北京化工大学北方学院材料化学课件6.pptVIP

金属分类 1 黑色金属： 指以铁、铬、锰金属及其合金，以铁及合金为主。主要作结构材料。 2 有色金属：除铁、铬、锰以外的金属，主要作功能材料 相变超塑性要求: 金属有固态相变特性与相变温度和循环次数有关 在一定外力作用,使金属在一定相变温度附近循环加热和冷却,经过一定循环次数后,就可能诱发产生反复的组织结构变化,使金属原子发生剧烈运动呈现超塑性。 * 6.6.4 贮氢材料的应用 ① 贮氢容器 重量轻、体积小——氢以金属氢化物形式存在于贮氢合金之中，密度比相同湿度、压力条件下的气态氢大1000倍； 节省能量，安全可靠——用贮氢合金贮氢，无需高压及贮存液氢的极低温设备和绝热措施。 Application 贮氢容器 Chapter6 Metallic Materials ② H2的回收与纯化 ③ 氢化物电极 ④ 功能材料 * Example 贮氢合金制作的贮氢装置(上图) Chapter6 Metallic Materials 在高压容器中装入贮氢合金的“混合贮氢容器”(下图) * 氢化物电极 氢化物电极 Ni、MHx电池充放电过程示意图 Chapter6 Metallic Materials 放电: MHX放出H原子,H原子失去电子变为H+,然后被氧化为水. 充电: H离子得到电子,被还原为H原子吸附于M表面,经扩散、氢化反应形成MHX。 充电 放电 负极 正极 6.7 非晶态金属材料 * 6.7.1 非晶态金属材料及其基本特征 （1）非晶态形成能力对合金的依赖性 非晶态合金通常由金属组成或由金属与类金属组合; 金属与类金属组合更有利于非晶态的形成; 较好的组合类金属：B、P、Si、Ge Chapter6 Metallic Materials 非晶态合金: 具有非晶态结构（长程无序和短程有 序）的合金，又称金属玻璃。 * （2）结构的长程无序和短程有序性 不存在原子排列的长程有序性 观察不到晶粒的存在 存在近程有序性：即非晶态金属原子的最近邻、第二近邻这样近程的范围内，原子排列与晶态合金极其相似. Chapter6 Metallic Materials * （3）热力学的亚稳性 从热力学来看，它有继续释放能量、向平衡状态转变的倾向; 从动力学来看，要实现这种转变首先必须克服一定的能垒 位垒高低直接关系到非晶态金属材料的实用价值和使用寿命 Chapter6 Metallic Materials * Performance use 6.7.2 非晶态金属材料的性能与用途 结构性能特点： 结构中不存在位错，没有晶体那样的滑移面，因而不易发生滑移。 因此，非晶态合金断后伸长率低，但并不脆，具有高韧性，非晶薄带可反复弯曲180°而不断，可冷轧，有些合金的冷轧压下率可达50%。 用途： 非晶态合金的高强度、高硬度和高韧性可以被利用制做轮胎、传送带、水泥制品及高压管道的增强纤维。 （1）高强度高韧性的力学性能 * （2）高导磁、低铁损的软磁性能 无序结构——不存在磁晶各向异性 易于磁化；没有位错、晶界等晶体缺陷 磁导率、饱和磁感应强度高；矫顽力低、损耗小 目前，较成熟非晶态软磁合金主要有： 铁基，铁一镍基、钴基三大类。 应用：主要作为变压器材料、磁头材料、磁屏敝材料、磁致伸缩材料等。 Chapter6 Metallic Materials * （3）耐强酸、强碱腐蚀的化学特性 不存在第二相，组织均匀 其无序结构中不存在晶界，位错等缺陷 本身活性很高，能够在表面迅速形成均匀的化膜，阻止内部进一步腐蚀。 对耐蚀性研究较多的是铁基、镍基、钴基非晶态合金，其中大都含有铬。 应用：制造耐腐蚀管道、电池的电极、海底电缆屏蔽、磁分离介质及化工用的催化剂、污水处理系统中的零件等。 Chapter6 Metallic Materials * Examples 非晶态合金和晶态不锈钢在10％FeCl3·10H2O溶液中的腐蚀速率 试 样 腐 蚀 速 度（mm/年） 晶态不锈钢 18Cr-8Ni 17.75 120.0 17Cr-14Ni-2.5Mo —— 29.24 非晶态铁合金 Fe72Cr8P7 —— 0.0000 Fe70Cr10P7 0.0000 0.0000 Fe65Cr10Ni5P7 0.0000 0.0000 Chapter6 Metallic Materials * 非晶态合金的主要特性和应用 主要特性 实际应用材料 高强度、高韧性 结构加强材料 高电阻率、低温度系数 高电阻材料、精密电阻合金材料 高导磁率、低矫顽力 磁分离、磁屏蔽、磁头、磁芯材料 高磁感、低损耗 功率变压器、磁芯材料 高耐蚀性