طبقه بندی مواد - مواد فلزی

طبق طبقه بندی سنتی، مواد را می توان به مواد فلزی، مواد غیر فلزی معدنی (مواد سرامیکی)، مواد پلیمری و مواد کامپوزیتی تقسیم کرد. فولاد، طلا و نقره همگی مواد فلزی هستند. مواد غیر فلزی غیر آلی از جمله سرامیک و شیشه از نظر ترکیب خوشه ای شامل اکسیدها، نمک های معدنی و ... می باشد. مواد پلیمری از ماکرومولکول های آلی مانند الیاف، لاستیک، رزین ها و پلاستیک ها تشکیل شده اند. مواد کامپوزیت از دو یا چند ماده به روش خاصی تشکیل شده اند و به دسته های زیادی طبقه بندی می شوند. با توجه به ماتریس، آنها را می توان به ماتریس فلزی، ماتریس سرامیکی، ماتریس رزین و غیره تقسیم کرد، یا با توجه به تقویت، آنها را می توان به مواد کامپوزیت تقویت شده با الیاف، ذرات تقویت شده و غیره تقسیم کرد، انواع مختلفی وجود دارد.

مواد فلزی و روند توسعه را درک کنید. مواد فلزی به موادی با خواص فلزی اطلاق می شود که از عناصر فلزی یا عمدتاً از عناصر فلزی تشکیل شده اند. از جمله فلزات خالص، آلیاژها، ترکیبات بین فلزی و مواد فلزی خاص.

درک ما از مواد فلزی باید از جنبه های زیر شروع شود:

1. طبقه بندی: مواد فلزی معمولا به فلزات آهنی، فلزات غیرآهنی و مواد فلزی خاص تقسیم می شوند.

① فلزات آهنی به مواد فولادی نیز گفته می شود، از جمله آهن خالص صنعتی حاوی بیش از 90٪ آهن، چدن حاوی 2٪ تا 4٪ کربن، فولاد کربنی حاوی کمتر از 2٪ کربن، و فولاد ساختاری، فولاد ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت. فولاد برای اهداف مختلف فولاد، آلیاژ با دمای بالا، آلیاژ دقیق و غیره فلزات آهنی تعمیم یافته نیز شامل کروم، منگنز و آلیاژهای آنها می باشد.

② فلزات غیر آهنی به تمام فلزات و آلیاژهای آنها به جز آهن، کروم و منگنز اطلاق می شود که معمولاً به فلزات سبک، فلزات سنگین، فلزات گرانبها، نیمه فلزات، فلزات کمیاب و فلزات خاکی کمیاب تقسیم می شوند. استحکام و سختی آلیاژهای غیر آهنی به طور کلی بالاتر از فلزات خالص است و دارای مقاومت بیشتر و ضریب مقاومت دمایی کمتری هستند.

③مواد فلزی خاص شامل مواد فلزی ساختاری و مواد فلزی کاربردی برای مصارف مختلف است. در میان آنها می توان به مواد فلزی بی شکل که از طریق فرآیندهای تراکم سریع به دست می آید، و همچنین مواد فلزی شبه بلوری، میکرو کریستالی، نانوبلور و غیره. همچنین آلیاژهای کاربردی خاص مانند مخفی کاری، مقاومت هیدروژنی، ابررسانایی، حافظه شکل، مقاومت در برابر سایش، کاهش لرزش و میرایی و غیره و مواد کامپوزیتی زمینه فلزی و غیره وجود دارد.

مواد فلزی بر اساس فرآیند تولید و قالب گیری به فلزات ریخته گری، فلزات تغییر شکل یافته، فلزات تزریقی و مواد متالورژی پودر تقسیم می شوند. فلز ریخته‌گری از طریق فرآیند ریخته‌گری، عمدتاً شامل فولادهای ریخته‌گری، چدن و ​​فلزات و آلیاژهای غیرآهنی ریخته‌گری می‌شود.

فلز تغییر شکل یافته با پردازش فشاری مانند آهنگری، نورد، مهر زنی و غیره تشکیل می شود و ترکیب شیمیایی آن کمی با فلز ریخته شده مربوطه متفاوت است. فلز شکل دهی تزریقی از طریق فرآیند شکل دهی تزریقی به قطعات و صفحات با اشکال و خواص ساختاری خاص تبدیل می شود.

عملکرد مواد فلزی را می توان به دو نوع تقسیم کرد: عملکرد فرآیند و عملکرد استفاده.

2. عملکرد: 

برای استفاده منطقی‌تر از مواد فلزی و ایفای کامل نقش آن‌ها، باید بر عملکرد (عملکرد قابل استفاده) که قطعات و اجزای ساخته‌شده از مواد فلزی مختلف در شرایط کاری معمولی و استفاده از آنها در پردازش سرد و گرم باید داشته باشند، تسلط داشت. . عملکردی که باید داشته باشد (عملکرد فرآیند). عملکرد مواد شامل خواص فیزیکی (مانند وزن مخصوص، نقطه ذوب، هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی، انبساط حرارتی، مغناطیس و غیره)، خواص شیمیایی (دوام، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر اکسیداسیون) و خواص مکانیکی است. عملکرد فرآیندی مواد به توانایی مواد در سازگاری با روش های پردازش سرد و گرم اشاره دارد.

3. فرایند تولید: 

در تولید مواد فلزی عموماً ابتدا فلز استخراج و ذوب می شود. برخی از فلزات قبل از اینکه به محصولاتی با مشخصات و خواص مختلف تبدیل شوند، نیاز به پالایش بیشتر و تنظیم به ترکیب مناسب دارند. برای استخراج فلزات، فولاد معمولاً از فرآیندهای پیرومتالورژیکی استفاده می کند، یعنی از مبدل ها، کوره های باز، کوره های قوس الکتریکی، کوره های القایی، گنبدها (آهن سازی) و غیره برای ذوب و ذوب استفاده می شود. فلزات غیر آهنی از هر دو فرآیند پیرومتالورژیکی و هیدرومتالورژیکی استفاده می کنند. فلزات با خلوص بالا و همچنین فلزاتی که به خواص ویژه نیاز دارند، از فرآیندهای ذوب ناحیه ای، ذوب خلاء و متالورژی پودر نیز استفاده می شود. پس از اینکه مواد فلزی ذوب شد و ترکیب آن تنظیم شد، ریخته گری و شکل داده می شود یا از طریق فرآیندهای ریخته گری و شکل دهی متالورژی پودر به شمش و بیلت تبدیل می شود و سپس به صورت پلاستیکی به محصولاتی با اشکال و مشخصات مختلف تبدیل می شود.

4. روند توسعه:

توسعه مواد فلزی از فلزات خالص و آلیاژهای خالص دور شده است. با پیشرفت طراحی مواد، فناوری فرآیند و تست عملکرد، مواد فلزی سنتی به سرعت توسعه یافته اند و مواد فلزی جدید با کارایی بالا به طور مداوم توسعه یافته اند. سازه های با دمای بالا مانند مواد آمورف و میکروکریستالی با متراکم شدن سریع، آلیاژهای آلومینیوم-لیتیوم با استحکام ویژه بالا و حالت ویژه بالا، ترکیبات بین فلزی سفارش داده شده و آلیاژهای آلیاژی مکانیکی، آلیاژهای تقویت شده با پراکندگی اکسید، کریستال های ستونی منجمد جهت دار و آلیاژهای تک کریستال فلزی، آلیاژهای فلزی مواد کامپوزیت ماتریسی و مواد فلزی کاربردی جدید مانند آلیاژهای حافظه دار، آلیاژهای آهنربای دائم نئودیمیم آهن بور و آلیاژهای ذخیره هیدروژن در زمینه های مختلفی مانند هوا فضا، انرژی و الکترومکانیک استفاده شده اند.