復合材料的國民經濟
1. 新材料對國民經濟來說重要嗎
新材料(或稱先進材料)是指那些新近發展或正在發展之中的具有比傳統材料專的性能更為優異的一類材料屬。新材料是指新近發展的或正在研發的、性能超群的一些材料,具有比傳統材料更為優異的性能。新材料技術則是按照人的意志,通過物理研究、 材料設計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程,創造出能滿足各種需要的新型材料的技術。
21世紀科技發展的主要方向之一是新材料的研製和應用。新材料的研究,是人類對物質性質認識和應用向更深層次的進軍。
新材料作為高新技術的基礎和先導,應用范圍極其廣泛,它同信息技術、生物技術一起成為二十一世紀最重要和最具發展潛力的領域。同傳統材料一樣,新材料可以從結構組成、功能和應用領域等多種不同角度對其進行分類,不同的分類之間相互交叉和嵌套,目前,一般按應用領域和當今的研究熱點把新材料分為以下的主要領域:
電子信息材料、新能源材料、納米材料、先進復合材料、先進陶瓷材料、生態環境材料、新型功能材料(含高溫超導材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等)、生物醫用材料、高性能結構材料、智能材料、新型建築及化工新材料等
2. 復合材料加工屬於什麼行業
根據GB/T4754-2011《國民經濟行業分類》,復合材料加工,門類屬內C類(製造業)容,大類屬33(金屬製品業),中類屬331(結構性金屬製品製造),小類屬3311(金屬結構製造),指以鐵、鋼或鋁等金屬為主要材料,製造金屬構件、金屬構件零件、建築用鋼製品及類似品的生產活動,這些製品可以運輸,並便於裝配、安裝或豎立。
3. 求:我國金屬復合材料的發展前景
我國金屬復合材料的發展前景!!
金屬復合材料技術可以發揮組元材料各自的優勢,實現各組元材料資源的最優配置,節約貴重金屬材料,實現單一金屬不能滿足的性能要求, 它既可以替代進口並填補國內空白,又具有廣闊應用范圍,具有很好的經濟效益和社會效益,容易獲得方方面面的扶持和幫助。如發展不銹鋼復合材料就一直是國家發改委、科技部積極支持、倡導的高科技項目。
一、中國將成為金屬加工業中心
由於異質金屬復合材料的性能功能化和較低的成本及應用范圍廣泛,提高了傳統金屬材料的發展潛力。近期產業化的重點是:建設鋁-不銹鋼、鋁-鋼、鈦-鋼、銅-鋼帶液-固相復合工藝生產線,鋼-不銹鋼復合板坯離心澆鑄工藝生產線,表面復合精飾技術制備薄覆層(0.008MM-0.1MM)金屬復合板帶生產線;開發顆粒增加鋁基復合材料規模化生產技術、半固態成形技術、連續包敷復合高速鋼材料及製品,並實現產業化。
中國製造業迅速崛起,作為製造業的基礎行業之一的金屬加工、成形行業,發展更為明顯:在過去幾年,整個行業以年均增長20-30%的速度發展,產品品質也在以驚人的速度提升,逐漸獲得整個世界製造業的認可。以2005年為例,整個金屬加工、成形行業消耗各種鋼材8600多萬噸,其中進口數量為2000多萬噸;工裝模具約395億元,其中進口約佔58億元;新購設備約234億元,其中進口約134億元;沖壓、鈑金生產企業約4-5萬家,從業人數近100萬人。
據國家統計局等部門的數據顯示,整個金屬加工、成形行業包括設備、模具、原材料及成形零部件將保持在每年10-20%的增長速度。隨著中國的進一步發展,強勁的市場需求拉動著金屬板材、管材、型材、線材生產高增長,未來世界鋼鐵總產量及消耗量的60%都將來自亞洲,尤其是中國。目前中國鋼產量約佔全球鋼產量的34%,市場消費量約佔全球的33%,已成為全球鋼鐵產量與消費量最大的國家。預計到2010年,建築、機械、汽車、造船、鐵道、石油、家電、集裝箱等八大行業2010年需用鋼材達2.61億噸。中國金屬加工、成形行業的市場總量巨大,正成為亞洲乃至全球金屬加工、成形行業的中心。
二、稀有金屬復合材料增長速度依然較快
隨著國家環保產業政策實施力度的加強,稀有金屬復合材料在電力煙氣脫硫設備的應用持續增長,同時化工行業的投資國產化程度大大加快,也為稀有金屬材料的發展提供了良好發展機遇,07年上半年化工行業的銷售比重已經超過50%,是主要的增長點。國家產業政策的支持、較高的技術壁壘、產業升級的需求拉動為行業的發展提供了廣闊空間。
稀有金屬復合材料行業,作為一種新型材料是國家鼓勵類的產業結構,其傳統應用領域的是電廠的煙氣脫硫裝置,國家節能排污環保政策的進一步推進,為稀有金屬材料行業的發展提供政策上的支持也為行業需求的拉動提供了穩定的基礎。而隨著國家宏觀經濟的好轉,化工行業的固定資產投資也在快速發展,化工設備的國產化為稀有金屬材料行業發展提供的新的發展機遇。05年以後在化工行業的應用發展最為迅速,07年開始已經超過傳統在電力行業的應用。中國裝備製造業的結構升級尤其是在數控機床、大型成套設備上的更新換代也為稀有金屬材料行業的發展提供廣闊的發展空間。
稀有金屬材料行業在技術門檻上相對也比較高。尤其是爆炸復合焊接需要現場爆炸,而民用爆炸需要取得許可證。
稀有金屬材料主要應用於大規模、連續性的化工、電力行業,客戶的資源積累對於缺乏技術、規模支持的新進入者構成了很高的壁壘稀有金屬材料行業的整體規模還比較小,客戶的需求個性化特徵比較明顯,這對於資金實力雄厚的大企業缺乏足夠的吸引力,因此這一塊市場對大企業構成市場障礙公司的其他業務如金屬纖維,主要用於化工、汽車尾氣過濾,國家的節能排污政策的推廣也為行業的發展提供了良好發展機遇。而難溶金屬製品主要應用於冶金、航天航空、核能、電子等高科技產業,這些產業的快速發展對於難溶金屬製品行業也是良好的機遇。
三、不銹鋼復合板
在整個現代化進程中,許多行業為了提高容器和構件的使用壽命需要使用優質或貴重的材料,如果在普通金屬上包覆一層特殊性能的材料來代替純貴重材料的使用,既滿足使用要求又避免浪費,那將最為理想,這種材料就是雙金屬復合材料。其復合層常有銅、鈦、銀等有色金屬或貴重金屬,以及工具鋼、模具鋼、不銹鋼等特種鋼材。不銹鋼復合鋼板是一種以碳鋼為基體單面或雙面整體連續地包覆0.1-20MM不銹鋼的兩種金屬高效節能材料。它充分發揮兩種材料特性優勢,既具有不銹鋼的耐腐蝕、耐磨性、抗磁性、豪華性和裝飾性;又具有碳鋼良好的可焊性、成型性、拉延性和導熱性,因而它是一種多功能材料。同時由於它可節約鎳鉻合金,可降低成本,價格低廉,因而被廣泛用於石油、化工、制鹽制鹼等國民經濟和行各業,用於取代全不銹鋼,甚至取代B30銅和蒙及爾合金,具有巨大的社會經濟效益。
(一)不銹鋼復合中板的應用范圍和市場容量
1.產品品種規格
單面復合:不銹鋼+碳鋼或普碳鋼+特殊鋼
雙面復合:不銹鋼+碳鋼+不銹鋼或不銹鋼+特殊鋼+不銹鋼
規格:(2-5MM)+(8-50MM)
不銹鋼:奧氏體鋼,鐵素體鋼,奧氏體+鐵素體鋼,鐵素體+馬氏體鋼、馬氏體鋼
2.主要用途和用量
不銹復合中板是我國國民經濟不可缺少的鋼材品種,其應用前景十分廣闊,國內需求量近期為3萬噸,中期為10萬噸/年。
(1) 煉油和石化工業
高硫、高鹽、高酸度值原油的煉制,其主要煉制設備如:常減壓塔、吸收塔、分餾塔、穩定塔均需用不銹復合鋼板取代普通容器鋼板來製造,才能保證必要的壽命。我國老年化的油田也有這個問題。而更主要的是從保護國內資源出發,自95年以來我國有計劃地入股世界油田,如蘇丹、伊朗、伊拉克、哈薩克等油田的股份,每年約購入5000萬噸高硫原油,使我國煉油行業必須滿足這些高硫原油的高腐蝕性的挑戰。鐵素體不銹鋼復合鋼是該行業首選的復合鋼板僅此一項每年約需用5000噸以上。
此外,隨著對石油、天然氣的開發和對高H2S、SO2及含氮離子氣田的開發,國內外採用不銹復合鋼板作為輸油、輸氣管線,我國設計部門已經在考慮採用不銹復合的焊管。例如我國正同三菱公司和埃克森公司一起請人考究一條從德黑蘭到東京的7000KM長的輸油管道的可行性,從哈薩克到新疆的輸油管工程將開工,這些都是潛在市場。此外石油化工如合成橡膠、乙烯等石化產也將大量使用不銹鋼復合鋼板,保守估計僅大口徑復合焊管一項每年約需2000噸。
(2)制鹽制鹼工業及其它化工工業
我國基礎化工產品名列世界前茅,普通制鹽的母液蒸罐、真空制鹵的蒸發室已普遍採用復合鋼板取代塞焊板:化學工業的高壓釜、結晶器,貯藏槽等都已用上了不銹鋼復合鋼板,只不過是大多是推焊製造的。隨著對不銹復合鋼板的破壞機理的深入研究,在強腐蝕介質條件下採用復合鋼板取代100%不銹鋼的可能性愈來愈大。70年代引進的13套大化肥和自製的上百套小化肥設備的改造中,對不銹復合鋼板的需求正在提上議事日程,僅化學工業一項每年需求量約1萬噸。
(3) 電力工業
水電工業中用於排沙底孔,導流底空的鋼襯,以及船閘廊道、閘坂的襯板等,其基本要求是高耐磨性、抗沖擊性和適當的耐蝕性。電力工業對復合板的要求是近幾年才提到的日程上的,但來勢迅猛,數量驚人,僅一座三峽大壩上便需要1.5萬噸之多,而橫斷山脈的水力蘊藏量是三峽的10餘倍,此外廣西等地均有相當的水力資源,水電行業的應用前景是十分誘人的。水利專家預測:如果今後地球上還有超過三峽水利工程的話,那一定是我國的西南。屆時,誰能提供大幅面的馬氏體不銹鋼復合鋼板,誰就主宰了水電市場,這是帝聖公司的目標之一。
每座大型水電廠大約需200噸復合鋼板,主要用於料倉、料斗、溜槽、脫水器等部位,不過近年來由於對環保要求的提高,降底空氣中的SO2的煙氣脫硫工程的出現,不銹鋼復合鋼板將成為火電廠的首選材料,每座火電廠特別是大城市的火電廠需另增雙相不銹鋼復合板300-400噸。
(4)建築結構管
用不銹復合鋼管建設大型體育場館的屋頂是集美觀與經濟於一體的永久型建築設計。椐悉2008年青島奧運場館的復合結構管已由馬來西亞華人在積極試制,其市場戰略是先青島後北京再上海,要拿下整個奧運場館和世博展館的結構管訂單。用爆炸法是難以生產出這種大復基比的復合材料的,該項任務就自然地落到了軋製法的肩上,如果再鋪之以拋光表面,則可搶到先機。
(5)金屬鎂精煉爐
金屬鎂是重要的戰物資源又是國民經濟的基礎資源,精密鑄造,及鋁合金的製造等領域,我國生產40多萬噸,其90%以上是利用皮江法生產的。用該法生產出來的粗鎂要在精煉爐中經過再熔和脫除雜質的精煉過程,才能達到合格的產品。
中國是鎂儲量大國,也是鎂生產大國。山西更是得天獨厚,現已探明儲量,山西省境內的鎂儲量佔全國產量的70%,佔全球的40%,地處山西南部的山西銀光鎂業公司以年產量17萬噸的資歷多年來一直位居全國前三甲。據不完全統計省內共有鎂廠近90家,多數屬於民營企業,規模較小。近兩年發展較快,年產約萬噸的廠家僅太原就有兩家。目前省內諸多產鎂企業存在的一個共性問題是產品級別低,科技附加值低。這註定價格上去。國外企業將山西的半成品鎂錠收購後,經合金化等深加工後再買回國內,價格會翻到十幾倍,外匯大量流失。造成這種現象的原因之一是,精煉設備和精煉工藝的落後所致。
目前國內硅熱法還原制鎂精煉爐大多採用井式爐,其熱源主要是外熱式燃煤和煤氣或電力。通過爐殼將熱量傳給爐內的金屬鎂,進行熔化和精煉。精煉鍋大多是奧氏體熱強鋼,離心澆鑄筒體與普通燒鑄封頭焊接而成。因其材料本身導熱性和可焊性都很低,加之鑄造過程中不可避免的鑄造缺陷,導致使用中存在著熱效率低、爐子壽命低、生產率低、燃料浪費大、成品質量差等重大問題。
採用復合鋼板製做的精煉爐可提高精煉爐的使用壽命。2002年全國金屬鎂產量已突破40萬噸大關,產地集中在山西省和以山西為中心的周邊省、河南省、內蒙、寧夏按現行的精煉爐壽命期產量計算每年需2000隻精煉爐。需專用不銹鋼復合鋼板2000噸/年。
(6) 貯運行業
乙二醇、橄欖油、啤酒等液體的貯罐和專用槽車的製造現已逐漸採用不銹鋼復合材料,年需求量不斷增長,拋光復合板愈來愈受青睞。預計每年約2000噸。
(7) 大口徑工業焊管
主要用於各種腐蝕介質的輸送,高硫原油的輸送等。
此外,隨著城市建設的飛速發展,煤氣已成為居民燃料結構的主要組成部分,錯綜復雜的煤氣管的防腐問題已成為城市安全防範目標之一,復合焊管的應用前景是樂觀的。
(8)大型照明燈桿、路燈桿、旗桿
隨著城市建設的發展,對耐腐蝕、美觀典雅的勻變截面燈桿的需求已經提到議事日程上,目前市場上出現的包敷式的復合直管已無法滿足各種造型的要求,而用軋製法生產出來的拋光復合鋼板可製成各種變截面燈桿,效果十分理想。大中城市每條街約需這種材料200—500噸,前景十分看好。據悉北京2008年奧運會主燈桿每支價值40000元。
(9) 建築用結構管
拋光不銹鋼復合中板是各種體育館、展覽館球結點管結構的首選材料,已經有人將目光瞄準2008年北京奧運和2010年上海世博會的鋼結構管,將不銹鋼復合管全面推向市場。
(二)不銹復合冷軋鋼板和鋼帶的品種和市場容量
1.產品說明
不銹復合鋼冷軋薄鋼板是以深沖鋼或用戶指定的其它碳鋼為層基,在兩面整體地連續包覆一定厚度的不銹鋼,然後施以熱軋和冷軋而成和特種鋼板。可廣泛應用於建築門窗、幕牆、輕工、食品醫葯衛生、環境保護等部門。近幾年來在建築門窗、幕牆、焊管方面的應用正在探索中前進。
該項新產品在國外尚無應用報導,亦無專用標准可鑒。日本JISG3601不銹鋼標准中規定的產品范圍為8MM以上,沒有包括薄板和薄帶更不包括冷軋產品。美國ANSL/ASTNA263耐腐蝕鉻鋼復合鋼板、薄鋼和鋼帶標准中規定的產品規格範圍為2.7MM×254MM熱軋板和2.73MM×609.6MM冷軋板、在同一標准中兼有熱軋板和冷軋板,並且這種材料通常只用壓力容器。我國於1997年11月發布的不銹復合冷軋鋼板和鋼帶(GB/T17102—1997)國家標準是目前國際和國內該產品和第一代標准,其應用范圍主要偏重於民用和非壓力容器用。
2. 產品品種規格
復合板總厚度:0.7~3.0MM
復合鋼板寬度:250~1200MM
復合鋼板長度:單張或卷
復層厚度:雙面對稱型復合鋼板復層厚0.07~1.0MM
雙面非對稱型復合鋼板復層厚0.07~1.0MM
用於焊接工藝的復合鋼板復層厚0.15MM
基層鋼號:05AI 08AI
復層鋼:奧氏體不銹鋼
3. 應用和市場前景
復合中板和復合薄板(帶)的應用是不銹復合鋼板應用的兩只輪子;而工業和民用的應用則是它的另兩只輪子。復合中板大多應用於工業;復合薄板(帶)又大多應用於民用。人們常常在重視復合鋼板工業應用的同時,忽視了它在民用項目中的應用,這就導致了復合鋼板市場發育出現了偏廢現象。實際上,冷軋不銹復合薄鋼帶在人們的日常生活中可應用的項目很多,其用量應遠大於主要應用於工業的復合中板。
(1) 建築行業的應用
隨著在建築和高檔建築中對門窗材料的功能性、裝飾性、工藝性諸項要求的提高,不銹鋼冷軋鋼板將是今後高層建築、沿海建築的首選最佳材料。不銹鋼門窗比鋁合金門窗具有高得多的抗風載強度、保溫性和抗腐蝕性等優點,但令門窗製造廠家深感頭痛的是不銹鋼的強度較高,在軋制型材過程中殘余變形大,尺寸精度難以控制,而不銹復合鋼板因其碳鋼基板和復層材料巧妙和設計配合使冷做硬化大大減小彎曲園角半徑減小工件形狀美觀,恰好揚長避短,因而是當今最具有發展潛力的新型高檔門窗用材,已經受到建築行業選覺者的青睞。近期需求量2萬噸/年,中期需求量10萬噸/年。
此外,高層高檔建築中的幕牆是提高建築物外裝飾、豐富城市景觀的關鍵部位,由於不銹鋼幕牆裝飾效果極佳,其格調高雅、明快、鮮亮醒目、安全可靠,給整個建築物增添光彩和實力,因而已經成為我國建築裝飾的趨勢。復合鋼板在其保持全不銹鋼功能的基礎上,令成本大大降低,因而將會是幕牆骨架的最佳首選材料。近期需求量2000噸/年,中期需求量1萬噸/年
西方國家50年代就出現了不銹鋼幕牆和外牆,但真正引起全球關注的還是80年代後期,由於每個建築項目的用量基本上都在1000~2000噸,因而各家的爭奪十分激烈。在我國不銹鋼框架玻璃幕牆以其豪華華麗的外觀、極強的耐腐蝕性極少的維護費用以及強度高、壽命長等特點引起建築師和用戶的關注,很有發展前途。近2年我國每年安裝500萬~600萬M2的幕牆,按每平方米框架12KG計算,需鋼材7.2萬噸,不銹鋼復合鋼板以其比不銹鋼優越的可加工性和低50%的熱膨脹系數和相同的表面質量,低30%~40%的售價,對市場的吸引力是顯而易見的,如能有10%市場即7200噸已經是一個十分可觀的數字了。
95期間我國建築物每年需窗8000萬M2,普通鋼窗加彩板鋼窗40%,塑鋼窗15%、鋁窗33%、其它12%,其中不銹鋼窗僅佔0.6%,按9KG/M2計算,需不銹鋼4320噸。這什麼不銹鋼強度高、不生銹、豪華典雅的高級材料在門窗上推廣步履艱難呢?其原因正如中國門窗研究所主要領導分析的那樣;開發不銹鋼門窗型村存在「三難」:一是成型難,不銹鋼冷作硬化大,回彈大,軋制比較困難,歪扭嚴重,過渡圓弧大,型材難以達到標准;二是保持表面質量難,板面愈光亮,缺陷和不平愈明顯,加工組窗難,這仍與強度較高有關;三是全不銹鋼價格高。而不銹復合鋼板是可以克服這「三難」的;復合板的加工同彩板一樣,可同彩板共用一套模具,可降低成本,提高生產率。通過進一步發展,不銹鋼復合板鋼窗的價格可降為245~260元/M2,與鋁窗的價格已經相當接近了,而使用效果卻要好得多。
塑鋼門窗有著材料自身難以克服的四大問題:一是著火後放出有害的二惡英,二是所有的PVC都含有鉛鹽,三是老化發黃,四是塑料變形系數大,冬天縮縫夏天伸撐變形。有鑒於此,塑鋼門窗熱正在退潮。由於不銹復合鋼門窗型料的開發速度遲緩,因而鋁門窗得到了回潮的機會。
4. 無機非金屬材料在材料和國民經濟中的地位
我國無機非金屬新材料工業是 20世紀50年代末為配合研製「兩彈一星」開
始創建和發展起來的,被列為「中國技術政策」中的四大材料工業之一。它包括:
玻璃纖維和特種玻璃纖維、玻璃鋼、特種玻璃、深加工玻璃、石英玻璃、特種陶
瓷、人工晶體、特種密封材料及特種膠凝材料等等。這些材料和產品具有輕質、
高強、耐磨、抗腐、耐高溫、抗氧化以及特殊的聲、光、電、磁等一系列優異的
綜合性能,是其他材料難以替代的功能材料和結構材料,是發展現代工業、農業、
國防和科學技術不可缺少的基礎材料,也是新技術革命賴以發展的重要物質基礎。
我國把無機非金屬新材料和其他新材料稱之為產業的「糧食」,放在優先發展的
地位,並作為一項重要的發展戰略加以支持。
在國防工業領域,無機非金屬新材料現已為常規武器和戰略武器裝備研製開
發生產了近4000種高性能、多功能產品,如戰略導彈用耐燒蝕防熱及結構材料,
立體織物,仿形織物,高強度、高硅氧和石英玻璃纖維;戰術導彈配套的氧化鎂
頭罩、紅外玻璃、石英整流罩等,艦艇用艙室封面板、復合材料水中兵器、高壓
氣瓶、干擾材料;衛星用結構復合材料、摻雜石英玻璃;新一代坦克用LBO晶體、
微光象增強器微通道板和光纖板材料、隔熱材料等等。
在國民經濟領域,耐腐蝕性能優良的玻璃鋼材質的管罐成為石化工業的首選
產品,每年可節約因腐蝕造成的損失 100億元,實現了高、中、低壓管罐製造的
國產化;汽車風擋玻璃和特種陶瓷的發展,促進了汽車工業和彩電工業的國產化;
年產能力已達5.5萬台的玻璃鋼冷卻塔,每年可節水8億噸;採用玻璃鋼漁船代
替木質漁船可節約大量木材;石英玻璃為我國微電子工業、新型電光源提供了大
量關鍵材料;氧化諸、氧化鋁高純超細陶瓷粉都已形成了批量生產,年生產能力
達到5 000噸以上;低溫燒結獨石電容器形成年產4億件的生產能力,滿足了彩電
工業國產化的需要。非線性光學晶體、電光晶體等已成為重要光電子材料;高強、
高彈玻纖增強基村、立體織物、人造金剛石、光學纖維及製品、高性能陶瓷及制
品、激光晶體等為尖端技術提供了關鍵材料。 無機非金屬新材料作為生態材料,
在保護環境、減少污染、增進人民健康、提高生活質量方面也有著突出作用。 無機非金屬新材料的發展對我國傳統產業改造與升級,對新技術產業的形成
與發展,對國民經濟可持續發展都起著舉足輕重的作用,是對世紀我國國防工業
和國民經濟不可缺少的重要關鍵材料。
5. 復合材料行業前景怎樣
根據前瞻產業研究院的監測數據,2011年我國新材料產業規模超過8,000億元,年內均增長率超過20%,產業進容入高速發展階段。未來,根據我國新材料產業「十二五」發展規劃,到2015年我國新材料產業總產值將達2萬億元,到2020年新材料將成為我國國民經濟的先導產業。
隨著下游應用市場需求的不斷擴大,復合超硬材料下游需求呈現較快增長的態勢。前瞻產業研究院的監測數據顯示,目前國內超硬材料與製品產值大約在1:3-1:6之間,隨著下游復合超硬材料製品市場規模的不斷增長,復合超硬材料的市場需求隨之擴大,其中高品級金剛石的市場需求占整個市場的比例大約為60-70%。
隨著我國油氣產量的不斷增長,對於油氣用金剛石復合片的需求量也表現出旺盛的需求。目前,油氣用PCD復合片全球市場規模約為110億元人民幣,我國市場空間大約為14億元人民幣,發展潛力巨大。
望採納謝謝
6. 金屬復合材料屬於國統局裡的什麼行業
根據GB/T 4754-2011《國民經濟行復業分制類》,復合材料加工,門類屬C類(製造業),大類屬33(金屬製品業),中類屬331(結構性金屬製品製造),小類屬3311(金屬結構製造),指以鐵、鋼或鋁等金屬為主要材料,製造金屬構件、金屬構件零件、建築用鋼製品及類似品的生產活動,這些製品可以運輸,並便於裝配、安裝或豎立。
7. 材料與材料科學,以及在國民經濟中的地位
料科學是研究材料的組織結構、性質、生產流程和使用效能,以及它們之間相互關系的科學。材料科學是多學科交叉與結合的結晶,是一門與工程技術密不可分的應用科學。材料是人類用來製造機器、構件、器件和其他產品的物質。但並不是所有物質都可稱為材料,如燃料和化工原料、工業化學品、食物和葯品等,一般都不算作材料。材料可按多種方法進行分類。按物理化學屬性分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復合材料。按用途分為電子材料、宇航材料、建築材料、能源材料、生物材料等。實際應用中又常分為結構材料和功能材料。結構材料是以力學性質為基礎,用以製造以受力為主的構件。結構材料也有物理性質或化學性質的要求,如光澤、熱導率、抗輻照能力、抗氧化、抗腐蝕能力等,根據材料用途不同,對性能的要求也不一樣。功能材料主要是利用物質的物理、化學性質或生物現象等對外界變化產生的不同反應而製成的一類材料。如半導體材料、超導材料、光電子材料等。
材料的分類
按化學狀態分類 金屬材料 無機物非金屬材料 陶瓷材料有機材料 高分子材料;按物理性質分類 高強度材料 耐高溫材料 超硬材料 導電材料 絕緣材料 磁性材料 透光材料 半導體材料;按狀態分類 單晶材料 多晶質材料 非晶態材料 准晶態材料;按物理效應分類 壓電材料 熱電材料 鐵電材料 光電材料 電光材料 聲光材料 磁光材料 激光材料;按用途分類 建築材料 結構材料 研磨材料 耐火材料 耐酸材料 電工材料 電子材料 光學材料 感光材料 包裝材料;按組成分類 單組分材料 復合材料工程技術;金屬材料成形機械加工;熱加工;陶瓷冶金粉末;冶金薄膜生長技術;表面處理技術:表面改性技術、表面塗摸熱處理
材料科學的成果轉化
研究與發展材料的目的在於應用,而材料必須通過合理的工藝流程才能制備出有實用價值的材料來,通過批量生產才能成為工程材料。在將實驗室的研究成果變成實用的工程材料過程中,材料的制備工藝、檢測技術、計算機技術等起著重要的作用。材料的實用研究構成了材料科學與技術的結合點。
制備工藝
材料制備工藝是發展材料的基礎。傳統材料可以通過改進工藝提高產品質量、勞動生產率以及降低成本。新材料的發展與工藝技術的關系更為密切。例如,由於外延技術的出現,可以精確地控制材料到幾個原子的厚度,從而為實現原子、分子設計提供了有效的手段。快冷技術的採用,為金屬材料的發展開辟了一條新路。 材料的應用研究
材料的廣泛應用是材料科學與技術發展的主要動力。在實驗室具有優越性能的材料,不等於在實際工作條件下能得到應用,必須通過應用研究做出判斷,而後採取有效措施進行改進。材料在製成零部件以後的使用壽命的確定是材料應用研究的另一方面,關繫到安全設計和經濟設計,關繫到有效利用材料和合理選材。材料的應用研究還是機械部件、電子元件失效分析的基礎。通過應用研究可以發現材料中規律性的東西,從而指導材料的改進和發展。
發展趨勢
隨著高科技的發展,材料科學和新材料主要在以下幾個方面得到發展。①復合材料是結構材料發展的重點,其中主要包括樹脂基高強度、高模量纖維復合材料,金屬基復合材料,陶瓷基復合材料及碳碳基復合材料等。表面塗層或改性是另一類復合材料,其量大面廣、經濟實用,具有廣闊的發展前景。②功能材料與器件相結合,並趨於小型化與多功能化。特別是外延技術與超晶格理論的發展,使材料與器件的制備可以控制在原子尺度上,這將成為發展的重點。③開發低維材料。低維材料具有體材料不具備的性質。例如零維的納米級金屬顆粒是電的絕緣體及吸光的黑體,以納米微粒製成的陶瓷具有較高的韌性和超塑性;納米級金屬鋁的硬度為塊體鋁的8倍;作為一維材料的高強度有機纖維、光導纖維,作為二維材料的金剛石薄膜、超導薄膜等都已顯示出廣闊的應用前景。④信息功能材料增加品種、提高性能。這里主要是指半導體、激光、紅外、光電子、液晶、敏感及磁性材料等,它們是發展信息產業的基礎。高溫超導材料將會繼續得到重視,並預計在20世紀末達到產業化。⑤生物材料將得到更多應用和發展。一是生物醫學材料,可用以代替或修復人的各種器官、血液及組織等;另一是生物模擬材料,即模擬生物的機能,如反滲透膜等。⑥傳統材料仍將佔有重要位置。金屬材料在性能價格比、工藝及現有裝備上都具有明顯優勢,而且新品種不斷涌現,今後仍將有很強的生命力。高分子材料還會大大發展,性能會更優異,特別是高分子功能材料正待開發。工程陶瓷將在性能提高、成本降低的條件下得到發展。功能陶瓷已在功能材料中佔主要地位,還將不斷發展。⑦C60的出現為發展新材料開辟了一條嶄新的途徑。利用原子簇技術可能發展出更多的新材料。
8. 復合材料到底學什麼
復合材料專業主要培養適應現代科學技術和我國國民經濟發展需要的,能夠從事材料科學與版工程權方面設計、研究、應用開發、技術改造和管理的高層次、高素質的德、智、體、美全面發展的科學研究和工程技術人才。使學生認識材料的制備、組成、材料的結構與性能之間關系的基本規律,接受材料制備、性能分析與測試技能的基本訓練,掌握新材料設計、材料改性、材料制備、生產過程與工藝設計等基本方法,具備開發新材料、新工藝、提高材料性能、擴大材料應用的知識和能力。
主要課程:大學物理、無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、材料科學研究方法、材料科學與工程基礎、高分子化學、高分子物理、復合材料學、復合材料成型工藝與設備、復合材料結構設計。
主要實踐性教學環節:金工實習、電工實踐、高分子實驗、復合材料產品設計、復合材料實驗、材料大型綜合實驗、畢業實習、畢業設計(論文)。