材料化学导论__复习提纲(3)

2018-12-17 09:57

1组织超塑性(或恒温超塑性、微晶超塑性)特征:

(1)绝大多数合金的超塑性温度都很高,多数都在几百度到几千度。

(2)对变形速度的依赖性大。此种材料发生超塑性的速度范围很低,必须通过采用与之相适应的低速度加工来减少工序。

(3)能实现在低压下的固相结合。可用于制造含有超塑性合金的复合材料,也促进了使超塑性合金用于复合材料的开发利用。 (4)减震能力强。由于这种材料在超塑性温度附近有滞弹性行为, 故减震能力很强,可用于减震和消音材料。 (5)其他:由于晶粒细小,加工变形时表面光洁度较高,易于实现精细雕刻面的转印;

由于变形抗力极小,可用于难加工材料加工时的润滑剂;

由于具有耐腐蚀性、低导热性、耐辐射性、高弹性恢复能力、软磁性能等,可用于功能材料或功能—

结构材料。

2相变超塑性(或变态超塑性、动超塑性)

这类超塑性,并不要求材料有超细晶粒,而是在一定的温度和负荷条件下,经过多次的循环相变或同素异形转变获得大延伸。

变形的特点:初期时每一次循环的变形量比较小,而在一定次数之后,例如几十次之后,每一次循环可以得到逐步加大的变形,到断裂时,可以累积为大延伸。 六非晶态金属材料基本特征及应用。 1基本特征:

(1)非晶态形成能力对合金组分的依赖性:不同的合金组分形成非晶态时所需要的条件不同。纯金属比合金的条件更苛刻。

(2)结构的长程无序性和短程有序性:原子在三维空间呈拓扑无序状排列,不存在长程周期性,但在几个原子间距的范围内,原子的排列仍然有着一定的规律,因此可以认为非晶态合金的原子结构为“长程无序,短程有序”。 (3)热力学的亚稳性:非晶态金属处于热力学不稳定状态,有自发地向晶态转化的趋势。 (4)优异的性能:高强度、极软的磁特性、耐腐蚀性。 2应用:

(1)非晶态软磁材料方面:磁芯材料、磁致伸缩材料、磁头材料、磁泡材料、磁屏蔽材料。

(2)弹性方面:可用作雷达、计算机及信息处理器中的导声材料,为各类仪表良好精密弹簧、敏感元件材料。 (3)力学性能方面:作为传送带、高压管及轮胎的强化纤维丝,各种切割材料、刮胡须刀片材料、精密仪表结构材料及医用材料。

(4)耐腐蚀性方面:可部分代替一些不锈钢丝。可用于海底电缆、海军航空控制电缆、化学过滤器、反应器及其他化学工程构件。

第七章 新型功能材料

一形状记忆合金与普通金属、超弹性的区别与联系;图示表示并能叙述说明。

形状记忆合金含义:简称SMA,是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形,恢复其变形前原始形状的合金材料。

形状记忆合金的特性:①合金在某一温度下变形后,仍保持其变形的形状,但当温度升高到某一温度时,其形状恢复到变形前的原形状,即对以前的形状保持记忆特性,称为形状记忆效应。

②在高温(奥氏体状态)下发生的“伪弹性”(又称“超弹性“)行为,表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。

形状记忆合金与普通材料的变形及恢复特性差别如图所示:

a)普通金属;b) 超弹性;c) 形状记忆

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普通金属和合金,在弹性范围变形时,载荷去除后可恢复到原来形状,无永久变形,但当变形超过弹性范围时再去除载荷,材料不能恢复到原来形状而保留永久变形,加热并不能使此永久变形消除,如图a所示。

而形状记忆合金在变形超过弹性范围时,去载后虽也有残留变形,但当加热到某一温度时,残留变形消失而恢复到原来形状,如图c。

另外,形状记忆合金变形超过弹性范围后,在某一程度内,当去除载荷后,也能徐徐返回原形,如图b所示,这一特性称为超弹性。

二图示温度的单程记忆合金及双程记忆合金的区别并叙述说明。

1将高温母相冷却到开始在母相中发生马氏体转变的温度称为马氏体开始相变温度Ms。 2继续冷却到马氏体相变停止的温度称为Mf。

3将处于低温的马氏体相加热,到开始发生马氏体到母相的逆相变的温度称为As。 4继续加温到某一温度,马氏体相全部转变到原母相的状态,此温度为Af。 5通常加热和冷却的相变曲线形成一热滞回线, As-Ms存在温度差。

▽当一定形状的母相材料由Af以上冷却至Mf以下T1温度形成马氏体后, 在Mf以下变形,经加热至Af以上(T2),伴随逆相变,材料会自动回复其在母 相时的形状,称为单程形状记忆效应,如图a所示。

▽有的材料经适当“训练”后,不但对母相形状具有记忆,并且在再度冷却 时能回复马氏体变形后的形状,称为双程记忆效应,如图b所示。 三.膜分离的含义及优点。 1分离膜的含义:

指能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相或两部分的界面。

膜的形式可以是固态的,也可以是液态的。被膜分割的流体物质可以是液态的,也可以是气态的. 2膜分离的优点:

(1)可在常温下进行。有效成分损失极小,特别适用于热敏性物质,如抗生素等、医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩等。 (2)无相态变化。保持原有的风味。

(3)无化学变化。典型的物理分离过程,不用化学试剂和添加剂,产品不受污染。 (4)选择性好。可在分子级内进行物质分离,具有普通滤材无法取代的卓越性能。

(5)适应性强。处理规模可大可小,可以连续也可以间隙进行,工艺简单,操作方便,易于自动化。

第八章 功能转换材料

一了解热电材料的Seebeck效应、 Peltier效应 及Thomson效应 。

1热电效应(Seebeck效应):当两种不同金属接触时,它们之间会产生接触电位差。如果两种不同金属形成一个回路时,两个接头的温度不同,则由于该两接头的接触电位不同,电路中会存在一个电动势,因而有电流通过。电流与热流之间有交互作用存在,其温度梯度不但可以产生热流,还可以产生电流,这是一种热电效应,称为Seebeck效应,其所形成的电动势,称为Seebeck电动势。

Seebeck电动势的大小既与材料有关,也是温度差的函数。在温度差ΔT较小时,Seebeck电动势EAB与温度差呈线性关系,即EAB=SABΔT,式中SAB为材料A和B的相对Seebeck系数。

2.Peltier效应:是Peltier发现 Seebeck效应的逆效应,即当两种金属通过两个接点组成一回路并通以电流时,会使得一个接头发热而使另一个接头制冷,这就是Peltier效应。

由此效应而产生的热称为Peltier热,其数值大小既取决于两种材料的性质,也与通过的电流成正比,即QAB=ΠAB×I,式中ΠAB为材料A和B间的相对Peltier系数。

3.Thomson效应:Thomson发现,只考虑两个接头处发生的效应是不完全的,还必须同时考虑沿单根金属线由于其两端温度差而产生的电动势。

二了解压电材料及压电效应原理。

含 义:压电材料,受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。 压 电效应:压电材料是实现机械能与电能相互转变的工作物质。

①当压电材料受到机械应力时,会引起电极化,其极化值与机械应力成正比,这种现象称为正压电效应;

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②反过来,材料在电场作用下,产生一个在数量上与电场强度成正比的应变,这种现象称为逆压电效应。 压电效应原理:如果对压电材料施加压力,它便会产生电位差(称之为正压电效应),反之施加电压,则产生机械应

力(称为逆压电效应)。

如果压力是一种高频震动,则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时,则产生高频声信号(机械震动),这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说,压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。

三了解光电效应的机理

光电效应:物质由于受到光照而引发其某些电性质变化的这一现象称为光电效应。

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