材料物理性能-功能材料1課件

第二部分功能材料主講：胡木林2008年03月《材料物理性能》第二部分功能材料主講：胡木林《材料物理性能》1

電性材料磁性材料超導材料膨脹材料和彈性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料 電性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料2

功能金屬材料——電性材料電性材料包括導電材料，電阻材料(精密電阻材料，電阻敏感材料)，電熱材料，熱電材料等?！恫牧衔锢硇阅堋贰δ懿牧蠈щ姴牧蠈щ姴牧鲜抢媒饘偌昂辖饍?yōu)良的導電性能來傳輸電流，輸送電能。導電材料廣泛應用于電力工業(yè)技術領域，有時它也可包括儀器儀表用導電引線和布線材料，以及電接點材料。導電材料在性能上的要求為高的電導率，高的力學性能，良好的抗腐蝕性能、良好的工藝性能(熱冷加工，焊接)并且價格便宜。純金屬中導電性能好的有銀、銅、金、鋁。 功能金屬材料——電性材料電性材料包括導電材3

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料銅及其合金銅是電工技術中最常用的導電材料，鋼中雜質使電導率下降，冷加上也會使電導率下降．氧對銅的電導率影響顯著。在保護氣氛下可以重熔出無氧銅，其優(yōu)點是塑性高，電導率高。在力學性能要求高的情況下可使用銅合金，如鈹青銅可用作導電彈簧、電刷、插頭等。鋁及其合金鋁的電阻為銅的1.55倍，但質量只是銅的30％，鋁在地殼內的資源極其豐富，價格也較便宜，故以鋁代飼有很大意義。雜質使鋁的電導率下降，冷加工對電阻率影響不大。鋁的缺點是強度太低，不易焊接。若需要提高強度，可使用鋁合金，例如A1—Si—Mg三元鋁合金既有高強度，而電導率也不太低。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料銅及其4

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料金及其合金在集成電路中常用金膜或金的臺金膜，金有很好的導電性，極強的抗蝕能力，但價格較貴。金系合金也可作電接點材料。銀及其合金銀具有金屬中的最高電導率，加工性極好，銀合金常作接點材料。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料金及其5

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料電阻材料電阻材料包括精密電阻材料和電阻敏感材料。精密電阻材料一般具有較恒定的高電阻率，電阻率隨溫度的變化小，即電阻溫度系數小，并且電阻隨時間的變化小。因此常用作標準電阻器，在儀器儀表及控制系統(tǒng)中有廣泛的應用。至于電阻敏感材料是指制作通過電阻的變化來獲取系統(tǒng)中所需信息的元器件的材料，如應變電阻，熱敏電阻，光敏電阻，氣敏電阻等材料。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料電阻6

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Cu—Mn系合金Cu—Mn二元合金的固溶休，在電阻溫度曲線上具有負電阻溫度系數，以此為基體制成了各種Cu—Mn系電阻合金。其錳銅合金是最廣泛使用的一種典型電阻合企。其標準成分為：cu86％、Mn12％和Ni2％。加入Ni可降低合金對銅的熱電勢，改善電阻溫度系數并提高耐蝕性能。為了使合金性能更佳還可加入少量Fe和Si。Cu—Mn系加入少量Ge可使合金電阻增加，加工性能更好。Ni—Cr系合金Ni—Cr系改良型電阻合金是在Ni—Cr電熱合金的基礎上開發(fā)的一種高電阻，具有更寬的使用溫度．電阻溫度系數更小，耐熱性良好，耐腐蝕性更佳的易于拉絲的電阻材料。但錫焊較困難。其成分為Cr20％，Al3％，Mnl％，Fe2.5％，其余為Ni。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Cu—7

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料貴金屬精密電阻合金貴金屬合金由于耐腐蝕，抗氧化，接觸電阻小，電阻溫度系數很小()，年穩(wěn)定性好，因而受到各國的重視。這類合金主要有Pt基、Au基、Pd基和Ag基電阻材料。Cu—Ni系合金Ni和Cu在周期表中位置很近．原子半徑相差很小，均有f.c.c結構，故可形成連續(xù)固溶體。其中康銅的成分為cu60％，Ni40％，康銅的電阻溫度線性比錳鋼好，可以在較寬的溫度范圍內使用，其最高使用溫度可達400c，而且耐腐蝕性，耐熱性均比錳銅好，但合金對銅的熱電勢大，為了進一步提高康銅性能，可以加入一些合金元素如Mn、si相Be以提高耐熱性能，并可控制電阻溫度系數。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料貴金屬8

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—Cr—A1系合金Fe—Cr—A1系精密電阻是在電熱合金的基礎上進行成分的調整后獲得的，它可以通過改變A1和Cr的組成使電阻溫度系數從正到負值之間變化，因此可制作出電阻溫度系數較小的精密電阻合金。但加工性能稍差，焊接性能不好。以上是一些精密電阻材料，至于電阻敏感材料則種類繁多，例如應變電阻材料要求有大的應變靈敏系數，常用Cu基、Ni基，Fe基及貴金屬的合金。熱敏電阻材料要求電阻溫度系數要大，電阻與溫度呈線性，穩(wěn)定性好等，常用Co基．Ni基和Fe基合金。而光敏電阻材料常用半導體材料，氣敏電阻材料則用有機材料。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Fe9

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料電熱材料電流通過導體將放出焦耳熱，利用電流熱效應的材料就是電熱材料，因此廣泛用作電熱器。對電熱材料的性能要求是：有高的電阻率和低的電阻溫度系數，在高溫時具有良好的抗氧化性，并有長期的穩(wěn)定性，有足夠的高溫強度，易于拉絲。目前常用的為Ni—Cr系和Fe—Cr—Al系合金。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料電熱10功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Ni—Cr系合金Ni—Cr系合金的成分見表1，這類合金隨Cr量的不同，氧化性能也不同，在15％Cr以上，性能良好。表1Ni-Cr系電熱合金的成分及特點功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Ni—C11

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—Cr—A1系合金Fe—Cr—A1合金的成分見表2，這類合金的耐熱性隨著A1和Cr含量的增加而提高，但同時增高合金的硬度和脆性，使工藝性能惡化，在高溫使用易產生脆性。表2Fe—Cr—Al系合金的成分及特點 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—12

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料熱電材料熱電材料是指利用其熱電性的材料．對金屬熱電材料主要是利用塞貝克效應制作熱電偶，因而是重要的測溫材料之一。而對半導體熱電材料則可利用塞貝克效應。珀耳帖效應及湯姆遜效應制作熱能轉變?yōu)殡娔艿霓D換器以及反之用電能來作加熱器和制冷器。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料熱電13

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料對金屬熱電偶材料的性能要求為且有高的熱電勢及高的熱電勢溫度系數，保證高的靈敏度。同時要求熱電勢隨溫度的變化是單值的，最好呈線性關系。具有良好的高溫抗氧化性和抗環(huán)境介質的腐蝕性，在使用過程中穩(wěn)定性好，重復性好，并容易加工，價格低廉。完全達到這些要求比較困難，各種熱電偶材料也各有其優(yōu)缺點，一般根據使用溫度范圍來選擇使用熱電偶材料。為了確定兩種材料組成熱電偶后的熱電勢，技術上選用鉑作為標準熱電極材料，這是因為鉑的熔點高，抗氧化性強及較好的重復性。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料14功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料

較常用的非貴金屬熱電偶材料有鎳鉻一鎳鋁，鎳鉻一鎳硅，鐵一康銅，銅一康銅等。貴金屬熱電偶材料最常使用的有鉑一鉑銠及銥一銥銠等。低于室溫的低溫熱電偶材料常用銅一康銅，鐵一鎳鉛，鐵一康銅．金鐵一鎳鉻等。表3列出了常用國際標準化熱電極材料的成分和使用溫度范圍，其中使用了國際標準化熱電偶正、負熱電極材料的代號。一般用兩個字母表示，第一個字母表示型號。第二個字母中的P代表正電極材料，N代表負電極材料。功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料15功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料具備強磁性的材料稱為磁性材料。磁性材料具有能量轉換、存儲或改變能量狀態(tài)的功能，是重要的功能材料。按矯頑力的大小可將磁性材料分為硬磁、半硬磁、軟磁材料三種。磁性材料廣泛地應用于計算機、通訊、自動化、音像、電機、儀器儀表、航空航天、農業(yè)、生物與醫(yī)療等技術領域。它的應用已涉及到工、農、醫(yī)、現代科技、國防和人類生活的各個領域。據統(tǒng)計1994年全球磁性材料產量約650一750萬噸。產值100億美元以上。全球每人每年消耗磁性材料價值2美元．全球磁性材料需求量每年以l0％一25％速度增長。新型磁性材料、新技術和新工藝不斷涌現，是最活躍的材料領域之一。功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料16功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料金屬軟磁材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料金屬17功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料現有軟磁材料若按磁特性可分為高磁感材料、高導磁材料、高矩形比材料、恒導磁材料、溫度補償材料等；若按材料的成分，可分為電工純鐵、Fe—Si合金、Ni—Fe合金、Fe—A1合金(包括Fe—Si—Al合金和Fe—Co合金等；也可分為晶態(tài)、非晶態(tài)及納米晶軟磁材料等。Ni—Fe系軟磁合金Ni含量從35％至90％的Ni—Fe系合金，通過調整Ni含量或添加第三或第四組元或采用磁場熱處理、應力熱處理或控制晶粒取向和有序度等手段，可將Ni-Fe系合金做成高導磁合金(國外稱Permalloy)、高起始磁導率合金、高磁感高導磁合金、高矩形比合金、恒導磁(或低Br)合金、高硬度高導磁合金(硬坡莫合金)和熱滋補償合金等。它可在弱、低、中等磁場下工作，在軟磁材料中它占有獨持的位置。自1913年發(fā)現Ni—Fe系軟磁合金至今近一個世紀以來，已發(fā)展了70多種(成分不同)和300多種牌號的商品，至今仍得到廣泛的應用。功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料18功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料電工純鐵和低碳電工鋼

電工純鐵祁低碳電工鋼是普遍應甩的軟傲材抖，主要應用于直流電機和電隘鐵鐵芯、極頭、繼電器鐵芯、永久磁路中導磁體和磁屏蔽、間隙工作電機和小型電機等。我國生產的功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料電工純鐵19功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—Si軟磁合金(簡稱硅鋼或電工鋼)功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—S20功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料21功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—A1系和Fe—Co系軟磁合金功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—A22功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料金屬永磁材料矯頑力大于400A／m以上的磁性材料稱為永磁材料。永磁體經充磁至技術飽和并去掉磁場后仍保留較強的磁性，又稱為硬磁或恒磁材料。永磁材料的應用主要利用永磁體在氣隙產生足夠強的磁場，利用磁極與磁極的相互作用，磁場對帶電物體或粒子或載電流導體的相互作用來做功，或實現能量、信息的轉換。永磁材料已在通訊、自動化、音像、計算機、電機、儀器儀表、石油化工、磁分離、磁生物、磁醫(yī)療與健身器械、玩具等技術領域得到廣泛的應用。功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料金屬23功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料24功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料磁致伸縮材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料磁致25功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料26《材料物理性能》——功能材料《材料物理性能》——功能材料27功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵氧體磁性材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵28功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料29功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料30功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵氧體的晶體結構和內稟磁特性功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵氧體的31《材料物理性能》——功能材料鐵氧體體的晶體結構《材料物理性能》——功能材料鐵氧體體的晶體結構32功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵氧體體的晶體結構和內稟磁特性功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵氧體體33功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料34

功能金屬材料——超導材料《材料物理性能》——功能材料1911年，昂納斯在研究金屬電阻在液氦溫區(qū)的變化規(guī)律時，首次觀察到超導電性。圖3描述了水銀樣品電阻與溫度的關系。20世紀30年代，邁斯納效應的發(fā)現使人們認識到超導電性是一種宏觀尺度上的量子現象。1957年，巴丁、庫帕和施瑞弗基于電子和聲子的相互作用．建立了成功的微觀理論，解釋了超導電性的起源、并對凝聚態(tài)物理以至整個物理學的發(fā)展產生了巨大的影響。50年代末相60年代初，第II類超導體及其約瑟夫森效應的發(fā)現，促使超導電性的應用開始逐步地成為一門新技術，即低溫超導電技術。從60年代到80年代，超導電仕的應用已具有一定的規(guī)模和相應的工業(yè)部門。由于傳統(tǒng)超導體必須在極低溫度下運行，通常用的工作物質是液氯，限制了低溫超導電技術的廣泛應用。人們一直在探索能在液氮溫區(qū)甚至能在室溫下工作的高溫超導體。 功能金屬材料——超導材料《材料物理性能》——功能材料35

《材料物理性能》——功能材料 《材料物理性能》——功能材料36

《材料物理性能》——功能材料 《材料物理性能》——功能材料37

《材料物理性能》——功能材料功能無機非金屬材料功能陶瓷材料功能玻璃材料半導體材料 《材料物理性能》——功能材料功能無機非金屬材料功能陶瓷38

《材料物理性能》——功能材料功能無機非金屬材料—功能陶瓷材料絕緣陶瓷 《材料物理性能》——功能材料功能無機非金屬材料—功能陶瓷材39

功能金屬材料——電性材料電性材料包括導電材料，電阻材料(精密電阻材料，電阻敏感材料)，電熱材料，熱電材料等。《材料物理性能》——功能材料導電材料導電材料是利用金屬及合金優(yōu)良的導電性能來傳輸電流，輸送電能。導電材料廣泛應用于電力工業(yè)技術領域，有時它也可包括儀器儀表用導電引線和布線材料，以及電接點材料。導電材料在性能上的要求為高的電導率，高的力學性能，良好的抗腐蝕性能、良好的工藝性能(熱冷加工，焊接)并且價格便宜。純金屬中導電性能好的有銀、銅、金、鋁。 功能金屬材料——電性材料電性材料包括導電材40

《材料物理性能》——功能材料功能無機非金屬材料—功能玻璃材料導電材料 《材料物理性能》——功能材料功能無機非金屬材料—功能玻璃材41

《材料物理性能》——功能材料功能無機非金屬材料—半導體材料

導電材料 《材料物理性能》——功能材料功能無機非金屬材料—半導體材料42

功能高分子材料電性材料包括導電材料，電阻材料(精密電阻材料，電阻敏感材料)，電熱材料，熱電材料等。

電性材料《材料物理性能》——功能材料 功能高分子材料電性材料包括導電材料，電阻材43

功能晶體材料電性材料包括導電材料，電阻材料(精密電阻材料，電阻敏感材料)，電熱材料，熱電材料等。

電性材料《材料物理性能》——功能材料 功能晶體材料電性材料包括導電材料，電阻材料44

功能復合材料電性材料包括導電材料，電阻材料(精密電阻材料，電阻敏感材料)，電熱材料，熱電材料等。

電性材料《材料物理性能》——功能材料 功能復合材料電性材料包括導電材料，電阻材料45

特殊結構功能材料電性材料包括導電材料，電阻材料(精密電阻材料，電阻敏感材料)，電熱材料，熱電材料等。

電性材料《材料物理性能》——功能材料 特殊結構功能材料電性材料包括導電材料，電阻46第二部分功能材料主講：胡木林2008年03月《材料物理性能》第二部分功能材料主講：胡木林《材料物理性能》47

電性材料磁性材料超導材料膨脹材料和彈性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料 電性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料48

功能金屬材料——電性材料電性材料包括導電材料，電阻材料(精密電阻材料，電阻敏感材料)，電熱材料，熱電材料等?！恫牧衔锢硇阅堋贰δ懿牧蠈щ姴牧蠈щ姴牧鲜抢媒饘偌昂辖饍?yōu)良的導電性能來傳輸電流，輸送電能。導電材料廣泛應用于電力工業(yè)技術領域，有時它也可包括儀器儀表用導電引線和布線材料，以及電接點材料。導電材料在性能上的要求為高的電導率，高的力學性能，良好的抗腐蝕性能、良好的工藝性能(熱冷加工，焊接)并且價格便宜。純金屬中導電性能好的有銀、銅、金、鋁。 功能金屬材料——電性材料電性材料包括導電材49

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料銅及其合金銅是電工技術中最常用的導電材料，鋼中雜質使電導率下降，冷加上也會使電導率下降．氧對銅的電導率影響顯著。在保護氣氛下可以重熔出無氧銅，其優(yōu)點是塑性高，電導率高。在力學性能要求高的情況下可使用銅合金，如鈹青銅可用作導電彈簧、電刷、插頭等。鋁及其合金鋁的電阻為銅的1.55倍，但質量只是銅的30％，鋁在地殼內的資源極其豐富，價格也較便宜，故以鋁代飼有很大意義。雜質使鋁的電導率下降，冷加工對電阻率影響不大。鋁的缺點是強度太低，不易焊接。若需要提高強度，可使用鋁合金，例如A1—Si—Mg三元鋁合金既有高強度，而電導率也不太低。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料銅及其50

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料金及其合金在集成電路中常用金膜或金的臺金膜，金有很好的導電性，極強的抗蝕能力，但價格較貴。金系合金也可作電接點材料。銀及其合金銀具有金屬中的最高電導率，加工性極好，銀合金常作接點材料。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料金及其51

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料電阻材料電阻材料包括精密電阻材料和電阻敏感材料。精密電阻材料一般具有較恒定的高電阻率，電阻率隨溫度的變化小，即電阻溫度系數小，并且電阻隨時間的變化小。因此常用作標準電阻器，在儀器儀表及控制系統(tǒng)中有廣泛的應用。至于電阻敏感材料是指制作通過電阻的變化來獲取系統(tǒng)中所需信息的元器件的材料，如應變電阻，熱敏電阻，光敏電阻，氣敏電阻等材料。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料電阻52

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Cu—Mn系合金Cu—Mn二元合金的固溶休，在電阻溫度曲線上具有負電阻溫度系數，以此為基體制成了各種Cu—Mn系電阻合金。其錳銅合金是最廣泛使用的一種典型電阻合企。其標準成分為：cu86％、Mn12％和Ni2％。加入Ni可降低合金對銅的熱電勢，改善電阻溫度系數并提高耐蝕性能。為了使合金性能更佳還可加入少量Fe和Si。Cu—Mn系加入少量Ge可使合金電阻增加，加工性能更好。Ni—Cr系合金Ni—Cr系改良型電阻合金是在Ni—Cr電熱合金的基礎上開發(fā)的一種高電阻，具有更寬的使用溫度．電阻溫度系數更小，耐熱性良好，耐腐蝕性更佳的易于拉絲的電阻材料。但錫焊較困難。其成分為Cr20％，Al3％，Mnl％，Fe2.5％，其余為Ni。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Cu—53

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料貴金屬精密電阻合金貴金屬合金由于耐腐蝕，抗氧化，接觸電阻小，電阻溫度系數很小()，年穩(wěn)定性好，因而受到各國的重視。這類合金主要有Pt基、Au基、Pd基和Ag基電阻材料。Cu—Ni系合金Ni和Cu在周期表中位置很近．原子半徑相差很小，均有f.c.c結構，故可形成連續(xù)固溶體。其中康銅的成分為cu60％，Ni40％，康銅的電阻溫度線性比錳鋼好，可以在較寬的溫度范圍內使用，其最高使用溫度可達400c，而且耐腐蝕性，耐熱性均比錳銅好，但合金對銅的熱電勢大，為了進一步提高康銅性能，可以加入一些合金元素如Mn、si相Be以提高耐熱性能，并可控制電阻溫度系數。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料貴金屬54

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—Cr—A1系合金Fe—Cr—A1系精密電阻是在電熱合金的基礎上進行成分的調整后獲得的，它可以通過改變A1和Cr的組成使電阻溫度系數從正到負值之間變化，因此可制作出電阻溫度系數較小的精密電阻合金。但加工性能稍差，焊接性能不好。以上是一些精密電阻材料，至于電阻敏感材料則種類繁多，例如應變電阻材料要求有大的應變靈敏系數，常用Cu基、Ni基，Fe基及貴金屬的合金。熱敏電阻材料要求電阻溫度系數要大，電阻與溫度呈線性，穩(wěn)定性好等，常用Co基．Ni基和Fe基合金。而光敏電阻材料常用半導體材料，氣敏電阻材料則用有機材料。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Fe55

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料電熱材料電流通過導體將放出焦耳熱，利用電流熱效應的材料就是電熱材料，因此廣泛用作電熱器。對電熱材料的性能要求是：有高的電阻率和低的電阻溫度系數，在高溫時具有良好的抗氧化性，并有長期的穩(wěn)定性，有足夠的高溫強度，易于拉絲。目前常用的為Ni—Cr系和Fe—Cr—Al系合金。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料電熱56功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Ni—Cr系合金Ni—Cr系合金的成分見表1，這類合金隨Cr量的不同，氧化性能也不同，在15％Cr以上，性能良好。表1Ni-Cr系電熱合金的成分及特點功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Ni—C57

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—Cr—A1系合金Fe—Cr—A1合金的成分見表2，這類合金的耐熱性隨著A1和Cr含量的增加而提高，但同時增高合金的硬度和脆性，使工藝性能惡化，在高溫使用易產生脆性。表2Fe—Cr—Al系合金的成分及特點 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—58

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料熱電材料熱電材料是指利用其熱電性的材料．對金屬熱電材料主要是利用塞貝克效應制作熱電偶，因而是重要的測溫材料之一。而對半導體熱電材料則可利用塞貝克效應。珀耳帖效應及湯姆遜效應制作熱能轉變?yōu)殡娔艿霓D換器以及反之用電能來作加熱器和制冷器。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料熱電59

功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料對金屬熱電偶材料的性能要求為且有高的熱電勢及高的熱電勢溫度系數，保證高的靈敏度。同時要求熱電勢隨溫度的變化是單值的，最好呈線性關系。具有良好的高溫抗氧化性和抗環(huán)境介質的腐蝕性，在使用過程中穩(wěn)定性好，重復性好，并容易加工，價格低廉。完全達到這些要求比較困難，各種熱電偶材料也各有其優(yōu)缺點，一般根據使用溫度范圍來選擇使用熱電偶材料。為了確定兩種材料組成熱電偶后的熱電勢，技術上選用鉑作為標準熱電極材料，這是因為鉑的熔點高，抗氧化性強及較好的重復性。 功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料60功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料

較常用的非貴金屬熱電偶材料有鎳鉻一鎳鋁，鎳鉻一鎳硅，鐵一康銅，銅一康銅等。貴金屬熱電偶材料最常使用的有鉑一鉑銠及銥一銥銠等。低于室溫的低溫熱電偶材料常用銅一康銅，鐵一鎳鉛，鐵一康銅．金鐵一鎳鉻等。表3列出了常用國際標準化熱電極材料的成分和使用溫度范圍，其中使用了國際標準化熱電偶正、負熱電極材料的代號。一般用兩個字母表示，第一個字母表示型號。第二個字母中的P代表正電極材料，N代表負電極材料。功能金屬材料——電性材料《材料物理性能》——功能材料61功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料具備強磁性的材料稱為磁性材料。磁性材料具有能量轉換、存儲或改變能量狀態(tài)的功能，是重要的功能材料。按矯頑力的大小可將磁性材料分為硬磁、半硬磁、軟磁材料三種。磁性材料廣泛地應用于計算機、通訊、自動化、音像、電機、儀器儀表、航空航天、農業(yè)、生物與醫(yī)療等技術領域。它的應用已涉及到工、農、醫(yī)、現代科技、國防和人類生活的各個領域。據統(tǒng)計1994年全球磁性材料產量約650一750萬噸。產值100億美元以上。全球每人每年消耗磁性材料價值2美元．全球磁性材料需求量每年以l0％一25％速度增長。新型磁性材料、新技術和新工藝不斷涌現，是最活躍的材料領域之一。功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料62功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料金屬軟磁材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料金屬63功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料現有軟磁材料若按磁特性可分為高磁感材料、高導磁材料、高矩形比材料、恒導磁材料、溫度補償材料等；若按材料的成分，可分為電工純鐵、Fe—Si合金、Ni—Fe合金、Fe—A1合金(包括Fe—Si—Al合金和Fe—Co合金等；也可分為晶態(tài)、非晶態(tài)及納米晶軟磁材料等。Ni—Fe系軟磁合金Ni含量從35％至90％的Ni—Fe系合金，通過調整Ni含量或添加第三或第四組元或采用磁場熱處理、應力熱處理或控制晶粒取向和有序度等手段，可將Ni-Fe系合金做成高導磁合金(國外稱Permalloy)、高起始磁導率合金、高磁感高導磁合金、高矩形比合金、恒導磁(或低Br)合金、高硬度高導磁合金(硬坡莫合金)和熱滋補償合金等。它可在弱、低、中等磁場下工作，在軟磁材料中它占有獨持的位置。自1913年發(fā)現Ni—Fe系軟磁合金至今近一個世紀以來，已發(fā)展了70多種(成分不同)和300多種牌號的商品，至今仍得到廣泛的應用。功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料64功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料電工純鐵和低碳電工鋼

電工純鐵祁低碳電工鋼是普遍應甩的軟傲材抖，主要應用于直流電機和電隘鐵鐵芯、極頭、繼電器鐵芯、永久磁路中導磁體和磁屏蔽、間隙工作電機和小型電機等。我國生產的功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料電工純鐵65功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—Si軟磁合金(簡稱硅鋼或電工鋼)功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—S66功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料67功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—A1系和Fe—Co系軟磁合金功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料Fe—A68功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料金屬永磁材料矯頑力大于400A／m以上的磁性材料稱為永磁材料。永磁體經充磁至技術飽和并去掉磁場后仍保留較強的磁性，又稱為硬磁或恒磁材料。永磁材料的應用主要利用永磁體在氣隙產生足夠強的磁場，利用磁極與磁極的相互作用，磁場對帶電物體或粒子或載電流導體的相互作用來做功，或實現能量、信息的轉換。永磁材料已在通訊、自動化、音像、計算機、電機、儀器儀表、石油化工、磁分離、磁生物、磁醫(yī)療與健身器械、玩具等技術領域得到廣泛的應用。功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料金屬69功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料70功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料磁致伸縮材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料磁致71功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料72《材料物理性能》——功能材料《材料物理性能》——功能材料73功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵氧體磁性材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵74功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料75功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料76功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵氧體的晶體結構和內稟磁特性功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵氧體的77《材料物理性能》——功能材料鐵氧體體的晶體結構《材料物理性能》——功能材料鐵氧體體的晶體結構78功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵氧體體的晶體結構和內稟磁特性功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料鐵氧體體79功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料功能金屬材料——磁性材料《材料物理性能》——功能材料80

功能金屬材料——超導材料《材料物理性能》——功能材料1911年，昂納斯在研究金屬電阻在液氦溫區(qū)的變化規(guī)律時，首次觀察到超導電性。圖3描述了水銀樣品電阻與