材料科学与工程进展ppt课件.ppt

五、有色金属类生态环境材料 1. 适用环境的汽车用有色金属材料 在降低汽车对地球环境污染的努力中，最实际而有效的途径是通过轻质化来降低汽车燃料消耗。 (1) 铝合金 在汽车上采用形变铝合金，是以赛车和高级 车为对象的部分模锻件开始的。 (2) 铝基复合材料 铝基复合材料的强度、弹性模量、耐磨性与 耐热性均优于铝合金材料，可以用于汽车发动机 和驱动部件的连杆、活塞、凸轮轴、摇臂与汽缸 套等零件。 (3) 钛合金 钛合金是一种轻质合金材料，具有密度小强 度高的特点，在发动机和驱动系统零件中应用效 果很好。 2. 航天-航空用有色金属材料 航天材料主要用于运输系统(火箭、宇宙飞船)、卫星系统、太空基地，课题是如何利用金属系高比强结构材料、大型一体化复合材料、超耐热结构材料、超低温结构材料、轻质耐久性好的防热材料。 (1) 铝合金 在固体火箭中使用高强铝合金不多，而液体火箭的推进剂罐则使用了超低温、高韧性和可焊性好的铝合金，今后还可在此环境条件下积极开发 Al-Li等高比强、可焊性好的铝合金材料。 (2) 钛合金 已经在强烈要求轻质化、良好高温强度的火箭上段、固体火箭的电动机壳体和卫星的高压储气器壳体等部位大量使用钛合金，主要有 α型，α+β型和 β型 3种。 (3) 金属系复合材料 C/Al，SiC/Al，SiC/Ti等的金属系复合材料同铝合金、钛合金相比，比强度和比刚性高，高温特性和耐环境性也很优良，有希望成为新一代超音速飞机和带翼航天器的机体材料。 3. 深海开发和超高层大厦用有色金属材料 　 海洋环境和深海中使用的材料必须有良好耐蚀性、水密性、轻质性和防止生物附着性，这些都为新金属材料的应用提供了可能。在超高层大厦的建设中，人们要求建筑结构材料的基本条件最好是成型性、接合性优良，并附加有高比强度、高比刚性的材料，当然其基本结构材料仍然是钢铁和混凝土，铝合金和钛合金处于辅助性位置，主要达到轻质化和不需维护。 总之，有色金属要成为生态环境材料，就必须特别开发其轻质/高刚性的特点，以此来降低地球环境负担。 六、环境材料的研究对象 目前，环境材料领域的研究工作主要集中在下列五个方面： (1) 环境材料学及其相关理论； (2) 环境材料及其制备加工技术； (3) 材料对环境的影响及其LCA； (4) 环境净化、治理、修复等环境功能材料； (5) 循环再生利用设计与技术。 第八讲 新能源材料 一、新能源与新能源材料 新能源和再生清洁能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一，新能源包括太阳能、生物质能、核能、风能、地热、海洋能等一次能源以及二次电源中的氢能等。 1. 材料的作用： (1) 新材料将原来习用已久的能源变成新能源。 (2) 一些新材料可提高储能和能量转化效果。 (3) 新材料决定着核反应堆的性能与安全性。 (4) 材料的组成、结构、制作与加工工艺决定着新 能源的投资与运行成本。 2. 新能源材料的任务及面临的课题： 研究内容：材料的组成与结构、制备与加工工艺、材 料的性质、材料的使用效能以及它们四者 间的关系。 (2) 研究重点： a. 研究新材料、新结构、新效应以及提高能量的利用效率与转换效率； b. 资源的合理利用； c. 安全与环境保护； d. 材料规模生产的制作与加工工艺； e. 延长材料的使用寿命。 二、新能源材料的定义 1. 定义：新能源材料是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料。 2. 种类：储氢电极合金材料为代表的镍氢电池材料、嵌锂碳负极和LiCoO2正极为代表的锂离子电池材料、燃料电池材料、Si半导体材料为代表的太阳能电池材料以及铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。 3. 研究热点和技术前沿：包括高能储氢材料、聚合物电池材料、中温固体氧化物燃料电池电解质材料、多晶薄膜太阳能电池材料等。 三、能源材料的主要进展 1. 新能源材料 (1) 快中子增殖和受控热核聚变材料 (2) 燃煤磁流体发电　 (3) 太阳能的利用　 (4) 氢能源　 储氢材料是材料科学的一个重要课题。利用氢与金属的交互作形成氢化物，储氢量比同体积的液态氢还大。 2. 节能材料： (1) 超导材料　 目前要解决的关键问题有：