材料与社会课件

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1、材料与社会PPT课件材料与社会材料与社会Materialogy and Society 材料与社会PPT课件课程结业形式：论文n内容：与材料发展现状，材料应用现状，与材料的与社会发展有关的。n字数：3000字左右n格式：材料与社会PPT课件2.6 储氢合金保证清洁燃烧n20世纪60年代，材料王国里出现了能储存氢的金属和合金，统称为储氢合金（hydrogen storage metal）,这些金属或合金具有很强的捕捉氢的能力，它可以在一定的温度和压力条件下，氢分子在合金(或金属)中先分解成单个的原子，而这些氢原子便“见缝插针”般地进入合金原子之间的缝隙中，并与合金进行化学反应生成金属氢化物(me

2、tal hydrides)，外在表现为大量“吸收”氢气，同时放出大量热量。而当对这些金属氢化物进行加热时，它们又会发生分解反应，氢原子又能结合成氢分子释放出来，而且伴随有明显的吸热效应。材料与社会PPT课件n别看储氢合金的金属原子之间缝隙不大，但储氢本领却比氢气瓶的本领可大多了，因为它能像海绵吸水一样把钢瓶内的氢气全部吸尽。具体来说，相当于储氢钢瓶重量1/3的储氢合金，其体积不到钢瓶体积的1/10，但储氢量却是相同温度和压力条件下气态氢的1000倍，由此可见，储氢合金不愧是一种极其简便易行的理想储氢方法。采用储氢合金来储氢，不仅具有储氢量大、能耗低，工作压力低、使用方便的特点，而且可免去庞大的

3、钢制容器，从而使存储和运输方便而且安全。材料与社会PPT课件目前储氢合金主要包括有钛系、锆系、铁系及稀土系储氢合金。其主要用途包括以下几个方面:n（1）氢气分离、回收和净化材料。化学工业、石油精制以及冶金工业生产中，通常有大量的含氢尾气排出，含氢量有些达到5060%，而目前多是采用排空或者白白的燃烧处理。因此，对这部分加以回收利用，在经济上有巨大的意义。另外，集成电路、半导体器件、电子材料和光纤等产业中，需要超高纯氢体。利用储氢合金对氢原子有特殊的亲和力，而对其他气体杂质择优排斥的特性，即利用储氢合金具有只选择吸收氢和捕获不纯杂质的功能，不但可以回收废气中的氢，而且可以使氢纯度高于 99.99

4、99%以上，价格便宜、安全，具有十分重要的社会效益和经济意义。材料与社会PPT课件n（2）制冷或采暖设备材料。由于储氢合金具有在吸氢化学反应时放出大量热，而在放氢时吸收大量热的特性，因此，人们可以利用储氢合金的这种放热吸热循环，可进行热的储存和传输，制造制冷或采暖设备。美国和日本竞相采用储氢合金制成太阳能和废热利用的冷暖房，其原理就是利用储氢合金在吸氢时的放热反应和释放氢时的吸热反应。我国北京有色金属研究总院则利用储氢合金储放氢过程的吸放热循环效应，制造了一台可以制冷到77K的制冷机，该机器可用于工业、医疗等行业需要低温环境的场合。材料与社会PPT课件n3）镍氢充电电池。由于目前大量使用的镍镉

5、电池（NiCd）中的镉有毒，使废电池处理复杂，环境受到污染，因此它将逐渐被用储氢合金做成的镍氢充电电池（NiMH）所替代。从电池电量来讲，相同大小的镍氢充电电池电量比镍镉电池高约1.52倍，且无镉的污染，现已经广泛地用于移动通讯、笔记本计算机等各种小型便携式的电子设备。目前，更大容量的镍氢电池已经开始用于汽油/电动混合动力汽车上，利用镍氢电池可快速充放电过程，当汽车高速行驶时，发电机所发的电可储存在车载的镍氢电池中，当车低速行驶时，通常会比高速行驶状态消耗大量的汽油，因此为了节省汽油，此时可以利用车载的镍氢电池驱动电动机来代替内燃机工作，这样既保证了汽车正常行驶，又节省了大量的汽油，因此，混合

6、动力车相对传统意义上的汽车具有更大的市场潜力，世界各国目前都在加紧这方面的研究。材料与社会PPT课件2.7钛及钛合金与人工牙齿n钛是周期表中第钛是周期表中第BB类元素，外观似钢，熔点达类元素，外观似钢，熔点达1 672 1 672，属难，属难熔金属。钛在地壳中含量较丰富，远高于熔金属。钛在地壳中含量较丰富，远高于CuCu、ZnZn、SnSn、PbPb等常见等常见金属。我国钛的资源极为丰富，仅四川攀枝花地区发现的特大型金属。我国钛的资源极为丰富，仅四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿中，伴生钛金属储量约达钒钛磁铁矿中，伴生钛金属储量约达4.24.2亿吨，接近国外探明钛亿吨，接近国外探明钛储量的总

7、和。储量的总和。n纯钛机械性能强，可塑性好，易于加工，如有杂质，特别是纯钛机械性能强，可塑性好，易于加工，如有杂质，特别是0 0、N N、C C等元素存在，会提高钛的强度和硬度，但会降低其塑性，增加等元素存在，会提高钛的强度和硬度，但会降低其塑性，增加脆性。脆性。n 钛是容易钝化的金属，且在含氧环境中，其钝化膜在受到破坏钛是容易钝化的金属，且在含氧环境中，其钝化膜在受到破坏后还能自行愈合。因此，钛对空气、水和若干腐蚀介质都是稳定后还能自行愈合。因此，钛对空气、水和若干腐蚀介质都是稳定的。钛和钛合金有优异的耐蚀性，只能被氢氟酸和中等浓度的强的。钛和钛合金有优异的耐蚀性，只能被氢氟酸和中等浓度的强

8、碱溶液所侵蚀。特别是钛对海水很稳定，将钛或钛合金放入海水碱溶液所侵蚀。特别是钛对海水很稳定，将钛或钛合金放入海水中数年，取出后，仍光亮如初，远优于不锈钢。中数年，取出后，仍光亮如初，远优于不锈钢。材料与社会PPT课件n钛的另一重要特性是密度小。其强度是不锈钢的钛的另一重要特性是密度小。其强度是不锈钢的3.53.5倍，铝合金倍，铝合金的的1.31.3倍，是目前所有工业金属材料中最高的。倍，是目前所有工业金属材料中最高的。n液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固溶体或金属化合物等各液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固溶体或金属化合物等各种合金。合金元素如种合金。合金元素如A1A1、V V、ZrZr、

9、SnSn、SiSi、MoMo和和MnMn等的加入，可等的加入，可改善钛的性能，以适应不同部门的需要。例如，改善钛的性能，以适应不同部门的需要。例如，Ti-A1-SnTi-A1-Sn合金有合金有很高的热稳定性，可在相当高的温度下长时间工作；以很高的热稳定性，可在相当高的温度下长时间工作；以Ti-Al-VTi-Al-V合金为代表的超塑性合金，可以合金为代表的超塑性合金，可以5050150150地伸长加工成型，地伸长加工成型，其最大伸长可达到其最大伸长可达到2 0002 000。而一般合金的塑性加工的伸长率最。而一般合金的塑性加工的伸长率最大不超过大不超过3030。n由于上述优异性能，钛享有由于上述

10、优异性能，钛享有“未来的金属未来的金属”的美称，钛合金已广的美称，钛合金已广泛用于国民经济各部门，它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的泛用于国民经济各部门，它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中材料。船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金，只是目前钛的价格较昂贵，限制了它的广泛要大量应用钛合金，只是目前钛的价格较昂贵，限制了它的广泛使用。使用。材料与社会PPT课件钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882以下为密排六方结构钛，882以上为体心立方的钛。n合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三

11、类合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：n稳定相、提高相转变温度的元素为稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。n稳定相、降低相变温度的元素为稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。n对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。n氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.150.2和0.040.05以下。氢在相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆

12、。通常钛合金中氢含量控制在 0.015以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。材料与社会PPT课件n钛合金的性能钛合金的性能n钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1，但其强度低、塑性高。99.5工业纯钛的性能为：密度=4.5g/cm3，熔点为1725，导热系数=15.24W/(m.K)，抗拉强度b=539MPa，伸长率=25，断面收缩率=25，弹性模量E=1.078105MPa，硬度HB195。材料与社会PPT课件n(1)强度高强度高n钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度

13、钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。材料与社会PPT课件n(2)(2)热强度高热强度高n使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450500的温度下长期工作这两类钛合金在150500范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500，铝合金则在200以下。材料与社会PPT课件n(3)抗蚀性好抗蚀性好n钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的

14、抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。材料与社会PPT课件n(4)(4)低温性能好低温性能好n钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。材料与社会PPT课件n(5)化学活性大化学活性大n钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层

15、；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.10.15 mm，硬化程度为2030。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。材料与社会PPT课件n(6)导热系数小、弹性模量小导热系数小、弹性模量小n钛的导热系数=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的23倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损 材料与社会PPT课件n钛合金的用途钛合金的用途n钛合金具有强度高而密度又小，机械性

16、能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约 8的增长速度发展。目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）。n钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以

17、及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。n中国于1956年开始钛和钛合金研究；60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。材料与社会PPT课件n钛合金的新进展n近年来，各国正在开发低成本和高性能的新型钛合金，努力使钛合金进入具有巨大市场潜力的民用工业领域阳。国内外钛合金材料的研究新进展主要体现在以下几方面。材料与社会PPT课件n（1）高温钛合金。n世界上第一个研制成功的高温钛合金是Ti-6Al-4V，使用温度为300-350。随后相继研制出使用温度达400的IMI550、BT3-1等合金，以及使用温度为450500的IMI679、

18、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。目前已成功地应用在军用和民用飞机发动机中的新型高温钛合金有.英国的IMI829、IMI834合金；美国的Ti-1100合金；俄罗斯的BT18Y、BT36合金等。表7为部分国家新型高温钛合金的最高使用温度26。n近几年国外把采用快速凝固粉末冶金技术、纤维或颗粒增强复合材料研制钛合金作为高温钛合金的发展方向，使钛合金的使用温度可提高到650以上1,27,29,31。美国麦道公司采用快速凝固粉末冶金技术戚功地研制出一种高纯度、高致密性钛合金，在760下其强度相当于目前室温下使用的钛合金强度26。材料与社会PPT课件n2）钛铝化合物为基的钛合金。n与

19、一般钛合金相比，钛铝化合物为基钠Ti3Al（2）和TiAl（）金属间化合物的最大优点是高温性能好（最高使用温度分别为816和982）、抗氧化能力强、抗蠕变性能好和重量轻（密度仅为镍基高温合金的1/2），这些优点使其成为未来航空发动机及飞机结构件最具竞争力的材料26。n目前，已有两个Ti3Al为基的钛合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo在美国开始批量生产。其他近年来发展的Ti3Al为基的钛合金有Ti-24Al-11Nb、Ti25Al-17Nb-1Mo和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo等29。TiAl（）为基的钛合金受关注的成分范围为Ti-（46-52）A

20、l-（1-10）M（at.），此处M为v、Cr、Mn、Nb、Mn、Mo和W中的至少一种元素。最近，TiAl3为基的钛合金开始引起注意，如Ti-65Al-10Ni合金1。材料与社会PPT课件2.8 减振合金与无噪音机器减振合金与无噪音机器又称阻尼合金阻尼合金。一种阻尼(内耗)大，能使振动迅速衰减的特种金属材料。采用阻尼合金减震防噪，具有结构简便、体积小、轻量化等优点。常用的阻尼合金分为：(1)均质金属类，包括复相型、强磁性型、位错型和孪晶型；(2)复合板类，包括非拘束型和拘束型；(3)粉末金属类，包括有色金属型和黑色金属型。阻尼合金已用于航空航天、船舶、汽车、铁路、家用电器及军用车辆等工业中。材

21、料与社会PPT课件材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件2.9 核能利用中的金属与合金材料与社会PPT课件核裂变示意图材料与社会PPT课件核聚变示意图材料与社会PPT课件锆n锆的热中子俘获截面小，有突出的核性能，是发展原子能工业不可缺少的材料，可作反应堆芯结构材料。锆粉在空气中易燃烧，可作引爆雷管及无烟火药。锆可用于优质钢脱氧去硫的添加剂，也是装甲钢、大炮用钢、不锈钢及耐热钢的组元。锆是镁合金的重要合金元素，能提高镁合抗拉强度和加工性能。锆还是铝镁合金的变质剂，能细化晶粒。二氧化锆和锆英石是耐

22、火材料中最有价值的化合物。二氧化锆是新型陶瓷的主要材料，不可用作抗高温氧化的加热材料。二氧化锆可作耐酸搪瓷、玻璃的添加剂，能显著提高玻璃的弹性、化学稳定性及耐热性。锆英石的光反射性能强、热稳定性好，在陶瓷和玻璃中可作遮光剂使用。锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氨等气体，是理想的吸气剂，如电子管中用锆粉作除气剂，用锆丝锆片作栅极支架、阳极支架等。n粉末状铁与硝酸锆混合，可作闪光粉。金属锆几乎全部用作核反应堆中铀燃料元件的包壳。也用来制造照相用的闪光灯，以及耐腐蚀的容器和管道，特别是能耐盐酸和硫酸。锆的化学药品可作聚合物的交联剂。材料与社会PPT课件2.10 能源和信息工业中的磁性合金磁性是物质的基

23、本属性材料与社会PPT课件磁性材料是古老而年轻的功能材料n司南（战国时期）n司南利用天然磁石琢磨而成,样子像一把勺，重心位于底部正中，底盘光滑，四周刻有二十四向，使用时把长勺放在底盘上，用手轻拨，停下后长柄就指向南方。材料与社会PPT课件居里温度n对于所有的磁性材料来说，并不是在任何温度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一个临界温度Tc，称为居里温度。在这个温度以上，由于高温下原子的剧烈热运动，原子磁矩的排列是混乱无序的。在此温度以下，原子磁矩排列整齐，产生自发磁化，物体变成磁性材料。n利用磁性材料存在居里温度的特点，可以开发出很多控制元件。材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件磁悬浮列车原

24、理磁悬浮列车原理n磁悬浮列车是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车。n n 磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是电磁型，也称吸力型、常导型。另一种是电动型，也称斥力型、超导型。材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件电磁炉电磁炉n特点：n 直接发热，热效率高达90%n 炉面无明火，无烟无废气 n 电磁火力强劲，安全可靠材料与社会PPT课件第一个提出电磁炮这一概念并进行实验的是挪威伯克兰伯克兰教授，1901年就获得了专利。材料与社会PPT课件2.11超导材料与高精度测量器件材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件材料与

25、社会PPT课件材料与社会PPT课件n1987年1月初，日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了486K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体。2月20日，中国也宣布发现100K以上超导体。3月3日，日本宣布发现123K超导体。3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的

26、陶瓷材料在14温度下存在超导迹象。高温超导体的巨大突破，以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体，使超导技术走向大规模开发应用。氮是空气的主要成分，液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍，所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1100。液氮制冷设备简单，因此，现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却，但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一。材料与社会PPT课件n西部超导材料科技有限公司西部超导材料科技有限公司n一、公司概况一、公司概况n西部超导材料科技有限公司（以下简称“公司”）是国内技术先进、规模化的以超导材料和稀有金属材料深加工为主导的高新技术企业。n公司于2003年在国家级西安经济技术开发区注册成

27、立，注册资本金为22580万元。公司致力于以高科技产品的开发和生产为先导，以科技成果商品化、产业化和国际化为主体，融资讯、人才、成果和市场四位一体，现已发展成为技术领先、工艺先进、科研与产业相结合的高科技实业公司。公司是我国唯一研究开发并生产NbTi合金锭、棒，NbTi/Cu、Nb3Sn/Cu复合超导线材的专业化公司。是国际上唯一可同时批量生产NbTi合金锭棒及NbTi超导线材的厂家，也是唯一代表我国政府为国际热核聚变反应堆“ITER”项目提供超导线材的公司，同时也是我国新型飞机用高性能钛合金的研制和主要供应商。n公司以完全独立自主知识产权的超导技术为基础，开发攻关，目前已形成了以超导材料、稀

28、有金属材料和国防用特种钛合金材料为核心的三大产品体系，产品广泛应用于国防军工、航空航天、生物医疗、石油化工、能源交通等多个领域。公司先后承担国家“973”计划项目4项、“863”计划项目27项、国家自然科学基金重点计划项目6项、总装备部项目4项、陕西省“13115”工程项目2项，取得了国家发明二等奖1项、省部级科技进步一等奖4项、二等奖7项、三等奖及其它奖8项，公司拥有发明专利11项，申请发明专利50余项，多项产品获得国家重点新?材料企业之一。n公司现设十部一室，五个制造厂和一个质量检测中心，超导材料制备国家工程实验室、陕西省航空材料工程实验室也设在公司，公司拥有国际先进的8T和3T真空自耗电

29、弧炉，4500T、1600T及800T大型油压锻造机组、进口精锻机、70吨70米拉床、进口辊模拉丝机、真空热处理炉和专业化的质量检测仪器等200余台套设备。建成了国际先进、国内一流的钛合金棒丝材专业化生产线和国际一流水平的低温超导线材生产线，形成了年产铸锭6000吨、棒丝材3500吨、NbTi、Nb3Sn超导线材400吨和型材100吨的生产能力。材料与社会PPT课件2.12 物超所值的贵金属材料n金、银、钯、铂、铑、钌、锇等元素及它们的合金称为贵金属。n商周时代，中国人就制造出0.01毫米的金箔和银箔n金缕玉衣n全衣共用玉片2498片，金丝约1100克，做工十分精细。玉片成衣后排列整齐，对缝严

30、密，表面平整，颜色协调，着实令人惊叹，反映出玉师杰出的技艺和达官奢侈的生活。材料与社会PPT课件n良好的金属惰性 除了锇以外，其余金属在常温下不被氧化n很好的催化性能n良好的导电性能，导热性能和化学稳定性。材料与社会PPT课件2.13 难熔金属及其在电气工业中的应用n难熔金属（难熔金属（refractory metalsrefractory metals）一般指熔点高于1650并有一定储量的金属（钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆和钛），也有将熔点高于锆熔点（1852）的金属称为难熔金属。以这些金属为基体，添加其他元素形成的合金称为难熔金属合金。制造耐1093（2000F）以上高温的结构材料所使用

31、的难熔金属主要是钨、钼、钽和铌。几种难熔金属可以制造出难熔金属合金。在难熔金属合金中钼合金是最早用作结构材料的合金,Mo-0.5Ti-0.1Zr-0.02C合金具有良好的高温强度和低温塑性，在工业上广泛应用。铌合金的出现迟于钼合金，但发展很快，已有30余种牌号。航天工业中使用的主要是中强合金和低强高塑性的铌合金。在钽合金中Ta-10W合金的应用最为广泛。它的强度高于纯钽，而又保持优异低温塑性和良好的加工性能。工业上广泛应用的钨合金材料有掺杂硅、铝和钾的氧化物的高温不下垂钨丝，钨钍丝，钨铼丝和高比重合金等。材料与社会PPT课件性质 n难熔金属最重要的优点是有良好的高温强度，对熔融碱金属和蒸气有良

32、好的耐蚀性能。最主要的缺点是高温抗氧化性能差。钨、钼的塑性脆性转变温度较高，在室温下难以塑性加工；铌和钽的可加工性、焊接性、低温延展性和抗氧化性均优于钼和钨。材料与社会PPT课件一、低温脆性一、低温脆性n塑性脆性转变温度（以下简称转变温度）是衡量难熔金属及其合金低温塑性的重要参数（特别是钨和钼）。在难熔金属中，钽具有最好的塑性和最低的转变温度（-196以下）。铌塑性较钽差，但优于钼和钨。钨的室温塑性最差，转变温度最高。钼的转变温度在室温上下。温度对钨、钽、钼、铌的塑性的影响见图。转变温度同材料受力状态和形变速度有关，也同材料的组织结构和表面状态有关。添加某些元素（特别是铼），以及进行较大量的塑

33、性加工是改善钨和钼低温脆性的有效途径。间隙元素对难熔金属的转变温度有严重影响。材料与社会PPT课件二、抗氧化性 n钨和钼分别在 1000和725以上出现氧化物挥发和液相氧化物，人们常称之为“灾害性”氧化。铌和钽在空气中加热，仅当温度高于200和280时，才有明显的氧化；随着温度的升高，铌、钽氧化皮层开裂和粉化，使抗氧化性能变坏。为了解决这一关键难题,曾采取过两种措施：一是制备抗氧化合金,二是加抗氧化保护涂层，但都未能制得在约10501250下长期使用的材料，只制得加防护涂层后在约14001700高温下短期（几分钟到几小时）使用的材料。这种材料在一些航天器部件上得到实际应用。材料与社会PPT课件

34、用途用途n20世纪40年代中期以前，主要是用粉末冶金法生产难熔金属的。40年代后期至60年代初,由于航天技术和原子能技术的发展,自耗电弧炉、电子轰击炉等冶金技术的应用，推动了包括难熔金属在内的、能在10932360或更高温度下使用的耐高温材料的研制工作。这是难熔金属及其合金生产发展较快的时期。60年代以后，难熔金属虽然有韧性、抗氧化性不良等缺陷，在航天工业中应用受到限制，但在冶金、化工、电子、光源、机械工业等部门，仍得到广泛应用。主要用途有：n用作钢铁、有色金属合金的添加剂，钼和铌在这方面的用量约占其总用量的4/5；n用作制造切削刀具、矿山工具、加工模具等硬质合金，钨在这方面的用量约占其总用量

35、的 2/3，钽、铌和钼也是硬质合金的重要组分；n用作电子、电光源和电气等部门的灯丝、阴极、电容器、触头材料等，其中钽在电容器中的用量占其总用量的2/3。此外,还用于制造化工部门耐蚀部件、高温高真空的发热体和隔热屏、穿甲弹芯、防辐射材料、仪表部件、热加工工具和焊接电极等。中国在50年代已用粉末冶金工艺生产难熔金属制品。60年代起已能生产多种规格的难熔金属及其合金产品。材料与社会PPT课件金属配合物的奇特药效n1964年 罗森 他在用铂作为电极，进行细菌生长实验，发现电极通电的时候细菌不再分裂，而是长成细丝。n两年后，他终于发现是Pt(NH3)2Cl2起作用。这种药物对癌细胞有很强的抑制作用，但副

36、作用也很大-会造成肾中毒和呕吐。材料与社会PPT课件n癌症是威胁人类健康最严重的疾病之一。据统计，全世界因癌症死亡的人数每年达600万，在我国约有130万，平均每死亡5人中就有1人死于癌症。所以对癌症药物的研制，便成为世界范围内科学工作者一个十分迫切的课题。材料与社会PPT课件n自从1969年卢森堡(Rosenberg.B.)首次报道了顺铂(1)的抗癌活性后1，无数科学工作者对铂类抗癌配合物进行了广泛、深入的研究，合成了2000多种铂类抗癌活性配合物，但进入临床阶段的只有二十几种。在世界范围内，进入临床应用的除顺铂外，也仅卡铂(2)一种。另外，还有两种铂配合物的使用在某些国家得到认可，LHDP

37、(Oxaliplatin)(3)在法国和一些欧洲国家用于转移性结肠癌的二级治疗；254-S(Nedaplatin)(4)的使用在日本获得批准。我国在70年代末80年代初，开始有铂类抗癌配合物的研究报道，但主要集中在顺铂、卡铂及其类似物的合成、药理和机理等方面，对于新型铂类抗癌配合物的研究报道很少。张金超等合成了一系列二羧酸的混胺铂类配合物，并对其活性做了初步研究。材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件n早期的研究表明，反式的铂配合物不具有抗癌活性。然而，现在已经有很多研究小组发现一些反式的铂配合物在体外和体内都存在抗癌活性，有的甚至比相应的顺式配合物还要好。顺铂和反铂的最大区别在于，反铂在动

38、力学上比顺铂活泼，且对减活化作用比顺铂不敏感。因此，在设计反式铂类抗癌配合物时，需要考虑利用一些空间位阻较大的基团来减少动力学活性，另外，由于反铂-DNA加合物与顺铂-DNA加合物不同，所以有望利用反铂来克服顺铂的交叉抗药性。材料与社会PPT课件用于排除人体内过量金属的药物n乙二胺四乙酸（EDTA）nD-青霉素材料与社会PPT课件2.15 作用奇妙的稀土金属n稀土金属稀土金属(rare earth metals)(rare earth metals)又称稀土元素，是元素周期表B族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表示。材料与社会PPT课件n在冶金工业方面：稀土金属或氟化物、硅化物加入

39、钢中，能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁，由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件，被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业；稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中，可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。材料与社会PPT课件n在石油化工方面：用稀土制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强的优点，因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程；在合成氨生产过程中，用少量的硝酸稀土为助催化剂，其处理气量比镍铝催化剂大1.5倍；在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中，

40、采用环烷酸稀土三异丁基铝型催化剂，所获得的产品性能优良，具有设备挂胶少，运转稳定，后处理工序短等优点；复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂，环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。材料与社会PPT课件n在玻璃陶瓷方面：稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿，可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、显象管、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光；在熔制玻璃过程中，可利用二氧化铈对铁有很强的氧化作用，降低玻璃中的铁含量，以达到脱除玻璃中绿色的目的；添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃，其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X射线的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土，可以减轻

41、釉的碎裂性，并能使制品呈现不同的颜色和光泽，被广泛用于陶瓷工业。材料与社会PPT课件n在新材料方面：稀土钴及钕、铁、硼永磁材料，具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积，被广泛用于电子及航天工业；纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶，可用于微波与电子工业；用高纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃，可作为固体激光材料；稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料；镧镍金属是70年代新发展起来的贮氢材料；铬酸镧是高温热电材料；近年来，世界各国采用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料，可在液氮温区获得超导体，使超导材料的研制取得了突破性进展。材料与社会PPT课件n此外，稀土还广泛用于照明光

42、源，投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉；在农业方面，向田间作物施用微量的硝酸稀土，可使其产量增加5%10%；在轻纺工业中，稀土氯化物还广泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面。材料与社会PPT课件世界稀土资源及分布 n稀土元素在地壳中丰度并不稀少，只是分散而已。因此，虽然稀土的绝对量很大，但就目前为止能真正成为可开采的稀土矿并不多，而且在世界上分布极不均匀，主要集中在中国、美国、印度、前苏联、南非、澳大利亚、加拿大、埃及等几个国家，其中中国的占有率最高。材料与社会PPT课件n(1)中国 中国占世界稀土资源的41.36%，是一个名符其实的稀土资源大国。稀土资源极为丰

43、富，分布也极其合理，这为中国稀土工业的发展奠定了坚实的基础。主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿、江西风化壳淋积型稀土矿、湖南褐钇铌矿和漫长海岸线上的海滨砂矿等等。白云鄂博稀土矿与铁共生，主要稀土矿物有氟碳铈矿和独居石，其比例为3 1，都达到了稀土回收品位，故称混合矿，稀土总储量REO为3500万吨，约占世界储量的38%，堪称为世界第一大稀土矿。微山稀土矿和冕宁稀土矿是以氟碳铈矿为主，伴生有重晶石等，是组成相对简单的一类易选的稀土矿。江西风化壳淋积型稀土矿是一种新型稀土矿种，它的选冶相对较简单，且含中重稀土较高，是一类很有市场竞争力的稀土矿。中国的海滨砂也极为丰富，在整个南海

44、的海岸线及海南岛、台湾岛的海岸线可称为海滨砂存积的黄金海岸，有近代沉积砂矿和古砂矿，其中独居石和磷钇矿是处理海滨砂回收钛铁矿和锆英石时作为副产品加以回收。总之中国的稀土资源储量大，矿种和稀土元素齐全，稀土品位高，矿点分布合理等。材料与社会PPT课件n(2)美国 美国它的稀土资源约占12.50%，其稀土消费和氟碳铈矿产量几年来一直居世界第一，但近几年稀土产量已退居第二位，让位于中国(由于美国政府十分重视稀土的保护，而中国稀土由于管理不善被严重浪费)。美国稀土资源主要有氟碳铈矿、独居石及在选别其它矿物时，作为副产品可回收黑稀金矿、硅铍钇矿和磷钇矿。材料与社会PPT课件n(3)印度 印度主要矿床是砂

45、矿。印度的独居石生产从1911年开始，最大矿床分布在喀拉拉邦、马德拉斯邦和奥里萨拉邦。有名矿区是位于印度南部西海岸的恰瓦拉和马纳范拉库里奇称为特拉范科的大矿床，它在19111945年间的供矿量占世界的一半，现在仍然是重要的产地。1958年在铀、钍资源勘探中，在比哈尔邦内陆的兰契高原上发现了一个新的独居石和钛铁矿矿床，规模巨大。材料与社会PPT课件2009年1月稀土价格表材料与社会PPT课件金属材料发展未来趋势材料与社会PPT课件材料科学与经济发展水平n材料科学直接推动人类社会的巨大变革,为人n类文明奠定物质基础。材料是技术进步的物质基n础,是开发新能源、发展空间技术和微电子技术的n基本保证。材

46、料发展的水平直接决定着经济发展的n水平。根据人们的计算,以每公斤产品的出厂价格n看,如果钢筋为,则小轿车为,彩色电视机为,n飞机为,计算机为,集成电路芯片为n。从中可以看出产品中技术含量越高,价格n和利润也越高,从中真正体现了科学技术是第一生n产力。从工业社会向信息社会的过渡中,一是劳动n对象的内部结构中金属材料的比重下降了,而无机n非金属材料、有机合成材料的比重越来越大了二n是产业结构从劳动密集型、资金密集型向技术密集n型和知识密集型方向发展。年,美国的电子工n业产值已经超过了钢铁和纺织工业,仅次于化工和n汽车工业至年,电子工业已成为美国第一大n工业行业,而且其发展速度至今仍有增无减。材料与

47、社会PPT课件n新材料新技术的应用程度决定了一个国家的n经济发展水平。事物的发展都有一个产生、兴旺和n衰落的过程,每一种新材料的应用也有一个兴起、n高峰和衰落的过程,而利润则从开始逐渐下降,其n变化曲线如图所示。图中以直径英寸n的硅片的发展情况为例,在上升期,主要的生产和n利用者是美国到了高峰期,最大的生产者转到了日本材料与社会PPT课件n 而我国主要生产和利用的则是下降期的材料,其中技术含量已不再能产生多少利润。由此可见美国、日本和中国之经济现状。n表中是硅材料的发展历程和趋势,以国际的发n展状况为基准,随着集成电路集成度越来越高,硅n材料的直径也越来越大,到现在一英寸的硅片n已不生产而我国却仍处于世界年代的水平,生n产的利润率很低。材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件 综观我国的材料科学研究,存在的问题有一n是材料研究和生产的结合不密切,研究不能尽快转n换为生产力二是整体水平落后,制约了优势项目n的发展。作为一个大国,我国的材料科学必须全面n发展,又要兼顾重点。因此,我国材料科学的发展战n略应是既要增强关联交叉学科,提高系统性和综n合性水平又要重点发展目前能够用于生产的新型n材料研究,以提高经济实力和材料整体研究水平,为未来走向世界前列奠定基础。材料与社会PPT课件n谢谢大家！材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件材料与社会PPT课件