非铁材料 (2)优秀课件.ppt

非铁材料第1页，本讲稿共53页5.1.1 5.1.1 铝及铝合金铝及铝合金分类分类工业高纯铝（工业高纯铝（LG1LG1LG5LG5）工业纯铝（工业纯铝（L1L1L7L7）5.1.1 5.1.1 铝及铝合金铝及铝合金（序号越大，纯度越低）（序号越大，纯度越低）第2页，本讲稿共53页5.1.1 5.1.1 铝及铝合金铝及铝合金铝的铝的强度低强度低，不，不宜作承力结构材料宜作承力结构材料使用。加入硅、铜、使用。加入硅、铜、镁、锰等合金元素，镁、锰等合金元素，其强度比纯铝高几其强度比纯铝高几倍，可用于制造承倍，可用于制造承受一定载荷的机械受一定载荷的机械零件。零件。铝根据二元相图，铝根据二元相图，可分为可分为变形铝合金变形铝合金和和铸造铝合金铸造铝合金两大类。两大类。5.1.1 5.1.1 铝及铝合金铝及铝合金n铝合金n比重小，比强度高。n在空气中的抗蚀性好。n容易加工。第3页，本讲稿共53页5.1.1 5.1.1 铝及铝合金铝及铝合金 1 1、形变铝合金形变铝合金 分类：分类：防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金。防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金。防锈铝合金防锈铝合金：Al-MgAl-Mg和和Al-MnAl-Mn合金，特点是耐蚀性能好，合金，特点是耐蚀性能好，易加工和焊接，但强度低不能通过热处理强化；易加工和焊接，但强度低不能通过热处理强化；硬铝合金硬铝合金：Al-Cu-MgAl-Cu-Mg和和Al-Cu-MgAl-Cu-Mg合金，特点是有极强的合金，特点是有极强的失效硬化能力，强度高，耐蚀性和焊接性差；失效硬化能力，强度高，耐蚀性和焊接性差；超硬铝合金超硬铝合金：Al-Cu-Mg-ZnAl-Cu-Mg-Zn合金，特点是强度很高；合金，特点是强度很高；锻铝合金锻铝合金：Al-Mg-Si-CuAl-Mg-Si-Cu和和Al-Cu-Mg-Ni-FeAl-Cu-Mg-Ni-Fe合金，具有良合金，具有良好的热塑性、铸造性能和较高的力学性能。好的热塑性、铸造性能和较高的力学性能。5.1.1 5.1.1 铝及铝合金铝及铝合金第4页，本讲稿共53页5.1.1 5.1.1 铝及铝合金铝及铝合金 2 2、铸造铝合金铸造铝合金 分类：分类：Al-SiAl-Si系、系、Al-CuAl-Cu系、系、Al-MgAl-Mg系、系、Al-ZnAl-Zn系、系、Al-ReAl-Re系等合金。系等合金。Al-SiAl-Si系合金具有优良的铸造性能，加入系合金具有优良的铸造性能，加入CuCu、MgMg、MnMn等元素使其等元素使其强化，通过热处理可进一步提高力学性能；强化，通过热处理可进一步提高力学性能；Al-CuAl-Cu系合金有较高的强度和耐热性，但铸造性能差；系合金有较高的强度和耐热性，但铸造性能差；Al-MgAl-Mg系合金属高强度、高耐蚀合金；系合金属高强度、高耐蚀合金；Al-ZnAl-Zn系合金有自淬火效应铸造后经变质、失效处理后强度较高，系合金有自淬火效应铸造后经变质、失效处理后强度较高，但耐蚀性差，热裂倾向大；但耐蚀性差，热裂倾向大；Al-ReAl-Re系合金有良好的铸造和耐热性能。系合金有良好的铸造和耐热性能。5.1.1 5.1.1 铝及铝合金铝及铝合金第5页，本讲稿共53页5.1.2 5.1.2 铜及铜及铜合金铜合金 纯铜（紫铜）物理性能纯铜（紫铜）物理性能：密度为：密度为8.94g/cm 8.94g/cm 3 3，熔点为，熔点为10831083，无磁性。，无磁性。具有面心立方结构无同素异构转变。具有面心立方结构无同素异构转变。5.1 非铁金属及其合金非铁金属及其合金第6页，本讲稿共53页5.1.2 5.1.2 铜及铜及铜合金铜合金 特点特点：具有优良的导电：具有优良的导电性、导热性，很高的化学稳性、导热性，很高的化学稳定性和良好的抗蚀性能。纯定性和良好的抗蚀性能。纯铜的强度不高，硬度低，塑铜的强度不高，硬度低，塑性很好。经冷变形加工后，性很好。经冷变形加工后，强度提高，但伸长率下降。强度提高，但伸长率下降。工业纯铜加工产品代工业纯铜加工产品代号有号有T1T1、T2T2、T3T3、T4T4四种。四种。主要用于制作主要用于制作电线、蒸发器电线、蒸发器等。等。5.1 非铁金属及其合金非铁金属及其合金n铜合金n机械性能好n摩擦系数小n在空气环境下具有良好的抗蚀性。n容易加工。第7页，本讲稿共53页1.1.黄铜黄铜以以锌锌（含量小于（含量小于50%50%）为主要加入元素的）为主要加入元素的铜合金。铜合金。分类（铸造分类（铸造在其前加在其前加“Z”Z”）特殊黄铜特殊黄铜在普通黄铜基础上加入在普通黄铜基础上加入AlAl、Mn Mn、Si Si、PbPb等元素等元素普通黄铜普通黄铜（铜锌合金）（铜锌合金）表示方法表示方法（H+H+铜含量）铜含量）表示方法（表示方法（H+H+主要元素符号主要元素符号铜含量主加元素含量）铜含量主加元素含量）HMn58-2HMn58-2H62H625.1.2 5.1.2 铜及铜及铜合金铜合金第8页，本讲稿共53页1.1.黄铜黄铜5.1.2 5.1.2 铜及铜及铜合金铜合金第9页，本讲稿共53页2.2.白铜白铜以以NiNi为主要元素（含量小于为主要元素（含量小于50%50%）的铜合金。）的铜合金。分类（铸造分类（铸造在其前加在其前加“Z”Z”）特殊白铜特殊白铜在简单白铜基础上加入在简单白铜基础上加入FeFe、Zn Zn、Mn Mn、AlAl等元素等元素简单白铜简单白铜（铜镍合金）（铜镍合金）表示方法表示方法（B+B+镍含量）镍含量）表示方法（表示方法（B+B+主要元素符号主要元素符号镍含量主加元素含量）镍含量主加元素含量）BFe5-1BFe5-1B30B305.1.2 5.1.2 铜及铜及铜合金铜合金第10页，本讲稿共53页3.3.青铜青铜除除NiNi和和ZnZn以外的其它元素为主要合以外的其它元素为主要合金元素的铜合金。金元素的铜合金。青铜的代号用（青铜的代号用（Q+Q+主加元素符号主加元素符号+主加元素百分含量主加元素百分含量+其他元素的百分含量其他元素的百分含量）表示。）表示。5.1.2 5.1.2 铜及铜及铜合金铜合金第11页，本讲稿共53页）锡青铜）锡青铜以锡为主要加入以锡为主要加入元素的铜合金。元素的铜合金。锡含量是决定锡锡含量是决定锡青铜性能的关键，含青铜性能的关键，含锡量锡量5 57%7%的锡青铜塑的锡青铜塑性最好，适用于冷热性最好，适用于冷热加工；含锡量大于加工；含锡量大于10%10%的锡青铜，强度升高，的锡青铜，强度升高，塑性很低，只作铸造塑性很低，只作铸造用。用。5.1.2 5.1.2 铜及铜及铜合金铜合金第12页，本讲稿共53页）铝青铜）铝青铜以以AlAl为主要加入元素的铜合金。铝的为主要加入元素的铜合金。铝的含量小于含量小于12%12%。铝青铜的强度、硬度、耐磨性、耐热性、铝青铜的强度、硬度、耐磨性、耐热性、耐蚀性都高于黄铜和锡青铜，并能进行热处理耐蚀性都高于黄铜和锡青铜，并能进行热处理强化。强化。工业上压力加工用的铝青铜一般含铝工业上压力加工用的铝青铜一般含铝量低于量低于5 57%7%；含铝；含铝10%10%左右的合金，强度高，左右的合金，强度高，用于热加工或铸造用材。用于热加工或铸造用材。5.1.2 5.1.2 铜及铜及铜合金铜合金第13页，本讲稿共53页）铍青铜）铍青铜以以BeBe为主要加入元素的铜合金。铍含量为主要加入元素的铜合金。铍含量为为1.71.72.52.5 。铍青铜可以淬火、时效处理提高强度、硬铍青铜可以淬火、时效处理提高强度、硬度、疲劳极限和弹性极限。具有良好的铸造性度、疲劳极限和弹性极限。具有良好的铸造性能和冷、热加工性能。能和冷、热加工性能。主要用于制作高级精密的弹性元件、如主要用于制作高级精密的弹性元件、如弹簧、膜弹簧、膜片、膜盘片、膜盘等；也用于制作特殊要求的耐磨零件，等；也用于制作特殊要求的耐磨零件，如如钟表的齿轮和发条、压力表游丝钟表的齿轮和发条、压力表游丝等。等。5.1.2 5.1.2 铜及铜及铜合金铜合金第14页，本讲稿共53页5.1.3 5.1.3 钛及钛合金钛及钛合金n 特点特点：熔点：熔点16671667，密度，密度4.5g/cm34.5g/cm3，密排六，密排六方晶格方晶格TiTi，高于，高于882.5882.5为体心立方晶格为体心立方晶格TiTi。n 优点优点：强度高（：强度高（1500Mpa1500Mpa），密度小，热强），密度小，热强度高，耐蚀性高。度高，耐蚀性高。n 缺点缺点：工艺性差；导热系数小、摩擦因数：工艺性差；导热系数小、摩擦因数大，故切削性差；弹性模量小，变形时回弹大，大，故切削性差；弹性模量小，变形时回弹大，冷变形困难；硬度低，不耐磨；成本高。冷变形困难；硬度低，不耐磨；成本高。5.1 5.1 非铁非铁金属及其合金金属及其合金第15页，本讲稿共53页5.1.3 5.1.3 钛及钛合金钛及钛合金n 1、钛合金钛合金 退火组织为单向退火组织为单向固溶体，热压加工成型，含固溶体，热压加工成型，含5 5AlAl与与2.52.5SnSn起固溶强化作用。起固溶强化作用。5.1.3 5.1.3 钛及钛合金钛及钛合金n 2 2、钛合金钛合金n 加入加入V V、MoMo使其室温下全部为使其室温下全部为相，淬火得介稳相，淬火得介稳 定定的的相钛合金，可通过淬火、失效处理强化，室温强度高。相钛合金，可通过淬火、失效处理强化，室温强度高。n 3 3、钛合金钛合金n 加入适当的稳定加入适当的稳定相的合金元素所得，高度合金化的相的合金元素所得，高度合金化的钛合金可通过热处理获得。钛合金可通过热处理获得。第16页，本讲稿共53页 比较比较名称 密度 比强度 （g/cm2)（单位密度下材料的强度）Al 2.7 500-700/2.7 Ti 4.51 1200/4.51Mg 1.74 250-300/1.74钢 7.85 700-1200/7.85第17页，本讲稿共53页5.2 5.2 高分子材料高分子材料n1.1.工程塑料工程塑料n 塑料塑料：一种合成树脂为主要成分的高分子材：一种合成树脂为主要成分的高分子材料。由合成树脂和添加剂组成。料。由合成树脂和添加剂组成。n1 1）组成）组成添加剂添加剂：为改善塑料的使用性能或成形工艺：为改善塑料的使用性能或成形工艺而加入的其它成分。包括而加入的其它成分。包括填料填料、增塑剂增塑剂、固化剂固化剂、稳定剂稳定剂、润滑剂润滑剂、着色剂着色剂、阻燃剂阻燃剂、抗静电剂抗静电剂等。等。第五章非铁材料第五章非铁材料第18页，本讲稿共53页n树脂：树脂是塑料的主要成份，它联系和粘结其它组分，对塑料的性能起决定性作用。n填充剂：弥补或改善树脂的性能不足，另外可以显著地降低成本。n增塑剂:增加材料塑性。n固化剂：使线型高分子交联成体型网络结构。n稳定剂：用来抵抗老化延长塑料寿命物质。n其它:诸如发泡剂，抗静电剂，染料，润滑剂等等.1.1.工程塑料工程塑料第19页，本讲稿共53页热塑性塑料和塑性塑料和热固性塑料的比固性塑料的比较加加热变软，冷却，冷却变硬；硬；不同材料的不同材料的韧性性变化范化范围很大；很大；可循可循环再利用；再利用；不能承受高温。不能承受高温。制成后永久固化；制成后永久固化；脆；脆；不能循不能循环再利用；再利用；可承受高温。可承受高温。热塑性塑料塑性塑料热固性塑料固性塑料5.2 5.2 高分子材料高分子材料2 2）分类）分类及应用及应用第20页，本讲稿共53页主要优点主要优点：质轻、比强度高；良好的耐：质轻、比强度高；良好的耐蚀性、减摩性；绝缘性、耐电弧性、隔音性、蚀性、减摩性；绝缘性、耐电弧性、隔音性、吸振性；工艺性能好。吸振性；工艺性能好。主要缺点主要缺点：强度、硬度、刚度低；耐热性、：强度、硬度、刚度低；耐热性、导热性差，热膨胀系数大；容易燃烧，容易老导热性差，热膨胀系数大；容易燃烧，容易老化。化。2 2）分类及应用）分类及应用1.工程塑料工程塑料第21页，本讲稿共53页主要制造各种主要制造各种罩壳、轻载齿轮、罩壳、轻载齿轮、干摩擦轴承、轴套、干摩擦轴承、轴套、密封件、各种耐磨密封件、各种耐磨耐蚀结构件、绝缘耐蚀结构件、绝缘件等。件等。2 2）分类）分类及应用及应用1.工程塑料工程塑料第22页，本讲稿共53页2 2 橡胶橡胶n1)1)橡胶橡胶的组成、种类及性能的组成、种类及性能橡胶橡胶：一种具有高弹性的有机：一种具有高弹性的有机高分子材料。主要由生胶、各种配高分子材料。主要由生胶、各种配合剂和增强材料组成。合剂和增强材料组成。生胶生胶：未加配合剂的橡胶。：未加配合剂的橡胶。5.2 高分子材料高分子材料第23页，本讲稿共53页1)1)橡胶橡胶的组成、种类及性能的组成、种类及性能配合剂配合剂：硫化剂、硫化促进剂、：硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、补强剂、防老化剂、着色增塑剂、补强剂、防老化剂、着色剂、增容剂等。剂、增容剂等。作用作用：提高橡胶制品的使用性：提高橡胶制品的使用性能和改善加工工艺性能。能和改善加工工艺性能。2橡胶橡胶第24页，本讲稿共53页2)2)橡胶橡胶的组成、种类及性能的组成、种类及性能 增强材料增强材料：各种纤维织品、：各种纤维织品、帘布及钢丝等。帘布及钢丝等。作用作用：增加橡胶制品的强度：增加橡胶制品的强度并限制其变形。并限制其变形。生产过程生产过程：生胶的塑炼、胶：生胶的塑炼、胶料的混炼、压延、压出和制品的料的混炼、压延、压出和制品的硫化。硫化。2 橡胶橡胶第25页，本讲稿共53页2)2)橡胶橡胶的组成、种类及性能的组成、种类及性能 分类分类：按原料来源分按原料来源分：天然橡胶；：天然橡胶；合成橡胶合成橡胶2橡胶橡胶按应用范围分按应用范围分：通用橡胶：通用橡胶：特种橡胶特种橡胶特点特点：高弹性，良好的绝缘性、耐高弹性，良好的绝缘性、耐磨性、阻尼性和隔音性磨性、阻尼性和隔音性。第26页，本讲稿共53页3)3)天然橡胶天然橡胶由橡树流出的乳胶，经凝固、由橡树流出的乳胶，经凝固、干燥、加压制成片状生胶，再经硫干燥、加压制成片状生胶，再经硫化的橡胶制品。化的橡胶制品。特点特点：弹性好，抗拉强度达：弹性好，抗拉强度达25MPa25MPa35MPa35MPa，耐碱性能好，是电，耐碱性能好，是电的绝缘体；但耐油和耐溶剂性能差，的绝缘体；但耐油和耐溶剂性能差，耐臭氧老化较差，不耐高温。耐臭氧老化较差，不耐高温。2 2 橡胶橡胶第27页，本讲稿共53页4)4)通用通用合成橡胶合成橡胶na a丁苯橡胶丁苯橡胶由丁二稀和苯乙稀共聚而成。由丁二稀和苯乙稀共聚而成。强度低，成形性强度低，成形性差，弹性不如天然橡胶；但价格便宜，能以任何比例差，弹性不如天然橡胶；但价格便宜，能以任何比例与天然橡胶混合。主要与其他橡胶混合使用，可代替与天然橡胶混合。主要与其他橡胶混合使用，可代替天然橡胶。天然橡胶。2 橡胶橡胶nb b顺丁橡胶顺丁橡胶由由丁二稀单体聚合而成。丁二稀单体聚合而成。弹性、耐磨性、耐弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性均优于天然橡胶；但强度低、加工热性、耐寒性均优于天然橡胶；但强度低、加工性差、抗撕裂性差。性差、抗撕裂性差。第28页，本讲稿共53页4)4)通用通用合成橡胶合成橡胶nc c氯丁橡胶（万能橡胶）氯丁橡胶（万能橡胶）由氯丁二稀聚合而成由氯丁二稀聚合而成。高弹性、高绝缘性、较。高弹性、高绝缘性、较高强度、高耐碱性，耐油、溶剂、氧化、老化、酸、高强度、高耐碱性，耐油、溶剂、氧化、老化、酸、热、燃烧、挠曲；但耐寒性差、热、燃烧、挠曲；但耐寒性差、密度大、生胶稳定密度大、生胶稳定性差。性差。2 橡胶橡胶nd d已丙橡胶已丙橡胶由乙稀由乙稀和丙稀聚合而成和丙稀聚合而成。原料丰富、价廉、。原料丰富、价廉、易得。分子链中不含双键，结构稳定。易得。分子链中不含双键，结构稳定。第29页，本讲稿共53页4)4)通用通用合成橡胶合成橡胶n橡胶制品橡胶制品弹性圈V形圈2 橡胶橡胶第30页，本讲稿共53页5)5)特种特种合成橡胶合成橡胶n a a丁腈橡胶丁腈橡胶由由丁二稀和丙二稀共聚而成丁二稀和丙二稀共聚而成。丙。丙二稀含量越高，耐油、溶剂和化学稳二稀含量越高，耐油、溶剂和化学稳定性越强，强度、硬度和耐磨性提高，定性越强，强度、硬度和耐磨性提高，但耐寒性降低但耐寒性降低。不能作绝缘材料。不能作绝缘材料。2 橡胶橡胶第31页，本讲稿共53页5)5)特种特种合成橡胶合成橡胶nb b硅橡胶硅橡胶由二甲基硅氧烷由二甲基硅氧烷与其他有机单体共聚与其他有机单体共聚而成。而成。分子主链由硅原子和氧原子以单键分子主链由硅原子和氧原子以单键连接而成，具有高柔性和高稳定性。连接而成，具有高柔性和高稳定性。特点特点：耐高温、耐低温、抗老化，对臭氧、：耐高温、耐低温、抗老化，对臭氧、氧、光和气候的老化抗力大。但强度、和耐磨氧、光和气候的老化抗力大。但强度、和耐磨性低，耐酸碱性也差，且价格较贵。性低，耐酸碱性也差，且价格较贵。2 橡胶橡胶第32页，本讲稿共53页5)5)特种特种合成橡胶合成橡胶n c c氟橡胶氟橡胶以碳以碳原子为主链含有氟原子的高原子为主链含有氟原子的高聚物。聚物。由于含有键能很高的碳氟键，由于含有键能很高的碳氟键，具有高的化学稳定性具有高的化学稳定性。特点特点：耐腐蚀和耐热性很好，且：耐腐蚀和耐热性很好，且强度和硬度较高，抗老化性能强。但强度和硬度较高，抗老化性能强。但耐寒性差，加工性能不好，价格高。耐寒性差，加工性能不好，价格高。2 橡胶橡胶第33页，本讲稿共53页5.35.3陶瓷陶瓷n5.3.1 5.3.1 概念概念除金属材料和有机高分子材料外的所有固除金属材料和有机高分子材料外的所有固体材料（无机非金属材料）。体材料（无机非金属材料）。n5.3.2 5.3.2 分类分类按原料来源分按原料来源分：n普通陶瓷普通陶瓷以天然硅酸盐矿物为原料，以天然硅酸盐矿物为原料，经过加工、成形、烧结而成。经过加工、成形、烧结而成。n特种陶瓷特种陶瓷采用纯度较高的人工合采用纯度较高的人工合成物，经配料、成形、烧结而成。成物，经配料、成形、烧结而成。5.35.3陶瓷陶瓷第34页，本讲稿共53页5.3.2 5.3.2 陶瓷的分类陶瓷的分类按用途分按用途分：、日用陶瓷、日用陶瓷、工业物陶瓷、工业物陶瓷5.35.3陶瓷陶瓷或分为或分为：、结构陶瓷、结构陶瓷、功能陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷、生物陶瓷按化学组成分按化学组成分：、氮化物陶瓷、氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、碳化物陶瓷按性能分按性能分：、高强度陶瓷、高强度陶瓷、高温陶瓷、高温陶瓷、耐酸陶瓷、耐酸陶瓷第35页，本讲稿共53页5.3.4 5.3.4 陶瓷的性能与应用陶瓷的性能与应用陶瓷材料具有极高的硬度，耐磨性好、熔陶瓷材料具有极高的硬度，耐磨性好、熔点高、绝缘性好。但冲击韧性与断裂韧性差。点高、绝缘性好。但冲击韧性与断裂韧性差。常用来制作新型刀具、耐磨零件及绝缘材常用来制作新型刀具、耐磨零件及绝缘材料。料。5.3陶瓷陶瓷第36页，本讲稿共53页 5.3.5 5.3.5 功能陶瓷简介功能陶瓷简介 功能陶瓷功能陶瓷：具有高温氧化：具有高温氧化自适应性的高温陶瓷。自适应性的高温陶瓷。利用利用NbNb在高温下自动在高温下自动“流流入入”裂纹并屏蔽内部组织与氧裂纹并屏蔽内部组织与氧接触，阻止陶瓷材料在高温下接触，阻止陶瓷材料在高温下的破坏过程。的破坏过程。5.3陶瓷陶瓷第37页，本讲稿共53页5.3.6 5.3.6 陶瓷产品陶瓷产品纺织剪纱刀纺织剪纱刀 马赛克5.3陶瓷陶瓷第38页，本讲稿共53页5.45.4复合材料复合材料5.4.1 5.4.1 复合材料复合材料的概念的概念两种或两种以上不同性质的材料，两种或两种以上不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的，各通过不同的工艺方法人工合成的，各组分间有明显界面且性能优于各组成组分间有明显界面且性能优于各组成材料的多相材料。材料的多相材料。优点优点：可根据需要改善材料的使：可根据需要改善材料的使用性能。用性能。第39页，本讲稿共53页5.4.2 5.4.2 复合材料的分类复合材料的分类5.4复合材料复合材料第40页，本讲稿共53页 5.4.3 5.4.3 常用复合材料常用复合材料5.4复合材料复合材料颗粒增强复合材料纤维增强复合材料层合复合材料常用复合材料常用复合材料第41页，本讲稿共53页 5.4.3 5.4.3 常用复合材料常用复合材料5.4复合材料复合材料颗粒增强复合材料碳化物基金属陶瓷氧化物基金属陶瓷第42页，本讲稿共53页 5.4.3 5.4.3 常用复合材料常用复合材料5.4复合材料复合材料热塑性玻璃钢碳纤维树脂复合材料纤维增强复合材料热固性玻璃钢碳纤维碳复合材料碳纤维金属复合材料其它纤维增强复合材料第43页，本讲稿共53页 5.4.3 5.4.3 常用复合材料常用复合材料5.4复合材料复合材料层合复合材料双金属复合材料SF性三层复合材料塑料覆层材料夹层玻璃金属塑料复合材料第44页，本讲稿共53页5.5 5.5 其他其他材料材料n1 1、超导材料、超导材料 超导现象超导现象：电阻随温度降低而减少最终为：电阻随温度降低而减少最终为零。零。特性特性：临界温度：临界温度T Tc c以下，电阻为零，完全导以下，电阻为零，完全导电；磁场强度电；磁场强度H H恒为零；对处于恒为零；对处于T Tc c以下的超导以下的超导体施加足够强的磁场，超导电性消失；无外磁体施加足够强的磁场，超导电性消失；无外磁场而使超导体通电，当电流密度超过一定值时，场而使超导体通电，当电流密度超过一定值时，超导体恢复到正常态。超导体恢复到正常态。第45页，本讲稿共53页5.5 5.5 其他材料其他材料n2 2、贮氢材料、贮氢材料 金属固溶氢气形成含氢固溶体（金属固溶氢气形成含氢固溶体（MHxMHx），其解度与），其解度与平衡氢压的平方成正比。在一定温度和压力下，固溶体平衡氢压的平方成正比。在一定温度和压力下，固溶体（MHxMHx）与氢发生反应生成金属氢化物来贮氢。）与氢发生反应生成金属氢化物来贮氢。n 分类分类：镁系贮氢合金；稀土系贮氢合金；钛系贮氢合：镁系贮氢合金；稀土系贮氢合金；钛系贮氢合金。金。用途用途：做贮运氢的容器、氢燃料贮存器；分离与回收：做贮运氢的容器、氢燃料贮存器；分离与回收氢，制造高纯度氢气和氢化物电极。氢，制造高纯度氢气和氢化物电极。第46页，本讲稿共53页5.5 5.5 其他材料其他材料n3 3、形状记忆合金、形状记忆合金 具有形状记忆效应的合金具有形状记忆效应的合金 n 机理机理：热弹性：热弹性M M相变相变 分类分类：镍钛系合金；铜系合金；铁系：镍钛系合金；铜系合金；铁系合金。合金。用途用途：做紧固件、连接件、密封垫、与温度：做紧固件、连接件、密封垫、与温度有关的传感器有关的传感器及自动控制等。及自动控制等。第47页，本讲稿共53页5.5 5.5 其他材料其他材料n4、非晶态合金金属玻璃、非晶态合金金属玻璃 以极高速度使熔融的合金冷却、凝固后的合金结构呈玻璃态。以极高速度使熔融的合金冷却、凝固后的合金结构呈玻璃态。n 优点优点：超耐蚀性、高磁导率、恒弹性、高强韧性、低热膨：超耐蚀性、高磁导率、恒弹性、高强韧性、低热膨胀系数和磁致伸缩。胀系数和磁致伸缩。特征特征：不具有长程有序晶体结构；具有高达：不具有长程有序晶体结构；具有高达1013Pa.S以上的黏滞系数；在某一窄的温度区内能够发生明显的结构变以上的黏滞系数；在某一窄的温度区内能够发生明显的结构变化。化。只要冷却速度足够快，溶体中原子来不及做规则排列就完成凝只要冷却速度足够快，溶体中原子来不及做规则排列就完成凝固，即可形成非晶态金属。固，即可形成非晶态金属。缺点缺点：厚度受限制；热力学不稳定，受热有晶化倾向。：厚度受限制；热力学不稳定，受热有晶化倾向。第48页，本讲稿共53页5.5 5.5 其他材料其他材料n5 5、磁性材料、磁性材料 1 1）软磁材料）软磁材料 特点特点：在较低的磁场中被磁化而呈强磁性，但磁场去：在较低的磁场中被磁化而呈强磁性，但磁场去除后磁性基本消失。除后磁性基本消失。2 2）硬磁材料永磁材料）硬磁材料永磁材料 材料被外磁场磁化后，去掉外磁场仍然保持较材料被外磁场磁化后，去掉外磁场仍然保持较强剩磁的材料：强剩磁的材料：（1 1）变形永磁钢）变形永磁钢 （2 2）铝镍钴永磁合金）铝镍钴永磁合金 （3 3）稀土永磁材料）稀土永磁材料 第49页，本讲稿共53页5.5 5.5 其他材料其他材料n6 6、光纤材料、光纤材料 采用像头发丝细的透明玻璃纤维制成的采用像头发丝细的透明玻璃纤维制成的光缆。光缆。基本原理基本原理：把声音变成电信号，由发：把声音变成电信号，由发光元件变为光信号，由光导纤维传向远方，光元件变为光信号，由光导纤维传向远方，再由接收元件恢复为电信号，使受话机发再由接收元件恢复为电信号，使受话机发出声音。出声音。特点特点：传输效率高；通信容量大、重量：传输效率高；通信容量大、重量轻、耐腐蚀、不怕电子干扰；保密性好、施轻、耐腐蚀、不怕电子干扰；保密性好、施工方便、成本低，可节约大量非铁金属工方便、成本低，可节约大量非铁金属 第50页，本讲稿共53页5.5 5.5 其他材料其他材料n7 7、压电材料、压电材料 电压效应电压效应：对对石英晶体在某些石英晶体在某些特定方向上加力时，在力方向的垂直平特定方向上加力时，在力方向的垂直平面上出现正、负束缚电荷的现象。面上出现正、负束缚电荷的现象。石英晶体机电性能稳定，没有内石英晶体机电性能稳定，没有内耗，在频率稳定器、扩音器、电话、钟耗，在频率稳定器、扩音器、电话、钟表领域广泛运用。表领域广泛运用。特点特点：机电性能良好、化学稳定：机电性能良好、化学稳定性高。性高。第51页，本讲稿共53页5.5 5.5 其他材料其他材料n8 8、生态金属材料、生态金属材料 具有满意的使用性能和优良的环境协调性，或能够改善环境的材料。具有满意的使用性能和优良的环境协调性，或能够改善环境的材料。n 金属材料生态设计的主要方法金属材料生态设计的主要方法：1 1）采用通用合金）采用通用合金 合金系中组元越少，合金的再生循环性越好。合金系中组元越少，合金的再生循环性越好。2 2）采用简单合金）采用简单合金 设计特点设计特点：（1 1）合金组元、规格简单，再生循环过程中容易分选；）合金组元、规格简单，再生循环过程中容易分选；（2 2）原则上不添加目前不能精炼脱除的元素；）原则上不添加目前不能精炼脱除的元素；（3 3）尽量不使用环境协调性不好的合金元素。）尽量不使用环境协调性不好的合金元素。原则原则：在维持合金高性能的前提下，尽量减少合金组元数；获取：在维持合金高性能的前提下，尽量减少合金组元数；获取高高性能时，以控制显微组织作为加入合金元素的替代方法。性能时，以控制显微组织作为加入合金元素的替代方法。第52页，本讲稿共53页5.5 5.5 其他材料其他材料n9 9、纳米材料、纳米材料 凡是至少在一维方向上的线度在凡是至少在一维方向上的线度在1 1100nm100nm之间的单元和由这种纳米单元作结构单元的之间的单元和由这种纳米单元作结构单元的材料。材料。n 特点特点：尺寸小、比表面积大、表面活性：尺寸小、比表面积大、表面活性高，具有小尺寸效应、表面效应和量子尺高，具有小尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应。寸效应。运用运用：环境科学、：环境科学、复合材料、涂料、磁性复合材料、涂料、磁性材料、超微粒传感器、生物及医学。材料、超微粒传感器、生物及医学。第53页，本讲稿共53页