Classification des matériaux - Matériaux métalliques

Selon la classification traditionnelle, les matériaux peuvent être divisés en matériaux métalliques, matériaux inorganiques non métalliques (matériaux céramiques), matériaux polymères et matériaux composites. L'acier, l'or et l'argent sont tous des matériaux métalliques. Les matériaux inorganiques non métalliques, notamment la céramique et le verre, comprennent les oxydes, les sels inorganiques, etc. en termes de composition en grappes. Les matériaux polymères sont composés de macromolécules organiques, telles que des fibres, du caoutchouc, des résines et des plastiques. Les matériaux composites sont composés de deux ou plusieurs matériaux d'une certaine manière et sont classés en plusieurs catégories. Selon la matrice, ils peuvent être divisés en matrice métallique, matrice céramique, matrice résine, etc., ou selon le renfort, ils peuvent être divisés en matériaux composites renforcés de fibres, renforcés de particules, etc., il en existe de nombreux types.

Comprendre les matériaux métalliques et les tendances de développement. Les matériaux métalliques font référence à des matériaux aux propriétés métalliques qui sont composés d'éléments métalliques ou sont principalement composés d'éléments métalliques. Y compris les métaux purs, les alliages, les composés intermétalliques et les matériaux métalliques spéciaux.

Notre compréhension des matériaux métalliques doit commencer par les aspects suivants :

1. Classification : Les matériaux métalliques sont généralement divisés en métaux ferreux, métaux non ferreux et matériaux métalliques spéciaux.

① Les métaux ferreux sont également appelés matériaux en acier, notamment le fer pur industriel contenant plus de 90 % de fer, la fonte contenant 2 % à 4 % de carbone, l'acier au carbone contenant moins de 2 % de carbone et l'acier de construction, l'acier inoxydable et l'acier résistant à la chaleur. acier à des fins diverses. Acier, alliage haute température, alliage de précision… Les métaux ferreux généralisés comprennent également le chrome, le manganèse et leurs alliages.

② Les métaux non ferreux désignent tous les métaux et leurs alliages à l'exception du fer, du chrome et du manganèse, qui sont généralement divisés en métaux légers, métaux lourds, métaux précieux, semi-métaux, métaux rares et métaux des terres rares. La résistance et la dureté des alliages non ferreux sont généralement supérieures à celles des métaux purs, et ils ont une plus grande résistance et un coefficient de résistance à la température plus faible.

③Les matériaux métalliques spéciaux comprennent les matériaux métalliques structurels et les matériaux métalliques fonctionnels pour différentes utilisations. Parmi eux figurent des matériaux métalliques amorphes obtenus par des processus de condensation rapides, ainsi que des matériaux métalliques quasicristallins, microcristallins, nanocristallins, etc. ; il existe également des alliages fonctionnels spéciaux tels que la furtivité, la résistance à l'hydrogène, la supraconductivité, la mémoire de forme, la résistance à l'usure, la réduction et l'amortissement des vibrations, etc., et des matériaux composites à matrice métallique, etc.

Les matériaux métalliques sont divisés en métaux coulés, métaux déformés, métaux formés par injection et matériaux de métallurgie des poudres en fonction du processus de production et de moulage. Le métal moulé est formé par le processus de coulée, comprenant principalement l'acier moulé, la fonte et les métaux et alliages non ferreux moulés.

Le métal déformé est formé par traitement sous pression tel que le forgeage, le laminage, l'estampage, etc., et sa composition chimique est légèrement différente de celle du métal coulé correspondant. Le métal de formage par injection est transformé en pièces et ébauches présentant certaines formes et propriétés structurelles grâce au processus de formage par injection.

Les performances des matériaux métalliques peuvent être divisées en deux types : les performances de processus et les performances d'utilisation.

2. Performance : 

Afin d'utiliser les matériaux métalliques de manière plus rationnelle et de jouer pleinement leur rôle, il est nécessaire de maîtriser les performances (performances d'utilisabilité) que doivent avoir les pièces et composants fabriqués à partir de divers matériaux métalliques dans des conditions normales de travail et leur utilisation lors du traitement à chaud et à froid. . La performance qui doit être possédée (performance du processus). Les performances des matériaux comprennent les propriétés physiques (telles que la densité, le point de fusion, la conductivité électrique, la conductivité thermique, la dilatation thermique, le magnétisme, etc.), les propriétés chimiques (durabilité, résistance à la corrosion, résistance à l'oxydation) et les propriétés mécaniques. La performance des matériaux en matière de processus fait référence à la capacité du matériau à s'adapter aux méthodes de traitement à froid et à chaud.

3. Processus de production: 

Dans la production de matériaux métalliques, le métal est généralement extrait et fondu en premier. Certains métaux doivent être raffinés davantage et ajustés à la composition appropriée avant d’être transformés en produits présentant diverses spécifications et propriétés. Pour extraire les métaux, l'acier utilise généralement des procédés pyrométallurgiques, c'est-à-dire que des convertisseurs, des fours à sole ouverte, des fours à arc électrique, des fours à induction, des cubilots (fabrication du fer), etc. sont utilisés pour la fusion et la fusion ; les métaux non ferreux utilisent à la fois des procédés pyrométallurgiques et hydrométallurgiques ; métaux de haute pureté Outre les métaux nécessitant des propriétés particulières, des procédés de fusion par zone, de fusion sous vide et de métallurgie des poudres sont également utilisés. Une fois le matériau métallique fondu et sa composition ajustée, il est coulé et façonné, ou transformé en lingots et billettes par des processus de coulée et de métallurgie des poudres, puis transformé plastiquement en produits de diverses formes et spécifications.

4. Tendance de développement :

Le développement des matériaux métalliques s’est éloigné des métaux purs et des alliages purs. Avec l'avancement de la conception des matériaux, de la technologie des procédés et des tests de performances, les matériaux métalliques traditionnels se sont développés rapidement et de nouveaux matériaux métalliques hautes performances ont été continuellement développés. Structures à haute température telles que les matériaux amorphes et microcristallins à condensation rapide, les alliages aluminium-lithium à haute résistance spécifique et mode spécifique élevé, les composés intermétalliques ordonnés et les alliages d'alliage mécanique, les alliages renforcés par dispersion d'oxydes, les cristaux colonnaires solidifiés de manière directionnelle et les alliages monocristallins. Matériaux, métaux des matériaux composites matriciels et de nouveaux matériaux métalliques fonctionnels tels que les alliages à mémoire de forme, les alliages à aimant permanent néodyme fer bore et les alliages de stockage d'hydrogène ont été appliqués dans divers domaines tels que l'aérospatiale, l'énergie et l'électromécanique.