陶瓷材料的分类及性能
陶瓷材料的力学性能
高分子０9１项淼学号17
陶瓷材料
陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料
之间的主要区别在于化学键不同。
金属：金属键
高分子：共价键（主价键)+范德瓦尔键(次价键)
陶瓷:离子键和共价键。
普通陶瓷,天然粘土为原料,混料成形，烧结而成。
工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料,精确控制化学组成。
工程陶瓷的性能:
耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。
硬度高，弹性模量高,塑性韧性差，强度可靠性差。
常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。
一、陶瓷材料的结构和显微组织
1、结构特点
陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物;以离子键和共价键为主要结合键。
可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。
如“六方氮化硼为松散的绝缘材料;立方结构是超硬材料”
2、显微组织
晶体相，玻璃相,气相
晶界、夹杂
（种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。
(可通过热处理改善材料的力学性能)
陶瓷的分类
※玻璃—工业玻璃（光学，电工,仪表，实验室用）;建筑玻璃;日用玻璃
※陶瓷—普通陶瓷--日用,建筑卫生，电器（绝缘)，化工，多孔……
特种陶瓷－-电容器，压电,磁性，电光,高温……
金属陶瓷－-结构陶瓷,工具（硬质合金），耐热，电工……
※玻璃陶瓷—耐热耐蚀微晶玻璃,光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃,熔渣玻璃陶瓷…
2. 陶瓷的生产
(1)原料制备(拣选，破碎,磨细，混合）
普通陶瓷(粘土，石英,长石等天然材料)
特种陶瓷(人工的化学或化工原料－－-
各种化合物如氧、碳、氮、硼化合物）(2)坯料的成形（可塑成形,注浆成形，压制成形)
(３)烧成或烧结
3．陶瓷的性能
（1)硬度是各类材料中最高的。
(高聚物<2０HV，淬火钢5０0－80０HV,陶瓷1０00-500０HV)
(2）刚度是各类材料中最高的（塑料1３8０MN/m２，钢2０7００0MN/m2)
(3)强度理论强度很高（E/1０--E/５）；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。(E/１
00０-－E/１0０)。耐压（抗压强度高),抗弯（抗弯强度高）,不耐拉（抗拉强度很低,比抗压强度低一个数量级)较高的高温强度。
（4)塑性: 在室温几乎没有塑性。
(５) 韧性差，脆性大。是陶瓷的最大缺点。
（６)热膨胀性低。导热性差，多为较好的绝热材料(λ=10-2~10-5w/ｍ﹒K）
(7)热稳定性—抗热振性(在不同温度范围波动时的寿命)急冷到水中不破裂所能承受的最高温度。陶瓷的抗热振性很低(比金属低的多,日用陶瓷22０℃)
（８)化学稳定性:耐高温，耐火,不可燃烧，抗蚀(抗液体金属、酸、碱、盐）
(9)导电性—大多数是良好的绝缘体,同时也有不少半导体(NiO，Fe3O4等）
（10)其它：不可燃烧，高耐热,不老化，温度急变抗力低。
普通陶瓷
一. 传统陶瓷
原料—
长石,石英，粘土,高龄土，绢云母,滑石，石灰。
加入（MgＯ，ZｎO，ＢaO，Cｒ２O3等）提高强度;加入(Ａl2Ｏ3 ,ZrＯ2等)提高强度和热稳定性；
加入(SｉC等)提高导热性。
１. 日用陶瓷
性能要求:白度,光洁度,热稳定性,机械强度,热稳定性
用途:日用器皿，工艺品艺术品等
2. 建筑陶瓷
性能要求：强度，热稳定性
用途:地面,墙壁,管道,卫生洁具等.
3. 电工陶瓷(高压瓷)
性能要求:强度,介电性能和热稳定性.
用途:隔电，支持及连接,绝缘器件
4.化工陶瓷
性能要求:耐蚀性.
用途：实验器皿，耐热容器，管道,设备。
特种陶瓷
1.氧化物陶瓷：
※Aｌ2O３—高的强度和高温强度（抗压２493MＮ／m2)，高化学稳定性和介电性能?以Al2Ｏ3为主要成分，含少量SｉＯ2的陶瓷。
?根据Aｌ2O３含量不同，分为75瓷（Aｌ２O3含量为７5%)又称刚玉－莫来石瓷；９５瓷、9９瓷,又称刚玉瓷。
?Al2O3含量愈高，玻璃相愈少，气孔愈少,陶瓷的性能愈好,但工艺愈复杂,成本愈高。优势:氧化铝陶瓷的强度高,是普通陶瓷的2~6倍,抗拉强度可达25０MPa；
?耐磨性好,硬度次于金刚石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，居第5；
?耐高温性能好,刚玉陶瓷可在１6０0℃下长期工作，在空气中的最高使用温度达19８0℃；
?耐蚀性和绝缘性好；
?脆性大,抗热振性差，不能承受环境温度的突然变化。
用途：工具,高温炉零件，空压机泵零件,内燃机火花塞，坩埚。
微晶刚玉（弯曲强度5000MN/m２,HRA92-93 红硬性1200℃）---工具，刀具。
※BeO —导热性好（１８0 ｋｃal/m·h·℃）,热稳定性较高,消散高能辐射的能力强，强度低(抗压强度（78５MＮ/m2）
用途:熔化某些纯金属的坩埚，真空陶瓷和原子反应堆用陶瓷
※ZrO2 ——呈弱酸性或惰性，导热系数小1.5-1.７ｋcal/m·ｈ·℃,使用温度2０00-２200℃，抗压强度2０60ＭＮ/m2
※ＭgOＣaO 抗各种金属碱性渣的作用,热稳定性差，ＭgＯ高温易挥发，ＣaO在空气中易水化
2.碳化物陶瓷：
※碳化硅—弯曲强度200－２５0MN/m2，抗压强度１000－1５00MN／ｍ２,硬度高，抗氧化,不抗强碱。
?主晶相SｉC，有反应烧结和热压烧结两种碳化硅陶瓷;
?高温强度高,工作温度可达16００~1700℃1400℃时,抗弯强度为500～6０0MPa ;
?有很好的导热性、热稳定性、抗蠕变能力、耐磨性、耐蚀性,且耐辐射;
?是良好的高温结构材料,主要用于制作火箭喷管的喷嘴，浇注金属的浇道口、热电偶套管、炉管,燃气轮叶片，高温轴承，热交换器及核燃料包封材料等。
用途:加热元件，石墨的表面保护层,砂轮，磨料
※碳化硼—硬度高,抗磨，熔点高2４50℃
用途:磨料,超硬质工具材料。
3．氮化物陶瓷：
※氮化硼—石墨类型六方结构（白石墨)－---介电体和耐火润滑剂。
立方结构(β-ＢN)----极高硬度，抗加热温度200０℃,是金刚石的代用品。
?主晶相ＢＮ,共价晶体，晶体结构为六方结构，有白石墨之称;
?良好的耐热性和导热性，热导率与不锈钢相当,热胀系数比金属和其它陶瓷低得多，故抗热振性和热稳定性好；
?高温绝缘性好，2000℃仍是绝缘体,是理想的高温绝缘材料和散热材料;
?化学稳定性高,能抗Ｆe、Aｌ、Ni等熔融金属的侵蚀;
?硬度较其它陶瓷低,可切削加工;
?有自润滑性,耐磨性好。
用途：氮化硼陶瓷常用于制作热电偶套管,熔炼半导体、金属的坩埚和冶金用高温容器和管道，高温轴承,下班制品成型模,高温绝缘材料；
因BN中含w B=43%，有很大的吸收中子的截面，可作核反应堆中吸收热中子的控制棒。
４．金属陶瓷
以金属氧化物或碳化物为主要成分，加入适量的金属粉末,通过粉末冶金的方法制成的,具有某些金属性质的陶瓷。
金属陶瓷是金属切削刀具、模具和耐磨零件的重要材料。
粉末冶金方法及其应用
?金属材料的制备:熔炼、铸造
高熔点的金属及金属化合物难以通过熔炼或铸造的方法制备
粉末冶金：陶瓷生产工艺在冶金中的应用
粉末制备-－--压制成型----烧结成零件或毛坯
粉末冶金法的基本工艺过程
1. 粉末制备
包括粉末制取、配料、粉料混合等步骤。
粉末的纯度、粒度、混合的均匀程度等对粉末冶金制品的质量有重要影响。
粉末愈细、愈均匀、纯度愈高,陶瓷的性能愈好。
2. 压制成型
多采用冷压法,即将粉料装入模具型腔内，在压力机下压制成致密的具有一定强度的坯体。为了改善粉末的可塑性和成型性,通常在粉料中会加入一定比例的增塑剂,如汽油橡胶溶液、石蜡等。
３.烧结
将压制成型的坯体放入通过保护气氛的高温炉或真空炉中进行烧结，在保持至少一种组元仍处于固态的烧结温度下,长时间保温,通过扩散、再结晶、化学反应等过程,获得与一般合金相似的组织，并存在一些微小的孔隙的粉末冶金制品。
根据烧结过程中有无液相产生，烧结分为：固相烧结和液相烧结。
?固相烧结:在烧结时不形成液相。
无偏析高速钢、烧结铝（Al-Ａl2O３)、烧结钨、青铜-石墨、铁－石墨等
?液相烧结:在烧结时形成部分液相的液-固共存状态。
金属陶瓷硬质合金（ＷＣ-Ｃo、ＷC-TiC-Co等）、高速钢－ＷC、铬钼钢－ＷＣ等
4. 后处理加工
为改善或得到某些性能，有些粉末冶金制品在烧结后还要进行后处理加工。
如齿轮、球面轴承等在烧结后再进行冷挤压,以提高其密度、尺寸精度等；铁基粉末冶金零件进行淬火处理，以提高硬度等等。
陶瓷材料的力学性能
强度(高温、低温、室温）韧性、硬度、断裂韧度、疲劳等。
一、陶瓷材料的弹性变形、塑性变形与断裂（图9-23）
（1)弹性
A)弹性模量大
是金属材料的２倍以上。
∵共价键结构有较高的抗晶格畸变、阻碍位错运动的阻力。
晶体结构复杂,滑移系很少,位错运动困难。
B)弹性模量呈方向性；压缩模量高于拉伸弹性模量
结构不均匀性;缺陷
C）气孔率↑，弹性模量↓
（2）塑性变形
a)室温下，绝大多数陶瓷材料塑性变形极小。
ｂ)1000℃以上，大多数陶瓷材料可发生塑性变形（主滑移系运动）
ｃ）陶瓷的超塑性
超细等轴晶,第二相弥散分布,晶粒间存在无定形相。
1２50℃,3.５×10-2 S－1应变速率ε=40０%。
利用陶瓷的超塑性,可以对陶瓷进行超塑加工（包括扩散焊接）
（3）断裂
以各种缺陷(表面或内部）为裂纹源
裂纹扩展,瞬时脆断。
缺陷的存在是概率性的。
用韦伯分布函数表示材料断裂
]dv F m v m )'()(exp 1)(0σ
σ?σσ????--= F(σ）—断裂概率
ｍ—韦伯模数
σ0—特征应力,该应力下断裂概率为0.63２
σ’、 σ—试样内部的应力及它们的最大值
二、陶瓷材料强度和硬度
陶瓷的实际强度比其理论值小1~２个数量级。
（1）弯曲强度
三点弯曲、四点弯曲
四点弯曲试样工作部分缺陷存在的几率较大。∴强度比三点的低。
(2）抗拉强度
夹持部位易断裂(加橡胶垫）
∴常用弯曲强度代之，高２０％~40%。
(3)抗压强度
比抗拉强度高得多，1０倍左右。
（4）硬度高 HRA,ＡT45Ｎ小负荷的维氏硬度或努氏硬度。
陶瓷材料的断裂韧度
比金属的低1~2个数量级
测定方法（图)
单边切口法、山形切口法、压痕法、双扭
法、双悬臂梁法。
∵K ＩC 值受切口宽度的影响。
金属材料:σ↑、δ↓、K ＩＣ↓;
陶瓷材料:σ↑、 K IC ↑。 ∵尖端塑
性区很小。
陶瓷材料的增韧:
(1）改善组织（细密、纯、匀）
（２）相变增韧
(3）微裂纹增韧
陶瓷材料的疲劳强度
静态疲劳，动态疲劳,循环疲劳和热疲劳
(1）静态疲劳
对应于金属材料的应力腐蚀和高温蠕变断裂。
“温度、应力、环境介质”
分成的个区(图10－１1）
孕育区(低于应力强度因子门槛值）
低速区ｄａ/ｄｔ随K ↑而↑
中速区d ａ/d ｔ仅与环境介质有关,与K 无关。
高速区da ／dt 随K ↑而呈指数关系↑
(2）动态疲劳
类似于金属材料应力腐蚀研究中的慢应变速率拉伸。
（３）循环疲劳
疲劳破坏以慢速龟裂扩展的方式发生。
陶瓷材料是脆性材料。
（4）热疲劳
低周疲劳
金属的疲劳寿命通常用循环周次表示
陶瓷材料的疲劳寿命则用断裂时间表示
疲劳特性评价,同样符合pa ｒis 公式
陶瓷材料的其他性能
1、耐磨性
是耐磨材料的一个发展方向。
(1）减摩性与耐磨性
（2）抗磨性
2、抗热震性（热冲击)
（１）抗热震断裂 急剧加热和冷却f c E t R σα
υ-=
?=1 缓慢加热和冷却R E R f λσαυλ=-=')1( ，均与热导率有关。
（2)抗热震损伤
气孔可钝化裂纹尖端；减小应力集中;降低热导率。
反复加热冷却产生的弹性变能是陶瓷材料热震损伤的动力（裂纹扩展的动力）。 提高热震损伤抗力，需使用弹性模量大,强度低的材料。
热分析技术在金属材料研究中的应用
研究生课程论文 (2014 -2015 学年第一学期) 热分析技术在金属材料研究中的应用 提交日期：2014年12月 1 日研究生签名： 学号学院材料科学与工程学院 课程编号课程名称材料的物性及其测试技术 学位类别硕士任课教师 教师评语： 成绩评定：分任课教师签名：年月日
热分析技术在金属材料研究中的应用 摘要：介绍了热分析技术的一些常用的热分析方法，如热重分析、差热分析、差示扫描量热分析、热膨胀等；同时阐述了热分析技术在金属材料中的应用，如测定金属材料的相变的临界温度以及对磁性材料居里温度的测量，及相变的热效应等。 关键词：热分析技术金属材料研究应用 Application of thermal analysis technique in the research of metallic materials Jing Deng School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology Abstract: The application of the thermal analysis technique and some commonly methods were introduced, such as thermogravimetry analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), differential scanning calorimetry (DSC), thermodilatometry and so on. The application of the thermal analysis technology in metallic materials was introduced, for example, to measure phase transition critical temperature of the metallic materials and the Curie temperature of the magnetic material and the thermal effect of the phase transition. Keywords: thermal analysis technique; metallic materials; research; application 1、前言 热分析是在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度之间对应关系的一项技术。主要包括如下三个方面的内容：一是物质要承受程序控温的作用，即以一定的速率等速升温或降温；二是要选择一观测的物理量P，该物理量可以是热学、磁学、力学、电学、声学和光学的等；三是测量物理量P随温度T的变化，往往不能直接给出两者之间的函数关系[1]。 热分析主要用于研究物理变化(晶型转变、熔融、升华和吸附等)和化学变化(脱水、分解、氧化和还原等)。热分析不仅提供热力学参数，而且还能给出有参考价值的动力学数据。因此，热分析在材料研究和选择上，在热力学和动力学的理论研究上都是很重要的分析手段[2]。 按照测量的物理性质，国际热分析协会(ICTA)将现有的热分析技术分类[3-4]，具体见表1。热分析技术种类繁多，应用甚广，本文将介绍主要的热分析技术及其在金属材料研究中的主要应用。 表1 ICTA关于热分析技术的分类 测试性质方法名称英文全称缩名称质量热重法Thermogravimetry Analysis TGA 等压质量变化测定Isobaric Mass-change Determination 逸出气检测Evolved Gas Detection EGD 逸出气分析Evolved Gas Analysis EGA 放射热分析Emanation Thermal Analysis TEA
陶瓷的分类及性能
陶瓷材料的力学性能 陶瓷材料 陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料之间的主要区别在于化学键不同。 金属：金属键高分子：共价键（主价键）范德瓦尔键（次价键） 陶瓷：离子键和共价键。普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。 工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。 工程陶瓷的性能：耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。 硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。 常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。 一、陶瓷材料的结构和显微组织 1、结构特点 陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。 可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。 如“六方氮化硼为松散的绝缘材料；立方结构是超硬材料” 2、显微组织 晶体相，玻璃相，气相 晶界、夹杂 （种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。 （可通过热处理改善材料的力学性能） 陶瓷的分类 玻璃 — 工业玻璃 (光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃 陶瓷 —普通陶瓷日用，建筑卫生，电器（绝缘） ，化工，多孔 ……特种陶瓷 -电容器，压电，磁性，电光，高温 …… 金属陶瓷 -- 结构陶瓷，工具（硬质合金） ，耐热，电工 …… 玻璃陶瓷 — 耐热耐蚀微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷 … 2. 陶瓷的生产 (1)原料制备（拣选，破碎，磨细，混合）普通陶瓷（粘土，石英，长石等天然材料）特种
陶瓷（人工的化学或化工原料 --- 各种化合物如氧、碳、氮、硼化合物） (2) 坯料的成形 （可塑成形，注浆成形，压制成形） (3)烧成或烧结 3. 陶瓷的性能 (1)硬度 是各类材料中最高的。 （高聚物<20HV，淬火钢500-800HV，陶瓷1000-5000HV） (2)刚度是各类材料中最高的（塑料1380MN/m2，钢MN/m2) (3)强度理论强度很高（E/10--E/5）；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。 2 （E/1000--E/100）。耐压（抗压强度高），抗弯（抗弯强度高），不耐拉（抗拉强度很低比抗压强度低一个数量级）较高的高温强度。 (4)塑性：在室温几乎没有塑性。 (5) 韧性差，脆性大。是陶瓷的最大缺点。 (6) 热膨胀性低。导热性差，多为较好的绝热材料（λ=10-2～10-5w/m﹒K） (7)热稳定性 — 抗热振性（在不同温度范围波动时的寿命）急冷到水中不破裂所能承受的最高温度。陶瓷的抗热振性很低（比金属低的多，日用陶瓷 220 ℃） (8)化学稳定性 ：耐高温，耐火，不可燃烧，抗蚀（抗液体金属、酸、碱、盐） (9) 导电性 — 大多数是良好的绝缘体，同时也有不少半导体（ NiO ， Fe3O4 等） (10) 其它： 不可燃烧，高耐热，不老化，温度急变抗力低。 普通陶瓷
金属和金属材料测试题及答案(word)
金属和金属材料测试题及答案（word） 一、金属和金属材料选择题 1．垃圾分类从我做起。金属饮料罐属于（） A．可回收物 B．有害垃圾C．厨余垃圾D．其他垃圾 【答案】A 【解析】 【详解】 A、可回收物是指各种废弃金属、金属制品、塑料等可回收的垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项正确。 B、有害垃圾是指造成环境污染或危害人体健康的物质，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 C、厨余垃圾用于回收各种厨房垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 D、其它垃圾是指可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾之外的其它垃圾，金属饮料罐属于可回收垃圾，故选项错误。 故选：A。 【点睛】 本题难度不大，了解垃圾物质的分类、各个标志所代表的含义是正确解答本题的关键。 2．有X、Y、Z三种金属，X在常温下就能与氧气反应，Y、Z在常温下几乎不与氧气反应；如果把Y与Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Z表面有银析出，而Y没有变化，根据以上事实，判断X、Y、Z三种金属的活动性由弱到强的顺序正确的是 A．X Y Z B．X Z Y C．Z Y X D．Y Z X 【答案】B 【解析】 有X、Y、Z三种金属，X在常温下就能与氧气反应，Y、Z在常温下几乎不与氧气反应，说明X的金属活动性最强。把Y和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Z表面有银析出，而Y没有变化，说明Z的金属活动性比银强，Y的金属活动性比银弱，即Z>Ag>Y；则X、Y、Z三种金属的活动性由强至弱的顺序为X>Z>Y。故选B。 点睛：在金属活动性顺序中，位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来，据此判断能否发生反应，进而可确定三种金属活动性由强到弱的顺序。 3．下列图像分别与选项中的操作相对应，其中合理的是（）
金属材料的结构与性能
第一章材料的性能 第一节材料的机械性能 一、强度、塑性及其测定 1、强度是指在静载荷作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。材料的强度越大，材料所能承受的外力就越大。常见的强度指标有屈服强度和抗拉强度，它们是重要的力学性能指标，是设计，选材和评定材料的重要性能指标之一。 2、塑性是指材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。塑性指标用伸长率δ和断面收缩率ф表示。 二、硬度及其测定 硬度是衡量材料软硬程度的指标。 目前，生产中测量硬度常用的方法是压入法，并根据压入的程度来测定硬度值。此时硬度可定义为材料抵抗表面局部塑性变形的能力。因此硬度是一个综合的物理量，它与强度指标和塑性指标均有一定的关系。硬度试验简单易行，有可直接在零件上试验而不破坏零件。此外，材料的硬度值又与其他的力学性能及工艺能有密切联系。 三、疲劳 机械零件在交变载荷作用下发生的断裂的现象称为疲劳。疲劳强度是指被测材料抵抗交变载荷的能力。 四、冲击韧性及其测定 材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力被称为冲击韧性。。为评定材料的性能，需在规定条件下进行一次冲击试验。其中应用最普遍的是一次冲击弯曲试验，或称一次摆锤冲击试验。 五、断裂韧性 材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力称为断裂韧性。它是材料本身的特性。 六、磨损 由于相对摩擦，摩擦表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使接触表面不断发生尺寸变化与重量损失，称为磨损。引起磨损的原因既有力学作用，也有物理、化学作用，因此磨损使一个复杂的过程。 按磨损的机理和条件的不同，通常将磨损分为粘着磨损、磨料磨损、接触疲劳磨损和腐蚀磨损四大基本类型。
第二节材料的物理化学性能 1、物理性能：材料的物理性能主要是密度、熔点、热膨胀性、导电性和导热性。不同用 途的机械零件对物理性能的要求也各不相同。 2、化学性能：材料的化学性能主要是指它们在室温或高温时抵抗各种介质的化学侵蚀能 力。 第三节材料的工艺性能 一、铸造性能：铸造性能主要是指液态金属的流动性和凝固过程中的收缩和偏析的倾向。 二、可锻性能：可锻性是指材料在受外力锻打变形而不破坏自身完整性的能力。 三、焊接性能：焊接性能是指材料是否适宜通常的焊接方法与工艺的性能。 四、切削加工性能：切削加工性能是指材料是否易于切削。 五、热处理性能：人处理是改变材料性能的主要手段。热处理性能是指材料热处理的难易 程度和产生热处理缺陷的倾向。 第二章材料的结构 第一节材料的结合键 各种工程材料是由不同的元素组成。由于物质是由原子、分子或离子结合而成，其结合键的性质和状态存在的区别。 一：化学键 1：共价键 2：离子键 3：金属键 4：范德。瓦尔键 二：工程材料的键性 化学键：组成物质整体的质点(原子、分子、离子)间的相互作用力，成为化学键。 1：共价键：有些同类原子，例如周期表Ⅳa、Ⅴa、Ⅵa族中大多元素或电负性相差不大的原子相互接近时，原子之间不产生电子的转移，此时借共用电子对所产生的力结合，形成共价键，如金刚石、单质硅、SiC等属于共价键。 2：离子键：大部分盐类、碱类和金属氧化物在固态下是不导电的，熔融时可以导电。这类化合物为离子化合物。当两种电负性相差大的原子(如碱金属元素与卤素元素的原子)相互靠
信息材料
1.根据信息材料的功能，可把信息材料主要分为信息收集材料,信息存储材料,信息处理材料,信息传递材料,信息显示材料2还有一类重要的信息材料是半导体激光器材料。 光信息的存储、处理、传递和显示并不是基于半导体激光材料在外场作用下发生某种物理或化学变化来实现，但这些功能都必须有半导体激光器产生的激光参与才得以实现。 3.半导体激光器是信息功能器件的核心器件和通用器件，半导体激光材料也是信息材料中重要的部分。 4.信息收集材料是指用于信息传感和探测的一类对外界信息敏感的材料。 在外界信息如力、热、光、磁、电、化学或生物信息的影响下，这类材料的物理或化学性质(主要是电学性质)会发生相应变化，通过测量这些变化可方便精确地探测、接收和了解外界信息变化。 5.信息传感材料主要包括力敏传感材料、热敏传感材料、光敏传感材料、磁敏传感材料、气敏材料、湿敏材料、压敏材料、生物传感材料等。 6.力敏传感材料是指在外力作用下电学性质会发生明显变化的材料，主要分为金属应变电阻材料和半导体压阻材料两大类。金属应变电阻材料主要有康铜系合金、锰铜合金、镍铁铝铁合金、镍铬合金、铁铬铝合金等。半导体压阻材料主要是单晶硅。(半导体压阻材料便于力敏传感器件的微型化和集成化，在常温下有大量应用，逐步取代金属型应变计。金属应变电阻材料的电阻温度系数、温度灵敏度系数等都比半导体好，具有很高的延展性和抗拉强度，在耐高温、大应变、抗辐射等场合得到广泛使用。) 7.热敏传感材料是指对温度变化具有灵敏响应的材料,主要是电阻随温度显著变化的半导体热敏电阻陶瓷。根据电阻温度系数的正负，可分为正温度系数(BaTiO3、V2O5为基的热敏陶瓷)和负温度系数(过渡金属氧化物为基的热敏陶瓷)热敏材料两类。 8.光敏传感材料在光照下会因各种效应产生光生载流子，用于制作光敏电阻、光敏三极管、光电耦合器和光电探测器。最常用的光学敏感材料是锗、硅和II-VI族、IV-VI族中的一些半导体化合物等，如CdS、CdSe和PbS等半导体化合物，9.磁敏电阻材料是指具有磁性各向异性效应的磁敏材料。这类材料在磁化方向平行电流方向时，阻值最大；在磁化方向垂直于电流方向时，阻值较小。改变磁化方向与电流方向夹角，即可改变磁敏电阻材料的阻值。强磁性簿膜磁敏电阻材料主要是NiCo和NiFe合金薄膜，可制备磁敏二极管或三极管，灵敏度高、温度特性好，可用于磁场测量。 10.巨磁阻效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象(巨磁阻效应读出磁头，磁头存储密度迅速提高到3Gb/in2，磁盘记录从4Gb提升到600Gb或更高) 11.气敏材料是对气体敏感，电阻值会随外界气体种类和浓度变化的材料，如SnO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2、TiO2和WO2等n 型或p型金属氧化物半导体。气敏材料用于制作气敏传感器，吸附气体后载流子数量变化将导致表面电阻率变化，进而对气体的种类和浓度进行探测。 12.湿敏材料是指电阻值随环境湿度增加而显著增大或降低的一些材料。陶瓷湿敏材料主要有MgCr2O3系、ZnCr2O3系和MnWO4、NiWO4等。高分子湿敏材料是指吸湿后电阻率或介电常数会发生变化的高分子电解质膜，如吸湿性树脂、硝化纤维系高分子膜。 13.信息存储材料是指用来制作各种信息存储器的一些能够记录和存储信息的材料。 在外加物理场（如电场、磁场、光照等）的影响下，信息存储材料发生物理或化学变化，实现对信息的存储。 14.磁记录材料 磁记录材料可方便地进行数据的存储和读取工作。磁性存贮器具有容量大、成本低等优点； 磁记录装置可将记录下来的信号进行放大或缩小，使科研中的数据处理更为方便灵活；磁卡可用于存取款、图书保存以及乘坐交通工具的票证等，方便人们生活。 15.颗粒涂布型磁记录介质是将磁粉、非磁性胶粘剂和少量添加剂等形成的均匀磁性浆料，涂布于聚酯薄膜上制成。 磁粉包括γ-Fe2O3、BaO-Fe2O3、金属粉等。 16.金属磁粉特点是具有较高的磁感应强度和矫顽力。纯铁磁化强度达1700emu/cm3，可在较薄的磁层内得到较大的读出信号；小针状铁粒子可提供较高矫顽力，使磁记录介质承受较大的外场作用。金属磁粉缺点是稳定性差，易氧化或发生其它反应，常用表面钝化或合金化等办法控制表面氧化，但降低粒子的磁化强度 17.钡铁氧体来源丰富，成本低，有较高的矫顽力和磁能积，抗氧化能力强，是一种应用广泛的永磁材料。钡铁氧体矫顽力高达398kA/m，本不适于作磁记录介质，以下特点使其可成为理想高密度磁记录材料：六方形平板结构和垂直于平板
陶瓷分类
陶瓷分类 (一)按瓷种分。目前市场上流通的主要有日用瓷器、骨灰瓷器、玲珑日用瓷器、釉下（中）彩日用瓷器、日用精陶器、普通陶瓷和精细陶瓷烹调器等。除骨灰瓷外，其余产品又按外观缺陷的多少或幅度的大小分为优等品、一等品、合格品等不同等级。 (二)按花面装饰方式分。按花面特色可分为釉上彩、釉中彩、釉下彩和色釉瓷及一些未加彩的白瓷等。 釉上彩陶瓷就是用釉上陶瓷颜料制成的花纸贴在釉面上或直接以颜料绘于产品表面，再经700~850℃烤烧而成的产品。因烤烧温度没有达到釉层的熔融温度，所以花面不能沉入釉中，只能紧贴于釉层表面。如果用手触摸，制品表面有凹凸感，肉眼观察高低不平。 釉中彩陶瓷彩烧温度比釉上彩高，达到了制品釉料的熔融温度，陶瓷颜料在釉料熔融时沉入釉中，冷却后被釉层覆盖。用手触摸制品表面平滑如玻璃，无明显的凹凸感。 釉下彩陶瓷是我国一种传统的装饰方法，制品的全部彩饰都在瓷坯上进行，经施釉后高温一次烧成，这种制品和釉中彩一样，花面被釉层覆盖，表面光亮、平整，无高低不平的感觉。 色釉瓷则在陶瓷釉料中加入一种高温色剂，使烧成后的制品釉面呈现出某种特定的颜色，如黄色、兰色、豆青色等。 白瓷通常指未经任何彩饰的陶瓷，这种制品市场上销量一般不大。 以上不同的装饰方式，除显示其艺术效果外，主要区别铅、镉等重金属元素含量上。其中釉中彩、釉下彩和绝大部份的色釉瓷、白瓷的铅、镉含量是很低的，而釉上彩如果在陶瓷花纸加工时使用了劣质颜料，或在花面设计上对含铅、镉高的颜料用量过大，或烤烧时温度、通风条件不够，则很容易引起铅、镉溶出量的超标。有的白瓷，主要是未加彩的骨灰瓷，由于采用含铅的熔块釉，如果烧成时不严格按骨灰瓷的工艺条件控制，铅溶出量超标的可能性也很大。 铅、镉溶出量是一项关系人体健康的安全卫生指标。人体血液中的铅、镉含量应越少越好。人们如长期食用铅、镉含量过高的产品盛装的食物，就会造成铅在血液中的沉积，导致大脑中枢神经，肾脏等器官的损伤。尤其对少年儿童的智力发育会产生严重的影响。 （一）按用途的不同分类 1、日用陶瓷：如餐具、茶具、缸，坛、盆、罐、盘、碟、碗等。 2、艺术{工艺}陶瓷：如花瓶、雕塑品．园林陶瓷器皿陈设品等。 3、工业陶瓷：指应用于各种工业的陶瓷制品。又分以下6各方面： ①建筑一卫生陶瓷：如砖瓦，排水管、面砖，外墙砖，卫生洁其等； ②化工{化学}陶瓷：用于各种化学工业的耐酸容器、管道，塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等； ③电瓷：用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管，支柱绝缘于、低压电器和照明用绝缘子，以及电讯用绝缘子，无线电用绝缘子等； ④特种陶瓷：甩于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品，有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英 石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。 （二）按所用原料及坯体的致密程度分类可分为： 粗陶（brickware or terra-cotta），细陶（potttery），炻器（stone Ware），半瓷器（semivitreous china），以至瓷器（130relain），原料是从粗到精，坯体是从粗松多孔，逐步到达致密，烧结，烧成温度也是逐渐从低趋高。
金属材料的分类及性能
金属材料的分类及性能 一、金属材料定义：是金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料。 二、金属材料分类： ①黑色金属：纯铁、铸铁、钢铁、铬、锰。 ②有色金属：有色轻金属、有色重金属、半金属、贵金属、稀有金属 三、金属材料性能： ①工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等 ②使用性能：机械性能、物理性能、化学性能等 1. 工艺性能 金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下五个方面：（1）铸造性能：反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度，表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性、熔点，铸件显微组织的均匀性、致密性，以及冷缩率等。铸造性能通常指流动性，收缩性，铸造应力，偏析，吸气倾向和裂纹敏感性。 （2）锻造性能：反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度，例如将材料加热到一定温度时其塑性的高低（表现为塑性变形抗力的大小），允许热压力加工的温度范围大小，热胀冷缩特性以及与显微组织、机械性能有关的临界变形的界限、热变形时金属的流动性、导热性能等。可锻性：塑性和变形抗力 （3）焊接性能：反映金属材料在局部快速加热，使结合部位迅速熔化或半熔化（需加压），从而使结合部位牢固地结合在一起而成为整体的难易程度，表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性、热胀冷缩特性、塑性以及与接缝部位和附近用材显微组织的相关性、对机械性能的影响等。 （4）切削加工性能：反映用切削工具（例如车削、铣削、刨削、磨削等）对金属材料进行切削加工的难易程度。 （5）热处理性能：热处理是机械制造中的重要过程之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的，所以，它是机械制造中的特殊工艺过程，也是质量管理的重要环节。 2. 机械性能：
功能陶瓷材料研究进展综述
功能陶瓷材料的应用 研究 姓名：刘军堂___________ 学号: 23122837________ 班级: 机械1201_________ 任课老师：张志坚__________
功能陶瓷材料的应用研究 1.选择一个课题进行相关检索，要求对课题作简要分析，并在分析的基础上确定检索词，准确描述检索过程。（10分）（可选择其他课程中以论文方式考核的科目，如无此类题目，可自选或用备选题目） 功能陶瓷 功能陶瓷材料是具有特殊优越性能的新型材料，各国在基础与应用研究以及工程化方面，均给予了特殊重视，特别是在信息、国防、现代交通与能源产业中均将其置于重要地位。根据功能陶瓷材料的应用前景，本文介绍了功能陶瓷新材料的性能、应用范围，市场的开发应用现状和开发应用新领域，以及正在研发的高性能陶瓷材料；同时介绍了功能陶瓷材料今后的发展趋势。 关键词：功能陶瓷材料；应用现状；趋势 检索过程 第一步：进入“中国知网”主页，网址是“https://www.docsj.com/doc/ec13782095.html, 第三步：登录成功后会进入操作界面， 第四步：选择要检索的文献数据库。在操作界面上，中国知网将其文献分成了不同的库，我们根据自己的文献范围属性进行选择。 第五步：检索参数设置。在操作界面的上部，有搜索参数设置对话框。最好逐一填写。（1）检索项，系统对文献进行了检索编码，每一个文献都有一一对应的编码，一个编码就是一种检索项。点击检索项框右边的向下箭头，就能弹出所有检索项，选中一个就好。（2）检索词，填入要求系统搜索的内容。没有明确严格要求，不一定是词语。但是需要考虑到它应当与你选中的检索项相一致。如检索项用了“关键词”，就不能用一个长句等作检索词了。（3）文献时间选择，根据文献可能出现的年代，点击对话框右边的小三角就可以选了。需要说明的是，中国知网建立时间是1994年，所以1994年及其后的数据才是最全的。现在他们在逐渐补充1994年以前的文献数据，但是，全面性可能要差些。（4）排序，提示系统将找到的文献按什么顺序呈现。（5）匹配，即要求系统按自己的检索要求进行哪种精确程度的检索。如果你确定你的文献参数，那么选择“精确”，如果不确定，就选择“模糊”。 第六步：点击“搜索”就完成了第一阶段的操作了。然后就进入检索结果呈现的界面：中国知网2.rar（点击打开查看），中国知网的结果呈现表中，对文献的基本信息：文献题目、文献的载体、发表时间及在中国知网中的收藏库名进行了说明。
金属和金属材料教材分析
第八单元金属和金属材料教材分析 【单元教材概览】 ⑴本单元在初中化学《新课程标准》内容中：身边的化学物质—金属与金属矿物、物质的化学变化—认识几种化学反应（置换反应）、金属活动性顺序、及有关含杂质的化学方程式计算。 ⑵本单元主要围绕金属的性质、冶炼、防蚀、回收与利用等内容呈现学习情景和素材，强调学生从生产、生活中发现问题并获取信息。强调学生通过探究性学习获取知识。 ⑶本单元是教材中首次出现的系统研究和认识金属及合金的性质、冶炼、金属保护和用途的内容。通过前几单元的学习，学生对物质的组成及表示方法、质量守恒定律、化学方程式等基础已经有了一定的了解，对化学实验等探究性学习活动已经有了一定的实践体验。在此基础上安排了本单元内容，既能使学生用化学用语描述物质的性质和变化。又能让学生进一步学习和运用探究学习的方法。 【知识结构透视】物理性质 1、存在金纯金属 与氧气反应 2、回收利用属化学性质与酸反应置换反应 与硫酸铜反应金属活动顺序 金属资源3、冶炼材性能 合金 4、有关含杂质料用途 的计算问题 金属的锈蚀的条件 【单元目标聚焦】 1、知识与技能目标 了解金属的物理特征，能区分常见的金属和非金属；认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。知道常见的金属（铁、铝、铜）与氧气的反应；初步认识常见金属与盐酸、稀硫酸的置换反应，以及与部分盐溶液的置换反应，能用置换反应解释一些与日常生活有关的化学问题。能用金属活动性顺序表对有关的置换反应进行简单的判断，并能解释日常生活中的一些现现象。知道一些常见金属（铁、铝）等矿物；了解从铁矿石中将还原出来的方法。了解常见金属的特性及其应用，认识加入其他元素可以改良金属特性的重要性；知道生铁和钢等重要的合金。知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。 2、过程与方法 ⑴通过对生活中常见的一些金属材料选择的讨论引导学生从多角度分析问题。 ⑵通过金属活动顺序探究实验，让学生进一步学习和运用探究性学习方法。 3、情感态度与价值观 ⑴通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 ⑵引导学生主动参与知识的获取过程，学习科学探究的方法，培养学生进行科学探究的能力。 ⑶通过废弃金属对环境的污染，让学生树立环保意识。认识金属资源保护的重要性，让
各种金属材料的特点
各种金属材料的特点
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各种金属材料的特点 铝材类 铝材属于金属类别中有色金属之一,由于应用较广，单独介绍如下：常用有铝型材和压铸铝合金两种。其中主要由纯度高达9２％以上的铝锭为主要原材料，同时添加增加强度、硬度、耐磨性等性能金属元素，如碳、镁、硅、硫等,组成多种成分“合金”。 １.1铝型材 铝型材常见如屏风、铝窗等。它是采用挤出成型工艺,即铝锭等原材料在熔炉中熔融后，经过挤出机挤压到模具流出成型，它还可以挤出各种不同截面的型材。主要性能即强度、硬度、耐磨性均按国家标准GB60６3。优点有：重量轻仅2.8，不生锈、设计变化快、模具投入低、纵向伸长高达1０米以上。铝型材外观有光亮、哑光之分，其处理工艺采用阳极氧化处理,表面处理氧化膜达到0.12ｍ/m厚度。铝型材壁厚依产品设计最优化来选择，不是市场上越厚越好,应看截面结构要求进行设计,它可以在0.5~５ｍm不均。外行人认为越厚越强硬,其实是错误的看法。 铝型材表面质量也有较难克服的缺陷：翘曲、变形、黑线、凸凹及白线。设计者水平高者及模具设计及生产工艺合理,可避免上述缺陷不太明显。检查缺陷应按国家规定检验方法进行,即视距40~５0CＭ来判别缺陷。 铝型材在家具中用途十分广泛:屏风骨架、各种悬挂梁、桌台脚、装饰条、拉手、走线槽及盖、椅管等等，可进行千变万化设计和运用! 铝型材虽然优点多，但也存在不理想的地方: 未经氧化处理的铝材容易“生锈”从而导致性能下降，纵向强度方面比不上铁制品．表面氧化层耐磨性比不上电镀层容易刮花.成本较高,相对铁制品成本高出３~４倍左右。 １.2压铸铝合金 压铸合金和型材加工方法相比,使用设备均不同，它的原材料以铝锭(纯度92%左右)和合金材料,经熔炉融化,进入压铸机中模具成型。压铸铝产品形状可设计成像玩具那样，造型各异,方便各种方向连接，另外,它硬度强度较高,同时可以与锌混合成锌铝合金。 压铸铝成型工艺分： 1、压铸成型 2、粗抛光去合模余料 3、细抛光 另一方面，压铸铝生产过程，应有模具才能制造,其模具造价十分昂贵,比注塑模等其它模具均高。同时,模具维修十分困难，设计出错误时难以减料修复。 压铸铝缺点: 每次生产加工数量应多,成本才低。抛光较复杂生产周期慢产品成本较注塑件高３～4倍左右。螺丝孔要求应大一点（直径4.5mｍ）连接力才稳定 适应范围：台脚、班台连接件、装饰头、铝型材封口件、台面及茶几顶托等，范围十分广泛。 （2）五金类 “五金”概念属通俗说法，标准分类应划分为黑色金属和有色金属两大类，它在家具中运用有管状、棒状、板状、线、角状几种。 2.１黑色金属件
常用金属材料分类及鉴别知识
1.2 常用金属材料 金属材料来源丰富，并具有优良的使用性能和加工性能，是机械工程中应用最普遍的材料，常用以制造机械设备、工具、模具，并广泛应用于工程结构中。 金属材料大致可分为黑色金属两大类。黑色金属通常指钢和铸铁；有色金属是指黑色以外的金属及其合金，如铜合金、铝及铝合金等。 1.2.1 钢 钢分为碳素钢（简称碳钢）和合金两大类。 碳钢是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷杂质的铁碳合金。工业用碳钢的含碳量一般为0.05%～1.35%。 为了提高钢的力学性能、工艺性能或某些特殊性能（如耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等），冶炼中有目的地加入一些合金元素（如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等），这种钢称为合金钢。 （一）碳钢 1．碳钢的分类 碳钢的分类方法有多种，常见的有以下三种。 （1）按钢的含碳量多少分类分为三类： 低碳钢，含碳量0.25%； 中碳钢，含碳量为0.25%～0.60%； 高碳钢，含碳量0.60%。 （2）按钢的质量（即按钢含有害元素S、P的多少）分类分为三类： 普通碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.055%和0.045%； 优质碳素钢，钢中S、P含量均≤0.040%； 高级碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.030%和0.035%。 （3）按钢的用途分类分为两类： 碳素结构钢，主要用于制造各种工程构件和机械零件； 碳素工具钢，主要用于制造各种工具、量具和模具等。 2．碳钢牌号的表示方法 （1）碳素结构钢碳素结构钢的牌号由屈服点“屈”字汉语拼音第一个字母Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z）等四部分按顺序组成。其中质量等级按A、B、C、D顺序依次增高，F代表沸腾钢，b代表镇静钢，Z代表镇静钢等。如Q235-A·F表示屈服强度为235Mpa的A级沸腾碳素结构钢。 （2）优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。这两位数字代表钢中的平均含碳量的万分之几。例如45钢，表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。08钢，表示平均含碳量为0.08%的优质碳素结构钢。 （3）碳素工具钢碳素工具钢的牌号是用碳字汉语拼音字头T和数字表示。其数字表示钢的平均含碳量的千分之几。若为高级优质，则在数字后面加“A”。例如，T12钢，表示平均含碳量为1.2%的碳素工具钢。T8钢，表示平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。T12A，表示平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。 3．碳钢的用途举例 Q195、Q215，用于铆钉、开口销等及冲压零件和焊接构件。 Q235、Q255，用于螺栓、螺母、拉杆、连杆及建筑、桥梁结构件。 Q275，用于强度较高转轴、心轴、齿轮等。 Q345，用于船舶、桥梁、车辆、大型钢结构。
信息功能材料学
信息功能材料学 第一章：半导体材料 1，本征半导体的能带结构课分为：直接带隙半导体，间接带隙半导体。 2，半导体掺杂工艺主要有：扩散，离子注入等。 3，向半导体中掺杂高价杂质时，杂质原子提供的价电子数目多于半导体原子，多余的价电子很容易进入导带而成为电子载流子，半导体的电导率也随之增加，这种提供多余价电子的掺杂称为施主掺杂。 向半导体中掺杂低价杂质时，杂质原子提供的价电子数目少于半导体原子，很容易在价带形成空穴，半导体的电导率也随之增加，这种掺杂称为施主掺杂。4，np=Ne*Nv*exp(-Eg/k B T)；Eg=Ec-E V；Eg------半导体的禁带宽度 5，非平衡载流子主要影响少子。 当半导体承受外界作用时，除热平衡载流子外，还将产生非平衡载流子。 非平衡载流子的复合过程分为直接复合和间接复合。 直接复合是指电子直接从导带跃迁至价带的过程。 6，半导体的电导率是由载流子浓度和载流子迁移率共同决定的。 7，对于本征半导体来说，载流子浓度仅与温度有关；对于杂质半导体而言，载流子浓度由半导体掺杂浓度和温度共同决定。 8，半导体光吸收的机制：本征吸收，激子吸收，杂质吸收，自由载流子吸收，声子吸收。 9，半导体光吸收机制中，除声子吸收外，都将产生额外的载流子，由于半导体的电导率与载流子浓度成正比，所以光照可以引起半导体电导率的增加，这部分增加的电导率称为光电导。 10，如果磁场方向与电流方向垂直，导体中就会在磁场和电流方向上产生电场，这就是霍尔效应。 11，半导体置于磁场中，半导体的电阻会增加，这种效应称为半导体的磁阻效应。 磁阻效应分为物理磁阻效应和几何磁阻效应。 理磁阻效应主要是由于载流子在磁场作用下做螺旋运动，导致载流子散射概率增加二引起的电阻增加现象。 几何磁阻效应主要是由于样品的形状引起的电阻增加的现象。 12，块状半导体单晶制备技术中，广泛应用的是：切克劳斯基法（提拉法）；布里奇曼法（坩埚下降法）。 13，半导体薄膜制备方法：磁控溅射；分子束外延，金属有机化学气象沉积。14，GaAs半导体的应用： ①砷化镓的禁带宽度达工作温度大，适合制作大功率器件。 ②电子迁移率高，有效质量小，用GaAs制作的半导体器件工作速度快， 噪声低。 ③GaAs为直接带隙半导体，光电转换效率和发光效率都很高，适合制作太 阳能电池，发光二极管，半导体激光器。 ④GaAs光吸收系数高，适合制作红外探测器件。 15，半导体的四种效应： ①光照下产生电压——光生伏特效应 ②导电方向性——整流效应
生物陶瓷材料的分类
惰性生物陶瓷材料 生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定，生物相容性好的陶瓷材料。这类陶瓷材料的结构都比较稳定，分子中的键力较强，而且都具有较高的机械强度、耐磨性以及化学稳定性。主要由氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷以及陶材组成。其中，以Al、Mg、Ti、Zr 的氧化物应用最为广泛。 早在1969 年，Talbert[2]就将不同孔隙率的颗粒状Al2O3 陶瓷作为永久性可移植骨假体，植入成年杂种狗的股骨中进行实验，发现多晶氧化铝陶瓷对包括生物环境在内的任何环境都呈现惰性及其优越的耐磨损性和高的抗压强度。使氧化铝陶瓷材料成为最早获得临床应用的生物惰性陶瓷材料。目前氧化铝陶瓷材料已经应用于人造骨、人工关节及人造齿根的制作方面。 氧化铝陶瓷植入人体后，体内软组织在其表面生成极薄的纤维组织包膜，在体内可见纤维细胞增生，界面无化学反应，多用于全臀复位修复术及股骨和髋骨部连接[3]。单晶氧化铝陶瓷的机械性能更优于多晶氧化铝，适用于负重大、耐磨要求高的部位。但是由于Al2O3 属脆性材料，冲击韧性较低，且弹性模量和人骨相差较大，可能引起骨组织的应力，从而引起骨组织的萎缩和关节松动，在使用过程中，常出现脆性破坏和骨损伤，且不能直接与骨结合。 目前，国外有关学者通过各种方法，使Al2O3 陶瓷在韧性和相容性方面取得了显著提高[4]，如在陶瓷表面涂上骨亲和性高的陶瓷，特别是能和骨发生化学结合的磷灰石，已经制造出更加先进的人工关
节。通过相变或微裂等方法，使材料内部产生微裂纹，只要微裂纹的尺寸足够小，则均匀分布的微裂纹会起到应力分散的作用。也可以提高材料的韧性[5]。 近年，氧化锆陶瓷由于其优良的力学性能，尤其是其远高于氧化铝瓷的断裂韧性，使其作为增强增韧第二相材料在人体硬组织修复体方面取得了较大研究的进展。Hench[6]报道，部分稳定氧化锆陶瓷的抗弯强度可达100 MPa，断裂韧性可达15MPa·m- 1/2。 但惰性生物陶瓷在体内被纤维组织包裹或与骨组织之间形成纤维组织界面的特性影响了该材料在骨缺损修复中的应用，因为骨与材料之间存在纤维组织界面，阻碍了材料与骨的结合，也影响材料的骨传导性，长期滞留体内产生结构上的缺陷，使骨组织产生力学上的薄弱。 2 生物活性陶瓷材料 生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，又叫生物降解陶瓷。生物表面活性陶瓷通常含有羟基，还可做成多孔性，生物组织可长入并同其表面发生牢固的键合；生物吸收性陶瓷的特点是能部分吸收或者全部吸收，在生物体内能诱发新生骨的生长。生物活性陶瓷有生物活性玻璃（磷酸钙系），羟基磷灰石陶瓷，磷酸三钙陶瓷等几种。 2.1 羟基磷灰石陶瓷 羟基磷灰石（hydroxyapatite），简称HAp，化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，属表面活性材料，由于生物体硬组织(牙齿、骨)
常用金属材料分类
常用金属材料分类 热浸镀锌钢板 (GI) 电镀锌钢板 (EG) 电镀锡钢板 - 马口铁 (SPTE) 不锈钢带材 冷轧碳素钢板 (CRS) 铝及铝合金板材 一．热浸镀锌钢板 (GI) 1. 概况: 热浸镀锌钢板即是将板材浸入熔化锌池中 , 在板材两面浸镀厚度均匀的锌层 . 锌池中锌的重量百分比 仝 97% . 2. 分类: 冷轧热浸镀锌钢材 ,依供货商习惯 .共使用 C1,C2,D1 三种材质 . 标注示范 :HGCC1-ZSFX 其中 : HG--- 热浸镀锌制程 C--- 冷轧底材 C1--- 商用品质 ; (C2--- 改良商用质量 ; D1--- 引申品质 ) Z--- 无锌花 (M--- 细小锌花 ) S--- 调质处理 (B--- 亮面调质处理 ) F--- 耐指纹涂复 (C--- 铬酸盐处理 ) X--- 不涂油 二．电镀锌钢板 (EG) 1. 概况 : 与 GI 料基体材料相同 , 均为商用性能 SPCC (冷轧碳素钢板中一款 ) 材质 . 不同的是采用电镀方式附着 表面锌层 . (又称为电解片： SECC ) 2. 镀锌层重量 : 是材料使用性能的一个重要参数 ，如果锌层较厚且致密，可有效防止SPCC 材质与空气或其它物质接触 产生氧化 . 3. 区别与用途： GI 料与EG 料目前在 NOTE-BOOK^业应用越来越广，因为： SPCC 质地较软,易冲压成形，并且易保证产品结构尺寸要求，另外价格便宜.常用于支架，外壳，连结 EG 料相对于GI 来讲价格稍贵，但表面状况相对显得较光亮.表面状况：无锌花或很细小锌花.防腐性 能相对较好 . 三．电镀锡钢板 - 马口铁 (SPTE) 1. 概况： 基材为低碳钢表面电镀锡 , 常称马口铁 (SPTE). 2. 镀锡用原钢板可划分为以下三种钢类型 : D 类—铝脱氧钢 ,适用于深引伸要求 ,减小表面折痕和拉伸变形等危害 . L 类--- 残留元素( Cu,Ni,Cr,Mo) 特别少 , 对某种食品耐蚀性极好 , 适用于食品类容器 . 用途： 片等.
功能材料选修作业
功能材料之生态环境材料简述 功能材料发展前景 我国非常重视功能材料的发展，在国家攻关、“ 863”、“973”、国家自然科学基金等计划中，功能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”国防计划中还将特种功能材料列为“国防尖端”材料。这些科技行动的实施，使我国在功能材料领域取得了丰硕的成果。在“863”计划支持下，开辟了超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜，高性能固体推进剂材料，红外隐身材料，材料设计与性能预测等功能材料新领域，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地。镍氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外的先进水平，推动了镍氢电池的产业化；功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展，以片式电子组件为目标，我国在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低烧瓷料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了产业化，使片式电容材料及其组件进入了世界先进行列；高档钕铁硼产品的研究开发和产业化取得显著进展，在某些成分配方和相关技术上取得了自主知识产权；功能材料还在“两弹一星”、“四大装备四颗星”等国防工程中作出了举足轻重的贡献。 世界各国功能材料的研究极为活跃，充满了机遇和挑战，新技术、新专利层出不穷。发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。我国在新型稀土永磁、生物医用、生态环境材料、催化材料与技术等领域加强了专利保护。但是，我们应该看到，我国功能材料的创新性研究不够，申报的专利数，尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位远不相称。我国功能材料在系统集成方面也存在不足，有待改进和发展。 国外 根据预测， 2001年新材料技术产业在世界市场的销售额将超过4000亿美元,，其中功能材料约占75～80%。某些特种功能材料就其单项而言，其市场也是巨大的。1995年信息功能陶瓷材料及其制品的世界市场销售额已达210亿美元，预期到2010年将达到800亿美元；2000年超导材料销售额已达80亿美元,预测2010年的年销售额预计将达到600亿美元，其中高温超导电力设备的全球销售额可达50-60亿美元,到2020年，全球与超导相关的产业的产值（按1995年的价格估算）可能达到1500亿到2000亿美元，其中高温超导占60%；2010年全球钕铁硼永磁材料的市场需求量将达万吨,产值达80亿美元，带动相关产业产值700 亿美元；生物医用材料是一个正在迅速发展的高技术领域，全球生物医用材料及制品的产值超过700亿美元，美国约为400亿美元，与半导体产业相当，是美国经济中最活跃、出口量最大的6个产业之一，一直保持每年20%以上的速率持续增长，预计到本世纪前十年左右,生物医用材料产业将达到药物市场的份额；随着可持续发展政策被各国政府的广泛采纳，生态环境材料的市场需求也将迅速增加，估计2010年的社会需求将高于500亿美元。可见，在全球经济中，特种功能材料无论是需求的规模，还是需求的增长速度，都是相当惊人的。
功能陶瓷材料的分类及发展前景
功能陶瓷材料的分类及发展前景 功能陶瓷是指在应用时主要利用其非力学性能的材料，这类材料通常具有一种或多种功能。如电、磁、光、热、化学、生物等功能，以及耦合功能，如压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等功能。功能陶瓷已在能源开发、空间技术、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等领域得到广泛应用。 1.电子陶瓷 电子陶瓷包括绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、热释电陶瓷、敏感陶瓷、磁性材料及导电、超导陶瓷。根据电容器陶瓷的介电特性将其分为６类：高频温度补偿型介电陶瓷、高频温度稳定型介电陶瓷、低频高介电系数型介电陶瓷、半导体型介电陶瓷、叠层电容器陶瓷、微波介电陶瓷。其中微波介电陶瓷具有高介电常数、低介电损耗、谐振频率系数小等特点，广泛应用于微波通信、移动通信、卫星通信、广播电视、雷达等领域。 2.热、光学功能陶瓷 耐热陶瓷、隔热陶瓷、导热陶瓷是陶瓷在热学方面的主要应用。其中，耐热陶瓷主要有Al2O3、MgO、SiC等，由于它们具有高温稳定性好，可作为耐火材料应用到冶金行业及其他行业。隔热陶瓷具有很好的隔热效果，被广泛应用于各个领域。 陶瓷材料在光学方面包括吸收陶瓷、陶瓷光信号发生器和光导纤维，利用陶瓷光系数特性在生活中随处可见，如涂料、陶瓷釉。核工业中，利用含铅、钡等重离子陶瓷吸收和固定核辐射波在核废料处理方面广泛应用。陶瓷还是固体激光发生器的重要材料，有红宝石激光器和钇榴石激光器。光导纤维是现代通信信号的主要传输媒介，具有信号损耗低、高保真性、容量大等特性优于金属信号运输线。 透明氧化铝陶瓷是光学陶瓷的典型代表，在透明氧化铝的制造过程中，关键是氧化铝的体积扩散为烧结机制的晶粒长大过程，在原料中加入适当的添加剂如氧化镁，可抑制晶粒的长大。其可用作熔制玻璃的坩埚，红外检测窗材料，照明灯具，还可用于制造电子工业中的集成电路基片等。 3.生物、抗菌陶瓷 生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷，生物陶瓷除了用于测量、诊断、治疗外，主要是用作生物硬质组织的代用品，可应用于骨科、整形外科、口腔外科、心血管外科、眼科及普通外科等方面。抗菌材料主要应用于家庭用品、家用电器、玩具及其他领域，