4.高性能結(jié)構(gòu)材料

金屬、陶瓷和高分子材料長期以來是三大傳統(tǒng)的工程結(jié)構(gòu)材料。結(jié)構(gòu)材料是社會生活和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要材料，是支撐航空航天、交通運(yùn)輸、電子信息、能源動力以及國家重大基礎(chǔ)工程建設(shè)等領(lǐng)域的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是目前國際上競爭最激烈的高技術(shù)新材料領(lǐng)域之一。隨著工業(yè)化的迅速推進(jìn)，對工程結(jié)構(gòu)材料的性能提出了越來越高的要求，也推動了發(fā)展新一代高性能結(jié)構(gòu)材料。

高性能結(jié)構(gòu)材料的進(jìn)步不僅對國家支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國家安全的保障起著關(guān)鍵性的作用，而且還可影響和帶動著一大批基礎(chǔ)材料和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級改造。新一代高性能結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的主要方向是研制與開發(fā)具有高比強(qiáng)度、高比剛度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等性能結(jié)構(gòu)材料。主要分類包括金屬類工程結(jié)構(gòu)材料、先進(jìn)陶瓷材料、高分子合成材料和復(fù)合材料。

金屬類工程結(jié)構(gòu)材料主要包括特種鋼鐵材料、稀有金屬新材料、高溫合金、高性能合金。為了提高鋼材的質(zhì)量、性能合延長使用周期，在鋼鐵材料生產(chǎn)中，廣泛應(yīng)用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，出現(xiàn)低溫軋制、臨界點(diǎn)溫度軋制、鐵素體軋制等新工藝。稀有金屬新材料主要包括高強(qiáng)、高韌、高損傷容限鈦合金，以及熱強(qiáng)鈦合金、鋯合金、難熔金屬合金、鉭鎢合金、高精度鈹材等。高溫結(jié)構(gòu)材料被世界各國列為高性能結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展的對象，主要種類包括：高溫合金、粉末合金、高溫結(jié)構(gòu)金屬間化合物，以及高熔點(diǎn)金屬間化合物等。

先進(jìn)的陶瓷材料是近年來迅速發(fā)展的新材料之一，發(fā)展的重點(diǎn)是高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料，其主要應(yīng)用目標(biāo)是燃?xì)廨啓C(jī)和重載卡車用低散熱柴油機(jī)。采用陶瓷作為材料可以提高發(fā)動機(jī)的運(yùn)行效率，降低燃料消耗。

高分子合成材料主要包括樹脂、纖維和橡膠，這 3 大類高分子合成材料目前世界年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到1.8 億噸以上，其中有80%以上是合成樹脂和塑料。新型高分子結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的重點(diǎn)是特種工程塑料、有機(jī)硅材料、有機(jī)氟材料、高性能纖維、高性能合成橡膠、高性能樹脂等。

復(fù)合材料是先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的新方向，應(yīng)用十分廣泛。其研究與開發(fā)重點(diǎn)是：高聚物(樹脂)基復(fù)合材料，金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等。目前，應(yīng)用最為廣泛的是碳纖維復(fù)合材料，其在航空航天、高速列車、運(yùn)動休閑和其他工業(yè)領(lǐng)域等應(yīng)用上呈高速發(fā)展態(tài)勢。到目前為止，該材料已經(jīng)形成較為成熟材料和工藝。

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