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材料加工技術的發展現狀與展望
發布時間：2019-08-27 12:12
材料作為一種物質基礎是人類在生存和發展中的必需品，同時也是社會現代化中物質發展的先導。自從1970年之后的材料就已經被譽為人類文明支柱的其中之一了。材料技術的進步與發展不但使其傳統材料的生產率進行了有效的提高，成本得到了降低，服役壽命也得到了一定程度的延長，同時也對研究新材料有著促進作用，在進行材料的看開發和應用是起到的作用是決定性的。
一、材料加工技術的發展歷史與現狀
汀田輝史是一名日本學者，他認為以整個人類歷史發展的角度來看待發展材料加工技術的一系列過程，一直到今天為止發生的材料加工技術的變化中，有五次是具有革命性的。
大概在公元前40000年起，人類便開始進行了發展有石器時代逐漸發展成為了青銅器時代。銅的鑄造技術和熔煉技術是材料發展的一個契機，人類逐漸開始對自然資源進行掌握，鑄造工具的材料逐漸由金屬取代了石器。這便是第一次材料加工技術中所出現的革命，人類的社會活動以及生產能力也因為這一次的革命有了非常大的進步。
從公館前十四世界之后，規模較大的鍛造技術以及煉鐵技術是代表著材料加工技術的發展和出現使得人類歷史上進行了第二次變革加工技術材料，。自從人類由鐵器時代逐漸發展，進入了青銅時代，武器和工具都得到了很大程度的發展，同時也不斷大幅提高著生產率的水平。
早在公元一千三百多年之前，就有了就出現了規模較大材料加工技術，其中包括鍛造技術和煉鐵技術，在一定程度上促成了材料加工技術的發展與變革。自從人類進入到鐵器時代之后，武器和工具都得到了非常迅速的發展，同時還大幅度提高了生產水平。
自從20世紀后期開始，航空航天以及電子信息等一系列的技術發展都迅速起來，在開發與研究新材料時起到了很大的促進與刺激作用，以精細陶瓷材料、高溫超導材料、納米材料為代表的一系列新材料涌現了出來。但到目前普遍存在這一個問題那就是新材料制備與研制并不是同步進行發展的。作為先進材料的高溫超導材料以及陶瓷梯度材料都是非常具有實用價值同時又有著明顯的優越性，但是在制備時花費的成本相對較高，有沒有非常高的生產效率。材料加工技術的實際進展與對功能材料進行設計的研究進展有著非常大的差距，因此由于這種因素對這些較為先進并具有較高性能的應用產生了制約。
所以，對制造材料的成形、制備與加工技術等這些問題的重要性在目前這種情況下是非常突出的。
事實上，早在1990年之后就已經開始了第五次的對于材料加工的技術革命，就現狀發展而言，材料對象中具有代表性的是復合材料以及人工點陣，其中尤其是層狀復合材料以及人工多層膜等，都能夠將革命技術的特征體現出來。
二、材料加工技術的發展趨勢與方向
材料加工技術發展的趨勢可以總結為“技術綜合、學科綜合、過程綜合”三個綜合。過程綜合的含義分為兩個方面，一是指材料制備。設計加工與成形整個流程的一體化，各個環節之間的關系逐漸緊密，第二個便是指多個過程的短流程化，例如半固態加工技術、噴射半成形技術和連續鑄軋技術等一系列的技術。
所謂的技術綜合就是指在對于材料加工技術被大家認可之后逐漸發展成為了一門結合多種技術進行技術應用的科學，尤其是在成形、制備、計算機技術與加工技術上都有所體現。
學科綜合在傳統三級學科之間的綜合，與材料化學與物理、材料學等第二級綜合的學科，與信息工程、計算機工程、環境工程等材料科學與除了工程學以外的其他的學科綜合。隨著中工程的其他二級學科的界限越來越模糊的變化，越來越強的相互依賴性與學科滲透。
從某種意義上來說對于現代科學技術早期發展時期所具有的特點，“按照實際的使用要求來對材料進行設計。
基于在之前對材料加工技術發展的特征和趨勢，金屬材料加工技術的發展方向主要包括以下幾個方面。
1.將常規的金屬材料進行加工的工藝高效化和短流程化
將傳統形成材料的模式以及加工模式打破，將生產工藝的流程進行進一步的縮短，將工藝環節進行盡可能的簡化，最終實現流程短，成形快的要求，能夠使得生產效率進行進一步的提高。連續鑄軋、半固態成形以及連續鑄擠等是將成形與已經呈現凝固狀態的兩個產品合在一起，對其的控制更加的精確，形成降耗、節能、高效、以及優質的新工藝和新技術。
到目前為止，在國外一些發展較先進的國家已經將大規模的應用這種技術，在鎂合金以及鋁合金的生產與加工中都有所應用。鎂合金主要有流變壓鑄、觸變鍛造和觸變壓鑄等方法來達到半固態半成形的狀態。而到目前為止在對于將鎂合金加工到半固態版成形的狀態技術較為成熟的只有半固態觸變注射成形技術。半固態加工技術的一個未來非常重要的發展方向是鋼鐵材料的高熔點以及對于鈦合金的生產與應用。鈦合金有著非常廣泛的用途，但是在進行成形加工時較為困難，進一步探尋與開發其生產工藝與加工技術對于其發展有著非常大的意義。
連續鑄軋也就是將金屬熔體進行直接的軋制，制成及成品帶材以及薄帶坯的工藝，自從1950年之后這種技術已經廣泛應用在了有色金屬帶材的生產上。他目前發展的方向就是將規格品種進行進一步的擴大，以及高速高精度的同時應用在鋼鐵材料的生產上。
2.將加工技術進行進一步的發展，實現性能與組織能夠精確控制的效果
將加工技術進行進一步的發展，實現能夠精確的對性能以及組織進行控制的目標，將傳統的材料所具備的使用性能進行進一步的提高，將難加工材料所具備的加工性能進行進一步的改善，從而將具有的附加價值進一步的開發出來。
例如，對非平衡凝固技術進行發展，以及發展電磁連鑄技術和電磁鑄軋技術，可以在對制備材料的過程中通過精確控制冷卻的速度以及外場對其產生的作用，將材料的組織進行進一步的改善，將材料所具備的性能進行大幅度的提高。應用低溫強加工技術、等溫成形技術、可以通過精確控制工藝參數以及成形加工的一系列過程，對材料的性能與組織進行精確的控制，或者對較難成形的零部件以及加工材料進行發展，同時將材料中所具備附加價值進行進一步的提高。
將層狀復合材料成形技術、超塑性技術進行進一步發展，對于新材料的發展及其有利，同時也促進了對于新材料的應用。
三、 結束語
迅速發展的科學技術，不僅對材料加工技術的發展和進步進行了一系列的促進，同時也對其過程綜合、學科綜合以及技術綜合的一系列進程也起到了一定的促進作用。從另一個角度來說，在進入21世紀之后人們面臨的最為嚴峻的問題就是能源、資源、環境等一系列的可持續發展的問題。所以，降耗、節能、優質和高效，不再是僅僅發展材料加工技術，同時還對于技術革命也是極其重要的。
參考文獻
[1]謝建新.21世紀的先進復合材料加工技術.北京：中國科學技術出版社.2012
[2]謝水生，黃生宏.半固態金屬加工技術及其應用.北京：冶金工業出版社.2011
[3]王祝堂.邁向新世紀的世界鋁帶呸鑄軋.輕合金加工技術.2010
【本文地址：http://www.bzhlmm.com//jiaoyulei/wuli/1105.html】
一、材料加工技術的發展歷史與現狀
汀田輝史是一名日本學者，他認為以整個人類歷史發展的角度來看待發展材料加工技術的一系列過程，一直到今天為止發生的材料加工技術的變化中，有五次是具有革命性的。
大概在公元前40000年起，人類便開始進行了發展有石器時代逐漸發展成為了青銅器時代。銅的鑄造技術和熔煉技術是材料發展的一個契機，人類逐漸開始對自然資源進行掌握，鑄造工具的材料逐漸由金屬取代了石器。這便是第一次材料加工技術中所出現的革命，人類的社會活動以及生產能力也因為這一次的革命有了非常大的進步。
從公館前十四世界之后，規模較大的鍛造技術以及煉鐵技術是代表著材料加工技術的發展和出現使得人類歷史上進行了第二次變革加工技術材料，。自從人類由鐵器時代逐漸發展，進入了青銅時代，武器和工具都得到了很大程度的發展，同時也不斷大幅提高著生產率的水平。
早在公元一千三百多年之前，就有了就出現了規模較大材料加工技術，其中包括鍛造技術和煉鐵技術，在一定程度上促成了材料加工技術的發展與變革。自從人類進入到鐵器時代之后，武器和工具都得到了非常迅速的發展，同時還大幅度提高了生產水平。
自從20世紀后期開始，航空航天以及電子信息等一系列的技術發展都迅速起來，在開發與研究新材料時起到了很大的促進與刺激作用，以精細陶瓷材料、高溫超導材料、納米材料為代表的一系列新材料涌現了出來。但到目前普遍存在這一個問題那就是新材料制備與研制并不是同步進行發展的。作為先進材料的高溫超導材料以及陶瓷梯度材料都是非常具有實用價值同時又有著明顯的優越性，但是在制備時花費的成本相對較高，有沒有非常高的生產效率。材料加工技術的實際進展與對功能材料進行設計的研究進展有著非常大的差距，因此由于這種因素對這些較為先進并具有較高性能的應用產生了制約。
所以，對制造材料的成形、制備與加工技術等這些問題的重要性在目前這種情況下是非常突出的。
事實上，早在1990年之后就已經開始了第五次的對于材料加工的技術革命，就現狀發展而言，材料對象中具有代表性的是復合材料以及人工點陣，其中尤其是層狀復合材料以及人工多層膜等，都能夠將革命技術的特征體現出來。
二、材料加工技術的發展趨勢與方向
材料加工技術發展的趨勢可以總結為“技術綜合、學科綜合、過程綜合”三個綜合。過程綜合的含義分為兩個方面，一是指材料制備。設計加工與成形整個流程的一體化，各個環節之間的關系逐漸緊密，第二個便是指多個過程的短流程化，例如半固態加工技術、噴射半成形技術和連續鑄軋技術等一系列的技術。
所謂的技術綜合就是指在對于材料加工技術被大家認可之后逐漸發展成為了一門結合多種技術進行技術應用的科學，尤其是在成形、制備、計算機技術與加工技術上都有所體現。
學科綜合在傳統三級學科之間的綜合，與材料化學與物理、材料學等第二級綜合的學科，與信息工程、計算機工程、環境工程等材料科學與除了工程學以外的其他的學科綜合。隨著中工程的其他二級學科的界限越來越模糊的變化，越來越強的相互依賴性與學科滲透。
從某種意義上來說對于現代科學技術早期發展時期所具有的特點，“按照實際的使用要求來對材料進行設計。
基于在之前對材料加工技術發展的特征和趨勢，金屬材料加工技術的發展方向主要包括以下幾個方面。
1.將常規的金屬材料進行加工的工藝高效化和短流程化
將傳統形成材料的模式以及加工模式打破，將生產工藝的流程進行進一步的縮短，將工藝環節進行盡可能的簡化，最終實現流程短，成形快的要求，能夠使得生產效率進行進一步的提高。連續鑄軋、半固態成形以及連續鑄擠等是將成形與已經呈現凝固狀態的兩個產品合在一起，對其的控制更加的精確，形成降耗、節能、高效、以及優質的新工藝和新技術。
到目前為止，在國外一些發展較先進的國家已經將大規模的應用這種技術，在鎂合金以及鋁合金的生產與加工中都有所應用。鎂合金主要有流變壓鑄、觸變鍛造和觸變壓鑄等方法來達到半固態半成形的狀態。而到目前為止在對于將鎂合金加工到半固態版成形的狀態技術較為成熟的只有半固態觸變注射成形技術。半固態加工技術的一個未來非常重要的發展方向是鋼鐵材料的高熔點以及對于鈦合金的生產與應用。鈦合金有著非常廣泛的用途，但是在進行成形加工時較為困難，進一步探尋與開發其生產工藝與加工技術對于其發展有著非常大的意義。
連續鑄軋也就是將金屬熔體進行直接的軋制，制成及成品帶材以及薄帶坯的工藝，自從1950年之后這種技術已經廣泛應用在了有色金屬帶材的生產上。他目前發展的方向就是將規格品種進行進一步的擴大，以及高速高精度的同時應用在鋼鐵材料的生產上。
2.將加工技術進行進一步的發展，實現性能與組織能夠精確控制的效果
將加工技術進行進一步的發展，實現能夠精確的對性能以及組織進行控制的目標，將傳統的材料所具備的使用性能進行進一步的提高，將難加工材料所具備的加工性能進行進一步的改善，從而將具有的附加價值進一步的開發出來。
例如，對非平衡凝固技術進行發展，以及發展電磁連鑄技術和電磁鑄軋技術，可以在對制備材料的過程中通過精確控制冷卻的速度以及外場對其產生的作用，將材料的組織進行進一步的改善，將材料所具備的性能進行大幅度的提高。應用低溫強加工技術、等溫成形技術、可以通過精確控制工藝參數以及成形加工的一系列過程，對材料的性能與組織進行精確的控制，或者對較難成形的零部件以及加工材料進行發展，同時將材料中所具備附加價值進行進一步的提高。
將層狀復合材料成形技術、超塑性技術進行進一步發展，對于新材料的發展及其有利，同時也促進了對于新材料的應用。
三、 結束語
迅速發展的科學技術，不僅對材料加工技術的發展和進步進行了一系列的促進，同時也對其過程綜合、學科綜合以及技術綜合的一系列進程也起到了一定的促進作用。從另一個角度來說，在進入21世紀之后人們面臨的最為嚴峻的問題就是能源、資源、環境等一系列的可持續發展的問題。所以，降耗、節能、優質和高效，不再是僅僅發展材料加工技術，同時還對于技術革命也是極其重要的。
參考文獻
[1]謝建新.21世紀的先進復合材料加工技術.北京：中國科學技術出版社.2012
[2]謝水生，黃生宏.半固態金屬加工技術及其應用.北京：冶金工業出版社.2011
[3]王祝堂.邁向新世紀的世界鋁帶呸鑄軋.輕合金加工技術.2010
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