大化版 第五章金屬材料化學課件

1、第五章第五章 材料化學材料化學 金屬材料的一般加工過程如下：金屬材料的一般加工過程如下： 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，多數熔點較低。區(qū)金屬原子半徑較大，多數熔點較低。 d 區(qū)金屬熔點大都較高。區(qū)金屬熔點大都較高。 延展金屬時，雖然發(fā)生了變形，但并不破壞金延展金屬時，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。 合金從結構上可分為以下三種基本類型：合金從結構上可分為以下三種基本類型： 2.2.固溶體合金固溶體合金 按溶質原子在溶劑晶格中的位置，固溶體可分為按溶質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 通過形成固溶體使金屬強度和硬度提高的現象稱為通過形成固溶體使金屬強度和硬度提高的現象稱為固溶強化。固溶強化是金屬強化的重要方式之一。固溶固溶強化。固溶強化是金屬強化的重要方式之一。固溶體的綜合力學性能較好，常作為結構合金的基體相。體的綜合力學性能較好，常作為結構合金的基體相。 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%,即使赤熱仍堅硬制造高速切削即使赤熱仍堅硬制造高速切削 車床的車刀

3、。車床的車刀。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。抗蝕性能優(yōu)良。 含鉻含鉻 12% 兩種特定金屬的合金，一種可以大量吸進兩種特定金屬的合金，一種可以大量吸進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力小，使氫很容易在其中移動.是開發(fā)利用氫能源、分離精制高純氫的理想材料。是開發(fā)利用氫能源、分離精制高純氫的理想材料。（5）儲

4、氫合金）儲氫合金 （6）超）超 導導 對高溫超導材料的要求，對高溫超導材料的要求，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)定性和重復性。穩(wěn)定性和重復性。 硅酸或多硅酸的鹽硅酸或多硅酸的鹽 如長石、云母、石棉、滑石等都是天然如長石、云母、石棉、滑石等都是天然硅酸鹽，組成復雜，用途廣泛。硅酸鹽，組成復雜，用途廣泛?；窘Y構單元基本結構單元: 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光導纖維、鋼化光導纖維、鋼化玻璃、有色玻璃、玻璃、有色玻璃、半導體玻璃、透半導體玻璃、透紅外玻璃等。紅外玻璃等。結構陶瓷結構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構陶瓷與功能陶瓷的復合產物結構陶瓷與功能陶瓷的復合產物用于人體器官替換修補及外科矯用于人體器官替換修補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、使其具有某些獨改變陶瓷組成、使其具有某些獨特功能的材料。特功能的材料。 半導體半導體 導電機理導電機理 導電能力介于導體和絕緣體之間的物質。導電能力介于導

6、體和絕緣體之間的物質。符合金屬能帶理論。符合金屬能帶理論。溫度升高，溫度升高，半導體半導體滿帶中有更多電子被滿帶中有更多電子被激發(fā)進入導帶，電子數目和空穴數目相激發(fā)進入導帶，電子數目和空穴數目相應增多，導電性增強。應增多，導電性增強。金屬導體與半導體導電性的區(qū)別：金屬導體與半導體導電性的區(qū)別：溫度升高，溫度升高，金屬導體金屬導體中的原子振動加劇，中的原子振動加劇，導電性下降；導電性下降；金屬導體中金屬導體中增加雜質，阻礙電子的定向移增加雜質，阻礙電子的定向移動，導電性下降。動，導電性下降。半導體中半導體中增加微量雜質，導電性大大增加增加微量雜質，導電性大大增加下降。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。能產生。能產生激光的半導體材料有：激光的半導體材料有：GaAs、ZnSb、GaAlAs、ZnS、CdTe等。等。特特 征：征： 光源亮度強光源亮度強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 激光應用激光應用 激光是最亮光源，在焦激光是最亮光源，在焦點處可產生上百萬度的點處可產生上百萬度的高溫，使難熔物質瞬間高溫，使難熔物質瞬間熔化或氣化，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用；在激光是最好的應用；在激光方向性和單色性方面，方向性和單色性方面，可用激光測距，距離遠，可用激光測距，距離遠，精度高。激光雷達已用精度高。激光雷達已用于氣象預測。于氣象預測。閃爍晶體 在射線（X-射線，-射線）或高能粒子的作用下會發(fā)出紫外光或可見光，這種現象叫做閃爍效