第五章超导体和新材料 第一节材料及其分类 所谓材料,是指人类能用来制作有用物件的物质。新材料是 指最近发展或正在发展之中的具有比传统材料更为优异性能的 类材料。 按大的类别划分:金属材料、无机非金属材料、有机高分子 材料、复合材料 按使用性能划分:结构材料、功能材料。 按应用对象划分:信息材料、能源材料、建筑材料、生物材 料、光机电材料、航空航天材料。 按来源划分:天然材料、人造材料。 发光材料 超导材料躐性材料 航天材料
第五章 超导体和新材料 第一节 材料及其分类 • 所谓材料，是指人类能用来制作有用物件的物质。新材料是 指最近发展或正在发展之中的具有比传统材料更为优异性能的一 类材料。 • 按大的类别划分：金属材料、无机非金属材料、有机高分子 材料、复合材料。 • 按使用性能划分：结构材料、功能材料。 • 按应用对象划分：信息材料、能源材料、建筑材料、生物材 料、光机电材料、航空航天材料。 • 按来源划分：天然材料、人造材料。 发光材料 超导材料 磁性材料 航天材料
金属材料—般分为黑色金属材料和有色金属材料两大类。 自然界共有83种金属元素,黑色金属包括铁、锰、铬3种金属 元素及它们的合金,另外80种元素统称为有色金属。 合金是由两种或两种以上的金属元素,或者金属元素与非金 属元素所组成的具有金属性质的物质。 由铁和碳组成的合金称为钢铁。含碳量低于0.04%时为熟铁; 含碳量在20—3.5%时为生铁;含碳量在0.8-1.7%时为钢。 黄铜是铜和锌的合金、白铜是铜镍合金、紫铜是较纯的铜。 硬币、电线均用铝制作,铝合金是造飞机的好材料。(如铝镁合 金,铝钛合金,铝锂镁合金,铝镁锰合金等)钛以其高强度、高 熔点、耐腐蚀等优异性能被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造 卫星、航天飞机等航天航空尖端领域,故被称为“宇宙金属”。 任不
• 1．金属材料——一般分为黑色金属材料和有色金属材料两大类。 自然界共有83种金属元素，黑色金属包括铁、锰、铬3种金属 元素及它们的合金，另外80种元素统称为有色金属。 合金是由两种或两种以上的金属元素，或者金属元素与非金 属元素所组成的具有金属性质的物质。 由铁和碳组成的合金称为钢铁。含碳量低于0.04%时为熟铁; 含碳量在2.0－３.5%时为生铁; 含碳量在0.8－1.7%时为钢。 黄铜是铜和锌的合金、白铜是铜镍合金、紫铜是较纯的铜。 有色金属中铝的用途最广，如厨房设备、门窗、装饰材料、 硬币、电线均用铝制作，铝合金是造飞机的好材料。（如铝镁合 金，铝钛合金，铝锂镁合金，铝镁锰合金等 ）钛以其高强度、高 熔点、耐腐蚀等优异性能被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造 卫星、航天飞机等航天航空尖端领域，故被称为“宇宙金属
2.无机非金属材料 无机非金属材料品种繁多,有氧化物、硫化物、卤化物等, 包括酸、碱、盐。 重要的传统无机非金属材料是水泥、玻璃和陶瓷,因其均含 有二氧化硅,故统称为硅酸盐材料。 水泥是一种重要的建筑材料,除普通水泥外,还有各类耐高 温、高强度、耐油、抗水渗、速凝等特种水泥。 陶瓷材料有很好的力学性质,且耐高温、抗腐蚀。 玻璃是一种特殊陶瓷材料,它既有耐酸耐腐蚀的化学稳定性, 又有仅次于金刚石的硬度,并有很好的透光性。 另外还有铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等 和 1
• 2．无机非金属材料 无机非金属材料品种繁多，有氧化物、硫化物、卤化物等， 包括酸、碱、盐。 重要的传统无机非金属材料是水泥、玻璃和陶瓷，因其均含 有二氧化硅，故统称为硅酸盐材料。 水泥是一种重要的建筑材料，除普通水泥外，还有各类耐高 温、高强度、耐油、抗水渗、速凝等特种水泥。 陶瓷材料有很好的力学性质，且耐高温、抗腐蚀。 玻璃是一种特殊陶瓷材料，它既有耐酸耐腐蚀的化学稳定性， 又有仅次于金刚石的硬度，并有很好的透光性。 另外还有铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等
3有机高分子材料 所谓高分子材料是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成 的分子量特别大有机化合物,常用高分子材料的分子量在几百到 几百万之间。 高分子材料具有长链结构,其分子像一条长长的线,众多分 子纠集在一起,就成了一个扯不开的线团,所以不仅有较高的机 械强度,还有较好的弹性、可塑性强、硬度大、耐磨、耐热、耐 腐蚀、耐溶剂、电绝缘性强、气密性好等,可以作为结构材料使 用 棉、毛、丝、塑料、橡胶等都是最常用的有机高分子材料。 根据来源分为天然高分子化合物、合成高分子化合物和半合 成高分子化合物。天然高分子化合物如纤维素、淀粉等;各种人 工合成的高分子如聚乙烯、聚丙烯等为合成高分子化合物;醋酸 纤维素等为半合成高分子化合物。 赞
• 3.有机高分子材料 所谓高分子材料是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成 的分子量特别大有机化合物，常用高分子材料的分子量在几百到 几百万之间。 高分子材料具有长链结构，其分子像一条长长的线，众多分 子纠集在一起，就成了一个扯不开的线团，所以不仅有较高的机 械强度，还有较好的弹性、可塑性强、硬度大、耐磨、耐热、耐 腐蚀、耐溶剂、电绝缘性强、气密性好等，可以作为结构材料使 用。 棉、毛、丝、塑料、橡胶等都是最常用的有机高分子材料。 根据来源分为天然高分子化合物、合成高分子化合物和半合 成高分子化合物。天然高分子化合物如纤维素、淀粉等；各种人 工合成的高分子如聚乙烯、聚丙烯等为合成高分子化合物；醋酸 纤维素等为半合成高分子化合物
4.复合材料 复合材料是金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料通 过复合工艺组合而成的新型材料(一种材料为基体另一种材料为 增强体),它既能保留原组成材料的主要特色,又能通过复合效 应获得原组成所不具备的性能,还能通过材料设计使各组成部分 的性能互相补充并彼此关联,从而获得新的优越性能。 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常 用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、 橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、 硼纤维、芳纶纤维、纤维、碳化硅、石棉、晶须(由高纯度单晶 生长而成的短纤维)、金属丝和硬质细粒等。 硼酸镁晶须 硅晶须
• 4.复合材料 复合材料是金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料通 过复合工艺组合而成的新型材料（一种材料为基体另一种材料为 增强体），它既能保留原组成材料的主要特色，又能通过复合效 应获得原组成所不具备的性能，还能通过材料设计使各组成部分 的性能互相补充并彼此关联，从而获得新的优越性能。 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常 用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、 橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、 硼纤维、芳纶纤维、纤维、碳化硅、石棉、晶须（由高纯度单晶 生长而成的短纤维）、金属丝和硬质细粒等。 硼酸镁晶须 硅晶须