第八章新材料和新工藝

第八章新材料和新工藝形狀記憶材料膨脹材料及減振材料金屬間化合物非晶態(tài)合金材料梯度功能材料納米材料貯氫材料形狀記憶材料形狀記憶是指具有初始形狀的制品變形后，通過加熱等手段處理后又恢復(fù)為初始形狀的功能。包括形狀記憶合金和形狀記憶聚合物。熱水中形狀記憶材料—形狀記憶合金形狀記憶合金的記憶原理同一種成分的材料可以有不同的“相”。因此改變外界條件如溫度，可以使材料由一種晶體結(jié)構(gòu)變成另一種晶體結(jié)構(gòu)，材料的力學(xué)性能和物理或化學(xué)性能也就隨之改變，當(dāng)溫度恢復(fù)時(shí)材料的晶體結(jié)構(gòu)也恢復(fù)到原來的狀態(tài)，性質(zhì)也隨之復(fù)原。在實(shí)際應(yīng)用中，形狀記憶合金就是利用一些材料的晶體結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)變來開發(fā)其形狀記憶功能的。形狀記憶材料—形狀記憶合金形狀記憶合金舉例鈦—鎳(Ti-Ni)金—鎘（Au-Cd)銅—鋅—鋁(Cu-Zn-Al)銅—鋁—鎳(Cu-Al-Ni)形狀記憶合金特性有確定的轉(zhuǎn)變溫度，如鎳-鈦：40℃超彈性抗疲勞：回憶變形500萬次不疲勞變形耐腐蝕形狀記憶材料—形狀記憶合金形狀記憶合金的應(yīng)用衛(wèi)星自展天線：Ti-Ni記憶合金鉚釘管件接頭形狀記憶合金發(fā)動(dòng)機(jī)

形狀記憶材料—形狀記憶合金管件接頭

待連接管記憶合金

室溫下形狀記憶合金套管，內(nèi)徑比待連接管外徑小約4%

液N2中擴(kuò)管約8%待連接管從兩端插入室溫套管收縮形成緊固密封件形狀記憶合金液壓系統(tǒng)管形狀記憶材料—形狀記憶合金形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)裝置形狀記憶材料—形狀記憶聚合物重量輕、易加工、變形率大、成本低。變形物的復(fù)原：汽車的緩沖器、保護(hù)罩建筑、施工材料熱收縮管用于異徑管的接合醫(yī)療材料代替石膏作固定器具膨脹材料膨脹材料是指具有特殊膨脹系數(shù)的材料。低膨脹材料：因瓦合金Fe-Ni36：1.2×10-6/K超因瓦合金Fe-Ni32Co:0.8×10-6/K主要用于精密儀器、儀表中對(duì)尺寸變化量要求很高的元件定膨脹材料：主要用作封接材料熱雙金屬材料：用作各種測(cè)量和控制儀表中的傳感元件減振材料減振材料是指內(nèi)耗和衰減能力強(qiáng)的材料。減振合金：灰鑄鐵、Al-Zn、Ni-Ti等高分子減振材料：軌道用減振橡膠發(fā)動(dòng)機(jī)橡膠減振配件金屬屬間間化化合合物物結(jié)構(gòu)構(gòu)：：原原子子在在晶晶體體內(nèi)內(nèi)長(zhǎng)長(zhǎng)程程有有序序排排列列，，因因此此金金屬屬間間化化合合物物也也稱稱有有序序金金屬屬間間化化合合物物。。性能：：優(yōu)良良的高高溫性性能。。是介介于高高溫合合金和和陶瓷瓷材料料間的的一類類新型型高溫溫結(jié)構(gòu)構(gòu)材料料。舉例：：Fe-Al、、Ti-Al、、Ni-AlTiAl金屬間化合物非晶態(tài)態(tài)合金金結(jié)構(gòu)特特征：：長(zhǎng)程無無序，，短程程有序序；各各向同同性；；亞穩(wěn)穩(wěn)性制備工工藝：：熔融態(tài)態(tài)合金金驟冷冷（每每秒上上百萬萬度））氣相沉沉積法法性能及及應(yīng)用用：高強(qiáng)度度、高高硬度度、抗抗疲勞勞、耐耐腐蝕蝕金屬玻玻璃具具有負(fù)負(fù)溫度度系數(shù)數(shù)，可可用于于儀表表測(cè)量量高的磁磁導(dǎo)率率，作作為磁磁性材材料廣廣泛用用于變變壓器器、電電動(dòng)機(jī)機(jī)芯等等梯度功功能材材料梯度功功能材材料（（FGM））是指指將性性能截截然不不同的的兩種種材料料連接接在一一起，，兩者者之間間的界界面是是一個(gè)個(gè)化學(xué)學(xué)成分分、組組織結(jié)結(jié)構(gòu)和和性能能等都都連續(xù)續(xù)變化化的過過渡區(qū)區(qū)，從從而實(shí)實(shí)現(xiàn)這這兩種種材料料的性性能平平緩過過渡。。金屬-陶瓷瓷構(gòu)成成的熱熱應(yīng)力力緩和和梯度度功能能材料料，用用于高高速飛飛行器器中承承受較較大溫溫差的的部位位。HA-G-Ti功能能梯度度材料料：綜綜合了了HA的生生物活活性和和鈦合合金的的機(jī)械械強(qiáng)度度，適適于植植入人人體使使用。。制備方方法：：氣相沉沉積法法、等等離子子噴涂涂法、、粉末末冶金金燒結(jié)結(jié)法、、SHS法法納米材材料納米材材料是是指指材料料的幾幾何尺尺寸達(dá)達(dá)到納納米級(jí)級(jí)尺度度水平平并且且具有有特殊殊性能能的材材料。。發(fā)展階階段：：1990年年以前前：實(shí)實(shí)驗(yàn)室室制備備納米米顆粒粒1994年年以前前：利利用納納米材材料的的奇特特特性性設(shè)計(jì)計(jì)納米米材料料1994-今：：為期期望特特性有有目的的地設(shè)設(shè)計(jì)、、組裝裝、創(chuàng)創(chuàng)造納納米材材料體體系類型：：納米顆顆粒與與粉體體、納納米管管、納納米薄薄膜、、納米米塊材材放大30倍的碳納米管納米材材料制備方方法：：納米微微粒：：機(jī)械粉粉碎法法、液液相法法、氣氣相法法納米管管：電弧蒸蒸發(fā)法法、熱熱解化化合物物法納米薄薄膜：：溶膠-凝膠膠法、、氣相相法應(yīng)用：：納米涂涂料防護(hù)材材料精細(xì)陶陶瓷催化劑劑納米陶瓷碳納米管燈絲長(zhǎng)1.4微米寬13納米貯氫材材料能吸收收氫氣氣的金金屬或或合金金。貯氫合合金：：鎂系系、稀稀土系系、鈦鈦系、、鋯系系碳質(zhì)貯貯氫材材料：：碳納納米管管、石石墨納納米纖纖維貯氫合合金的的制備備：機(jī)械法法、化化學(xué)法法、電電解法法、氣氣相沉沉積法法碳質(zhì)貯貯氫材材料的的制備備：催化裂裂解法法、熔熔鹽電電解法法、石石墨電電弧法法、電電弧催催化法法新材料料與新新工藝藝新材料料的發(fā)發(fā)現(xiàn)不不等于于能應(yīng)應(yīng)用于于實(shí)際際。若生生產(chǎn)工工藝不不過關(guān)關(guān)，價(jià)價(jià)格就就沒競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)能能力，，就不不能產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化化。新材料料的發(fā)發(fā)現(xiàn)往往往出出于偶偶然，，如C60等。。因此此廣泛探探索，悉心心鉆研研十分分關(guān)鍵鍵。新材料料的研研究開開發(fā)與與產(chǎn)業(yè)業(yè)化，，有賴賴于新新技術(shù)術(shù)的發(fā)發(fā)展。。而高高技