21世紀(jì)的新型金屬材料金屬材料是最重要的構(gòu)造材料和功能材料人類社會文明進(jìn)展的柱石與里程碑，金屬材料始終是最重要的構(gòu)造材料和功能材料20世紀(jì)后期，工業(yè)化時代信息化、全球化和學(xué)問化的時代。信息技術(shù)，生物技術(shù)和新材料技術(shù)是當(dāng)期最重要技術(shù)進(jìn)展領(lǐng)域。對材料的需求多樣性，科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)展和成熟，各類材料都得到了飛速進(jìn)展,有些材料已經(jīng)取代某些金屬材料的應(yīng)用，各類材料之間發(fā)生相互競爭，相互復(fù)合的趨勢，但金屬材料還是最重要的構(gòu)造材料和功能材料金屬材料還是最重要的構(gòu)造材料和功能材料不行取代性： 最好的綜合使用性能 能夠便利和廉價(jià)的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn) 能夠回收屢次使用的材料2.新金屬材料 金屬材料本身必需要進(jìn)展，科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)展給金屬材料的進(jìn)開放拓了道路兩類新金屬材料: 先進(jìn)傳統(tǒng)金屬材料2.新型金屬材料先進(jìn)傳統(tǒng)金屬材料先進(jìn)根底金屬材料一。提高面大量廣傳統(tǒng)金屬材料的主要使用性能和質(zhì)量，以滿足社會進(jìn)展的大量需求。鋼鐵為例：已有年產(chǎn)1.8億噸的力量，猜測我國鋼產(chǎn)量要增加到2億噸或更高產(chǎn)量國際上爭論攻關(guān)的熱點(diǎn)：提高強(qiáng)度和其他使用性能，例如提高強(qiáng)度一倍，提高壽命一倍，那樣，就可以一噸鋼當(dāng)二噸鋼用圖1 各類鋼的強(qiáng)度進(jìn)展材料強(qiáng)度（Mpa）細(xì)化的組織結(jié)構(gòu)用途厚板

780-980590-780M+BF+B建筑，橋梁50-150mm冷,熱軋薄板

340-440590-980590—780980-1470IF鋼TRIP板Cu強(qiáng)化超高強(qiáng)深沖板汽車板

非調(diào)質(zhì)鋼

780-980780-1200980-1500F+PBM汽車部件，各種機(jī)械，及土木等線材2450-4900P

鋼管

690-1470700-840（無縫）650-800（焊縫管）M耐蝕MF＋B汽車油井輸送管不銹鋼880-1960880-17001350-17502060-2650AMM（PH鋼）M時效鋼低導(dǎo)磁率汽車，船，構(gòu)件

三化：材料的組織〔晶?！臣?xì)化，組織更均勻化，材料更純潔化①

第一層次是解決得到，純度到80-100ppm，微構(gòu)造細(xì)化到大約5微米水平的均質(zhì)的超級鋼。主要是解決金屬材料強(qiáng)韌化理論新的組合，應(yīng)用和進(jìn)展中，有關(guān)遠(yuǎn)離平衡態(tài)微構(gòu)造的科學(xué)問題。②解決其次層次的科學(xué)問題就可以得到細(xì)化到0.1—1微米水平的均質(zhì)的微構(gòu)造超級鋼。這要求進(jìn)展能夠得到更細(xì)小組織構(gòu)造的新理論，新工藝和新技術(shù)，根底爭論更要有深度。固態(tài)下的晶粒細(xì)化與晶粒長大爭論經(jīng)過相變〔組織轉(zhuǎn)變和再結(jié)晶〕得到的平均晶粒度由形核率和長大速率掌握，但晶粒會長大，打算于溫度、時間和晶界可動性。主要的晶粒細(xì)化理論和工程有：相變微構(gòu)造細(xì)化，快速加熱和冷卻的集中型相變細(xì)化及馬氏體相變細(xì)化。形變再結(jié)晶細(xì)化，形變，動態(tài)再結(jié)晶和靜態(tài)再結(jié)晶細(xì)化， 質(zhì)點(diǎn)細(xì)化〔合金化〕，加大非自發(fā)形核和形核率熱機(jī)械處理復(fù)合細(xì)化，綜合利用四種細(xì)化手段 科學(xué)地應(yīng)用和進(jìn)展這些理論可以得到1微米以上的晶粒度。由于奧氏體形成溫度高，晶粒掌握更難一些。間隙熱加工＋再結(jié)晶20

m80%冷加工0.9μm奧氏體

p

M2-3

m晶粒奧氏體晶粒細(xì)化熱加工和再結(jié)晶反復(fù)相變：奧氏體冷加工誘導(dǎo)馬氏體＋回火馬氏體＋冷加工＋奧氏體化鐵素體晶粒細(xì)化從奧氏體快冷相變減小奧氏體晶粒奧氏體加工硬化，相變與熱加工結(jié)合，細(xì)化晶粒奧氏體相中的細(xì)小質(zhì)點(diǎn)相變組織微構(gòu)造細(xì)化爭論組織微構(gòu)造主要指：珠光體片間距，珠光體團(tuán)尺度，貝氏體片尺度及質(zhì)點(diǎn)間距，馬氏體板條尺度，貝氏體和馬氏體中片中的亞構(gòu)造和孿晶,剩余及其分布,雙相組織尺度和形態(tài)以及各種組織中的一些位錯密度高的亞構(gòu)造及析出物等等，總之，凡能阻礙位錯運(yùn)動，縮短位錯運(yùn)動長度和削減應(yīng)力集中的極限細(xì)小的組織構(gòu)造都是追求目標(biāo)。它將導(dǎo)致強(qiáng)韌性同時提高。主要的細(xì)化組織構(gòu)造的技術(shù)有：①板條馬氏體的細(xì)化技術(shù)，②

亞穩(wěn)奧氏體形淬火，馬氏體中亞構(gòu)造尺度可小到1微米，或更小。③極細(xì)雙相組織鋼(MICRO-DP鋼)。④形變誘導(dǎo)馬氏體，馬氏體誘導(dǎo)塑性。⑤形變中相變與相變后形變的相互結(jié)合對于要求1微米甚至更細(xì)的超細(xì)晶粒，要解決的科學(xué)問題更難：①

要更科學(xué)地運(yùn)用細(xì)化的理論，進(jìn)展能在更加苛刻的條件下〔如更低碳，更純，更薄等〕獲得1微米甚至更細(xì)的超細(xì)晶粒的爭論②

進(jìn)展防止超細(xì)晶粒的快速長大和不均勻長大的理論。，這二方面相互聯(lián)系，都要解決，否則不簡潔得到這樣小的晶粒度。為了防止超細(xì)晶粒的快速長大和不均均勻長大，有效方法之一是界面其次相粒子的釘扎作用。質(zhì)點(diǎn)細(xì)化其次相對晶粒長大的阻礙作用，粒子尺寸大一點(diǎn)，其阻礙作用降低很多.晶粒越小，晶界移動的驅(qū)動力越大，更加難于阻礙晶粒長大，要求有更多的其次相純潔化的問題純潔化指要高純度和高凈潔二方面。眾所周知，不純和夾雜有害，往往造成脆性。但鋼總有雜質(zhì)元素和夾雜，過分要求則帶來很大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。鋼中不純和夾雜的有害性與鋼的水平有很大關(guān)系，一般是鋼的強(qiáng)度越大，要求越高。目前日本鋼的純度大致在80-100ppm水平，這個水平大致能適應(yīng)細(xì)化到10微米尺度或更細(xì)一些的鋼的要求。問題是對于有更高強(qiáng)度，更細(xì)構(gòu)造的鋼，純潔度究竟要求多少，這本身就是一個重要科學(xué)問題。晶粒細(xì)化與雜質(zhì)偏析有交互作用，晶粒大小從10微米降到1微米，其偏析程度下降幾個數(shù)量級界面磷量溫度大晶粒小晶粒細(xì)晶化對連鑄帶來的科學(xué)問題粗大晶粒〔柱晶〕，熱加工量小，冷卻快固溶大連鑄過程的準(zhǔn)確掌握各種擾亂場〔如電磁擾亂場等〕下的連鑄凝固理論和技術(shù)，半凝固鑄造理論和技術(shù)等軸化、細(xì)化二。滿足航空、能源、交通、通訊及國防工業(yè)進(jìn)展新產(chǎn)品的要求，進(jìn)展出水平更高、性能更好的先進(jìn)高性能金屬材料,特殊是輕金屬材料。金屬材料；信息通訊行業(yè)的進(jìn)展要求有更高、更快、更強(qiáng)水平的金屬功能水平更高的鎳基高溫合金、各種高強(qiáng)鋼和耐蝕合金、各類輕金屬材料，如鈦合金、鋁合金和鎂合金技術(shù)路線核心從合金化、新制備工藝兩方面入手，兩者相輔相成，但改善和進(jìn)展新制備工藝往往是關(guān)鍵。快速凝固技術(shù)＋合金化定向凝固和單晶制備技術(shù)＋合金化氧化物質(zhì)點(diǎn)彌散強(qiáng)化的機(jī)械合金化合金＋合金化納米金屬材料的重要制備技術(shù)＋合金化三。滿足改善地球和社會環(huán)境的要求，進(jìn)展環(huán)境友好的金屬材料要求材料從開頭生產(chǎn)直到使用后的廢料處理整個循環(huán)過程中造成污染最少，資源利用最好，能量消耗最低，即對地球最友好要改善生產(chǎn)過程使之環(huán)境污染少和能量消耗少；改善合金設(shè)計(jì)使之具有更長的使用壽命和能夠更好回收再利用；進(jìn)展新的動力機(jī)械使之提高效率，削減材料消耗等21世紀(jì)必需要把進(jìn)展環(huán)境友好的材料，和能夠很好利用回收的材料，同時要淘汰一些環(huán)境不友好金屬材料日本科技廳打算從2023年度開頭，開展減輕環(huán)境負(fù)荷新材料的開發(fā)工作。不僅要把廢鋼鐵進(jìn)展再生，而且再生后的鋼鐵要比一般鋼鐵的強(qiáng)度高出1.5倍。打算每年投入約10億日元，5年后要生產(chǎn)出再生鋼鐵的板材。還打算使用新型的耐熱材料試制小型的氣體透平機(jī)，使其熱效率提高20%，使二氧化碳排放量削減30%新型環(huán)境友好金屬材料的進(jìn)展通用型合金成分設(shè)計(jì)掌握的通用合金，熱加工工藝及熱處理掌握的通用合金環(huán)境友好工藝技術(shù)的進(jìn)展——短流程低消耗高效率工藝技術(shù)冶金短流程工藝，連鑄技術(shù)，電爐與其他煉鋼技術(shù)近終形加工技術(shù)，Osprey,近終形周密加工技術(shù)計(jì)算機(jī)工藝模擬技術(shù)外表處理技術(shù)的進(jìn)展，特殊對外表受損的條件，通過外表處理提高耐腐蝕和磨損的力量高性能高質(zhì)量長壽命合金的進(jìn)展和環(huán)境友好設(shè)計(jì)方法 處理好部件的長壽命和機(jī)械整體設(shè)計(jì)壽命或機(jī)械模塊化設(shè)計(jì)壽命的關(guān)系，著眼于機(jī)械整體壽命設(shè)計(jì)和機(jī)械模塊化壽命設(shè)計(jì)5. 環(huán)境友好的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境友好設(shè)計(jì)通用型鋼和合金(general-purposealloy,or,Super-universalalloy)是指一種允許成分范圍寬、組織和性能可掌握的、工藝性能好的鋼和合金。其特點(diǎn)是∶①允許成分范圍寬，主要指二方面寬，一方面是主要掌握性能的合金元素含量略寬一些，以使生產(chǎn)者有可能掌握生產(chǎn)出更適應(yīng)使用者不同要求的鋼號合金；另一方面指一些剩余元素的種類略多一些，以利于承受再循環(huán)技術(shù)等新技術(shù)，同時又嚴(yán)格保證鋼的質(zhì)量；關(guān)于雜質(zhì)元素和氣體含量則可分為一般和超純兩檔統(tǒng)一要求。②在充分把握材料的成分--工藝--組織--性能關(guān)系的專業(yè)學(xué)問的根底上，能夠在生產(chǎn)上嚴(yán)格掌握產(chǎn)品性能，以滿足使用者嚴(yán)格的性能要求。③工藝性能好，可生產(chǎn)各類產(chǎn)品品種。④具有能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求的材料使用指導(dǎo)書，明確地指導(dǎo)用戶得到需要的使用性能。這是一種不同現(xiàn)行技術(shù)條件規(guī)定的新的鋼和合金的概念，同時具備的上述幾個特征，反映出它是一種在現(xiàn)代合金設(shè)計(jì)新思路和方法指導(dǎo)下、建立在現(xiàn)代先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)水平根底上的，新一代的鋼和合金通用型鋼和合金可以有不同的類型，不同的合金設(shè)計(jì)思路∶①成分掌握為主導(dǎo)的通用型鋼和合金(Composition--controlledalloy)。這類通用型鋼和合金的性能對成分很敏感(相對于其他工藝參量)，因而成分掌握特別重要，而其它生產(chǎn)環(huán)節(jié)的掌握略寬。②工藝掌握為主導(dǎo)的通用型鋼和合金(Process--controlledalloy)。這類通用型鋼和合金的性能對某些工藝參量很敏感(相對于其他成分及其他參量)，因而某些工藝參量掌握要求嚴(yán)格而允許的成分范圍較寬，嚴(yán)格的掌握工藝是關(guān)鍵。③純度掌握為主導(dǎo)的通用型鋼和合金(Purity--controlledalloy)。這類通用型鋼和合金的性能對純度很敏感(相對于其他工藝參量)，嚴(yán)格的純度(雜質(zhì)和氣體)掌握是關(guān)鍵，例如滾珠鋼。④數(shù)據(jù)掌握的通用型鋼和合金(Data--controlledalloy)。這類合金可能是針對一些有特殊性能要求的鋼和合金有效，例如對腐蝕、焊接、長期力學(xué)性能等有具體要求而對其他方面關(guān)注較少的狀況。例子之一進(jìn)展一種通用型高導(dǎo)磁率的鐵／鎳基合金。在完全把握導(dǎo)磁率理論的根底上，通過掌握當(dāng)量磁性鎳原子與鐵原子之比，依據(jù)目前到達(dá)的技術(shù)水平，可以允許存在的合金元素多達(dá)13種，除Fe和Ni以外，還可以有Mo,Cu,Nb,Ta,Al,Ti,V,W,SiMn,Cr等，可以依據(jù)返回料的成分，依據(jù)肯定的合金設(shè)計(jì)計(jì)算式掌握各個成分的含量，得到較好磁性水平的合金:i(H=0.08A/m)=80000Gs/Ge,i(H=0.4A/m)=120230Gs/Ge,m=278000Gs/Ge,Hc=0.848A/m,Bs=o.73T.固然，熱處理工藝也要滿足肯定的要求，不過要求不是特別嚴(yán)格。所以可以說這是一個成分掌握為主導(dǎo)的通用型鋼和合金。工藝掌握通用鋼：長期使用的低合金耐熱鋼，雖然已經(jīng)進(jìn)展了很多不同級別的鋼種，其短時力學(xué)性能雖有差異，但在肯定程度說，其長時力學(xué)性能(使用十萬小時以上)的差異不大，因此，有條件進(jìn)展不同使用溫度范圍的通用型鋼和合金，其主要成分可以簡潔化，但卻允許肯定的剩余元素存在范圍。雙相合金。以+雙相鈦合金為例，該合金系的室溫力性和超塑性力量與相的體積百分?jǐn)?shù)、相基體的電子與原子的比例、相的固溶強(qiáng)化程度(它又由合金元素與鈦的原子半徑差和電阻變化率打算)、和時效溫度打算，所以可以依據(jù)成分和這些參量的關(guān)系進(jìn)展合理的合金設(shè)計(jì)，進(jìn)展出一類通用型雙相鈦合金，環(huán)境友好設(shè)計(jì)方法一個部件的環(huán)境友好設(shè)計(jì)：部件失效帶來的本錢和環(huán)境負(fù)荷〔包括停產(chǎn)修理〕B，修理部件的花費(fèi)和環(huán)境負(fù)荷,A B/A越大，最正確壽命應(yīng)越長2.幾個部件的環(huán)境友好設(shè)計(jì)：Monte-Carlo方法四。滿足市場規(guī)律，進(jìn)展低本錢的金屬材料大量民用品的生產(chǎn)和應(yīng)用都與金屬材料相關(guān)，民用品必需講究本錢，其中重要一環(huán)是使用本錢低而又能滿足使用要求的金屬材料。對于比較貴的合金和民用產(chǎn)品，進(jìn)展低本錢金屬材料就更加重要 如Ti合金，高級鋼材五。用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)金屬工業(yè)。制備技術(shù)的工業(yè)化改造和革新是21世紀(jì)中國金屬材料工業(yè)進(jìn)展的重要內(nèi)容。

新〔型〕金屬材料完全不同于傳統(tǒng)金屬材料的一類新的金屬材料雖仍具有金屬的最根本的特性，但是有本質(zhì)區(qū)分：涉及的根本的理論體系有重大的本質(zhì)性進(jìn)展，合金系統(tǒng)的某些根本特性及其設(shè)計(jì)原理也有重大進(jìn)展某些特殊優(yōu)越的使用性能，是傳統(tǒng)金屬材料得不到的特殊性能并非肯定是新覺察的，但在過去尚不行能作為一種工程材料實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，只是在當(dāng)今的科學(xué)和技術(shù)進(jìn)展的條件下，才有可能成為工程材料得到應(yīng)用金屬間化合物構(gòu)造材料金屬間化合物功能材料新型功能構(gòu)造材料非晶薄帶和大塊金屬玻璃材料納米晶粒尺度的金屬材料先進(jìn)金屬基復(fù)合材料金屬間化合物材料是巨大的新金屬材料庫1914年英國冶金學(xué)家首次提出“金屬間化合物〔Intermtallics〕”一詞自1913到1989年覺察的25000種金屬間化合物的數(shù)據(jù)金屬間化合物材料的特點(diǎn)金屬間化合物材料則不是以某種金屬元素為基體，而是以金屬間化合物為基體還保持金屬根本特性的化合物，它在很多方面會與傳統(tǒng)金屬材料相通從“化合物”這一特點(diǎn)動身，它在很多方面會與傳統(tǒng)金屬材料不同不同原子之間具有較強(qiáng)的結(jié)合力，室溫下有較大的脆性，不同原子之間的各式各樣的結(jié)合，使得不同金屬間化合物表現(xiàn)出各式各樣的有吸引力的特性和優(yōu)越性金屬間化合物難于成為很簡潔生產(chǎn)和大量應(yīng)用的工程材料。金屬間化合物構(gòu)造材料比重低而熔點(diǎn)高強(qiáng)度隨溫度上升而提高是一種反常強(qiáng)度—溫度關(guān)系脆性，79年日本的Izumi覺察加硼可以大大提高Ni3Al金屬間化合物的塑性，目標(biāo)是進(jìn)展出一種能耐更高溫度，比強(qiáng)度〔強(qiáng)度與比重之比稱為比強(qiáng)度〕更高的新型高溫構(gòu)造材料希望進(jìn)展一類金屬間化合物高溫材料，它要具有比鎳基高溫合金更高的高溫比強(qiáng)度，又要具有比脆性高溫陶瓷材料更好的塑性和韌性，并且在生產(chǎn)工藝和裝備上更接近已有金屬材料的大生產(chǎn)裝備近中期要求是能取代一局部正在使用的比強(qiáng)度較差的高溫構(gòu)造材料，以降低各種運(yùn)載工具用引擎和運(yùn)載工具本身的重量，提高比推力和效率，從而例如期望能削減越洋飛行時間的一半美、日、歐洲諸國都組織了連續(xù)性的全國性的爭論打算。我國863和國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)和重大工程鋁化物，硅化物—Ni3Al、NiAl、TiAl、Ti3Al、FeAl、Fe3Al、Fe3Si和Ni3Si、Nb5Si3、Mo5Si3、MoSi2等。金屬間化合物構(gòu)造材料進(jìn)呈現(xiàn)狀Ni3Al和Ti3Al、Fe3Al和Ni3Si合金是開發(fā)最早的金屬間化合物構(gòu)造材料，它們的金屬特性較強(qiáng)，還可以與鎳、鐵或鈦固溶體組成雙相合金，室溫塑性較高，比較簡潔解決工業(yè)化問題，目前都已可實(shí)際工業(yè)應(yīng)用NiAl和TiAl是九十年月以來重點(diǎn)開發(fā)的材料，美國GE公司的NiAl單晶導(dǎo)向葉片已經(jīng)成功通過試車，降低發(fā)動機(jī)部件重量可達(dá)30%左右TiAl合金是當(dāng)前進(jìn)展的重點(diǎn)，降低發(fā)動機(jī)部件重量可到達(dá)40-50%左右，1999年初TiAl合金的排氣閥已在體育運(yùn)動高速競賽汽車上實(shí)際應(yīng)用，2023年初已用做增壓渦輪目前爭論的重點(diǎn)是努力提高TiAl合金使用溫度、進(jìn)展高溫高性能TiAl合金，并使TiAl合金能有用于航空航天工業(yè)進(jìn)展熔點(diǎn)更高的金屬間化合物合金系。目前在探究Mo5Si3Nb5Si3、和MoSi2合金系。還有人探究高熔點(diǎn)貴金屬基的金屬間化合物合金系

Ni3Al合金IC6導(dǎo)向葉片

已進(jìn)入應(yīng)用階段鑄造合金的典型性能

拉伸Ti-47Al-2Nb-2CrTi-45Al-2Nb-2Mn+0.8Vol%TiB2

(GE)

(Howmet)性能(晶粒400-600

m)(晶粒100-150

m)

Y(MPa)275-380400-600

B(MPa)360-500485-720

K1C(MPa

m)2217高鈮鈦鋁合金的拉伸性能與典型TiAl合金的比照AMM 新金屬材料國家重點(diǎn)試驗(yàn)室StateKeyLaboratoryforAdvancedMetal&Materials金屬間化合物功能材料釹鐵硼稀土永磁材料稀土元素與鐵形成的金屬間化合物為基的永磁材料，可以做成能量密度很高的貯能器。可以高效率地實(shí)現(xiàn)能量與信息的相互轉(zhuǎn)換日本釹鐵硼稀土永磁材料有將近60%做計(jì)算機(jī)硬磁盤驅(qū)動器，高性能的釹鐵硼稀土永磁材料還應(yīng)用于軟磁盤驅(qū)動器，光盤驅(qū)動器、機(jī)和數(shù)字視盤等。現(xiàn)在DVD要求的存貯量更高。為滿足磁頭定位精度高和存、取速度更快的要求，要求釹鐵硼稀土永磁材料的磁性能更高。80年月末，Nd-Fe-B系燒結(jié)永磁體的最大磁能積為400kJ/m3〔50MGOe〕左右，1994年到達(dá)431kJ/m3(54.2MGOe)，希望能夠到達(dá)理論值：512kJ/m3(64MGOe)。目前最新進(jìn)展是稀土鐵化合物與a—Fe兩相納米復(fù)合的新型永磁體：用10納米尺度的Nd2Fe14B/—Fe(20%體積分?jǐn)?shù))，磁性能可到達(dá)880kJ/m3我國96年年產(chǎn)量到達(dá)2600噸，在國家863進(jìn)展打算的支持下取得了更大的進(jìn)展，開發(fā)了N45系列磁體，正在開發(fā)N50系列N44H和N33UH磁體,已批量出口VCM磁片,已建成年產(chǎn)10噸HDDR各向異性粘結(jié)磁體的生產(chǎn)線，磁能積到達(dá)15.5。最近，年產(chǎn)50噸高檔稀土釹鐵硼材料的中試線建成,已成功研制了1.3-11KW等六種稀土永磁電機(jī)，大容量的1120kw永磁電機(jī)正在研制中。抽油機(jī)用的11-37KW永磁電機(jī)也已研制成功，并在油田得到實(shí)際應(yīng)用，可節(jié)電43%。目前，我國已形成了年產(chǎn)1.5萬臺稀土永磁發(fā)電機(jī)及移動發(fā)電裝置的力量。稀土超磁致伸縮材料Laves相RFe2為基體的金屬間化合物合金〔R=Tb0.3Dy0.7〕,磁致伸縮應(yīng)變大，能量密度高，能量轉(zhuǎn)換效率高，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定與牢靠性高等Tb-Dy-Fe合金的<112>軸向是晶體的擇優(yōu)生長方向,接近<111>易磁化方向，認(rèn)為是制造<112>軸向取向是制造高性能Tb-Dy-Fe的唯一技術(shù)途徑轉(zhuǎn)變Gl/V比〔GL-溫度梯度，V-晶體生長速度〕來掌握Tb-Dy-Fe合金晶體軸向擇優(yōu)生長的晶體學(xué)方向，可制造<110>,或<112>，或<113>，或<110>+<112>+<113>混合軸向取向的Tb-Dy-Fe材料。覺察<110>軸向取向具有優(yōu)異的低場高性能。例如(Tb0.3Dy0.7)Fe1.95合金<110>軸向取向樣品在40KA/m和6Mpa下的λ//到達(dá)1000~1150ppm,優(yōu)于美國制造的一樣成分的<112>軸向取向合金棒。已組建產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，可批量生產(chǎn)<110>軸向取向的Tb-Dy-Fe材料。金屬間化合物貯氫合金是一種能吸氫和放氫的金屬間化合物材料，是當(dāng)前重點(diǎn)進(jìn)展的鎳—金屬氫化物〔NiMH〕電池的主要電極材料，高容量、綜合性能好的電極材料是提高鎳氫電池的關(guān)鍵LaNi5、CaNi5、和MmNi5金屬間化合物。目前主要是LaNi5基貯氫合金，其初期活化簡潔，吸氫和放氫特性優(yōu)異，MmNi5經(jīng)多元合金化后，可改善其貯氫特性，得到滯后小，反響速度快并且難以粉化的貯氫材料。還有雙相合金LaNiX〔X5〕，主要相LaNi5起貯氫作用，鎳相對氫反響起電催化作用，使電極活化在863進(jìn)展打算的支持下，我國鎳—金屬氫化物〔NiMH〕電池已取得很大進(jìn)展，儲氫合金粉、泡沫鎳和氫氧化鎳質(zhì)量到達(dá)國際水平，并實(shí)現(xiàn)商品生產(chǎn)。批量生產(chǎn)的AA電池容量到達(dá)1450mAh，1C充放電壽命超過600次。電池性能和生產(chǎn)技術(shù)已到達(dá)國外先進(jìn)水平。已建成了和平海灣、三普和浙江中大三條示范生產(chǎn)線，形成年產(chǎn)8000萬只生產(chǎn)力量。此外，電動車用NiMH電池也已研制成功，但尚需提高水平功能構(gòu)造材料—外形記憶合金熱彈性馬氏體相變，導(dǎo)致的外形記憶效應(yīng)。馬氏體受應(yīng)力時，在馬氏體內(nèi)部的組織，即孿晶或?qū)渝e，進(jìn)展再取向而儲存能量，應(yīng)力去除或在逆轉(zhuǎn)變時再取向進(jìn)展可逆長大，形成外形記憶效應(yīng)偽彈性的外形記憶效應(yīng)—母相受應(yīng)力后誘發(fā)形成馬氏體相變，并發(fā)生應(yīng)變，去處應(yīng)力后，馬氏體消逝，應(yīng)變趨于回復(fù)塑性的外形記憶效應(yīng)〔或單程外形記憶效應(yīng)〕—合金冷卻時產(chǎn)生的馬氏體相變，然后經(jīng)塑性形變轉(zhuǎn)變外形，再加熱產(chǎn)生逆相變恢復(fù)到母相時，漸漸回復(fù)應(yīng)變，到馬氏體完全消逝時，就完全回復(fù)母相的原來外形有的合金不但對母相的原來外形具有記憶效應(yīng)，而且當(dāng)再冷卻成為馬氏體時還能回復(fù)馬氏體的外形，稱為雙程外形記憶效應(yīng)。但由于這種回復(fù)往往是不完全的，雙程外形記憶效應(yīng)需要進(jìn)展反復(fù)多達(dá)10次以上的熱機(jī)械處理，最大的應(yīng)用領(lǐng)域是作緊固連接件，電器連接件。首先做成鈦液壓管的連接環(huán)，先在室溫把TiNi外形記憶合金機(jī)加工成連接環(huán)，但其內(nèi)徑略小于鈦液壓管的外徑，再冷至低溫，加力擴(kuò)徑8%后使可在鈦液壓管上滑動，當(dāng)再回到室溫時，TiNi外形記憶合金緊固連接環(huán)回復(fù)到原來尺寸，產(chǎn)生收縮從而緊固連接鈦液壓管。石油管連接頭是相像的應(yīng)用。In-Tl合金，Ti-Ni合金和黃銅合金，Au-46.5/50Cd、Ti-49/51Ni、In-18/23Tl、Ni-36/38Al、Cu-15.3Zn、Cu-38.5/41.5Zn等。覺察不僅有序合金能有外形記憶效應(yīng)，有的無序合金，例如鐵基外形記憶合金，F(xiàn)e-25Pt,Fe-Pd,Fe-Mn-Si,Fe-Ni-Co-Ti,Fe-Cr-Ni-Mn-Si-Co合金等也有外形記憶效應(yīng)。家用電器上做促發(fā)器或促發(fā)開關(guān)。利用外形記憶合金彈簧的低溫有效彈性模量低于通常的彈簧，而高溫相反的特性，可以掌握溫度使外形記憶合金彈簧雙始終回運(yùn)動，起促發(fā)作用。應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。例如做血凝塊的網(wǎng)狀分別器，先在低于體溫下折疊并放入靜脈血管，當(dāng)溫度上升到體溫時，網(wǎng)狀分別器重又開放。外形記憶合金在人體修復(fù)術(shù)方面用的越來越多，例如做接骨用的板、釘和修牙用具等，利用外形記憶效應(yīng)使斷骨之間產(chǎn)生壓力并使斷骨之間連接很好，促進(jìn)斷骨修復(fù)外形記憶合金在做手提天線，活動眼鏡架等等方面都有應(yīng)用。非晶帶和大塊金屬玻璃合金非晶構(gòu)造只有原子短程有序排列，而沒有原子按肯定規(guī)律排列的長程有序構(gòu)造，似氧化物玻璃只有極快冷卻條件下才能得到非晶構(gòu)造固態(tài)金屬—非晶薄帶。我國已具備年產(chǎn)6000噸200毫米寬的非晶帶力量，非晶薄帶材料已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用主要用途是做軟磁材料，合金系有過渡元素〔Fe,Co,Ni〕—20%類金屬(B,Si,C,P)系，過渡元素〔Fe,Co,Ni〕-10%(Zr,Hf)系，稀土元素—過渡元素系等。具有代表性的商業(yè)合金為Fe78Si9B13、Co66Ni1Fe4Si15B14、Fe40Ni40P14B6、Fe81Co9Zr10B8等。Fe78Si9B13非晶帶做配電變壓器的鐵芯，其鐵損比取向冷軋硅鋼片鐵芯小～70%，有巨大經(jīng)濟(jì)效益。Co基和Fe-Ni基非晶帶是高導(dǎo)磁率合金。大塊金屬玻璃材料可以說是九十年月大力進(jìn)展的材料。獲得非晶構(gòu)造的臨界冷卻速率一般要小于103K/s.現(xiàn)已覺察的重要的大塊金屬玻璃材料的合金系有：Mg-Ln-TM,Ln-Al-TM,Zr-Al-TM,Zr-(Ti,Nb,Pd)-Al-TM,Zr-Ti-TM-Be,Nd-Fe-Al,Pd-Cu-Ni-P,Pd-Cu-Ni-P,Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si,Ge),Pr-Fe-Al,Fe-(Co,Ni)-(Zr,Nb,Ta)-B,Co-Fe-(ZR,Nb,Ta)-BFe-(Co,Ni)-(Zr,Nb,Ta)-(W,Mo)—B系等〔TM表示過渡元素，Ln表示鑭系元素〕。Zr-Al-TM系合金可得到30毫米的大塊金屬玻璃材料，加Be的Zr-Ti-TM-Be非晶合金和Pd-Cu-Ni-P非晶合金的厚度可分別到達(dá)40和72毫米。具有一般晶態(tài)材料沒有的獨(dú)特特性，例如，具有很高的剛性、強(qiáng)度、耐磨性和斷裂韌性，優(yōu)良的磁性，極佳的耐蝕性和催化特性。在肯定的條件下，大塊金屬玻璃材料具有極好的超塑性，拉伸變形量可達(dá)15000%。已用鋯基大塊金屬玻璃合金做成高級的高爾夫球棒的擊球頭〔Amorphousgolfclubs〕，利用其高剛性把高爾夫球打的更遠(yuǎn)。這種高爾夫球棒價(jià)格極高。在國防、化工、能源、機(jī)械等行業(yè)都有應(yīng)用潛力，美國國防部已宣布要為軍事系統(tǒng)爭論非晶態(tài)金屬。極重要的應(yīng)用潛力，就是作為納米材料的重要制備途徑，即先制備成大塊金屬玻璃材料，再通過掌握結(jié)晶得到大塊納米材料。大塊金屬玻璃材料經(jīng)過掌握析出納米晶相，可以產(chǎn)生極大強(qiáng)化作用。例如，Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Ag5鑄態(tài)全非晶棒的拉伸斷裂強(qiáng)度為1150MPa，當(dāng)含有14%納米Zr3Al2析出時，拉伸斷裂強(qiáng)度提高到1520MPa。已有爭論成果多元短程序疇過冷理論直徑為3mmZr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5塊體玻璃合金非晶圓棒退火溫度T=773K>TX(晶化溫度)退火時間鑄態(tài)3min5min10min納米相的無析出相10～15nm20～30nm45～55nm斷裂強(qiáng)度1780183019602080773k10min退火后的TEM明場像。20納米非晶相強(qiáng)化的Al9V8Fe2合金帶斷裂強(qiáng)度可達(dá)1487MPa納米晶粒尺度的金屬材料納米材料和納米技術(shù)可能成為下一世紀(jì)前20年的主導(dǎo)技術(shù)，成為下一次工業(yè)革命的核心。科學(xué)技術(shù)包括納米材料學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米電子學(xué)、納米化學(xué)和納米物理化學(xué)、納米生物學(xué)等組成一個嶄新的科學(xué)技術(shù)時代。目前進(jìn)展最快的是在微電子信息領(lǐng)域，納米碳管及納米構(gòu)造組裝體系等相關(guān)技術(shù)。生物工程和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用爭論方興未艾。在化工、陶瓷、納米功能涂層等領(lǐng)域的應(yīng)用爭論也是備受重視。納米金屬材料是以納米〔十億分之一米〕尺度的晶粒或顆粒組成。晶粒尺度在10納米以上時，占據(jù)界面的原子數(shù)只占20%以下，大局部原子在晶內(nèi)。當(dāng)晶粒細(xì)化到10納米以下時，晶界所占體積百分?jǐn)?shù)和界面的原子數(shù)的占據(jù)比例上升速度加劇，到1納米晶粒時，晶界原子數(shù)到達(dá)～90%〔隨晶粒外形略有差異〕晶界區(qū)原子排列是被擾亂的有序排列或含有大量缺陷的有序排列，晶內(nèi)原子雖有序排列但與晶粒內(nèi)部的構(gòu)造相比，原子偏離了正常平衡位置，發(fā)生晶格畸變和晶格體積變化，并且成為被晶界區(qū)隔開而互不相關(guān)的納米尺度有序排列原子團(tuán)，常規(guī)晶態(tài)的電子理論已不能正確應(yīng)用到這種特殊構(gòu)造，從而構(gòu)成與晶態(tài)和非晶態(tài)均不一樣的一種新的構(gòu)造狀態(tài)，成為一種全新的材料。我國取得重要的進(jìn)展。在制備大面積定向納米碳管陣列和超長納米碳管，制備碳化鋁〔TaC〕納米絲外包覆絕緣體SiO2,TaC納米絲外包覆石墨的納米電纜，制備SIC納米絲為芯的納米電纜，制備30nm的氮化稼微晶從四氯化碳(CCl4)制成金剛石粉外表效應(yīng)、體積效應(yīng)，和量子尺寸效應(yīng)， 納米材料的比外表積/體積很大，高的化學(xué)活性，