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合金、粉末热强铝合金。
金属磁性材料是当代工业不可缺少的重要基础材料。50年代,铁氧体的
应用,使可提供的磁能积明显增加。60年代,开发了第一代稀土永磁合金。
70年代,开发了第二代稀土永磁合金。80年代,开发了钕铁硼第三代稀土永
磁合金。钕铁硼永磁材料具有突出的明显优势:体积小、重量轻、比功率大、
效率高。它在汽车工业、电声器件、医疗、磁流体密封器、磁力器等方面都
有广泛的应用。目前,国内外正在进行第四代稀土永磁材料的研究开发。
形状记忆合金是金属材料中的一朵奇葩。1951年,美国人发现金—镉合
金有记忆形状的特性。1953年,又发现铟—铊合金有形状记忆效应。但真正
实用化开始于1963年发现镍—钛合金的形状记忆效应以后。70年代初,镍
—钛合金管接头在美国F14飞机油路连接系统上得到大量应用。近年来,在
镍—钛合金中加铌、铜、铁、铝、硅、钼、钒、铬、锰、钴、锆、钯等元素,
陆续发展了一系列改良型的镍—钛合金。此外,铜系、铁系形状记忆合金也
处于研究开发阶段。
贮氢合金是一种性能奇特的新型贮能材料。1968年,美国首先发现镁—
镍合金具有吸氢特性。1969年,荷兰菲利浦实验室发现钐—钴合金能大量吸
氢,随后又发现镧—镍合金在常温下具有良好的可逆吸放氢性能。从此贮氢
材料引起了人们极大关注。目前已开发的有镁系贮氢合金、稀土系贮氢合金
和钛系贮氢合金等。钛系贮氢合金已经在氢的存贮、运输和氢的提纯精制等
方面得到了较广泛的应用。锆系贮氢合金是80年代崛起的新秀,其特点是在
100℃以上的高温下也具有很好的贮氢功能。
在新型金属材料中,金属间化合物是最重要的一类。70年代末以来,采
用加硼的微合金化和加铌的宏合金化,分别提高了钛—铝和镍—铝这两种最
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主要的金属间化合物的塑性,从而使金属间化合物的研究取得突破性进展。
金属间化合物是很好的新型高温结构材料,在航空、航天工业中可以大有作
为。
对超细颗粒金属材料的研究,在80年代也成为一个非常活跃的领域。超
细金属具有许多奇异性能,如高强度、低温下无热阻、有超导性、有较大表
面能、容易进行各种活化反应等。目前,超细颗粒金属尚处于研究开发阶段。
虽然近年来其他新材料发展迅速,但金属材料特别是新型金属材料仍具
有旺盛的生命力。在未来相当长时期内,金属材料仍将占据材料工业的主导
地位,其独特的性质和使用性能是不可能完全被其他材料替代的。因此,发
展金属材料尤其是新型金属仍是材料科学技术面临的重要课题。
(2)无机非金属材料
无机非金属材料一般指不含碳的非金属材料,如陶瓷、玻璃、水泥、耐
火材料等。
从本世纪40年代,陶瓷生产逐步实现了机械化。50年代,建立起能连
续烧成的隧道窑,取代了过去烧一窑就得停下来卸装的落后方式。这些工艺
的改革提高了生产能力,降低了成本。
科学技术的高速进步,对陶瓷提出了新的挑战。电力技术、电子通信技
术的发展,需要强度高、性能好的陶瓷。这大大推动了对陶瓷材料广泛而深
入的研究。40—50年代,实现了传统陶瓷向先进陶瓷的转变。60年代以来,
先进陶瓷的材料和制备技术两方面的研究都取得了很大进展。科学家们认识
到,陶瓷的显微结构有举足轻重的作用,只要减少陶瓷中的玻璃相,就可能
制造出结晶态陶瓷。
先进陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。陶瓷最突出的优点是坚硬耐
磨、耐高温、耐腐蚀、不老化。先进结构陶瓷是在高温和苛刻的工作环境下
能够长期可靠地工作的材料。比较重要的先进结构陶瓷有莫来石陶瓷、氧化
铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、复相陶瓷等。1957年,美
国通用电气公司工程师根据陶瓷的烧结机理,选择了强度达99。99%、颗粒
直径平均为0。3微米的氧化铝细粉作原料,搀和不到3%的氧化镁,在通氢
气的高温电炉里烧制,获得了半透明的氧化铝陶瓷。氧化铝陶瓷的研制成功,
在陶瓷发展史上有重要意义。人们认识到,只要把内部气孔和杂质尽可能除
净,陶瓷也可以与玻璃一样透明。这类透明陶瓷的优良性能是玻璃无法比拟
的。它是当代尖端技术的重要材料。红外线制导导弹的整流罩、防止核爆炸
闪光盲害的眼镜,立体工业电视的观察镜等都必须用透明陶瓷;超音速飞机
的风挡、高级轿车的防弹窗、坦克的观察窗等也多用透明陶瓷。氧化锆陶瓷
是60年代发展起来的用途广泛的先进结构陶瓷。它的出现,改变了人们对陶
瓷力学性质的传统看法,促进了先进结构陶瓷的发展。氧化锆陶瓷强度高、
韧性好。氧化锆相变增韧现象的发现,是近年来在先进结构陶瓷方面最重要
的研究成果之一。氮化物陶瓷的优良性能,人们在50年代已有所认识。随着
烧结设备的不断改进,近年来氮化物陶瓷有很大发展。氮化硅陶瓷作为一种
高强度、高硬度的高温陶瓷,已用于制造陶瓷刀具,并试制出在1200℃以上
高温下工作的陶瓷涡轮转子。氮化铝陶瓷是以其特别高的热导率、优异的电
气绝缘性质用于大规模集成电路和混合集成电路的基片。立方氮化硼陶瓷则
作为一种硬度接近金刚石的超硬材料受到重视。碳化硅陶瓷在近30年发展起
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来。它的抗弯强度在1400℃高温下仍保持在5000—6000公斤/厘米 以上,
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是非常好的高温结构材料。复相陶瓷是近几年来出现的先进结构陶瓷。它是
性能更加理想、更全面的陶瓷材料。目前,先进结构陶瓷的生产和市场容量
以每年15—18%的速度增长。在少冷和绝热发动机、燃气涡轮的叶片和转子
等制造方面,它是非常理想的材料。中国在“七五”期间研制成一系列陶瓷
发动机的关键陶瓷部件,装配成发动机,并完成了在大型公共汽车上从上海
往返北京的装车路试。由陶瓷部件装成的发动机,不仅能提高燃油效率,而
且无需专门的冷却系统,特别适用于沙漠地区等恶劣环境。陶瓷刀具不仅具
有高硬度、高耐磨性,同时在高温下的力学性质也很好,仍然和低温时一样
坚硬锋利。
先进功能陶瓷与电子技术密切相关,又称为信息陶磁。这类陶瓷具有特
殊的物理性能,如绝缘性、电感性、压电性、热电性、磁性、半导体性、超
导性、光学性能等。电容器陶瓷从50—60年代开始发展起来,现已成为电容
器中最重要的一类,约占各类电容器总和的一半以上。铁电陶瓷中最早发现
的是钛酸钡,已被主要用于制造陶瓷电容器。1988年,非挥发性的铁电随机
存贮器问世。它的出现给计算机技术以很大的冲击,引起科学界和工业界的
注意。压电陶瓷最早用的也是钛酸钡。60年代初,锆钛酸铅压电陶瓷的出现,
为压电陶瓷未来的发展打下了坚实的基础。压电陶瓷主要用来进行换能、传
感、驱动和频率控制,可用于许多先进技术领域。电致伸缩陶瓷是70年代后
期发展起来的一种新型功能陶瓷。10多年来,关于它的研究取得很大进展。
多层结构的电致伸缩位移器可以在低电压下工作,大有取代压电微位移器的
趋势。磁性陶瓷在40年代末50年代初萌芽。经过长期反复的探索,人们发
现,与磁铁矿具有相同尖晶石结构的锰铁尖晶石、锌铁尖晶石及其固溶体既
有很高的导磁率,又有很高的电阻率,可以烧结成瓷质很好的磁性陶瓷。这
类陶瓷为高频电感器件的发展开辟了道路。半导电陶瓷主要用来制造各种陶
瓷敏感器件和传感器件,如陶瓷变阻器、热敏电阻器、湿敏电阻器、气敏电
阻器、生物敏感