化學與材料

2022-09-10 03:42:02 字數 2419 閱讀 7493

摘要:材料是人類文明的物質基礎,新材料是高階技術發展的基礎和先導,每一項重大新技術的發現,往往都依賴於新材料的發展。新的材料也使人類的物質生活得以改善。

關鍵詞:超耐熱合金,超低溫合金,超塑性合金,形狀記憶合金,先進陶瓷

正文:新型金屬材料;傳統的金屬工業在冶煉,澆鑄,加工和熱處理方便不斷出現新工藝。新型的金屬材料,如高溫合金,貯氫合金,形狀記憶合金等一系列從結構到物理力學性質均有新特色的新材料相繼出現。

各種特殊形態的金屬材料,如,薄膜,微粉和稀釋合金等,在電性,磁性,強度,耐蝕性等方面都取得了很大的進展,正在或即將獲得廣泛的應用。

超耐熱合金,在高於700 ℃的高溫下工作的金屬通稱超耐熱合金,又稱高溫合金。出現於20世紀30年代,其發展和使用溫度的提高與航空航天技術發展緊密相關。根據用途和工作條件的不同,對效能的要求有所不同。

在高溫下有優良的抗腐蝕性 。在高溫下有較高的強度和韌性 。

超低溫合金,超低溫技術-能夠獲得接近於絕對零度低溫的技術。防止低溫脆性-新增金屬鎳採用麵心立方結構的金屬。 在低溫下具備一定的熱穩定性能 。

常見的超低溫材料有:低溫鋁合金,低溫銅合金,低溫鈦合金。

超塑性合金,「超塑性現象」的發現 :2023年,德國人羅森漢在zn-al-cu三元共晶合金的研究中,發現這種合金經冷軋後具有暫時的高塑性。超塑性鋅合金具有成型加工溫度低、成型性和耐腐蝕性好等優點。

因此,除了製作各種複雜形狀的容器外,還被廣泛用作建築材料。

微細晶粒超塑性(或恆溫超塑性) :原材料必須具有微細的等軸晶粒組織,多數發生在共析合金或共晶合金中。 相變超塑性(或轉變超塑性):

不要求材料有超細晶粒,而是在一定的溫度和負荷條件下,經過多次的迴圈相變或同素異形轉變獲得大延伸。

超塑性合金的應用:(1)高變形能力的應用 :適合於像熱塑性塑料板的真空成型或氣壓成型那樣的加工方式。

(2)固相結合能力的利用 :晶粒的超細化,在軋制黏合多層材料、包覆材料、複合材料等方面得到應用,也在以箔材或粉粒形式的粘合材料方面開發了一些新用途。 (3) 減振能力的利用 :

與其他材料復合製成不同形狀、不同尺寸的部件,用於需要減振的地方,也可以作為消音材料和部件使用。

形狀記憶合金,2023年,瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到「記憶」效應,即合金的形狀被改變之後,一旦加熱到一定的躍變溫度時,它又可以魔術般地變回到原來的形狀,人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。鼻祖是金鎘合金。效能:

彎曲量大,塑性高 ,在記憶溫度以上恢復以前形狀。分類: 單程記憶效應 :

在較低的溫度下變形,加熱後可恢復變形前的形狀。雙程記憶效應 :加熱時恢復高溫相形狀,冷卻時又能恢復低溫相形狀。

全程記憶效應 :加熱時恢復高溫相形狀,冷卻時變為形狀相同而取向相反的低溫相形狀。 應用:

(1)航空航天工藝:人造衛星上龐大的天線可以用記憶合金製作。發射人造衛星之前,將拋物面天線摺疊起來裝進衛星體內,人造衛星到預定軌道後,只需加溫,天線就恢復拋物面形狀。

(2)醫療領域: 人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、各類腔內支架、栓塞器、心臟修補器、血栓過濾器、介入導絲和手術縫合線 。(3)防燙傷閥,眼睛框架等生活用品。

先進陶瓷:1,先進結構陶瓷 :以利用力學和熱學效能為主的材料,因此又可稱為高溫結構陶瓷。

2 ,先進功能陶瓷 :以利用電、磁、光、鐵電、壓電、熱釋電等效能能及其偶合為主的材料,亦稱為電子陶瓷。結構陶瓷又分為:

氮化矽陶瓷 ( 與一般矽酸鹽陶瓷不同之處在於氮化矽的結合屬於共價鍵性質的結合,因而有結合力強、絕緣性好的特點。 )碳化矽陶瓷(熱膨脹係數小、密度小(只有重金屬的三分之一)、導熱係數大。常用於製備太空飛行器燃燒室、火箭噴嘴及軸承、滾珠、機械密封件等)碳化硼陶瓷,(高硬度、高熔點和低密度,良好的物理效能和優越的抗化學侵蝕能力,應用在民用、航空和軍事等領域) 氧化鋁陶瓷(由於強度高,耐高溫,絕緣性好,耐腐蝕,並具有良好的機電效能,廣泛應用於電子、機械、化工工業。

)新型層狀陶瓷(ti3sic2層狀陶瓷,ti3sic2的奈米層片狀結構使其兼有金屬和陶瓷的很多優點,似金屬一樣是良好的電和熱的導體,可切削,柔軟,對熱衝擊不敏感,高溫表現為塑性;又似陶瓷具有抗氧化、耐腐蝕、耐高溫,其高溫強度超過所有的高溫合金)。

功能陶瓷:鐵電壓電陶瓷 (具有壓電效應 ,具有熱釋效應 ,具有電光效應)離子導電陶瓷(作為新型的化學電源,如以lii作隔膜的鋰碘電池已成為心臟起搏器的一次性電源。製造化學感測器,例如,以zro2為核心元件的氧分析器,用於爐氣含氧量的測量以控制燃燒狀,還可用於汽車尾氣含氧量的測定以控制空氣燃料比)。

半導體陶瓷(製成的發熱元件廣泛應用於工業醫療器械和家用電器上,如電飯鍋、細菌培養恆溫器等。製成的氣敏陶瓷感測器已用於城市煤氣的檢測 。具有獨特的電導特性和氧敏特性,可作為氣體感測器材料。

製成濕度感測器,應用於烤爐和微波爐中)。微波陶瓷材料(可製造微波濾波器和振盪器,以滿足現代微波積體電路的需要,也廣泛應用於衛星電視,雷達和數字通訊中)超導陶瓷。

新的材料使人類的物質生活得以改善。材料的發展也標誌著人類社會的歷史程序。隨著科學技術日新月異的發展,相應的人們的生活越來越好,社會發展的也將越來越好。

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