【大学课件】无机材料PPT
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
原因：马氏体相变
.
14
记忆合金在航空航天领域内的应用：例如人 造卫星上庞大的天线，发射卫星之前，将抛 物面天线折叠起来装进卫星体内，人造卫星 到预定轨道后只需加温，折叠的卫星天线因 具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面 形状
记忆合金在日常生活中的应用：例如记忆合 金制成的弹簧，把这种弹簧放在热水中，弹 簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立 即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控 制浴室水管的水温在热水温度过高时通过 “记忆”功能，调节或关. 闭供水管道，避免 15
.
18
7.3.1传统陶瓷
传统陶瓷材料的主成分 为硅酸盐，包括天然硅酸 盐和人造硅酸盐 硅酸盐制品性质稳定、 熔点较高、难熔于水，应 用广泛 硅酸盐制品一般以黏土 （高岭土）、石英、长石 为原料
.
19
7.3.2精细陶瓷
高温结构陶瓷
陶瓷发动机汽车
氮化硅：机械强度高、硬度高、热膨胀系数 低、导热好、化学稳定性高。
降低光损耗
可制成光缆：质量轻、体积小、结构紧凑、绝 缘性能好、寿命长、输送距离长、保密性好、 成本低等
.
22
生物陶瓷
器官修复和再造 氧化铝陶瓷：假牙、人工关节等 氧化锆陶瓷：牙根、骨、股关节等 羟基磷灰石：颌骨、耳听骨修复颌人工牙种植
等
.
23
超导陶瓷
具有超导性的陶瓷材料。其主要特性是在一定 临界温度下电阻为零，即所谓零阻现象
.
10
钢铁：铁碳合金体系的总称。
生铁：灰口铁、白口铁、球墨铸铁 纯铁 钢：低碳钢、中碳钢和高碳钢
.
11
金属间隙固溶体：
奥氏体 铁素体 渗碳体 马氏体 合金钢
.
12
7.2.3铝合金和铝锂合金
铝
自然界中含量最多的金属元素 良好的导电、导热性能、优良的延展性 主要作铝合金，用于航空、汽车以及建筑业
.
6
7.2.1金属键和金属的晶体结构
金属的特点
金属光泽、传热、导电性和延展性
内部结构
金属键——自由电子 金属原子密堆积
.
7
.
8
7.2.2钢铁
地壳中的铁：氧化物、硫化物、碳酸盐
磁铁矿
赤铁矿
.
9
铁的冶炼
高炉冶炼是把铁 矿石还原成生铁 的连续生产过程。 炉冶炼用的原料 主要由铁矿石、 燃料（焦炭）和 熔剂（石灰石） 三部分组成。
在磁场中其磁感应强度为零，即抗磁现象或称 迈斯纳效应（Meissner effect）
分类：低温超导、高温超导
.
24
1973年，铌锗合金，临界超导温度为23.2K
1986年，镧－钡－铜－氧临界超导温度为 35K
1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中国 科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材 料上把临界超导温度提高到90K以上
.
26
纳ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ陶瓷的特性主要在于力学性能方面，包 括纳米陶瓷材料的硬度，断裂韧度和低温延 展性等。纳米级陶瓷复合材料的力学性能， 特别是在高温下使硬度、强度得以较大的提 高。有关研究表明，纳米陶瓷具有在较低温 度下烧结就能达到致密化的优越性，而且纳 米陶瓷出现将有助于解决陶瓷的强化和增韧 问题。如果陶瓷材料以纳米晶的形式出现， 可观察到通常为脆性的陶瓷可变成延展性的 在室温下就允许有大的弹性形变
1300℃
3Si + 2N2
Si3N4
.
20
透明陶瓷
原理：高纯原料、排除气孔 氧化物透明陶瓷：烧结白刚玉、氧化镁、氧化
钇
非氧化物透明陶瓷：砷化镓、硫化锌、硒化锌 制造高压钠灯、防弹汽车的车窗、轰炸机的轰
炸瞄准器等
.
21
光导纤维
石英玻璃纤维：高纯度的二氧化硅或者石英玻 璃熔融体中，拉出直径为100μ的细丝
铝锂合金
降低密度、提高强度 例如：减轻飞机质量，降低油耗，提高性能。
.
13
7.2.4新型金属材料
形状记忆合金
不可思议的“记忆力”：一般金属材料受到外 力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点， 就产生塑性变形，压力消除后留下永久变形。 但有些材料，在发生了塑性变形后，经过合适 的热过程，能够回复到变形前的形状，这种现 象叫做形状记忆效应（SME）。具有形状记忆效 应的金属一般是由两种以上金属元素组成的合 金，称为形状记忆合金（SMA）。
子材料 20世纪80年代以来：新材料技术
.
3
7.1.2化学与材料的关系
何谓材料？
指：人类利用化合物的某些功能来制作 物件时用的化学物质。
何谓化学？
指：在原子、分子水平上研究物质的组 成、结构、性能变化以及应用的科学。
结论：化学是材料发展的源泉
.
4
7.1.3材料的分类
按用途
结构材料：利用材料的力学和理、化性质
功能材料：利用材料的热、光、电、磁等性 能
按成分和特性
金属材料：黑色金属和有色金属
陶瓷材料：传统陶瓷和特种陶瓷
高分子材料:塑料、合成纤维和合成橡胶
复合材料：多种材料. 复合组成
5
§7.2 金属材料
7.2.1金属键和金属的晶体结构
7.2.2钢铁 7.2.3铝合金和铝锂合金
7.2.4新型金属材料
高温合金
涡轮叶片 镍基和钴基高温合金
.
16
贮氢合金
传统存储和输送氢能源：气态或液体贮存
贮氢合金：利用金属或合金与氢形成氢化物
原理：利用四面体或者八面体空隙· 镁系贮氢合金、稀土系、混合稀土、钛系
非晶态合金
金属玻璃
.
17
§7.3 无机非金属材料
7.3.1传统陶瓷 7.3.2精细陶瓷
超导陶瓷在诸如磁悬浮列车、无电阻损耗 的输电线路、超导电机、超导探测器、超 导天线、悬浮轴承、超导陀螺以及超导计 算机等强电和弱电方面有广泛应用前景
.
25
纳米陶瓷
纳米陶瓷材料：在陶瓷材料的显微结构中，晶 粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平 （1～100nm），使得材料的强度、韧性和超 塑性大幅度提高，克服了工程陶瓷的许多不足 并对材料的力、热、电、磁、光等性能产生重 要影响，为替代工程陶瓷的应用开拓了新领域
第七章 无机材料
§7.1 材料科学发展概况 §7.2 晶体的基本性质
§7.3 晶体的对称性和晶系 §7.4 晶体材料 §7.5 晶体缺陷
.
1
§7.1 材料科学发展概况
7.1.1材料发展的历史 7.1.2化学与材料的关系 7.1.3材料的分类
.
2
7.1.1材料发展的历史
石器时代：旧石器时代——陶瓷 青铜时代：铜以及青铜 铁器时代：铁 产业革命：以钢铁为中心的金属材料 二战后：金属材料、陶瓷材料和合成高分
.
14
记忆合金在航空航天领域内的应用：例如人 造卫星上庞大的天线，发射卫星之前，将抛 物面天线折叠起来装进卫星体内，人造卫星 到预定轨道后只需加温，折叠的卫星天线因 具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面 形状
记忆合金在日常生活中的应用：例如记忆合 金制成的弹簧，把这种弹簧放在热水中，弹 簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立 即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控 制浴室水管的水温在热水温度过高时通过 “记忆”功能，调节或关. 闭供水管道，避免 15
.
18
7.3.1传统陶瓷
传统陶瓷材料的主成分 为硅酸盐，包括天然硅酸 盐和人造硅酸盐 硅酸盐制品性质稳定、 熔点较高、难熔于水，应 用广泛 硅酸盐制品一般以黏土 （高岭土）、石英、长石 为原料
.
19
7.3.2精细陶瓷
高温结构陶瓷
陶瓷发动机汽车
氮化硅：机械强度高、硬度高、热膨胀系数 低、导热好、化学稳定性高。
降低光损耗
可制成光缆：质量轻、体积小、结构紧凑、绝 缘性能好、寿命长、输送距离长、保密性好、 成本低等
.
22
生物陶瓷
器官修复和再造 氧化铝陶瓷：假牙、人工关节等 氧化锆陶瓷：牙根、骨、股关节等 羟基磷灰石：颌骨、耳听骨修复颌人工牙种植
等
.
23
超导陶瓷
具有超导性的陶瓷材料。其主要特性是在一定 临界温度下电阻为零，即所谓零阻现象
.
10
钢铁：铁碳合金体系的总称。
生铁：灰口铁、白口铁、球墨铸铁 纯铁 钢：低碳钢、中碳钢和高碳钢
.
11
金属间隙固溶体：
奥氏体 铁素体 渗碳体 马氏体 合金钢
.
12
7.2.3铝合金和铝锂合金
铝
自然界中含量最多的金属元素 良好的导电、导热性能、优良的延展性 主要作铝合金，用于航空、汽车以及建筑业
.
6
7.2.1金属键和金属的晶体结构
金属的特点
金属光泽、传热、导电性和延展性
内部结构
金属键——自由电子 金属原子密堆积
.
7
.
8
7.2.2钢铁
地壳中的铁：氧化物、硫化物、碳酸盐
磁铁矿
赤铁矿
.
9
铁的冶炼
高炉冶炼是把铁 矿石还原成生铁 的连续生产过程。 炉冶炼用的原料 主要由铁矿石、 燃料（焦炭）和 熔剂（石灰石） 三部分组成。
在磁场中其磁感应强度为零，即抗磁现象或称 迈斯纳效应（Meissner effect）
分类：低温超导、高温超导
.
24
1973年，铌锗合金，临界超导温度为23.2K
1986年，镧－钡－铜－氧临界超导温度为 35K
1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中国 科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材 料上把临界超导温度提高到90K以上
.
26
纳ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ陶瓷的特性主要在于力学性能方面，包 括纳米陶瓷材料的硬度，断裂韧度和低温延 展性等。纳米级陶瓷复合材料的力学性能， 特别是在高温下使硬度、强度得以较大的提 高。有关研究表明，纳米陶瓷具有在较低温 度下烧结就能达到致密化的优越性，而且纳 米陶瓷出现将有助于解决陶瓷的强化和增韧 问题。如果陶瓷材料以纳米晶的形式出现， 可观察到通常为脆性的陶瓷可变成延展性的 在室温下就允许有大的弹性形变
1300℃
3Si + 2N2
Si3N4
.
20
透明陶瓷
原理：高纯原料、排除气孔 氧化物透明陶瓷：烧结白刚玉、氧化镁、氧化
钇
非氧化物透明陶瓷：砷化镓、硫化锌、硒化锌 制造高压钠灯、防弹汽车的车窗、轰炸机的轰
炸瞄准器等
.
21
光导纤维
石英玻璃纤维：高纯度的二氧化硅或者石英玻 璃熔融体中，拉出直径为100μ的细丝
铝锂合金
降低密度、提高强度 例如：减轻飞机质量，降低油耗，提高性能。
.
13
7.2.4新型金属材料
形状记忆合金
不可思议的“记忆力”：一般金属材料受到外 力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点， 就产生塑性变形，压力消除后留下永久变形。 但有些材料，在发生了塑性变形后，经过合适 的热过程，能够回复到变形前的形状，这种现 象叫做形状记忆效应（SME）。具有形状记忆效 应的金属一般是由两种以上金属元素组成的合 金，称为形状记忆合金（SMA）。
子材料 20世纪80年代以来：新材料技术
.
3
7.1.2化学与材料的关系
何谓材料？
指：人类利用化合物的某些功能来制作 物件时用的化学物质。
何谓化学？
指：在原子、分子水平上研究物质的组 成、结构、性能变化以及应用的科学。
结论：化学是材料发展的源泉
.
4
7.1.3材料的分类
按用途
结构材料：利用材料的力学和理、化性质
功能材料：利用材料的热、光、电、磁等性 能
按成分和特性
金属材料：黑色金属和有色金属
陶瓷材料：传统陶瓷和特种陶瓷
高分子材料:塑料、合成纤维和合成橡胶
复合材料：多种材料. 复合组成
5
§7.2 金属材料
7.2.1金属键和金属的晶体结构
7.2.2钢铁 7.2.3铝合金和铝锂合金
7.2.4新型金属材料
高温合金
涡轮叶片 镍基和钴基高温合金
.
16
贮氢合金
传统存储和输送氢能源：气态或液体贮存
贮氢合金：利用金属或合金与氢形成氢化物
原理：利用四面体或者八面体空隙· 镁系贮氢合金、稀土系、混合稀土、钛系
非晶态合金
金属玻璃
.
17
§7.3 无机非金属材料
7.3.1传统陶瓷 7.3.2精细陶瓷
超导陶瓷在诸如磁悬浮列车、无电阻损耗 的输电线路、超导电机、超导探测器、超 导天线、悬浮轴承、超导陀螺以及超导计 算机等强电和弱电方面有广泛应用前景
.
25
纳米陶瓷
纳米陶瓷材料：在陶瓷材料的显微结构中，晶 粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平 （1～100nm），使得材料的强度、韧性和超 塑性大幅度提高，克服了工程陶瓷的许多不足 并对材料的力、热、电、磁、光等性能产生重 要影响，为替代工程陶瓷的应用开拓了新领域
第七章 无机材料
§7.1 材料科学发展概况 §7.2 晶体的基本性质
§7.3 晶体的对称性和晶系 §7.4 晶体材料 §7.5 晶体缺陷
.
1
§7.1 材料科学发展概况
7.1.1材料发展的历史 7.1.2化学与材料的关系 7.1.3材料的分类
.
2
7.1.1材料发展的历史
石器时代：旧石器时代——陶瓷 青铜时代：铜以及青铜 铁器时代：铁 产业革命：以钢铁为中心的金属材料 二战后：金属材料、陶瓷材料和合成高分