7 化学与材料.ppt

稀土元素结构特点和性能： ①4f0~4f14 独特亚层 ②大的原子磁矩、各向异性（磁性材料） ③丰富的能级跃迁（发光材料） ④大范围可变的配位数6～14（材料、生命科学） ⑤有序变化的原子和离子半径 ①析氢腐蚀 4.阴极保护法: 轻质铝合金 铝的炼制 纯铝质软，不耐磨，强度低，不能作结构材料；加入一定量的铜、镁等元素可制得硬铝，主要用作建筑装饰材料等；再加入5％?7％的锌可制成被称为超硬铝的铝锌镁铜合金，这种合金硬度高，密度小，易成型，是良好的航空轻质结构材料。 随着飞机性能要求的日益提高，提高轻质合金综合性能，并同时降低合金密度是轻质合金的主要发展方向。铝锂合金便是在这样背景下迅速发展的一类新型轻质合金。 硬质合金 硬质合金是指第4（ⅣB）、5（ⅤB）、6（ⅥB）族的金属和原子半径小的碳、氮、硼形成的间隙合金，这些合金的硬度和熔点特别高，被称为硬质合金，常用于钻头、金属切削工具等的制作。 高温合金 高温合金是指在600℃?1200℃高温下保持较高的强度和韧性并具有抗氧化或抗腐蚀能力的合金。高温合金的基体几乎都是原子扩散能力较小的面心立方结构的奥氏体，可在铁、钴或镍中加入高熔点金属制成。 高温合金主要用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的高温部件，还用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石油化工设备等。 低温合金（1） 通常把常温以下直到绝对零度的温度区间称为低温。低温合金指适合在低温下使用而不至产生脆性破坏的合金。 一般情况下，合金在低温下会变硬，容易产生脆硬性破坏。著名的泰坦尼克号沉船事件，就是钢在低温下发生脆性破坏的事故之一。由于那时使用的钢含硫量较高，当船在北海冰冷的海水中与冰山相撞后，发生了脆性断裂导致了上世纪最大的海难事故。 氮化硅的合成方法 硅氮结合法 还原氧化法 化学气相法 热分解法 制成的Si3N4粉体还需要经成型，烧结制成 超导材料 1911年，荷兰氦液化器的发明者昂尼斯偶然发现液氦温度（4.2K）下，汞电阻突然消失的现象，由此开始了被称为超导现象的研究。进一步研究表明，要成为超导状态，温度T、磁场强度H和电流密度J都必须分别处于临界温度Tc，临界磁场强度Hc和临界电流密度Jc以下。物质在超导状态下，不仅电阻为零而且其内部的磁感应强度也为零（也就是说是完全性抗磁性的）。 高分子化合物（macromolecular compounds）又称高聚物（polymer），其相对分子质量很大，通常大于104，长度在102?104nm间甚至更长的分子。尽管高分子化合物的分子很大，其化学组成却往往是比较简单的，一般都是由相同的结构单元重复而成。 氯乙稀分子聚合形成聚氯乙烯 结构特点 高分子化合物的形状有线型结构（linear structure，包括带有支链的）和体型结构（bodily structure）两种。 柔顺性 线型高聚物除了分子链可以运动外，分子链中的C—C单键（σ键）能够围绕相邻单键键轴，保持一定的键角旋转。因此，一个分子链在空间可以有众多变化着的空间形态，且绝大部分呈卷曲状。若作用以外力，分子的形态会发生改变，同时引起物体外形的改变。去除外力，又能借单键的旋转运动而恢复其卷曲状态。高分子链的这种强烈卷曲倾向称为柔顺性（flexibility）。柔顺性越好，高聚物的弹性就越好。 热性能（1） 高聚物从固态变为液态时，一般没有确定的熔点。对于线型非晶态高聚物而言，随着温度的变化，从固态逐步软化变为液态的过程中，出现三种不同的力学状态，即玻璃态、高弹态和粘流态，它们是分子处于不同运动状态的宏观表现。 热性能（2） 玻璃态和高弹态间的转变温度称为玻璃化温度，用Tg表示；高弹态与粘流态间的转变温度称为粘流化温度，用Tf表示。人们习惯上把Tg高于室温的高分子化合物称为塑料；把Tg低于室温的高分子化合物称为橡胶；把Tf低于室温，在常温下处于粘流态的高分子化合物称为流动性树脂 橡胶的Tg越低，Tf越高，其适用的温度区间越大； 塑料则希望其Tg越高，Tg与Tf相差小，稳定而可塑性好 体型高分子无粘流态，且Tg很高。 弹性 弹性是指某物体形变的可恢复性。线型高分子化合物在通常情况下总是处于能量低的卷曲状态。由于分子链的柔顺性，当这种聚合物受到拉力时，卷曲的分子可以被拉直一些。这时分子的能量增高。除去拉力后，又会缩卷起来。这就使物体呈现了弹性。例如，橡胶具有良好的弹性。线型或轻度网型聚合物都有不同程度的弹性，但交联多时会失去链的柔顺性，变成僵硬且弹性差的物质。 塑 性 线型高分子化合物加热至粘流态通过模子压制成形，冷却去压后仍保持其形状的性质叫塑性。塑料就是因为具有可塑性而得名的。反复加热冷却仍保持可塑性的线型高分子化合物称为热塑性高分子