最新功能材料教学讲义ppt课件.ppt

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1、功能材料第7章功能材料内容提要：介绍功能材料的发展及分类，介绍常用电功能材料、磁功能材料、热功能材料、光功能材料等应用。学习目标：了解各种功能材料及其基本应用。●概述具有某种或某些特殊物理性能或功能的材料叫作功能材料。电功能材料磁功能材料热功能材料光功能材料7.1.2超导材料一、超导现象1.超导现象几十种金属元素及其合金、化合物，一些半导体材料和有机材料等具有超导现象；超导现象：物质在一定的温度Tc以下时,电阻为零,并完全排斥磁场（即磁力线不能进入其内部）的现象。超导材料：具有超导现象的材料2.特征及临界参数超导材料的基本特征为零电阻，第二特征为完全抗磁性；●转变温度Tc在一定

2、的温度Tc以下时,电阻为零。绝大多数超导材料转变温度Tc在23.2K(约-250℃)以下, 高温超导材料Tc在125K(约-148℃)以上。●临界磁场Bc当磁场强度超过某一个临界值Bc时,超导体就转回常态。●临界电流密度Jc当电流密度超过某一个临界值Jc时,超导体也开始有电阻。二、超导体种类1.第一类超导体除Nb和V外的其它纯金属。大于Bc的磁场中是正常态;小于Bc的磁场中是超导态（完全抗磁态）。2.第二类超导体Nb、V及多数金属合金和化合物超导体、氧化物超导体。磁场小于Bc1时处于超导态，磁场大于Bc2时恢复常态;磁场介于Bc1与Bc2之间,一部分区域仍处于超导态,另一部分区

3、域处于常态（磁场可穿过）。三、超导材料按临界转变温度Tc分：●低温超导材料用极低温的液氦冷却●高温超导材料用较廉价的77K液氮冷却按承受磁场和电流的强弱分：●强电超导材料Nb-Ti基超导合金及金属间化合物●弱电超导材料多为约瑟夫森器件材料，如Sn、Pb、In、Pb-In合金、Pb-Bi合金、Pb-In-Au合金等软金属,Nb和Nb的化合物,Ba-Y-Cu氧化物薄膜等）其他超导材料：氧化物陶瓷有机超导材料碳纳米管（Tc已接近液氮温度77K）超导材料应用已广泛应用于加速器、医学诊断设备、热核反应堆等。约瑟夫森器件已广泛应用于高科技电子产品。用高温超导材料制造的磁悬浮式列车7.2.1

4、软磁材料一、软磁材料特性软磁材料在较低的磁场中被磁化而呈强磁性，磁场去除后磁性基本消失。性能要求：高的饱和磁感应强度高的最大磁导率高的居里温度低的损耗二、材料及应用(1)纯铁w(C)低于0.04%的Fe-C合金。易加工，价格低，但电阻率低，涡流损耗大。应用制造电磁铁铁芯、极头，继电器、扬声器中的磁导体。(2)硅钢w(Si)为0.5%～4.8%的Fe-Si合金。Si提高最大磁导率，增大电阻率，有利于减小涡流损耗。冷轧硅钢片可以形成（110）[001]织构，磁性具有强烈的方向性。变压器继电器应用制造电力、配电和通信工程中的发电机、电动机、变压器、继电器、电感器铁芯。(3)铁钴合金F

5、e64Co35V1   Fe64Co35Cr1(Fe50Co50)98.7V1.3具有高的磁导率，但电阻率较低，价格贵。应用制造小型、轻型有较高要求的飞行器和仪器仪表元件。(4)铁镍合金w(Ni)为76%～86%的Fe-Ni合金。在弱磁场中有很高的初始磁导率和最大磁导率，有较高的电阻率，易加工成极薄带。应用适于在交流弱磁场中使用。制造用于电视机、收音机和通讯器材中的音频变压器、互感器、磁放大器、磁头等。(5)铁氧体Mg-Zn铁氧体由Mg、Zn氧化物粉末制成Ni-Zn铁氧体由Ni、Zn氧化物粉末制成涡流损耗很低。制造低频、中频、高频变压器，电视机、收音机中的磁棒、磁芯等。磁性材料

6、磁铁氧体7.2.2永（硬）磁材料一、永磁材料特性永磁材料在磁场中被充磁，磁场去除后材料的磁性仍长时保留。有很高的磁能积。很高的矫顽力。二、分类及应用分类特点及应用Al-Ni-Co系永磁材料高剩磁、温度系数低、性能稳定，用于对永磁体性能稳定性要求较高的精密仪器仪表和装置中永磁铁氧体钡铁氧体（BaO.6Fe2O3)锶铁氧体(SrO.6Fe2O3)矫顽力高、价格低，但最大磁能与剩磁偏低、磁性温度系数高,用于家用电器和转动机械装置等稀土永磁材料钕铁硼合金最大磁能积最大、矫顽力高，稀土永磁材料（超强材料）用于制造汽车电机、音响系统、控制系统、无刷电机、传感器、核磁共振仪、电子表、磁选机、

7、计算机外围设备、测量仪表等Fe-Cr-Co系w(Cr)23.5%～27.5%w(Co)11.5%～21.0%可冷加工成板材、细棒，还可铸造成型，但热处理工艺复杂，磁性能与Al-Ni-Co系合金相似复合永磁材料（如复合稀土永磁材料）工艺简单、强度高而耐冲击、磁性能高并可调整等；用于仪器仪表、通讯设备、旋转机械、磁疗器械、音响器件、体育用品等7.2.3信息磁材料用于光电通信、计算机、磁记录及其他信息处理技术中的存取信息的材料。对声音、图象和文字等信息进行写入、记录、存储，并在需要时输出。制作磁记