浅谈金属材料的应用与发展历程

浅谈金属材料的应用与发展历程

材料是人类生存发展的物质基础，也为科学技术发展提供了条件，金属材料是一种重要的材料类型，在工业生产中有着举足轻重的地位。本文主要针对金属材料的应用与发展展开阐述。

标签：金属材料；应用；发展

材料的种类繁多，发展非常迅速，按照材料的组成将材料分为四大类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料，其中金属材料是现代工业文明发展的核心元素，是人们生产、生活必不可少的重要材料。金属材料为人类的发展做出了重要的贡献，但是传统的金属材料在性能上已经难以满足日益发展的各个行业的要求，为此科研人员还在不断探究，来挖掘出金属材料的优势，为社会发展提供材料支撑。

一、金属材料的应用

1.1金属材料的定义。

金属材料即元素周期表中金属元素组成的材料，可以分为单金属构成的单质金属材料，两种或者多种元素均匀混合而成的合金材料或者金属元素与非金属元素构成的合金材料，合金材料可以细分为固溶体和金属键化合物两种。目前元素周期表中共有81中金属元素，其中锂、钠、钾等16中元素为碱土金属，铍、镁、铝为轻金属，铁、钴、镍、锰为铁族金属，锌、锡等12种易熔金属，钨、钼、钒等11种难熔金属，金、银、铜等九种贵金属，铯、镧等16种稀土金属，铀、镨等15种铀族金属。一般材料科学中将金属材料分为黑色金属材料、有色金属材料和特种金属材料三种。黑色金属材料指的是钢铁材料，有色金属材料即除了钢铁材料以外的其他金属材料，特种金属材料指的是具有特殊工艺和用途的金属材料。

1.2金属材料的性能与应用。

金属材料的性能包括两个方面的性能，即工艺性能和使用性能。其中工艺性能主要影响着金属材料的加工方式，具体分为金属材料的冷加工与热加工，使用性能反映的是材料制成零件以后，制品在正常工作条件下的性能。金属材料具有优良的力学性能和价格上的优势，这是金属材料被广泛应用的基础，也是金属材料暂时无法由其他材料代替的原因。目前金属材料是使用得最多的工程材料，在汽车、航天、机床、建筑等行业中，金属材料的地位不可取代。随着工艺的进步，金属材料得到了迅速的发展，研究人员通过对金属材料微观结构的研究，将金属材料的强韧化与防腐能力最大化的发挥出来，又开发出先进的制造工艺，使金属材料的应用范围更加广阔。

钢铁材料是由铁、碳、硅、锰等元素组合而成的一种合金材料，其中铁是主

要成分，根据碳的含量高低分为铁和钢，碳的含量对钢铁材料的机械性能起着决定性的作用，随着碳含量的增加，钢的硬度会增加但是韧性会下降，主要是因为碳的存在会降低钢的马氏体转变点，使钢中含有更多的硬相马氏体。钢根据用途分为工具钢和结构钢，工具钢一般用于制造工具，结构钢则用于建筑工业和机械制造工业。

铝合金也是一种比较常见的金属材料，在纯铝中根据不同的需求来制造成各种不同性能的铝合金。铝本身是一种比较软而轻的金属材料，而且强度不足，研究人员将铝与其他金属材料制成合金后，铝合金的物理性能大大提高，加工性能较好，且能够较为简单的加工为各种制品，其产品具有优秀的抗腐蚀性、导电性，同时产品的密度远低于钢铁产品，极具竞争力。除了电力行业，铝合金在航天工业和汽车行业的使用也很普遍，是应用范围最广的轻合金。但是由于目前生产铝的主要方法是电解铝，成本相比钢铁材料比较高，所以铝合金比钢铁材料价格要高。

镁合金被称为金属材料中的绿色材料，镁合金的热导率高、密度低、强度高，而且还有良好的耐蚀性和耐磨性，镁合金还有无毒的特点，因此镁合金被广泛用于機械和汽车行业，此外，镁合金在家电、通信、医疗等行业的应用也越来越广泛。

钛合金被称为未来金属，足见材料行业对其的高度评价，钛合金的强度高，耐蚀性能、耐高温性能优异。钛合金的耐腐蚀性可以保证它在潮湿的地方长时间不被腐蚀，耐蚀性远超不锈钢产品，同时起耐热性很好，熔点达到两千多摄氏度，此外，其低温性能也很稳定，钛合金集如此多的优秀性能于一身，是航空、汽车、医疗、建材等行业最佳的材料之一，特别是在航天和军工领域。因为价格原因，百分之九十以上的钛合金目前还是用在航天和医疗领域，如果将来可以开发出成本更低的钛合金生产方法，则必将被更广泛的使用。

二、金属材料的发展方向

金属材料的发展是国民经济发展的基础，不论对传统工业的发展和新型工业的产生都有促进作用，新型金属材料的研发意义重大。目前金属材料的研发主要朝着以下几个方面进行：

（1）轻质量和高强度：这是工业发展对于材料的要求，尤其是汽车和航天工业；

（2）耐高温：航天工业和汽车行业对于耐高温金属材料也有迫切需求，尤其是航天工业；

（3）耐蚀性能：各个行业使用的金属材料都需要耐蚀性良好的金属材料，尤其是造船业与石油工业，耐蚀金属材料对其有及其重要的意义。

新型金属材料的研发主要从合金这方面来进行，其次还可以从材料的组织和

制造工艺上来改变材料的性能，在钢铁材料行业就可以通过添加合金元素、控制制造工艺来生产具有优秀性能的双相钢。新型金属材料的发展必将带动整个工业的发展水平。

三、结语

金属材料的发展对于使用金属材料的行业发展具有积极的带动意义，与社会经济建设息息相关。虽然目前复合材料，高分子材料也得到了很好的发展，但是金属材料凭借着其在技术上的积累、相对低廉的价格和优良的性能，其地位是难以被取代的。金属材料的前景主要在于新金属材料的研发，只有不断开发性能更加优良的新产品，才能在各个行业中继续发挥金属材料的优势。

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