第一篇：材料結(jié)構(gòu)與性能試題-答案

材料結(jié)構(gòu)與性能試題

1、高分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：包括近程結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)。

近程包括原子種類(lèi)和排列、結(jié)構(gòu)單元鏈接方式、支化與交聯(lián)、序列結(jié)構(gòu)和構(gòu)型。

原子種類(lèi)和排列：碳鏈高分子、雜鏈高分子、元素有機(jī)高分子、梯形和雙螺旋形高分子、端基。

結(jié)構(gòu)單元鏈接方式：是指結(jié)構(gòu)單元在高分子鏈中的聯(lián)結(jié)方式，如頭—尾、頭—頭、尾—尾等。支化與交聯(lián)：支化破壞了分子的規(guī)整性，故結(jié)晶度大大降低。交聯(lián)是指高分子鏈之間通過(guò)支鏈連接成一個(gè)空間三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

序列結(jié)構(gòu)：以A、B兩種單體單元所構(gòu)成的共聚物為例，按連接方式可分為：交替共聚物、無(wú)規(guī)共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。

構(gòu)型：指分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的幾何排列。

遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)包括高分子鏈的大小和形態(tài)。

高分子鏈的大?。ㄙ|(zhì)量）包括相對(duì)分子質(zhì)量(分子量)和相對(duì)分子質(zhì)量分布(分子量分布)。高分子鏈的形態(tài)(構(gòu)象)：由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài)。

工程塑料ABS：由丙稀腈，丁二烯和苯乙烯的三元接枝共聚物，因此兼具三種組分的特性：質(zhì)硬、耐腐蝕、提高制品的拉伸強(qiáng)度和硬度。

SBS嵌段共聚物：由陰離子聚合法制得的苯乙烯與丁二烯的共聚物。聚丁二烯（PB）常溫下是橡膠，聚苯乙烯（PS）則是硬性塑料，二者不相容，因此是兩相結(jié)構(gòu)。PB相形成連續(xù)的橡膠相，PS則形成微區(qū)分散于樹(shù)脂中對(duì)PB起交聯(lián)作用.丁苯橡膠SBR：是由苯乙烯與丁二烯在BPO或氧化還原引發(fā)劑作用下，按照自由基聚合機(jī)理得到的無(wú)規(guī)共聚物。

2、答:非晶態(tài)聚合物典型的熱--機(jī)械曲線如下圖，存在兩個(gè)斜率突變區(qū)，這兩個(gè)突變區(qū)把熱-機(jī)械曲線分為三個(gè)區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)于三種不同的力學(xué)狀態(tài)，三種狀態(tài)的性能與分子運(yùn)動(dòng)特征各有不同。

III II 形變I

在區(qū)域I，溫度低，鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，只有側(cè)基、鏈節(jié)、鏈長(zhǎng)、鍵角等的局部運(yùn)動(dòng)，因此聚合物在外力作用下的形變小，具有胡克彈性行為：形變?cè)谒查g完成，當(dāng)外力除去后，形變又立即恢復(fù)，表現(xiàn)為質(zhì)硬而脆，這種力學(xué)狀態(tài)與無(wú)機(jī)玻 溫度 璃相似，稱(chēng)為玻璃態(tài)。

隨著溫度的升高，鏈段運(yùn)動(dòng)逐漸“解凍”，形變逐漸增大，當(dāng)溫度升高到某一程度時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)得以充分發(fā)展，形變發(fā)生突變，進(jìn)入?yún)^(qū)域II，這時(shí)即使在較小的外力作用下，也能迅速產(chǎn)生很大的形變，并且當(dāng)外力除去后，形變又可逐漸恢復(fù)。這種受力能產(chǎn)生很大的形變，除去外力后能恢復(fù)原狀的性能稱(chēng)高彈性，相應(yīng)的力學(xué)狀態(tài)稱(chēng)高彈態(tài)。

由玻璃態(tài)向高彈態(tài)發(fā)生突變的區(qū)域叫玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)，玻璃態(tài)開(kāi)始向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度稱(chēng)為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（glass temperature)，以Tg表示。

當(dāng)溫度升到足夠高時(shí)，在外力作用下，由于鏈段運(yùn)動(dòng)劇烈，導(dǎo)致整個(gè)分子鏈質(zhì)量中心發(fā)生相對(duì)位移，聚合物完全變?yōu)檎承粤黧w，其形變不可逆，這種力學(xué)狀稱(chēng)為粘流態(tài)。高彈態(tài)開(kāi)始向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度稱(chēng)為粘流溫度，以Tf表示，其間的形變突變區(qū)域稱(chēng)為粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)。分子量越大，Tf越高。交聯(lián)聚合物由于分子鏈間有化學(xué)鍵連接，不能發(fā)生相對(duì)位移，不出現(xiàn)粘流態(tài)。

因此玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)稱(chēng)為無(wú)定形聚合物的力學(xué)三態(tài)。

3、答：高彈性的特點(diǎn)：

①?gòu)椥阅Ａ啃?，比其它固體物質(zhì)小得多，如：鋼：20000MPa(2×10）;（１公斤／m㎡=9.807MPa)，PE: 200MPa 結(jié)晶物； PS:2500MPa;橡膠: 0.2-8MPa.②形變量大?？蛇_(dá)1000%,一般在500%左右,而普通金屬材料的形變量＜1％。③彈性模量隨溫度上升而增大，溫度升高，鏈段運(yùn)動(dòng)加劇，回縮力增大，抵抗變形的能力升高。

④高彈形變有時(shí)間依賴(lài)性——力學(xué)松弛特性，高彈形變時(shí)分子運(yùn)動(dòng)需要時(shí)間 ⑤形變過(guò)程有明顯的熱效應(yīng)，橡膠：拉伸——放熱；回縮——吸熱

高彈性的本質(zhì)：高彈性是由熵變引起的，在外力作用下，橡膠分子鏈由卷曲狀態(tài)變?yōu)樯煺範(fàn)顟B(tài)，熵減小，當(dāng)外力移去后，由于熱運(yùn)動(dòng)，分子鏈自發(fā)地趨向熵增大的狀態(tài)，分子鏈由伸展再回復(fù)卷曲狀態(tài)，因而形變可逆。

高彈性的熱力學(xué)分析： ⑴高彈形變的熱力學(xué)方程

外力下發(fā)生高彈形變，除去外力后又可恢復(fù)原狀，即形變是可逆的，因此可用熱力學(xué)第一定律和第二定律進(jìn)行分析。對(duì)輕度交聯(lián)橡膠在等溫（dT=0）下拉伸。物理意義:外力作用在橡膠上使橡膠的內(nèi)能隨伸長(zhǎng)變化、使橡膠的熵變隨伸長(zhǎng)變化。

⑵熵彈性的分析。橡膠拉伸時(shí)，內(nèi)能幾乎不變，主要引起熵變，因此稱(chēng)高彈性為熵彈性。熱力學(xué)分析得到的一條重要的結(jié)論：彈性力主要來(lái)自熵的貢獻(xiàn)，故稱(chēng)橡膠彈性——熵彈性。

⑶交聯(lián)橡膠的統(tǒng)計(jì)理論。橡膠不交聯(lián)，幾乎沒(méi)有使用價(jià)值，因此研究交聯(lián)橡膠的高彈形變具有重要的實(shí)際意義。統(tǒng)計(jì)理論討論的是橡膠彈性問(wèn)題的核心——形變過(guò)程中突出的熵效應(yīng)，而忽略?xún)?nèi)能的貢獻(xiàn)。

4、答：⑴室溫下介電常數(shù)氯丁橡膠幾乎是聚氯乙烯的3倍，因此室溫下氯丁橡膠的介電常數(shù)大。⑵這些主鏈含極性基團(tuán)或極性基團(tuán)與主鏈硬鏈接的聚合物，當(dāng)溫度提高到玻璃化溫度Tg以上時(shí)，其介電常數(shù)將大幅度地升高，聚氯乙烯的介電常數(shù)將從3.5增加到15，因此PVC的介電常數(shù)會(huì)增大。

5、答：⑴小尺寸效應(yīng)：隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會(huì)引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱(chēng)為小尺寸效應(yīng)。當(dāng)粒子的尺度與光波波長(zhǎng)、德波羅意波長(zhǎng)及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或透射深度等物理特性尺寸相當(dāng)或更小時(shí)晶體周期性的邊界條件將被破壞，非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面層附近原子密度減小，導(dǎo)致聲、光、電磁、熱力學(xué)等均呈現(xiàn)新的尺寸效應(yīng)。

對(duì)超微顆粒而言，尺寸變小，同時(shí)其比表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質(zhì)。①特殊的光學(xué)性質(zhì)②特殊的熱學(xué)性質(zhì)③特殊的磁學(xué)性質(zhì)④特殊的力學(xué)性質(zhì)。

⑵表面效應(yīng)：球狀顆粒的表面積與直徑的平方成正比，體積與直徑的立方成正比，故其比表面積與直徑成反比。對(duì)半徑為r的球狀超微顆粒而言，設(shè)原子直徑為a，則表面原子所占的百分比例大體上為a／r。對(duì)于普通物質(zhì)，a＜＜r，表面原子所占比例很小，其呈現(xiàn)的性質(zhì)對(duì)整個(gè)物質(zhì)的性質(zhì)沒(méi)多大影響。而對(duì)于納米顆粒，不能忽視表面性質(zhì)。在更一般的情況下，納米顆粒不可能是理想的球形，表面原子的影響就會(huì)更大，這就是人們所稱(chēng)的表面效應(yīng)。

⑶量子尺寸效應(yīng)（久保效應(yīng)）：當(dāng)粒子的尺寸降到一定值時(shí)金屬費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)榉至ⅲx散）能級(jí)的現(xiàn)象、納米半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道能級(jí)和能隙變寬現(xiàn)象均稱(chēng)為量子尺寸效應(yīng)。

⑷宏觀量子隧道效應(yīng)：微觀粒子具有粒子性又具有波動(dòng)性，因此具有貫穿勢(shì)壘的能力，稱(chēng)之為隧道效應(yīng)。近年來(lái)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，一些宏觀量如微顆粒的磁化強(qiáng)度、量子相干器件中的磁通量以及電荷等也具有隧道效應(yīng)，它們可以貫穿宏觀系統(tǒng)的勢(shì)壘而產(chǎn)生變化，故稱(chēng)為宏觀量子隧道效應(yīng)。

6、陶瓷材料加工主要分粉體合成、成型和燒結(jié)三步。

制備粉體的方法主要有液相法、固相法和氣相法三種。液相法的缺點(diǎn)是：存在硬團(tuán)聚、粒徑大小不均勻、純度低以及性能不穩(wěn)定。固相法的缺點(diǎn)是：反應(yīng)只在相界面進(jìn)行，隨后擴(kuò)散過(guò)程困難；難得到純相體系；反應(yīng)容器污染容器。

成型方法分干法成型、塑性成型和料漿成型。干法又分為干壓和等靜壓成型。干壓的缺點(diǎn)是：各向異性；不適于尺寸大、形狀復(fù)雜制品的設(shè)計(jì)；設(shè)備、模具費(fèi)用較高。等靜壓成型缺點(diǎn)是：工藝效率較低，設(shè)備昂貴。先進(jìn)陶瓷塑性成型方法主要有注射成型和擠出成型兩種。注射成型缺點(diǎn)是：生產(chǎn)周期長(zhǎng)、金屬模具設(shè)計(jì)困難、費(fèi)用昂貴等。擠出成型缺點(diǎn)是：物料強(qiáng)度低、容易變形；表面凹坑和起泡；開(kāi)裂及內(nèi)部裂紋；模具制造成本高；導(dǎo)致燒結(jié)收縮大。料漿成型主要分為注漿成型和流延成型兩種。注漿成型缺點(diǎn)是：成型形狀粗糙；注漿時(shí)間較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大；不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；缺陷多，外觀尺寸精度低。流延成型缺點(diǎn)是：有機(jī)溶劑具有一定的毒性，使生產(chǎn)條件惡化并造成環(huán)境污染；生產(chǎn)成本較高。

燒結(jié)方法主要有無(wú)壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、微波燒結(jié)、SPS和反應(yīng)燒結(jié)。熱壓燒結(jié)缺點(diǎn)是：熱壓爐非常昂貴，而且難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化大批量生產(chǎn)。微波燒結(jié)的缺點(diǎn)是：設(shè)備昂貴，需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)；難于維持某個(gè)精確溫度；有時(shí)會(huì)與不希望的雜質(zhì)反應(yīng)或與絕熱層相污染；微波透明型材料很難被加熱，不良熱導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)形成大的溫度梯度導(dǎo)致非均勻加熱。SPS和熱等靜壓燒結(jié)的缺點(diǎn)都是成本太高。反應(yīng)燒結(jié)的缺點(diǎn)是：工藝過(guò)程復(fù)雜；成本高；素坯易開(kāi)裂。

7、答：高分子不是由單一分子量的化合物所組成，即使是一種“純粹”的高分子，也是由化學(xué)組成相同、分子量不等、結(jié)構(gòu)不同的同系聚合物的混合物所組成。這種高分子的分子量不均一(即分子量大小不

一、參差不齊）的特性，就稱(chēng)為分子量的多分散性。

高分子分子量多分散性的表示方法：

①以分子量分布指數(shù)表示，即質(zhì)均分子量與數(shù)均分子量的比值，Mw / Mn

Mw / Mn 分子量分布情況 1 均一分布

接近1(1.5-2）分布較窄

遠(yuǎn)離 1(20-50)分布較寬 ②以分子量分布曲線表示。以被分離的各級(jí)分的質(zhì)量分率對(duì)平均分子量作圖，得到分子量質(zhì)量分率分布曲線。可通過(guò)曲線形狀，直觀判斷分子量分布的寬窄。綠線：分子量分布較寬，即分散程度大；紅線：分子量分布較窄，即分散程度小。影響：分子量分布是影響聚合物性能的因素之一，分子量過(guò)高的部分使聚合物強(qiáng)度增加，但加工成型時(shí)塑化困難;低分子量部分使聚合物強(qiáng)度降低，但易于加工;不同用途的聚合物應(yīng)有其合適的分子量分布:合成纖維是分子量分布易窄，而塑料薄膜和橡膠則分子量分布較寬。

第二篇：材料結(jié)構(gòu)與性能

材料結(jié)構(gòu)與性能報(bào)告(1)

論文題目：塊狀非晶合金材料的研究進(jìn)展

姓名： 學(xué)號(hào)： 學(xué)科專(zhuān)業(yè)： 指導(dǎo)教師： 入學(xué)日期： 報(bào)告日期： 報(bào)告地點(diǎn)：

王楚 31605051 材料工程 林莉 2016.11

研究生院制表

材料結(jié)構(gòu)與性能報(bào)告(1)1概述

一般認(rèn)為，凝聚態(tài)的物質(zhì)大致可以分為三類(lèi)：晶態(tài)物質(zhì)、準(zhǔn)晶態(tài)物質(zhì)和非晶態(tài)物質(zhì)。非晶態(tài)合金是指固態(tài)時(shí)其原子的三維空間呈拓?fù)錈o(wú)序排列，并在一定溫度范圍保持這種狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定的合金。最早有關(guān)非晶態(tài)合金的文獻(xiàn)是由融Kamer于1934年首次報(bào)道的。而后，1960年，Duwez[1]等首先采用噴槍法在Au．Si合金中獲得非晶態(tài)合金，從而開(kāi)創(chuàng)了材料研究的新領(lǐng)域一非晶態(tài)合金材料。非晶合金具有優(yōu)異的物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能，特別是優(yōu)良的軟磁性能，在許多領(lǐng)域中己得到應(yīng)用。一般說(shuō)來(lái)，非晶態(tài)合金均需要通過(guò)熔體快淬的方法來(lái)獲得，它需要非常高的冷卻速率(10 6 /s 以上)。由于臨界冷卻速率的限制，非晶態(tài)合金的三維尺寸受到很大的限制，只能獲得很薄或很細(xì)的片、絲和粉末狀非晶合金。

大塊非晶合金材料是近年來(lái)采用現(xiàn)代冶金技術(shù)合成的一種具有特殊性能的新型先進(jìn)金屬材料。對(duì)大塊非晶的研究無(wú)論在理論上還是在應(yīng)用上都有重要意義。首先，大塊非晶體系是一些全新的多組元體系，其合金熔體具有極大的熱力學(xué)過(guò)冷度，過(guò)冷液體的動(dòng)力學(xué)行為類(lèi)似于氧化物玻璃，這使得人們重新思考傳統(tǒng)的非晶形成理論。另外，大塊非晶合金大都具有明顯的玻璃轉(zhuǎn)變和寬的過(guò)冷液相區(qū)，這為深人研究非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變特征和過(guò)冷液態(tài)的結(jié)構(gòu)和物性提供了理想材料。在應(yīng)用上，由于具有奇特的物理、力學(xué)及化學(xué)性能, 適合于用來(lái)制造電子器件、磁性器件、精密光學(xué)器件、精密機(jī)械結(jié)構(gòu)件、電池材料、體育用品、生物醫(yī)學(xué)植人物以及軍工先進(jìn)武器構(gòu)件(如穿甲武器、飛行器的構(gòu)件、裝甲板等)等。塊狀非晶合金的發(fā)展歷程

非晶合金的發(fā)展大致經(jīng)歷了兩個(gè)階段。第l階段為1960年(Duwez首次采用快淬方法制得Au70Si30非晶合金薄帶)-1989年。這段時(shí)期，人們主要通過(guò)提高冷卻速率(>104列s)來(lái)獲得非晶合金，因而得到的基本是非晶合金薄膜、薄帶或粉末。所研究和制備的主要是二元合金。主要研究體系可分為3大合金系：第l類(lèi)合金系由過(guò)渡族金屬或貴金屬與類(lèi)金屬組成，如Pd2Si、Fe2B等。；類(lèi)金屬的含量為10%-30%,恰好在低共晶點(diǎn)組分附近。2類(lèi)合金系是以LTM-ETM為基的體系，其中ETM和LTM分別代表前、后過(guò)渡族金屬，LTM包括Fe、Co、Ni、Pd和Cu等，ETM包括Ti、Zr、Nb、Ta、Hf等。LTM的含量一般在20％-40％，如Zr70(Ni、Fe、Co、Pd、Rh)30、Nb60Rh40等，該體系可以在非常寬的低共晶組分范圍內(nèi)形成非晶，這類(lèi)非晶合金發(fā)現(xiàn)得比較晚，1977年才首次發(fā)現(xiàn)屬于這一類(lèi)的合金,以后又逐步發(fā)現(xiàn)了在Ca或Sr中加入AI、Zn等組成的非晶合金[2,3]。第3類(lèi)為以A族金屬元素(Mg、Ca、Sr)為基體，B族金屬元素(Al、Zn、Ga)為溶質(zhì)的

塊狀非晶合金的研究進(jìn)展

少冷卻過(guò)程中的非均勻形核, 因而各種制備方法都有以下兩個(gè)共同持征：(1)對(duì)合金母材反復(fù)熔煉, 以提高熔體的純度, 消除非均勻形核點(diǎn)。(2)采用高純惰性氣體保護(hù)，盡量減少氧含量。目前，大塊非晶態(tài)合金的制備方法主要有以下幾類(lèi)：

(l)懸浮熔煉： 將試樣置于特定的線圈中，線圈中的電磁場(chǎng)使試樣產(chǎn)生與外界相反的感生電動(dòng)勢(shì)，該感生電動(dòng)勢(shì)與外磁場(chǎng)間的斥力與重力相抵消，從而使試樣懸浮在線圈中。同時(shí), 試樣中的渦流使自身加熱熔化。再向試樣吹人惰性氣體，使其冷卻、凝固；或利用通電極板間的靜電場(chǎng)使試樣懸浮，用激光加熱熔化，當(dāng)激光停止照射時(shí)，試樣于原位冷卻。試樣溫度可用非接觸法測(cè)量。懸浮熔煉的優(yōu)點(diǎn)是試樣沒(méi)有在容器中熔煉，避免了容器壁引起的非均質(zhì)形核，可減小臨界冷卻速度。其缺點(diǎn)是，試驗(yàn)的懸浮與加熱是同時(shí)通過(guò)試樣中的渦流實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)試樣冷卻時(shí)也必須處于懸浮狀態(tài)，即試樣在冷卻時(shí)還必須克服懸浮渦流帶來(lái)的熱量，所以冷卻速度不可能很快, 增加了制備難度，制備的塊狀非晶合金尺寸較小。

(2)深過(guò)冷液淬法：此方法是將試樣用低熔點(diǎn)氧化物(如B2O3)包裹起來(lái)，在石英管中感應(yīng)加熱熔化，最后淬入水中得到非晶態(tài)合金試樣。低熔點(diǎn)氧化物的作用一是用來(lái)吸取合金冶煉中的雜質(zhì)顆粒，避免這些顆粒成為形核的核心，二是將合金熔液與容器壁隔離開(kāi)來(lái)。由于包裹物始點(diǎn)低于熔體熔點(diǎn)，因而可避免合金母材與容器壁直接接觸，最大限度地避免了非均質(zhì)形核。

(3)高壓模鑄法：該方法是將母合金放人套筒內(nèi)，在高頻感應(yīng)線圈中熔化，再用高 壓快速將合金液壓人銅模內(nèi)，銅模外通水使試樣快速冷卻。由于該方法的冷卻速率很大，可以獲得較大體積的非晶態(tài)合金。

此外還有定向凝固、射流成形、壓實(shí)成型等多種大塊非晶合金制備工藝。國(guó)內(nèi)關(guān)于大塊非晶合金的研究開(kāi)展不多，主要采用落管、氧化物包裹、磁懸浮、射流成形及水淬 等技術(shù)制備大塊非晶合金。國(guó)內(nèi)制備的大塊非晶合金的最大直徑為90mm。由于目前制備的非晶合金的尺寸較小，影響了非晶合金作為結(jié)構(gòu)材料的使用范圍。塊狀非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)

非晶合金的原子在三維空間呈拓?fù)錈o(wú)序狀排列，不存在長(zhǎng)程周期性，但在幾個(gè)原子間距的范圍內(nèi)，原子的排列仍然有著一定的規(guī)律，因此可以認(rèn)為非晶態(tài)合金的原子結(jié)構(gòu)為“長(zhǎng)程無(wú)序，短程有”。通常定義非晶態(tài)合金的短程有序區(qū)小于1.5nm，即不超過(guò)4-5個(gè)原子間距，從而與納米晶或微晶相區(qū)別，短程有序可分為化學(xué)短程有序和拓?fù)涠坛逃行騼深?lèi)。

材料結(jié)構(gòu)與性能報(bào)告(1)4.1化學(xué)短程有序

非晶態(tài)金屬至少含有兩個(gè)組元，除了不同類(lèi)原子的尺度差別、穩(wěn)定相結(jié)構(gòu)和原子長(zhǎng)程遷移率等因素以外，不同類(lèi)原子之間的原子作用力在非晶態(tài)合金的形成過(guò)程中起著重要作用?；瘜W(xué)短程有序的影響通常只局限于近鄰原子，因此一般用近鄰組分與平均值之差作為化學(xué)短程有序參數(shù)，對(duì)于二元A-B體系為：

up=1-ZAB/(ZcB)=1-ZBA/(ZcA)其中ZAu和ZuA分別代表A(或B)原子近鄰的B(或A)原子配位數(shù)，Z是原子總配位數(shù)。cA和cu分別是A與B原子在合金中的平均濃度。當(dāng)A和B兩種原子直徑明顯不同時(shí)，A原子的總本位數(shù)ZA與B原子的總配位數(shù)Zi3不再相同，ZA≠Ze，這時(shí)短程有序另一種定義。

4.2拓?fù)涠坛逃行?/p>

指圍繞某一原子的局域結(jié)構(gòu)的短程有序。常用幾種不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)描述非晶態(tài)與合金的結(jié)構(gòu)特征，主要有原子分布函數(shù)、干涉函數(shù)、近鄰原子距離與配位數(shù)和質(zhì)量密度。原子分布函數(shù)，設(shè)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)是各向同性的均勻結(jié)構(gòu)，其平均原子密度Po為--定體積y中包含的原子數(shù)N:

Po=N/V 描述某一原子附近的密度變化可用徑向分布函數(shù)RDF(r):

RDF(r)=4*3.14xr2p(r)

其中r是距某中心原子的距離，p(r)是距離r處的密度，由上式可知，RDF(r)dr代表以某個(gè)原子為中心，在半徑r處、厚度為dr的球殼內(nèi)的原子數(shù)，從而RDF(r)=dN/dr表示原子數(shù)目(密度)隨距離增加的變化。

定義約化徑向分布函數(shù)G(r)為:

G(r)=4x3.14*r[p(r)-po] 幾種過(guò)渡金屬-類(lèi)金屬非晶態(tài)合金的約化徑向分布函數(shù)如圖8-1所示，函數(shù)值隨著與中心原子的距離增大而呈有規(guī)律的起伏。此外，還定義雙體分布函數(shù)g(r): z(r)=p(r)/p。

當(dāng)合金中包含幾種不同類(lèi)原子時(shí)，引入偏徑向密度函數(shù)pii(r)、偏雙體分布函數(shù)gii(r)、偏約化徑向分布函數(shù)GO(r)等參數(shù)描述原子之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。例如，pji(r)指與某個(gè)第i類(lèi)踩子的距離為r處，單位體積中第j類(lèi)原子的數(shù)目。上述各個(gè)原子分布函數(shù)中，原子密度p(r)和原子徑向分布函數(shù)RDF(r)有明確物理意義，G(r)的物理意義雖然不明確，但它同RDF(r)一樣能反映非晶態(tài)結(jié)構(gòu)特征，對(duì)體系作x射線衍射測(cè)量得到結(jié)構(gòu)因數(shù)S(Q)，塊狀非晶合金的研究進(jìn)展

外殼等商業(yè)產(chǎn)品由于大塊非晶中不存在晶體中的滑移位錯(cuò)，在較低溫度下具有很好的粘滯流動(dòng)性，可以較好地發(fā)生超塑應(yīng)變利用這個(gè)特性，可以把大塊非晶合金進(jìn)行各種塑性加工，制成所需的各種形狀由于其優(yōu)異的力學(xué)性能和較好的熱穩(wěn)定性，大塊非晶合金在軍事方面也得到了應(yīng)用，可以用來(lái)制造反坦克的動(dòng)能穿甲彈。

Zr基大塊非晶合金具有很高的彈性實(shí)驗(yàn)表明,用其做成的小球與同樣大小的鋼球在量筒中從相同高度(15m左右)自由落下后做彈性來(lái)回運(yùn)動(dòng)，前者比后者的彈動(dòng)時(shí)間足足長(zhǎng)了大塊非晶合金具有很高的強(qiáng)度和強(qiáng)度-密度比，以及很好的彈性能，因而具有很好的應(yīng)用潛力。基大塊非晶合金由于抗拉強(qiáng)度高、延展性好、彈性能高、沖擊斷裂性能高和抗腐蝕性高，且具有非常好的能量傳遞性能，已被用來(lái)制作高爾夫球桿和其擊球部位(球頭)，使用該材料做成的高爾夫球頭能夠?qū)?9％的能量傳遞到球上。

在化學(xué)方面，由于大塊非晶具有抗腐蝕、儲(chǔ)存能量(吸氫和析氫)和高催化特性，將有可能在海洋業(yè)和能源方面得到應(yīng)用。塊體非晶合金在結(jié)構(gòu)上是原子長(zhǎng)程無(wú)序而近程有序排列的亞穩(wěn)材料，每個(gè)短程有序的原子團(tuán)可以視為一個(gè)高活性點(diǎn)，而這種高活性、高耐蝕性材料是最理想的電極催化材料。如果使用這種材料制作電極, 其催化活性將提高以上，可大大提高制堿工業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，由此所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是十分巨大的。

由于新型基非晶合金具有低飽和磁致伸縮，使得它們的軟磁性能可與傳統(tǒng)的Fe-Si-B非晶合金相比擬，甚至更優(yōu)。日本研制的Fe基大塊非晶合金軟磁材料的磁導(dǎo)率，比硅鋼片材料及傳統(tǒng)晶體結(jié)構(gòu)的磁性材料15倍，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也已經(jīng)制備出了直徑達(dá)到以上的低磁能損耗的大塊基軟磁產(chǎn)品專(zhuān)家預(yù)測(cè),大塊非晶合金軟磁材料制品將很快應(yīng)用于電子信息，如計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備和工業(yè)自動(dòng)化等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和電力等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)另外，硬磁性大塊非晶合金也將是一種很有潛力的永磁材料。

6結(jié)束語(yǔ)

非晶合金，因特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能自產(chǎn)生以來(lái)一直是材料學(xué)界的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。近年來(lái)對(duì)非晶合金進(jìn)行了廣泛的研究，取得了很大的進(jìn)展，已突破昔日貴金屬的限制, 許多日常重要的工程合金系統(tǒng)如Fe、Co、NiCu 等都可制備出塊體非晶合金，這為其實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)造了條件，如今工程應(yīng)用也已逐步興起。但作為一類(lèi)新型的材料, 非晶合金仍處于研究探索階段，在基礎(chǔ)理論、制備工藝和實(shí)際應(yīng)用中還有許多問(wèn)題亟待解決，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

還沒(méi)有一套完整的理論或成熟的物理模型用來(lái)指導(dǎo)塊體非晶的研制，目前對(duì)于合金系統(tǒng)組元的選擇還只能憑經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，但這些規(guī)律都不具備普適性。這主要是由于還沒(méi)有充分理解非晶合金形成的本質(zhì), 因此需要加強(qiáng)對(duì)非晶合金物理轉(zhuǎn)變過(guò)程的研究。

材料結(jié)構(gòu)與性能報(bào)告(1)(2)目前所制備的塊體非晶尺寸還不夠大，只有Zr基、Pd基等少數(shù)幾種合金體系可達(dá)較大尺寸，這在很大程度上限制了這種新型結(jié)構(gòu)材料的廣泛應(yīng)用，因而需要我們?cè)诶斫夥蔷Ш辖鹦纬杀举|(zhì)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)目前塊體非晶制備所需的苛刻工藝條件。因機(jī)械合金化在制備非晶合金上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，目前可以?xún)?yōu)先發(fā)展機(jī)械合金化工藝。

(3)提高塊體非晶的熱穩(wěn)定性。由于塊體非晶屬亞穩(wěn)態(tài)材料，在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的, 只有把這類(lèi)材料加熱到一定溫度以上才會(huì)使其變?yōu)榫B(tài)材料。因此，必須設(shè)法提高塊體非晶的熱穩(wěn)定性，以拓寬其應(yīng)用范圍。

(4)任何材料都有其自身的缺陷，雖然發(fā)現(xiàn)了一系列具有大塑性的塊體非晶合金，但總體來(lái)說(shuō)其塑性都還有待提高，而且非晶合金的拉伸塑性幾乎為零。長(zhǎng)期以來(lái)，探索同時(shí)具有高強(qiáng)度和大塑性的金屬合金材料一直是材料領(lǐng)域追求的目標(biāo)，非晶合金塑性的進(jìn)一步提高，必將為非晶合金的應(yīng)用開(kāi)辟更廣闊的空間。

參考文獻(xiàn)

[1] Duwez P Willens R.H.Continuous series of metal stable so1id solution in silver．

copper alloys．Applied Physics, 1960;31:1136-1139．

[2]Luborsky F E.Amorphous, metal lie alloys.London: Butter worth, 1983, 30(2): 45-47.[3]Jones H.RaPid,solid i of metal and alloys.London: Institution of Metallurgists.1982 ,10:78-79.[4]Inoue A, Zhang T, Masumoto T, Zr-Al-Ni amorphous alloys with the glass transition temperature and significant super cooled liquid region.Materials Transactions JIM, 1990, 3l(3):177-183．

[5] Shindo T, Waseda Y, Inoue A.Prediction of critical on Positions for bulk glass Formation in La-based, Cu-based and Zr一based tern arryallows.Materials Transactions JIM, 003, 44(3): 351-357.[6] Inoue A.Stabilization of metallic Per cooled liquid and bulk amorphous Alloys.Acta Material , 2000, 48:279-306.[7]Takeuehi A,Inoue A.Classification of Bulk Metallic Glasses by Atomic Size Difference, Heat of Mixing and Period of Constituent Elements and Its Application to Characterization of

the

Main

Alloying

Element.Materials

Transactions JIM,2005,46(12):2817-2829.[8]Inoue A,Shen B L,Chang C T.ULTRA-high strength above 5000MPa and soft magnetic

塊狀非晶合金的研究進(jìn)展

properties of Co-Fe-Ta-B bulk glassy alloys [J].Acta Materialia, 2004, 52(14);4092-4099 [9]Lu Z P, Liu C T, Thompso N.Structural amorphous steels[J].Phys Rev Lett, 2004, 92:245503 [10]Chen Q J, Fan H B, Shen J, et al.Critical cooling rate and thermal stability of

Fe-Co-Zr-Y-Cr-Mo-B amorphous alloy[J].J Alloys Comp，2006,407(1/2):25-128 [11]Zhang B, Pan M X,Zhao D Q,et al.Soft bulk metallic glasses based on cerium [J].Appl Phys lett, 2004(85): 61-68 [12]Inoue A, Shen B L, Chang C T.Ultra-high strength above 5000MPa and soft magnetic properties of Co-Fe-Ta-B bulk glassy alloys[J].Acta Materialia, 2004, 52(14):4093-4099.[13]Qiu K Q, Wang A M, Zhang H F, et al.Mechanical properties of tungsten fiber reinforced Zr-Al-Ni-Cu-Si metallic

glass

matrix

composite[J].Intermetallics，2001, 10(11/12):1283-1288.[14] Inoue A , Gook J.S.Mater Trans[J] 1995;36: 1180 [15]Inoue A, Takeuchi A, Zhang T.Metall MaterrTans, 1998;29A: 1779 [16]井上明久.素形材[M], 1999;5: 5 [17]Inoue A.Bulk Amorphous Alloys, trans tech publisher[D], 1998 [18]Nishyama N, Inoue A.Mater.Trans[J]1996;31: 1531

第三篇：鉭金屬的結(jié)構(gòu)與性能研究

鉭金屬的結(jié)構(gòu)與性能研究

摘 要：鉭是電子工業(yè)和空間技術(shù)發(fā)展不可缺少的戰(zhàn)略原料，鉭以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在骨科醫(yī)學(xué)、電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)和冶金工業(yè)有很大的應(yīng)用。這篇論文主要介紹鉭金屬的資源、鉭金屬的制備和鉭金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及其應(yīng)用。

關(guān)鍵字：鉭金屬；戰(zhàn)略原料；資源；制備；結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

0 引言

鉭是由瑞典化學(xué)家?？素惱镌?802年發(fā)現(xiàn)的，按希臘神話(huà)人物Tantalus（坦塔羅斯）的名字命名tantalum。1903年德國(guó)化學(xué)家博爾頓（W.von Bolton)首次制備了塑性金屬鉭,用作燈絲材料。1940年大容量的鉭電容器出現(xiàn)，并在軍用通信中廣泛應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)期間，鉭的需要量劇增。50年代以后，由于鉭在電容器、高溫合金、化工和原子能工業(yè)中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，需要量逐年上升，促進(jìn)了鉭的提取工藝的研究和生產(chǎn)的發(fā)展。中國(guó)于60年代初期建立了鉭的冶金工業(yè)。美國(guó)是鉭消費(fèi)量最大的國(guó)家，1997年消費(fèi)量達(dá)500噸，其中60%用于生產(chǎn)鉭電容器。日本是鉭消費(fèi)的第二大國(guó)，消費(fèi)量為334噸。21世紀(jì)初，隨著電容器生產(chǎn)的發(fā)展迅速，市場(chǎng)供不應(yīng)求。預(yù)計(jì)，世界鉭電容器的生產(chǎn)量達(dá)2.50億件，需消費(fèi)鉭1000噸。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的統(tǒng)計(jì)，世界鉭探明儲(chǔ)量14000噸。其中，澳大利亞4500噸、尼日利亞3200噸、民主剛果1800噸、加拿大1800噸、巴西1400噸。中國(guó)資源量，主要分布在江西、福建、新疆、廣西、湖南等省。從未來(lái)發(fā)展的需求看，電容器仍是鉭的主要應(yīng)用領(lǐng)域。如果按儲(chǔ)量基礎(chǔ)24000噸計(jì)算，也只能保證24年的需求。盡管如此，鉭資源的前景仍然是看好的。首先，在世界十分豐富的鈮礦床中，伴生有大量的鉭資源。其中，格陵蘭南部加達(dá)爾鈮、鉭礦的鉭資源量就達(dá)100萬(wàn)噸。其次，西方已開(kāi)始利用含Ta2O53%以下的大量錫爐渣。此外，代用品的研究和利用也有了很快的發(fā)展，如鋁和陶瓷在電容器領(lǐng)域代替鉭；硅、鍺、銫可在電子儀器用途上，代替鉭制造整流器等。

在鄭州大學(xué)先進(jìn)靶材料實(shí)驗(yàn)室的李慶奎老師的團(tuán)隊(duì)主要做的是高純鉭金屬靶材，做出的金屬靶材通過(guò)磁控濺射等工藝形成的薄膜廣泛應(yīng)用于電子信息產(chǎn)業(yè)。為了更深層次的探究談金屬，我對(duì)鉭金屬的資源、制備、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用進(jìn)行了探究。鉭金屬的資源

資源鉭和鈮的物理化學(xué)性質(zhì)相似，因此共生于自然界的礦物中。劃分鉭礦或鈮礦主要是根據(jù)礦物中鉭和鈮的含量。鉭鈮礦物的賦存形式和化學(xué)成分復(fù)雜,其中除鉭、鈮外，往往還含有稀土金屬、鈦、鋯、鎢、鈾、釷和錫等。鉭的主要礦物有：鉭鐵礦[(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6]、重鉭鐵礦、細(xì)晶石和黑稀金礦等。煉錫的廢渣中含有鉭，也是鉭的重要資源。已查明世界的鉭儲(chǔ)量(以鉭計(jì))約為134000短噸，扎伊爾占首位。1979年世界鉭礦物的產(chǎn)量(以鉭計(jì))為 788短噸(1短噸＝907.2公斤)。中國(guó)從含鉭比較低的礦物中提取鉭的工藝，并且取得了巨大的成就。鉭金屬的制備

冶煉方法：鉭鈮礦中常伴有多種金屬，鉭冶煉的主要步驟是分解精礦，凈化和分離鉭、鈮，以制取鉭、鈮的純化合物，最后制取金屬。礦石分解可采用氫氟酸分解法、氫氧化鈉熔融法和氯化法等。鉭鈮分離可采用溶劑萃取法〔常用的萃取劑為甲基異丁基銅(MIBK)、磷酸三丁酯(TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步結(jié)晶法和離子交換法。分離：首先將鉭鈮鐵礦的精礦用氫氟酸和硫酸分解鉭和鈮呈氟鉭酸和氟鈮酸溶于浸出液中，同時(shí)鐵、錳、鈦、鎢、硅等伴生元素也溶于浸出液中，形成成分很復(fù)雜的強(qiáng)酸性溶液。鉭鈮浸出液用甲基異丁基酮萃取鉭鈮同時(shí)萃入有機(jī)相中,用硫酸溶液洗滌有機(jī)相中的微量雜質(zhì)，得到純的含鉭鈮的有機(jī)相洗液和萃余液合并,其中含有微量鉭鈮和雜質(zhì)元素，是強(qiáng)酸性溶液，可綜合回收。純的含鉭鈮的有機(jī)相用稀硫酸溶液反萃取鈮得到含鉭的有機(jī)相。鈮和少量的鉭進(jìn)入水溶液相中然后再用甲基異丁基酮萃取其中的鉭,得到純的含鈮溶液。純的含鉭的有機(jī)相用水反萃取就得到純的含鉭溶液。反萃取鉭后的有機(jī)相返回萃取循環(huán)使用。純的氟鉭酸溶液或純的氟鈮酸溶液同氟化鉀或氯化鉀反應(yīng)分別生成氟鉭酸鉀(K2TaF7)和氟鈮酸鉀(K2NbF7)結(jié)晶，也可與氫氧化銨反應(yīng)生成氫氧化鉭或氫氧化鈮沉淀。鉭或鈮的氫氧化物在900～1000℃下煅燒生成鉭或鈮的氧化物。

鉭的制取：①金屬鉭粉可采用金屬熱還原（鈉熱還原）法制取。

在惰性氣氛下用金屬鈉還原氟鉭酸鉀：K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反應(yīng)在不銹鋼罐中進(jìn)行，溫度加熱到900℃時(shí),還原反應(yīng)迅速完成。此法制取的鉭粉，粒形不規(guī)則，粒度細(xì)，適用于制作鉭電容器。金屬鉭粉亦可用熔鹽電解法制取：用氟鉭酸鉀、氟化鉀和氯化鉀混合物的熔鹽做電解質(zhì)把五氧化二鉭(Ta2O5)溶于其中，在750℃下電解,可得到純度為99.8～99.9%的鉭粉。②用碳熱還原Ta2O5亦可得到金屬鉭。還原一般分兩步進(jìn)行:首先將一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氫氣氛中于1800～2000℃下制成碳化鉭(TaC)，然后再將TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物真空還原成金屬鉭。金屬鉭還可采用熱分解或氫還原鉭的氯化物的方法制取。致密的金屬鉭可用真空電弧、電子束、等離子束熔煉或粉末冶金法制備。高純度鉭單晶用無(wú)坩堝電子束區(qū)域熔煉法制取。鉭金屬的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為體心立方晶胞，每個(gè)晶胞含有2個(gè)金屬原子。晶胞參數(shù)： a=330.13pm，b=330.13pm，c=330.13pm，α= 90°，β = 90°，γ = 90°，莫氏硬度：6.5，熔點(diǎn)：2996℃。鉭的質(zhì)地十分堅(jiān)硬，硬度可以達(dá)到6-6.5。它的熔點(diǎn)高達(dá)2996℃，僅次于碳，鎢，錸和鋨，位居第五。鉭富有延展性，可以拉成細(xì)絲式制薄箔。其熱膨脹系數(shù)很小，每升高一攝氏度只膨脹百萬(wàn)分之六點(diǎn)六。除此之外，它的韌性很強(qiáng)，比銅還要優(yōu)異。

物理性質(zhì)：質(zhì)地十分堅(jiān)硬、富有延展性?；瘜W(xué)性質(zhì)：鉭還有非常出色的化學(xué)性質(zhì)，具有極高的抗腐蝕性，無(wú)論是在冷和熱的條件下，對(duì)鹽酸、濃硝酸及“王水”都不反應(yīng)。但鉭在熱的濃硫酸中能被腐蝕，在150℃以下，鉭不會(huì)被濃硫酸腐蝕，只有在高于此溫度才會(huì)有反應(yīng)，在175度的濃硫酸中1年，被腐蝕的厚度為0.0004毫米，將鉭放入200℃的硫酸中浸泡一年，表層僅損傷0.006毫米。在250度時(shí)，腐蝕速度有所增加，為每年被腐蝕的厚度為SDS毫米，在300度時(shí)，被腐蝕的速度則更加快，浸泡1年，表面被腐蝕1.368毫米。在發(fā)煙硫酸（含15%的SO3）腐蝕速度比濃硫酸中更加嚴(yán)重，在130度的該溶液里浸泡1年，表面被腐蝕的厚度為15.6毫米。鉭在高溫下也會(huì)被磷酸腐蝕，但該反應(yīng)一般在150度以上才發(fā)生，在250度的85%的磷酸中，浸泡1年SS，表面被腐蝕20毫米，另外，鉭在

氫氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解，在氫氟酸中也能被溶解。但是鉭更害怕強(qiáng)堿，在110度40%濃度的燒堿溶液里，鉭會(huì)被迅速溶解，在同樣濃度的氫氧化鉀溶液中，只要100度就會(huì)被迅速溶解。除上面所述情況外，一般的無(wú)機(jī)鹽在150度以下一般不能腐蝕鉭。實(shí)驗(yàn)證明，鉭在常溫下，對(duì)堿溶液、氯氣、溴水、稀硫酸以及其他許多藥劑均不起作用，僅在氫氟酸和熱濃硫酸作用下有所反應(yīng)。這樣的情況在金屬中是比F較罕見(jiàn)的。元素用途

鉭在酸性電解液中形成穩(wěn)定的陽(yáng)極氧化膜，用鉭制成的電解電容器，具有容量大、體積小和可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，制電容器是鉭的最重要用途，70年代末的用量占鉭總用2/3以上。鉭也是制作電子發(fā)射管、高功率電子管零件的材料。鉭制的抗腐蝕設(shè)備用于生產(chǎn)強(qiáng)酸、溴、氨等化學(xué)工業(yè)。金屬鉭可作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的結(jié)構(gòu)材料。鉭鎢、鉭鎢鉿、鉭鉿合金用作火箭、導(dǎo)彈和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的耐熱高強(qiáng)材料以及控制和調(diào)節(jié)裝備的零件等。鉭易加工成形，在高溫真空爐中作支撐附件、熱屏蔽、加熱器和散熱片等。鉭可作骨科和外科手術(shù)材料。碳化鉭用在250℃于制造硬質(zhì)合金。鉭的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工業(yè)中的釋熱元件和液態(tài)金屬包套材料。氧化鉭用于制造高級(jí)光學(xué)玻璃和催化劑。1981年鉭在美國(guó)各部門(mén)的消費(fèi)比例約為:電子元件73%,機(jī)械工業(yè)19%，交通運(yùn)輸6%，其他2%。性質(zhì)用途

鉭的線脹系數(shù)在0～100℃之間為6.5×10-6K-1，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變臨界溫度為4.38K,原子的熱中子吸收截面為21.3靶恩。

在低于150℃的條件下鉭是化學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定的金屬之一。與鉭能起反應(yīng)的只有氟、氫氟酸、含氟離子的酸性溶液和三氧化硫。在室溫下與濃堿溶液反應(yīng)，并且溶于熔融堿中。致密的鉭在200℃開(kāi)始輕微氧化，在280℃時(shí)明顯氧化。鉭有多種氧化物，最穩(wěn)定的是五氧化二鉭(Ta2O5)。

鉭和氫以上生成脆性固溶體和金屬氫化物如:Ta2H,TaH,TaH2,TaH3。在800～1200℃的真空下，氫從鉭中析出鉭又恢復(fù)塑性。鉭和氮在300℃左右開(kāi)始反應(yīng)生成固溶體和氮化合物；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又從鉭中析出。鉭與碳在高于2800℃下以三種物相存在:碳鉭固溶體、低價(jià)碳化物和高價(jià)碳化物。鉭在室溫下能與氟反應(yīng),在高于250℃時(shí)能與其他鹵素反應(yīng)，生成鹵化物。

[2]楊鑄生，段惠敏，王秀京.四川攀西地區(qū)鈮鉭礦床的地質(zhì)特征及找礦方向[J].四川地質(zhì)學(xué)報(bào).2007(04)[3]鄢明才，遲清華等.中國(guó)不同巖石類(lèi)型花崗巖類(lèi)元素豐度及特征[J].物探化探計(jì)算技術(shù).Liang Peng(Henan Industrial Technology Research Institute of Resources and Materies Zhengzhou University, Zhengzhou

450001 China)Abstract: Tantalum is indispensable strategic raw materials to electronic industry and space technology development.with its unique structure and properties ,tantalum in the orthopedic medical, electronic industry, chemical industry and metallurgical industry has a great application.This paper mainly introduces the preparation of tantalum metal resources, tantalum metal and the structure and properties of tantalum metal and its application.Keywords: tantalum metal;Strategic raw materials;Resources;Preparation;Structure;application 參考文獻(xiàn)

[1]陳寶泉.福建南平西坑鈮鉭礦區(qū)玉帝庵礦段含礦偉晶巖特征[J].福建地質(zhì).2008（03）

The Structure And Performance Study Of Tantalum Metal

第四篇：城鎮(zhèn)道路路基結(jié)構(gòu)與性能要求

城鎮(zhèn)道路路基結(jié)構(gòu)與性能要求

城鎮(zhèn)道路路基結(jié)構(gòu)與性能要求：

1.路基既為車(chē)輛在道路上行駛提供基礎(chǔ)條件，也是道路的支撐結(jié)構(gòu)物，對(duì)路面的使用性能有重要影響。路基應(yīng)穩(wěn)定、密實(shí)、均質(zhì)，對(duì)路面結(jié)構(gòu)提供均勻的支承，即路基在環(huán)境和荷載作用下不產(chǎn)生不均勻變形。

2.性能主要指標(biāo)沃瑪網(wǎng)和螞蟻網(wǎng)是一個(gè)老板

導(dǎo)致路基失穩(wěn)。承載力，就會(huì)造成路堤沉陷；有可能造成坡體坍塌破壞。因此，必須保證路基在不利的環(huán)境（地質(zhì)、不均勻變形，會(huì)導(dǎo)致因

供參考，如有問(wèn)題請(qǐng)

第五篇：《聚合物結(jié)構(gòu)與性能測(cè)試 》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

《聚合物結(jié)構(gòu)與性能測(cè)試 》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

一、課程簡(jiǎn)介

本課程為高分子材料與工程本科專(zhuān)業(yè)的限選課。主要內(nèi)容包括聚合物材料的光譜分析、熱分析、力學(xué)性能分析、分子量測(cè)定及其電性能測(cè)試技術(shù)。課程不但講授各類(lèi)分子測(cè)試方法的基本原理、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、主要用途及局限性等。同時(shí)介紹這些方法的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)等。擬通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握了解材料特別是高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能的各種研究測(cè)試方法。

二、課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的與要求

本課程的目的是讓學(xué)生在理論課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，了解和掌握各種現(xiàn)代化的聚合物材料的微觀結(jié)構(gòu)和各種分析測(cè)試手段方法。使學(xué)生系統(tǒng)地掌握分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)和技能，為以后學(xué)習(xí)和從事高分子學(xué)科內(nèi)的工作打下基礎(chǔ)。本課程基本要求：理解實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方案，掌握正確操作規(guī)程；掌握各種儀器的使用，了解其性能參數(shù)、適用范圍及注意事項(xiàng)等。

三、試驗(yàn)項(xiàng)目

四、實(shí)驗(yàn)一：紅外光譜再聚合物結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)】

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)了解紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及操作規(guī)程；掌握紅外樣品的制備方法；掌握紅外光譜分析的原理和圖譜分析。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

使用紅外光譜鑒定聚合物中的紅外基團(tuán)。

【實(shí)驗(yàn)原理】

紅外吸收光譜分析方法主要是依據(jù)分子內(nèi)部原子間的相對(duì)振動(dòng)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)等信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定。

【實(shí)驗(yàn)難重點(diǎn)】

1.重點(diǎn)：紅外光譜分析的基本原理

2.難點(diǎn)：紅外光譜的解析

實(shí)驗(yàn)二：聚合物材料的熱分析

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⑷蝿?wù)】

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)掌握聚合物TG、DSC的分析原理和應(yīng)用。了解熱分析儀的結(jié)構(gòu)及操作程序。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

使用熱分析儀測(cè)量聚合物的熱轉(zhuǎn)變

【實(shí)驗(yàn)原理】

在加熱或冷卻過(guò)程中，隨著物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、相態(tài)（如Tg）和化學(xué)性質(zhì)的變化都會(huì)

伴有相應(yīng)的物理性質(zhì)的變化，聚合物熱的分析就是在程序溫度下測(cè)量并記錄物質(zhì)的這些物質(zhì)性質(zhì)和溫度的關(guān)系從而測(cè)得物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、相態(tài)及化學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。

【實(shí)驗(yàn)難重點(diǎn)】

1.重點(diǎn)：TG、DSC、DTA的工作原理和圖譜分析

2.難點(diǎn)：TG、DSC、DTA的區(qū)別

實(shí)驗(yàn)三：聚合物材料的力學(xué)性能測(cè)試

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)】

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)了解萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及操作程序；掌握試樣的制作方法。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

使用萬(wàn)能試驗(yàn)測(cè)量聚合物樣品的力學(xué)性能。

【實(shí)驗(yàn)難重點(diǎn)】

1.重點(diǎn)：萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的操作方式及力學(xué)性能指標(biāo)

實(shí)驗(yàn)四：高分子材料表面電阻，體積電阻的測(cè)定

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)】

使用高阻計(jì)測(cè)量聚合物材料表面電阻和體積電阻的測(cè)定原理和計(jì)算方法。了解高阻計(jì)的結(jié)構(gòu)和操作程序。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

使用高阻計(jì)測(cè)量聚合物材料表面電阻和體積電阻。

【實(shí)驗(yàn)原理】

將試樣的微弱電流經(jīng)過(guò)放大后，推動(dòng)指示儀表，故可測(cè)量較高的絕緣電阻。

【實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)】

重難點(diǎn)：聚合物材料表面電阻和體積電阻的測(cè)試原理和計(jì)算方法。

實(shí)驗(yàn)五：稀溶液粘度法測(cè)定聚合物分子量

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⑷蝿?wù)】

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)了解掌握難度法測(cè)定聚合物分子量的基本原理及計(jì)算方法。測(cè)定聚乙烯醇水溶液的特性粘度，并計(jì)算其平均分子量。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

使用烏氏粘度計(jì)測(cè)量聚乙二醇樣品的年均分子量。

【實(shí)驗(yàn)原理】

線性高分子溶液的基本特性之一是粘度比較大，并且粘度值與平均分子量有關(guān)，因此可以利用這一特性測(cè)定側(cè)其分子量。

【實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)】

1.重點(diǎn)：粘度法測(cè)定聚合物分子量的原理和計(jì)算方法

2.難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確掌握。

四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)時(shí)分配表

1.題目與要求

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（試驗(yàn)原理、操作步驟等）

3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程、計(jì)算及結(jié)果

4.問(wèn)題分析和試驗(yàn)討論

六、成績(jī)?cè)u(píng)定辦法及標(biāo)準(zhǔn)

綜合學(xué)習(xí)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)操作情況和試驗(yàn)報(bào)告給出成績(jī)。成績(jī)?cè)u(píng)定分為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。

七、教材及參考書(shū)

教材： 《聚合物近代儀器分析（第二版）》主編：汪昆華，羅傳秋，周?chē)[ 出版

社：清華大學(xué)出版社

參考書(shū)：《高聚物結(jié)構(gòu)、性能與測(cè)試》 主編：焦劍、雷渭緩 出版社：化學(xué)工業(yè)

出版社

《聚合物結(jié)構(gòu)分析》 主編 ：朱誠(chéng)身，楊向萍 出版社：科學(xué)出版社

《聚合物材料表征與測(cè)試》主編：楊萬(wàn)泰 出版社：中國(guó)輕工業(yè)出版社《高分子實(shí)用材料剖析技術(shù)》 主編：董炎明 出版社：中國(guó)石化出版社