大化版 第五章金属材料化学课件

1、第五章第五章 材料化学材料化学 金属材料的一般加工过程如下：金属材料的一般加工过程如下： 铁、锰、铬及其合金铁、锰、铬及其合金 黑色金属黑色金属有色金属有色金属 S区金属原子半径较大，多数熔点较低。区金属原子半径较大，多数熔点较低。 d 区金属熔点大都较高。区金属熔点大都较高。 延展金属时，虽然发生了变形，但并不破坏金延展金属时，虽然发生了变形，但并不破坏金属键，故不发生断裂。属键，故不发生断裂。 合金从结构上可分为以下三种基本类型：合金从结构上可分为以下三种基本类型： 2.2.固溶体合金固溶体合金 按溶质原子在溶剂晶格中的位置，固溶体可分为按溶质原子在溶剂晶格中的位置，固溶体可分为置换固溶体

2、与间隙固溶体两种。置换固溶体与间隙固溶体两种。 2.2.固溶体的性能固溶体的性能 通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。固溶强化是金属强化的重要方式之一。固溶固溶强化。固溶强化是金属强化的重要方式之一。固溶体的综合力学性能较好，常作为结构合金的基体相。体的综合力学性能较好，常作为结构合金的基体相。 铁按含碳量多少可分为：铁按含碳量多少可分为： 镍镍 钢钢 含镍含镍36%, 几乎不热胀冷缩几乎不热胀冷缩,可制造精密可制造精密 仪器零件。仪器零件。钨钨 钢钢 含钨含钨18%,即使赤热仍坚硬制造高速切削即使赤热仍坚硬制造高速切削 车床的车刀

3、。车床的车刀。钒钒 钢钢 钢的弹性增加钢的弹性增加1倍，制造各种弹簧。倍，制造各种弹簧。硅硅 钢钢 含硅含硅 2.5%，用作变压器的铁心。不仅减少，用作变压器的铁心。不仅减少 其发热，还节省能源。其发热，还节省能源。不锈钢不锈钢 含铬含铬,锰等锰等,抗蚀性能优良。抗蚀性能优良。 含铬含铬 12% 两种特定金属的合金，一种可以大量吸进两种特定金属的合金，一种可以大量吸进H2形成稳定氢化物；而另一种金属与氢的亲和形成稳定氢化物；而另一种金属与氢的亲和力小，使氢很容易在其中移动力小，使氢很容易在其中移动.是开发利用氢能源、分离精制高纯氢的理想材料。是开发利用氢能源、分离精制高纯氢的理想材料。（5）储

4、氢合金）储氢合金 （6）超）超 导导 对高温超导材料的要求，对高温超导材料的要求，除零电阻外还要求有抗磁性、除零电阻外还要求有抗磁性、稳定性和重复性。稳定性和重复性。 硅酸或多硅酸的盐硅酸或多硅酸的盐 如长石、云母、石棉、滑石等都是天然如长石、云母、石棉、滑石等都是天然硅酸盐，组成复杂，用途广泛。硅酸盐，组成复杂，用途广泛。基本结构单元基本结构单元: SiO4四面体四面体（2）水）水 泥泥 普通水泥普通水泥 (硅酸盐水硅酸盐水泥泥) 砂渣水泥砂渣水泥 高铝水泥高铝水泥 耐酸水泥耐酸水泥a. 普通玻璃普通玻璃b. 特种玻璃特种玻璃Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 Na2OCaO 6S

5、iO2 + 2CO2光导纤维、钢化光导纤维、钢化玻璃、有色玻璃、玻璃、有色玻璃、半导体玻璃、透半导体玻璃、透红外玻璃等。红外玻璃等。结构陶瓷结构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结构陶瓷与功能陶瓷的复合产物结构陶瓷与功能陶瓷的复合产物用于人体器官替换修补及外科矫用于人体器官替换修补及外科矫形的陶瓷材料形的陶瓷材料如氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷、氧如氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等改变陶瓷组成、使其具有某些独改变陶瓷组成、使其具有某些独特功能的材料。特功能的材料。 半导体半导体 导电机理导电机理 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。导电能力介于导

6、体和绝缘体之间的物质。符合金属能带理论。符合金属能带理论。温度升高，温度升高，半导体半导体满带中有更多电子被满带中有更多电子被激发进入导带，电子数目和空穴数目相激发进入导带，电子数目和空穴数目相应增多，导电性增强。应增多，导电性增强。金属导体与半导体导电性的区别：金属导体与半导体导电性的区别：温度升高，温度升高，金属导体金属导体中的原子振动加剧，中的原子振动加剧，导电性下降；导电性下降；金属导体中金属导体中增加杂质，阻碍电子的定向移增加杂质，阻碍电子的定向移动，导电性下降。动，导电性下降。半导体中半导体中增加微量杂质，导电性大大增加增加微量杂质，导电性大大增加下降。下降。 由激光器发出的光称为

7、由激光器发出的光称为激光激光。能产生。能产生激光的半导体材料有：激光的半导体材料有：GaAs、ZnSb、GaAlAs、ZnS、CdTe等。等。特特 征：征： 光源亮度强光源亮度强有极高的方向性有极高的方向性有极高的单色性有极高的单色性 激光应用激光应用 激光是最亮光源，在焦激光是最亮光源，在焦点处可产生上百万度的点处可产生上百万度的高温，使难熔物质瞬间高温，使难熔物质瞬间熔化或气化，激光切割、熔化或气化，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应用；在激光是最好的应用；在激光方向性和单色性方面，方向性和单色性方面，可用激光测距，距离远，可用激光测距，距离远，精度高。激光雷达已用精度高。激光雷达已用于气象预测。于气象预测。闪烁晶体 在射线（X-射线，-射线）或高能粒子的作用下会发出紫外光或可见光，这种现象叫做闪烁效