第8章材料加工新技术ppt课件.ppt

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1、第八章材料加工新技术及其原理8.1定向凝固和单晶铸造1定向凝固技术（1）原理：单一方向散热获得柱状晶。（2）制备方法。8.1定向凝固和单晶铸造2单晶体的制备（1）基本原理：保证一个晶核形成并长大。（2）制备方法：尖端形核法和垂直提拉法。8.1定向凝固和单晶铸造8.2快速凝固技术和材料快速凝固通常是指以大于105K/s级的冷却速度、以数米／秒级的固液界面前进速度使液相凝固成固相。快速凝固可以制备亚稳相、微晶、纳米晶、非晶、准晶。8.2快速凝固技术和材料8.2.1快速凝固理论基础实现液态金属的快速凝固有两条途径：（1）传统的急冷快速凝固；（2）深过冷熔体的快速凝

2、固。8.2快速凝固技术和材料8.2.2快速凝固工艺（1）雾化法该法是用高速气流打击金属液流，或在离心力作用下，使金属液雾化为十分细小的熔滴颗粒，最后快凝成粉末，收集快冷金属粉末经筛分后用挤压等方法成型。8.2快速凝固技术和材料8.2.2快速凝固工艺（1）雾化法雾化法的介质：（1）气体（惰性气体氮气、氩气）（2）液体（水）8.2快速凝固技术和材料8.2.2快速凝固工艺（1）雾化法旋转圆盘雾化8.2快速凝固技术和材料8.2.2快速凝固工艺（1）雾化法旋转圆盘雾化8.2快速凝固技术和材料8.2.2快速凝固工艺（1）雾化法双辊雾化8.2快速凝固技术和材料8.2.2快速

3、凝固工艺（2）液态急冷法该法是把金属液喷到急冷板或转动的辊轮上，快速凝固成很薄的金属箔或丝材。用这种方法，液流可以喷到辊轮的内表面或外表面，或板带的外表面。8.2快速凝固技术和材料8.2.2快速凝固工艺（2）液态急冷法8.2快速凝固技术和材料8.2.2快速凝固工艺（2）液态急冷法平面流铸法8.2快速凝固技术和材料8.2.2快速凝固工艺（2）液态急冷法熔体拖拉法8.2快速凝固技术和材料8.2.2快速凝固工艺（3）束流表层急冷法用激光束、电子束或离子束对金属表面进行快速熔凝。8.2快速凝固技术和材料8.2.2快速凝固工艺（3）束流表层急冷法激光表面快速熔凝8.2快

4、速凝固技术和材料8.2.2快速凝固工艺（3）束流表层急冷法电子束表面快速熔凝8.3纳米技术与纳米材料纳米技术是在1～100ｎｍ尺度上研究自然界现象中原子、分子行为与规律。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1~100mm）或由他们作为基本单元构成的材料。一般分为：纳米微粒、纳米薄膜（多层膜和颗粒膜）、纳米固体、纳米磁性液体材料。8.3纳米技术与纳米材料纳米材料特性：（1）表面与界面效应　　这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。高的比表面积会出现一些极为奇特的现象，如金属纳米粒子在空中会燃烧，无机纳

5、米粒子会吸附气体等等。8.3纳米技术与纳米材料纳米材料特性：（2）小尺寸效应　　当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如，铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。8.3纳米技术与纳米材料纳米材料特性：（3）量子尺寸效

6、应　　当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。例如，有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强，在1.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子，水就会变得完全不透明。8.3纳米技术与纳米材料纳米材料特性：（4）宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。8.3纳米技术与纳米材料

7、8.3.3纳米材料的制备方法纳米粒子的制备方法：（1）物理法（a)真空冷凝法8.3纳米技术与纳米材料8.3.3纳米材料的制备方法纳米粒子的制备方法：（1）物理法（b)物理粉碎法8.3纳米技术与纳米材料8.3.3纳米材料的制备方法纳米粒子的制备方法：（1）物理法（c)机械球磨法8.3纳米技术与纳米材料8.3.3纳米材料的制备方法纳米粒子的制备方法：（2）化学法（a)气相沉积法8.3纳米技术与纳米材料8.3.3纳米材料的制备方法纳米粒子的制备方法：（2）化学法（b)沉淀法8.3纳米技术与纳米材料8.3.3纳米材料的制备方法纳米粒子的制备方法：（2）化学法（c)水热

8、合成法8.3纳米技术与纳米材料8.3.