具有良好金属性能的层状三元碳化物和氮化物
一建机电工程实务知识点整理必过经验(全面)
一建机电实务核心知识点整理1 机电工程项目常用材料机电工程项目常用材料有金属材料、非金属材料和电工线材。
掌握机电工程项目常用金属材料的类型及应用金属材料分黑色金属和有色金属两大类。
一、黑色金属材料的类型及应用(一)碳素结构钢(普碳钢)按照其屈服强度的下限值分为4个级别,其钢号对应为Ql95、Q215、Q235和Q275,其中Q代表屈服强度,数字为屈服强度的下限值。
碳素结构钢具有良好的塑性和韧性,易于成形和焊接,常以热轧态供货,一般不再进行热处理。
如常见的各种型钢、钢筋、钢丝等,优质碳素钢还可以制成钢丝、钢绞线、圆钢、高强度螺栓及预应力锚具等。
(二)低合金结构钢也称低合金高强度钢,根据屈服强度划分共有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620和Q690八个等级。
低合金结构钢是在普通钢中加入微量合金元素,而具有较好的综合力学性能。
主要适用于锅炉汽包、压力容器、压力管道、桥梁、重轨和轻轨等制造。
例如:某600MW超超临界电站锅炉汽包使用的就是Q460型钢;机电工程施工中使用的起重机就是Q345型钢制造的。
(三)特殊性能低合金高强度钢(也称特殊钢)工程结构用特殊钢包括:耐候钢、耐海水腐蚀钢、表面处理钢材、汽车冲压钢板、石油及天然气管线钢、工程机械用钢与可焊接高强度钢、钢筋钢、低温用钢以及钢轨钢等。
1.耐候钢:具有良好的焊接性能。
在钢中加入少量合金元素,如Cu、Cr、Ni、P等,使其在金属基体表面形成保护层,提高钢材的耐候性能,同时保持钢材具有良好的焊接性能,主要用于车辆、桥梁、房屋、集装箱等钢结构中。
2.石油及天然气管线钢:主要是为石油和天然气管道制造所使用的钢。
通常包括高强度管线管和耐腐蚀的低合金高强度管线管。
3.钢筋钢:(属于建筑结构用钢)有热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋和冷轧带肋钢筋、余热处理钢筋以及预应力混凝土用钢丝等。
(四)钢材的类型及应用1.型钢机电工程中常用型钢主要有:圆钢、方钢、扁钢、H型钢、工字钢、T形钢、角钢、槽钢、钢轨等。
钢中的合金元素
碳含量,%
开启γ相区相图的特点
合金元素在γ-Fe中可以无限固溶,因而使γ相区存 在的温度范围显著变宽,使δ和α相区明显缩小, 当固溶度较大时甚至在室温温度也仍可使钢保持 为单相奥氏体。奥氏体形成元素如镍,本身就具 有面心立方点阵;而锰和钴的多型性固态相变晶 型中,在一定温度范围内存在着面心立方点阵。 钴的特殊性,它开启γ相区,但却使Α3温度略微升 高,这使钴产生了一些反常的行为(如降低钢的 淬透性)。
最为简单的相图,右边往往是一匀晶相图 (开启γ相区相图由于上面开口连接液相, 故一般应有一包晶相变) α-Fe与δ-Fe相区合并
缩小γ相区相图
A4
温 度
γ
δ
A3
α
Fe
缩小γ相区相图的特点
出现金属间化合物限制合金元素的固溶 高于Α3温度出现包析相变:γ+金属间化合物 →α,该温度下合金元素在γ-Fe中的固溶度 小于在α-Fe中的固溶度 γ相区的右端点一般连接一共析相变: δ→γ+金属间化合物,该温度下合金元素在 γ-Fe中的固溶度小于在δ-Fe中的固溶度
钢中基础相
α-铁,室温稳定,体心立方点阵,点阵产生 0.286645±1nm,由此计算出的最小原子间 距为0.248240nm,配位数为12时的原子直 径为0.25715 nm,理论摩尔体积为 0.709165×10-5m3/mol,理论密度为 7.875Mg/m3,通常采用的实际测定密度 7.870Mg/m3,室温线胀系数11.8×10-6/K。 合金化后称为铁素体
钢中的碳化物
碳化物
TiC
VC FCC
NbC FCC
ZrC FCC
TaC FCC
WC 六方
Mo2C 六方
三元层状材料Mn+1AXn的研究综述
三元层状材料M n+1AX n的研究综述(袁中涛20100110)摘要:本文简单介绍了化学式为M n+1AX n的三元层状材料。
综述了这一类材料的晶体结构、制备方法、主要性能,展望了应用前景,并且指出了一些有待解决的问题。
这一类化合物的结构为层状的的六方晶体结构,空间群属于P63/mmc;制备方法主要有真空无压烧结、热等静压法、自蔓延法、固相合成法等;此类材料像金属材料一样不但具有良好的导热性能和导电性能,而且还具备很好的机械加工性,有较高的弹性模量和剪切模量,并在高温下具有塑性等特性。
同时又像陶瓷材料一样具有高的屈服强度,高熔点、高热稳定性、耐摩擦性。
本文也讨论了这类材料与金属材料的连接性能方面的研究。
关键词:M n+1AX n 三元层状陶瓷Ti3SiC2 H相引言最早关于三元层状材料M n+1AX n的研究文献是在1970年,当时Nowotny等人在发表的论文中综述了他们在60年代合成的众多碳化物和氮化物。
在这十几年中,他们的团队发现了超过100种的单相三元碳化物和氮化物,这些化合物可以用统一的分子式M n+1AX n来表示,其中M为过渡金属,A主要为Ⅲ和Ⅳ族元素,X为C和N。
当n=3时,这类化合物被证明只有Ti4AlN3[1];当n=2时,化合物主要有Ti3SiC2,Ti3GeC2和Ti3AlC2,简称为312相;当n=1时,代表性的化合物有Ti2GeC,Ti2AlC和Ti2AlN等,又称为H相,到目前为止H相的化合物已超过50多种。
在M n+1AX n相发现后近20年时间里,学者对这类化合物的研究并不多,更没有系统的研究,主要原因是制备单相样品比较困难,所以,这一系列化台物的性能一直未被发掘出来,有关该材料的相关知识也非常有限,而且往往大部分都不正确[2].1996年Barsoum及其团队发表了他们在合成技术和形成单相致密Ti3SiC2材料中的重大突破。
这大大推动了M n+1AX n材料的发展。
国开大学土木工程钢结构单元小测答案
国开大学土木工程钢结构单元小测答案第一章绪论1.1钢结构的发展概况1.世界第一座铸铁拱桥是()正确答案是:雪纹桥2.在公元前60年前后,我国就修建了()正确答案是:铁链桥1.最早的钢结构由铁结构发展而来。
()正确答案是“对”。
2.钢结构的广泛应用源自于钢材的优异性能、制作安装的高度工业化、结构形式的丰富多样以及对复杂结构的良好适应等特点。
()正确答案是“对”。
1.2钢结构的特点与应用范围1.下面关于钢结构特点说法有误的一项是()正确答案是:耐热性差、耐火性好2.相比较来讲,最适合强震区的结构类型是()正确答案是:钢结构3.相比较来讲,钢结构最大的弱点是()正确答案是:易于锈蚀4.相比较来讲,当承受大荷载、动荷载或移动荷载时,宜选用的结构类型是()正确答案是:钢结构5.下列均为大跨度结构体系的一组是()正确答案是:网壳、悬索、索膜6.通常情况下,输电线塔和发射桅杆的结构形式属于()正确答案是:高耸结构1.钢材在冶炼和轧制过程中质量随可得到严格控制,但材质波动范围非常大。
()正确答案是“错”。
2.钢材质地均匀、各向同性,弹性模量大,具有良好的塑性和韧性,可近似看作理想弹塑性体。
()正确答案是“对”。
3.结构钢具有良好的冷、热加工性能,不适合在专业化工厂进行生产和机械加工。
()正确答案是“错”。
4.钢结构在其使用周期内易因温度等作用出现裂缝,耐久性较差。
()正确答案是“错”。
5.钢材是一种高强度高效能的材料,可以100%回收再利用,而且没有资源损失,具有很高的再循环价值。
()正确答案是“对”。
6.钢材轻质高强的特性使钢结构在跨度、高度大时体现出良好的综合效益。
()正确答案是“对”。
1.3钢结构设计方法1.结构在规定的时间内,规定的条件下,完成预定功能的能力,称为结构的()正确答案是:可靠性2.结构可靠性主要包括()正确答案是:安全性、适用性和耐久性3.下列均为承载能力极限状态范畴的一组是()正确答案是:构件或连接的强度破坏、疲劳破坏、脆性断裂1.钢结构设计的目的是保证结构和结构构件在充分满足功能要求的基础上安全可靠地工作。
现代表面技术(机械工业)知识点整理
一、电镀(1)定义:电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中,以被镀基体为阴极,通过电解作用,使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来,形成镀层的一种表面加工方法。
(2)镀液组成:主盐:是指镀液中能在阴极上沉积出来所要求镀层金属的盐,用于提供金属离子。
络合剂:作用在于获得络合离子,起到阴极极化作用。
附加盐:用于提高电镀液的导电性。
缓冲剂:用来稳定溶液酸碱度的物质。
阳极活化剂:提高阳极开始钝化的电流密度,保证阳极处于活化状态而能正常地溶解。
添加剂:用以改善镀层性能性质的物质。
(3)电流效率:是指实际析出物质的质量与理论计算析出物质的质量之比。
(4)分散能力:是指电镀液所具有的使金属镀层厚度均匀分布的能力。
(5)改善分散能力方法:1在电镀液中加入一定量的强电解质,2采用络合物电解液,3加入适量的添加剂,4合理安排电极的位置及距离,5使用异形电极。
(6)覆盖能力:是指电镀液所具有的使镀件的深凹处沉积上金属镀层的能力。
(7)极化:指的是有电流通过电极时,电极电位偏离平衡电极电位的现象。
(8)电沉积过程:液相传质,电化学反应和电结晶。
液相传质的三种方式:电迁移、对流和扩散。
(9)金属共沉积的条件:两种金属中至少有一种金属能从其盐类的水溶液中沉积出来;两种金属的析出电位要十分接近。
(10)改变电位的方法:1改变镀液中金属离子的浓度;2采用络合剂;3采用适当的添加剂。
二、电刷镀(1)定义:是在被镀零件表面局部快速电沉积金属镀层的技术,其本质上是依靠一个与阳极接触的垫或刷提供电镀需要的电解液的电镀。
(2)优缺点:与常规电镀比,优点:1设备简单,携带方便;2工艺简单,操作简单;镀层种类多,与基材结合力强,力学性能好;4沉积速度快。
缺点:劳动强度大,消耗镀液较多,消耗阳极包缠材料。
(3)设备:直流电源、镀笔及供液、集液装置。
(4)阳极包裹的作用:1贮存刷镀用的溶液,2防止阳极与被镀件直接接触,3过滤阳极表面所溶下的石墨粒子。
三元层状碳化物ti3alc2的电子结构和弹性性质研究
the internal degrees of freedoms.Two strain patterns,one诵m nonzero e33 components and the other with a nonzero£ll and e23,generated stresses related to all five independent elastic coefficients for a unit cell、杭tll a hexagonal symmetry.We determined the elastic stiffness
calculated from the compliance tensor.The shear rnodulus(GPa)Was calculated according to
the Voigt approximation.
哈尔滨工程大学硕士学位论文
The external pressure was imposed upon the simulated unit cell勰isotropic hydrostatic
Key words:Ti3AIC2;density function theory;electronic structure;Mulliken population analysis;elastic property;hydrostatic pressure
三元层状碳化物Ti3AIC2的电子结构和弹性性质研究
本文计算使用的是集成在美国Accelrys公司出品的Materials Studio 4.4软件平台上 的CASTEP(Cambridge Series Total Energy Package)程序包。在计算中使用了范德比尔特 (Vanderbilt)型超软赝势和广义梯度近似(GGA.PW91)。所有计算中平面波截断能均设置 为380eV,布里渊区的积分采用(9x9x2)的Monkhorst.Pack格点面处理。
耐火材料的分类
耐火材料的分类耐火材料是一种具有高温稳定性和耐火性能的材料,主要用于高温工业设备和建筑物的耐火部件。
根据其化学性质和物理性质的不同,耐火材料可以被分为多种分类,包括无机非金属耐火材料、金属耐火材料和有机耐火材料。
无机非金属耐火材料是指主要由氧化物、硅酸盐、碳化物、氮化物等无机非金属材料构成的耐火材料。
这类材料具有优异的耐火性能和化学稳定性,常用于高温工业设备的内衬、隔热层和耐火材料制品的生产。
常见的无机非金属耐火材料包括氧化铝、硅酸盐、碳化硅、氮化硅等。
氧化铝具有良好的耐火性能和耐腐蚀性能,常用于铝电解槽、钢铁冶炼炉等高温设备的内衬。
硅酸盐材料具有良好的隔热性能和抗震性能,常用于建筑物的隔热材料和耐火材料制品的生产。
金属耐火材料是指主要由金属元素构成的耐火材料。
这类材料具有优异的导热性能和机械性能,常用于高温工业设备的内衬、隔热层和耐火材料制品的生产。
常见的金属耐火材料包括铝合金、镍合金、铬合金等。
铝合金具有良好的耐火性能和导热性能,常用于航空发动机、航天器等高温设备的内衬。
镍合金具有良好的耐腐蚀性能和机械性能,常用于化工设备、核电设备等高温设备的内衬。
铬合金具有良好的耐火性能和抗氧化性能,常用于炼油设备、石化设备等高温设备的内衬。
有机耐火材料是指主要由有机聚合物构成的耐火材料。
这类材料具有良好的耐火性能和机械性能,常用于建筑物的防火材料和耐火材料制品的生产。
常见的有机耐火材料包括阻燃聚合物、耐火涂料、耐火胶粘剂等。
阻燃聚合物具有良好的阻燃性能和耐火性能,常用于建筑物的防火材料和电气设备的防火材料。
耐火涂料具有良好的耐火性能和装饰性能,常用于建筑物的耐火涂料和装饰涂料。
耐火胶粘剂具有良好的耐火性能和粘接性能,常用于建筑物的耐火胶粘剂和结构胶粘剂。
总的来说,耐火材料的分类主要包括无机非金属耐火材料、金属耐火材料和有机耐火材料。
不同类型的耐火材料具有不同的化学性质和物理性质,适用于不同的高温工业设备和建筑物的耐火部件。
三元材料中 ni mn co作用
三元材料中ni mn co作用全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:三元材料是指由镍(Ni)、锰(Mn)和钴(Co)组成的材料。
这些三种金属元素在材料中起着至关重要的作用,相互之间的配比和相互作用对材料的性能有着重要影响。
本文将探讨三元材料中Ni、Mn、Co的作用及其对材料性能的影响。
镍(Ni)是三元材料中的主要成分之一,它具有良好的导电性和化学惰性。
镍是金属中的一种重要元素,具有很高的耐腐蚀性和机械性能,因此在材料中起着强化材料结构和提高材料性能的作用。
镍还能够提高材料的导热性和导电性,使得材料在电子器件和电池等领域具有更好的应用性能。
三元材料中的Ni、Mn、Co三种金属元素具有各自独特的性能和作用,它们之间相互配合,共同作用,对材料的性能起着决定性的影响。
通过调整三种金属元素的配比和相互作用,可以改变材料的结构和性能,实现材料性能的优化和提升。
研究和探索三元材料中Ni、Mn、Co的作用机制对于材料科学和工程领域具有重要的意义,有助于推动材料性能的进一步提升和材料应用的拓展。
【字数达到了2000字】。
第二篇示例:三元材料是一种由镍(Ni)、锰(Mn)和钴(Co)组成的合金材料,具有许多优良的性能和应用领域。
这三种元素在三元材料中的比例和相互作用对材料的性能有重要影响,特别是Ni、Mn和Co之间的配合作用。
本文将重点探讨Ni、Mn和Co在三元材料中的作用及其相互作用。
Ni在三元材料中起到了增强材料强度和硬度的作用。
Ni是一种具有很高的抗氧化性和耐腐蚀性的金属,它不仅可以提高合金的耐腐蚀性能,还可以提高其机械性能,比如硬度、强度和塑性等。
Ni与其他元素的结合形成了固溶体或金属间化合物,这种结构不仅能够增加合金的耐磨性和耐腐蚀性,还能够提高合金的强度和硬度,使其具有更好的机械性能。
Mn在三元材料中起到了调节组织结构和提高热稳定性的作用。
Mn是一种具有很好的强化效果和晶粒细化作用的元素,它在三元材料中主要起到了晶界弥散的作用,能够有效阻碍位错和晶界滑移的形成,从而提高合金的强度和硬度。
2023年第37届中国化学奥林匹克(初赛)化学试题及参考答案
第37届中国化学奥林匹克(初赛)试题(2023年9月3日9:00~12:00)提示:1)凡题目中要求书写反应方程式,须配平且系数为最简整数比。
2)可能用到的常数:法拉第常数F = 9.6485×104 C·mol-1气体常数R = 8.3145 J·K-1·mol-1阿伏伽德罗常数N A = 6.0221×1023 mol-1玻尔兹曼常数k B=R/N A第1题(14分,占7%)镓的化合物1-1半导体工业中通过刻蚀制造微纳结构,GaN是重要的半导体材料,通常采用含氯气体在放电条件下进行刻蚀。
写出利用Ar-Cl2混合气体放电刻蚀GaN的化学方程式.1-2金属镓熔点很低但沸点很高其中存在二聚体Ga。
1990年,科学家将液态Ga和12在甲苯中超声处理,得到了组成为Gal的物质。
该物质中含有多种不同氧化态的Ga,具有两种可能的结构,分子式分别为Ga4I4(A)和Ga6I6(B),二者对应的阴离子分别为C和D,两种阴离子均由Ga和I构成且Array其中所有原子的价层均满足8电子。
写出示出A和B组成特点的结构笱式并标出Ga的氧化态,画出C和D的结构。
1-3GaI常用于合成低价Ga的化合物。
将GaI与Ar’Li(Ar’基如图所示,解答中直接采用简写Ar’)在-78℃的甲苯溶液中反应,得到晶体E,E中含有2个Ga原子:E在乙醚溶液中与金属钠反应得到晶体F, X射线晶体学表明,F中的Ga-Ga键长比E中短0.028 nm。
关于F中Ga-Ga的键级历史上曾有过争议,其中一种观点认为,F中的Ca价层满足8电子.基于该观点,画出E和F的结构式。
第2题(12分,占6%)复盐的组成在NH4Cl-CuCl-H2O体系中,结晶出一种淡蓝色的物质A,其组成可表示为x NH4Cl·CuCl2·y H2O。
称取1.4026 g晶体A,溶于水并在250 mL容量瓶中定容。
钛及钛合金的研究
钛及钛合金的研究1.引言钛是 20 世纪 50 年代发展起来的一种重要的结构金属,因其具有质轻、高强、耐蚀、耐热、无磁等一系列优良性能,以及形状记忆、超导、储氢、生物相容性四大独特功能,被广泛应用在航空航天、舰船、军工、冶金、化工、海水淡化、轻工、环境保护、医疗器械等领域,并创造了巨大的经济和社会效益,在国民经济发展和国防中占有重要的地位和作用。
钛是金属材料王国中“全能的金属”、“海洋金属”、“太空的金属”,从工业价值、资源寿命和发展前景来看,钛被视为继铁、铝之后处于发展中的“第三金属”和“战略金属”。
根据在钛中加入β稳定元素的多少及退火后的组织,钛合金可分为α、近α、α+β、近β和β钛合金。
美、日、俄罗斯以及中国等许多国家都高度重视钛合金的发展,各国根据不同国情和需求进行了各自的研发,现已得到了广泛的应用[1~3]。
2.钛及钛合金的特点钛及钛合金具有许多优良特性,主要体现在如下几个方面:(1)比强度高。
钛合金具有很高的强度,其抗拉强度为686~1 176 MPa,而密度仅为钢的60%左右,所以比强度很高。
(2)硬度较高。
钛合金(退火态)的硬度HRC为32~38。
(3)弹性模量低。
钛合金(退火态)的弹性模量为1.078@105~1.176@105MPa,约为钢和不锈钢的一半。
(4)高温和低温性能优良。
在高温下,钛合金仍能保持良好的机械性能,其耐热性远高于铝合金,且工作温度范围较宽,目前新型耐热钛合金的工作温度可达550~600e;在低温下,钛合金的强度反而比在常温时增加,且具有良好的韧性,低温钛合金在-253e时还能保持良好的韧性。
(5)钛的抗腐蚀性强。
钛在550e以下的空气中,表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜,故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中,其耐蚀性优于大多数不锈钢。
此外,钛还具有形状记忆、吸氢、超导、无磁、低阻尼等优良特性。
纯钛及钛合金与其他材料有关性能的对比见表1。
3.钛及钛合金的研究进展1954 年美国成功研制出第一个实用钛合金Ti-6Al-4V,由于其具有优异的综合性能,成为钛合金中的王牌合金[1]。
二维MXene材料的储能研究进展
2020年第7期广东化工第47卷总第417期·107·二维MXene 材料的储能研究进展王妍洁1,韦克毅2,李雪1*(1.昆明理工大学冶金与能源工程学院,云南昆明650093;2.云南中烟工业有限责任公司技术中心,云南昆明650231)[摘要]在众多储能材料中,具有单个或者几个原子厚度的二维纳米晶体材料MXene 至2011年首次从MAX 相腐蚀剥离得到以来,就一直是人们研究的热点。
本文从在锂离子电池及钠离子电池领域的研究方面介绍了MXene 材料目前在储能领域中的研究进展。
[关键词]MXene ;锂离子电池;钠离子电池[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2020)07-0107-02Research Progress on Energy Storage of 2D MXene MaterialsWang Yanjie 1,Wei Keyi 2,Li Xue 1*(1.Facultyof Metallurgy and Energy Engineering Kunming University of Science,Kunming 650093;2.Research &Development Center,China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.,Kunming 650231,China)Abstract:Among many energy storage materials,MXene,a two-dimensional nanocrystalline material with the thickness of one or several atoms,has been a research hotspot since it was first stripped from the MAX phase in 2011.In this paper,the research progress of MXene materials in the field of energy storage is introduced on the research of lithium-ion battery and sodium-ion battery.Keywords:MXene ;lithium-ion batteries ;sodium-ion batteries1MXene 材料独特的理化性质2011年[1]Naguib M.首次发现了一类新的二维材料MXene ,它是由MAX 相腐蚀剥离得到的。
mxene的导电机理
mxene的导电机理MXene是一种新型的二维材料,它由过渡金属碳化物和氮化物层构成。
由于其独特的结构和化学组成,MXene具有出色的导电性能,成为研究界的热点之一。
本文将讨论MXene的导电机理,并分析其在电子学、储能等领域的应用潜力。
MXene的形成是通过化学剥离法制备得到的,这种方法是将预处理的过渡金属层状碳化物/氮化物(MAX)相材料置于强酸中,利用氧化还原反应将MAX相中的A元素(Al或Si)溶解,留下一个连续的M层碳化物/氮化物,称为MXene。
MXene具有类石墨烯的层状结构,中间是过渡金属(M)和碳氮异位元素(X)交替,极性侧上下固定卡子(-O,-OH或-F)。
MXene层之间通过Van der Waals力相互相邻,自然形成可撕下的二维层状物,具有良好的电导性能。
MXene的导电机理如下:首先,MXene的M层和X层通过共价键相连;在共价键内部,电子形成能带结构,离散的电子在价带中移动,同时离子在价带中移动产生了电导性。
由于X层中的原子较为稳定,使MXene层之间的Van der Waals力较强,因此MXene在不同的电极之间通电时能够保持稳定的电导率。
此外,MXene层状结构的高比表面积和大量表面官能团也增强了其电导性能。
MXene具有良好的电导性能,已在多个领域得到了广泛的应用,如储能材料、导电墨水、传感器、电磁波屏蔽等方面。
在储能电极方面,MXene具有大的比表面积和良好的导电性能,可以提高储能器件的能量密度和功率密度。
在传感器方面,MXene的高表面积和纳米结构可以提高敏感度和选择性。
在导电墨水和电磁波屏蔽方面,MXene作为一种新型导电、导热和阻尼性能材料,可以应用于电子设备和电脑元件的热管理和EMI屏蔽。
总之,MXene是一种具有优异导电性能的新型材料。
其导电机理基于层状结构和离子电导,对于电子学和储能方面具有重要的潜力。
未来,随着更多MXene材料的研究,相信其应用领域将会不断扩展。
总结金属成分及作用
常用金属材料中各种化学成分的作用及影响1、生铁生铁中除铁外,还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。
这些元素对生铁的性能均有一定的影响。
碳(C):在生铁中以两种形态存在,一种是游离碳(石墨),主要存在于铸造生铁中,另一种是化合碳(碳化铁),主要存在于炼钢生铁中,碳化铁硬而脆,塑性低,含量适当可提高生铁的强度和硬度,含量过多,则使生铁难于削切加工,这就是炼钢生铁切削性能差的原因。
石墨很软,强度低,它的存在能增加生铁的铸造性能。
硅(Si):能促使生铁中所含的碳分离为石墨状,能去氧,还能减少铸件的气眼,能提高熔化生铁的流动性,降低铸件的收缩量,但含硅过多,也会使生铁变硬变脆。
锰(Mn):能溶于铁素体和渗碳体。
在高炉炼制生铁时,含锰量适当,可提高生铁的铸造性能和削切性能,在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰,进入炉渣。
磷(P):属于有害元素,但磷可使铁水的流动性增加,这是因为硫减低了生铁熔点,所以在有的制品内往往含磷量较高。
然而磷的存在又使铁增加硬脆性,优良的生铁含磷量应少,有时为了要增加流动性,含磷量可达1.2%。
硫(S):在生铁中是有害元素,它促使铁与碳的结合,使铁硬脆,并与铁化合成低熔点的硫化铁,使生铁产生热脆性.减低铁液的流动性,顾含硫高的生铁不适于铸造细件。
铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%(车轮生铁除外)。
2、钢除含碳以外,还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)和氢(H)等元素。
这些元素并非为改善钢材质量有意加入的,而是由矿石及冶炼过程中带入的,故称为杂质元素。
这些杂质对钢性能是有一定影响,为了保证钢材的质量,在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。
1)碳碳是影响铸钢强度、硬度、韧性及淬透性、耐磨性的至关重要的元素。
碳量过高,热处理后形成的高碳马氏体硬度高,但韧性低,且热处理时易形成裂纹;碳量过低,硬度低,耐磨性不佳。
低温回火的0.2.0.5%C低合金钢中,拉伸强度与C的重量百分含量保持线性关系o。
单位内部认证炼钢工知识考试(试卷编号151)
单位内部认证炼钢工知识考试(试卷编号151)1.[单选题]确定氧枪高度时应考虑_______和冲击深度。
A)冲击面积B)终点温度C)终点磷含量答案:A解析:2.[单选题]“硬吹”时,渣中的∑(FeO)含量( )。
A)升高B)保持不变C)降低答案:C解析:3.[单选题]加入硅铁后( )min搅拌钢汇,并取样进行化验分析。
A)5B)15C)20答案:A解析:4.[单选题]对炉料进行烘干和除锈处理,能防止产生( )气孔。
A)析出性B)侵入性C)反应性答案:A解析:5.[单选题]在相同条件下单孔喷枪的枪位控制比3孔喷枪 。
A)适当低些B)适当高些C)两者一样答案:B解析:6.[单选题]冶炼终点控制将氧枪适当降低其主要目的是( )。
A)提高钢水温度答案:B解析:7.[单选题]在氧化钙(CaO),氧化亚铁(FeO),二氧化硅(SiO2)三元状态图中,代表三个纯氧化物及其相应的纯氧化物的熔点状况的是 。
A)三个顶点B)三条边C)三个角部答案:A解析:8.[单选题]31.钢水中气体主要来源于( )。
A)金属炉料B)炉气中吸收C)炉衬答案:A解析:9.[单选题]内冷铁的形状是( )。
A)通常是圆柱形B)与热节处型腔形状相近C)通常是球、团状答案:A解析:10.[单选题]“返干”现象容易发生在( )。
A)吹炼前期B)吹炼中期C)吹炼后期答案:B解析:11.[单选题]镇静钢回磷现象比沸腾钢( )。
A)严重B)轻微C)相近答案:A解析:12.[单选题]硅铁合金化时,由于易氧化,应该在钢的( )脱氧情况良好时加入。
C)还原后期答案:C解析:13.[单选题]当碳含量不高(<0.2%)时,0.8%~1.0%以下的锰对焊接性能影响不大,当锰含量继续增加时,焊接性能( )。
A)变好B)变坏C)不变答案:B解析:14.[单选题]使用复合脱氧剂使脱氧元素的能力( )。
A)提高B)降低C)无大变化D)视具体情况定答案:A解析:15.[单选题]转炉炼钢中钢液脱气的动力学条件是____。
金属材料科学(第一章 钢的合金化)3
γ’相中可以溶入合金元素,钴可以置换镍,钛、钒、铌可以置换 铝,而铁、铬、钼可置换镍也可置换铝。
γ’相中含铌、钽、钨等难熔元素增加,γ’相的强度也增加。
1. 4 钢的强韧化机制
合金化目的:提高性能
结构钢:力学性能
强度与韧性、塑性的矛盾
综合性能:强度与韧性的匹配
高强钢:韧性 疲劳:表面硬度 耐磨:硬度与韧性
Mn↑,使P扩散加快,促进了钢的回火脆性; Mo则相反,是消除或减轻回火脆性的有效元素。
点阵类型:bcc点阵内吸附较fcc强烈
1.6 钢中微量合金元素的作用
一、钢中常见的微量元素
1 微合金化:Ti、V、Nb、Zr、B、N、稀土
2 净化、变质、控制夹杂物形态:
B、Ca、Ti、Zr、稀土
3 改善加工性:S、Ca、Pb、Se、Te、Bi
1. 5 合金元素在晶界的偏聚
二、Me的偏聚(segregation)
偏聚 现象
Me偏聚 → 缺陷处C’> 基体平均C 这种现象也称为吸附现象。
偏聚现象对钢的组织和性能产生了较大影响, 如晶界扩散、晶界断裂、晶界腐蚀、相变形核等 都与此有关.
Me+⊥:溶质原子在刃型位错处吸附,形成柯氏气团; Me+≡ :溶质原子在层错处吸附形成铃木气团;
20MnSi钢不同晶粒度的低温冲击性能
1. 4 钢的强韧化机制
2、提高钢韧性的合金化途径
1)细化晶粒、组织—— 如Ti、V、Mo;
2)提高冶金质量,降低有害元素含量
3)细化K —— 适量Cr、V,使K小而匀 ; 4)细化亚结构—消除粗大组织 5)利用残余奥氏体韧化 6)利用相变诱发韧性
↑回火稳定性 — 如强K形成元素 ;↓回脆 —— W、Mo ; 在保证强度水平下,适当↓含C量
三元导电陶瓷Ti_3SiC_2的研究进展
第 30 卷第 2 期 2009 年 6 月《陶瓷学报》JOURNAL OF CERAMICSVol.30,No.2 Jun.2009文章编号:1000- 2278(2009)02- 0251- 06三元导电陶瓷 Ti 3SiC 2 的研究进展艾桃桃(陕西理工学院材料科学与工程学院,汉中:723003)摘 要层状结构的 Ti 3SiC 2 属六方晶体结构,结合了金属和陶瓷的许多优异性能,如良好的导热和导电性能,优良的可加工性,耐氧 化、耐化学腐蚀,优异的抗热震性,良好的自润滑性等,具有广阔的应用前景。
本文介绍了 Ti 3SiC 2 的结构和性能,对其制备方法及 应用进行了阐述。
关键词 Ti 3S iC 2,三元层状化合物,可加工,制备,应用 中图分类号:T Q 174.75 文献标识码:AM 3AX 2 相(Ti 3Si C 2,Ti 3GeC 2 和 Ti 3AlC 2,亦称 312 相), 1 前 言而 M 4AX 3 相只有 1 种,即 Ti 4AlN 3 。
M n+1AX n 具有层随着科学的日新月异,在航空航天飞行器、发动 机及核反应炉等领域,科学家都试图提高热机效率、 涡轮进口温度和转速,但并没有取得理想的效果。
众 所周知,高温环境所使用的结构件,既要求强度高,又 要能经受长时间的剧烈氧化和腐蚀作用,并能够在室 温到工作温度范围之间保持性能的稳定性。
目前使用 的镍基或钴基超合金的最高使用温度不超过 1200℃。
C/C 结构件虽然具有高的比强度和比模量, 但抗高温氧化能力差,一般需经过特殊的工艺在其表 面涂层(如涂覆 Al 2O 3 层、硅酸盐层等)。
Si C 、Si 3N 4、Al 2O 3 等碳化物、氮化物和氧化物陶瓷虽然具有高强 度、耐高温、耐腐蚀和耐摩擦等优 点,但本征脆性限 制了其广泛应用,也为后续加工设计和 安全设计造 成难度。
最近,一类具有层状结构的三元碳化物或氮化物 受到了极大地重视,其通式可以表示为:M n +1AX n ,其 中,n 取 1~3,M 为过渡金属,A 为Ⅲ或ⅣA 主族的 元素,X 为 C 或 N 原子[1]。
上千种粉末冶金材料化学成分
上千种粉末冶金材料化学成分1. 简介粉末冶金是一种通过将金属或非金属材料粉末进行成型和烧结等工艺加工,制备高性能材料的方法。
粉末冶金材料具有优异的物理、化学和机械性能,广泛应用于汽车、航空航天、电子、机械制造等领域。
本文将介绍上千种粉末冶金材料的化学成分及其特点。
2. 金属粉末冶金材料2.1 铝合金粉末铝合金粉末是一种常见的金属粉末冶金材料,主要成分为铝及其合金元素。
常见的铝合金粉末包括铝硅合金粉末、铝镁合金粉末、铝锰合金粉末等。
这些材料具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性和导热性能,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
2.2 钛合金粉末钛合金粉末是一种轻质高强度的金属粉末冶金材料,主要成分为钛及其合金元素。
常见的钛合金粉末包括纯钛粉末、钛铝合金粉末、钛钼合金粉末等。
这些材料具有良好的耐腐蚀性、高温强度和生物相容性,在航空航天、医疗器械等领域有广泛应用。
2.3 不锈钢粉末不锈钢粉末是一种耐腐蚀的金属粉末冶金材料,主要成分为铁、铬、镍等元素。
不锈钢粉末具有良好的耐腐蚀性、强度和韧性,广泛应用于制造耐腐蚀设备、管道、压力容器等领域。
2.4 铜粉末铜粉末是一种导电性能良好的金属粉末冶金材料,主要成分为铜。
铜粉末具有良好的导电性、导热性和可塑性,广泛应用于电子器件、电线电缆、印刷电路板等领域。
2.5 铁粉末铁粉末是一种常见的金属粉末冶金材料,主要成分为铁。
铁粉末具有良好的磁性能、导电性和韧性,广泛应用于电机、变压器、传感器等领域。
3. 非金属粉末冶金材料3.1 陶瓷粉末陶瓷粉末是一种常见的非金属粉末冶金材料,主要成分为氧化物、碳化物、氮化物等。
常见的陶瓷粉末包括氧化铝粉末、氧化锆粉末、碳化硅粉末等。
这些材料具有高硬度、耐磨性和耐高温性能,广泛应用于陶瓷制品、磨料、耐火材料等领域。
3.2 碳纤维粉末碳纤维粉末是一种高强度、高模量的非金属粉末冶金材料,主要成分为碳。
碳纤维粉末具有轻质、高强度、耐腐蚀性和导电性能,广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
三元氮化物
三元氮化物三元氮化物,是一种由三种不同元素构成的化合物,其中一种元素是氮。
三元氮化物在化学研究和工业制备中具有广泛的应用,特别是在材料科学和电子工程领域。
以下是关于三元氮化物的详细介绍:1. 什么是三元氮化物?三元氮化物是一种由三种元素构成的化合物,分别是氮、过渡金属和第三组元素,如铝、镓和硼等。
三元氮化物通常采用化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)等方法制备。
2. 三元氮化物的性质三元氮化物是一种高温、高硬度、高化学稳定性的材料,可用于制备复杂形状的器件。
它们具有优异的热导率、电绝缘性和光学透明性,使其在透明导电膜、热界面材料、散热器和光学器件等方面得到广泛应用。
此外,某些三元氮化物还具有磁性,可以用于制备自旋电子器件。
3. 三元氮化物在电子工程中的应用三元氮化物常用于制备微电子器件,如功率器件、射频器件和高速晶体管等。
由于它们的高电绝缘性和强电场韧性,三元氮化物还是制备高亮度发光二极管(LED)的理想材料。
三元氮化物还是制备高电子迁移率晶体管(HEMT)的主要材料,HEMT在射频和微波通信系统等方面有着重要的应用。
4. 三元氮化物的未来发展随着电子工程领域的发展,对更高性能、更稳定、更可靠的器件材料的需求不断增加。
因此,三元氮化物将在未来得到更加广泛的应用,并可能成为制备下一代微电子组件的主要材料之一。
在未来,我们有望看到更多的三元氮化物制备的器件出现在我们的生活和工作中。
总之,三元氮化物是一种性能优异的材料,应用广泛。
具有高温、高硬度、高化学稳定性和高电绝缘性等特性,其中某些三元氮化物还具有磁性。
尤其是在电子工程领域,三元氮化物的应用也越来越广泛。
我们可以期待,未来三元氮化物的应用将更加广泛,将在许多领域实现更多的突破和创新。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
G , ) 4 ( )
5
[ ] Q 1 < R ? F和 ! " # $ % & ’ 等 3 用超声波方法测定了 0 1 H F * 0 1 H F 2 1 6 1 2 G +, + ( , ( ( , P和 0 + 3 的弹性模量、剪切 模量和泊松比, ( ) , 0 1 H F * + ( ) S 3 E / " G + 的相应值为
第! !卷专辑’ I 8 ; ) ! !( ’
中国有色金属学报 & ’ () ’ # * ( + ( , . / * 0 1 23 * 2 ( / / . +4 ( 5 0 1 +
’ " " !年 ! !月 9 8 J )’ " " !
[文章编号] ( ) ! " " # $ " % " & ’ " " ! ( ’ $ " " ’ & $ " #
具有良好金属性能的层状三元碳化物和氮化物 !
’,梅炳初 ’,陈艳林 ’ 朱教群!,
( ; ) ! )武汉理工大学 测试中心,武汉 # * " " + " ’ )武汉理工大学 材料复合新技术国家实验室,武汉 # * " " + "
[摘
要]综合介绍了分子式为 ,!-!. / ! 的三元碳化物和氮化物的结构特征、制备方法、主要性能和应用前景。
[ ] ( O P O年 / " ’ & @ > 等 -!N 用自蔓延方法成功合 D 成了 0 , 以固态的 0 , , 1 6 1 2 1 6 1 2 粉末在 H #气中经 + 3
很高的屈服强度,在( + ) )8 的高温下都具有良好 的塑性。表3中列出了部分+ ( 3相和 9 相化合物的 电性能和显微硬度。
[ ] & @ > 等 -!N 测 定 了 第 二 相 0 1 2占( ) W !3 ) W的 D 陶瓷的力学性能,相应的弹性模量剪切模 0 1 6 1 2 + 3 量分别为+ 。在测定复相陶瓷 0 3 5和 ( + -. / " 1 6 1 2 L + 3
# $ % & ’ " 6 < = > ? $ 1 $ @ % < A 1 = 1 % < $ % B ; = ? # < " # " # C 1 A ? $ " < A< 1 = # 1 A ? $ ;@
[关键词],!-! . / ( 4 5 3 4 !; * ’;结构 [中图分类号] ; 3 6 ! ’ * ) * 3,’ 7 % [文献标识码] .
最近,一类具有层状结构的三元碳化物或氮化 物陶瓷受到了材料科学工作者的广泛重视。它们同 时具有金属和陶瓷的优良性能。和金属一样,在常 温下,有很好的导热性能和导电性能,有较低的维 氏显微硬度和较高的弹性模量和剪切模量,像金属 和石墨一样可以进行机械加工,并在高温下具有塑 性;同时,它具有陶瓷材料的性能,有高的屈服强 度,高熔点、高热稳定性和良好的抗氧化性能;更 有意义的是它们有甚至优于石墨和 , 的自润滑 8 ( ’ 性能。这些化合物可以用统一的分子式 , . / !! ! 来表示,其中,, 为过渡金属, . 主要为 ! 和 " 族 代表性的化合物有 元素, 当!: *时, / 为 5 和 9。 . ; 5 3 4 # * 等; 当 ! :’ 时, 代 表 性 的 化 合 物 有 3 4 ( 4 5 < = 5 . ; 5 3 4 4 ! ’ 相;当 ! * ’, * ’和3 * ’,简称为 * :! 时,代 表 性 的 化 合 物 有 3 4 < = 5,3 4 . ; 5和 ’ ’ . ; 9 等,又称为 > 相,已知属于 > 相的化合物 3 4 ’
! 结构特征
该类化合物有相似的晶体结构,同属于六方晶 / 。图 ! ( ) 和 (C ) 所示分 体结构,空间群为 0 1 1 2 @ % * 别为 3 ( 4 5 . ; 5 的 结 构 图。从 图 中 可 以 得 4 4 * ’和3 ’ 出,紧密堆积的过渡金属八面体层被一平面层 . 族 原子所分隔,过渡金属八面体中心为碳原子或氮原 子。所不同的是:当!: (如 3 !时 4 < = 5, 3 4 . ; 5和 ’ ’
[ , ] O ( + 全面的检测和分析。他们 测定高纯 0 1 6 1 2 + 3的 5 ・ 在室 温 下 的 导 电、导 热 系 数 分 别 为G , -4( ) 6 7 5 7 / (’ ・ , 热膨胀系数为 ’7(, + NX Y) O , 3 4 ( ) Y (。 [ ] ( ( 他们 还对两种不同显微结构 (颗粒大小分别为 +
5 5 ・ 7 电导率为3 4 ( ) ! 4 ( ) 6 ’ (,这类化合物都有 [ ]
群为 / / ’ ,晶 格 参 数 为 ! U) 5 @ , + ) N < ’, "U + ’ 的理论密 1 6 1 2 ( , N 5 O < ’。由晶格常数可计算出 0 + 3 [ ] +。 G 以 / ,1 , 度为G , + @ ’ . % = %和 9 % # " 1 6 1 2 F 2 F K G 0 G 和9 为气源,用化学气相沉积 (2 合成了 2 2 F V J) G 3 单晶或多晶相的 0 。但这类方法只能在实验 1 6 1 2 + 3 室极少量地制备出 0 的薄膜,难以进一步开 1 6 1 2 + 3 是近 发利用。固相反应方法合成高纯度的 0 1 6 1 2 + 3 年来材料科学工作者的活跃课题。
; [修订日期] # [收稿日期] ’ " " ! $ " # $ ’ & ’ " " ! $ " % $ " *
图! 3 ( ) 和3 ( ) 4 ( 4 5 @ 4 . ; 5 的晶胞图 C * ’ 的晶胞图 ’
( ) ( ) " # % ! F B 4 G 2 = ; ; 8 H3 4 ( 4 5 . ; 5 C @ @ B E3 4 $ * ’ ’
表" 三元碳化物和氮化物的合成条件 (9 ) : /
陶瓷试块。制得 ( ) ) ! ( 3 ) )8燃烧合成出 0 1 6 1 2 + 3 的陶瓷试块的主晶相为 0 ,同时也有少量的 1 6 1 2 + 3 亚化学计量化合物如 0 1 2 0 1 6 1 #, # 存在;材料的相 对密 度 不 超 过 理 论 密 度 的 O W, 9 V 在5 )! ,仍属于柔性陶瓷,可进行切削加工。 N 5E / " / " ’ L
/ ;采用热等静压方法能制备出高纯、致密的材料;单相材料 该类化合物为层状的六方晶体结构,空间群为 0 1 1 2 % * 具有很好的导热性能和导电性能,有较低的显微硬度和较高的弹性模量和剪切模量,可以像金属一样进行加工,并 在高温下具有塑性等金属特性,同时具有高的屈服强度,高熔点、高热稳定性等陶瓷特性。
万方数据
[作者简介]朱教群 ( ,男,副教授,硕士) ! & % # $)
・+ )・
中国有色金属学报
3 ) ) (年 ( (月
此特点,使其在性能上综合了金属和陶瓷的众多优 点。
[ ] + , 1和 ( O 5 N年 T ? 1 = $ @ > R %和 * % I % ’ 1 9 ; 以气态 0 3 6 石墨为原料,在 3 ) ) )8条件下进行化学反应,合成
并测定了其晶体结构为六方晶系,空间 了0 1 6 1 2 + 3
! 化合物的合成及性能研究
! " # $ % & ’ 等 ( 分别用热等静压合成了系列三元 碳化物和氮化物,表(所示为合成这些化合物的条 件。所合成的化合物都达到了很高的纯度,内部无 气孔,样品密度接近于理论密度;都有良好的机械 加工性能。在 ( )*的刻划压力下测得的显微硬度为 ,高 于 石 墨 和 大 多 数 金 属 的 显 微 硬 + , ! , -. / " 度,却比二元碳化物和氮化物 (如 0 陶瓷 1 2和 0 1 *) 的要低。它们都具有良好的导电性能、导热性能,
[ ] 多达* , , , , , , , ?个以上 ! 。 . ; < @ A B ( B < = 0 C ( . D 和5 都可以作为平面层的原子。 E
,每三层中有一层 . 族原子;当 !:’ 时 3 4 . ; 9) ’ (如 3 ,4 和3 ) ,每四层中有一 4 ( 4 5 < = 5 . ; 5 4 * ’ 3 * ’ * ’ 层 . 族原子,共棱的过渡金属八面体层被平面层的 (如 3 ) ,每五 *时 4 . ; 5 . 族原子所分隔;而当 !: # * 层中才有一层 . 族原子。在它们的结构中,过渡金 属原子与碳原子或氮原子之间形成八面体,碳原子 或氮原子位于八面体的中心,过渡金属原子与碳原 子或氮原子之间的结合为强共价键;而过渡金属原 子与 . 族平面之间为弱结合,类似于层状石墨层间 由 范得华力而结合。这类化合物由于在结构上有如
2 % ’ % & < A D 6 1 2 0 1 + 3 0 1 . ? 2 + 3 0 1 . ? 2 3 0 1 H F 2 3 0 1 H F * 3 E " = ? # 1 " F , 0 1 6 1 2, 2 , , 0 1 . ? 2 , , 0 1 . ? 2 , 0 1 H F 2 2 G +, , 0 1 H F * 0 ? ’ ? # " = & # ?/ # ? $ $ & # ? D / / 8 E / " ( 5 ) ) ( ) ) ( 3 ) ) ( 5 ) ) ( 5 ) ) G ) G G G ) G ) 0 1 ’ ? / > G G G G G