1、金属材料的过去、现在和将来

第一阶段——原始钢铁生产

公元前4300年：自然的金、铜及锻打等工艺

公元前2800年：铁的熔炼

公元前2000年：青铜器兴盛，编钟与武器（商、周、春秋战国）

东汉时：反复锻打钢→最原始形变热处理工艺。

淬火技术：“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂” （现代的水淬、油淬）。

吴王夫差矛和越王勾践剑

商周时期的青铜敦和尊盘

商代青铜纵目人面像

擂鼓墩二号墓编钟复制件

1981年湖北擂鼓墩二号墓出土战国编钟一套，音律准确，音色优美。其件数和规模仅次于曾侯乙编钟，总音域达5个8度以上，可自己转调，奏出五声、六声、七声音阶构成的各种乐曲。须五人合作演出，众声齐发，交响叠鸣，无愧为古代音乐之绝响。

第二阶段——金属材料学科的基础

奠定金属材料学科基础：金属学、金相学、相变和合金钢等。

1803年：道尔顿提出原子学说，阿伏加德罗提出分子论。

1830年：Hessel提出32种晶体类型，普及晶体指数。

1891年：俄、德、英等国科学家分别独立地创立了点阵结构理论。

1864年：Sorby制备第一张金相照片，9倍，但意义重大。

1827年：Karsten从钢中分离出了Fe3C，1888年Abel证明了这是Fe3C。

1861年：俄契尔诺夫提出了钢的临界转变温度的概念。

19世纪末：马氏体研究已成为时髦，Gibbs得到了相律，Robert-Austen发现了奥氏体固溶特性，Roozeboom建立了Fe-Fe3C系的平衡图。

第三阶段——微观组织理论大发展

合金相图，X射线发明及应用，位错理论的建立。

1912年：发现X射线，证实α（δ）-Fe是bcc，γ-Fe是fcc；固溶体规律。

1931年：发现合金元素的扩大和缩小γ区作用。

1934年：俄国Polanyi、匈牙利Orowan和英国Taylor各自独立地提出了位错理论，解释钢的塑性变形；马氏体转变的晶体学。

1938年：发明了电子显微镜。

1910年：发明A不锈钢，1912年发明了F不锈钢等。

1990年：发明了布氏硬度计，Griffith提出了应力集中会导致产生微裂纹。

第四阶段——微观理论的深入研究

微观理论的深入研究：原子扩散及其本质的研究；钢TTT曲线测定；贝氏体、马氏体转变理论形成了比较完整的理论。

位错理论建立：电子显微镜的发明，促使看到了钢中第二相沉淀析出，位错滑移，发现了不全位错、层错、位错墙、亚结构、Cottrell气团等现象，发展出位错理论。

新科学仪器不断发明：电子探针，场离子发射显微镜和场电子发射显微镜、扫描透射电镜（STEM）、扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）等。

2、现代金属材料

先进结构材料的研究与开发是永恒的主题。

开发高性能结构材料：从高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损功能的追求到降低机械重量、提高性能、延长使用寿命。复合材料到结构材料的广泛应用，如铝基复合材料。开发各种系列用途的低温奥氏体钢。

改造传统结构材料：重要途径是组织更细、更均匀，材料更纯洁，注重工艺。“新一代钢铁材料” 强度相当于现有钢铁材料两倍。美“9.11”事件，暴露建筑用钢结构抗高温软化能力差，由此推动开发高强热轧耐火耐候钢。

开发其他高性能钢：利用各种新工艺、新方法制造出韧性和耐磨性都很好的新型工具钢。经济合金化是高速钢的一个发展方向，工具材料的各种表面处理技术开发，在新型工具材料的开发上具有重要的意义。

先进制备工艺：如金属半固态加工技术，铝镁合金技术的成熟与应用，现有钢的技术界限和钢强韧化是努力的方向。

3、金属材料的可持续发展与趋势

2004年提出了 “循环型社会的材料产业——材料产业的可持续发展”。

微生物冶金：无废物的生产，已在许多国家进行了工业性生产。美国利用微生物冶金方法生产的铜占总产量的10%，日本人工培植海鞘以提取钒。海水是一种液态矿，海水中含有的合金元素量超过100亿吨。现在已可从海水中提取镁、铀等元素，全世界生产的镁大约有20%来自海水，美国靠这种镁已满足着需求量的80%。

循环材料产业：适应时代需要，把生态环境意识贯穿于产品和生产工艺的设计之中，提高材料利用率、降低生产和使用过程中环境的负担。发展形成“资源→材料→环境”良性循环的产业。

合金发展的主流方向是少合金化与通用合金，形成绿色/生态材料体系，有利于材料的回收与再生利用。要研究开发与人民生活密切相关的绿色材料以及环境友好材料。

4、钛合金被称为“空间金属”、“未来钢铁”

钛合金在高温和低温下都能保持高强度，耐蚀性也是无可匹敌的。钛在地球中含量不少（0.6%）。但是提炼工艺复杂，成本高，广泛应用受到限制。钛合金将是二十一世纪为人类作重要贡献的金属材料之一。

5、有色金属

资源面临着不可持续发展的严重问题，主要是资源破坏严重和利用率很低，浪费惊人。精深加工技术落后，高档产品缺乏；创新成果少，高新技术成果产业化程度不高。开发高性能结构材料及其先进工艺方法是主流，如：铝锂合金、快速凝固铝合金等。有色金属功能材料也是发展方向。