Classificazione dei materiali: materiali metallici

Secondo la classificazione tradizionale, i materiali possono essere suddivisi in materiali metallici, materiali inorganici non metallici (materiali ceramici), materiali polimerici e materiali compositi. Acciaio, oro e argento sono tutti materiali metallici. I materiali inorganici non metallici, inclusi ceramica e vetro, includono ossidi, sali inorganici, ecc. in termini di composizione dei cluster. I materiali polimerici sono composti da macromolecole organiche, come fibre, gomma, resine e plastica. I materiali compositi sono composti da due o più materiali in un certo modo e sono classificati in molte categorie. In base alla matrice, possono essere suddivisi in matrice metallica, matrice ceramica, matrice in resina, ecc., oppure in base al rinforzo, possono essere suddivisi in materiali compositi rinforzati con fibre, rinforzati con particelle, ecc., ce ne sono molti tipi.

Comprendere i materiali metallici e le tendenze di sviluppo. I materiali metallici si riferiscono a materiali con proprietà metalliche composti da elementi metallici o composti principalmente da elementi metallici. Compresi metalli puri, leghe, composti intermetallici e materiali metallici speciali.

La nostra comprensione dei materiali metallici dovrebbe iniziare dai seguenti aspetti:

1. Classificazione: i materiali metallici sono generalmente suddivisi in metalli ferrosi, metalli non ferrosi e materiali metallici speciali.

① I metalli ferrosi sono anche chiamati materiali in acciaio, compreso il ferro industriale puro contenente più del 90% di ferro, la ghisa contenente dal 2% al 4% di carbonio, l'acciaio al carbonio contenente meno del 2% di carbonio e l'acciaio strutturale, l'acciaio inossidabile e i materiali resistenti al calore acciaio per vari scopi. Acciaio, lega ad alta temperatura, lega di precisione, ecc. I metalli ferrosi generalizzati includono anche cromo, manganese e loro leghe.

② Con metalli non ferrosi si intendono tutti i metalli e le loro leghe ad eccezione di ferro, cromo e manganese, che solitamente sono suddivisi in metalli leggeri, metalli pesanti, metalli preziosi, semimetalli, metalli rari e metalli delle terre rare. La resistenza e la durezza delle leghe non ferrose sono generalmente superiori a quelle dei metalli puri e hanno una maggiore resistenza e un coefficiente di resistenza alla temperatura inferiore.

③I materiali metallici speciali includono materiali metallici strutturali e materiali metallici funzionali per usi diversi. Tra questi vi sono materiali metallici amorfi ottenuti attraverso processi di condensazione rapida, nonché materiali metallici quasicristallini, microcristallini, nanocristallini, ecc.; esistono anche leghe funzionali speciali come stealth, resistenza all'idrogeno, superconduttività, memoria di forma, resistenza all'usura, riduzione e smorzamento delle vibrazioni, ecc., e materiali compositi a matrice metallica, ecc.

I materiali metallici sono suddivisi in metalli fusi, metalli deformati, metalli formati ad iniezione e materiali ottenuti mediante metallurgia delle polveri in base al processo di produzione e stampaggio. Il metallo fuso si forma attraverso il processo di fusione, comprendendo principalmente acciaio fuso, ghisa e metalli e leghe non ferrosi fusi.

Il metallo deformato si forma mediante lavorazioni a pressione come forgiatura, laminazione, stampaggio, ecc. e la sua composizione chimica è leggermente diversa dal corrispondente metallo fuso. Il metallo formato ad iniezione viene trasformato in parti e pezzi grezzi con determinate forme e proprietà strutturali attraverso il processo di formatura ad iniezione.

Le prestazioni dei materiali metallici possono essere suddivise in due tipologie: prestazioni di processo e prestazioni di utilizzo.

2. Performance: 

Per utilizzare i materiali metallici in modo più razionale e svolgere appieno il loro ruolo, è necessario padroneggiare le prestazioni (prestazioni di usabilità) che le parti e i componenti realizzati con vari materiali metallici dovrebbero avere in normali condizioni di lavoro e il loro utilizzo durante la lavorazione a caldo e a freddo . La prestazione che dovrebbe essere posseduta (prestazione del processo). Le prestazioni dei materiali includono proprietà fisiche (come peso specifico, punto di fusione, conduttività elettrica, conducibilità termica, espansione termica, magnetismo, ecc.), proprietà chimiche (durabilità, resistenza alla corrosione, resistenza all'ossidazione) e proprietà meccaniche. Le prestazioni di processo dei materiali si riferiscono alla capacità del materiale di adattarsi ai metodi di lavorazione a freddo e a caldo.

3. Processo di produzione: 

Nella produzione di materiali metallici, il metallo viene generalmente prima estratto e fuso. Alcuni metalli devono essere ulteriormente raffinati e adattati alla composizione corretta prima di essere trasformati in prodotti con varie specifiche e proprietà. Per estrarre i metalli, l'acciaio utilizza solitamente processi pirometallurgici, ovvero per la fusione e la fusione vengono utilizzati convertitori, forni a focolare aperto, forni elettrici ad arco, forni a induzione, cubilotti (produzione del ferro), ecc.; i metalli non ferrosi utilizzano sia processi pirometallurgici che idrometallurgici; metalli di elevata purezza Oltre ai metalli che richiedono proprietà speciali, vengono utilizzati anche processi di fusione a zone, fusione sotto vuoto e metallurgia delle polveri. Dopo che il materiale metallico è stato fuso e la sua composizione è stata regolata, viene colato e modellato, oppure trasformato in lingotti e billette attraverso processi di fusione e formatura mediante metallurgia delle polveri, e quindi trasformato plasticamente in prodotti di varie forme e specifiche.

4. Tendenza di sviluppo:

Lo sviluppo di materiali metallici si è allontanato dai metalli puri e dalle leghe pure. Con il progresso della progettazione dei materiali, della tecnologia di processo e dei test delle prestazioni, i materiali metallici tradizionali si sono sviluppati rapidamente e nuovi materiali metallici ad alte prestazioni sono stati continuamente sviluppati. Strutture ad alta temperatura come materiali amorfi e microcristallini a condensazione rapida, leghe di alluminio-litio con elevata resistenza specifica e modo specifico elevato, composti intermetallici ordinati e leghe meccaniche, leghe rinforzate con dispersione di ossido, cristalli colonnari solidificati direzionalmente e leghe monocristalline Materiali, metallo materiali compositi a matrice e nuovi materiali metallici funzionali come leghe a memoria di forma, leghe a magneti permanenti al neodimio ferro boro e leghe per lo stoccaggio dell'idrogeno sono stati applicati in vari campi come quello aerospaziale, energetico ed elettromeccanico.