金属材料与热处理 教学课件 ppt 作者 王晓丽 第12章新型材料.pptVIP

第十一章 非金属材料 §1 纳米材料 §2 超导材料 §3形状记忆合金 §4非晶态合金 §5 磁性材料 §6 智能材料 §7 梯度功能材料 §8 功能复合材料 §1 纳米材料 纳米材料:是指其结构单元的尺寸介于1纳米~100纳米范围之间。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，由于其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此它显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时的性质相比有显著的不同。 一、纳米材料的基本特性 表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。 二、纳米材料分类 纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体 三、纳米材料的应用 涉及电子工业、化学工业、机械工业以及生物医学等领域 §2 超导材料 超导材料:超导体是指在一定温度以下，材料电阻为零，物体内部失去磁通成为完全抗磁性的物质。 这种零电阻现象称为超导电性；出现零电阻的温度称为临界温度Tc。Tc是物质常数，同一种材料在相同条件下，有确定值。Tc的高低是超导材料能否实际应用的关键。 一、超导材料的特征 ①零电阻性 ②完全抗磁性 ③约瑟夫森效应 二、超导材料分类 元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。 三、超导材料应用 ①利用材料的超导电性制作磁体 ②利用材料的完全抗磁性制作无摩擦陀螺仪和轴承。 ③利用约瑟夫森效应制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。 §3形状记忆合金 记忆合金:记忆合金是一种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。这种合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能， 因此叫做“记忆合金”。 一、形状记忆合金分类 （1）单程记忆效应 （2）双程记忆效应 （3）全程记忆效应 §4非晶态合金 非晶态合金 :俗称“金属玻璃”。以极高速度使熔融状态的合金冷却，凝固后的合金结构呈玻璃态。非晶态合金与金属相比，成分基本相同，但结构不同，引起二者在性能上的差异。 一、非晶态合金的特性 （1）力学性能：重要特征是具有高的强度和硬度。 （2）优良的软磁性 （3）高耐腐蚀性 （4）电学性能：与晶态合金相比，非晶态合金的电阻率显著增高(高2~3倍)。 二、非晶态材料分类 涉及到金属、无机材料和高聚物材料的整个材料领域。 三、非晶态合金的应用 非晶态材料已应用于日常生活以及尖端技术各领域。 §5 磁性材料 磁性材料 :任何带电体的运动都必然在其周围空间产生磁场。组成物质的原子内电子的运动构成了物质的载磁子。因此，物质的磁性具有普遍性。 一、磁性材料分类 根据磁性材料的性能和使用特点的不同，磁性材料可以分为软磁材料(具有低的矫顽力)和硬磁材料(具有高的矫顽力)等。 软磁材料 硬磁材料 §6 智能材料 智能材料 :所谓智能材料就是同时具有感知功能即信号感受功能（传感器的功能）、自己判断并自己作出结论的功能（情报信息处理机的功能）和自己指令并自己进行行动的功能（执行机构的功能）的材料。 一、智能材料必需具备的三个基本要素 感知、信息处理和执行功能 二、智能材料分类 金属系智能材料、无机非金属系智能材料、高分子系智能材料。 三、智能材料的应用 智能超分子和膜、智能凝胶、智能药物释放体系、神经网络、微机械、智能光电子材料等方面正积极开展研究。 §7梯度功能材料 梯度功能材料 :也叫做倾斜功能材料，它是相对均质材料的意义而言的。一般复合材料中分散相为均匀分布，整体材料的性能是统一的。但在有些情况下，人们常常希望同一件材料的两侧具有不同性质或功能，又希望不同性能的两侧结合得完美，避免在苛刻的使用条件下因性能不匹配而发生破坏。 一、梯度功能材料的制备 （1）气相合成法 （2）颗粒梯度排列法 （3）等离子喷涂法 （4）自蔓延高温合成法 二、梯度功能材料的应用 与新一代航天飞机的研制计划密切相关的。 §8 功能复合材料 功能复合材料 :是指除机械性能以外提供其他物理性能的复合材料。如：导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、摩擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等凸显某一功能的复合材料，统称为功能复合材料。 一、功能复合材料分类 1．树脂基功能复合材料 2．金属基功能复合材料 3．陶瓷基功能复合材料 二、纳米材料的应用 复合材料是一种多相复合体系，它可以通过不同物质的组成、不同相的结构、不同含量及不同方式的复