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金屬材料面臨的挑戰

大約到20世紀中葉,金屬材料在人類的生産和生活中一直處于主導的地位,但是從20世紀中葉開始,尤其是近一二十年來,這種地位開始動搖,金屬材料面臨著空前的挑戰,受到了巨大的壓力,這種壓力來自外部和自身兩個方面。來自外部的壓力是,從20世紀中期開始,高分子材料迅速崛起,尤其是工程塑料,從性能到應用許多方面已能和傳統的金屬材料相抗衡,加上其原料豐富、價格便宜、産量以驚人的速度增長,1994年全世界塑料産量已達1.13億噸,折合成體積已與鋼鐵相當,似乎有取代金屬之勢;與此同時先進陶瓷材料也嶄露頭角,特別在現代電子工業中占有重要地位。事實上材料領域已經不知不覺的從金屬材料的一統天下轉變成金屬、陶瓷、高分子材料三足鼎立的新格局;另一方面是來自自身的壓力,主要是能源、資源和環境三方面,金屬材料近百年的大力發展,某些主要的金屬礦産資源日漸緊張,高品位的金屬礦産很快減少,低品位的礦物使能源消耗和成本增加,金屬工業是能源的最重要消耗者,也是嚴重的環境汙染者,這些問題同樣對金屬材料今後的發展提出了挑戰。在國外有人稱鋼鐵工業已經成爲一種“夕陽”工業,意思是說已經在走下坡路,它的光輝即將變得暗淡。這是一種過于悲觀的論調,它對我們這樣的發展中國家來說尚與事實不符,這是一種消極看問題的方法,容易産生誤導。事實上,金屬材料受到的挑戰是一件好事,是材料科學與技術向前發展的標志,表明人類今天能夠創造出更多的材料,對于金屬材料而言,這種挑戰也有其積極的一面,因爲沒有挑戰,就很難有新的發展。應該把這種挑戰看成是金屬材料繼續發展的新的動力。客觀地來說,金屬材料不可能完全被其他材料所取代,正如我們在前邊介紹的金屬材料在多種重要領域中的作用,並沒有被動搖,三大類材料之間各有所長,需要相互補充,不是你死我活,而是攜手共進。金屬材料的部分應用爲塑料或陶瓷所代用,也並非壞事,它可以使金屬材料在更關鍵的地方發揮作用。倒是資源、能源和環境的問題,在金屬材料工業的發展中必須引起充分的重視,必須找出相應的對策,這是今天賦予金屬材料工作者的新的使命。 
 
隨著科學技術的進步,實際上對金屬材料也不斷提出了新的要求,這種要求體現在兩個方面,一是對已有的金屬材料要最大限度地提高它的質量,挖掘它的潛力,使其産生最大的效益。爲此,近二三十年來,金屬材料的制造技術有非常迅速的進步,先進的冶煉技術、爐外精煉技術、鑄造技術、連鑄連軋技術、近終形加工成型技術、先進的熱處理技術、粉末冶金技術等日新月異,與此相關的微量雜質的控制技術、微量元素的合金化技術、高純淨度低偏析技術等,在近代金屬材料的發展中占有突出的地位,並有明顯的創新。在此值得強調的是金屬材料的多種表面技術大顯神威,成爲提高材料的性能、發揮材料潛力的最有效和最經濟的手段,因爲金屬材料在使用過程中的損壞多數是從表面開始,例如腐蝕、磨損等等,而且許多受力件,例如旋轉軸和彎曲梁最大應力在表面,引起斷裂的裂紋源多數也在表面或接近表面的區域,這便啓發人們在材料的表面去做文章,各種表面熱處理工藝、表面合金化、表面改性、表面塗鍍層等新技術新方法如雨後春筍,遍地開花,化學的方法、電化學的方法、物理的方法、力學的方法各顯神通,一些最先進的技術都被用于這一領域,例如等離子噴塗技術、離子注入技術、激光表面猝火、激光熔凝或合金化技術、離子鍍、化學鍍、化學氣相沈積、物理氣相沈積等,在金屬材料的領域中蓬勃發展。總之,金屬材料在當代的發展特點之一是更突出工藝技術的發展和創新,以獲取最顯著的經濟效益,並給金屬材料的發展帶來生機。 
 
现代科学技术发展对金属材料提出的另一个新的要求就是开拓金属材料新的功能,以适应更高的使用要求。近几十年来,金属材料并没有停止发展,新的合金钢,例如微合金化钢,超高强度钢、超低碳不鏽鋼;新的有色合金,例如Al-Li合金、钛合金;还有高温合金、金属间化合物、阻尼合金、超导合金、形状记忆合金、储氢合金、纳米金属材料、非晶态金属等都有新的发展。 
 
應該說金屬材料王國是一個缤紛的世界,它滲透在人類生産和生活的每一個領域中,它們在默默無聞地造福于人類,它們的功勳是有口皆碑的,它們的光彩是永遠不會熄滅的。 
 

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