最新版机械工程材料课件第9章--新型材料.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《最新版机械工程材料课件第9章--新型材料.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 最新版 机械工程 材料 课件 新型材料
- 资源描述:
-
1、克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社全国高职高专教育规划教材全国高职高专教育规划教材克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料刘祖其刘祖其 主编主编克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社第第9章章 新型材料新型材料v9.1概述概述v9.2纳米材料纳米材料v9.2.1概述概述v*9.3超导材料超导材料v*9.4形状记忆合金材料形状记忆合金材料v*9.5非晶态合金材料非晶态合金材料v*9.6磁性材料磁性材料克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材
2、料高等教育出版社高等教育出版社v 新材料、新能源、电子信息是三大支柱产业。而材料又是一切技术发展的物质基础。新材料已成为最重要和最具发展潜力的技术领域,当一种新材料的出现,往往会引起生产力大发展,推动社会进步。新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料,功能材料是指具有特殊电、磁、声、光、热、力、化学及生物功能的新型材料,对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用,同时对改造某些传统产业,如石油、化工、建材等起着重要作用。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社9.1概述概述v 新材料是指新出现的、或正在发展之中的、或正在研发的性能超群的材料,
3、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料;或采用新技术(工艺,装备),使传统材料性能有明显提高或产生新功能的材料。新材料与传统材料之间并没有截然的界限,通常新材料都是在传统材料的基础上改进、发展而成的。传统材料经过组成、结构、设计和工艺上的改进,或提高其性能,或出现新的性能,这是新材料发展的重要途径。一般认为满足高技术产业发展需要的一些关键材料也属于新材料的范畴。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 随着高新技术的发展,新材料作为高新技术的基础和先导,应用范围极其广泛,它同信息技术、生物技术一起已成为当今世界最重要和最具有发展潜力
4、的技术领域。它同传统材料一样,可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度进行分类,一般按应用领域和目前研究发展方向分类。下面对纳米材料、超导材料、形状记忆合金材料、非晶态合金材料、磁性材料进行介绍。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社9.2纳米材料纳米材料v9.2.1概述v9.2.2纳米材料的性能v9.2.3纳米材料的制备与应用克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v9.2.1概述概述v颗粒尺寸在1100纳米的微粒称为纳米材料,也是一种超微粒材料。纳米是尺寸单位(1nm-10-3um
5、=10-6mm=10-9m),简写为nm。纳米是一个极小的尺寸,在一般的生产、工作和日常生活中是难以量度的,人们从微米进入到纳米,使人类在认识上产生质的飞跃。纳米材料是指由纳米微粒(粒径为1-100 nm)凝聚成的,微粒可以是晶体,也可以是非晶体。纳米材料是纳米科技的重要组成部分,我国已把纳米材料列入国家重大基础研究和应用研究项目。纳米材料可分为纳米颗粒、纳米纤维、纳米薄膜、纳米线、纳米块体、纳米复合材料、纳米结构、纳米碳管和纳米固体等。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 由于纳米材料在结构和性能上具有独特性,因此实际应用的前景非常广
6、阔。目前已在微电子技术、光电技术、新型陶瓷、化工、生物工程、医药以及分子组装技术等领域得到了更为深入的应用和研究开发,但由于纳米材料的制取困难,必须有特殊的、有针对性的高技术物理、化学设施才能制取“纳米材料”,目前还没有成熟的规模生产手段。而“纳米科学、纳米技术”的研究,必须在具备一定数量的“纳米材料”基础上才能进行。有人将纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米机械学等统称为纳米科技。v 目前我国已经研制出一种用纳米技术制造的乳化剂,以一定比例加入汽油后,可使轿车降低10%左右的耗油量;纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力,在室温常压下,约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放,可以不用
7、昂贵的超低温液氢储存装置。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v9.2.2纳米材料的性能纳米材料的性能v 1、纳米材料的结构v 纳米材料的结构通常分为两种,一种是纳米粒子的结构,另一种是纳米块体材料的结v构。纳米粒子是由单晶或多晶组成的。不同的制备工艺可制取出不同形状的纳米粒子。v 2、热学性能v 由于组织结构不同,纳米晶体的热容与普通多晶体或非晶体的差别很大。在粗晶粒尺寸时,固体物质具有其固定的熔点,超微化后,则熔点降低。v 3、磁学性能v 磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防,国民经济的方方面面紧密相关,磁记录材料至今仍是信息工
8、业的主体,纳米磁性材料是20世纪70年代后逐步产生、发展、壮大而成为最富有生命力与宽广应用前景的新型磁性材料。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 4、力学性能 v (1)独特的力学性能和超塑性v由于纳米材料的尺寸被限制在100nm以下,晶粒尺寸小、界面数量多及晶界原子的特殊结构,纳米材料与一般多晶体和非晶体不同,具有独特的力学性能。当材料或那些特性产生机制被限制在小于某些临界长度尺寸的空间之内对,特性就会改变。v (2)固体材料的力学性能v合成纳米材料可以使应力得到特殊的分布,纳米固体材料具有很好的力学性能。克拉玛依职业技术学院克拉玛
9、依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 5、光学性能v 纳米微粒对光的反射率低,吸收率高,金属纳米微粒几乎全呈黑色;尺寸越小,色彩越黑。大约有几纳米的厚度即可消光,利用这一特性可制作高效光热、光电转换材料,可将太阳能转化为热能、电能。还可作为红外敏感元件和红外隐身材料等。v 6、化学性能v由于可以控制成分,使纳米材料最大程度地增大空隙率,纳米材料具有相当好的化学活性。纳米材料的特殊效应还体现在导电性能和声学性能等。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v9.2.3纳米材料的制备与应用纳米材料的制备与应用v 1、
10、米材料的制备v 纳米材料的制备有各种不同的方法。常用的纳米材料制备方法主要有物理法、化学法、球磨法和非晶晶化法等,借助于特殊的工艺制备纳米材料。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 2、纳米材料的应用v 纳米材料可用于热电转换、功能涂层、电子封装、大屏幕平板显示、环境保护、生态v建筑,制造固体燃料的添加剂、汽车尾气的净化剂、化学反应的催化剂。v 在医学生物领域用于制造人造牙齿、人造骨、人造器官、骨水泥、药物载体、生物陶瓷、纳米机器人,医学检测等,对传统产业进行改造,提高传统产品的质量、促使传统产品更新换代或赋予传统产品新的功能。克拉玛依
11、职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社*9.3超导材料超导材料#v9.3.1概述概述v9.3.2超导材料的特性超导材料的特性v9.3.2超导材料的分类超导材料的分类v9.3.3超导材料的应用超导材料的应用克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v9.3.1概述概述v 超导材料:是指在一定的低温条件下,材料电阻为零及排斥磁力线性质的材料,材料内部失去磁通成为完全抗磁性的材料。具有超导电性的材料称为超导材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。将超导体冷却到某一临界温度(Tc)以下
12、时电阻突然降为零的现象称为超导体的零电阻现象。不同超导体的临界温度各不相同。超导材料按其化学组成可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 要使超导材料处于超导状态,必须同时满足这三个临界参数的要求,否则,超导状态会立即消失。具备超导材料的三个临界条件是:v 临界转变温度:是指超导材料从常导状态转变为超导状态,即电阻突然消失的温度;临界磁场强度:是指超导材料从超导状态转变为常导状态,即破坏超导状态的最小磁场强度;v 临界电流:是指超导状态允许流动的最大电流,或者说破坏超导电性所需的最小极限电流。
13、克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v9.3.2超导材料的特性超导材料的特性v 超导材料的特性:超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同。主要有以下性能:v 1、零电阻性v 零电阻:是指当超导材料的温度下降至某一数值时,其电阻突然变为零,能够无损耗地传输电能。v 2、完全抗磁性v 完全抗磁性又称迈斯纳效应,是指磁场中的金属处于超导状态时,其体内的磁力线将全部被排出,磁感应强度恒等于零的现象。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 3、约瑟夫森效应v 1962年美国物理学家约瑟夫森首先
14、在理论上预言,在不到一年的时间内,其他科学家从实验上证实了约瑟夫森的预言。约瑟夫森效应的物理内容很快得到充实、完善和应用,逐渐形成一门新兴学科,即:超导电子学。v 4、同位素效应v 同位素效应:是同位素分析和同位素分离的基础。它在化学结构基本不变的情况下引起物理、化学常数的改变,可深入地揭示物质微观结构与性质之间的关系。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v9.3.3超导材料的分类超导材料的分类 v 1、元素超导体v 元素超导体:在常压下有 28 种元素具超导电性,其中过渡族元素有18种,如Ti、V、Zr、Nb、Mo、Ta、W和Re等。非
15、过渡族元素有10种,如Bi、Al、Sn、Cd和Pb等。其中铌(Nb)的 Tc 最高,为9.26K。铅物质在温度很低7.20K(-265.95摄氏度)以下,电阻就变成了零。电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb,Tc=7.201K),已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v 2、合金超导体v 超导元素加入某些其他元素作合金成分,可以使超导材料的全部性能提高。如合金超导材料中Nb-Ti系合金实用线材的使用最为广泛。其原因之一就是它与铜很容易复合。Nb-Ti合金线材虽然不是当前最佳的超导材料,但由于这种线材
16、的制造技术比较成熟,性能也较稳定,生产成本低。v 3、化合超导材料v 化合超导材料与合金超导体比有很好的超导性能。化合物超导材料的加工方法目前较成熟的是Nb3Sn和V3Ga的加工技术。v 4、超导陶瓷v 在80 年代初,专家开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超导电性,专家在1986 年在镧钡铜氧化物中发现了Tc=35K 的超导电性。克拉玛依职业技术学院克拉玛依职业技术学院机械工程材料机械工程材料高等教育出版社高等教育出版社v9.3.4超导材料的应用超导材料的应用v 在超导的应用上,目前处于领先地位的是制造高磁场的超导磁体。应用于高能物理、受控核反应、磁流体发电机、输电、磁悬浮列车、舰船推进、贮
展开阅读全文