第7章 其它工程材料.ppt

第七章 其它工程材料 一、概述 （一）功能材料的概念 所谓功能材料是指具有特殊的电、磁、光、热、声、 力化学性能和生物性能及其转化的功能，用以实现对 信息和能量的感受、计测、显示控制和转化为主要目 的的非结构性高新材料。 （二）功能材料的特点 1. 多功能化 2. 材料形态的多样性 3. 材料与元件一体化 4. 制造与应用的高技术性，性能与质量的高精密 性极高稳定性 二、功能材料简介 （一）电功能材料 1.导电材料 （1）膜（薄膜或厚膜）导体布线材料 （2）导电高分子材料 （3）超导电材料 2.电阻材料 （1）精密电阻材料 （2）膜电阻材料 1）薄膜电阻材料 2）厚膜电阻材料 （二）磁功能材料 1.软磁材料 （1）铁镍合金软磁材料（亦称坡莫合金） （2）铁钴合金软磁材料 （3）非晶及微晶软磁材料 2.硬磁材料 （1）Al-Ni-Co系 硬磁合金材料 （2）硬磁铁氧气 （3）稀土硬磁材料 （4）铁铬钴系硬磁合金材料 （三）热功能材料 （四）光功能材料 1.固体激光器材料 2. 信息显示材料 （1）主动式显示用发光材料 （2）被动式显示用发光材料 3. 光纤材料 一、概述 纳米，是一个长度单位，单位符号是nm。纳米科 学技术是20世纪80年代末诞生并蓬勃发展的一种高新 技术。它的内容是在纳米尺寸范围内认识和改造自 然，通过直接操纵和安排原子，而创造新物质。 二、纳米材料的性能特点 1.表面效应 2.小尺寸效应 3.量子尺寸效应 4.纳米固体材料的力学性能 5.热学，光学，化学，磁性 （1）特殊的光学性质 （2）特殊的磁性 （3）特殊的热学性质 （4）特殊的光学性质 三、纳米材料的制备与合成 各类物质的纳米结构化可以通过多种制备途径实现。这些 方法可大致分为两步过程” 和“一步过程”两类。 1. 惰性气体冷凝法 惰性气体冷凝法的制备过程是将 材料的高纯惰性气体中蒸发，气 相原子遇He原子后冷凝成小晶体 再通过热对流疏运到液氮冷却的 旋转冷指表面，形成疏松的粉末， 收集后的粉末在低压（10-5~10-6 Pa）下压制成块体材料。 2. 机械球磨法 自70年代起，粉末颗粒的机械球磨（亦称为机械合金化， Mechanical Alloying 即MA法）成为工业化合成新合金 和相混和物等材料的重要方法。 3. 非晶材料的晶化处理 以非晶态材料作为母体，用晶化（Crystallization 或Devitrification）处理（如退火）控制晶体的形核 与生长，可以使材料的结构由非晶态部分或完全转变 成为纳米晶体。 ■例如，从熔体急冷技术制备的非晶合金条带获得纳米 晶材料。与纳米粉末的固结不同，非晶化法的最主要 优越性在于制成的材料内没有微空隙，没有污染，晶 粒尺寸变化范围大，而且能够低成本、大批量地生产。 ■另外，非晶化法可以制成界面类型（共格、半共格及 非共格）不同的模型纳米材料。 ■其局限性是仅适用在化学成分上能够形成非晶的材料。 二、纳米材料的应用 （一）在力学方面的应用 纳米固体材料在力学方面可以作为高温，高强，高 韧性，耐磨，耐腐蚀的结构材料。 （二）在光学方面的应用 利用某些纳米材料的光至发光现象制作发光材料。 发光材料又称为发光体，是材料内部以某种形式的能 量转换为光辐射的功能材料。 （三）在医学方面应用 （1）生物活性材料 （2）生物惰性材料 1）在材料的微观结构设计方面，将显微构造层次 （～1μm) 向分子，原子层次（1～10nm）及电子 层次（0.1～1nm）发展（研制微米，纳米材料）。 2）将有机，无机和金属三大类材料在原子，分子 水平上混合而构成所谓“杂化”（Hybrid）材料的构 思设想，以探索合成材料新途径。 3）在新材料研制中，以数据库和知识库存的基础 上，利用微机进行新材料的性能预报、模拟、以揭示 新材料微观结构与性能的关系 4）深入研究各种条件下材料的生产过程，运用新 思维，新技术来开发新材料，进行半导体超晶格材料 的设计。 5）选定重点目标，组织多学科力量联合设计某种 新材料，如按航天防热的要求而提出的“功能梯度” 材料（FGM）的设想和实践。 * * * * 第一节 功能材料 （三）功能材料的分类 功能材料的分类方法很多，目 前尚无公认的统一方法，只有通 常分类。 3.电接点材料 （1）强电接点材料 （2）弱电接点材料 （3）复合接点材料 3.信息磁材料 （1）磁记录