功能材料及其制備

功能材料及其制備試驗指導(dǎo)書劉素芹黃金亮編寫工程材料試驗教學中心試驗一非晶合金的制備—.試驗?zāi)康牧私夥蔷Ш辖鸬闹苽錂C理。弄懂液體淬火法制備非晶態(tài)合金薄帶的根本原理。了解非晶態(tài)合金膜、合金箔、合金條帶、合金粉末等的制備方法。試驗設(shè)備、儀器及試樣.儀器設(shè)備半自動非晶態(tài)金屬條帶制造設(shè)備、GP30-CW7高頻加熱設(shè)備、WDL—31光電溫度計。.試樣幾種不同成分的合金。試樣尺寸以能裝入待熔的石英管為宜。三.試驗原理原則上，全部的金屬熔體都可以通過急冷制成非晶體。也就是說只要冷卻速度足夠快，使熔體中原子來不及作規(guī)章排列就完成凝固過程，即可形成非晶態(tài)金屬。才能阻擋形核及核長大。對于一種材料，需要多大的冷卻速度才能形成非晶態(tài)，這是制備非晶態(tài)材料的金屬及合金的TTT圖〔C曲線〕可以估算出某一種成分合金的臨界冷卻速度：&=〔Tm-〕/tn式中Im為熔點，Tn、tn分別為C曲線鼻尖所對應(yīng)的溫度和時間。假設(shè)考慮實際冷卻過程，就需要做出合金的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖〔CCT圖〕。要獲得非晶態(tài)，最根本的條件是要有足夠快的冷卻速度。為了到達肯定的冷卻速度，可承受不同的技術(shù)，相應(yīng)的其非晶態(tài)形成過程也有較大的區(qū)分，制備非晶態(tài)材料的方法可歸納為三大類：〔1〕由氣相直接分散成非晶態(tài)固體，如真空蒸發(fā)、濺射、化學氣相沉積等，利用這種方法，非晶態(tài)材料的生長速率相當?shù)?，一般只用來制備薄膜；?〕由液態(tài)礦快速淬火獲得非晶態(tài)固體，是目前應(yīng)用最廣泛的非晶態(tài)合金制備方法；〔3〕由結(jié)晶材料通過輻射、離子注入、沖擊波等方法制得非晶態(tài)材料。四、試驗方法我們試驗所用的半自動非晶態(tài)金屬條帶制造設(shè)備屬于上述方法〔2〕中的一種輾法、雙輾法，我們承受的是單輾法，主要過程是：安裝高頻加熱設(shè)備；將試樣放入石英管，并把石英管固定到加熱設(shè)備上；在石英管中通入氧氣，啟動加熱設(shè)備和銅餛；當石英管中的試樣全部熔化并到達肯定溫度時，放下石英管使其下降到距冷卻銅輻肯定高度，此時用惰性氣體加壓使熔料從石英管的噴嘴中噴到旋轉(zhuǎn)的冷卻體上，在接觸外表凝固成非晶態(tài)薄帶。所制備的非晶條帶的厚薄一般取決于三個因素：〔1〕度和銅輾轉(zhuǎn)速都肯定時，石英管中的惰性氣體氣壓越高，則單位時間內(nèi)流出的量就越多，形成的條帶九越厚。〔演示性試驗〕—.試驗?zāi)康呐A氫合金充放電的根本原理。了解貯氫合金充放電特性測試機理。了解改進貯氫合金充放電特性的方法?！?貯氫合金充放電的根本原理很多金屬〔或合金〕可固溶氫氣形成含氫的固溶體〔MHx〕,固溶體的溶解度屬氫化物，整體反響式如下：M+XH2—MHX+/H〔生成熱〕這是一個可逆過程，正向反響吸氫、放熱，逆向反響釋氫、吸熱。轉(zhuǎn)變溫度與合起來?！睲H〕Ni—CdNi/MH電池開頭進入有用化階段。以MH為負極，Ni〔OH〕2為正極，KOH水溶液為電解質(zhì)組成的Ni/MH電池的反應(yīng)為：正極反響：Ni〔OH〕2+OH--NiOOH+H2O+e負極反響：M+xH2O+xe->MHx+xOH-總的電極反響：M+xNi〔OH〕2-*MHx+xNiOOHM代表貯氫合金，MHx貯氫——M作為陰極電解KOH水溶液時，生成的氫原子在材料外表吸附，繼而集中MHx；MHX作為轉(zhuǎn)移到另一個電極的反復(fù)過程。打算氫化物電極性能的最主要因素是貯氫材料本身，因此，它必需滿足如下要適宜的室溫平臺壓力；〔4〕良好的電催化活性和抗陰極氧化力量；〔5〕良好的電性測試的根本方法。三.試驗設(shè)備、儀器及試樣1. 設(shè)備、儀器DC—5C電池性能測試儀。2.試樣試驗電池數(shù)節(jié)。四.試驗程序1.試驗前的安裝、預(yù)備標以及面板元件功能?！沧亍场埠凇簿G〕色線為電流線。試驗電池少于8節(jié)時，也可只選1個插頭插入，但兩個插頭不要插錯，以便以面板指示通道號數(shù)全都。試驗前預(yù)備：接上儀器電源，本儀器具有開機自檢功能，按下POWER4LED數(shù)碼管會全亮約數(shù)秒鐘，表示硬件電路正常。如有故障，顯示屏顯示提示符號“ERRO”，如一切正常，自檢完畢后，LED壓?！诧@示屏左側(cè)兩位數(shù)字顯示電池通道序號〕，“SELECT鍵可挨次測量已連接在試驗夾具上的各節(jié)電池電壓〔不顯示〕，ON/OFF鍵，使其退出測試電路，ON/OFF燈暗。要再接入,也只要在顯示該通。2、電池充放電特性試驗試驗參數(shù)設(shè)定間〔充電終止電壓〕示燈閃提示設(shè)定各個參數(shù)。〔注：每次開機后必需重設(shè)定〕充放電特性試驗工程設(shè)定：按SETUP鍵，試驗工程設(shè)定燈閃，開機后，會SELECT〔全暗〕。充電電流設(shè)定：按鍵充電電流設(shè)定燈再用小螺絲刀調(diào)整充電電流設(shè)定電位器，至顯示數(shù)為閃，如雙量程儀器，先按 小電流范圍為毫安〕SELECTSETUP所需設(shè)定電流〔單位安培，

用小螺絲刀調(diào)整放電電流設(shè)定電位器，至顯示數(shù)為放電電流設(shè)定：按所需設(shè)定電流。充電時間與充電終止電壓設(shè)定：按 SETUP鍵，充電時間設(shè)定燈閃；按ON/OFF鍵選擇有無一NV限制，燈亮表示有一/V限制功能。再按SELECT鍵選擇顯示屏“T”指示燈亮時設(shè)定充電時間顯示屏指示開機自動預(yù)置數(shù)為3小時30分此時假設(shè)按數(shù)字鍵可依從左至右挨次設(shè)定由4位數(shù)碼代表的小〔左側(cè)2位、分鐘〔右側(cè)2位〕；顯示屏“V”指示燈亮，設(shè)定充電終止電壓，顯示屏指示開機自動預(yù)置數(shù)為4.095V,假設(shè)再按數(shù)字鍵，同樣可按先左后右挨次逐位設(shè)定充電終止電壓數(shù)值?！沧ⅲ孩儆行粩?shù)前的零不能省略設(shè)定。②設(shè)定范圍：充電時間0 99小時59分;充電終止電壓依據(jù)電壓測量范圍;③設(shè)定數(shù)值要更改時,可直接重設(shè)定。④電定時、限壓與一Z1V限制為并列終止條件規(guī)律“或”，當任一條件至設(shè)定值時，儀器即自動終止充電〕。如只需做放電試驗，可把充電設(shè)定為零。放電終止電壓設(shè)定：按SETUP驗電池最低一路序號與開機自動預(yù)置數(shù)IV,此時按動數(shù)字鍵，即可設(shè)定這一通道放電終止電壓數(shù)值。假設(shè)全部通道需設(shè)定數(shù)一樣，只要再按一下SETUP鍵，即完成設(shè)定，儀器回到SELECT鍵，使顯示通道號變更STOP設(shè)定完畢后，也可再按SETUP鍵，將全部設(shè)定參數(shù)顯示一遍，檢查輸入設(shè)定是否有誤。試驗運行RUN鍵，儀器按設(shè)定數(shù)值恒流充電或放電，充電或放電運行指示接入試驗/通道電池都符合終止條件，終止充電〔通道接通指示暗〕以后30秒自動切換為15〔放電運行指示燈暗〕，充放電試驗才算完畢。本儀器隨即自動進入打印設(shè)定PRINT燈閃，顯示屏顯示“ALLG，在試驗運行中，可隨時按動SETUP鍵測量各個參數(shù)：顯示屏“I”燈亮，顯示充“V”〔SELECT也可隨時按動STOP鍵，使儀器中斷運行，回到預(yù)備狀態(tài)。3、電池循環(huán)壽命試驗試驗參數(shù)設(shè)定循環(huán)壽命試驗工程設(shè)定：按SETUP鍵，試驗工程設(shè)定燈閃,再按SELECT鍵，使循環(huán)壽命試驗指示燈亮，顯示屏顯示“OOCYCLE”〔表示無限次循環(huán)〕?！沧疃?3次〕83次時，可不設(shè)定顯示“OOCYCLE”STOP鍵中止試驗〕。充電與放電后間隔時間選擇:循環(huán)中充電與放電后的中斷時間按ON/OFF鍵時，有兩種選擇：ON/OFF指示燈亮表示設(shè)定充電與放電后各連續(xù)30分鐘再自動切換為下一次的放電或充電，ON/OFF放電，放電后馬上切換充電。充電電流設(shè)定：設(shè)定方法與上述充放電特性試驗一樣。放電電流設(shè)定：設(shè)定方法與上述充放電特性試驗一樣。〔設(shè)定方法與上述充放電特性試驗一樣。e.SETUP可依據(jù)需要按SELECT“V”燈亮時，按數(shù)字鍵設(shè)定放電終止電壓，假設(shè)需限止時間，使顯示屏“T”燈亮時，按數(shù)字鍵設(shè)定放電時間。設(shè)定完成按SETUPSTOP鍵，使儀器回到預(yù)備狀態(tài)。試驗運行RUN鍵，啟動恒流充電，當任一通道電池電壓至設(shè)定終止值時，該通道即被斷開充電等全部通道終止充電或到達設(shè)定充電時間后馬上〔或中斷30分鐘后〕終止放電后，馬上〔或中斷30分鐘后〕開頭其次周期循環(huán)。如此循環(huán)，直至操作者STOP環(huán)〔30分鐘，最終一通道終止放電，通道接通指示全暗后，要等30分鐘試驗才完畢，放電運行燈暗〕。接著自動進入打印設(shè)定狀態(tài)，顯示屏顯示“ALLA”〔全部通道數(shù)據(jù)打印〕。與充放電特性試驗時一樣，在試驗運行中，也可隨時按SETOP鍵選擇各參數(shù)測量，只是在顯示時，顯示屏左側(cè)增加了2位