή θερμοκρασίας.

③Τα ειδικά μεταλλικά υλικά περιλαμβάνουν δομικά μεταλλικά υλικά και λειτουργικά μεταλλικά υλικά για διαφορετικές χρήσεις. Μεταξύ αυτών είναι τα άμορφα μεταλλικά υλικά που λαμβάνονται μέσω ταχέων διεργασιών συμπύκνωσης, καθώς και τα ημικρυσταλλικά, μικροκρυσταλλικά, νανοκρυσταλλικά μεταλλικά υλικά κ.λπ. Υπάρχουν επίσης ειδικά λειτουργικά κράματα όπως stealth, αντοχή στο υδρογόνο, υπεραγωγιμότητα, μνήμη σχήματος, αντοχή στη φθορά, μείωση και απόσβεση κραδασμών κ.λπ., και σύνθετα υλικά μεταλλικής μήτρας κ.λπ.

Τα μεταλλικά υλικά χωρίζονται σε χυτά μέταλλα, παραμορφωμένα μέταλλα, μέταλλα μορφοποιημένα με έγχυση και υλικά μεταλλουργίας σκόνης ανάλογα με τη διαδικασία παραγωγής και χύτευσης. Τα χυτά μέταλλα σχηματίζονται μέσω της διαδικασίας χύτευσης και περιλαμβάνουν κυρίως χυτό χάλυβα, χυτοσίδηρο και χυτά μη σιδηρούχα μέταλλα και κράματα.

Το παραμορφωμένο μέταλλο σχηματίζεται με επεξεργασία υπό πίεση, όπως σφυρηλάτηση, έλαση, σφράγιση κ.λπ., και η χημική του σύνθεση διαφέρει ελαφρώς από το αντίστοιχο χυτό μέταλλο. Το μέταλλο χύτευσης με έγχυση μετατρέπεται σε μέρη και ακατέργαστα τεμάχια με ορισμένα σχήματα και δομικές ιδιότητες μέσω της διαδικασίας χύτευσης με έγχυση.

Η απόδοση των μεταλλικών υλικών μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: απόδοση διεργασίας και απόδοση χρήσης.

2. Απόδοση: 

Για την ορθολογικότερη χρήση των μεταλλικών υλικών και την πλήρη αξιοποίηση του ρόλου τους, είναι απαραίτητο να κατανοηθεί η απόδοση (χρηστικότητα) που πρέπει να έχουν τα μέρη και τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται από διάφορα μεταλλικά υλικά υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας και η χρήση τους κατά τη διάρκεια θερμής και ψυχρής επεξεργασίας. Η απόδοση που πρέπει να κατέχει (απόδοση διεργασίας). Η απόδοση των υλικών περιλαμβάνει φυσικές ιδιότητες (όπως ειδικό βάρος, σημείο τήξης, ηλεκτρική αγωγιμότητα, θερμική αγωγιμότητα, θερμική διαστολή, μαγνητισμό κ.λπ.), χημικές ιδιότητες (ανθεκτικότητα, αντοχή στη διάβρωση, αντοχή στην οξείδωση) και μηχανικές ιδιότητες. Η απόδοση διεργασίας των υλικών αναφέρεται στην ικανότητα του υλικού να προσαρμόζεται σε ψυχρές και θερμές μεθόδους επεξεργασίας.

3. Παραγωγική διαδικασία: 

Στην παραγωγή μεταλλικών υλικών, το μέταλλο γενικά εξάγεται και τήκεται πρώτα. Ορισμένα μέταλλα χρειάζονται περαιτέρω επεξεργασία και προσαρμογή στην κατάλληλη σύνθεση πριν υποστούν επεξεργασία σε προϊόντα διαφόρων προδιαγραφών και ιδιοτήτων. Για την εξαγωγή μετάλλων, ο χάλυβας συνήθως χρησιμοποιεί πυρομεταλλουργικές διεργασίες, δηλαδή, μετατροπείς, φούρνοι ανοιχτής εστίας, φούρνοι ηλεκτρικού τόξου, επαγωγικοί φούρνοι, θόλοι (παραγωγής σιδήρου) κ.λπ. χρησιμοποιούνται για τήξη και τήξη. Τα μη σιδηρούχα μέταλλα χρησιμοποιούν τόσο πυρομεταλλουργικές όσο και υδρομεταλλουργικές διεργασίες. Τα μέταλλα υψηλής καθαρότητας, εκτός από τα μέταλλα που απαιτούν ειδικές ιδιότητες, χρησιμοποιούνται επίσης διεργασίες τήξης ζώνης, τήξης κενού και μεταλλουργίας σκόνης. Αφού το μεταλλικό υλικό τήκεται και προσαρμόζεται η σύνθεσή του, χυτεύεται και διαμορφώνεται ή μετατρέπεται σε πλινθώματα και μπιγιέτες μέσω διεργασιών χύτευσης και διαμόρφωσης μεταλλουργίας σκόνης και στη συνέχεια υποβάλλεται σε πλαστική επεξεργασία σε προϊόντα διαφόρων σχημάτων και προδιαγραφών.

4. Τάση Ανάπτυξης:

Η ανάπτυξη μεταλλικών υλικών έχει απομακρυνθεί από τα καθαρά μέταλλα και τα καθαρά κράματα. Με την πρόοδο του σχεδιασμού υλικών, της τεχνολογίας διεργασιών και των δοκιμών απόδοσης, τα παραδοσιακά μεταλλικά υλικά έχουν αναπτυχθεί ραγδαία και νέα μεταλλικά υλικά υψηλής απόδοσης έχουν αναπτυχθεί συνεχώς. Δομές υψηλής θερμοκρασίας, όπως ταχέως συμπυκνούμενα άμορφα και μικροκρυσταλλικά υλικά, κράματα αλουμινίου-λιθίου με υψηλή ειδική αντοχή και υψηλή ειδική λειτουργία, διατεταγμένες διαμεταλλικές ενώσεις και κράματα μηχανικής κράματος, κράματα ενισχυμένα με διασπορά οξειδίων, κατευθυντικά στερεοποιημένοι στηλοειδής κρύσταλλοι και κράματα μονοκρυστάλλων, σύνθετα υλικά μεταλλικής μήτρας και νέα λειτουργικά μεταλλικά υλικά, όπως κράματα μνήμης σχήματος, κράματα νεοδυμίου σιδήρου-βορίου μόνιμου μαγνήτη και κράματα αποθήκευσης υδρογόνου, έχουν εφαρμοστεί σε διάφορους τομείς όπως η αεροδιαστημική, η ενέργεια και η ηλεκτρομηχανική.