金属流向图片
珀尔帖效应
珀尔贴效应的发现：
1834年，珀尔贴发现当有电流 通过两个 不同导体组成的回路时，除了产生不可逆的 焦耳热外，在不同的接头处分别出现吸热和 放热现象，如果把电流反向，吸热的接头便 会放热，而放热的接头便会吸热，这就是珀 尔贴效应。
改变电流方向，吸热、放热发生变化
珀尔贴效应的发现：
1853年，Q．伊西留斯发现，在每一接头上热量的 流出率(或流入率)与电流成正比：
－
＋＋
－
－
＋＋
－
珀尔贴效应的应用
TH
BBBB
TL A A A AFra bibliotek珀尔贴效应主要用于 温差致冷
如左图：当电流方 向适当，B处于的接头 将发热，而处于A的接 头将吸热。把B在一热 源中固定，A处金属将 会被冷却，即电能不断 地把A的热量转移到热 源中。
珀尔贴效应的产生机理
1
+++
A
+++
–––
B
–––
2
2
如上图，在两种金属接头处有接触电位差，设其电场 方向是由金属1指向金属2。在接头A处电流由金属2流向金 属1，即电子由金属1流向金属2，接触电位差的电场阻碍 电子运动，电子在这里要反抗电场力做功eV，它的动能减 少。减速的电子与金属原子碰撞，从金属原子取得动能， 从而使温度降低，从外界吸收热量；在接头B处，接触电 位差的电场使电子加速，电子越过时，动能将增加，被加 速的电子与接头处的原子碰撞，把获得的能量eV交给金属 原子，使该处温度升高而释放热量。
dQ
式中II12是珀尔贴dt系数，12 即I 单位电流每秒吸收或放 出的热量。单位是：瓦/安，也就是伏特；它的 正负取决于接头处是吸热还是放热（相对于导 体本身），吸热为正，放热为负。
金属和半导体的接触
金属和半导体的接触1金属和半导体接触及其能带图金属和半导体的功函数金属1.金属中电子虽然能在金属中自由运动，但绝大多数所处的能级都低于体外能级。
要使电子从金属中逸出，必须有外加能量。
所以金属内部的电子是在一个势阱中运动。
2.金属功函数的定义是真空中静止电子的能量E₀与费米能级Ef能量之差。
表示一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到真空中所需要的最小能量。
3.功函数的大小标志着电子在金属中束缚的强弱。
W越大，电子越难离开金属。
半导体接触电势差金属与（n型）半导体的接触接触前qФ为金属一边的势垒高度，qVd为半导体一边的势垒高度。
总结当金属与n型半导体接触的时候，若Wm>Ws，能带向上弯曲，即可形成表面势垒，在势垒区中，空间电荷主要由电离施主形成，电子浓度比体内小得多，因此它是高阻域，常称为阻挡层；若是Ws>Wm，能带向下弯曲，此时电子浓度比体内高得多，因而是高电导区域，称为反阻挡层，它是很薄的，对金属和半导体接触电阻的影响很小。
p型半导体和金属接触时与n型半导体的相反。
空间电荷区电荷的积累表面势的形成造成能带的弯曲表面态对接触势垒的影响不同金属与同一半导体材料接触所形成的金属一侧的势垒高度相差不大，金属功函数对势垒高度没有多大影响。
表面能级1.表面处存在一个距离价带顶为qФ₀的能级，若电子正好填满qФ₀以下的所有表面态时，表面呈电中性；若qФ₀以下的表面态空着时，表面带正电，呈现施主型；若qФ₀以上的表面态被电子填空时，表面带负电，呈现受主型。
对于大多数半导体，qФ₀约为禁带宽度的三分之一。
2.假设一个n型半导体存在表面态。
半导体费米能级Ef将高于qФ₀，如果qФ₀以上存在有受主表面态，则在qФ₀到Ef间的能级将基本被电子填满，表面带负电。
如此，半导体表面附近必定出现正电荷，成为正的空间电荷区，结果形成了电子的势垒，势垒高度qVD恰好使得表面态上的负电荷与势垒区的正电荷数量相等，这里着重表明了势垒高度产生的第二层原因。
金属和半导体的接触PPT演示课件
Wm
E Fm
金属
Ws
En
E0
EEFsc
Ev
n半导体
9
金属半导体接触前后能带图的变化：
Wm EFm
E0
Ws
Ec EFs
接触前
Ev
接触前，半导体的费米能 级高于金属（相对于真空 能级），所以半导体导带 的电子有向金属流动的可 能
E0
接触后
qm
EF
qVD Ec EF
xd
Ev
接触后，金属和半导体的费 米能级应该在同一水平，半 导体的导带电子必然要流向 金属，而达到统一的费1米0 能
在没有加电压的情况下，金半接触的系统处于平 衡态的阻挡层是没有净电流：
净电流J J J 0 s m m s
从金属流向半导体的电流和半导体流向金属的电 流相抵消。
所以，在没有外加电压时，半导体进入金属的电
子流和从金属进入半导体的电子流相等，方向相
反，构成动态平衡。
31
在紧密接触的金半之间加上电压时，电流的行为 会发生不同的响应。势垒高度为：
电场
E
qVD Ec EF
Ev
在势垒区，空间电荷主要由电离施主形成，电子 浓度比体内小得多，是一个高阻区域，称为阻挡 层。界面处的势垒通常称为肖特基势垒。 13
（2）金属－p型半导体接触的阻挡层
金属与P型半导体接触时，若Wm<Ws，即金属 的费米能级比半导体的费米能级高，半导体的 多子空穴流向金属，使得金属表面带正电，半 导体表面带负电，半导体表面能带向下弯曲， 形成空穴的表面势垒。
Why?
22
实验表明，金半接触时的势垒高度受金属功函数 的影响很小。这是由于半导体表面存在表面态造 成的。
不同金属的电化学效应
不同金属的电化学效应电化学效应指的是化学反应过程中，电子和离子的相互作用引起的现象。
不同金属的电化学效应会因为金属的性质而不同，而这些差异对我们的生活中常见电池产生影响。
电池是利用化学能转化为电能的装置，主要由正负极、导线和电解质组成。
正极是指生成电子或接受电子的金属或化合物，而负极就是给出电子或接受阳离子的物质。
在电池中，电解质是允许离子流动的溶液或固体膜。
在电化学效应中，电子和离子的流动是两种不同的过程。
电子从负极流向正极，从而产生电流。
而离子则从电解质中流动，从正极转移到负极，以维持电池的正常运行。
在这个过程中，不同的金属会产生不同的电化学效应。
一些金属显示出正电化学效应。
这些金属在电池中作为负极时，它们的表面会发生氧化反应，失去电子并形成正离子。
在这种情况下，电子会从这些金属流向电池中，从而提供电能。
另一些金属则表现出负电化学效应。
这些金属作为正极时，它们会发生还原反应，接受电子并形成负离子。
在这种情况下，电子会向这些金属流动，从电池中释放出电能。
除此之外，一些金属还可以表现出双电化学效应。
这些金属可以既作为负极又作为正极，在电池中既能氧化又能还原。
这种特性使得这些金属能够充当电池中的中间体，使电池更加高效。
因此，了解不同金属的电化学效应是非常重要的。
这些效应不仅影响了电池的性能，还在其他应用场合中发挥重要作用。
例如，在电镀中，金属的电化学效应被利用来将金属沉积在其他材料表面上。
在腐蚀控制中，了解金属的电化学效应可以帮助设计出更好的防腐蚀措施。
总体而言，不同的金属在电化学效应中表现出不同的特性。
这些特性可以被利用来设计出更高效的电池和其他应用。
因此，通过深入研究金属的电化学效应，我们可以进一步推动电化学领域的发展。
金属金属接触势垒
金属金属接触势垒
金属金属接触势垒是指两个金属表面之间的电子能级差异。
当两个金属接触时，电子会从能级较高的金属流向能级较低的金属。
这种电子的流动导致了电荷的重新分布，形成了电势差。
接触势垒的大小决定了电子流动的强弱和金属之间的电导性质。
金属金属接触势垒的产生是由于金属的电子结构特点所决定的。
金属中的电子处于能带中，可以自由移动。
当两个金属接触时，能带之间的电子会发生重新分布，形成能级差异。
这个能级差异就是接触势垒。
接触势垒的大小取决于金属的性质，如电子亲和力、电离能等。
接触势垒对金属之间的电子流动起到了重要的影响。
当金属之间的接触势垒较小时，电子可以自由地从一个金属流向另一个金属，导电性较好。
而当接触势垒较大时，电子流动受到阻碍，导电性较差。
金属金属接触势垒的大小还会影响材料的化学反应。
当金属之间的接触势垒较大时，金属表面的化学反应受到抑制，不易发生。
而当接触势垒较小时，金属表面的化学反应更容易发生。
金属金属接触势垒的研究对于理解金属之间的相互作用、材料的导电性和化学反应等具有重要的意义。
科学家们通过实验和理论模拟等手段，深入研究了金属金属接触势垒的形成机制和影响因素，为材料科学的发展做出了重要贡献。
总结起来，金属金属接触势垒是指两个金属表面之间的电子能级差异。
它对金属之间的电子流动和化学反应具有重要的影响。
深入研究金属金属接触势垒的形成机制和影响因素，对于材料科学的发展具有重要意义。
电化学腐蚀1ppt课件
在桥梁防腐中，采用外加电流法对被保护钢构桥梁进行阴极保护。通过在桥梁基础部位设置辅助阳极和参比电极 ，并连接外加电源负极和正极，组成外加电流阴极保护系统。通过调整外加电源的输出电压和电流，使桥梁钢构 处于阴极保护状态。
04 表面处理技术在电化学腐蚀防护中应用
涂层技术种类和选择依据
涂层技术种类
面临的挑战与解决方案
探讨目前新型抗电化学腐蚀材料研究所面临 的挑战，如材料性能与成本的平衡、制备工 艺的改进等，并提出可能的解决方案和发展
建议。
06 实验方法与检测设备在电化学腐蚀研究中应用
实验方法设计思路和实施步骤
设计思路
根据电化学腐蚀的原理和影响因素，设计合 理的实验方案，包括电极材料的选择、电解 质的配制、实验条件的控制等。
05 新型抗电化学腐蚀材料研究进展
耐蚀合金材料研究进展
1 2 3
耐蚀合金材料的种类与特性
介绍常见的耐蚀合金材料，如不锈钢、镍基合金 、钛合金等，并分析其耐蚀性能及适用环境。
耐蚀合金材料的制备工艺
阐述耐蚀合金材料的制备方法，如粉末冶金、电 镀、化学镀等，并探讨不同工艺对材料性能的影 响。
耐蚀合金材料的应用领域
数据处理
对实验数据进行整理、筛选和分类，提取有效信息。
结果分析
运用统计学方法对数据进行分析，揭示电化学腐蚀的规 律和影响因素。结合实验现象和理论知识，对实验结果 进行解释和讨论。
THANKS 感谢观看
速率较慢。
潮大气腐蚀
在潮湿的大气环境中，金属表面 水膜连续且较薄，氧的扩散和金 属氧化物的形成加速，腐蚀速率
增加。
湿大气腐蚀
在湿润的大气环境中，金属表面 水膜较厚，氧的扩散和金属氧化 物的形成进一步加速，同时水膜 中可能含有腐蚀性离子，导致腐
不锈钢与碳钢接触产生电位腐蚀原理
不锈钢与碳钢接触产生电位腐蚀原理不锈钢与碳钢接触时会发生电位腐蚀现象，这是由于两种金属之间存在电位差而引起的。
在不锈钢与碳钢接触的情况下，它们在电位上存在一定的差异，这种差异会导致电流从电位高的金属（即电位正的金属）流向电位低的金属（即电位负的金属），从而引发电位腐蚀。
不锈钢是一种合金，主要由铁、铬、镍等元素组成。
其中，铬和镍的存在可以增加不锈钢的耐腐蚀性能。
而碳钢则主要由铁和碳组成，碳的存在使得碳钢具有较高的硬度和强度。
由于不锈钢和碳钢的成分差异，它们在电位上会产生差异，从而引发电位腐蚀现象。
电位腐蚀是一种电化学反应过程。
当不锈钢和碳钢接触时，由于两种金属的电位差异，会形成一个电池。
在这个电池中，不锈钢充当阳极，而碳钢充当阴极。
由于阳极处于电位高的状态，因此会发生氧化反应，即阳极腐蚀。
同时，阴极处于电位低的状态，因此会发生还原反应，即阴极保护。
在电位腐蚀过程中，阳极的金属会逐渐被溶解，形成金属离子，并释放出电子。
这些电子会从阳极流向阴极，形成电流，从而使阳极腐蚀加剧。
同时，阴极会吸收这些电子，并与氧气或水中的氢离子发生还原反应，从而形成氢气或水。
这种还原反应可以有效地保护阴极，减缓其腐蚀速度。
在不锈钢与碳钢接触的情况下，由于电位差异，不锈钢充当阳极，而碳钢充当阴极。
因此，不锈钢会腐蚀加剧，而碳钢则会被保护。
这种电位腐蚀现象在实际应用中会对金属材料的耐腐蚀性能造成一定的影响。
为了避免不锈钢与碳钢接触产生电位腐蚀，可以采取一些措施。
例如，在接触部位涂抹绝缘涂层，以防止两种金属直接接触；或者加装绝缘垫片，以隔离不锈钢和碳钢之间的电位差异。
此外，还可以通过选择相似电位的金属材料来避免电位腐蚀的发生。
不锈钢与碳钢接触会产生电位腐蚀现象，这是由于两种金属的电位差异所引起的。
在电位腐蚀过程中，不锈钢充当阳极，而碳钢充当阴极。
为了避免电位腐蚀的发生，可以采取一些措施来隔离两种金属，或选择相似电位的金属材料。
这样可以有效地减缓金属材料的腐蚀速度，延长其使用寿命。
铸造浇注系统设计
2.横浇道的挡渣作用
1）夹渣的上浮速度
式中：r-渣粒半径，cm；η-金属液粘度，0.024dyne.s/cm2； ρ液，ρ渣-金属液和夹渣的密度，g/cm3。
临界悬浮速度：当流体的运动速度达到一定值时，可使比流体 密度轻的物质悬浮在流体中而不能上浮；
临界沉混速度：当流体的运动速度达到一定值时，可使比流体 密度重的物质随流体运动；
直浇道窝常做成半球形、圆锥台等形状。
湿型砂强度低，必要时可在直浇道底放一干芯片（或耐火 砖片）以承受金属液的冲击。
四、横浇道中的流动
横浇道：将金属液从直浇道导入内浇道的水平孔道
1、横浇道的作用 连接直浇道与内浇道 平稳而均匀的向内浇道分配洁净金属 储留最初浇入的含气和渣污的低温金属液并档渣 使金属液流平稳和减少产生氧化夹渣物。
作用限制在浇注区范围内，且能急剧改变流股方
向，形成使轻质点杂质上浮的流向。
d 用拔塞等方法，使浇口杯内液面达到一定深度时
再向直浇道注入
• 即使带隔板和底坎（或凹坑）的浇口杯，也不能 完全阻挡浇注开始时液流带入的气体和夹杂物， 故浇注重要铸件时，常在浇注前用各种方法将直 浇道堵住，等浇口杯充满后再打开，并一直保持 浇口杯的液面高度。
直浇道的流动特点 （1）两种流态：充满和不充满。非充满状态易带气，但在 底注包浇注时或用阶梯浇注系统时采用。 （2）非充满直浇道中金属液以重力加速度做等加速运动， 流股必定向内收缩；流股内部与砂型表层气体之间无压力差， 气体不可能被吸入，而是被金属表面吸收和带走。 （3）直浇道入口形状影响金属流态。入口尖角时，增加流 动阻力和断面收缩率，常导致非充满式流动。要使直浇道呈 充满流态，要求入口处圆角半径r>d/4。 （4）水利学模拟实验与砂型中实际流动状况有差异。 （5）砂型中直浇道充满的理论条件。
半导体物理学第七章知识点
第7章 金属－半导体接触本章讨论与pn 结特性有很多相似之处的金－半肖特基势垒接触。
金－半肖特基势垒接触的整流效应是半导体物理效应的早期发现之一：§7.1金属半导体接触及其能级图一、金属和半导体的功函数1、金属的功函数在绝对零度，金属中的电子填满了费米能级E F 以下的所有能级，而高于E F 的能级则全部是空着的。
在一定温度下，只有E F 附近的少数电子受到热激发，由低于E F 的能级跃迁到高于E F 的能级上去，但仍不能脱离金属而逸出体外。
要使电子从金属中逸出，必须由外界给它以足够的能量。
所以，金属中的电子是在一个势阱中运动，如图7-1所示。
若用E 0表示真空静止电子的能量，金属的功函数定义为E 0与E F 能量之差，用W m 表示：FM M E E W -=0它表示从金属向真空发射一个电子所需要的最小能量。
W M 越大，电子越不容易离开金属。
金属的功函数一般为几个电子伏特，其中，铯的最低，为1.93eV ；铂的最高，为5.36 eV 。
图7-2给出了表面清洁的金属的功函数。
图中可见，功函数随着原子序数的递增而周期性变化。
2、半导体的功函数和金属类似，也把E 0与费米能级之差称为半导体的功函数，用W S 表示，即FS S E E W -=0因为E FS 随杂质浓度变化，所以W S 是杂质浓度的函数。
与金属不同，半导体中费米能级一般并不是电子的最高能量状态。
如图7-3所示，非简并半导体中电子的最高能级是导带底E C 。
E C 与E 0之间的能量间隔C E E -=0χ被称为电子亲合能。
它表示要使半导体导带底的电子逸出体外所需要的最小能量。
利用电子亲合能，半导体的功函数又可表示为)(FS C S E E W -+=χ式中，E n =E C －E FS 是费米能级与导带底的能量差。
图7-1 金属中的电子势阱图7－2 一些元素的功函数及其原子序数图7-3 半导体功函数和电子亲合能表7-1 几种半导体的电子亲和能及其不同掺杂浓度下的功函数计算值二、有功函数差的金属与半导体的接触把一块金属和一块半导体放在同一个真空环境之中，二者就具有共同的真空静止电子能级，二者的功函数差就是它们的费米能级之差，即W M －W S ＝E FS －E FM 。
金属材料的断裂和断裂韧性
4.1 脆性断裂
➢ 断裂前无明显塑变，吸收能量少，裂纹扩展速度快，几近
音速，后果严重。
➢ 断裂面与正应力垂直，断口平齐光亮，呈放射状或结
➢ρ=8a0/π，为Griffith公式。
➢ρ＜8a0/π，用Griffith公式。
线弹性条件下的断裂韧性
►研究带有裂纹的线弹性体，假定裂纹尖端应
力仍服从虎克定律。
►玻璃和陶瓷：理想的弹性体 ►金属：裂纹尖端塑性区尺寸远小于裂纹长度
。
►Griffith—Orowan：能量理论 ►Irwin：应力场强度因子理论
走向 沿晶断裂 裂纹沿晶界扩展
断裂 机理
解理断裂 无明显塑性变形，沿解理面分离，穿晶断裂
微孔聚集 沿晶界微孔聚合，沿晶断裂 型断裂 在晶内微孔聚合，穿晶断裂
解理型断口
微孔聚合型断口
沿晶断裂
穿晶断裂
a沿晶脆断 b 穿晶/解理 断裂 c 准解理断 d 微孔聚集
4.4 断裂力学与断裂韧度
断裂-低于许用应力
韧窝形状取决于应力状态；
临界或失稳状态时，KI记作KIC或KC。
介于解理断裂和韧窝断裂之间一种过渡断裂形式。
金属、高分子：塑性变形功 p ，Orowan修正公式：
沿大间距密排结晶面发生解理破坏，断口光滑，无特征判定裂纹源。 KC KIC 的区别
弹性应变能
微孔成核源：第二相粒子。
陶瓷：几乎或完全不能发生滑移，无塑性。
和高温的复合作用在晶界造成损伤。 例：钢的高温回火脆性是微量有害元素P，Sb，As，Sn等偏