材料科学__PPT_超低温材料

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材料科学超导材料简介(共63张PPT)

Nature 2000, 408, 50
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四、超导材料的应用
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1. 零电阻效应
不同导体的电阻-的温度下材料的电阻突然消失的现象称为超导（电）现象，发生这一现
象的温度叫超导转变温度Tc，也叫临界温度。材料失去电阻的状态称为超导态，存在电阻的状态称为正常态。具有超导态的材料称为超导材料。零电阻效应是超
导态的一个基本特征。
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1957年巴丁、库珀和施里弗合作创建了超导微观理论(BCS)，于 1972年获诺贝尔奖。这一理论能对超导电性作出正确的解释，并
极大地促进了超导电性和超导磁体的研究与应用。
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约瑟夫森和贾埃弗的发现，对于研制高性能的半导体和超导体元器件具有很高的应用价值，并导致超导电子学的建立。
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1986年缪勒和柏德诺兹发现了钡镧铜氧体系高温超导化合物。于1987年获得若贝尔奖。这一研究成果导致了多种液氮温区高温超导体材料的出现，并宣告了超导技术开发应用时代即将到来。
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（3）铋超导家族铋超导家族的化学通式为Bi2Sr2Can-1CunO2n+4，n=2,3。也就是说这个
家族有两个成员，即Bi2Sr2CaCu2O8和Bi2Sr2Ca2Cu3O10。习惯上称为铋2212 相和铋2223相。铋2212相的超导转变温度为85K，铋2223相的超导转变温度为110K。在铋2223相中，如果用Pb少量地取代Bi，材料的超导性能会得到改善。
的133K是迄今为止所发现的在常压下最高的超导临界转变温度。
高温超导体是金属氧化物，在本质上是陶瓷材料，所以有的人将其称为陶瓷超导材料。
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高温超导线材的制备工艺
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【正式版】超低温冷冻保存种质PPT资料

FDA、TTC等染色的方法进行快速检测，只能作为生活力的预测指标
FDA、TTC等染色的方法进行快速检测，只能作为生活力的预测指标
将液氮中保存的材料先置于0℃低温下解冻，再逐渐升至室温下进行解冻的方法。
常用的是DMSO。按保存类型分类可分为两种类型
原生境保存
1973年科学家首次成功地超低温保存了胡萝卜悬浮细胞。
所使用的冷冻保护剂应具有以下特性：
分子质量较小指将液氮中保存的材料直接投入到37—40℃温水浴中进行解冻的方法。
按保存类型分类可分为两种◆类型
优点：占用空间少，无病虫害以及自然灾害的影响，不受季节限制。
易于与溶剂混合将降处温于至0-1℃96或℃其的他方预法处。理温◆度的材料以1—2℃/min的降温速度从起始温度降到-100℃，稳定1h后，投入到液氮保存或以此降温速度连续快速渗入细胞使用生长延缓剂：多效唑、矮壮素
常用的是DMSO。
按保存类型分类可分为两种类型降低环境中的氧含量：低气压处理、低氧分压处理
抑制外植体生长的离体保存方法
种质资源超低温保存是将植物的细胞或组织经过防冻处理后, 在液氮超低温- 196℃下保存的方法。
生物细胞的低温冻存是防止生物种质灭绝的重要途径
1973年科学家首次成功地超低温保存了胡萝卜悬浮细胞。
更为有效。
降温冰冻操作
快速冷冻法慢速冷冻法预冷冻法干燥冷冻法包埋脱水法玻璃化法
1、快速冷冻法
指将植物材料从0℃或者其他预处理温度直接投入液氮中保存的方法，降温速度1000℃/min。
2、慢速冷冻法
将处于0℃或其他预处理温度的材料以1— 2℃/min的降温速度从起始温度降到-100℃，稳定1h后，投入到液氮保存或以此降温速度连续降温至-196℃的方法。

6.3低温超硬及超塑性材料

材料化学
新型结构材料
4.2 超硬陶瓷 • 人造金刚石金刚石是世界上已知的最硬物质，并具有高导热性、高绝缘性、高化学稳定性、高温半导体特性等多种优良性能，可用于铝、铜等有色金属及其合金的精密加工，特别适合加工非金属硬脆材料。
材料化学
新型结构材料
制备原理：依据在5-7万大气压，1200℃-1800℃ 温度的条件下,碳元素就会结晶成为金刚石这个原理用合金片作触媒使外加的压力和温度降低,达到将碳转为金刚石的目的。用途：金刚石的用途十分广泛，用量较大的是矿山、地质、煤田勘探，公路建设、建材、国防等行业及高精尖科研领域。
材料化学
新型结构材料
•碳与ⅣB,ⅤB,ⅥB族金属所形成的碳化物金属型碳化物：间隙固溶体特点：具有金属光泽，导电，传热性好，硬度高，熔点高，脆性大结论：第4周期中的金属，从第ⅣB族开始，自左及右，其碳化物稳定性依次降低。 Ti，V的碳化物稳定， Cr、Mn、Fe的碳化物稳定性较差， Co、Ni的碳化物不大稳定， Cu不能形成碳化物。
材料化学
新型结构材料
• 人造宝石红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3(刚玉)。红宝石呈红色，其中混有少量含铬化合物；蓝宝石呈蓝色，其中混有少量含钛、铁化合物。 1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石（人造刚玉）。现在，已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。。
材料化学
新型结构材料
•氮、硼与金属所形成的氮化物、硼化物金属型碳化物：间隙固溶体特点：导电，传热性好，硬度高，熔点高形成元素：Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta，Mo， V及Cr，Mn，Fe， Co，Ni，
材料化学
新型结构材料

超低温材料

超低温材料
超低温材料
一、定义及性能
二、超低温对材料的特殊要求
三、超低温合金的研究四、超低温合金的用途
定义及性能
定义
低温合金：适于在0℃以下应用的合金钢。能在-196℃以下使用的，称为深冷钢或超低温钢。
性能
韧性——脆性转变温度低于使用温度；满足设计要求的强度；在使用温度下组织结构稳定；
改进二：采用面心立方结构的金属，例如铝合金、奥氏体系不锈钢等。（现代研究表明，1912年泰坦尼克号与冰山相撞后迅速沉没，就是由于当时所用的钢材中硫磷含量高，在冰冷的海水中与冰山碰撞发生脆性断裂所致）
超低温对材料的特殊要求
2、需要具备低温下的热性能
低温合金热膨胀系数尽可能小：防止低温构件在经历低温和室温之间反复多次变化后产生热变形。低膨胀合金：铁镍合金防水材料等行业，如航天飞机上的液体燃料存储罐、超低温合金管。
2、常用于工厂实验室，科研院所等的产品性能测试，如超低温冰箱、低温恒温箱等。
超低温合金的研究
2、铁锰铝新合金钢
添加多量的锰，仍保持面心立方结构，还可以使得多量的铝固溶；添加多量的铝，可以增加奥氏体的强度和耐腐蚀性；
添加多量的碳，可以增加其强度；
添加硅可以增加其耐腐蚀性，但是硅能强化铁素体的形成。
超低温合金的研究
2、铁锰铝新合金钢
此外，由于锰、铝密度都较小，所以合金也有密度小的特点，并且在常温下还有良好的加工性。这是一种在超低温下强度、延伸率、耐冲击值都较大，可能对低温技术发展产生重要影响的优秀材料。
超低温对材料的特殊要求
3、必须是非磁性合金
超低温技术多在磁场中利用，这种情况下，如果采用带有磁性的合金，在构件中就会由于产生电磁力的作用而造成对磁场的不良影响。

科小品奇妙的超低温世界课件

在极低温度下，量子效应显著，物质的波粒二象性得以体现，这为理解量子物理学提供了重要实
验依据。
新的物态的发现
超低温下，人们发现了新的物态，如玻色-爱因斯坦凝聚态和费米凝聚态，这些发现为研究物质
的量子态提供了新的途径。
超低温研究的重要意义
新型材料的研发
超低温下物质的特殊性质为新型材料的研发提供了可能，例如超导材料和低温工程材料等。
新型低温制冷技术
研究新的低温制冷技术，例如基于热声效应的制冷技术、基于热力学理论的制冷技术等，有助于突破传统技术的限制，实现更高效的冷却。
应用超低温技术解决能源问题
能源储存和运输
在超低温条件下，可以有效地储存和运输能源，例如将氢气冷却到超低温后储存，需要使用时再加热化。这种方式可以解决氢能源储存和运输的安全问题。
物理和新型材料提供更为广阔的平台。
超低温与其他技术的结合
02
未来，超低温技术与纳米技术、生物技术等其他领域的结合将
产生更多的应用可能性。
超低温在医疗与能源领域的应用
03
超低温技术在保存器官、治疗疾病以及可再生能源等领域的应
用前景广阔。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
研究量子效应
在极低温条件下，量子效应会更加显著，研究这些效应有助于揭示新的量子现象和开发新的量子器件。
探索玻色-爱因斯坦凝聚
在极端低温条件下，玻色子系统会出现玻色-爱因斯坦凝聚现象，这种凝聚现象是研究量子多体系统和量子信息处理的重要平台。
研究新的低温材料和器件
开发低温材料
在极端低温条件下，某些材料会表现出优异的性能，例如超导材料和低温半导体材料。研究这些材料有助于发现新的材料体系和优化现有材料性能。

材料科学导论ppt课件

➢ 20世纪70年代，人们把材料科学与能源科学和信息科学并列，称作现代文明的三大支柱
➢ 20世纪80年代，又把新材料技术、信息技术、生物技术作为新技术革命的主要标志
9
二、材料的分类
❖ 用途：结构材料、功能材料 ❖ 结晶状态：单晶材料、多晶材料、非晶态材料 ❖ 几何形态：三维材料、二维材料、一维材料和
11
普通陶瓷的分类
12
三、材料与人类文明
➢ 材料的发展史，就是人类社会的发展史 ➢ 材料的发展史，就是科学技术的发展史 ➢ 历史学家根据当时所使用的最重要材料来命名
早期人类时代（如：石器、青铜、铁器时代）
13
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。
14
1. 石器时代（Stone Age）（1）天然材料
31
后周（953年）沧州铁狮（中国现存最早的大型铸件艺术品，重约40吨）
32
湖北当阳宋代铁塔（不用砖石木料，完全用生铁铸成，重53吨，不加焊接；形体瘦削挺拔，稳健玲珑；塔身向北倾
斜，以抵御北风）
33
钢
❖ 含碳量在0.0218~2.11%之间的铁碳合金称为钢 ❖ 冶炼温度更高，强度更高，用途更广 ❖ 距今1800年前出现了两步炼钢技术，即先炼成
材料科学和材料工程紧密联系，它们之间没有明显的界线；在解决实际问题中，不能将科学因素和工程因素独立考虑。
6
材料科学
设备工艺
结构
性能构件行为
材料工程材料科学与工程是研究有关材料的成分、结构和制造工艺与其性能和使用性能间相互关系的知识及这些知识的应用，是一门应用基础科学。
7
材料科学与工程的四要素
从兴隆战国铁器遗址中发掘出了浇铸农具用的铁模，冶铸技术已由泥砂造型水平进入铁模铸造的高级阶段。

材料科学PPT超低温材料PPT19页

材料科学PPT超低温材料
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不穿。(名言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者的牢骚，这是羊群中的瘟疫，我不能被它传染。我要尽量避免绝望，辛勤耕耘，忍受苦楚。我一试再试，争取每天的成功，避免以失败收常在别人停滞不前时，我继续拼搏。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命就永远只能是死水一潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候，睁大眼睛，千万别眨眼!你会看到世界由清晰变模糊的全过程，心会在你泪水落下的那一刻变得清澈明晰。盐。注定要融化的，也许是用眼泪的方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了，也不要以为过去的光荣可以被永远肯定。
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
19
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
2·芬奇

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新金属材料
-------超低温合金
应化112
高健 1106040211
泰坦尼克号
一、定义及性能二、超低温对材料的特殊要求三、超低温合金的研究
四、超低温合金的用途
一、定义及性能
定义：
低温合金（steels for low temperature service）适于在0℃以下应用的合金钢。能在196℃以下使用的，称为深冷钢或超低温钢。
4.超低温合金的用途
1.现广泛用于冰箱制造\冷库\防水材料等行业
航天飞机上的液体燃研院所等的产品性能测试等
超低温冰箱
低温恒温箱
2.铁锰铝新合金钢
铁锰铝新合金钢是将铁镍铬不锈钢中的镍和铬分别由锰和铝代而制得。 ---添加多量的锰，仍保持面心立方结构
---添加多量的铝可增加奥氏体的强度和耐腐蚀性
---添加碳和铁也可以增加其强度
特性： ---强度、韧性都十分优异 ---密度小 ---具有良好的加工性发展趋势：据认为这是一种在超低温强度、延伸率、乃冲击值都大的，可能对低温技术发展产生重要影响的优秀材料
性能：
①韧性－脆性转变温度低于使用温度； ②满足设计要求的强度； ③在使用温度下组织结构稳定； ④良好的焊接性和加工成型性； ⑤某些特殊用途还要求极低的磁导率、冷收缩率等。
二、超低温对材料的特殊要求
低温
通常常温以下直至绝对零度的较大温度范围针对不同的特殊用途，不同低温领域的构造物，必须利用与之相应的合金材料。天然气：-163℃ 液氮：-195.8℃ 液氢：-253℃ 液氦：-269℃
沸点
故天然气、液氮、液氢、液氦常用低合金材料储存运输
1.防止低温脆性
--铁素体钢呈体心立方结构，
--添加13％的镍，可以使其过渡温度下降至液氦温度，即在液氦温度以上不会出现低温脆性。 --另一种方法是采用面心立方结构的金属，例如铝合金、奥氏体系不锈钢等。
低温下铁素体的组织
几种奥氏体在低温下的力学性能
2.需要具备低温下的热性能
低温合金膨胀系数尽可能小低膨胀合金：铁镍合金、钛合金等
3.必须是非磁性合金
超低温技术多在磁场下利用带有磁性的合金，在构件中就会由于产生电磁力的作用而造成对磁场的不良影响
三、超低温合金的研究
1.高锰奥氏体钢
高锰奥氏体钢是专门开发的超低温合金。优点：即使在液氦温度下也具有良好的强度和延伸率热膨胀系数特别小缺点：机械加工性不佳，耐冲击性也较差。