什么是金属玻璃PPT
金属玻璃及其研究新进展

韧性
金属玻璃具有较好的韧性 和延展性,可以在低温或 冲击环境下保持较好的机 械性能。
强度
金属玻璃具有较高的强度 和抗拉性能,可以用于制 造需要承受较大载荷的零 件。
物理性能
导电性
01
金属玻璃具有较好的导电性,可以用于制造导电材料和电子元
件。
热稳定性
02
金属玻璃具有较好的热稳定性,可以在高温环境下保持较好的
金属玻璃的塑性与形变研究
塑性行为
研究金属玻璃在受到外力作用时的塑性行为,包括屈服强度、应变硬化、断裂韧性等,以揭示其塑性变形的微观 机制。
形变机理
通过实验和模拟手段,深入探究金属玻璃在形变过程中的原子结构变化、应力场分布和能量耗散机制,为优化金 属玻璃的力学性能提供理论支持。
金属玻璃中的原子结构与动力学研究
机械合金化是通过球磨等机械手段将金属粉末混合并研磨,使其在剧烈的机械力作用下 形成非晶态结构。化学气相沉积是通过化学反应的方式在金属表面形成非晶态薄膜。这
些方法在某些特殊情况下具有应用价值,但制备出的金属玻璃性能和规模相对有限。
03
金属玻璃的性能研究
力学性能
硬度
金属玻璃具有较高的硬度 和耐磨性,使其在制造耐 磨和耐腐蚀的零件方面具 有广泛应用。
04
金属玻璃研究的新进展
高性能金属玻璃的研发
高强度金属玻璃
通过优化成分和制备工艺,开发出具 有高强度、高韧性和优异耐腐蚀性能 的新型金属玻璃材料,用于航空航天、 汽车和石油化工等领域。
高导电金属玻璃
通过引入特定元素,提高金属玻璃的 导电性能,使其在电子器件、电磁屏 蔽和传感器等领域具有广阔的应用前 景。
汽车工业
金属玻璃在汽车制造中用 于制造高性能的发动机部 件和车身结构。
玻璃知识培训PPT课件

▪ 2、磨边、倒角、挖孔、开却 对切割好的规格片进行边部和要求开孔洞、 开却的处理
生产设备:单边磨、双边磨、钻床、水切 割机等
▪ 若是彩釉玻璃在进行玩上述加工后,要进行 丝网印刷
▪ 生产设备:丝网印刷机
3、钢化
▪ 生产设备:钢化炉(平钢、弯钢)
合中空和夹胶处理
生产设备:全自动中空线、高压釜
▪ SGP胶片的厚度 1.52mm-2.28mm,SGP 胶片的颜色透明。
▪ EVA胶片的厚度 0.4mm-2.4mm,EVA胶 片的颜色透明
夹胶玻璃的产品特点
▪ (1)、安全性高 ▪ (2)、具有耐震、防盗、防弹、防爆的
性能 ▪ (3)、节能 ▪ (4)、隔音 ▪ (5)、中间膜能阻隔百分之九十九的紫
▪
在玻璃表面镀由多层银、铜或锡等金
属或其化合物组成的薄膜系,产品对可见
光有较高的透射率,对远红外线有很高的
反射率,具有良好的隔热性能 。
▪ 两个重要参数:
▪ Sc———玻璃的遮阳系数,数值范围0~1, 它反映玻璃对太阳直接辐射的遮蔽效果
▪ U值———玻璃的传热系数,它反映玻璃传 导热量的能力。
▪ 三ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ重要形式:
▪ 【遮阳型LOW-E玻璃】 产品性能特点:
1、适宜的可见光透过率:对室外视线具
有一定的遮蔽性,营造合适的室内采光效 果。
2、较低的太阳能透过率:遮阳系数 Sc≥0.5有效阻止太阳热辐射进入室内,隔 热性能优良。
3、极高的中远红外线反射率,限制室外 背景热辐射进入室内。
▪ 【双银LOW-E玻璃】 产品性能特点:
三、合同与价格
▪ 南玻2009年3月份合同文本
价格计算方法:
▪ 1、玻璃原片的价格 例:3月份南玻12mm以下玻璃出价为1600 元/吨,计算6mm、8mm、10mm、12mm 玻璃的单价
3-非晶态合金
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(稳定相)
(亚稳相)
(亚稳相)
E
A
晶
体
D
(稳定相)
E:结晶过程;C:非晶形成过程 ;D:非晶晶化过程
与结晶相比,非晶态形成过程有以下特点:
(1)从熔体中形成非晶态的过程是:ABC 即:过热熔体 过冷熔体 非晶固相
(2)非晶形成是亚稳相之间相互转变,即: 稳定过热液相 亚稳过冷液相 亚稳固相
晶体
非晶
3、电性能 与晶态合金相比,非晶态合金的电阻率显著增高
(2~3倍),例如非晶态的Cu0.6Zr0.4合金的电阻率可 达 350cm , 而 晶 态 高 电 阻 合 金 的 电 阻 率 仅 为 100cm左右。这是由于非晶态合金原子的无序排 列而导致电子的附加散射所致。
非晶态合金的电阻温度系数( 1 d )比晶态合金的
• 非晶态结构:原子排列没有周期性,即原子的排 列从总体上是无规则的(长程无序),但是,近邻 原子的排列是有一定规律的(短程有序)
晶态和非晶态材料的X-射线衍射谱
晶态和非晶态材料的电子衍射图
晶体衍射花样
非晶合金衍射花样
2.亚稳定性
非晶态是一种亚稳态,其结构具有相对的稳定性,这种稳定 性直接关系非晶态材料的应用及使用寿命。
非晶合金发展及研究现状
• 1934年,德国人克雷默采用蒸发沉积法制备出非晶态合金。 • 1950年,布伦纳用电沉积法制备出了Ni-P非晶态合金。 • 1960年,DUWEZ等人从熔融金属急冷制成了金属玻璃并开
始进行研究。
• 1969年,美国人庞德和马丁研究了生产非晶态合金带材的 技术,为规模生产奠定了技术基础。 1976年,美国联信公司生产出10mm宽的非晶态合金 带材,到1994年已经达到年产4万吨的能力。目前美国能 生产出最大宽度达217mm的非晶带材。 2000年9月20日,在钢铁研究总院的非晶带材生产线 上成功地喷出了宽220mm、表面质量良好的非晶带材,它 标志着我国在该材料的研制和生产上达到国际先进水平。
第一章-金属的晶体结构(共118张PPT)可修改全文
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B面:
(1) 该面与z轴平行,因此x=1,y=2, z=∞; (2) 1/x=1,1/y=1/2,1/z=0; (3) 最小整数化1/x=2,1/y=1,1/z=0; (4) 〔2 1 0〕
C面:
(1) 该面过原点,必须沿y轴进行移动,因此x= ∞ ,y=-1,z=∞ (2) 1/x=0,1/y=-1,1/z=0; (3) 不需最小整数化;(4) 〔0 1 0〕
晶胞在三维空间的重复构成点阵
〔4〕晶格常数
在晶胞中建立三维坐标体系, 描述出晶胞的形状与大小
晶胞参数- 晶格常数:a、b、c 棱间夹角:α、β、γ
2 晶系与布拉菲点阵
依据点阵参数 的不同特点划分为七种晶系
(1) 三斜晶系
α≠β≠γ≠90° a≠ b≠ c
复杂单胞 底心单斜
(2) 单斜晶系
α=γ=90°≠β a≠ b≠ c
3 原子半径: r 2 a
4 配位数= 12
4
5 致密度= nv/V=(4×3πr3/4)/a3=0.74
γ-Fe(912~1394℃)、Cu、Ni、Al、Ag 等
——塑性较高
面心立方晶胞中原子半径与晶 格常数的关系
a
r 2a 4
(三)密排六方结构〔 h.c.p〕 〔 了解〕
金属:Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co等
具有光泽:吸收了能量从被激发态回到基态时所 产生的幅射;
良好的塑性:在固态金属中,电子云好似是 一种流动的万能胶,把所有的正离子都结合 在一起,所以金属键并不挑选结合对象,也 无方向性。当一块金属的两局部发生相对位 移时,金属正离子始终“浸泡〞在电子云中, 因而仍保持着金属键结合。这样金属便能经 受较大的变形而不断裂。
金属玻璃
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如果用金属玻璃来代替变压器中 的硅钢片,可使变压器的空载损耗 减小2/3。照此推算,如果全国都 采用全属玻璃铁芯,每年可节电 100亿千瓦时,合50亿人民币。
• 经过多年攻关,我国科
学家今年在金属玻璃的制备 和机理研究上获得一系列重 大进展,并成功制备出用于 卫星太阳能电池等伸展机构 的金属玻璃材料。除了用于 卫星太阳能电池,科学家还 将金属玻璃粉体用于润滑等 领域,利用其高硬度、高弹 性、低摩擦系数等特性,提 高了润滑油的性能。(2011 年08月08日 扬子晚报 )
• 金属玻璃也有缺陷
• 在室温拉伸载荷作用下,金属玻 璃块体材料几乎没有宏观塑性, 这成为其作为结构材料应用的瓶 颈。通常,在室温加载时,金属 玻璃发生高度局域化的剪切形变, 即形变集中于数量很少、宽度只 有几十纳米的剪切带内;而且剪 切带一旦形成便迅速扩展,导致 材料瞬间发生灾难性断裂。尽管 金属玻璃呈现宏观脆性,但在微 观尺度下单一剪切带内的局域剪 切应变却可以达到100%~1000%。
如何解决这一问题?
• 与宏观尺寸金属玻璃的室温形变与断 裂行为截然不同,微观尺度的样品不 仅表现出稳定可控的形变行为,而且 具有良好的拉伸塑性。小尺寸金属玻 璃可具有良好拉伸塑性的发现,不仅 有助于深入理解金属玻璃室温形变的 本质,也揭示了金属玻璃在薄膜和微 器件上的潜在应用价值。
谢谢
• 美科学家发明超强可 塑性金属玻璃比钢铁 更牢固
何纳乔利用感应熔炉 ,很快地将金属混合物溶化 变为金属玻璃
金属玻璃的用途
• 金属玻璃特殊的微结构使其具有许多普通晶态材 料所不具备的优良的学、化学及物理性能,使 之在机械、通讯、航空航天、汽车工业、化学工 业、运动器材乃至国防军事上都具有广泛的应用 潜力。
• 由于金属玻璃的低摩擦、高强度和搞磨损等特殊 性能,使它将在未来的太空探索中发挥着重要的 作用
金属玻璃的结构特点及其对力学行为的影响
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金属玻璃的结构特点及其对力学行为的影响金属玻璃,亦名非晶态合金、玻璃态合金,不仅集金属和玻璃的优点于一身,还克服了它们各自的弊病[1]。
该类材料是将熔融的母材以>106℃/s的速度急速冷却而成,其原子在凝固过程中的排列来不及有序化,故形成了长程无序的非晶状态,与通常情况中具有周期性和对称性原子排布的金属晶体材料不同,因而称之为“非晶合金”[2]。
又由于这种原子排列与玻璃等传统非晶材料类似,所以也叫“金属玻璃”。
其强度高于钢,硬度超过高硬度工具钢,且具有一定的韧性和刚性。
因此人们赞誉其为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”[1]。
1962年[3],杜韦兹发明了快速凝固技术,从Au-Si合金熔体中首次制备出了非晶合金,非晶概念才开始与固态金属与合金联系在一起。
今天,随着更多金属玻璃及其独特性能的发现,此类物质已然成为了一种重要的功能材料[1]。
那么,非晶态合金的微观结构究竟是什么样,使其能有如此特殊的性能?这些结构上的特点又是如何影响其力学性能和力学行为的呢?下面本文就来回答这些问题。
金属玻璃的微观结构介于有序和无序之间:原子在三维空间排列没有规律性,这种特点称为远程无序;然而,局部区域可能存在规则排列,这类现象叫做近程有序。
在短程有序区域中,质点排布与晶体相似,但此类区域是高度分散的。
实际上,非晶合金的原子排列近似于液体,但它与液体又有不同:一方面,液体中原子极易滑动,粘滞系数很小,而金属玻璃中原子无法滑动,粘滞系数约为液体的1014倍,具有相当大的刚性与固定形状;另一方面,液体中质点随机排列,除局部结构起伏外,几乎是一团乱麻,而非晶合金中原子排布虽也无序,但并非完全混乱,而是破坏了长程有序的周期性和平移对称性,形成了一种有缺陷的、不完整的有序,即最近邻或局域近程有序(在小于几个原子间距的区域内保持位形和组分的某些有序特征,而在这些区域外便不存在长程有序的点阵排布了。
通常情况下,金属玻璃的短程有序区<1.5nm,即不超过4~5个原子间距[2]。
大块金属玻璃
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二、大块金属玻璃特点
大块金属玻璃在导电性,强度,导热性方面具有金 属的特性,但在原子排列上却又类似于玻璃的原子 一样呈无序排列。大块金属玻璃具有很高的强度、 硬度、弹性、刚性和优异磁学、耐腐蚀、耐磨损性 能等,它可以经受180°弯曲而不断裂,断裂韧性 值可达到钢的5倍。
三、大块金属玻璃的应用
大块金属玻璃
Bulk metall义
大块金属玻璃是一种具有较低冷却速度极限的非晶 态金属 , 非晶态金属是指在原子尺度上结构无序的 一种金属材料.大部分金属材料具有很高的有序结构, 原子呈现周期性排列,表现为平移对称性,或者是 旋转对称,镜面对称,角对称等。而与此相反,非 晶态金属不具有任何的长程有序结构,但具有短程 有序和中程有序 。
大块金属玻璃主要包括:高 比重高性Zr 基大块金属玻 璃及其纤维增强复合材料; 基超强大块金属玻璃或纳米 晶合金;Zr基、Al 基或 Fe 基大块金属玻璃耐磨、耐蚀 轴承套环状零件制造技术; 大块金属玻璃合金设计的 “多元短程序畴过冷”设计 软件。
基于大块金属玻璃具有良好 的力学、化学及物理性能, 而且逐渐突破了尺寸的限制 ,使之能制作成机械结构材 料、精密光学材料、模具材 料、耐腐蚀材 料、储氢材 料、软磁和硬磁材料,应用 于机械、电子、航天、汽车、 化工、军事等多领域。
谢 谢
金属玻璃及其研究新进展
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2.铜模吸铸法
• 工艺流程
I. 将合金放入磁悬浮电炉中, 通电 流加热
பைடு நூலகம்II. 待合金完全熔化均匀后将铜模向 下移动
III.等石英管伸入到熔融合金中时打 开阀门, 利用压力罐和熔融合金 表面之间的压差把熔融合金快速 吸入铜模
IV. 熔体在铜模中快速激冷得到所需 试样.
精品课件
制得样品示意图
金属玻璃应用研究新进展
为进一步探讨,将块状金属玻璃 在100MPa下,加热到390℃,超过其玻 璃化转变温度,使得金属玻璃被软化 成为粘性液体,利用氧化铝模板制备 成直径大约为200nm的金属玻璃纳米棒 (氧化铝面板用KOH溶液腐蚀去除)。
对纳米棒进行线扫描后,可以看到此时Ni的含量远大于Pd。
精品课件
精品课件
金属玻璃应用研究新进展
Pd
当电势在EC1和EC2之间时,金属玻璃中的Ni原子
Ni 有选择性地脱离金属玻璃表面,而表面遗留下的
Pd原子则通过表面扩散聚集形成Pd原子簇,最终
使得金属玻璃形成了一种纳米多孔网络结构,孔
隙的大小在10~30纳米。
精品课件
金属玻璃应用研究新进展
当电势在EC2之上时,金属玻璃中的Ni原子依旧脱离金 属玻璃表面,而Pd原子则通过溶解、再沉积,最终形成 具有多分支树枝晶的纳米结构(形状像树叶)。
精品课件
金属玻璃应用研究新进展
综上所述,通过电化学方法可以获得较大比表面 积的Pd。可以预见,而Pd作为一种催化剂,其较高的 比表面积,有助于提高其催化性能,例如用于燃料电 池中。
上述实验的金属玻璃用的是块体材料,
如果用尺寸更小的金属玻璃,那么通过电化学方法 会不会得到比表面积更高的Pd呢?
金属玻璃(课堂PPT)
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金属玻璃发展的的几个问题
现在,我们对金属玻璃的了解还很不充分,还无 法通过调节其内部结构来改善其物理性能。对于 非晶态固体内部结构,现在还没有十分有效的研 究手段。现有的微观结构分析手段,如X光及中 子衍射仪器、电子显微镜、各种能谱等,对金属 玻璃内部结构探测和分析能力非常有限,只能通 过计算机模拟来推测金属玻璃的内部结构。
(1)结构豫施和晶化。当受热或者外加施力,非晶态合金的结构会发 生原子重组排列。如果原子发生局部的重新排列,仍属于非晶态结构, 就称结构豫施。当温度高于晶化温度Tcr,非晶态合金的原子就会克 服势垒重新排列成稳定的晶态结构,这就是非晶态合金的晶化。 (2)非晶态合金的稳定化。现在人们正在探索非晶态合金稳定的各种 方法。主要思路有两点:一是稳定非晶态结构,如把新制得的非晶态 合金重新加热到低于晶化温度Tcr并保温,使其非晶态结构进行近程 重组,释放内能,消除原子结构的一些缺陷,稳定原子结构,从而达到 稳定化的作用;二是加入一些合金元素来阻碍原子的扩散和重组,也 可以稳定非晶态。
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五、应用及前景
(1)电力行业。磁性研究是非晶态合金最 活跃的领域。电压变压器芯体要求材料 具有软磁性,软磁性越高,在芯体上损 失的能量越少。现在变压器普遍使用的 是硅钢片,而具有较高软磁性的金属玻 璃可以使变压器重量减轻1/3,能量耗损 减少1/3。
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五、应用及前景
军事方面,由于其优异的力学性能,金 属玻璃可用来制造动能破甲、穿甲弹。 金属玻璃和钨复合制成的穿甲弹头,密 度高、强度大、穿甲性能好,具有自锐 效应,也具有贫铀弹头的高绝热剪切敏 感性,有望取代对环境造成严重危害的 贫铀弹。铁基金属玻璃可用于舰艇防腐、 防磁。
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四、性能及其特点
在电影《终结者2》中,邪恶的机器人是由一种液态金属制成 的,他能够毫不费力地从人形变为直升飞机或者其他任何形状 的东西,甚至可以从门缝下轻松地流过去 那为什么这些机器人可以变形,甚至自我修复呢? 一般来说, 物质有三种状态:固态、液态、气态。 固态形状稳定,而液 态和气态可以自修复,而玻璃是固体,加热转化为液态,这个 过程称为玻璃化转变。对于同一物质的玻璃态和晶态来说(, 其玻璃转变温度大约是熔化温度的0.5~0.6倍。因此,和晶态 相比,玻璃态更易转化成液态从而发生自愈合。
神奇的“金属玻璃”
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神奇的“金属玻璃”作者:吴再丰来源:《百科知识》2008年第01期在好莱坞电影《终结者》中,由金属制成的变形机器人T-3000能随意变换成各种形状,甚至可以从门下的小缝隙中飞走。
现在对于人类来说,这将不再是科幻片中的幻想。
一种新型的“终结者”材料面世,这就是“金属玻璃”。
目前科学家研制的金属玻璃,强度是工业用钢铁的3倍,柔韧性是钢铁的10倍。
金属玻璃是一种特殊的合金材料。
通常金属原子都是有序排列的晶体结构,而在金属玻璃中,原子的排列如同液体或者玻璃一样杂乱无章。
虽然从严格意义上来说,金属玻璃并不是液体,但是由于它没有固定的外形,可以像液体一样随意流动,所以人们喜欢形象地称之为“液态金属”。
金属玻璃的问世打破了建立在金属晶体结构基础上的传统金属学研究方法,它的许多独特而且宝贵的性能使其在实际应用中初露锋芒。
金属保持玻璃状有专家认为“金属玻璃”是继钢铁、塑料之后,给产业界带来的又一次革命性的变革。
长期以来,人们总认为这种非晶态的金属玻璃是不可能制成的。
我们在日常见到的冰,是水分子形成六棱柱体的结构。
流动是水分子自由活动的一种状态,一旦变成固体,则水分子就被井然有序地排列固定。
即使金属也一样,在高温熔融状态下,原子或分子可随意活动。
但是,一旦冷却变成固体则呈晶体结构。
那么,玻璃又会是怎样呢?我们家里通常用于窗户或杯子的玻璃被称之“氧化物玻璃”,其主要成分是二氧化硅。
氧化物玻璃从液态变为固态时,分子也不会组成有序的结晶结构,而是在随机排列下固化,即保持液体那种状态。
由于高温熔融状态下的玻璃呈液体结构,所以几百年前在欧洲烧制的玻璃是下部比上部厚。
此外,玻璃变成固体的过程中,它还会形成“过冷却液体”的状态,即变成糖稀那样的状态。
例如在玻璃车间把熔融的玻璃吹制成器皿时,此时的玻璃就是处在“过冷却液体”的状态。
何谓玻璃的“过冷却液体”状态呢?即如果玻璃从液态冷却成固态时,当温度降到比其固化时的温度还要低时,玻璃仍然呈现液态的一种现象。
金属玻璃
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发展简史
金属玻璃的出现可以追溯到20世纪30年代,Kramer第一次报道用气相沉积法制备出金属玻璃,在1950年,冶 金学家学会了通过混入一定量的金属——诸如镍和锆一去显出结晶体,1960年,美国加州理工学院的Klement和 Duwez等人采用急冷技术制备出金属玻璃。当合金的薄层在每秒一百摄氏度的速率下冷却时,它们形成金属玻璃。 但因为要求迅速冷却,它们只能制造成很薄的条状物、导线或粉末。
普通玻璃的原子也是随机排列,但它不是金属。金属玻璃并不透明,它拥有独特的机械和磁性特质,不易破 碎和不易变形。它是制造变压器、高尔夫球棒和其他产品的理想物料。
目前生产的金属玻璃是较薄和较细的,因为金属冷却时很快便会结晶,所以需要非常快的冷冻。美国约翰斯 鹤健士大学的研究员何纳乔,正研究如何生产有超级强力、弹力和磁力特质,但是较为大块的金属玻璃。这种新 的金属会保持固体而不会在高温下结晶,这将会适于制造引擎零件及军用武器。
宏观上来看,金属玻璃的形变特征与温度有密切的关系。在温度靠近玻璃转变点乃至更高时,外力的作用下 材料每一部分都参与变形,表现为粘滞性流动,被称为均匀变形。在温度远低于玻璃转变点时,金属玻璃则往往 表现为非均匀变形,变形区域只集中在很小的区域,其尺度为10~50 nm,这种变形区域被称为剪切带。由于一般 金属玻璃的玻璃转变温度点远高于室温,形变局域化是室温下金属玻璃变形的主要特征,并且得到了广泛的。高 度局域化的形变只发生在剪切带内,剪切带在形成之后在没有约束的条件下就会快速扩展,最终导致材料的脆性 断裂。这便是室温下金属玻璃没有宏观塑性的原因,而解决这个问题是促进金属玻璃应用的关键一环,很多研究 人员在这个方向上做出了艰苦的努力。为了增加塑性,有的人采用制备复合材料的方法,有人采用引入残余应力 或其他加工方法。2007年,中国科学院物理研究所柳延辉等在《Science》上报道,开发出在室温具有超大压缩 塑性的金属玻璃,并且可以像纯铜、纯铝一样弯曲成一定形状,从而进一步引领出一大批相关的研究工作。但是, 金属玻璃室温宏观塑性的问题并没有解决,尤其是大家期望的拉伸塑性并没有得到,学术界期待着新的进展。
金晶玻璃PPT介绍
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• 可以用于建筑幕墙、门窗、隔断等
• 市场规模逐年增长,未来几年仍将保持增长态势
• 具有美观、耐磨、隔热等优点
• 随着建筑行业的发展,金晶玻璃的市场需求将继续增加
金晶玻璃在家具行业的应用
金晶玻璃在家具行业具有广泛的应用
金晶玻璃在家具行业的市场规模
• 可以用于家具面板、茶几、餐桌等
• 市场规模逐年增长,未来几年仍将保持增长态势
• 随着技术的不断发展,金晶玻璃的应用领域逐渐扩大
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金晶玻璃具有高贵、华丽的特点
• 因此被广泛应用于高档家具、建筑装饰等领域
金晶玻璃的主要成分与特点
金晶玻璃的主要成分包括石英、氧化铝、氧化硼等
• 石英是玻璃网络结构的主要成分,具有良好的稳定性和硬度
• 氧化铝和氧化硼可以提高玻璃的折射率和硬度
金晶玻璃的特点
金晶玻璃具有高硬度和高强度的力学性能
• 硬度可以达到7-8莫氏硬度,与石英砂相当
• 抗折强度可以达到600-800MPa,具有良好的抗折性能
金晶玻璃具有高耐磨性
• 由于其高硬度和强度,金晶玻璃具有优异的耐磨性能
• 可以应用于建筑幕墙、家具等领域,提高产品的使用寿命
金晶玻璃的热性能与耐温性
金晶玻璃具有良好的热性能
• 热处理:对成型后的玻璃进行加热和冷却处理,实现高度结晶
• 金晶玻璃的生产流程
• 首先进行原料制备,将原料混合均匀
• 然后进行熔炼,将原料熔化形成玻璃液
• 接着进行成型,将玻璃液倒入模具中成型
• 最后进行热处理,对成型后的玻璃进行热处理,实现高度结晶
02
金晶玻璃的性能特点与优势
金晶玻璃的力学性能与耐磨性
• 折射率可以达到以上,具有高的折射性能
金属玻璃

金属玻璃发展的的几个问题
现在,我们对金属玻璃的了解还很不充分,还无 法通过调节其内部结构来改善其物理性能。对于 非晶态固体内部结构,现在还没有十分有效的研 究手段。现有的微观结构分析手段,如X光及中 子衍射仪器、电子显微镜、各种能谱等,对金属 玻璃内部结构探测和分析能力非常有限,只能通 过计算机模拟来推测金属玻璃的内部结构。
(2)原子沉积法
原子沉积法又可细分为:电解沉积法、化学沉积法、 真空蒸镀沉积法、离子贱射沉积法。上述沉积法主 要是制备非晶态合金薄膜(沉积在其他基材上)。而 现在也有用其他的方法制备块非晶态合金,其制备 方法有直接凝固法和粉末固结成形法,其中直接凝 固法又细分为:铜模铸造法、高压模铸法、吸铸法、 挤压铸造法、磁悬浮熔炼、静电悬浮熔炼等
(1)液态淬火法
这种方法的优点是制造设备简便,生产效率高。但缺 点是非晶态合金的形成能力有限,一般只能生产丝状、 带状的非晶态合金(要求冷速达到106℃/s)。由高频 电炉熔化母材合金(Ar气保护),液体在Ar气高压下经 喷嘴高速喷出液态合金束,经过一对超低温铜质轧辊 快速冷却,挤压得到非晶态合金丝或带
五、应用及前景
(1)电力行业。磁性研究是非晶态合金最 活跃的领域。电压变压器芯体要求材料 具有软磁性,软磁性越高,在芯体上损 失的能量越少。现在变压器普遍使用的 是硅钢片,而具有较高软磁性的金属玻 璃可以使变压器重量减轻1/3,能量耗损 减少1/3。
五、应用及前景
军事方面,由于其优异的力学性能,金 属玻璃可用来制造动能破甲、穿甲弹。 金属玻璃和钨复合制成的穿甲弹头,密 度高、强度大、穿甲性能好,具有自锐 效应,也具有贫铀弹头的高绝热剪切敏 感性,有望取代对环境造成严重危害的 贫铀弹。铁基金属玻璃可用于舰艇防腐、 防磁。
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4. 什么是发光材料?它的发光机理是什么?发光特征有哪些?
答:发光是一种物体把吸收的能量,不经过热的阶段, 直接转换为特征辐射的现象。发光现象广泛存在于各种材料 中,因此,发光材料品种很多,按激发方式可分为:光致发 光材料、电致发光材料、阴极射线致发光材料、热致发光材 料、等离子发光材料。 发光材料的发光中心受激后,激发和发射过程发生在彼 此独立的、个别的发光中心内部的发光就叫做分立中心发光。 它是单分子过程,有自发发光和受迫发光两种情况。
5. 何为光电效应?主要有哪些光电效应?
答: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。光电效应主要有光电导效应、光生伏特效 应和光电子发射效应三种。前两种效应在物体内部发生,统 称为内光电效应,它一般发生于半导体中。光电子发射产生 于物体表面,又称外光电效应。它主要发生于金属中。
1. 什么是金属玻璃?分析金属玻璃的结构特点和性能特点。
答:将熔融的合金喷射到冷的铜板上,降温速度在一百 万摄氏度每秒以上,由于冷凝速度极高,液态合金来不及形 成结晶就凝固了,结果获得了如同玻璃一样的非晶态合金。 用X射线衍射法进行测试,发现这种急冷的合金与平常的金 属不同,它不是晶体而是玻璃体,故非晶态合金又称为金属 玻璃。
3. 什么是红外辐射材料?什么是透红外材料?它们各自有什 么特点?
答:理论上,在0K以上时,任何物体均可辐射红外线,故红外线是 一种热辐射,有时也叫热红外。但工程上,红外辐射材料只指能吸收热 物体辐射而发射大量红外线的材料。红外辐射材料的辐射特性决定于材 料的温度和发射率。而发射率是红外辐射材料的重要特征值,它是相对 于热平衡辐射体的概念。热平衡辐射体是指当一个物体向周围发射辐射 时,同时也吸收周围物体所发射的辐射能,当物体与外界进行能量交换 慢到使物体在任何短时间内仍保持确定温度时,该过程可以看作是平衡 的。 透红外材料指的是对红外线透过率高的材料。对透红外材料的要求, 首先是红外光谱透过率要高,透过的短波限要低,透过的频带要宽。透 过率定义与可见光透过率相同,一般透过率要求在50%以上,同时要求 透过率的频率范围要宽,透红外材料的透射短波限,对于纯晶体,决定 于其电子从价带跃迁到导带的吸收,即其禁带宽度。透射长波限决定于 其声子吸收,和其晶格结构及平均原子量有关。
发光特征主要包括颜色特征、强度特征和持续时间特征。 发光材料的发光颜色彼此不同,有各自的特征。已有发 光材料的种类很多,它们发光的颜色也足可覆盖整个可见光 的范围。一个材料的发光光谱属于哪一类,既与基质有关, 又与杂质有关。随着基质的改变,发光的颜色也可改变。 发光强度随激发强度而变,通常我们用发光效率来表征 材料的发光本领。发光效率有三种表示方法: ① 量子效率指发光的量子数与激发源输入的量子数的比值; ② 能量效率是指发光的能量与激发源输入的能量的比值; ③ 光度效率指发光的光度与激发源输入的能量的比值。
发光分类: 荧光是指在激发时发出的光,发光时间小于10-8s。 磷光是指在激发停止后发出的光,发光时间大于10-8s。 当时对发光持续时间很短的发光无法测量,才有这种说法。 现在瞬态光谱技术已经把测量的范围缩小到10-12s以下,最 快的脉冲光输出可短到8fs(1fs=10-15s)。所以,荧光、磷 光的时间界限已不清楚。 但发光总是延迟于激发的。
(4) 不稳定性,金属玻璃在热力学上是不稳定的,它有向 晶态转化的趋势。 (5) 卓越的硬度和机械度,拉丝后纤维化的非晶态铁钽硅 硼合金线材,拉伸强度高达400公斤每平方毫米,为钢琴丝的 1.4倍,为一般钢丝的10倍。 (6) 优越的磁学性能。
2.按照硅氧四面体在空间的组合情况,硅酸盐结构可以分成 哪几类? 答:按照硅氧四面体在空间的组合情况,硅酸盐结构可以 分成岛状硅酸盐、组群状硅酸盐、链状硅酸盐、层状硅酸盐 和架状硅酸盐。
7. 简单解释超导现象。介绍一下目前主要研究的超导材料。
答:1911年荷兰物理学家翁奈在研究水银低温电阻时首先 发现了超导现象。后来又陆续发现一些金属、合金和化合物 在低温时电阻也变为零,即具有超导现象。物质在超低温下, 失去电阻的性质称为超导电性;相应的具有这种性质的物质 就称为超导体。超导体在电阻消失前的状态称为常导状态; 电阻消失后的状态称为超导状态。
Hale Waihona Puke 非晶态金属材料内部原子作不规则排列,这样的结构特 征使它具有许多晶态材料所没有的性能。主要包括: (1) 原子排列长程无序导致金属玻璃的X射线衍射不会出现晶 态衍射线,也不存在亚微观(即微米数量级)的各向异性(如磁 畴结构等性质)。 (2) 短程有序,即金属原子的周围配位情况彼此相似,也和 晶态中原子的情况相近。 (3) 无晶界,晶态金属一般由微米量级的小晶粒组成,晶粒 间存在晶界。而从亚微观来看金属玻璃是均匀的固体,不存 在晶粒和晶界,这一特点大大提高了金属玻璃的力学性能和 电磁性能,使它具有很高的强度,例如抗拉强度、硬度、断 裂强度和弹性模量等都比晶态合金强得多。金属玻璃为非晶 态结构,显微组织均匀,不含晶界、位错等缺陷,使腐蚀金 属的液体“无缝可钻”,具有高度抗腐蚀性。
6. 半导体有几种分类方法,它们大致的分类结果是什么? 答:按成分可将半导体分为元素半导体和化合物半导体。 元素半导体又可分为本征半导体和杂质半导体。化合物半导 体又可分为合金、化合物、陶瓷和有机高分子四种半导体。 在此,我们顺便谈一下什么是本征半导体、杂质半导体。 半导体中价带上的电子借助于热、电、磁等方式激发到导 带叫做本征激发。本征半导体就是指满足本征激发的半导体。 利用杂质元素掺入纯元素中,把电子从杂质能级激发到导带 上或者把电子从价带激发到杂质能级上,从而在价带中产生 空穴的激发叫做非本征激发或杂质激发。满足这种激发的半 导体就称为杂质半导体。 按掺杂原子的价电子数半导体可分为施主型和受主型,前 者掺杂原子的价电子多于纯元素的价电子,后者正好相反。 还可按晶态把半导体分为结晶、微晶和非晶半导体。此外, 还有按能带结构和电子跃迁状态将半导体进行分类。