納米材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用課件

納米材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

納米技術(shù)第一組:張磊李宙翰張航岳劍波劉晨1ppt課件納米材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用納米技術(shù)第一組:1ppt課件1材料的主要類型2納米結(jié)構(gòu)材料在航空航天中的應(yīng)用3納米功能材料在航空航天中的應(yīng)用納米材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

2ppt課件1材料的主要類型納米材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用2ppt課納米材料在航空航天有著極其廣泛的應(yīng)用前景:

①納米結(jié)構(gòu)材料②納米功能材料③納米粉體

④納米涂層3ppt課件納米材料在航空航天有著極其廣泛的應(yīng)用前景:①納米結(jié)構(gòu)材料航空材料有哪些？4ppt課件航空材料有哪些？4ppt課件5ppt課件5ppt課件機(jī)載設(shè)備材料和武器航空材料包括：{飛機(jī)機(jī)體材料發(fā)動(dòng)機(jī)材料大量采用高比強(qiáng)度和高比模量的輕質(zhì)材料，提高飛機(jī)的結(jié)構(gòu)效率，降低結(jié)構(gòu)重量系數(shù)。飛機(jī)的心臟，針對高溫材料的發(fā)展需求，開發(fā)高推重比材料。各種微電子、光電子、傳感器等的的光、電、聲、磁、熱的多功能材料。6ppt課件機(jī)載設(shè)備材料和武器航空材料包括：{飛機(jī)機(jī)體材料發(fā)動(dòng)機(jī)材料大量火箭發(fā)射航天材料有哪些？7ppt課件火箭發(fā)射航天材料有哪些？7ppt課件彈頭材料彈頭材料設(shè)計(jì)：減輕重量，耐熱問題（熱障，8000-10000K，10MPa）8ppt課件彈頭材料彈頭材料設(shè)計(jì)：減輕重量，耐熱問題（熱障，8000-1航天功能材料航天材料包括：運(yùn)載火箭及導(dǎo)彈材料航天飛行器材料{要求：減輕重量,絕對的可靠性；“為減輕每一克重量而奮斗”。運(yùn)載火箭箭體材料、導(dǎo)彈彈頭材料、發(fā)動(dòng)機(jī)材料衛(wèi)星、空間站、載人飛船等的材料控制系統(tǒng)、衛(wèi)星遙感、遙控和跟蹤所需材料9ppt課件航天功能材料航天材料包括：運(yùn)載火箭及導(dǎo)彈材料航天飛行器材料航空航天技術(shù)的發(fā)展對材料科學(xué)提出的新要求：

l

高強(qiáng)度l

低的密度l

耐高溫(部分材料)l

耐腐蝕(部分材料)l

耐摩擦(部分材料)l

耐高壓等性能(部分材料)10ppt課件航空航天技術(shù)的發(fā)展對材料科學(xué)提出的新要求：l

高強(qiáng)度10p航空航天飛行器在飛行時(shí)不同部位的溫度

11ppt課件航空航天飛行器在飛行時(shí)不同部位的溫度11ppt課件

納米金屬納米陶瓷納米聚合物納米復(fù)合材料

2納米結(jié)構(gòu)材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用12ppt課件

納米金屬2納米結(jié)構(gòu)材料在航空航天12ppt制造飛機(jī)及航天器的主要結(jié)構(gòu)材料包括：金屬材料（鋁合金、鎂合金、鈦合金、鋰合金、合金鋼等）非金屬材料（特種陶瓷等）高分子材料（工程塑料、纖維復(fù)合材料等）復(fù)合材料（各類復(fù)合材料等）13ppt課件制造飛機(jī)及航天器的主要結(jié)構(gòu)材料包括：金屬材料（鋁合金、鎂合金

機(jī)身及其輔助裝置；機(jī)翼；發(fā)動(dòng)機(jī)及其部件；螺旋漿；火箭噴嘴；點(diǎn)火器等。納米結(jié)構(gòu)材料正廣泛用于航空航天飛行器中：14ppt課件機(jī)身及其輔助裝置；納米結(jié)構(gòu)材料正廣泛用于航空航天現(xiàn)代各種軍用和民用飛機(jī)及航天器結(jié)構(gòu)用材的新格局：鋁合金為主，鋼用量明顯減少，鈦合金用量明顯增加。鋁合金

質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，傳統(tǒng)的飛機(jī)或飛行器蒙皮材料；（新）鋁-鋰，鋁-鈧。鈦合金

比強(qiáng)度高(是鋁合金的5倍）,發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)構(gòu)架上。“未來的金屬”超合金鎳基、鐵基和鈷基合金的總稱復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料、樹脂基復(fù)合材料、C-C復(fù)合材料、梯度功能材料15ppt課件現(xiàn)代各種軍用和民用飛機(jī)及航天器結(jié)構(gòu)用材的新格局：鋁合金為主，蒙皮翼肋加強(qiáng)隔框起落架機(jī)翼后梁機(jī)翼前梁鋁合金飛機(jī)高溫粉冶鋁合金在減輕飛行器重量、降低成本和可保養(yǎng)性等方面具有明顯的優(yōu)勢。典型鋁合金：Al-0.071Fe-0.06Ce,Al-0.08Fe-0.01V-0.01Si16ppt課件蒙皮翼肋加強(qiáng)隔框起落架機(jī)翼后梁機(jī)翼前梁鋁合金飛機(jī)高溫粉冶鋁合鈦及其合金“未來的金屬”航空工業(yè)：飛機(jī)機(jī)身和蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)、尾錐、噴管、彈射艙、防火壁、夾層結(jié)構(gòu)機(jī)身機(jī)架、連結(jié)件和其它零件。宇宙航行工業(yè)：飛船的液體燃料貯箱、高壓容器、船艙、蒙皮、結(jié)構(gòu)骨架、制動(dòng)火箭主起落架、火箭、導(dǎo)彈高壓容器、液體燃料貯箱、外殼、噴嘴、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。具有重量輕、強(qiáng)度大、耐熱性強(qiáng)、耐腐蝕等許多優(yōu)特性，是具有發(fā)展前途的新型結(jié)構(gòu)材料。17ppt課件鈦及其合金“未來的金屬”航空工業(yè)：飛機(jī)機(jī)身和蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)制造飛機(jī)和航天器的主要結(jié)構(gòu)材料馬赫數(shù)與用材的一般規(guī)律：

>3.5：發(fā)動(dòng)機(jī)入口溫度已很高，需用超級合金了，但其機(jī)身用鈦量則顯著增加。<2：飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)使用一部分鈦及其合金，機(jī)身一般用鋁合金。=2：其發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦量增加，而且機(jī)身也部分需要用鈦。18ppt課件制造飛機(jī)和航天器的主要結(jié)構(gòu)材料馬赫數(shù)與用材的一般規(guī)律：

18鈦和鈦合金：“航空金屬”。強(qiáng)度高、耐熱性和耐腐蝕性好。主要用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)身。典型鈦合金：Ti-0.06Al-0.04V19ppt課件鈦和鈦合金：“航空金屬”。強(qiáng)度高、耐熱性和耐腐蝕性好。主要用如：密度只有約鋁合金50%的鋰-鎂合金等，以其塑性好、強(qiáng)度高等特性開始大量用作導(dǎo)彈、宇宙飛船的結(jié)構(gòu)材料。為了進(jìn)一步提高這些新型合金的性能，納米相及納米金屬間化合物彌散補(bǔ)強(qiáng)合金的研究已引起各國科技人員的關(guān)注。

采用納米金屬及其復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的原因：納米增韌補(bǔ)強(qiáng)的新型復(fù)合結(jié)構(gòu)材料將可大幅度提高材料的強(qiáng)度，降低材料的用量，減輕飛行器的質(zhì)量，從而提高飛行器的飛行速度和性能。20ppt課件如：密度只有約鋁合金50%的鋰-鎂合金等，以其塑性好、強(qiáng)度高（y

為屈服應(yīng)力，o是移動(dòng)單個(gè)位錯(cuò)所需的克服點(diǎn)陣摩擦的力，K是常數(shù)，d是平均晶粒尺寸）。還記得Hall-Perch(H-P)關(guān)系嗎？表明：隨晶粒尺寸的減小，屈服強(qiáng)度和硬度是增加的，它們都與d-1/2成線性關(guān)系，同時(shí)保持良好的塑性和韌性。當(dāng)晶粒減小到納米級時(shí)，材料的強(qiáng)度和硬度隨粒徑的減小而增大，近似遵從經(jīng)典的Hall-Petch關(guān)系式，即：y=o+Kd-1/2。如果用硬度來表示，關(guān)系式可表示如下：

H=Ho+Kd-1/2

21ppt課件（y為屈服應(yīng)力，o是移動(dòng)單個(gè)位錯(cuò)所需的克服點(diǎn)陣摩擦構(gòu)成金屬材料的晶粒尺寸減小到納米量級，材料在室溫下應(yīng)具備很好的塑性變形能力納米晶銅，在室溫下冷軋竟從1厘米左右的長度延伸到近1米，厚度也從1毫米成為20微米（圖下方）。室溫下的超塑性變形達(dá)50多倍而沒有出現(xiàn)裂紋。22ppt課件構(gòu)成金屬材料的晶粒尺寸減小到納米量級，材料在室溫下應(yīng)金屬材料強(qiáng)度與韌性的關(guān)系23ppt課件金屬材料強(qiáng)度與韌性的關(guān)系23ppt課件納米金屬的典型應(yīng)用例1.6nm的鐵晶體壓制而成納米鐵材料，比普通鋼鐵強(qiáng)度提高12倍，硬度提高2～3個(gè)數(shù)量級，可以制成高強(qiáng)度、高韌性的特殊鋼材。例2.納米銅或納米鈀的塊體材料的硬度比起常規(guī)材料來足足提高了50倍，屈服強(qiáng)度也提高了12倍。例3.納米Co-WC的硬度比普通Co-WC提高1倍以上，且韌性和耐磨性均顯著改善。24ppt課件納米金屬的典型應(yīng)用例1.6nm的鐵晶體壓制而成納米鐵材料，納米金屬的典型應(yīng)用

納米鋁合金和鎂合金及其納米金屬間化合物彌散補(bǔ)強(qiáng)的新型材料大幅度提高材料強(qiáng)度，減輕飛行器的質(zhì)量，從而提高飛行器的速度與性能。納米氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金具有良好的高溫強(qiáng)度、優(yōu)異的抗氧化、耐摩擦以及耐高溫腐蝕等性能，已部分用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片、渦輪工作葉片。25ppt課件納米金屬的典型應(yīng)用納米鋁合金和鎂合金及其納米金屬間化合物彌幾種納米金屬及其特殊用途：納米鐵；高性能磁記錄材料；磁流體；吸波材料；導(dǎo)磁漿料；納米導(dǎo)向劑。納米銅；金屬和非金屬的表面導(dǎo)電涂層處理；高效催化劑；導(dǎo)電漿料。納米鎳；磁流體；高效催化劑；高效助燃劑；導(dǎo)電漿料；高性能電極材料；活化燒結(jié)添加劑；金屬和非金屬的表面導(dǎo)電涂層處理。納米鈷；高密度磁記錄材料；磁流體；吸波材料。納米鋅；高效催化劑。26ppt課件幾種納米金屬及其特殊用途：納米鐵；高性能磁記錄材料；磁流體；(2)“發(fā)汗”金屬出汗是生物體一種常見的現(xiàn)象，出汗有著重要的生理作用，其主要作用之一是調(diào)節(jié)體溫，通過汗液的蒸發(fā)帶走部分熱量。問題：在航空航天技術(shù)中，人們能否向生物學(xué)習(xí)，研制出“發(fā)汗”金屬，使其在高溫下出汗散發(fā)熱量呢？研究背景和原因：在通過火箭作為運(yùn)載工具，將衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)發(fā)射到天空時(shí)，由于火箭燃燒室內(nèi)化學(xué)燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生高溫高壓氣體，通過噴嘴高速向后噴射產(chǎn)生巨大的反作用力，從而推動(dòng)火箭體高速飛行，飛行速度可高達(dá)4000m/s。高速飛行的火箭體與空氣摩擦產(chǎn)生極高的溫度。就是最高熔點(diǎn)的金屬鎢(熔點(diǎn)3380℃)也難以承受如此的高溫高壓。27ppt課件(2)“發(fā)汗”金屬出汗是生物體一種常見的現(xiàn)象，出汗有著重要把金屬鎢制成介孔的金屬骨架，以相對低熔點(diǎn)的銅或銀等填充在孔隙或“汗孔”中，就能制成“發(fā)汗金屬”。用“發(fā)汗金屬”制成的火箭噴嘴，隨著溫度的升高，銅或銀就逐漸熔化、沸騰、蒸發(fā)，并及時(shí)吸收大量的熱量，從而保護(hù)了噴嘴骨架，保證了火箭的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵：為保證發(fā)汗金屬的冷卻效果及骨架的強(qiáng)度，納米介孔復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)非常有效?！鞍l(fā)汗金屬”的研究：28ppt課件把金屬鎢制成介孔的金屬骨架，以相對低熔點(diǎn)的銅另一方面，隨著顆粒比表面積的提高，擴(kuò)散速率大幅度上升。因?yàn)榫哂休^大的界面體積百分比的物質(zhì)具有高的擴(kuò)散系數(shù)。納米材料或納米顆粒具有極高的界面或表面比，利用納米材料高的擴(kuò)散速率，可實(shí)現(xiàn)特殊金屬材料的固態(tài)擴(kuò)散結(jié)合。納米材料應(yīng)用于納米焊接的原因：一方面，隨著顆粒尺寸的減小，納米材料的熔點(diǎn)下降；研究原因：金屬焊接通常都是在高于金屬熔點(diǎn)的高溫下進(jìn)行，但是，對于飛行器外殼或其他部件的焊接將是非常困難的，為了保證相關(guān)儀表及傳感器不受影響，只有采用納米焊接。(3)納米焊接29ppt課件另一方面，隨著顆粒比表面積的提高，擴(kuò)散速率大幅度上升。因?yàn)榫?/p>

俄羅斯科學(xué)院專家們利用納米焊接技術(shù)對“和平號”太空站的外殼裂紋及儀表等進(jìn)行了多次成功的納米焊接修補(bǔ)。使和平號太空站的服役時(shí)間延長了近3倍。納米焊接的應(yīng)用左：俄羅斯“和平號”站，世界上第一個(gè)長久性空間站。其核心艙于1986年2月20日發(fā)射，能提供基本的服務(wù)、航天員居住、生保、電力和科學(xué)研究能力。聯(lián)盟-TM載人飛船為和平號接送航天員，進(jìn)步-M貨運(yùn)飛船則為和平號運(yùn)貨。右：新一代空間站:國際空間站30ppt課件俄羅斯科學(xué)院專家們利用納米焊接技術(shù)對“和平號”納米陶瓷1、納米粉體對陶瓷燒結(jié)過程的影響；2、納米粉體在陶瓷改性中的應(yīng)用特殊環(huán)境舍我其誰?以其良好的耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、高強(qiáng)度、高硬度等性能，廣泛用作航空航天飛行器和火箭等的發(fā)動(dòng)機(jī)、燃燒室等熱阻型高強(qiáng)材料和耐高溫涂層材料等。31ppt課件納米陶瓷1、納米粉體對陶瓷燒結(jié)過程的影響；特殊環(huán)境舍我其誰?配料根據(jù)不同種類材料的理化性能、尺寸及外形、并考慮有關(guān)工藝因素，制定相應(yīng)的配方，確定材料的原料組成。納米粉體對陶瓷燒結(jié)過程的影響：陶瓷的制造工藝混合和塑化處理成型燒結(jié)使兩種以上不均勻物料的成分和顆粒度均勻化，促進(jìn)顆粒接觸和塑化的操作過程。泥料或熔液借助外力和模型，成為具有一定尺寸、形狀和強(qiáng)度的坯體或制品的過程。使陶瓷坯體致密化，并使之成為具有某種顯微結(jié)構(gòu)的步驟。主要影響因素：粉末顆粒的尺寸和活性；添加劑；溫度；保溫時(shí)間；壓力；氣氛。32ppt課件配料根據(jù)不同種類材料的理化性能、尺寸及外形、并考慮有關(guān)工藝因納米材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

納米技術(shù)第一組:張磊李宙翰張航岳劍波劉晨33ppt課件納米材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用納米技術(shù)第一組:1ppt課件1材料的主要類型2納米結(jié)構(gòu)材料在航空航天中的應(yīng)用3納米功能材料在航空航天中的應(yīng)用納米材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

34ppt課件1材料的主要類型納米材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用2ppt課納米材料在航空航天有著極其廣泛的應(yīng)用前景:

①納米結(jié)構(gòu)材料②納米功能材料③納米粉體

④納米涂層35ppt課件納米材料在航空航天有著極其廣泛的應(yīng)用前景:①納米結(jié)構(gòu)材料航空材料有哪些？36ppt課件航空材料有哪些？4ppt課件37ppt課件5ppt課件機(jī)載設(shè)備材料和武器航空材料包括：{飛機(jī)機(jī)體材料發(fā)動(dòng)機(jī)材料大量采用高比強(qiáng)度和高比模量的輕質(zhì)材料，提高飛機(jī)的結(jié)構(gòu)效率，降低結(jié)構(gòu)重量系數(shù)。飛機(jī)的心臟，針對高溫材料的發(fā)展需求，開發(fā)高推重比材料。各種微電子、光電子、傳感器等的的光、電、聲、磁、熱的多功能材料。38ppt課件機(jī)載設(shè)備材料和武器航空材料包括：{飛機(jī)機(jī)體材料發(fā)動(dòng)機(jī)材料大量火箭發(fā)射航天材料有哪些？39ppt課件火箭發(fā)射航天材料有哪些？7ppt課件彈頭材料彈頭材料設(shè)計(jì)：減輕重量，耐熱問題（熱障，8000-10000K，10MPa）40ppt課件彈頭材料彈頭材料設(shè)計(jì)：減輕重量，耐熱問題（熱障，8000-1航天功能材料航天材料包括：運(yùn)載火箭及導(dǎo)彈材料航天飛行器材料{要求：減輕重量,絕對的可靠性；“為減輕每一克重量而奮斗”。運(yùn)載火箭箭體材料、導(dǎo)彈彈頭材料、發(fā)動(dòng)機(jī)材料衛(wèi)星、空間站、載人飛船等的材料控制系統(tǒng)、衛(wèi)星遙感、遙控和跟蹤所需材料41ppt課件航天功能材料航天材料包括：運(yùn)載火箭及導(dǎo)彈材料航天飛行器材料航空航天技術(shù)的發(fā)展對材料科學(xué)提出的新要求：

l

高強(qiáng)度l

低的密度l

耐高溫(部分材料)l

耐腐蝕(部分材料)l

耐摩擦(部分材料)l

耐高壓等性能(部分材料)42ppt課件航空航天技術(shù)的發(fā)展對材料科學(xué)提出的新要求：l

高強(qiáng)度10p航空航天飛行器在飛行時(shí)不同部位的溫度

43ppt課件航空航天飛行器在飛行時(shí)不同部位的溫度11ppt課件

納米金屬納米陶瓷納米聚合物納米復(fù)合材料

2納米結(jié)構(gòu)材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用44ppt課件

納米金屬2納米結(jié)構(gòu)材料在航空航天12ppt制造飛機(jī)及航天器的主要結(jié)構(gòu)材料包括：金屬材料（鋁合金、鎂合金、鈦合金、鋰合金、合金鋼等）非金屬材料（特種陶瓷等）高分子材料（工程塑料、纖維復(fù)合材料等）復(fù)合材料（各類復(fù)合材料等）45ppt課件制造飛機(jī)及航天器的主要結(jié)構(gòu)材料包括：金屬材料（鋁合金、鎂合金

機(jī)身及其輔助裝置；機(jī)翼；發(fā)動(dòng)機(jī)及其部件；螺旋漿；火箭噴嘴；點(diǎn)火器等。納米結(jié)構(gòu)材料正廣泛用于航空航天飛行器中：46ppt課件機(jī)身及其輔助裝置；納米結(jié)構(gòu)材料正廣泛用于航空航天現(xiàn)代各種軍用和民用飛機(jī)及航天器結(jié)構(gòu)用材的新格局：鋁合金為主，鋼用量明顯減少，鈦合金用量明顯增加。鋁合金

質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，傳統(tǒng)的飛機(jī)或飛行器蒙皮材料；（新）鋁-鋰，鋁-鈧。鈦合金

比強(qiáng)度高(是鋁合金的5倍）,發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)構(gòu)架上。“未來的金屬”超合金鎳基、鐵基和鈷基合金的總稱復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料、樹脂基復(fù)合材料、C-C復(fù)合材料、梯度功能材料47ppt課件現(xiàn)代各種軍用和民用飛機(jī)及航天器結(jié)構(gòu)用材的新格局：鋁合金為主，蒙皮翼肋加強(qiáng)隔框起落架機(jī)翼后梁機(jī)翼前梁鋁合金飛機(jī)高溫粉冶鋁合金在減輕飛行器重量、降低成本和可保養(yǎng)性等方面具有明顯的優(yōu)勢。典型鋁合金：Al-0.071Fe-0.06Ce,Al-0.08Fe-0.01V-0.01Si48ppt課件蒙皮翼肋加強(qiáng)隔框起落架機(jī)翼后梁機(jī)翼前梁鋁合金飛機(jī)高溫粉冶鋁合鈦及其合金“未來的金屬”航空工業(yè)：飛機(jī)機(jī)身和蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)、尾錐、噴管、彈射艙、防火壁、夾層結(jié)構(gòu)機(jī)身機(jī)架、連結(jié)件和其它零件。宇宙航行工業(yè)：飛船的液體燃料貯箱、高壓容器、船艙、蒙皮、結(jié)構(gòu)骨架、制動(dòng)火箭主起落架、火箭、導(dǎo)彈高壓容器、液體燃料貯箱、外殼、噴嘴、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。具有重量輕、強(qiáng)度大、耐熱性強(qiáng)、耐腐蝕等許多優(yōu)特性，是具有發(fā)展前途的新型結(jié)構(gòu)材料。49ppt課件鈦及其合金“未來的金屬”航空工業(yè)：飛機(jī)機(jī)身和蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)制造飛機(jī)和航天器的主要結(jié)構(gòu)材料馬赫數(shù)與用材的一般規(guī)律：

>3.5：發(fā)動(dòng)機(jī)入口溫度已很高，需用超級合金了，但其機(jī)身用鈦量則顯著增加。<2：飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)使用一部分鈦及其合金，機(jī)身一般用鋁合金。=2：其發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦量增加，而且機(jī)身也部分需要用鈦。50ppt課件制造飛機(jī)和航天器的主要結(jié)構(gòu)材料馬赫數(shù)與用材的一般規(guī)律：

18鈦和鈦合金：“航空金屬”。強(qiáng)度高、耐熱性和耐腐蝕性好。主要用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)身。典型鈦合金：Ti-0.06Al-0.04V51ppt課件鈦和鈦合金：“航空金屬”。強(qiáng)度高、耐熱性和耐腐蝕性好。主要用如：密度只有約鋁合金50%的鋰-鎂合金等，以其塑性好、強(qiáng)度高等特性開始大量用作導(dǎo)彈、宇宙飛船的結(jié)構(gòu)材料。為了進(jìn)一步提高這些新型合金的性能，納米相及納米金屬間化合物彌散補(bǔ)強(qiáng)合金的研究已引起各國科技人員的關(guān)注。

采用納米金屬及其復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的原因：納米增韌補(bǔ)強(qiáng)的新型復(fù)合結(jié)構(gòu)材料將可大幅度提高材料的強(qiáng)度，降低材料的用量，減輕飛行器的質(zhì)量，從而提高飛行器的飛行速度和性能。52ppt課件如：密度只有約鋁合金50%的鋰-鎂合金等，以其塑性好、強(qiáng)度高（y

為屈服應(yīng)力，o是移動(dòng)單個(gè)位錯(cuò)所需的克服點(diǎn)陣摩擦的力，K是常數(shù)，d是平均晶粒尺寸）。還記得Hall-Perch(H-P)關(guān)系嗎？表明：隨晶粒尺寸的減小，屈服強(qiáng)度和硬度是增加的，它們都與d-1/2成線性關(guān)系，同時(shí)保持良好的塑性和韌性。當(dāng)晶粒減小到納米級時(shí)，材料的強(qiáng)度和硬度隨粒徑的減小而增大，近似遵從經(jīng)典的Hall-Petch關(guān)系式，即：y=o+Kd-1/2。如果用硬度來表示，關(guān)系式可表示如下：

H=Ho+Kd-1/2

53ppt課件（y為屈服應(yīng)力，o是移動(dòng)單個(gè)位錯(cuò)所需的克服點(diǎn)陣摩擦構(gòu)成金屬材料的晶粒尺寸減小到納米量級，材料在室溫下應(yīng)具備很好的塑性變形能力納米晶銅，在室溫下冷軋竟從1厘米左右的長度延伸到近1米，厚度也從1毫米成為20微米（圖下方）。室溫下的超塑性變形達(dá)50多倍而沒有出現(xiàn)裂紋。54ppt課件構(gòu)成金屬材料的晶粒尺寸減小到納米量級，材料在室溫下應(yīng)金屬材料強(qiáng)度與韌性的關(guān)系55ppt課件金屬材料強(qiáng)度與韌性的關(guān)系23ppt課件納米金屬的典型應(yīng)用例1.6nm的鐵晶體壓制而成納米鐵材料，比普通鋼鐵強(qiáng)度提高12倍，硬度提高2～3個(gè)數(shù)量級，可以制成高強(qiáng)度、高韌性的特殊鋼材。例2.納米銅或納米鈀的塊體材料的硬度比起常規(guī)材料來足足提高了50倍，屈服強(qiáng)度也提高了12倍。例3.納米Co-WC的硬度比普通Co-WC提高1倍以上，且韌性和耐磨性均顯著改善。56ppt課件納米金屬的典型應(yīng)用例1.6nm的鐵晶體壓制而成納米鐵材料，納米金屬的典型應(yīng)用

納米鋁合金和鎂合金及其納米金屬間化合物彌散補(bǔ)強(qiáng)的新型材料大幅度提高材料強(qiáng)度，減輕飛行器的質(zhì)量，從而提高飛行器的速度與性能。納米氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金具有良好的高溫強(qiáng)度、優(yōu)異的抗氧化、耐摩擦以及耐高溫腐蝕等性能，已部分用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片、渦輪工作葉片。57ppt課件納米金屬的典型應(yīng)用納米鋁合金和鎂合金及其納米金屬間化合物彌幾種納米金屬及其特殊用途：納米鐵；高性能磁記錄材料；磁流體；吸波材料；導(dǎo)磁漿料；納米導(dǎo)向劑。納米銅；金屬和非金屬的表面導(dǎo)電涂層處理；高效催化劑；導(dǎo)電漿料。納米鎳；磁流體；高效催化劑；高效助燃劑；導(dǎo)電漿料；高性能電極材料；活化燒結(jié)添加劑；金屬和非金屬的表面導(dǎo)電涂層處理。納米鈷；高密度磁記錄材料；磁流體；吸波材料。納米鋅；高效催化劑。58ppt課件幾種納米金屬及其特殊用途：納米鐵；高性能磁記錄材料；磁流體；(2)“發(fā)汗”金屬出汗是生物體一種常見的現(xiàn)象，出汗有著重要的生理作用，其主要作用之一是調(diào)節(jié)體溫，通過汗液的蒸發(fā)帶走部分熱量。問題：在航空航天技術(shù)中，人們能否向生物學(xué)習(xí)，研制出“發(fā)汗”金屬，使其在高溫下出汗散發(fā)熱量呢？研究背景和原因：在通過火箭作為運(yùn)載工具，將衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)發(fā)射到天空時(shí)，由于火箭燃燒室內(nèi)化學(xué)燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生高溫高壓氣體，通過噴嘴高速向后噴射產(chǎn)生巨大的反作用力，從而推動(dòng)火箭體高速飛行，飛行速度可高達(dá)4000m/s。高速飛行的火箭體與空氣摩擦產(chǎn)生極高的溫度。就是最高熔點(diǎn)的金屬鎢(熔點(diǎn)3380℃)也難以承受如此的高溫高壓。59ppt課件(2)“發(fā)汗”金屬出汗是生物體一種常見的現(xiàn)象，出汗有著重要把金屬鎢制成介孔的金屬骨架，以相對低熔點(diǎn)的銅或銀等填充在孔隙或“汗孔”中，就能制成“發(fā)汗金屬”。用“發(fā)汗金屬”制成的火箭噴嘴，隨著溫度的升高，銅或銀就逐漸熔化、沸騰、蒸發(fā)，并及時(shí)吸收大量的熱量，從而保護(hù)了噴嘴骨架，保證了火箭的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵：為保證發(fā)汗金屬的冷卻效果及骨架的強(qiáng)度，納米介孔復(fù)