金属熔点和膨胀系数
钽铌材料及其性能
钽铌材料及其性能钽1.钽金属(tantalum)钽是稀有高熔点金属。
熔点2996℃，密度16.68g/cm3，晶格类型：体心立方。
导热系数（25℃）54W/M·K。
线膨胀系数（0~100℃）6.5×10-6。
钽主要用做制作钽电解电容器，钽合金如Ta—2.5W、Ta —10W、Ta—40Nb等，比任何别的材料更能经受高温和矿物酸的腐蚀，可作为飞机、导弹、火箭的耐热高强度材料以及控制、调节装置的零部件等。
钽在高温真空炉中，可作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。
钽制舟皿可用于真空蒸度装置，钽与人体组织还具有优良的生物相容性和稳定性，对人体组织不起反应，可作为接骨板螺丝、缝合针等外科手术材料。
2.钽的化合物(tantalum compound)2.1钽的氧化物(tantalum oxide)钽的氧化物最有应用价值的是Ta2O5。
Ta2O5为白色粉末，无味无臭，比重8.71g/cm3，熔点1870℃。
具有明显的酸性，不溶于水，也不溶于大多数的酸和碱，但在热的氢氟酸和过氧酸中能缓慢地溶解，与碱共熔时，生成钽酸盐。
Ta2O5具有α、β两种变体，其转变温度为1320℃，不同变体的氧化物，晶体结构不同，故其晶格常数，密度和其它性质都有明显的区别。
钽的其它低价氧化物，其性能不稳定。
钽的主要低价氧化物TaO2是一种褐色粉末，不溶于酸，在空气中加热时转变成Ta2O5，具有导电性。
2.2钽的卤化物(tantalum halide)TaCl5为黄色粉末，熔点220℃，沸点223℃－239℃，比重3.68g/cm3，易挥发，吸湿性强，非常容易水解析出白色的氢氧化物沉淀。
除高价的TaCl5外，钽的低价氯化物有TaCl4、TaCl3、TaCl2，均是易挥发物。
TaF5为白色结晶，熔点91.5℃，沸点229.2℃－233.3℃，比重4.74g/cm3，具有很强的吸湿性，在弱酸溶液中(当HF浓度低于7%)溶解而不水解。
1.金属材料的性能
课外小知识： 1、金属的特性(密度、熔点、硬度等)
物理性质 物理性质比较
银 铜 金 铝 锌 铁 铅 100 99 74 61 27 17 7.9（良） （优） 铅 银 铜 铁 锌 铝 （小） 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 金 银 1064 962 金 铝 660 铝 锡 232（低） 铅
1.1金属材料的物理性能和化学性能
载荷是指零件或构件工作时所承受的 外力。 载荷的分类: 不随时间变化或变化较缓慢的载荷 称为静载荷， 如重力，锅炉中的压力，螺栓拧紧后 载 荷 受到的拉力; 随时间变化的栽荷称为冲击载荷， 如内燃机活塞杆受到的力，机器中的 齿轮受到的力等。 在工作过程中受到大小、方向随时 间呈周期性变化的载荷作用，这种载 荷称为交变载荷。 有许多机械零件，如轴、齿轮、连杆 和弹簧等，
1 耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他 化学介质腐蚀作用的能力，称为耐腐蚀 性。 常见的钢铁生锈，就是腐蚀现象。 2 抗氧化性 金属材料抵抗氧化作用的能力，称为抗氧 化性。 金属材料在加热时，氧化作用加速，
3 化学稳定性 化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗 氧化性的总称。 热稳定性 金属材料在高温下的化学 稳 定性。 制造在高温下工作的零件的 金属材料，要有良好的热稳定性。
一、金属材料的物理性能
2.熔点 定义 金属从固体状态向液体状态转变时的温度称为熔 点。熔点一般用摄氏温度（℃）表示。各种金属都有 其固定熔点。如铅的熔点为323 ℃，钢的熔点为１５ ３８ ℃。 分类 低熔点金属——熔点低于 １０００ ℃， 中熔点金属——熔点在１０００～２０００ ℃， 高熔点金属——熔点 高于２０００ ℃。
材料物理性能复习重点
1.热容：热容是使材料温度升高1K所需的热量。
公式为C=ΔQ/ΔT=dQ/dT (J/K)；它反映材料从周围环境中吸收热量的能力，与材料的质量、组成、过程、温度有关。
在加热过程中过程不同分为定容热容和定压热容。
2.比热容：质量为1kg的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K所需的热量称为比热容每个物质中有两种比热容，其中c p＞c v，c v不能直接测得。
3.摩尔热容：1mol的物质在没有相变或化学反应条件下升高1K所需的能量称为摩尔热容，用Cm表示，单位为J/(mol·K)4.热容的微观物理本质：材料的各种性能（包括热容）的物理本质均与晶格热振动有关。
5.热容的实验规律：1.对于金属:2.对于无机材料（了解）1.符合德拜热容理论，但是德拜温度不同，它取决于键的强度、材料的弹性模量、熔点等。
2.对于绝大多数氧化物，碳化物，摩尔热容都是从低温时一个最低值增到到1273K左右近似于3R，温度进一步升高，摩尔热容基本没有任何变化。
3.相变时会发生摩尔热容的突变4.固体材料单位体积热容与气孔率有关，多孔材料质量越小，热容越小。
因此提高轻质隔热砖的温度所需要的热量远低于致密度的耐火砖所需的热量。
6.经典理论传统理论不能解决低温下Cv的变化，低温下热容随温度的下降而降低而下降，当温度接近0K时热容趋向于07.量子理论1.爱因斯坦模型三个假设：1.谐振子能量量子化2.每个原子是一个独立的谐振子3.所有原子都以相同的频率振动。
爱因斯坦温度：爱因斯坦模型在T >> θE 时，Cv，m=3R,与实验相符合，在低温下，T当T << θE时Cv，m比实验更快趋于0，在T趋于0时，Cv,m也趋于零。
爱因斯坦模型不足之处在于：爱因斯坦模型假定原子振动不相关，且以相同频率振动，而实际晶体中，各原子的振动不是彼此独立地以同样的频率振动，而是原子间有耦合作用，点阵波的频率也有差异。
温度低尤为明显2.德拜模型德拜在爱因斯坦的基础上，考虑了晶体间的相互作用力，原子间的作用力遵从胡克定律，固体热容应是原子的各种频率振动贡献的总和。
第八章-材料的热学性能-2
第四节 热传导
一、材料的热传导
1.定义：当固体材料一端的温度比另一端高时，热量会 从热端自动地传向冷端，这个现象就称为热传导。
2.傅里叶定律和热导率 假设固体材料垂直于x轴方向的截面积为ΔS，材料沿x 轴方向的温度变化率（温度梯度）为 ddTx,在单位时间内 通过与热流垂直的单位面积的热量称为热流密度q。
合金元素对膨胀系数的影响取决于它形成碳化物 还是固溶于铁素体。固溶于铁素体中的合金元素 和渗碳体都使钢的膨胀系数降低，而形成合金碳
化物的合金元素使钢的膨胀系数增大。
不同组成相对钢膨胀系数的影响（20－250 ℃ ）
五 热膨胀系数的测定及应用
1 热膨胀系数的测定
(1) 望远镜直读法 将试样装在加热炉炉管的托座上，在精密温度程序控制仪 控制下升温，通过放大倍率在10倍以上的望远镜直读，测 量试样加热过程中的线膨胀变化。
式中αt,αt1,αt2分别为合金与组成相的线膨胀系数。 若两相弹性模量相差较大，考虑到各相弹性相互作用的影响，则：
式中E1和E2分别为组成相的弹性模量。
多相合金的膨胀系数对各相的大小、分布及形状不敏感， 主要取决于组成相的性质和数量。
⑤钢的热膨胀特性取决于组成相的性质和数量。
钢的组织中，马氏体比容为最大，奥氏体比容最小， 铁素体和珠光体居中。铁素体和渗碳体的比容有固定 值，而马氏体、奥氏体和珠光体的比容都要随含碳量 的增加而增大。钢的平均线膨胀系数则相反，奥氏体 最大，铁素体和珠光体次之，马氏体为最小。通常钢 的平均线膨胀系数大约为(10~25) ×10-6K-1。
固体中能量的载体
固体的导热
自由电子 声子（点阵波）
光子（电磁辐射）
电子 • 纯金属 导热
声子 • 绝缘体 导热
钽热膨胀系数
钽热膨胀系数全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：钽是一种金属元素，它具有许多优良的性能，例如高熔点、良好的耐腐蚀性和优异的导电性能。
钽的热膨胀系数是指在温度变化时，钽材料扩张或收缩的程度。
热膨胀系数的大小对于一些工程应用非常重要，特别是在高温环境中使用钽材料的情况下。
本文将介绍钽的热膨胀系数及其在工程中的应用。
钽的热膨胀系数是指在单位温度变化下，钽材料在该温度范围内的长度变化与原始长度之比。
在实际应用中，通常将热膨胀系数表示为每摄氏度的线性膨胀系数，单位为10^-6/℃。
钽的线性膨胀系数在常温下约为6.5×10^-6/℃，在高温下会略有变化。
这意味着当钽材料受热时，其长度会随着温度的升高而增加，而当冷却时则会收缩。
钽的热膨胀系数对于一些工程应用至关重要。
在航空航天领域，由于航天器在工作过程中需要在极端的温度下进行操作，因此需要使用具有合适热膨胀系数的材料来避免因温度变化而引起的材料变形或损坏。
钽由于其较小的热膨胀系数而被广泛应用于航天器的构件制造中，以确保航天器在各种温度条件下都能保持稳定性能。
在化工工业中，钽也常被用作制造反应器、换热器等设备的材料。
由于化工工业中会涉及到高温高压的操作条件，因此需要使用具有良好热膨胀系数的材料来确保设备的稳定运行。
钽的热膨胀系数适中，能够满足化工工业对材料热膨胀性能的要求。
钽的热膨胀系数还在其他领域得到了广泛应用，如放射设备、核工业等。
在这些领域中，由于设备需要在较宽温度范围内工作，因此材料的热膨胀性能成为影响设备稳定性能的重要因素之一。
钽由于其良好的热膨胀系数而被广泛应用于这些领域。
第二篇示例：钽是一种稀有金属元素，化学符号为Ta，原子序数为73，质地坚硬，耐腐蚀，具有良好的导电导热性能，在工业领域有着广泛的应用。
钽的热膨胀系数是其物理性质之一，对于工程设计和制造具有一定的重要性。
本文将就钽的热膨胀系数进行探讨，希望能为读者展现钽的独特魅力。
一、钽的热膨胀系数概述热膨胀系数是描述物质在温度变化过程中长度、面积、体积等物理特性变化的重要参数，通常表示为单位温度变化下长度、面积、体积等物理性质的增量与初始长度、面积、体积等的比值。
金属材料的使用性能
金属材料的性能及比较一、金属材料性能 (2)二、常用金属性能介绍 (5)1.铜的性质 (5)2.黄金的物化性质 (7)3.铝的性质 (10)4.铬的性质与用途 (12)一、金属材料性能金属材料的性能可分为使用性能和工艺性能（又称为加工性能）。
使用性能包括：1、物理性能（比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）；2、化学性能（耐腐蚀性、耐氧化性等）；3、机械或力学性能（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等）。
工艺性能（加工性能）：1、铸造性能；2、锻造性能；3、焊接性能；4、切削加工性能；5、弯曲；6、热处理性能等。
1、比重：比重是一种物体的重量与同体积的水的重量的比值，常用符号γ表示，以克/厘米³为单位。
2、熔点：金属和合金从固体状态向液体状态转变时的熔化温度叫做熔点。
3、导电性：金属传导电流的性能叫做导电性。
衡量金属导电性能的指标是导电率γ（又叫导电系数）和电阻率ρ（又叫电阻系数），导电率与电阻率互成反比，导电率越大，则电阻越小。
4、导热性：金属传导热量的性能叫导热性。
它反映了金属在加热和冷却时的导热能力，在金属中银和铜的导热性最好。
5、热膨胀性：金属温度升高时，产生体积胀大的现象，称为热膨胀性。
用热膨胀系数a表示，它的单位是：毫米/毫米?℃或1/℃，即金属温度每升高1℃其单位长度所伸长的长度（毫米）。
6、磁性：金属被磁场磁化或吸引的性能叫磁性，用导磁率（μ）表示。
根据金属材料在磁场中受磁化的程度，可把它们分成：（1）铁磁性材料；导磁率特别大的金属材料它在外加磁场中能强烈地被磁化。
如铁、钴、镍、钆等。
铁磁材料加热到某一温度就会失去磁性。
（2）顺磁性材料：导磁率大于1的金属材料称为顺磁性材料，它在外加磁场中只是微弱地被磁化。
如：锰、铬、钼、钒、镁、钙、铝、锇、锂、铱等。
（3）抗磁性材料：导磁率小于1的材料称抗磁材料，它能抗拒或削弱外加磁场对材料本身的磁化作用。
如：铜、金、银、铅、锌、铋、汞、钛、铍等。
金属材料物理性能表.doc
表3 奥氏体不锈钢的性质
表7 铜的性质
表8 铝的性质
情感语录
1.爱情合适就好，不要委屈将就，只要随意，彼此之间不要太大压力
2.时间会把最正确的人带到你身边，在此之前，你要做的，是好好的照顾自己
3.女人的眼泪是最无用的液体，但你让女人流泪说明你很无用
4.总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕
5.最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在
6.我莫名其妙的地笑了，原来只因为想到了你
7.会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾
8.其实你不知道，如果可以，我愿意把整颗心都刻满你的名字
9.女人谁不愿意青春永驻，但我愿意用来换一个疼我的你
10.我们和好吧，我想和你拌嘴吵架，想闹小脾气，想为了你哭鼻子，我想你了
11.如此情深，却难以启齿。
其实你若真爱一个人，内心酸涩，反而会说不出话来
12.生命中有一些人与我们擦肩了，却来不及遇见；遇见了，却来不及相识；相识了，却来不及熟悉，却还要是再见
13.对自己好点，因为一辈子不长；对身边的人好点，因为下辈子不一定能遇见
14.世上总有一颗心在期待、呼唤着另一颗心
15.离开之后，我想你不要忘记一件事：不要忘记想念我。
想念我的时候，不要忘记我也在想念你
16.有一种缘分叫钟情，有一种感觉叫曾经拥有，有一种结局叫命中注定，有一种心痛叫绵绵无期
17.冷战也好，委屈也罢，不管什么时候，只要你一句软话，一个微笑或者一个拥抱，我都能笑着原谅
18.不要等到秋天，才说春风曾经吹过;不要等到分别，才说彼此曾经爱过
19.从没想过，自己可以爱的这么卑微，卑微的只因为你的一句话就欣喜不已
20.当我为你掉眼泪时，你有没有心疼过。
金属材料的工艺性能
金属材料的工艺性能铸造性能金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能。
用流动性、收缩性和偏析来衡量。
⑴流动性—熔融金属的流动能力称为流动性。
流动性好的金属易充满铸型，获得外形完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件。
⑵收缩性—铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。
收缩不仅影响尺寸，还会使铸件产生缩孔、疏松、内应力、变形和开裂。
⑶偏析—金属凝固后，铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。
偏析会使铸件各部分的力学性能有很大的差异，降低铸件的质量。
锻造性能金属材料用锻压加工方法成形的能力称为锻造性。
塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性越好。
焊接性能金属材料对焊接加工的适应性称为焊接性。
在机械行业中，焊接的主要对象是钢材。
碳质量分数是焊接好坏的主要因素。
碳质量分数和合金元素质量分数越高，焊接性能越差。
切削加工性能切削加工性能一般用切削后的表面质量（以表面粗糙度高低衡量）和刀具寿命来表示。
金属具有适当的硬度（170HBS～230HBS）和足够的脆性时切削性能良好。
改变钢的化学成分（加入少量的铅、磷元素）和进行适当的热处理（低碳钢正火、高碳钢球化退火）可提高钢的切削加工性能。
热处理工艺性能钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性，即钢接受淬火的能力。
含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性比较差。
金属材料的机械性能材料的性能好坏关系到设备使用寿命，整个国民经济的发展，特别是在航空航天方面（I2-8）。
材料的机械性能包括这么几个方面。
强度金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。
根据载荷不同，可分为抗拉强度σb 、抗压ζbc 、抗弯ζbb 、抗剪ηb 、抗扭ηt 。
抗拉强度通过拉伸试验测定。
将一截面为圆形低碳钢拉伸试样（如图1a ）在材料试验机I2-9）上进行拉伸，测得应力—应变曲线（如图1b ）图1a 低碳钢试样图1b 低碳钢应力-应变图图中ζ为应力,ε为应变。
图中各个阶段：OA弹性变形阶段—试样的变形量与外加载荷成正比，载荷卸掉后，试样恢复原来样子。