[材料科学]现代粉末材料.ppt

现代粉末材料 上课周次：2~7周 教室：逸夫教学楼 207 上课时间：周3晚上 教材或参考书： 《粉末冶金原理》 《粉末冶金学》 《粉末冶金基础教程》 考试时间：第7周 周3 晚上 平时作业： 考试方式：开卷笔试 绪论1.1 材料概述 材料：可以直接做成制品的东西。用于生产或生活的物质。 （提供著作内容的产物，可供参考的事实等） Materials: That from which something is or made. 材料：ものを作ること，原料，しろ。 材料的重要性 人类历史曾以材料划分 石器时代、铜器时代、铁器时代 材料是社会发展、科技进步的三大支柱之一 能源、信息、材料 材料无处不在 材料对于我们来说既“陌生”又“熟悉” 以材料划分人类社会 石器时代：考古学分期中最早的一个时代，从人类起源到青铜器出现。200~300万年。 旧石器时代：粗糙的打制石器，渔猎、采集 中石器时代： 新石器时代：磨制石器、陶器，农业、畜牧业。 铜器时代：使用青铜工具，农业、畜牧业发展。BC2000~夏 铁器时代：普遍制造和使用铁器。BC500~东周 材料的历史功绩 新设计的产生取决于新材料的出现 晶体管 ← 半导体材料 激光 ← 新的晶体与玻璃 高效率燃气轮机 ← 新型耐高温材料 工业革命的驱动力与标志 第一次工业革命 新型钢铁材料的出现 第二次工业革命（信息时代） 半导体硅的研究开发成功 光计算机时代 电子功能材料 2006年中国粗钢产量突破4亿吨 2006年生产粗钢41878.2万吨,比上年增加6533.25万吨，增长18.48%； 生产生铁40416.7万吨，比上年增加6675.57万吨，增长19.78%， 分别占全球粗钢、生铁产量的33.79%、46.6%； 中国成为全球钢铁产品出口大国 财富：中国在财富积累上的差距 资源：中国在钢铁积累上的差距 和 从前的新闻，现在叫媒体 从前的馊招，现在叫创意 从前的倒爷，现在叫经纪 从前的个性，现在叫酷毙 到2040年,BRIC(巴西,俄罗斯,印度和中国)的经济将超过G6(美英法德日意) 材料专业的佼佼者 罗 干：原中共中央政治局常委 刘 琪：中共中央政治局委员 徐匡迪：全国政协副主席、中国工程院党组书记 黄孟复： 冯炯华: 宁夏回族自治区政府副主席 材料与高新科技领域 航空 航天—火箭、飞船、卫星 军事—两弹、先进武器 微电子 计算机 通讯 交通运输 能源 宇航材料 材料与人类生活 材 料 高可靠性 飞机材料难度大—长寿命，反复使用，对发动机材料而言，热端2000小时，冷端4000小时； 飞船材料环境恶劣，易出故障： 1988年挑战者号失事－密封圈失灵； 2001年哥伦比亚号失事－隔热瓦破坏。 材 料 的 “梦” 充分利用太阳能的新光电材料 和平利用核聚变反应的炉壁材料 发动机部件用超耐热材料 电阻为零的超导线 登天有术的“天梯”材料 充分利用太阳能的新材料 太阳能取之不尽，用之不竭 关键在于转化效率 现在的光电材料的转化率仅约12％ 如果能够提高到50％…… 核聚变反应的炉壁材料 用于核聚变反应的氕、氘、氚的资源可以供人类使用上亿年。 控制反应速度。 找到安全可靠的 炉壁材料。（不泄漏、无后遗问题） 发动机部件用超耐热材料 发动机的效率取决于工作温度。 现在的效率低于30％。 金属材料的耐热温度有限。 陶瓷材料的耐热温度较高，但太脆。 效率提高1倍就相当于节省二分之一的能源。 超 导 线 超导体：电阻为零的导体。 电阻为零，则热损耗为零。E=I2 R 电力的充分利用 磁悬浮列车 提高超导体的临界温度。 液氦冷却、液氮冷却 改善超导体的可加工性。 临界温度高的超导体是氧化物。 “天梯”材料 碳的同素异形体：金刚石、石墨、无定形碳、碳60、纳米碳管…… 纳米碳管 纳米碳管具有特别的场发射性能,因此可以作为电子枪,具有尺寸小、发射电压低、发射密度大、稳定性高、不需要加热和高真空等优点,可以应用于平板显示器中。 杨氏模量和剪切模量与金刚石相当,强度可以达到1.0ＴＰａ以上。其强度大约为钢的100倍,而密度却只有钢的1/6。 如何做出长的纳米碳管？现在为微米级。 材料的分类 金属 Metal：高导电、高导热、不透明、表面具有光泽、大多数较重、具有塑性。例如Fe、Cu、Al等。 陶瓷 Ceramics：金属-非金属的化合物，硬、脆、耐高温、绝缘。例如Al2O3、SiC等。 高分子（聚合物） Polymer：密度小、绝热、绝缘、反光性差、性能柔顺。例如塑料、树脂。 复合材料 Composites：两种以上的固相以微观和宏观形