基本信息
文件名称:《仿生材料学基础》课件 第二章 材料学基础.pptx
文件大小:14.57 MB
总页数:217 页
更新时间:2025-07-03
总字数:约1.72万字
文档摘要

;材料按化学组成(或基本组成)分类

根据材料的性能分类

材料按服役的领域来分类

材料按结晶状态分类

材料按材料的尺寸分类;金属材料是由化学元素周期表中的金属元素组成的材料。可分为由一种金属元素构成的单质(纯金属);由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素构成的合金。合金又可分为固溶体和金属间化合物。;在112种元素中,He,Ne,Ar等6种惰性元素和C、Si、N等16种非金属元素,90种为金属元素。除Hg之外,单质金属在常温下呈现固体形态,外观不透明,具有特殊的金属光泽及良好的导电性和导热性。在力学性质方面,具有较高的强度、刚度、延展性及耐冲击性。

合金是由两种或两种以上的金属元素,或金属元素与非金属元素熔合在一起形成的具有金属特性的新物质。合金的性质与组成合金的各个相的性质有关,同时也与这些相在合金中的数量、形状及分布有关。;

; ; ;铜合金:包括黄铜、青铜、白铜等,用于机械、仪表、电机、化工、造船、汽车等工业。

锌合金:用于电池锌板,照相和胶印印刷,铸造温度低用于模具和仪表零件等。

镍合金:高温强度高,用于航空、火箭发动机和核反应堆等。

锰合金:减振性能好,用于潜艇螺旋桨、钻杆等。;低熔点合金:铅(熔点327℃)、锡(232℃)、镉(321℃)、铋(271℃)等及其合金,用于保险丝、熔断器、焊料等。

(1)Wood合金组成为:质量分数50%Bi-25%Pb-13%Sn-12%Cd,熔点仅71℃,用于自动灭火设备,锅炉安全装置以及信号仪表。

(2)焊锡:组成为质量分数37%Pb-63%Sn,熔点183℃.

(3)液体合金:组成质量分数77.2%K-22.8%Na,熔点-12.3℃,应用于原子能反应堆的冷却剂.

难熔金属:钨合金(熔点3407℃),用于电光源材料、电子发射材料,军事上用作穿甲弹;钼合金(2610℃)、铌合金(2477℃)、钽合金(2985℃),在飞机、宇航、核工业等领域有广泛应用。; ;所谓形状记忆效应是指合金材料在一定条件下,变形后仍能恢复到变形前原始形状的能力。

1951年美国人首先发现Au-Cd合金有记忆形状的特性。现已发现有多种合金系统都存在形状记忆效应。

形状记忆合金具有传感和驱动双重功能,是一种智??材料,可广泛应用于宇航,自控,医疗和生活等领域,;改变外界条件如温度,使材料由一种晶体结构变成另一种晶体结构,材料的力学性能和物理或化学性能也就随之改变,当温度恢复时材料的晶体结构也恢复到原来的状态,性质也随之复原。

;应用1)记忆合金铆钉

2)紧固件

3)卫星自展天线(镍—钛)

4)形状记忆合金发动机

……;紧固件

待连接管;某些过渡金属、合金和金属间化合物,由于其特殊的晶体结构,氢原子容易进入其晶格间隙形成金属氢化物,氢与这些金属的结合力很弱,但贮氢量很大,可以贮存比其本身体积大1000~1300倍的氢,加热时氢又能释放出来.

1968年美国首先发现镁-镍合金具有吸氢特性,69年荷兰发现钐钴(SmCo5)合金,随后又发现镧-镍(LaNi5)合金在常温下具有良好的可逆吸放氢性能,引起了人们极大的关注。

已成功开发了镁系,稀土系,钛系,锗系贮氢合金。

贮氢合金贮运氢气,既轻便又安全,作为一种新型贮能材料具有极为广泛的应用前景。;应用;一般金属材料的长期使用温度500~600℃,能在高于700℃工作的金属合金称为耐热合金

“耐热”是指材料在高温下能保持足够强度和良好抗氧化性

耐热合金通常是由第ⅤB~ⅦB和Ⅷ族高熔点金属形成的合金

(1)广泛应用于制造涡轮发电机,各种燃气轮机热端部件等

(2)包括铁基,镍基,钴基,铌基和钨基等合金

提高钢铁耐热性的途径:

(1)设法提高金属键的强度.金属键的强度与原子中成单电子数有关,所以与Cr,Mo,W等形成合金可提高耐热性

(2)加入可形成耐高温化合物如碳化物的金属,形成合金;耐腐蚀金属:通常具备下述条件之一

(1)热力学稳定性高:一般是贵金属Pt,Pd,Au,Ag,Cu等

(2)易于钝化的金属:Al,Nb,Ta,Ti,Zr,Cr等

(3)表面能生成难溶的和保护性良好的腐蚀产物膜的金属,通过特定腐蚀介质来实现

耐腐蚀合金:抵抗介质侵蚀能力比一般金属材料更高

(1)与热稳定性高的贵金属形成合金

(2)与易钝化金属形成合金

(3)在合金表面形成致密保护膜;磁性体是由电磁作用而产生磁化的物质.凡是能磁化到较大磁化强度并在实际中可利用其磁性的强磁性体称为磁性材料;矫顽力极大,且以剩余磁通密度很高为特征,称为硬磁材料或永磁材料.