《材料科学基础 教学课件 ppt 作者 王章忠 1_ 第十六章 功 能 材 料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料科学基础 教学课件 ppt 作者 王章忠 1_ 第十六章 功 能 材 料（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节 概 述,一、材料发展新阶段,第十六章 功 能 材 料,二、功能材料的特点,1.多功能化 功能材料往往具有多种功能，如减振合金，既具有减振阻尼功能，又有结构材料的性能；NiTi合金既是形状记忆合金，又是超弹性材料。 2.材料与元件一体化 结构材料常以材料形式为最终产品，并对其本身进行性能评价；而功能材料则以元件形式为最终产品，并对元件的特性与功能进行评价，材料的研究开发与元器件也常常同步进行，即材料元件一体化。,3.制造和应用的高技术性、性能和质量的高精密性及高稳定性 为了赋予材料与元件的特定性能，需要严格控制材料成分(如高纯或超纯要求、微量元素或特种添加剂含量等)和内部结构及表面质量，
2、这往往需进行特殊制备与处理工艺；元器件的性能常常要求稳定在1106(每摄氏度或每年)的数量级以上。 4.材料形态多样性 功能材料的形态多种多样，同一成分的材料形态不同时常会呈现不同的功能：如Al2O3陶瓷材料，拉成单晶时为人造宝石；烧结成多晶时常用作集成电路基板材料、透光陶瓷等；多孔质化时是催化剂的良好载体与过滤材料；纤维化时为良好的绝热保温材料。,三、功能材料的分类,表16-1 功能材料分类,四、功能材料的发展,1.多功能化 实现功能材料多功能化的重要途径，是利用各种新技术、新工艺来改变材料的结构形态，进一步丰富现有材料的功能并扩大新型功能材料的应用。 2.功能复合化 材料性能之间的转换是一
3、个普通现象，而材料复合是材料制备的重要手段，通过材料复合和性能转换耦合，可以产生与原材料不同的新功能效应，见表16-2。 3.智能化 智能化是功能材料发展的高级阶段。 4.发展功能材料的新概念、新设计和新工艺 提出的新概念有梯度化、低维化、分子组装、超分子化和生物分子化等，新设计有分子设计、化学模式识别设计、非平衡态设计等，新工艺有离子注入、分子束外延、生物技术等。,一、导电材料,(一)常用导电金属材料 (二)厚膜与薄膜导体布线材料 (三)导电高分子材料 (四)超导电材料,第二节 电功能材料,表16-3 高导电纯铜与高铜合金的品种和性能,表16-4 导电纯铝和铝合金的品种和性能,二、电阻材料,
4、(一)精密电阻材料 精密电阻按材料分，有金属膜精密电阻、线绕精密电阻和金属箔精密电阻几类。金属膜精密电阻的精度较高，但阻值温度系数和分布参数指标略低；线绕精密电阻的阻值精度和温度系数指标很高，但分布参数指标偏低；金属箔精密电阻的精度、阻值温度系数和分布参数各项指标都很高：精度可达10-6，温度系数可达0.310-6/，分布电容可低于0.5pF，分布电感可低于0.1H。 (二)膜电阻材料 薄膜电阻器是用类蒸发的方法将一定电阻率材料蒸镀于绝缘材料表面制成，一般这类电阻常用的绝缘材料是陶瓷基板。,三、电接点材料,(一)强电接点材料 (二)弱电接点材料 (三)复合接点材料 一般电气条件而以电流为主时电
5、接点材料分类如下： (1）30-50毫安以下时用金及金合金系电接点； （2）50毫安-20安用银合金系电接点、铂族合金系电接点、银氧化物系电接点； （3）20安心上用银氧化物系电接点。 随着电流增大，由电弧造成的影响加剧，因此要求抗熔焊性、耐损耗性能优良的电接点材料。,一、软磁材料,(一)电工纯铁 (二)铁硅合金(电工硅钢片) (三)铁镍合金(通称坡莫合金Permalloy) (四)铁钴合金 (五)非晶、微晶和纳米晶软磁材料,第三节 磁功能材料,二、硬磁材料(永磁材料),1.淬火磁钢 在wc1.0%左右的碳钢中加入Cr、W、Mo、Al等元素制成铬钢(2J63)、钨钢(2J64)、铬钴钢(2J6
6、5)等。 2.析出硬化铁基合金 以-Fe为基弥散析出金属间化合物FemXn(X代表Co、W、Mo、V等)来提高硬磁性能，包括FeCoW(2J51)、FeCoMo(2J25)等。 3.铝镍钴系和铁铬钴系合金 铝镍钴系硬磁合金以高剩磁为主要特征，常见牌号有LN10、LNG40(GB47531984)。 4.铁氧体硬磁材料 主要包括钡铁氧体(BaO6Fe2O3)和锶铁氧体(SrO6Fe2O3)两种，常用牌号有Y10T、Y25BH等。,5.稀土硬磁材料 此类材料是以稀土金属RE(主要是钐Sm、钕Nd、镨Pr)和过渡族金属TM(主要是钴Co、铁Fe)为主要成分制成，通常分为三代：第一代稀土硬磁材料REC
7、o5型(如SmCo5)；第二代稀土硬磁材料RE2TM17型；第三代稀土材料Nd-Fe-B型。 6.粘结硬磁材料 大多数硬磁材料都较脆、加工性能较差，为此而开发的粘结硬磁材料是将磁性粉末用高分子材料或低熔点金属粘结起来，制成各种形状尺寸的磁体，如冷库和电冰箱门框密封条、静电复印机和传真机中的磁辊、工件固定吸盘、磁轴承等。,一、发热材料,(一)金属发热材料 (二)陶瓷发热材料 高温烘烧陶瓷发热片(MCH)是直接在AL2O3氧化铝陶瓷生坯上印刷电阻浆料后,在1600左右的高温下烘烧,然后再经电极、引线处理后,所生产的新一代中低温发热元件.是继合金电热丝,PTC加热元件之后的又一个换代新品,广泛用于日
8、常生活、工农业技术、通讯、医疗、环保、等各个需要中低温加热的众多领域。在家用电热电器方面:如小型温风取暧器、电吹风、干衣机、暖气机、冷暖手机、电热炊具、座便陶瓷加热器、热水器等;在工业方面如工业烘工设备、电热粘合器、水油及酸碱液体加热器等;在电子行业方面如小型专用晶体器件恒温槽;在医疗方面如红外理疗仪、静脉注射液加热器等等。,第四节 热功能材料,二、膨胀合金,(一)低膨胀合金(因瓦合金) 室温附近线膨胀系数低于410/的铁基、钴基、铂基热膨胀合金，包括经典的因瓦合金(FeNi36)、超因瓦合金(FeNi31C05)、不锈因瓦合金(C054Cr9Fe)及FePt53合金。后者在一40附近具有最大
9、负值线膨胀系数(一3510/)，在040温度范围为一2710/。 (二)定膨胀合金(可伐合金) 含镍29%，钴17%的硬玻璃铁基封接合金。该合金在20450范围内具有与硬玻璃相近的线膨胀系数和相应的硬玻璃能进行有效封接匹配，和较高的居里点以及良好的低温组织稳定性，合金的氧化膜致密，容易焊接和熔接，有良好可塑性，可切削加工。 (三)高膨胀合金 线 膨胀系数 高于16x10-州的膨胀合金。广泛用做工程技术领域 中使用的测温元件。,三、热双金属,(1)普通型(常用型)。 (2)高敏感型。 (3)高温型。 (4)低电阻率型。 (5)耐蚀型。 (6)低温型。 表示热双金属特性的主要参量有：比弯曲。包括影
10、响热双金属弯曲量的所有材料特性。它是衡量热双金属对温度变化灵敏程度的一个重要参量。使用温度范围。热双金属可以正常工作的温度范围。包括线性温度范围和允许使用温度范围。弹性模量。计算热双金属元件产生的推力、力矩和内应力时所需的参量。电阻率。,一、热敏材料(温敏材料),表16-5 PTC热敏材料的应用,第五节 传感器用敏感材料,二、湿敏材料与气敏材料,(1)电解质系。 (2)有机物系。 (3)金属系。 (4)氧化物陶瓷系。,第六节 智能材料与结构,一、形状记忆材料 二、电/磁流变体材料 三、高分子人工肌肉材料 四、环境敏感高聚物 五、自组装基础智能材料 六、智能变色材料 七、光纤智能材料,一、形状记忆材料,表16-6 形状记忆合金的应用,二、电/磁流变体材料,(1)分散相。称被分散的物质为分散相，又称弥散相。 (2)连续相。连续介质称为连续相 (3)稳定剂。能增加溶液、胶体、固体、混合物的稳定性能化学物都叫稳定剂。它可以减慢反应，保持化学平衡，降低表面张力,防止光、热分解或氧化分解等作用。 (4)活化剂。活化剂是浮选药剂中调整剂之一。用以通过改变矿物表面的化学组成，消除抑制剂作用，使之易于吸附捕收剂。,
