金属间化合物的制备PPT课件
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几种重要的金属化合物PPT课件43(5份打包) 人教课标版
液和FeCl2溶液?
蠡县中学
探究：怎样区分FeCl3和FeCl2溶液？ FeCl2
浅绿色
鉴别方法
FeCl3
棕黄色 立即产生 红褐色沉淀
直接观色
白色沉淀迅速变灰 加NaOH溶液 绿色最后呈红褐色
加KSCN溶液
无现象
血红色
蠡县中学
(2)Fe 和Fe 的转化
科学探究：根据所学氧化还原知识，小组讨论，如何使 刚才实验所得两种溶液颜色发生变化？
Fe(OH)3+3H+== Fe3++3H2O； △ 2Fe(OH)3==== Fe2O3+3H2O；
蠡县中学
3、铁盐和亚铁盐
（1）Fe3+离子的检验: 向FeCl3和FeCl2溶液中分别加入KSCN溶液 滴入KSCN溶液 FeCl3溶液 溶液呈血红色 溶液颜色无变化
FeCl2溶液
交流和讨论: 还有哪些方法可以鉴别FeCl3溶
3+
2+
现象
所得的血红色溶液 溶液不显血红色 中加入铁粉
反应的离子方程式 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+
所得的无色溶液加 溶液变成血红色 2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ +2Cl¯ 入新制氯水
蠡县中学
Fe3+和Fe2+e3+
如何实现过程1和2的变化？ 【提示】过程1需加入适当的氧化剂,过程 2需加入适当的还原剂。
第三章 金属及其化合物
第二节 几种重要的金属化合物
铁的重要化合物
蠡县中学
1 知道FeO、Fe2O3、Fe3O4的颜色，状态和主
要化学性质以及Fe2O3在生活中的应用。
蠡县中学
探究：怎样区分FeCl3和FeCl2溶液？ FeCl2
浅绿色
鉴别方法
FeCl3
棕黄色 立即产生 红褐色沉淀
直接观色
白色沉淀迅速变灰 加NaOH溶液 绿色最后呈红褐色
加KSCN溶液
无现象
血红色
蠡县中学
(2)Fe 和Fe 的转化
科学探究：根据所学氧化还原知识，小组讨论，如何使 刚才实验所得两种溶液颜色发生变化？
Fe(OH)3+3H+== Fe3++3H2O； △ 2Fe(OH)3==== Fe2O3+3H2O；
蠡县中学
3、铁盐和亚铁盐
（1）Fe3+离子的检验: 向FeCl3和FeCl2溶液中分别加入KSCN溶液 滴入KSCN溶液 FeCl3溶液 溶液呈血红色 溶液颜色无变化
FeCl2溶液
交流和讨论: 还有哪些方法可以鉴别FeCl3溶
3+
2+
现象
所得的血红色溶液 溶液不显血红色 中加入铁粉
反应的离子方程式 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+
所得的无色溶液加 溶液变成血红色 2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ +2Cl¯ 入新制氯水
蠡县中学
Fe3+和Fe2+e3+
如何实现过程1和2的变化？ 【提示】过程1需加入适当的氧化剂,过程 2需加入适当的还原剂。
第三章 金属及其化合物
第二节 几种重要的金属化合物
铁的重要化合物
蠡县中学
1 知道FeO、Fe2O3、Fe3O4的颜色，状态和主
要化学性质以及Fe2O3在生活中的应用。
金属及其化合物ppt18(16份打包) 人教课标版3优质课件
尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的
主要性能,下列用途不切合实际的是 ( )
A.用来作保险丝
B.用于制造航天飞机
C.用来制造人造骨
D.用于家庭装修,作钛合金装饰门
解析:钛和钛的合金密度小,可塑性好,因此可用于航天领域,B正
确;由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”,可与人体
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5.古代的药金外观与金相似,常被误认为是金子,冶炼的方法如下:
将碳酸锌、赤铜(Cu2O)、木炭混合加热到800 ℃,得到金光闪闪的 “药金”。
(1)药金的主要成分是
。
(2)冶炼时发生反应的化学方程式为 。
解析:高温下,碳酸锌分解生成氧化锌和二氧化碳,木炭在高温下将
氧化亚铜和氧化锌还原为金属铜和锌,在这种高温下铜锌形成合金 而呈金黄色。
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2.常见的合金 (1)铜合金。
(2)钢。
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二、正确选用金属材料 1.金属材料的分类
纯金属 按组成分
合金
金属材料
黑色金属:包括铁、铬、锰以及它们的
按特 合金
征分 有色金属:除黑色金属以外的其他金
属及合金
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2.金属材料的正确选用 在选择金属材料时,常常要考虑以下几个方面: (1)主要性质和外观。 (2)物理性质:密度、硬度、强度、导电性、导热性。 (3)化学性质:对水的作用、耐腐蚀性。 (4)其他:价格、加工难度、日常维护等。
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1.下列物质中,不属于合金的是( )
A.硬铝
B.黄铜
C.钢铁
D.水银
解析:硬铝为Al-Cu-Mg-Mn-Si合金;黄铜为Cu-Zn合金;水银即单
金属基复合材料制备工艺PPT课件
缺点：
出现原材料被气流带走和沉积在效应器壁上等现象而损 失较大； 材料中孔隙率较大以及容易出现的疏松； 液滴容易氧化。
❖ 这种复合材料性能很好，但工艺复杂难以实用化。 ❖ 目前这种材料的应用尚不广泛，过去主要少量应用或试用
于航空、航天及其它军用设备上，现在正努力向民用方向 转移，特别是在汽车工业上有很好的发展前景。
31
可编辑课件
二.液态金属法
➢ 方法：金属基体处于熔融状态下与固体增强物复 合成材料的方法。工艺过程：液态金属浸渍 挤压铸造成型。
2. 混合：球磨机混合法； 3. 压粉（压密）：相当于成形工艺； 4. 脱气：为除去粉末、颗粒表面水分与吸附气体，防止烧结后材料内部气孔
（相当于干燥）； 5. 压粉坯的致密化：冷等静压、挤压法； 6. 烧结（固化）：常压、热压、真空热压、热等静压、热塑性变形烧结； 7. 塑性加工：赋予材料一定形状（热加工温度下变形）。
多层滤纸 铝制多孔底盖
湿型法制备预制块示意图
37
可编辑课件
举例：挤压铸造法---SiCp/Al复合材料
配置溶胶及颗粒清洗 添加适量溶胶并震荡搅拌
浇注及过滤 压制成型并保压 低温烘干后高温处理
预制块的制备工艺流程图
38
可编辑课件
烘干与烧结处理工艺
39
可编辑课件
SiC颗粒预制块
40
可编辑课件
SiCp/Al复合材料
25
可编辑课件
5.热轧法、热挤压法和热拉法
❖ 都是塑性成形热加工方法。 ❖ 热轧法主要用来将已经复合好的颗粒、晶须、短
纤维增强金属基复合材料锭坯进一步加工成板材。 ❖ 热挤压和热拉主要用于颗粒、晶须、短纤维增强
复合材料坯料的进一步加工，制成各种形状的管 材、型材、棒材等。 ❖ 经挤压、拉拔后复合材料的组织变得均匀、缺陷 较少、性能明显提高，短纤维和晶须还有一定的 择优取向，轴向抗拉强度提高显著。
出现原材料被气流带走和沉积在效应器壁上等现象而损 失较大； 材料中孔隙率较大以及容易出现的疏松； 液滴容易氧化。
❖ 这种复合材料性能很好，但工艺复杂难以实用化。 ❖ 目前这种材料的应用尚不广泛，过去主要少量应用或试用
于航空、航天及其它军用设备上，现在正努力向民用方向 转移，特别是在汽车工业上有很好的发展前景。
31
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二.液态金属法
➢ 方法：金属基体处于熔融状态下与固体增强物复 合成材料的方法。工艺过程：液态金属浸渍 挤压铸造成型。
2. 混合：球磨机混合法； 3. 压粉（压密）：相当于成形工艺； 4. 脱气：为除去粉末、颗粒表面水分与吸附气体，防止烧结后材料内部气孔
（相当于干燥）； 5. 压粉坯的致密化：冷等静压、挤压法； 6. 烧结（固化）：常压、热压、真空热压、热等静压、热塑性变形烧结； 7. 塑性加工：赋予材料一定形状（热加工温度下变形）。
多层滤纸 铝制多孔底盖
湿型法制备预制块示意图
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举例：挤压铸造法---SiCp/Al复合材料
配置溶胶及颗粒清洗 添加适量溶胶并震荡搅拌
浇注及过滤 压制成型并保压 低温烘干后高温处理
预制块的制备工艺流程图
38
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烘干与烧结处理工艺
39
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SiC颗粒预制块
40
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SiCp/Al复合材料
25
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5.热轧法、热挤压法和热拉法
❖ 都是塑性成形热加工方法。 ❖ 热轧法主要用来将已经复合好的颗粒、晶须、短
纤维增强金属基复合材料锭坯进一步加工成板材。 ❖ 热挤压和热拉主要用于颗粒、晶须、短纤维增强
复合材料坯料的进一步加工，制成各种形状的管 材、型材、棒材等。 ❖ 经挤压、拉拔后复合材料的组织变得均匀、缺陷 较少、性能明显提高，短纤维和晶须还有一定的 择优取向，轴向抗拉强度提高显著。
金属间化合物
1、什么是金属间化合物，性能特征？答：金属间化合物：金属与金属或金属与类金属之间所形成的化合物。
由两个或多个的金属组元按比例组成的具有不同于其组成元素的长程有序晶体结构和金属基本特性的化合物。
金属间化合物的性能特点：力学性能：高硬度、高熔点、高的抗蠕变性能、低塑性等；良好的抗氧化性；特殊的物理化学性质：具有电学、磁学、声学性质等，可用于半导体材料、形状记忆材料、储氢材料、磁性材料等等。
2、含有金属间化合物的二元相图类型及各自特点？答：熔解式金属间化合物相：在相图上有明显的熔化温度，并生成成分相同的液相。
通常具有共晶反应或包晶反应。
化合物的熔点往往高于纯组元。
分解式金属间化合物相：在相图上没有明显的熔解温度，当温度达到分解温度时发生分解反应，即β＜＝＞ L+ α 。
常见的是由包晶反应先生成的。
化合物的熔点没有出现。
固态生成金属间化合物相：通过有序化转变得到的有序相。
经常发生在一定的成分区间和较无序相低的温度范围。
通过固态相变而形成的金属间化合物相，可以有包析和共析两种不同的固态相变。
3、金属间化合物的溶解度规律特点？答：（ 1）由于金属间化合物的组元是有序分布的，组成元素各自组成自己的亚点阵。
固溶元素可以只取代某一个组成元素，占据该元素的亚点阵位置，也可以分布在不同亚点阵之间，这导致溶解度的有限性。
（2）金属间化合物固溶合金元素时有可能产生不同的缺陷，称为组成缺陷（空位或反位原子）。
但 M 元素取代化合物中 A 或 B 时， A 和 B 两个亚点阵中的原子数产生不匹配，就会产生组成空位或组成反位原子（即占领别的亚点阵位置）。
（3）金属间化合物的结合键性及晶体结构不同于其组元，影响溶解度，多为有限溶解，甚至不溶。
表现为线性化合物。
（4）当第三组元在金属间化合物中溶解度较大时，第三组元不仅可能无序取代组成元素，随机分布在亚点阵内，而且第三组元可以从无序分布逐步向有序化变化，甚至生成三元化合物。
4、金属间化合物的结构类型及分类方法？（未完）答：第一种分类方法：按照晶体结构分类（几何密排相（ GCP 相）和拓扑密排相（TCP 相））。
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第九讲 金属间化合物的制备
现代材料制备技术
一、金属间化合物简介
定义
金属间化合物(intermetallic compound)习惯上又称为中间 相(intermediatephase)，是合金中除固溶体之外的第2类 重要合金相。
按其本来的意义，是指合金相图上在中间成分区域内形成 的均质相，其晶体结构一般和组元金属不同，物理、化学 和力学性质则与组元金属更是相去甚远。
Ni3Si在硫酸中的优异耐蚀能力使化学工业很感兴趣。NiTi 之类的许多金属间化合物还呈现形状记忆效应，可用作热 开关和插接件。
现代材料制备技术
缺点
阻碍这类材料工业应用的主要不利因素是其室温塑性差和 断裂韧性低。纵然用在塑性较大的高温下，其脆性也使它 难以加工和装运。
有研究认为，这是因为塑性流动的简易滑移系数量少，滑 移矢量多，横向滑移有限，穿过晶界的滑移较难和杂质往 晶界上偏析等。
现代材料制备技术
现代材料制备技术
(2)高频感应加热
在水冷铜线圈内将导电金属料放入耐火材料坩埚，通入 200～400Hz的高频电流，由该焦耳热将金属熔化。这种 熔炼方法的优点是由于电磁效应搅拌金属熔液，使试样成 分容易均匀。这种方法不只是熔化试样，通过改进线圈的 形状还可进行金属的精炼提纯(区域熔炼法)或制备单晶。 对于铜或镍等比电阻小的金属的熔化，也可采用石墨坩埚 作发热体。为防止杂质从耐火材料混入熔融金属中，可采 用水冷铜制坩埚。
现代材料制备技术
二、金属间化合物的制备技术
燃烧合成法 高能球磨法 熔铸-熔炼法 气相沉积法
是目前制备金属间化合物较多采用的方法，它们各 有特点，但没有普遍适用性，各种方法都还存在一些理论 和实际问题有待解决。应当根据不同的用途和要求，选择 合适的制备方法。
现代材料制备技术
1、熔炼法
把几种金属块或金属粉末按要求的成分比例配合，经熔炼 后即可制得单相或多相金属间化合物。这时，根据所制备 化合物的熔点、蒸气压及与气体的反应等，必须相应确定 所用的电源、熔炼保护气氛等。另外，如使用的是金属粉 末，熔炼前需先压制成形及预烧结。
一般来说，形成金属间化合物的组元中至少有一种是金属 元素。
现代材料制备技术
特性
由于金属间化合物是介于金属合金和陶瓷之间的一类材料， 它们的长程有序化使其具有许多优异的机械性能，特别是 用作高温结构材料，其优越性更加明显 。
许多金属间化合物都显示出非常高的屈服强度，并且往往 能够维持到很高的温度。Ni3Al等化合物的屈服强度实际 上还随着温度的提高而增大，在高达600℃左右时仍然如 此；
现代材料制备技术
分类
根据结合键的类型，一般可分为离子化合物、共价化合物 和金属化合物；
也可根拓扑密堆相(TCP相)。
除一部分正常价化合物外，它们一般都具有金属性质。有 时也将具有很大成分范围的中间相称为次级固溶体或Ⅱ类 固溶体(second solid solution)，而用金属间化合物一词专 指均质范围比较狭窄、化学计量比较简单的中间相，也就 是只把在较窄的成分范围内具有同一结构的中间相称之为 金属间化合物。
纯金属丝。尤其Pt的抗氧化性极佳，可长期使用。 在1500～1800℃高温下，可选用钨W和钼Mo作发热体。 高于1500℃使用时，往往采用非金属电阻发热体，如硅
碳棒(SiC：烧结体)或石墨电极等。
现代材料制备技术
试样必须装在耐热体中熔炼，根据金属或合金不同，还应 选择适当的坩埚。
现代材料制备技术
现代材料制备技术
(3)电子束熔炼
在高真空下以钨丝作阴极，熔融
金属为阳极，施加直流高压电。
钨丝加热产生的热电子在高电压
下被加速，轰击金属表面从而使
金属料锭熔化。利用电磁聚焦线
强烈的原子间键合使其弹性模量很大，一般也能够维持到 高温；另外，原子间的牢固键合和复杂排列意味着金属间 化合物具有比无序化合金低得多的自扩散系数，从而提高 了抗蠕变扩散能力。
现代材料制备技术
应用
含有硅和铝等元素的金属间化合物在航空与航天工业中有 着广泛的应用前景，Ni3Al 和Ti3Al可望用作燃气涡轮发动 机的结构材料，而NiAl早就用作燃气涡轮叶片的结构涂层 材料了。
人们正在解决这些问题，并且已取得一些成果……
现代材料制备技术
进展
从20世纪50年代初就引起了材料科学家的注意，至今已 有50多年的研究开发历史。
有人将这50多年来的发展情况分为3个发展时期： (1)50年代初至60年代末为初期兴旺期； (2)60年代末至70年代末为表面沉寂期； (3)70年代末至今为“金属间化合物研究热”持续期。
现代材料制备技术
科学家们从多方面深入细致地研究了成分、显微组织、材 料制备过程中加工工艺因素对金属问化合物塑性的影响， 采用微合金化、宏观合金化、显微组织控制、纤维强韧化 等方法来改善其塑性和韧性，并取得了实质性的进展。
使得Ni3A1，Ti3A1，TiA1，Fe3Al，FeAl等金属间化合物 合金逐渐向实用化的目标迈进，为金属间化合物这一具有 特异性能的新型结构材料在航空、航天、化工、原子能工 业等高技术领域的广泛应用开辟了道路。
现代材料制备技术
(1)电阻加热
现代材料制备技术
现代材料制备技术
温度不需要太高，可用低电流加热，用合金电阻丝制作发 热体。例如，温度低于900℃时，可用铁-铬电阻丝；
温度更高而又长时间使用时，则用镍-铬电阻丝更为适宜。 至于铁铬铝电阻丝，即使在大气中使用，由于能生成表面
氧化铝保护膜，温度可高达1400℃。 在1500℃左右的高温下，可用铂丝Pt、钽丝Ta等高熔点
现代材料制备技术
由于日本学者首先解决了Ni3Al多晶材料的室温脆性，这 一具有开创性的研究成果大大加速了研究开发金属间化合 物结构材料的步伐，进而扩展到对
Fe-Al，Ti-Al系及另一个Ni-Al系化合物NiAl的研究。 最近几年来，对熔点更高的Al-Ta，Al-Nb系及铍化物、硅
化物等材料及以金属间化合物为基的复合材料也开展了进 一步的研究。
现代材料制备技术
一、金属间化合物简介
定义
金属间化合物(intermetallic compound)习惯上又称为中间 相(intermediatephase)，是合金中除固溶体之外的第2类 重要合金相。
按其本来的意义，是指合金相图上在中间成分区域内形成 的均质相，其晶体结构一般和组元金属不同，物理、化学 和力学性质则与组元金属更是相去甚远。
Ni3Si在硫酸中的优异耐蚀能力使化学工业很感兴趣。NiTi 之类的许多金属间化合物还呈现形状记忆效应，可用作热 开关和插接件。
现代材料制备技术
缺点
阻碍这类材料工业应用的主要不利因素是其室温塑性差和 断裂韧性低。纵然用在塑性较大的高温下，其脆性也使它 难以加工和装运。
有研究认为，这是因为塑性流动的简易滑移系数量少，滑 移矢量多，横向滑移有限，穿过晶界的滑移较难和杂质往 晶界上偏析等。
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现代材料制备技术
(2)高频感应加热
在水冷铜线圈内将导电金属料放入耐火材料坩埚，通入 200～400Hz的高频电流，由该焦耳热将金属熔化。这种 熔炼方法的优点是由于电磁效应搅拌金属熔液，使试样成 分容易均匀。这种方法不只是熔化试样，通过改进线圈的 形状还可进行金属的精炼提纯(区域熔炼法)或制备单晶。 对于铜或镍等比电阻小的金属的熔化，也可采用石墨坩埚 作发热体。为防止杂质从耐火材料混入熔融金属中，可采 用水冷铜制坩埚。
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二、金属间化合物的制备技术
燃烧合成法 高能球磨法 熔铸-熔炼法 气相沉积法
是目前制备金属间化合物较多采用的方法，它们各 有特点，但没有普遍适用性，各种方法都还存在一些理论 和实际问题有待解决。应当根据不同的用途和要求，选择 合适的制备方法。
现代材料制备技术
1、熔炼法
把几种金属块或金属粉末按要求的成分比例配合，经熔炼 后即可制得单相或多相金属间化合物。这时，根据所制备 化合物的熔点、蒸气压及与气体的反应等，必须相应确定 所用的电源、熔炼保护气氛等。另外，如使用的是金属粉 末，熔炼前需先压制成形及预烧结。
一般来说，形成金属间化合物的组元中至少有一种是金属 元素。
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特性
由于金属间化合物是介于金属合金和陶瓷之间的一类材料， 它们的长程有序化使其具有许多优异的机械性能，特别是 用作高温结构材料，其优越性更加明显 。
许多金属间化合物都显示出非常高的屈服强度，并且往往 能够维持到很高的温度。Ni3Al等化合物的屈服强度实际 上还随着温度的提高而增大，在高达600℃左右时仍然如 此；
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分类
根据结合键的类型，一般可分为离子化合物、共价化合物 和金属化合物；
也可根拓扑密堆相(TCP相)。
除一部分正常价化合物外，它们一般都具有金属性质。有 时也将具有很大成分范围的中间相称为次级固溶体或Ⅱ类 固溶体(second solid solution)，而用金属间化合物一词专 指均质范围比较狭窄、化学计量比较简单的中间相，也就 是只把在较窄的成分范围内具有同一结构的中间相称之为 金属间化合物。
纯金属丝。尤其Pt的抗氧化性极佳，可长期使用。 在1500～1800℃高温下，可选用钨W和钼Mo作发热体。 高于1500℃使用时，往往采用非金属电阻发热体，如硅
碳棒(SiC：烧结体)或石墨电极等。
现代材料制备技术
试样必须装在耐热体中熔炼，根据金属或合金不同，还应 选择适当的坩埚。
现代材料制备技术
现代材料制备技术
(3)电子束熔炼
在高真空下以钨丝作阴极，熔融
金属为阳极，施加直流高压电。
钨丝加热产生的热电子在高电压
下被加速，轰击金属表面从而使
金属料锭熔化。利用电磁聚焦线
强烈的原子间键合使其弹性模量很大，一般也能够维持到 高温；另外，原子间的牢固键合和复杂排列意味着金属间 化合物具有比无序化合金低得多的自扩散系数，从而提高 了抗蠕变扩散能力。
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应用
含有硅和铝等元素的金属间化合物在航空与航天工业中有 着广泛的应用前景，Ni3Al 和Ti3Al可望用作燃气涡轮发动 机的结构材料，而NiAl早就用作燃气涡轮叶片的结构涂层 材料了。
人们正在解决这些问题，并且已取得一些成果……
现代材料制备技术
进展
从20世纪50年代初就引起了材料科学家的注意，至今已 有50多年的研究开发历史。
有人将这50多年来的发展情况分为3个发展时期： (1)50年代初至60年代末为初期兴旺期； (2)60年代末至70年代末为表面沉寂期； (3)70年代末至今为“金属间化合物研究热”持续期。
现代材料制备技术
科学家们从多方面深入细致地研究了成分、显微组织、材 料制备过程中加工工艺因素对金属问化合物塑性的影响， 采用微合金化、宏观合金化、显微组织控制、纤维强韧化 等方法来改善其塑性和韧性，并取得了实质性的进展。
使得Ni3A1，Ti3A1，TiA1，Fe3Al，FeAl等金属间化合物 合金逐渐向实用化的目标迈进，为金属间化合物这一具有 特异性能的新型结构材料在航空、航天、化工、原子能工 业等高技术领域的广泛应用开辟了道路。
现代材料制备技术
(1)电阻加热
现代材料制备技术
现代材料制备技术
温度不需要太高，可用低电流加热，用合金电阻丝制作发 热体。例如，温度低于900℃时，可用铁-铬电阻丝；
温度更高而又长时间使用时，则用镍-铬电阻丝更为适宜。 至于铁铬铝电阻丝，即使在大气中使用，由于能生成表面
氧化铝保护膜，温度可高达1400℃。 在1500℃左右的高温下，可用铂丝Pt、钽丝Ta等高熔点
现代材料制备技术
由于日本学者首先解决了Ni3Al多晶材料的室温脆性，这 一具有开创性的研究成果大大加速了研究开发金属间化合 物结构材料的步伐，进而扩展到对
Fe-Al，Ti-Al系及另一个Ni-Al系化合物NiAl的研究。 最近几年来，对熔点更高的Al-Ta，Al-Nb系及铍化物、硅
化物等材料及以金属间化合物为基的复合材料也开展了进 一步的研究。