材料加工與性能優(yōu)化

材料加工與性能優(yōu)化第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一陽極氧化概述鋁陽極氧化技術是用鋁金屬制件作陽極,在電解作用下鋁金屬制件表面形成氧化物薄膜的過程。初期應用表面改性——耐磨性、耐蝕性、電氣絕緣性,表面色澤美觀。近期應用精密分離膜：耐熱、可調孔徑、規(guī)整AAO模板：制作納米功能材料第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一應用

耐磨耐腐蝕材料建筑裝飾材料電絕緣材料第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第一單元材料的加工處理金屬的表面處理由教材P67活動與探究回答下列問題1、鋁及其合金進行陽極氧化的目的是什么？2、實驗中的NaOH起什么作用？3、茜素的作用是什么？茜素：一種有機顏料第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一一、鋁陽極氧化的一般原理陽極：鋁或鋁合金制品陰極：在電解溶液中化學穩(wěn)定性高的材料鋁陽極氧化的原理實質上就是水電解的原理。在陰極上在陽極上第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一二、鋁的陽極氧化過程裝飾材料的制備過程：12.中國陽極氧化與染色網/home1.htm表面處理第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一1、表面處理鋁材及制品的表面上都會不同程度地存在著污垢和缺陷。處理過程包括：脫脂：除去表面油污贓物堿蝕：進一步清理表面附著的油污贓物；清除制品表面的自然氧化膜及輕微的劃擦傷中和:用酸清洗,除去掛灰和殘留堿液，以露出光亮基本金屬表面第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一2、陽極氧化處理以鋁及其合金作為陽極，選擇合適的電解液、陽極化溫度、電流密度和氧化時間進行陽極氧化，從而得到所需的氧化鋁膜第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一3、染色處理一般陽極氧化膜的孔隙直徑為0.01-0.03μm，而染料在水中分離成單分子，直徑為0.0015-0.0030μm，著色時染料被吸附在孔隙表面上并向孔內擴散、堆積染料與氧化鋁進行離子鍵、氫鍵結合而使膜層著色，經封孔處理，染料被固定在孔隙內。第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一4、封孔處理提高鋁件質量和染著色牢固。經過封閉處理后表面變的均勻無孔，形成致密的氧化膜。經封閉后的氧化膜不再具有吸附性，可避免吸附有害物質而被污染或早期腐蝕。第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一總結表面改性功能材料缺陷斑點微孔結構生長機理第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一(1)原理:應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的過程.(2)陰極:待鍍件

陽極:鍍層金屬(3)電鍍液:

含有鍍層金屬的離子電鍍銅原理電鍍液待鍍件銅片瞧瞧這是什么?第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第一單元材料的加工處理金屬的表面處理1、設計一套實驗方案：將自己的鑰匙鍍銀。2、電鍍時為什么要使用氰化物？國家又為什么推廣無氰電鍍？第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一腐蝕加工技術1、“毛玻璃”是怎樣制成的？2、請思考：如何實現在玻璃上刻上自己的名字。3、P70電路板的制作中，氯化鐵起什么作用？反應原理是什么?第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一刻蝕玻璃第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第二單元材料組成的優(yōu)化1、你知道哪些合金，合金與純金屬比起來有什么特點？2、什么是貯氫合金？以及它是如何用來貯存氫氣的？3、什么是硅酸鹽材料？4、特種陶瓷和傳統(tǒng)陶瓷相比有哪些優(yōu)點？5、高純硅是如何被生產出來的？6、什么是納米材料？第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第二單元材料組成的優(yōu)化第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一一、改變材料的組成1、什么是合金？合金可以分為幾種類型？合金與純金屬比起來有什么特點？A、金屬固溶體：這是一種金屬均勻地分布在另一種金屬內形成的復合體，是固態(tài)溶體。固溶體只有一種晶格類型。像黃銅（67%Cu，33%Zn）、銀與金的合金都是金屬固溶體。

B、金屬互化物：金屬與金屬之間生成的化合物。其組成有的是固定不變的，如銅化鋅（ZnCu）、碳化鐵（Fe3C）等；有的是可變的，如銅錫合金就有Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等多種不同組成。金屬互化物不能用通常的化合價來解釋。

C、機械混合物：其晶體由兩種或兩種以上的晶體結構混合而成，每一小晶體中只有一種金屬。同前兩類合金不同，機械混合物的組成是非均一的。鋼、生鐵、青銅等屬這一類合金。第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一2、什么樣的金屬之間不易形成合金。3、什么是貯氫合金？貯氫反應有什么特點，怎么利用平衡移動來解釋貯氫的原理。一種金屬的熔點高于另一種金屬的沸點不能形成合金。2/xM＋H2?2/xMHx

△H＜0第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一3、硅酸鹽材料和特種陶瓷

（1）水泥

水泥的制取原料：

普通水泥的主要成分是

（2）玻璃

制取玻璃的原料

制取玻璃的反應

幾種特殊的玻璃

第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一（3）陶瓷

①制造陶瓷的主要原料：粘土。

②制造陶瓷的一般過程：混合、成型、干燥、燒結、冷卻、成為陶器。

③陶瓷的種類（根據原料、燒制溫度劃分）：土器、陶瓷、瓷器、炻器等。特種陶瓷一般分為結構陶瓷和功能陶瓷兩大類，結構陶瓷是指用于各種結構部件，以發(fā)揮其機械、熱、化學和生物等功能的高性能陶瓷。功能陶瓷是指那些可利用電、磁、聲、光、熱、彈等性質或其耦合效應以實現某種使用功能的先進陶瓷，也可以叫做特種功能陶瓷。精細陶瓷的應用：P76第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一二、提高材料的純度超純硅的制取反應原理：粗硅的制取反應：

粗硅提純反應：

高純硅的獲得反應：

高純硅的用途

第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一三、研制納米材料納米材料使得比表面積大大增大，導致表面原子個數大大增加，表面效應所帶來的作用不可忽略。鐵粉自燃實驗FeC2O4?2H2O=CO↑+CO2↑+2H2O+FeO

3FeO=Fe2O3+Fe

4FeO=Fe3O4+Fe得到的鐵粉表面積很大，在室溫下遇到空氣會發(fā)生激烈的氧化還原反應，放出大量的熱而燃燒起來，反應式是

4Fe+3O2=2Fe2O3

第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一（1）為了防止加熱時鐵粉跟空氣接觸而發(fā)生反應，試管口要配一個單孔塞子，孔里插一段細玻管，用來阻止外面的空氣進入反應管。（3）加熱到發(fā)生反應時，試管內粉末會出現翻騰現象，隨之黃色粉末慢慢變黑。到試劑呈黑色而不再有翻騰現象時，停止加熱，留在試管里的是自燃鐵粉。（4）在制取自燃鐵粉時有大量氣體產生，極可能發(fā)生沖料現象，所以試管口應向上傾斜。為了防止凝冷水回落而使試管破裂，所用試劑應充分干燥。此外，還應選用硬質試管，同時在反應前對整個試管作較徹底的預熱。（2）用煤氣燈（也可以用酒精燈）較徹底地預熱準備好的試管，然后加熱試管尾部，使草酸亞鐵慢慢地分解。實驗時管口如果出現冷凝水珠，可再次在試管前端加熱，盡量趕去水分。第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第三單元復合材料的制造第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一1、復合材料的定義

將兩種或兩種以上的性質不同的材料經過特殊的加工制成的材料稱為復合材料。2、復合材料的組成：基體―起粘結作用增強體―起骨架作用復合材料一、復合材料的基本概念第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

復合材料

合金成分兩種或兩種以上不同材料兩種或兩種以上金屬材料或金屬與非金屬形成工藝特殊加工熔合性質

優(yōu)于原材料3、復合材料和合金比較：第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

復合材料預測性能增強體材料的化學組成基體材料的類型金屬C陶瓷SiO2合成樹脂SiO2、Al2O3合成樹脂C耐酸堿，化學穩(wěn)定性好，強度高，密度小，韌性好強度高，抗沖擊，絕緣性好，耐熱溫度低于300℃耐高溫，隔熱性好，強度韌性得到改善耐1600℃以上的高溫，強度高，密度小第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一二、形形色色的復合材料1）、玻璃鋼基體：合成樹脂增強體：玻璃纖維玻璃鋼玻璃鋼克服了玻璃易碎、密度較大，合成樹脂強度不夠高的缺點，它具有強度高、密度小、韌性好、耐腐、耐磨、耐撞、絕緣、產品美觀、制造方便等優(yōu)良特性。可廣泛用于制作小型娛樂設施、管道、小舟、化工設施、小型建筑等1、生產生活中常用的復合材料

第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一2）、碳纖維復合材料碳纖維復合材料基體：合成樹脂增強體：碳纖維性能：韌性好，強度高，質量輕應用：紡織機械和化工機械的制造，人體組織中韌帶的制作，制造高爾夫球桿、網球拍等等體育用具第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一2、航空、航天領域的復合材料1）機翼、機身、導彈殼體和尾翼的復合材料組成基體：金屬增強體：纖維（碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維等）性能：耐高溫、強度高、導電導熱性好、不吸濕和不易老化，密度小。第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一2）機身隔熱復合材料：組成基體：陶瓷增強體：碳纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維性能：耐高溫、韌性好第35頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一目標檢測1．下列不屬于玻璃鋼具有的性能的是

A．易碎B．易燃C．耐水D．耐磨2、下列各項中不能用玻璃鋼制造的是

A．餐廳座椅B、汽車窗玻璃

C、廢水管道D．垃圾桶AB第36頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一目標檢測

3．航天飛機機身上使用的隔熱陶瓷瓦是

A．仿生復合材料

B．陶瓷和纖維復合而成的材料

C．納米復合材料

D．分子復合材料4．飛機、火箭的機翼和機身以及導彈的殼體、尾翼中的復合材料是

A．金屬基復合材料B．樹脂基復合材料

C．絕緣基復合材料D．智能復合材料BA第37頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一5用短線把下列物質、用途、主要性能相連接。物質用途