大化版 第五章金屬材料化學(xué)課件

1、第五章第五章 材料化學(xué)材料化學(xué) 金屬材料的一般加工過(guò)程如下：金屬材料的一般加工過(guò)程如下： 鐵、錳、鉻及其合金鐵、錳、鉻及其合金 黑色金屬黑色金屬有色金屬有色金屬 S區(qū)金屬原子半徑較大，多數(shù)熔點(diǎn)較低。區(qū)金屬原子半徑較大，多數(shù)熔點(diǎn)較低。 d 區(qū)金屬熔點(diǎn)大都較高。區(qū)金屬熔點(diǎn)大都較高。 延展金屬時(shí)，雖然發(fā)生了變形，但并不破壞金延展金屬時(shí)，雖然發(fā)生了變形，但并不破壞金屬鍵，故不發(fā)生斷裂。屬鍵，故不發(fā)生斷裂。 合金從結(jié)構(gòu)上可分為以下三種基本類型：合金從結(jié)構(gòu)上可分為以下三種基本類型： 2.2.固溶體合金固溶體合金 按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置，固溶體可分為按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置，固溶體可分為置換固溶體

2、與間隙固溶體兩種。置換固溶體與間隙固溶體兩種。 2.2.固溶體的性能固溶體的性能 通過(guò)形成固溶體使金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱為通過(guò)形成固溶體使金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化是金屬?gòu)?qiáng)化的重要方式之一。固溶固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化是金屬?gòu)?qiáng)化的重要方式之一。固溶體的綜合力學(xué)性能較好，常作為結(jié)構(gòu)合金的基體相。體的綜合力學(xué)性能較好，常作為結(jié)構(gòu)合金的基體相。 鐵按含碳量多少可分為：鐵按含碳量多少可分為： 鎳鎳 鋼鋼 含鎳含鎳36%, 幾乎不熱脹冷縮幾乎不熱脹冷縮,可制造精密可制造精密 儀器零件。儀器零件。鎢鎢 鋼鋼 含鎢含鎢18%,即使赤熱仍堅(jiān)硬制造高速切削即使赤熱仍堅(jiān)硬制造高速切削 車(chē)床的車(chē)刀

3、。車(chē)床的車(chē)刀。釩釩 鋼鋼 鋼的彈性增加鋼的彈性增加1倍，制造各種彈簧。倍，制造各種彈簧。硅硅 鋼鋼 含硅含硅 2.5%，用作變壓器的鐵心。不僅減少，用作變壓器的鐵心。不僅減少 其發(fā)熱，還節(jié)省能源。其發(fā)熱，還節(jié)省能源。不銹鋼不銹鋼 含鉻含鉻,錳等錳等,抗蝕性能優(yōu)良?？刮g性能優(yōu)良。 含鉻含鉻 12% 兩種特定金屬的合金，一種可以大量吸進(jìn)兩種特定金屬的合金，一種可以大量吸進(jìn)H2形成穩(wěn)定氫化物；而另一種金屬與氫的親和形成穩(wěn)定氫化物；而另一種金屬與氫的親和力小，使氫很容易在其中移動(dòng)力小，使氫很容易在其中移動(dòng).是開(kāi)發(fā)利用氫能源、分離精制高純氫的理想材料。是開(kāi)發(fā)利用氫能源、分離精制高純氫的理想材料。（5）儲(chǔ)

4、氫合金）儲(chǔ)氫合金 （6）超）超 導(dǎo)導(dǎo) 對(duì)高溫超導(dǎo)材料的要求，對(duì)高溫超導(dǎo)材料的要求，除零電阻外還要求有抗磁性、除零電阻外還要求有抗磁性、穩(wěn)定性和重復(fù)性。穩(wěn)定性和重復(fù)性。 硅酸或多硅酸的鹽硅酸或多硅酸的鹽 如長(zhǎng)石、云母、石棉、滑石等都是天然如長(zhǎng)石、云母、石棉、滑石等都是天然硅酸鹽，組成復(fù)雜，用途廣泛。硅酸鹽，組成復(fù)雜，用途廣泛?；窘Y(jié)構(gòu)單元基本結(jié)構(gòu)單元: SiO4四面體四面體（2）水）水 泥泥 普通水泥普通水泥 (硅酸鹽水硅酸鹽水泥泥) 砂渣水泥砂渣水泥 高鋁水泥高鋁水泥 耐酸水泥耐酸水泥a. 普通玻璃普通玻璃b. 特種玻璃特種玻璃Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 Na2OCaO 6S

5、iO2 + 2CO2光導(dǎo)纖維、鋼化光導(dǎo)纖維、鋼化玻璃、有色玻璃、玻璃、有色玻璃、半導(dǎo)體玻璃、透半導(dǎo)體玻璃、透紅外玻璃等。紅外玻璃等。結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷功能陶瓷功能陶瓷智能陶瓷智能陶瓷生物陶瓷生物陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷與功能陶瓷的復(fù)合產(chǎn)物結(jié)構(gòu)陶瓷與功能陶瓷的復(fù)合產(chǎn)物用于人體器官替換修補(bǔ)及外科矯用于人體器官替換修補(bǔ)及外科矯形的陶瓷材料形的陶瓷材料如氮化硅陶瓷、氧化鋯陶瓷、氧如氮化硅陶瓷、氧化鋯陶瓷、氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷等化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷等改變陶瓷組成、使其具有某些獨(dú)改變陶瓷組成、使其具有某些獨(dú)特功能的材料。特功能的材料。 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 導(dǎo)電機(jī)理導(dǎo)電機(jī)理 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)

6、體和絕緣體之間的物質(zhì)。符合金屬能帶理論。符合金屬能帶理論。溫度升高，溫度升高，半導(dǎo)體半導(dǎo)體滿帶中有更多電子被滿帶中有更多電子被激發(fā)進(jìn)入導(dǎo)帶，電子數(shù)目和空穴數(shù)目相激發(fā)進(jìn)入導(dǎo)帶，電子數(shù)目和空穴數(shù)目相應(yīng)增多，導(dǎo)電性增強(qiáng)。應(yīng)增多，導(dǎo)電性增強(qiáng)。金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體導(dǎo)電性的區(qū)別：金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體導(dǎo)電性的區(qū)別：溫度升高，溫度升高，金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體中的原子振動(dòng)加劇，中的原子振動(dòng)加劇，導(dǎo)電性下降；導(dǎo)電性下降；金屬導(dǎo)體中金屬導(dǎo)體中增加雜質(zhì)，阻礙電子的定向移增加雜質(zhì)，阻礙電子的定向移動(dòng)，導(dǎo)電性下降。動(dòng)，導(dǎo)電性下降。半導(dǎo)體中半導(dǎo)體中增加微量雜質(zhì)，導(dǎo)電性大大增加增加微量雜質(zhì)，導(dǎo)電性大大增加下降。下降。 由激光器發(fā)出的光稱為

7、由激光器發(fā)出的光稱為激光激光。能產(chǎn)生。能產(chǎn)生激光的半導(dǎo)體材料有：激光的半導(dǎo)體材料有：GaAs、ZnSb、GaAlAs、ZnS、CdTe等。等。特特 征：征： 光源亮度強(qiáng)光源亮度強(qiáng)有極高的方向性有極高的方向性有極高的單色性有極高的單色性 激光應(yīng)用激光應(yīng)用 激光是最亮光源，在焦激光是最亮光源，在焦點(diǎn)處可產(chǎn)生上百萬(wàn)度的點(diǎn)處可產(chǎn)生上百萬(wàn)度的高溫，使難熔物質(zhì)瞬間高溫，使難熔物質(zhì)瞬間熔化或氣化，激光切割、熔化或氣化，激光切割、激光打孔、激光焊接正激光打孔、激光焊接正是最好的應(yīng)用；在激光是最好的應(yīng)用；在激光方向性和單色性方面，方向性和單色性方面，可用激光測(cè)距，距離遠(yuǎn)，可用激光測(cè)距，距離遠(yuǎn)，精度高。激光雷達(dá)已用精度高。激光雷達(dá)已用于氣象預(yù)測(cè)。于氣象預(yù)測(cè)。閃爍晶體 在射線（X-射線，-射線）或高能粒子的作用下會(huì)發(fā)出紫外光或可見(jiàn)光，這種現(xiàn)象叫做閃爍效