金属物理性能

Physical properties of metals and alloys
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不同冷速下的金相组织
0.02℃/s B+F
0.03℃/s B
0.1℃/s B
0.3℃/s B+M
2012年4月20日8时52分
论
• 长期以来材料研究者所追求的是： 长期以来材料研究者所追求的是： • 材料的高强度、高韧性、耐高温、抗腐蚀等主 材料的高强度、高韧性、耐高温、 抗力指标。 要属材料结构抗力指标。 • 在人类进入“信息社会”的今天，人类对太空 在人类进入“信息社会”的今天， 海洋和人体自身的探索日益深入， 、海洋和人体自身的探索日益深入，这一切对 指标。 材料提出的则是更高的功能性指标。
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探索材料内部微观结构组态的信息 更深层次的认识材料开发新型材料
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另一个感兴趣领域
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合理地选用物理性能参数是取得预期 分析结果的前提
• 在材料研究中，针对所研究的问题有时 可以选用不同参数进行综合分析，并用 其他方法的研究结果予以补充和佐证。 • 只有合理地采用不同的研究方法，互相 补充，才能有效地解决材料科学研究中 提出的问题。
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• DM钢淬回火组织SEM观察
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DMΒιβλιοθήκη Baidu
1.2367
3Cr2W8V
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第一讲 金属物理性能简介 及固体的能量结构引论
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绪
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• 功能材料制备的新方法： 快淬快凝技术、镀膜、超晶格、机械合金化、溶 胶－凝胶、极限（极高温、高压、高真空、失 重等）条件下的制备方法、复合及杂化、晶须 及大单晶制备法等等 • 快淬快凝技术
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图1 人类、科技和技术的演变史 人类、
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是把物理性能测试作为材料研究的一 种方法——即通过各种状态下所测得的材 料参数，取得固体内部微观结构组态的信 息，以阐明材料的纯度、状态、相组成， 精确判断相变过程的性质、数量和限度。
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0.5℃/s M
Physical properties of metals and alloys
10℃/s M
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1800
♦
1600 1400
♦−M7C3 ∗−M23C6
Intensity(Counts)
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工程材料可以粗略地划分为 • 结构材料和功能材料。 • 功能材料涉及的范围很广，通常指那些具有特 定物理、化学或生物学特性的材料。 • 它可以作为一种将输入能量传递或转换成其他 能量的功能元件。
200 190 180
DM 3Cr2W8V 1.2367 H11
弹性模量 GPa
170 160 150 140 130 120 0 100 200 300 400 500 600 700
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温 度 metals Physical properties of ℃ and alloys
1200 1000 800 600 400 200 0 25 30 35 40 45 50
∗ ♦ ♦ ♦ ∗ ∗ ♦ ♦ ♦ ♦∗ ∗ ♦ ♦ ∗ ∗∗ ♦
55 60 65
♦ ∗ ∗ ∗∗
70 75
♦♦ ♦ • ♦ ♦♦
80 85 90 95
2θ(degree)
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功能材料的发展
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• 它的进展凝聚着物理、化学、冶金、陶瓷和聚合 物等领域科学工作者的成果，在人类科技发展史 上已作出了醒目的记载。 • • • • 磁性材料 半导体材料 光电材料 超导材料
3DAP
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（8nm×10 nm×45nm）
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• DM钢回火稳定性组织TEM观察
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物理性能分析的特点
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• “材料物理性能分析” 与金相分析、X一射线分析和电子显微 分析相比，特点是：
（1）可以有效地进行材料试验的动态过程研究， 1 较精确地判断材料中发生相变的温度、时间、 数量和限度； （2）可以灵敏地确定一些微量元素对材料结构与 2 性能的影响； （3）所得结果反映材料的整体效应，可以避免局 3 部微观区域观察或测量可能造成的错觉。
钕铁硼永磁体
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电磁铁在电铃上的应用
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半导体材料的应用
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• 半导体材料的应用都是非常重要和广泛 的，比如：移动通讯、计算机、汽车、 航空航天、石油提炼、核能利用等民用 高科技领域也有着广阔的应用或应用前 景。
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功能材料 • 一般说来，材料的结构性以原子尺度内部不 发生变化为特征，而材料的功能性通常为原 子内部的电子以至原子核间的交互作用而表 现出来的特性。 • 譬如，电子能带结构的不同性质决定了材料 的导电性差异，因而有良导体、半导体、电 介质和超导体之分 。
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PM1钢的连续加热转变研究
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电阻温度曲线 Al-Si-Cu-Mg合金的时效
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高温弹性模量
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功能材料受到特别关注 • 材料的磁性决定于原子中次壳层电子是否被 填满以及它们之间因“交换作用”产生不同 原子取向的结果，因而有： • 抗磁体顺磁体和铁磁体之别。 • 材料物理性能是功能材料发展中受到特别关 注的领域之一。
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光电材料的应用
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磁悬浮列车
超导电机，储能飞轮
核磁共振检查机
钇基高温超导电缆
图2 超导材料应用的树状图
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PM1钢CCT曲线测定
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磁性材料的分类和应用
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铁磁性材料：硬磁性材料和软磁性材料。 硬磁性材料应用：永磁体、磁盘、磁条等。 软磁性材料应用：电磁铁铁芯、录音机磁头线圈的铁芯等。
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超导材料的应用
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