微电子材料制备论文

《微电子材料制备》课程论文

题目：ZnO薄膜材料制备技术及应用

专业班级：通信103班

学生姓名：X X X

成绩：

2012年12 月15 日

近几年，ZnO作为宽禁带半导体受到人们越来越多的重视。和目前最成功的宽禁带半导体材料GaN相比，ZnO具有很多优点。本文综述了ZnO薄膜的制备的主要方法及其优缺点。并深入探讨了ZnO薄膜材料的应用及其发展前景。

关键词：ZnO薄膜；应用；微电子；

In recent years, ZnO as wide bandgap semiconductor gets more and more attention. And the most successful wide bandgap semiconductor material than GaN, ZnO has many advantages. This paper reviews the preparation of ZnO thin film of the main methods and their advantages and disadvantages. And probes into the ZnO thin film materials application and development prospect.

Keywords: ZnO film; Applications; Microelectronics;

第1章绪论

1.1 课题背景

近几年．由于短波长激光二极管LD激光器的前景，人们对宽禁带半导体的研究产生了极大的兴趣。目前已经制造出GaN和ZnSe基的蓝光发光二极管和激光器。蓝色发光器件的研制成功，使得全色显示成为可能，而且可以制作出高亮度和高效率的白光发射器件。本文系统综述了Zn0薄膜的制备的主要方法及其优缺点。并探讨Zn0薄膜材料的应用前景。陶瓷、光学玻璃、单晶硅或其他人工晶体等无机非金属材料表面经常需要导电互连或其他表面功能化加工,如陶瓷基印制电路板、多层芯片封装、微电子和微机械器件等。这些材料,特别是先进无机材料表面的金属化已成为特别重要的工艺技术。从冶金学观点看,这些材料与其表面金属覆盖层之间的交互作用之中,延晶、扩散和键合的作用十分微弱。因而,形貌的影响显得比较突出。为了尽可能地提高基体与镀层之间的结合力,这些材料在镀前必须进行刻蚀处理,适当地增大工件表面的粗糙度和接触面积,以便获得理想的表面形貌和润湿性能。同样,在赋予基体表面催化活性的工艺流程,如表面调整、催化和解胶等工序操作时必须小心谨慎。尽管如此,结合力仍然不高。早期曾采用过物理方法沉积金属使非金属工件表面具有导电性能,然后电镀增厚作为装饰性镀层。近代也有采用气相沉积(PVD、CVD等)、离子注入、激光表面熔覆等表面改性技术作为镀前处理方法,极大地提高了金属化层的结合力。然而,这些工艺同时也受到物理场强分布不均匀、真空室容积有限、生产效率较低等制约。由于在某些情况下化学镀具有不可替代的优越性,采用物理方法与化学方法、干法与传统湿法工艺相结合的技术路线就有可能取得突破,至少可能获得长足的进步。在高技术产业已经出现了这种“向上兼容”的趋势。喷雾热解法制备ZnO薄膜的初始目标是研究开发一种透明的导电材料。近来发现它作为中间层,显著地提高了金属化层在高光洁度的无机非金属材料表面的结合力;ZnO 薄膜的光催化反应特性有可能使其成为一种创新性的全加法工艺。这一发现目前正受到国际电化学和固体电子科技界的高度重视。

1.2 ZnO薄膜性质

1.2.1 光电特性

ZnO薄膜是直接带隙半导体，具有很好的光电性质，对紫外光有较为强烈的吸收，在可见光区，光透过率接近90%。ZnO薄膜的光电特性与其化学组成、能带结构、氧空位数量及结晶密度相关，在适当的制备条件及掺杂条件下，ZnO薄膜表现出很好的低阻特征，使其成为一种重要的电极材料，如太阳能电池的电极、液晶元件电极等。用氢等离子处理的ZnO:Ga薄膜也可用于太阳能电池，η=13%。高的光透过率和大的禁带宽度使其可作太阳能电池窗口材料、低损耗光波导器件及紫外光探测器等。而它的发光性质及电子辐射稳定性则使其成为一种很好的单色场发射低压平面显示器材料，并在紫外光二极管激光器等发光器件领域有潜在的应用前景。尤其是ZnO光泵浦紫外激光的获得和自形成谐振腔的发现更加激起了人们对其研究的热情。同时由于ZnO对光波具有的选择性(可见光区的高透射性和红外光区的高反射性)，可作为一种热镜材料来制成低辐射幕墙玻璃。

ZnO在室温时典型的PL谱中在3.30eV(375nm)附近含有本征UV峰，在2.29eV(540nm)附近往往都会出现一个对应于绿光波段的展宽峰，并向两边延伸至黄光和蓝光波段。[2]关于ZnO薄膜的紫外发光机制的看法较一致：源自带间跃迁和激子复合。目前，对于蓝绿发光特性，研究认为，ZnO的本征点缺陷与薄膜蓝绿发光机制有着紧密的联系。对于具体的影响机制，人们普遍认为绿光与氧空位有关。ZnO薄膜的蓝绿发光特性，可以应用于平板显示领域和制备短波长发光二极管。

1.2.2气敏特性

ZnO是一种典型的表面控制型半导体气敏材料，ZnO薄膜光电导随表面吸附的气体种类和浓度不同会发生很大变化。依据这个特点，ZnO薄膜可用来制作表面型气敏器件，通过掺入不同元素，可检测不同的气体，如未掺杂的ZnO对还原性、氧化性气体具有敏感性，掺Pd、Pt的ZnO对可燃性气体具有敏感性，掺Bi2O3、Gr2O3、Y2O3等的ZnO薄膜对H2具有敏感性，而掺La2O3、Pd或V2O5的ZnO对酒精、丙酮等气体表现出良好的敏感性。ZnO薄膜经某些元素掺杂后对有害性气体、可燃性气体、有机蒸汽具有良好的敏感性。

利用这些性质，可以制成各种气敏传感器应用于健康检测、监测人体内的酒精浓度、监测大气中的有害气体含量等。

1.2.3压电特性

ZnO薄膜具有优良的压电性能，如高机电耦合系数和低介电常数，是一种用于体声波（BAW）尤其是表面声波（SAW）的理想材料。SAW要求ZnO薄膜具有c轴择优取向，电阻率高，从而有高的声电转换效率；且要求晶粒细小，表面平整，晶体缺陷少，以减少对SAW的散射，降低损耗。ZnO在低频方面，主要用于传感器，但存在直流电致损耗；而在高频方面，具有良好的高频特性，随着数字传输和移动通信信息传输量的增大，SAW 要求超过1GHz的高频，因此ZnO压电薄膜在高频滤波器、谐振器、光波导等领域有着广阔的发展前景。这些器件在大存量、高速率光纤通信的波分复用、光纤相位调制、反雷达动态测频、电子侦听、卫星移动通信、并行光信息处理等民用及军事领域的应用也非常广泛。日本松田公司已在蓝宝石基片上外延ZnO薄膜制作出低损耗的1.5GHz的高频SAW 滤波器。

1.2.4 压敏特性

ZnO薄膜的压敏性质主要表现在非线性伏安特征上，ZnO压敏材料在外加电压作用下，存在一个阈值电压，即压敏电压，当外加电压大于压敏电压时，就进入击穿区，此时外加电压的微小变化会导致电流的迅速增大，变化幅度由非线性系数（α）来表征。ZnO因其非线性系数高，电涌吸收能力强，在电子电路等系统中被广泛用来稳定电流，抑制电涌及消除火花。由于集成电路的快速发展，对压敏电阻也越来越要求低压化和小功率化。而具有高非线性系数α值、压敏电压低于5V的压敏电阻对于超大规模集成电路变得越来越重要。

第2章ZnO薄膜材料制备

2.1 磁控溅射

磁控溅射是建立在气体辉光放电基础上的一种薄膜制备技术。磁控溅射按工作电源可分为直流(DC)磁控溅射和射频(RF)溅射两种。直流磁控溅射一般以金属Zn为靶材，以Ar和02的混合气体为溅射气氛。射频磁控溅射～般用晶体作为射频振荡器，射频频率一般在5—30MHz之间，溅射用的靶材一般为粉末烧结的陶瓷ZnO，为保证化学计量比，一般在溅射气氛中掺入一定比率的02。溅射气氛有氩氧混合气和纯氧两种。在溅射过程中，辉光放电产生的正离子经电场加速，轰击阴极靶材。通过动量交换，将靶材以原子、离子和二次电子等形式剥离。辉光放电可以通过调节合适的气氛达到自持。

2.2 离子束溅射和电子柬蒸发

高能离子从离子枪喷射到陶瓷靶上，离子与靶材粒子作动量交换，靶材原子被轰出靶面，溅射粒子在加热的衬底表面与氧气反应，形成薄膜。在溅射系统上装上反射高能电子衍射装置(RHEED)，可以对薄膜生长进行原位监测。电子束蒸发与离子溅射的原理基本一致。只是电子蒸发时，入射到靶面的是电子束。

2.3 脉冲激光沉积(PLD)

脉冲激光沉积技术(PLD)的使用可以追溯到20多年前，瞬间蒸发的等离子体有充足的动能，在相对较低的衬底温度下能够沉积高质量的znO薄膜．薄膜组分也能够精确控制；而且非接触加热。无污染。适宜于超高真空下制取高纯薄膜。脉冲激光沉积生长速率较低，一般一小时生长几十到几百个纳米．生长的Zn0薄膜的质量很好，因此可实现原子层状生长，也可以用来制备Zn0/Cd,和ZnO/MgZnO多层结构材料。由于蒸发ZnO陶瓷靶材会导致微量ZnO分解，沉积在衬底上的ZnO薄膜会有较多的空位，因此在生长室中通入一定量的02：是生长化学计量比的Zn0单晶体的关键。PLD法生长ZnO薄膜的衬底温度相当高，这有利于ZnO的晶体生长，但对界面要求苛刻的应用场合却是一个大问题。

2.4 金属有机化学气相沉积(MOCVD)

金属有机化学气相沉积(M0CVD)是一种广泛用来生长半导体和氧化物外延薄膜的技术。目前．这项生长技术己发展到相当成熟的阶段，在工业生长中得到了广泛的应用。用MOCVD生长Zn0薄膜。一般用二甲基锌(DMZ)或二乙基锌(DEZ)作为锌源。0源一般有O2，C02，N20和醇类。目前，人们普遍采用DEZ作为Zn源，纯O2：作为氧源。DEM的蒸气压比DME低，用它生长Zn0，更容易控制生长速率，有利于控制膜厚和晶粒尺寸的均匀性。有利于提高电子迁移率。MOCVD法制备Zn0薄膜的质量随着该技术近年来飞速发展有最著地提高。目前。MOCVD是几种能稳定生长单晶Zn0薄膜的方法之一。综合来看，M0CVD是一种生长高质量Zn0薄膜的先进设备。很适用于ZnO薄膜的超高频SAW器件和光电子器件应用研究开发。

2.5 分子束外延(MBE)技术

分子束外延(MBE)是系统维持高真空度和衬底原子级清洁的条件下，通过原子、分子或离子的物理沉积实现外延生长。用分子束外延生长Zn0薄膜，一般是在超高真空(UHW)境下，将置于Knudsen室中的金属Zn加热蒸发，Zn原子与0原子在衬底表面吸附后发生反应，结晶形成Zn0薄膜。

第3章ZnO薄膜的应用

2．1 压电器件

Zn0薄膜具有优良的压电性能。如高机电耦合系数和低介电常数，是一种用于体声波(BAW)尤其是表面声波(SAW)的理想材料。

2．2 太阳能电池

Zno薄膜尤其是AZO(ZnO2Al)膜，具有优异的透明导电性能，可与ITO(In2O3：Sn)膜相比。而且相对ITO膜，ZnO膜无毒性，价廉易得，稳定性高．正逐步成为ITO薄膜的替代材料，在显示器和太阳能电池等领域得到应用。孙0主要是作为透明电极和窗口材料用于太阳能电池．Zn0受高能粒子辐射损伤较小．因此特别适合于太空中使用。Groenen 等人利用扩展热等离子束技术制得ZnO：Al薄膜，不含Cd、Sn等元素，用于p—i—n结构a—Si：H太阳能电池，其效率为7．7％。Zn0薄膜中还可掺入B来增加电学性能的稳定性。用氢等离子处理的ZnO：Ga薄膜也可作为太阳能电池的窗口材料。m=13％。

2．3 气敏元件

ZnO薄膜光电导随表面吸附的气体种类和浓度不同会发生很大变化．据此特点。ZnO 薄膜可用来制作表面型气敏器件，通过掺人不同元素，可检测不同的气体，其敏感度用该气氛下电导G与空气中电导G0的比值G/G。来表示。Bae、Tan等人用Sol—gel分别合成了Zn0薄膜气敏元件，对CO、H2和CH4等均有较高的敏感度，试验表明：配制的前驱体溶液PH越小，薄膜对CH4敏感程度越高。而掺Sn、Al形成的ZnO：Sn、ZnO：A1薄膜可检测乙醇蒸汽，在675K下敏感度最高，G/G0=190。Kwon等人还利用多元掺杂制得ZnO薄膜，4.0 wt％Al203、1.0 wt％Ti02、O.2 wt％V205，作为气敏层，可检测三甲胺气体。

2．4 压敏器件

Zn0因其非线性系数高，电涌吸收能力强，在电子电路等系统中被广泛用来稳定电流，抑制电涌及消除电火花。但通常烧结成瓷、划片所作的压敏电阻，因工艺限制，很难做到很低的压敏低压。而采用Zn0薄膜便可做到较低的压敏低压。贾锐等人用喷雾热分解法在3500C下合成了ZnO:Bi203:Mn02=99:0.5:0.5的薄膜，6500C下退火lh，发现薄膜具有C轴取向。压敏电压为13.15V，非线性系数a=8.09。

结论

近几年，由于短波长LD、LED在信息领域具有很大的应用前景，人们对宽禁带半导体的研究产生了极大的兴趣。ZnO材料无论是在晶格结构，晶格常数还是在禁带宽度上都与GaN很相似，对衬底没有苛刻的要求而且很容易成膜。本文系统综述了ZnO薄膜的制备的主要方法，并探讨Zn0薄膜材料的应用前景。

材料科学基础 科研论文

长春理工大学 科研训练报告 材料科学与工程学院班 姓名 时间 地点西区实验楼110、112 指导教师

注：本页由教师填写

磷_氟一钢渣复合添加剂对水泥熟料烧成的影响 摘要：磷(P)或氟(F)的阴离子团可以促进硅酸盐水泥熟料的烧成，因此，利用P与F的复合效应，并引入钢渣做晶种，分析晶种与阴离子的复合对硅酸盐水泥熟料形成规律所产生的影响。结果表明：磷渣、钢渣与萤石的三元复合体系对熟料中游离氧化钙含量的改善作用明显优于单掺磷渣或钢渣与萤石二元复合体系的。当煅烧温度提高至1 350℃或l 450℃时，三元复合体系仍明显改善了生料的易烧性。三元复合体系可改善液相的粘度与矿物的形貌，促进3CaO·SiO2的形成和生长发育。热分析表明：与空白样相比，磷渣、钢渣与萤石的三元复合体系将碳酸盐分解峰值温度、反应起始温度和反应结束温度分别降低了50，15℃和55℃。关键词：硅酸盐水泥熟料；烧成；易烧性；微观结构；磷渣；萤石；晶种 硅酸盐水泥熟料矿物是多相、多组分的复杂体系在高温煅烧中通过一系列化学反应和溶解、扩散、结晶等物理化学作用而形成的。由于硅酸盐水泥主要熟料矿物3CaO·Si02(C3S)的形成温度高(通常在1450℃左右)，所以烧成水泥熟料所需的能耗大。针对这一问题，文献[1-3]介绍了以离子掺杂低温烧成技术为切入点，研究含磷阴离子团对水泥熟料性能的影响。此外，利用诱导结晶原理，添加晶种制备水泥熟料也有效地改善了生料的易烧性，促进硅酸盐水泥熟料的形成。在该方面的研究中，陈明芳等和龚方田等做了大量工作，研究了不同种类水泥熟料单矿物对普通硅酸盐水泥熟料易烧性的影响，结合诱导结晶原理探讨了添加晶种后硅酸盐水泥熟料的形成过程和显微结构的变化，为添加晶种煅烧水泥熟料技术的应用奠定了理论基础。目前，阴离子掺杂与晶种技术的复合对水泥熟料烧成的影响方面的研究较少。因此，实验中，在P，氟(F)阴离子团掺杂的基础上，引入晶种，探讨阴离子掺杂与晶种技术的叠加效应对硅酸盐水泥熟料形成规律的影响。 1.实验 1.1原材料 用石灰石、江砂、硫酸渣、磷渣、料进行配料。为了研究晶种技术与P，F 阴离子团复合对硅酸盐水泥熟料烧成所产生的影响，在生料中掺入了钢渣与萤石。各种原料的化学成分见表1，其中：晶种由钢渣提供；P，F阴离子团通过磷渣与无烟煤等原萤石引入；萤石用化学纯试剂。 表1-1

新材料概论课程论文

新材料概论课程论文 摘要 新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。 一、概论 新材料（或称先进材料）是指那些新近发展或正在发展之中的具有比传统材料的性能更为优异的一类材料。新材料技术是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。新材料按材料的属性划分，有金属材料、无机非多属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料的使用性能性能分，有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒几十万次提高到现在的每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力可增大24%；隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现，等等。 新材料技术被称为“发明之母”和“产业粮食”。 二、新材料的应用

新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域。同传统材料一样，新材料可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类，不同的分类之间相互交叉和嵌套，目前，一般按应用领域和当今的研究热点把新材料分为以下的主要领域：电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料（含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等）、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等 三、新材料技术发展的方向 新材料技术的发展不仅促进了信息技术和生物技术的革命，而且对制造业、物资供应以及个人生活方式产生重大的影响。记者日前采访了中国科学院“高科技发展报告”课题组的有关专家，请他们介绍了当前世界上新材料技术的研究进展情况及发展趋势。材料技术的进步使得“芯片上的实验室”成为可能，大大促进了现代生物技术的发展。新材料技术的发展赋予材料科学新的内涵和广阔的发展空间。目前，新材料技术正朝着研制生产更小、更智能、多功能、环保型以及可定制的产品、元件等方向发展纳米材料20世纪90年代，全球逐步掀起了纳米材料研究热潮。由于纳米技术从根本上改变了材料和器件的制造方法，使得纳米材料在磁、光、电敏感性方面呈现出常规材料不具备的许多特性，在许多领域有着广阔的应用前景。专家预测，纳米材料的研究开发将是一次技术革命，进而将引起21世纪又一次产业革命。日本三井物产公司曾在去年末宣布该公司将批量生产碳纳米管，从2002年4月开始建立年产量120吨的生产设备，9月份投入试生产，这是世界上首次批量生产低价纳米产品。美国ibm公司的科研人员，在2001年4月，用碳纳米管制造出了第一批晶体管，这一利用电子的波性，而不是常规导线实现传递住处的技术突破，有可能导致更快更小的产品出现，并可能使现有的硅芯片技术逐渐被淘汰。在碳纳米管研究方兴未艾的同时，纳米事业的新秀－－“纳米带”又问世了。在美国佐治亚理工学院工作的三位中国科学家2001年初利用高温气体固相法，在世界上首次合成了半导体化物纳米带状结构。这是继发现多壁碳纳米管和合成单壁纳米管以来，一维纳米材料合成领域的又一大突破。这种纳米带的横截面是一个窄矩形结构，带宽为30～300mm，厚度为5～10nm，而长度可达几毫米，是迄今为止合成的惟一具有结构可控且无缺陷的宽带半导体准一维带状结构。

粉末冶金技术论文..

粉末冶金技术 摘要：粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料，通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。这种工艺过程成为粉末冶金法，是一种不同于熔炼和铸造的方法。其生产过程与陶瓷制品相类似，所以又称金属陶瓷法。粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法，也是一种无切削或少切削的加工方法。它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。但金属粉末和模具费用高，制品大小和形状受到一定限制，制品的韧性较差。粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性材料、耐热材料等。 关键词：粉末冶金、基本工序、应用、发展方向、问题及机遇 Powder metallurgy technology (11 grade material class two) Abstract:Powder metallurgy is used for preparing metal or metal powder (or metal powder and metal powder mixture) as raw material, after forming and sintering, manufacture of metal materials, composite and various types of products technology.Powder metallurgy method and the production of ceramic have similar place, therefore, a series of new powder metallurgy technologies can also be used for preparing ceramic material. Powder metallurgy materials refers to the use of several kinds of metal powder or metal and non metal powder as raw material, through mixing, pressing, sintering process and made of materials.The process to become powder metallurgy method, is different from the melting and casting method.Its production process and ceramic products are similar, so called ceramic metal.Powder metallurgy method not only has some special properties of material preparation method, is also a kind of without cutting or less cutting processing method. It has high productivity, high material utilization rate, saving machine tools and production area etc..But the metal powder and high mold cost, product size and shape are subject to certain restrictions, flexibility is poor.Powder metallurgy method often used for the production of hard alloy, antifriction material, structural material, friction material, refractory metal materials, filter materials, metal ceramic, no segregation in high speed tool steel, magnetic materials, heat resistant materials. Key words:powder metallurgy, basic process, application, development trend, problems and opportunities

材料科学基础小组论文

对于建筑环保材料的调查与研究 随着我国经济的发展，有效利用能源、减少环境污染、降低安全生产事故频次，防止突发环境事件，确保生命安全的重要性日益凸显。制定并执行环保政策和措施，致在保护环境的同时改善人民的生活质量，已经成为我国民生工程的关注点。环境污染问题，不仅不利于国民经济建设，更威胁人类的生存与发展。在人们环保意识不断增强之下，人们越来越推崇环保建筑材料的使用。 主流的环保材料类别有如下几种： 基本无毒无害型：是指天然的，本身没有或极少有毒的物质、未经污染只进行了简单加工的装饰材料。如石膏、滑石粉、砂石、木材及某些天然石材等。 低毒、低排放型：是指经过加工、合成等技术手段来控制有毒、有害物质的积聚和缓慢释放，因其毒性轻微、对人类健康不构成危险的装饰材料。如甲醛释放量较低、达到国家标准的大芯板、胶合板、纤维板。 目前环保材料在环保装潢领域比较广泛。而目前市场上流行的环保装饰材料主要有以下几种： 环保地材：植草路面砖是各色多孔铺路产品中的一种，采用再生高密度聚乙烯制成。可减少暴雨径流，减少地表水污染，并能排走地面水。多用在公共设施中。环保墙材：新开发的一种加气混凝土砌砖，可用木工工具切割成型，用一层薄沙浆砌筑，表面用特殊拉毛浆粉面，具有阻热蓄能效果。 环保墙饰：草墙纸、麻墙纸、纱绸墙布等产品，具有保湿、驱虫、保健等多种功能。防霉墙纸经过化学处理，排除了墙纸在空气潮湿或室内外温差大时出现的发霉、发泡、滋生霉菌等现象，而且表面柔和，透气性好。 环保管材：塑料金属复合管，是替代金属管材的高科技产品，其内外两层均为高密度聚乙烯材料，中间为铝，兼有塑料与金属的优良性能，而且不生锈，无污染。环保漆料：生物乳胶漆，除施工简便外还有多种颜色，能给家居带来缤纷色彩。涂刷后会散发阵阵清香，还可以重刷或用清洁剂进行处理，能抑制墙体内的霉菌。我国环保装饰材料的发展——装饰材料与环保 建筑装饰装修材料是应用最广泛的建筑功能材料，深受到广大消费者的关注。随着人们牛活水平的提高和环保意识的增强，建筑装饰工程中不仅要求材料的美观、耐用，同时更关注的是有无毒害，对人体的健康影响及环境的影响。

纳米材料及其关键技术论文

纳米材料及其关键技术 课程名称机械制造技术基础 学院机械工程学院年级2011级专业班机自01班学生姓名陈庆学号20112352 开课时间2013至2014学年第1学期

【摘要】纳米技术是当今世界最优前途的决定性技术。文章简要的概述了纳米材料主要效应、特征和特性已经纳米技术的应用前景 【关键词】纳米技术；纳米材料；效应；特征；特性；应用；前景 一、纳米材料主要效应、特征和特性 （一）纳米材料的效应纳米材料与同质块体材料性质上有很大的差异，引起这种差异的原因可能是多方面的，甚至有些原因至今尚不清楚，但目前学术界普遍认为，纳米材料特殊的物理化学性质与纳米材料四大效应有着密切联系。表面效应：当颗粒的直径减小到纳米尺度范围时，随着粒径减小，比表面积和表面原子数迅速增加。量子尺寸效应：当金属或半导体从三维减小至零维时，载流子在各个方向上均受限，随着粒子尺寸下降到接近或小于某一值（激子玻尔半径）时，费米能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能级的现象称为量子尺寸效应。金属或半导体纳米微粒的电子态由体相材料的连续能带过渡到分立结构的能级，表现在光学吸收谱上从没有结构的宽吸收过渡到具有结构的特征吸收。量子尺寸效应带来的能级改变、能隙变宽，使微粒的发射能量增加，光学吸收向短波长方向移动，直观上表现为样品颜色的变化，如CdS微粒由黄色逐渐变为浅黄色，金的微粒失去金属光泽而变为黑色等。同时，纳米微粒也由于能级改变而产生大的光学三阶非线性响应，还原及氧化能力增强，从而具有更优异的光电催化活性。小尺寸效应：当物质的体积减小时，将会出现两种情形：一种是物质本身的性质不发生变化，而只有那些与体积密切相关的性质发生变化，如半导体电子自由程变小，磁体的磁区变小等；另一种是物质本身的性质也发生了变化，当纳米材料的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，材料的磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化活性及熔点等与普通晶粒相比都有很大的变化，这就是纳米材料的体积效应，亦即小尺寸效应。这种特异效应为纳米材料的应用开拓了广阔的新领域，例如，随着纳米材料粒径的变小，其熔点不断降低，烧结温度也显著下降，从而为粉末冶金工业提供了新工艺；利用等离子共振频移随晶粒尺寸变化的性质，可通过改变晶粒尺寸来控制吸收边的位移，从而制造出具有一定频宽的微波吸收纳米材料。宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量，例如：微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量以及电荷等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统中的势垒并产生变化，称为宏观量子隧道效应[8]．利用这个概念可以定性解释超细镍粉在低温下继续保持超顺磁性。Awachalsom等人采用扫描隧道显微镜技术控制磁性粒子的沉淀，并研究低温条件下微粒磁化率对频率的依赖性，证实了低温下确实存在磁的宏观量子隧道效应[9]宏观量子隧道效应的研究对基础研究和实际应用都有重要的意义。它限定了磁带、磁盘进行信息存储的时间极限。宏观量子隧道效应与量子尺寸效应，是未来微电子器件的基础，或者说确立了现有微电子器纳米材料研究与纳米技术的应用件进一步微型化的极限。库仑堵塞与量子隧穿：当体系的尺度进入到纳米级（一般金属粒子为几个纳米，半导体粒子为几十纳米），体系是电荷“量子化”的，即充电和放电过程是不连续的，充入一个电子所需的能量Ec为e2/2C，为一个电子的电荷，为小体系的电容，eC体系越小，C越小，能量Ec越大。我们把这个能量称为库仑堵塞能。换句话说，库仑堵塞能是前一个电子对后一个电子的库仑排斥能，这就导致了对一个小体系的充放电过程，电子不能集体传输，而是一个一个单电子的传输。通常把小体系中这种单电子输运行为称为库仑堵塞效应。如果两个量子点通过一个“结”连接起来，一个量子点上的单个电子穿过能垒到另一个量子点上的行为称作量子隧穿。利用库仑堵塞和量子隧穿效应可以设计下一代的纳米结构器件，如单电子晶体管和量子开关等。以上几种效应都是纳米微粒和纳米固体的基本特性，它使纳米微粒和纳米固体呈现出许多奇特的物理和化学性质，出现一些不同于其它大块材料的反常现象。这使纳米材料具有了

材料科学基础论文

钛合金材料的结构、性能和应用范围 一、基本简介 1、物理性质 钛属难熔稀有金属，原子序数为22，原子量为47.90，位于周期表IVB族。钛有两种同素异形结构，转变温度为882.5℃，低温为密排六方结构的α-Ti；高温为体心立方的β-Ti。纯钛的比密度为4.505，而钛合金的比密度一般在4.50~4.84之间，低于铁和铜，因此可归入轻金属。钛的其他主要物理性能如表1所示。 表1 钛的部分物理性能 2、机械性能 钛的机械性能与其纯度及加工状态有密切关系。用碘化法生产的高纯钛强度低，塑性高，布氏硬度值为400~600。工业纯钛的抗拉强度提高到300~600MPa，但仍保持良好的塑形及韧性，其水平相当于碳钢、不锈钢、青铜及铜镍合金，可

作为这类材料的代用品。 α-Ti虽属密排六方结构，但和其他六方结构的金属（镉、锌、钴、镁）相比，承受塑性变形的能力要高得多，其原因是一般六方晶体的滑移系少，只能沿基面{0001}滑移，而钛的主滑移面是棱柱面{10-10}及棱锥面{10-11}，同时基面也能参与滑移，滑移方向均为[11-20]，故滑移系明显增多。且钛还易于进行孪生变形，从而保证了较高的塑形。但加工中也需注意，钛的屈强比（材料的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值）较高，一般在0.70~0.95之间，多数钛合金趋于上限而且钛的弹性模量相对较低，只及刚的一半，因此加工变形的抗力大，回弹也比较严重，不易冷校形。但有时也利用这一特性，将钛合金作为弹性材料使用。表2列出了钛的典型机械性能数据。 表2 纯钛的典型机械性能数据 纯钛的强度可借助冷作硬化或添加合金元素而提到，50%的冷变形可使强度提高60%，适当合金化并结合热处理，则抗拉强度可达1200~1400MPa，因此钛合金的比强度高于其他金属材料。 纯钛及某些高品位的钛合金尚具有良好的低温性能，即使在低达液氢或液氦温度下，亦能保持足够的塑形（表3），因此钛也是一种良好的低温材料。 表3 工业纯钛的低温机械性能

公路工程对新技术新材料的运用论文

公路工程对新技术新材料的运用论文 近年来，我国社会主义市场经济呈现快速且稳定发展的趋势，生机勃勃的国民经济不仅改善了人民的生活水平，更加强了国家对于人民生活中基础设施的投资力度，我国公路建设已然进入了一个大发展时期，公路建设的持续发展不仅拉动了我国经济的发展，又满足了人民群众日益增长的需求，车流量的逐年增加也为公路工程带来极大挑战。为提升公路产品的使用性能，对建筑技术、建筑材料的进一步开发利用就显得尤为重要，因此，公路工程建设过程中所采用的施工技术与施工材料也开始成为人们共同关注的焦点。 由于我国社会发展水平的不断提高，人们对公路的使用性能也提出了进一步要求，为了解决这一问题，在公路工程中应用更为先进的技术不仅有利于提升公路工程的建设质量也能提高公路工程的施工效率。泡沫沥青冷再生技术与传统的热沥青制造技术相比，泡沫沥青冷再生技术省略了不必要的加热集料与烘干集料工序，施工人员只是需要将常温状态下的水浇入热沥青中就能够使得整个沥青产生相应的物理、化学反应，在呈现出发热膨胀状态的同时还产生大量的泡沫。当产生的泡沫碎裂之后，沥青就会变成细小的颗粒进入集料缝隙，最终形成具有超高稳定性的细料填缝料。从技术层面上说，要实现良好的填缝作用，就必须严格控制再生混合材料的配合比例，若材料配比不适宜，那么泡沫沥青冷

再生技术也将会丧失实用意义。共振碎石化技术将共振碎石化技术应用于公路工程施工时，不仅能够在短时间内在低成本的状态下进行施工，也具备了较好的修复混凝效果，能够避免路面在投入使用时出现受力不匀而产生形变的情况。此外，与传统的道路施工技术相比，公路上出现反射裂纹现象难以消除的困难就不再是困难，共振碎石化技术能在降低对路面损伤的同时收获优良的施工效果。喷锚技术喷锚技术属于路面施工中的一项保护技术，常用于给路堑边坡时的爆破工序。喷锚技术的根本作用在于保证路面施工的稳定性，在这项技术中，最重要的组成部分就是支护喷锚网，当施工工程在高坡上进行时，采用支护喷锚网对公路施工进行一定的保护，能够很好地预防由于地质岩石结构发生改变而导致的路面崎岖情况发生，从而保障了高坡建设的稳定性。在实际的施工过程中，喷锚技术的实现需要一系列技术共同支撑才能得以实现。 精细抗滑碎石精细抗滑碎石是构成精细抗滑保护层的主要材料，作为新型预防性路面养护技术的一种，精细抗滑保护层技术就是在小粒径碎石层上均匀地以撒布添加的方式将稳固材料与碎石层面进行紧密结合，从而形成具有防水、防开裂以及防滑作用的路面保护磨耗层。对碎石集料进行严格控制把关是保障精细抗滑保护层技术应用效果的关键所在，这是由于集料黏附性对于集料脱落、贴合程度等路

材料科学与工程前沿中期论文

稀土材料 姓名：牛刚学号：S2******* 稀土被称为工业“味精”，在材料的结构与功能改性方面具有非常重要的意义。稀土元素的4f轨道电子数目是稀土元素之间最明显的差异，正是4f轨道电子数目的差异引发了稀土材料之间的性能差异。纳米材料由于具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等具有与其他材料完全不同的许多优良性能。 我国稀土产品主要应用于冶金机械、石油化工和玻璃陶瓷等传统领域，但功能材料在高新技术产业中的应用近年来备受关注，稀土在磁性材料、储氢材料、发光材料、催化材料等领域的应用增长迅速，其应用份额从1990年的13%增长到了2002年的30%。稀土功能材料在高新技术中的应用从70年代开始进入了高速发展阶段，应用和产业化开发的速度愈来愈快，一般以5年左右的周期出现一个震动世界的新成果，并迅速形成了高新技术产业。 1稀土磁性材料 1.1稀土永磁材料稀土永磁材料经历了3个阶段的发展，20世纪60年代发明了RECo5型第一代稀土永磁材料；70年代出现了RE2Co17型第二代稀土永磁材料，其磁能积有了较大提高，特别是温度稳定性好，但由于主要原料是Sm和Co，成本高，一般用于军工等特殊领域；第三代稀土永磁REFeB发明于80年代，是当今磁能积最高的永磁材料。近年来全世界NdFeB产量年均增长率达到25%，2003年我国NdFeB磁体的产量达到15000t左右，位居世界第一。但我国稀土永磁制备技术和磁体性能方面与国外比较还有不少差距，多数厂家的产品因磁体性能较低、一致性难以满足高档用户的要求，因此价格仅为国际市场的1/3~1/2，经济效益不尽人意。随着烧结NdFeB磁体应用领域的不断扩大，对其性能提出了越来越高的要求。因此，近几年来，国内外掀起了一股研发高性能烧结NdFeB磁体的热潮。西方国家大部分采用快冷厚带工艺制备高性能烧结NdFeB磁体。用该工艺生产的磁体磁能积高，性能稳定。国内许多单位都在加速开发此新工艺，北京有色金属研究总院稀土材料国家工程研究中心在国家科技部十五科技攻关项目的支持下，已经开发出了具有自主知识产权的快冷厚带制备工艺，并与设备厂家合作设计制造了一台300kg甩带炉，试运行效果良好，产品已基本达到国外用户要求，近年内将实现规模化生产。近年来，稀土永磁材料的研发主要集中在以下几个方面：(1)制备工艺和设备的改进； (2)通过掺杂Co，Al和稀土Tb等提高矫顽力和改善温度稳定性；(3)通过纳米双相耦合技术提高永磁材料的性能；(4)稀土永磁薄膜材料和新型稀土永磁材料的开发。 据全国稀土永磁材料协作网预测，“十五”期间我国烧结NdFeB磁体总产量将达到50，000t，销售总额达到150亿元。到2010年中国烧结NdFeB磁体产量将达到7万吨，占全球75%，销售额将达到260亿元。在未来10年内，我国将成为世界稀土永磁材料的制造中心。 1.2磁致伸缩材料磁致伸缩材料是在偏磁场和交变磁场同时作用下，发生同频率的机械形变的一种材料。与压电陶瓷(PZT)和传统的磁致伸缩材料Ni，Co相比，稀土超磁致

材料科学基础论文

冷冲模常用材料 “模具是工业之母”，模具性能好坏，寿命高低，直接影响产品的质量和经济效益。而模具材料与热处理、表面处理是影响模具寿命诸因素中的主要因素。目前世界各国都在不断地开发模具新材料，改进热处理工艺和表面强化技术。我国的模具工业一直以较快的增速快速发展，模具制造的首要问题是模具材料。制造模具及其零件的材料有很多，如钢，铸铁，非铁合金及其合金、高温合金、硬质合金、有机高分子材料、无机非金属材料、天然或人造金刚石等。但其中钢是用的最多，应用范围最广的材料。 一、零件的失效分析 任何零件均具有一定的设计功能与寿命。当其在使用过程中，因零件的外部形状尺寸和内部组织结构发生变化而失去原有的设计功能，使其低效工作或无法工作或提前退役的现象。 通常按零件的工作条件及失效的特点可分为：过量变形、断裂、表面损伤和物理性能降级。零件的失效原因主要包括设计、材料、加工和使用四个方面，然而工件失效的原因可能是单一的，也有可能是多种因素共同作用的结果，但每一失效事件均应有一导致失效的主要原因，据此可提出防止失效的主要措施。 在失效分析中，我们可进行如下几个基本步骤：1调查取证、2整理分析、3断口分析、4成分组织性能的分析与测试、5综合分析得出结论。 二、选材原则 材料的选用常常是一个复杂而困难的判断、优化过程。毫无疑问，所选材料应满足产品使用的需要，经久耐用，易于加工，经济效益高。而且选材一般应遵循三个基本原则：使用性能、工艺性能和经济性能，它们是辩证的统一体。在大多数情况下，使用性能是选材的首要原则与依据，然后再综合考虑工艺性能和经济性能，得出优化结果。 1、使用性能选材原则 使用性能是材料满足使用需要所必备的性能，它是保证零件的设计功能实现、安全耐用的必要条件，是选材的最主要原则。首先分析零件的工作条件，确定其使用性能；其次进行失效分析，确定主要使用性能；然后将零件的使用性能要求

新材料 新技术 新工艺的应用

11. 新材料、新技术、新工艺的应用 高性能混凝土技术 本工程将涉及防裂缝混凝土技术和清水混凝土技术。 混凝土裂缝防治技术的主要内容包括：设计的构造措施、混凝土原材料（水泥、掺合料、细骨料、粗骨料）的选择、混凝土配合比对抗裂性能影响因数、抗裂混凝土配合比设计以及抗裂混凝土配合比优化设计方法以及施工中的一些技术措施等。 清水混凝土是指结构混凝土硬化后不再对其表面进行任何装饰，以混凝土本色直接作为建筑物的外饰面。以清水混凝土作为装饰面，对美观、色差、表面气泡等方面都有很高要求，因此在混凝土配制、生产、施工、养护等方面都应采取相应的措施。本工程剪力墙和顶板要求达到清水混凝土的效果。其技术指标如下： ①混凝土表面无裂缝、无明显气泡、无明显色差、无明蜂窝麻面。 ②混凝土表面平整、光滑，轴线、体型尺寸准确。 ③大截面、变截面结构线条规则，棱角分明。 ④梁柱接头通顺，无明确槎痕。 粗直径钢筋直螺纹机械连接技术 粗直径钢筋连接采用直螺纹连接。该技术不仅保证工程质量，而且提

高工效，节约钢材，我公司对该技术有成熟的施工经验和专业技术人员。 新型模板和脚手架应用技术 现浇剪力墙采用全钢大模板，楼板模板采用竹胶合板，满足清水混凝土施工要求，配以可调桁架快拆支撑体系施工方案，可加快模板的周转，降低成本。采用定型化设计，保证砼成型尺寸。 主体结构外脚手架采用外挂脚手架，板、梁支撑采用碗扣式脚手架。 新型建筑防水技术 本工程地下防水采用高聚物改性沥青防水卷材。卫生间、浴室采用聚氨酯防水涂料。 建筑节能和新型墙体应用技术 本工程墙体砌筑材料为加气混凝土砌块，可节约资源，提高保温隔热性能。墙体外保温为聚苯板外保温。 应用计算机管理应用技术 采用建筑系统集成管理软件，应用网络技术和数据库技术，对合同管理、质量管理、安全管理、办公室管理、材料管理、施工进度管理、施工技术管理、施工资料管理、经济成本管理等项目进行跟踪和动态管理控制，保证各项计划的落实，降低管理及施工综合成本。

材料化学论文

材料化学论文题高温超导材料研 班级：2009级3班 姓名：梁秋菊 学号：200910140315

高温超导材料研究 摘要：简要介绍了高温超导材料及其发展历史，对超导材料的发展现状和用途进行说明，对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。 关键词：超导材料研究进展高温应用 一、高温超导材料的发展历史 高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料，通常可以在廉价的液氮(77K)制冷环境中使用，主要分为两种：钇钡铜氧( YBCO和铋锶钙铜氧(BSCCO)钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜，应用在电子、通信等领域；铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。 1911年，荷兰莱顿大学的卡末林?昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98 ° C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林?昂尼斯称之为超导态，他也因此获得了1913年诺贝尔奖。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导状态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。 超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。至1973 年，发现了一系列A15型超导体和三元系超导体，如Nb s Sn V s Ga Nb s Ge,其中Nb s Ge超导体的临界转变温度(TJ值达到23.2K。以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因而在应用上受到很大限制。1986年，德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO),其T c为35K,第一次实现了液氮温区的高温超导。铜酸盐高温超导体的发现是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。1987年初，中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuG g 导体，已高于液氮温度(77K) ，高温超导材料研究获得重大进展。后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCu0,再后来又有人将Ca掺人其中，得到Bis尤aCuOg导体，首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。1988年，美国的荷曼和盛正直等人又发现了「系高温超导体，将超导临界温度提高到当时公认的最高记录125&瑞士苏黎世的希林等 发现在HgBaCaCi超导体中，临界转变温度大约为133K,使高温超导临界温度取得新的突破。二、高温超导体的发展现状 目前，高温超导材料指的是：钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系(135 K) 以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K)。其中最有实用价值的是铋系、钇系(YBCO) 和二硼化镁（MgB2）。氧化物高温超导材料是以铜氧化物为组分的具有钙钛矿层状结构的复杂物质，在正常态它们都是不良导体。同低温超导体相比，高温超导材料具有明显的各向异性，在垂

材料科学基础期中论文

纳米材料及其应用 摘要：纳米科技自1990年诞生以来，在当今科技领域扮演者重要角色，并且取得了巨大的成就。其中纳米材料的研究和发展尤为突出，受到众人的瞩目，而且被誉为“21世纪最有前途的新型材料”。 关键词：纳米材料的产生发展现状特性应用 纳米材料，顾名思义，就是指在1~100nm的范围内研究原子，分子的结构特性，通过直接操作和安排原子、分子，将其组装成具有特定功能和结构的一门高新技术。它的出现似乎涉及到了当今时代的所有领域，引发了各个领域的纳米技术的革命，将成为21世纪关键的高新科技之一。 纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段，美、日、德等少数国家，虽然已经初具基础，但是尚在研究之中，新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我国已努力赶上先进国家水平，研究队伍也在日渐壮大，我国的纳米科技研究，特别是在纳米材料的方面取得了重要的进展，并引起了国际上的关注。从受资助的项目来看，我国的研究力量主要集中在纳米材料的合成和制备、扫描探针显微学、分子电子学以及极少数的纳米技术的应用等方面。而美国已在纳米结构组装体系、高比表面纳米颗粒制备与合成，以及纳米生物学方面处于领先的地位，在纳米器件、纳米仪器、超精度工程、陶瓷和其他结构材料方面略逊于欧共体。日本在纳米器件和复合纳米结构方面有优势，在分子电子学技术领域仅次于德国。德国在纳米材料、纳米测量技术、超薄的研究领域具有很强的优势。 我国由于条件限制，研究工作只能集中在硬件条件不太高的一些领域，虽然我国在碳纳米管、纳米材料的多个领域取得很出色的成就，但与国际上的一些发达国际还是有很大差距。从上世纪90年代到现在，我国科学家在氮化镓纳米材料、碳纳米管、金属纳米材料以及半导体纳米材料的制备上已取得了很好的成果。 由上可见，我国的纳米科学家在国际上取得了一系列的令人瞩目的成果，相继在Science、Nature的权威杂志上发表了高水平的论文，使中国在纳米材料基础研究方面，尤其是纳米合成方面走在了世界的前沿，但是，在纳米器件上，总

新材料论文

在信息爆炸的21世纪，世界上一切都好像春天来临时盛放的鲜花，种类繁多，特别是各种各样的新型工程材料。新型工程材料在诸多方面都起着重要作用甚至是缺一不可的作用，例如人造骨在医学上起到了重要作用；新型建材在建筑工程中发挥着独到的作用等。下面我们就来探讨一下新型工程材料。 和大千世界的万物一样新型工程材料也有着它得天独到的特征。首先从起来原来说，它是在自然界中不存在的，需要人为制造出来的，造物主没有给它特定的名字，于是我们人类就叫它新型工程材料。新型材料获得途径与传统(普通)材料不同新型材料是过去不曾有、自然赛中亦不存在的人造材料。传统的材料是利用天然原材料加以提炼、加工而成的0而新型材料是在研究并掌握了物质结构、变化规律的基础上根据人类的需要通过对源子、分子等的选择、组合并创造必要的环境条件了得到的具有预期性能的物质。所以是人合成创造的，在新型材料的研究和制造中人们是主动的原因有以下3点。 (1)研制新型材料是出于人类的主观需要因而有明确的目韵要求。此点自始至终贯穿于整个新型材料的研究、试验和制造过程中因而是有目的的“创造”。 (2)新型材料的研制是在人类已掌握各方面必需知识的基础之上进行的。由于人类已经越来越多地掌握了物质结构及其变化规律及由此对性能产生的影响因此新型材料的出现绝不是偶然事件也绝不是盲目的摸索而是人类科学、技术发展的必然结果。现在探索和创造新型材料有以下3种途径。①利用极限条件。如超高温、超高压、极低压等以获得有特异性的原子排列特点的材料。②通过形态和纯度的控制。如超细化、超薄膜化、多孔质化等设计和控制技术创造出具有高纯度、完全结晶、非晶态等极限状态的新材料。③材料复合。如金属、陶瓷、有机材料等的相互复合利用其复合效应开发高性能材’ (3)新型材料不像传统材料那样靠大规模、连续生产维持竞争能力它们一般生产规模小经营分散更新换代快而且品种变化频繁。 从科学方面来说，新型工程材料是多学科相互交叉，相互渗透，相互研究的。新型材料的出现是多种学科相互交叉、渗透和互相促进综合研究和进步的成果。是基础学科(如物理、化学、生物数学等)与理化专业技术(如微电子、计算机、冶金学等)新成果交织在一起的成果。新型材料的研究、制造是以先进的科学、技术为基础的是包括物理、化学、冶金学等多种学科综合研究和进步的成果。因此，其涉及面广，知识密度高。如果没有各种学科最新研究成果的指导或支持新型材料的设计、研究是不可能的即使有了设想和设计也不可能制造出来。新型材料工业本身亦是知识技术密集型的新产业其产品—一一新型材料具有极高的附加价值。例如由精密陶瓷材料制成的人造齿售价高达l000万日元蝇而碳纤维达2万日元每kg钢材仅为100日元每kg,可见其相差甚远。 在性能上，新型材料具有高新性能，能满足尖端技术以及设备制造的需要。新型材料具有高斯性能。能满足尖端技术和设备制造的需要。新型材料是高新技术、高新设备得以完成和实现的重要条件和保证。例如，不需高压和钢瓶，也不需要低温致冷设备和绝热保护来贮存氢是一项高新技术是利用新能源——氢的关键。但是如果没有新型的贮氢材料，这一高新技术是不可能实用化的。光导纤维的开发使光纤通信这一高新技术得到实际应用， 高纯单晶硅半导体材料的研制成功，使集成电路问世，开创了微电子学这一新领域。而以新型材料砷化镓制作的电子器件比硅制器件的运算速度快5O倍，甚至高达100倍，从而可使计算机的运算速度达到100亿次/8。所以新型半导体材料的出现才使对无线电波的控制有了希望。令人可喜的是一大批超轻质、耐高温、耐腐蚀、超高强、超电导以及耐超低温等极限材料已经成为航天、海洋、新能源、生物工程以及信息技术等领域的主要应用材料。 从需求上，新型材料发展的驱动力由军事需求向经济需求转变。回顾20世纪由于国防和战争的需要核能的利用和航天航空技术的发展成为新型材料发展的主要驱动力。

材料科学基础论文材料与生活

材料的发展与人类生活的关联 随着社会的发展，材料在人类生活中的应用极为普遍。大到航天科技，小到衣食住行，在现实生活中无一处与材料科学无关。可以说材料科学每进步一小步，人类文明就进步一大步。 一、材料在人类社会发展进程中的作用 所谓材料，是指经过某种加工，具有一定结构、组分和性能，并可应用于一定用途的物质。在实践中，人们按用途把材料分成结构材料和功能材料。结构材料主要是利用其强度、韧性、力学及热力学等性质。功能材料则主要利用其声、光、电、磁、热等性能。按化学成分分类，则可把材料分为金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料及复合材料等。 某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革。人们把人类历史分为石器、青铜器和铁器时代。在群居洞穴的猿人旧石器时代，通过简单加工获得石器帮助人类狩猎护身和生存，随着对石器加工制作水平的提高，出现了原始手工业如制陶和纺织，人们称之为新石器时代。青铜是铜锡铝等元素组成的合金，与纯铜相比，青铜熔点低，硬度高，比石器易制作且耐用。青铜器大大促进了农业和手工业的出现。铁器时代则被认为是始于2000多年前，春秋战国时代，由铁制作的农具、手工工具及各种兵器，得以广泛应用，大大促进了当时社会的发展。钢铁、水泥等材料的出现和广泛应用，人类社会开始从农业和手工业社会进入了工业社会。本世纪半导体硅、高集成芯片的出现和广泛应用，则把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。基于材料对社会发展的作用，人们已提出信息。能源和材料并列为现代文明和生活的三大支柱。在三大支柱中，材料又是能源和信息的基础。 二、新材料在高技术中的作用 新材料既是当代高新技术的重要组成部分，又是发展高新技术的重要支柱和突破口。正是因为有了高强度的合金，新的能源材料及各种非金属材料，才会有航空和汽车工业；正是因为有了光纤，才会有今天的光纤通讯；正是因为有了半导体工业化生产，才有今天高速发展计算机技术和信息技术。当今世界各国在高技术领域的竞争，在很大程度上是新材料水平的较量。50年代末，美国政府就制定了全国材料发展规划，70～80年代又进行了多次的补充和修正，把重点放在超硬化合物、半导体激光材料、磁性材料和精密陶瓷上。日本在1980年开展了为期10年、耗资4亿美元的新材料发展规划，重点领域为精密陶瓷、功能高分子、复合材料、生物材料等。某些具有特殊性能的新材料的出现，引起了今天的高技术突飞猛进的发展。 三、材料科学与经济发展 由于材料科学的发展水平与高新技术的发展是相互依存的，因此新材料发展与应用水平直接决定着经济发展的水平。有人曾作过粗略计算，以每公斤产品的出厂价格计算，把原材料比作1，那么小轿车为5，家电为30，飞机为200，计算机为1000，集成电路芯片则为10000 。由此可见，产品中的技术含量越高，收益就越高。在从工业社会向知识经济社会的过渡过程中，工业产品结构中传统的金属材料比重降低了，无机非金属材料、有机合成材料的比重越来越大，产业结构也从劳动密集型、资金密集型向技术密集型和知识密集型方向发展。新材料新技术的发展使美国经济繁荣不衰，已连续9年保持高增长。总之，以新材料为基础的一批新兴产业正在迅速兴起，并成为许多国家新的经济增长点。 四、当前新材料的发展方向 1．高性能化、高功能化、高智能化 随着人类对材料的性能与微观结构的研究与认识，决定材料性能的本质已被或正在被人们揭示和掌握，并通过新工艺、新技术、新设备，在日益成熟的现代材料设计理论的指导下，创造出各种性能更好的新型材料。结构材料在向强度、刚度、韧性、耐高温、耐腐蚀、高弹、

先进制造技术论文

先进制造论文 先进制造技术 院系：周口科技机械工程 姓名：曹军科 班级：数控4班 时间：2010年12月25日

先进制造技术 材料加工工程在先进制造技术中占有重要地位，是发展高新技术产业和传统工业更新换代的重要科学基础和共性技术。其中包括高效、精密的加工工艺、装备和检测技术，低能耗、低成本产品的流程制造，集成、柔性、智能化制造系统，是工程可持续发展与绿色制造体系的重要组成部分。 材料合成与加工新技术研究包含纳米结构材料和金属加工、聚合物加工、陶瓷加工、复合材料加工、快速凝固、超纯材料、近终型加工等各类合成和加工的基础研究。根据材料的服役效能来调整成分、组织、结构、进而对材料的制备工艺进行设计，将使材料在强韧性、抗摩擦、抗冲击、抗腐蚀等方面的性能大大提高，对材料科学的全面发展起关键的促进作用。 材料制备与成型加工技术，与材料的成分和结构、材料的性质是决定材料使用性能的最基本的三大要素。一般而言，材料需要经历制备、成型加工、零件或结构的后处理等工序才能进入实际应用。 下面将分别介绍新材料加工技术的研究现状、工作原理、特点及发展趋势。 一、研究现状 新材料成形加工技术的研究开发，是近二、三十年来材料科学技术领域最为活跃的方向之一。先进制备与成型加工技术的出现与应用，加上了新材料的研究开发、生产和应用进程，促成了诸如微电子和生物医用材料等新兴产业的形成，促进了现代航天航空，交通运输，能源环保等高技术产业的发展。 先进工业国家对材料制备与成型加工技术的研究开发十分重视。美国制定了“为了工业材料发展计划”，其核心是开放先进的制备与成型加工技术，提高材料性能，降低生产成本，满足未来工业发展对材料的需求。德国开展的“21世纪新材料研究计划”将材料制备与成型加工技术列为六个重点内容之一。在欧盟的“第六框架”计划中，先进制备技术时新材料领域的研究重点之一。日本在20世纪90年代后期，先后实施了“超级金属”、“超钢铁”计划，重点是发展先进的制备加工技术，精确控制组织，大幅度提高材料的性能，达到减少材料用量、节省资源和能源的目的。同时开展本科学领域色前沿和基础研究，并综合利用相关学科基础理论和科技发展成果，提供预备新材料的新原理新方法，也是材料科学与工程学科自身发展的需求。 一大批先进技术和工艺不断发展和完善，并逐步获得实际应用，如快速凝固、定向凝固、连续铸轧、连续铸挤、精密铸造、半固态加工、粉末注射成型、陶瓷胶态成型、热等静压、无模成型、微波烧结、离子束制备、激光快速成型、激光焊接、表面改性等，促进了传统材料的升级换代，加速了新材料的研究开发、生产和应用，解决了高技术领域发展对特种高性能材料的制备加工与组织性能精确控制的急需。 现在将主要的先进材料加工技术分别介绍如下： 1. 快速凝固 快速凝固技术的发展，把液态成型加工推进到远离平衡的状态，极大地推动