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金属间化合物

发布时间:2021-09-28 01:44:45

来源:欧宝直播在线观看 作者:欧宝直播足球直播

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  自从有冶金技术以来,就已经制备了金属间化合物。Westbrook 在1976-1993年间曾相当详细地叙述了金属间化合物的发展史。他提到,人们是从使用低熔点合金系发展到使用某些金属间化合物的。金属间化合物的应用则是由于金属间化合物具有高的硬度,良好的耐磨性,同时还具有金属性,并可以抛光,因而作为装饰材料而具有广泛的应用。例如,古埃及使用的青铜涂层和中国使用的青铜镜等。到20世纪初,金属间化合物的应用主要是作为功能材料,首先是由于某些相具有特殊的磁性而实现其工业应用,随后才发展到形状记忆材料和超导材料的实际应用。热电转换功能材料MoSi2不是一种典型的金属间化合物,而是一种由金属间化合物到金属与非金属化合物(硅不是金属而是半导体)的一个标志。尽管如此,按惯例仍将硅化合物列入金属间化合物类。因为其与金属有许多相似之处。还有一类主要的化合物是由第ⅢA族和ⅤA族元素形成的化合物,如InSb、GeAs、InAs等,这些相的组成元素有金属、半金属和非金属,形成的化合物是半导体,不属于具有金属特性的金属间化合物。

  由于金属间化合物的高脆性高硬度等特性,到20世纪50-70年代才成功地研究并开发了金属间化合物在结构材料领域的应用(汞齐作为牙科材料是个例外),典型的例子是TizAl、NigAl的开发和应用。

  金属间化合物(中间相)是许多工业合金中重要的组成相。到目前为止,金属间化合物应用最广、品种最多的仍是在光、电、磁声、热和功能转换等方面具有特性的功能材料领域。

  金属间化合物与普通化合物不同,其组成可在一定范围内变化,组成元素的化合价很难确定,但具有显著的金属结合键。

  ①大部分金属间化合物不符合原子价规则。例如,Cu-Zn合金系中有三种金属间化合物CuZn、Cu

  ②大部分金属间化合物的成分并不确定,也就是说,化合物中各组元原 子的比并非确定值,而是或多或少可以在一定范围内变化。例如,CuZn化合物中Cu和Zn原子之比(Cu/Zn)可 以在36%-55%的范围内变化。

  ③原 子间的结合键往往不是单一类型的键,而是混合键,即离子键、共价键、金属键、乃至分子键(范德瓦斯力)并存。但不同的化合物占主导地位的键也不同。

  ④由于存在离子键或共价键, 故金属间化合物往往硬而脆(强度高,塑性差)。但又因存在金属键的成分, 也或多或少具有金属特性(如有一定的塑性、导电性和金属光泽等)。

  机械合金化(Mechanical Alloying,MA)是J.S. Banjamin提出的一种制备合金粉末的高能球磨技术,通常为干式球磨。磨球和粉末间的相互碰撞引起塑性粉末的压扁和加工硬化,导致粒子重叠,表面接触。发生冷焊。形成由各组分组成的多层复合粉末粒子,同时加工硬化层及复合粒子发生断裂。冷焊与断裂不断重复。以及充分揉混,使得粉末细化且更加均匀,最后形成预制复合颗粒。由于复合颗粒内有大量的缺陷和纳米微结构。进一步高能球磨时发生固态反应,形成新材料。

  放电等离子烧结(Soark Plasma Sintering,SPS)是利用脉冲大电流直接施加于模具和样品,从而产生体加热,使被烧结样品快速升温,同时脉冲电流引起颗粒间的放电效应,使颗粒局部表面产生高温而熔化,表面物质剥落,净化了颗粒表面,实现快速烧结。有效地抑制了颗粒长大。

  定向凝固是指在凝固过程采用强制手段,在凝固金属和未凝固熔体之间建立起沿特定方向的温度梯度,从而使熔体形核后,沿着与热流相反的方向,按要求的结晶取向进行凝固。定向凝固技术能较好地控制凝固组织的晶粒取向,消除横向晶界,获得柱晶或单晶组织,提高材料的纵向力学性能。

  热压法(Hot Pressing,HP)和热等静压法(HotIsOfftatic Pressing,HIP)是粉末压制和烧结同时进行的工艺。两者的基本原理相同,主要区别在于加压方式的不同。热压法是单向或双向加力,而热等静压法是在试样各个方向都施加等同的压力,故能有效消除制品的残留孔隙,得到接近完全致密的材料,特别适用于一些不宜压制和烧结的难熔金属间化合物。

  纵观国内外金属间化合物结构材料领域研究的成果,其表征主要有一方面:新型材料的发展方面,和有序金属间化合物物理金属学理论方面。

  13年来,我国金属间化合物结构材料研究取得了很大的成绩,在几个重点材料研究领域可以说达到与国外同步的水平,培养了一批高级研究人才,但金属间化合物理论研究方面的建树不太突出。

  金属间化合物具有与原金属不同的结晶结构和原子结构,能形成新的有序超点阵结构,具有许多与众不同的性质,而有别于目前广泛应用的金属或合金。在近几十年里得到了快速发展,应用领域也在逐渐扩大。

  金属间化合物由于具有优于高温合金的耐热性、高的比强度、高的比寿命、高的导热性和高的抗氧化性,以及具有优于陶瓷材料的韧性和良好的热加工性而受到广泛关注,尤其受到航空部门的青睐。

  金属间化合物作为电磁材料是功能材料的一个分支,广泛应用于能源、通讯等领域。制成的磁性元器件具有多种功能,如转换、传递、处理信息和存储能量等。

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