第二章 新型材料及材料与未来.ppt

状态 氢的密度 /原子·cm-3 气态氢(0.1MPa) 5.4×1019 液态氢 4.2×1022 固态氢 5.3×1022 LaNi5储氢合金中的氢 7.6×1022 Ti系储氢合金中的氢 9.1×102 表2 储氢合金种类 2. 分类 （1）稀土系储氢合金 （2）钛系储氢合金、钛铁系储氢合金、钛锰系储氢合金 （3） 镁系储氢合金 3.储氢合金材料的应用 （1）镍金属氢化物电池 （2）热泵、空调及热贮存 （3）氢能汽车 三、非晶态合金 一、非晶态合金的形成 如果金属或合金的凝固速度非常快，原子来不及整齐排列便被冻结住了，最终的原子排列方式类似于液体，是混乱的，这就是非晶态合金。（金属玻璃） 非晶态合金具有两个重要性质： 第一，合金的成分一般在冶金学上的所谓“共晶”点附近，他们的熔点远低于纯金属， 第二，由于原子的种类多了，合金在液体时他们的原子更加难以移动，在冷却时更加难以整齐排列，也就是说更加容易被“冻结”成非晶了。 2. 非晶态合金的发展 3. 非晶态合金的优点 （1）高强韧性 （2）优良的磁性 （3）简单的制造工艺和节能环保 4. 非晶态合金的应用 （1）电子技术 （2）电力系统 四、海绵金属和“无声”合金 1. 海绵金属 这种金属从里到外，布满了孔洞，孔洞大小不一，相互 连通，像海绵一样，被称为海绵金属。因为他有点像泡沫塑 料，所以也称为泡沫金属。 2. 海绵金属的实现 （1）起泡剂法（氢化锂、氢化钡） （2）泡沫树脂法 （3）金属条直接制造 海绵镍网 3. 海绵金属的性能及其应用 由于独特的多孔结构，海绵金属有一些独特的性能及应用。 如减噪消振、过滤、控制导热导电、催化以及热交换 和集热等。 2.“无声”合金 （1）噪音危害及其噪音的防护 （2）无声合金减振原理： 利用内耗现象，使振动物体靠自身内部某种机制吸收振动能量。 特点：内耗大，能有效的把振动能转化为热能货其他形式的能量。 （3）无声合金的分类 相界面作用内耗的无声合金 磁性变化的内耗强磁性无声合金 位错内耗的位错型无声合金 孪晶界内耗的孪晶型无声合金 （4）无声合金的应用——降低噪音。 潜水艇。 五、梯度功能材料 梯度功能材料是两种或多种材料复合，构成组分和结构 沿（构件）截面呈连续变化的一种新型复合材料。 1. 梯度功能材料概念的提出 * XXXXXXXXXXXXXXXXX * * XXXXXXXXXXXXXXXXX 第二章 新型材料及材料的未来 第一节 新型高性能结构材料 一、超硬材料 超硬材料通常是指莫氏硬度达到或接近10的材料。 主要是指金刚石和立方氮化硼。 出土的大金刚石 天然钻石 立方氮化硼 黑色立方氮化硼 时间 超硬材料 公司 方法 用途 1955 人造单晶金刚石 美国GE 高温高压 磨料 1957 立方氮化硼 美国GE 高温高压 磨料 1977 人造聚晶金刚石， 立方氮化硼烧结体 美国GE 高温高压 刀具 1995 人造单晶金刚石 刀具 近年 人造单晶立方氮化硼 刀具 近年 类金刚石膜 刀具 近年 金刚石薄膜 CVD 刀具 近年 金刚石厚膜 CVD 刀具 超硬材料发展史 图2-5金刚石锯片 图2-6金刚石砂轮 图2-7PCD刀具 二、超塑性合金 1．金属的超塑性的发现 凡金属在适当的温度下（大约相当于金属熔点温度的一半）变得像软糖一样柔软，而应变速度10毫米秒时产生本身长度三倍以上的延伸率，均属于超塑性。 1920年，德国人罗森海因在对锌铝铜合金发现 1945年，前苏联学者包奇瓦尔在许多有色金属合金中发现这一现象。 （像麦芽糖一样柔软可塑） 具有超塑性的合金能像饴糖一样伸长10倍、20倍甚至上百倍，既不出现缩颈，也不会断裂。 2．超塑性合金的应用 铸铁具有超塑性行为 第一个实用的超塑性合金是Zn-22Al 车身外壳、汽车门内板以及具有凸肚精细花纹的空心球体。 ★ 日常生活中 ★ 超塑性合金最大的应用就是航空航天材料 超塑性钛合金 三、高温合金 从20世纪30年代后期，英、美等国就开始研究高温合金： 1941年 80Ni-20Cr合金中加入少量铝和钛 较高的高温强度 三年后 80