【精品】材料学导论

精品精品 材料学导论材料学导论 材料学导论作业 关于金属材料学习的体会班级031099姓名任庆鑫学号xx1001091 材 料学导论 课程学习报告 关于金属材料学习的体会一 金属材料的概论及基本分类通常将金 属材料分为两大类 即黑色金属和有色金属 1 黑色金属黑色金属包括铁 Fe 锰 Mn 铬 Cr 以及它们的合金 黑色金属的命名钢铁表面常常被一层黑色的Fe3O4膜覆盖 而锰和铬 常用于与铁制造合金钢 故将锰和铬与铁一起统称为黑色金属 表面处理行业被加工的基体材料中以铁为主要成分的碳钢及合金钢 等占绝大多数 电镀铬镀层也应用及其广泛 2 有色金属 除黑色金属外的60多种金属均称为有色金属 有色金属中除了金为黄色 铜为赤红色以外 多数呈银白色 通常将有色金属又分为四大类 a 重金属一般指Q 5 0g cm3的有色金 属元素周期表中的大多数过渡元素如铜 Cu 锌 Zn 镍 Ni 钴 Co 钨 W 钼 Mo 镉 Cd 及汞 H g 等 此外锑 Sb 铋 B i 铅 Pb 及锡 Sn 等也属于重金属 用来做各种用途镀层的重金属极多 如Cu Zn Ni Co Cd Pb Sn 以及其二元或多元合金 b 轻金属Q 5 0g cm3的金属叫轻金属 如锂 L i 钠 Na 钾 K 铷 Rb 铯 Cs 铝 Al 镁 Mg 及钙 Ca 等 常采用电化学或化学方法对Al Mg及其合金进行加工处理以获得各 种优异的性能 c 贵金属指物化性质稳定 地壳中蕴藏量少 价格昂贵或具有雍容华 贵的外观的金属 共有 Au 银 Ag 铂 Pt 铑 Rh 钯 Pd 铱 Ir 钌 Ru 和锇 Os 八种 常用电镀的方法在价格便宜的基体上获得薄镀层 以满足高稳定性 催化活性 电接触性能以及贵重装饰品的需求 d 稀有金属一般指在自然界含量较少 分布稀散及研究应用较少的 金属 稀有金属包括稀土金属 放射性稀有金属 稀有贵金属 稀有 轻金属 难溶稀有金属及稀有分散金属 二 金属材料的发展简史金属材料是人类生活和生产的物质基础 是人类认识自然的和改造自然的工具 可以这样说 自从人类出现一开始就使用了材料 它的历史与人类 历史一样久远 从考古学角度 人类文明曾被划分为旧石器时代 新石器时代 青 铜器时代 铁器时代等 由此可见材料的发展对人类社会的影响 材料也是人类进化的标志之一 任何工程技术都离不开材料的设计 和制造工艺 一种新材料的出现 必然支持和促进当时文明的发展 和技术的进步 从人类出现到二十一世纪的今天 人类文明的程度不断提高 材料 及材料科学不断发展 在人类文明的进程中 材料大致经历了以下 五个阶段 1 使用天然材料的初级阶段在远古时代 人类只能使用天然材料 如兽皮 甲骨 羽毛 树木 草叶 石块 泥土等 相当于人类 所说的旧石器时代 这一阶段 人类所能用的材料都是纯天然的 在这一阶段之后 虽然人类文明的程度有了很大的进步 在制造器 物方面有了种种技巧 但是都只是纯天然材料的简单加工 2 人类单独利用火制造材料的阶段这一阶段横跨人们所说的新石器 时代 铜器时代和铁器时代 也就是距今约10000年前到二十世纪初 的一个漫长时期 并且延续至今 它们分别以人类的三大人造材料 为象征 即陶 铜和铁 这一阶段主要是人类利用火来对天然材料进行煅烧 冶炼和加工的 时代 例如人类使用天然矿土烧制陶器 砖瓦和陶瓷 以后有制造出玻璃 水泥以及从各种天然矿石中提炼铜 铁等金属材料 3 利用物理与化学原理合成材料的阶段二十世纪初 随着物理学和 化学等学科的发展等各种检测技术的出现 人类一方面从化学角度 出发开始研究材料的物性 就是以凝聚物理态 晶体物理和固体物 理等作为基础来说明材料组成结构及性能的关系 并研究材料制备 和使用材料的有关工艺性问题 由于物理和化学等学科理论在材料技术中的应用 从而出现了材料 科学 在此基础之上 人类开始了人工合成材料的新阶段 这一阶段以合成高分子材料的出现为开端 一直到现延续到现在 而且仍继续下去 4 材料的复合阶段二十世纪五十年代金属陶瓷的出现标志着复合材 料时代的到来 随后又出现了玻璃钢 铝塑薄膜 梯度功能材料以 及最近出现的抗菌材料的热潮 都是复合材料的典型事例 它们都是为了适应高新科技的发展以及人类文明程度的提高而生产 的 到这时人类可以用新的物理与化学方法根据实际需要设独特性能的 材料 5 材料的智能化阶段自然界中的材料都具有自适应自诊断和自修复 的功能 如所有动物或植物都能在没有受到绝对破坏的情况下进行 自诊断和自修复 人工材料目前还不能做到这一点 但是近三四十年中研制出的一些材料已经具备了其中的部分功能 如记忆性合金 光致变色玻璃等等 尽管近十余年来 智能材料的研究取得了重大进步 但是离理想智 能材料的目标还相差甚远 三 金属材料的物理与化学性质 1 金属相似的物理性质在常温下一般是固体 汞除外 有金属 光泽 有良好的导电性和导热性 有延展性 密度较大 熔点较高 2 几种重要金属物理性质比较金属虽然具有相似的物理性质 但 各种金属还具有各自的特性 下面列出了一些金属的物理性质 物理性质导电性 以银的导电性为100作标准 物理性质比较金铝银 铜锌铁铅10099746127177 9密度 g cm3 金铅银铜铁锌铝19 311 3 10 58 927 867 142 70熔点 钨铁铜金银铝锡341015351083106 4962660232硬度 以金钢石的硬度为10作标准铬铁银铜金铝铅94 5 2 5 42 5 32 5 32 2 91 5金属在生产和生活中的许多用途在很 大程度上是由金属的物理性质决定的 但这不是唯一的决定因素 还需要考虑价格 是否美观 使用是否便利 以及废料是否易于 回收和对环境的影响等多种因素 2 合金合金是一种金属跟其它一种或几种金属 或非金属 熔合而 成的具有金属特征的物质 如生铁 含碳量2 4 3 和钢 含碳量0 03 2 都是铁的合金 由于组成的改变 使得合金的很多性能与组成它们的纯金属不同 合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高 抗腐蚀性能更好 多数合金的熔点比组成它们的纯金属低 一些常见的合金合金主要组成元特性用途素球墨铸铁铁 碳 硅 锰机械强度好某些场合可代替钢建筑材料 制造机械零件 铁轨 船舶 桥梁钢轨 挖掘机铲斗 坦克装甲 自行车架医疗器械 日 用品 化工设备碳素钢铁 碳坚硬锰钢铁 碳 锰坚硬 韧性好不 锈钢铁 铬 镍耐腐蚀黄铜铜 锌坚硬 耐腐蚀机器零件 仪表 日用品制造轴承 齿轮 工艺品 塑像等焊接金属火箭 飞机 轮 船等制造业保险丝 自动灭火和防爆安全装置金饰品 钱币 电子 元件青铜铜 锡耐腐蚀 易铸造成型焊锡锡 铅熔点低硬铝铝 铜 镁 硅耐腐蚀 易铸造成型武德合金铋 铅 锡 镉熔点低18K黄 金金 银 铜光泽好 耐磨 易加工光泽好 耐磨 易加工18K白金 金 铜 镍 锌金饰品 二 金属的化学性质大多数金属都能与氧 气反应 但反应的难易和剧烈程度不同 镁 铝在常温下就能与氧气反应 2Mg O2 2MgO4Al 3O2 2Al2O3铝在空气中与氧气反应 其表面生成 一层致密的氧化铝薄膜 可阻止铝进一步氧化 因此铝具有很好的 抗腐蚀性能 铁 铜在常温下几乎不与氧气反应 但在高温时能与氧气反应 金 即使在高温下也不与氧气反应 常温下 铁在干燥的空气中很难与氧气反应 但在潮湿的空气中却 能与氧气发生反应生成铁锈 这说明镁 铝比较活泼 铁 铜次之 金最不活泼 四 金属材料的晶体结构及晶体缺陷晶体中原子 离子或分子 规则 排列的方式称为晶体结构 通过金属原子 离子 的中心划出许多空间直线 这些直线将形成空 间格架 这种格架称为晶格 晶格的结点为金属原子 或离子 平衡中心的位置 晶体晶格能反映该晶格特征的最小组成单元称为晶胞 晶胞晶胞在三维空间的重复排列构成晶格 晶胞的基本特性即反映该晶体结构 晶格 的特点 晶胞的几何特征可以用晶胞的三条棱边长a b c和三条棱边之间的 夹角 等六个参数来描述 其中a b c为晶格常数 金属的晶格常数一般为 1 10 10m 7 10 10m 一 几种常见的晶体结构1 体心立方晶格 胞 B C C 晶格 体心 立方晶胞原子如何排列体心立方晶格的晶胞中 八个原子处于立方体 的角上 一个原子处于立方体的中心 角上八个原子与中心原子紧靠 具有体心立方晶格的金属有钼 Mo 钨 W 钒 V 铁 Fe 912 等 体心立方晶胞特征 1 晶格常数a b c 90 2 晶胞原子数在体心立方晶胞中 每个角上的原子同时属于8个 相邻的晶胞 每个角上的原子属于一个晶胞仅为1 8 中心的原子完 全属于这个晶胞 所以一个体心立方晶胞所含的原子数为2个 3 原子半径晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半 或晶胞 中原子密度最大的方向上相邻两原子之间距离的一半称为原子半径 r原子 体心立方晶胞中原子相距最近的方向是体对角线 所以原子半径与 晶格常数a之间的关系为 4 致密度晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比称 为致密度 也称密排系数 致密度越大 原子排列紧密程度越大 体心立方晶胞的致密度为即晶胞 或晶格 中有68 的体积被原子所占 据 其余为空隙 5 空隙半径若在晶胞空隙中放入刚性球 则能放入球的最大半径 为空隙半径 体心立方晶胞中有两种空隙 四面体空隙半径为 r四 0 29r原子四面体空隙 八面体空隙半径 为 r八 0 15r原子八面体空隙 6 配位数配位数为晶格中与任一个原子相距最近且距离相等的原 子数目 配位数越大 原子排列紧密程度就越大 体心立方晶格的配位数为8 2 面心立方晶格 胞 F C C 晶格 面心立方晶胞原子如何排列金属 原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心 面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠 具有这种晶格的金属有铝 Al 铜 Cu 镍 Ni 金 Au 银 Ag 铁 Fe 912 1394 等 面心立方晶胞的特征 1 晶格常数a b c 90 2 晶胞原子数 个 3 原子半径 4 致密度0 74 74 5 空隙半径 四面体空隙半径为 r四 0 225r原子四面体空隙 八面体空隙半径为 r八 0 414r原子八面体空隙 6 配位数123 密排六方晶格 胞 H C P 晶格 密排六方晶胞原子 如何排列十二个金属原子分布在六方体的十二个角上 在上下底面的 中心各分布一个原子 上下底面之间均匀分布三个原子 具有这种晶格的金属有镁 Mg 镉 Cd 锌 Zn 铍 Be 等 密排六方晶胞的特征 1 晶格常数用底面正六边形的边长a和两底面之间的距离c来表达 两相邻侧面之间的夹角为120 侧面与底面之间的夹角为90 2 晶胞原子数 3 原子半径 4 致密度0 74 74 5 空隙半径 四面体空隙半径为 r四 0 225r原子 八面体空隙 半径为 r八 0 414r原子 6 配位数12 二 金属中的晶体缺陷实际金属不是理想完美的单 晶体 结构中存在有许多不同类型的缺陷 1 点缺陷点缺陷是指在三维尺度上都很小的 不超过几个原子直径的 缺陷 1 空位在晶体晶格中 若某结点上没有原子 则这结点称为空位 空位附近的原子会偏离正常结点位置 造成晶格畸变 空位的存在有利于金属内部原子的迁移 即扩散 2 间隙原子位于晶格间隙之中的原子叫间隙原子 间隙原子会造成其附近晶格的很大畸变 3 异类原子任何纯金属中都或多或少会存在杂质 即其它元素 这 些原子称为异类原子 或杂质原子 当异类原子与金属原子的半径接近时 则异类原子可能占据晶格的 一些结点 当异类原子的半径比金属原子的半径小得多 则异类原 子位于晶格的空隙中 它们都会导致附近晶格的畸变 a 异类原子半径比金属原子半径大 b 异类原子半径比金属原子半 径小异类原子点缺陷造成局部晶格畸变 使金属的电阻率 屈服强度 增加 密度发生变化 2 线缺陷线缺陷指两维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷 这就是位错 由晶体中原子平面的错动引起 位错有两种 1 刃型位错在金属晶体中 晶体的一部分相对于另一部分出现一 个多余的半原子面 这个多余的半原子面犹如切入晶体的刀片 刀片的刃口线即为位错 线 这种线缺陷称刃型位错 半原子面在上面的称正刃型位错 半原子面在下面的称负刃型位错 2 螺型位错晶体右边的上部点相对于下部的距点向后错动一个原 子间距 即右边上部相对于下部晶面发生错动 若将错动区的原子用线连接起来 则具有螺旋型特征 这种线缺陷称螺型位错 位错能够在金属的结晶 塑性变形和相变等过程中形成 晶体中位错的量可用位错线长度来表示 位错密度是指单位体积中位错线的总长度 即式中 为位错密度 单 位为m 2 L为位错线总长度 单位为m 积 单位为m3 V为体不锈钢中的位错线金属的强度与位错密度的关系退火金属中位 错密度一般为1010 12m 2左右 位错的存在极大地影响金属的机械性能 当金属为理想晶体或仅含极少量位错时 金属的屈服强度 s很高 当含有一定量的位错时 强度降低 当进行形变加工时 位错密度增加 s将会增高 3 面缺陷面缺陷是指二维尺度很大而第三维尺度很小的缺陷 金属晶体中的面缺陷主要有两种 晶界 亚晶界 1 晶界实际金属为多晶体 由大量外形不规则的小晶体即晶粒组 成 每个晶粒基本上可视为单晶体 一般尺寸为10 5 10 4m 但也有大至几个或十几个毫米的 所有晶粒的结构相同 彼此之间的位向不同 位向差为几十分 几度 或几十度 1Cr17不锈钢的多晶体晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界 晶界在空间呈网状 晶界上原子的排列规则性较差 晶界原子排列的示意图 2 亚晶界晶粒不是完全理想的晶体 由许多位向相差很小的亚晶 粒 嵌镶块 组成 亚晶粒之间的位向差只有几秒 几分 最多达1 2度 亚晶粒之间的边界叫亚晶界 是位错规则排列的结构 例如 亚晶界可由位错垂直排列成位错墙而构成 亚晶界五 金属材料的应用举例 一 多孔金属材料的制备研究进 展1 金属铸造法摘要多孔金属材料兼具结构和功能材料的特点 在 民用 工业 交通 军事 航空航天及环保等领域呈现出广阔的应 用前景 在总结国内外科研成果的基础上 综述了现阶段多孔金属材料的常 用制备方法 如铸造法 烧结法 金属沉积法 气体注入法等 研 究进展 并对多孔金属材料的发展趋势进行了展望 传统工业用金属材料在制备过程中所形成的气孔会严重影响其性能 但若能制成力学性能优良的多孔材料 材料因其孔洞的存在而产生 一些特殊的功能 则可加以广泛利用 近20年来 国内外材料工作者在多孔金属材料方面做了大量的研究 工作 多孔金属材料按其结构来分 可分为无序和有序两类 前者如泡沫 材料 后者包括二维与三维点阵 格栅材料 按孔洞连通性来分 可分为闭孔和通孔两类 前者含有大量独立存 在的孔洞 后者则是连续畅通的三维多孔结构 与致密材料相比 多孔金属材料具有高孔隙度 比重小 比强度好 透过性能好 吸音 吸振及绝热等优点 正因为多孔金属材料兼具结构材料和功能材料的双重作用 其被广 泛应用于航空航天 交通运输 原子能 石油化工 建筑工程 机 械工程 电化学 冶金 医药以及环境保护等领域 成为众多研究 关注的热点 1 不同的应用需求要求不同的结构及相应的制备方法 目前 多孔金属材料较为常见的制备方法有金属铸造法 烧结法 金属沉积法及气体注入法等 2 本文从多孔金属材料制备原理出发 对各种制备方法的工艺特点进 行了综述 1 1熔体发泡法金属熔体发泡法的原理是将熔融金属的粘度调节合适 后 掺入发泡剂 然后加热使发泡剂分解释放出气体 气体被封闭 在凝固后的金属内部生成多孔材料 采用此方法制备的金属主要是铝 镁等一些低熔点金属 由于此法要求发泡剂在金属熔点附近能够迅速起泡 因此选择合适 的金属发泡剂就成为该方法的关键所在 熔体发泡法优点是工艺简单 成本低廉 适合大多数的工业生产要 求 其不足之处在于难以控制气泡的大小以得到均匀的多孔金属材料 解决的方法一是采用高速搅拌使得发泡剂颗粒迅速均匀地分散于熔 融金属 二是增大金属的粘度从而防止气泡的上浮和结合长大 3 1 2颗粒渗流法渗流铸造法是将无机或有机可溶性颗粒或低密度中空 球直接堆积置于铸模内 或制成多孔预制品后放入铸模内 然后在 这些堆积体或预制体的孔隙中渗入金属溶液进行铸造 材料预制成型后除去其中的占位体即得到多孔金属材料 其中颗粒 的除去方式可采用溶解滤除法和热处理法 图1是典型的渗流工艺示意图 此方法可制备包括铝 镁 锌 铅等多种多孔金属 所得多孔材料 均为海绵态 缺点在于所制备的多孔金属孔隙率较低 中科院韩福生通过对渗流工艺的改进 采用石膏型渗流技术 成功 制备出结构均匀性与美国DUOCEL泡沫铝同等水平 密度小于0 2g c m 3的开孔型泡沫铝 1 3精密铸造法精密铸造法是将具有通孔结构的泡沫塑料加入到有足 够耐火性能的浆料中 硬化后形成原泡沫塑料孔隙结构的预制型 将液态金属浇入此预制型中 冷凝固化后除去耐火材料 就获得原 聚合物海绵结构的多孔金属材料 该法适于熔点较低的金属 所得样品孔隙率大 但工艺复杂 样品 强度较低 5 1 4空心球铸造法该法是在惰性气体环境中 将酚醛塑料小球加热至 碳化 所形成的中空小球加入到金属液中 在强搅拌条件下使这些 小球分散 最终得到金属基体与中空小球形成的多孔金属材料 此法优点在于孔径和孔隙率易于控制 并且材料综合力学性能较好 2 金属烧结法2 1粉末冶金法PM法又为粉末烧结法 采用金属粉末 为原材料 和造孔剂混合均匀后 不经压实直接进行烧结获得多孔 金属材料 此法可用于制备多孔金属电极 2 2纤维冶金法将金属纤维经过特殊工艺处理后 高温烧结而获得一 定强度和孔隙率的多孔金属材料 日本虹技公司利用毛绒状金属纤维 不锈钢 铜和铝等 通过对 材料投入量 烧结体厚度等的调整则可调整所制得多孔金属的孔隙 率 80 98 6 2 3中空球烧结法该法通过将金属中空球烧结 使之扩散结合而制造 多孔金属材料 此方法制造的多孔金属兼具开孔和闭孔 而金属中空球可由下述方法制备在球型树脂表面化学沉积或电沉积 一层金属 后将树脂除去 或将树脂球和金属粉混合 随后烧结使 金属粉结合 同时树脂球挥发 3 金属沉积法3 1金属气相沉积法在真空或较高惰性气氛中 缓慢蒸 发金属材料 金属蒸气沉积在多孔状的聚合物基底上 因其温度低 原子难以迁移和扩散 故金属颗粒只是疏松地堆砌起 来 形成多孔结构 聚合物可用化学或烧结的方式去除 用这种技术生成的多孔金属与具有宏观结构的多孔金属不同 它是 由大量亚微米尺度的金属微粒和微孔隙所构成 其密度约为母体金 属密度的3 10 但该法对设备要求较高 且沉积速度慢 7 3 2原子溅射沉积法在惰性气体压力下 采用阴极喷射的方法使金属 原子在飞溅过程中与高压惰性气体原子碰撞 在基体材料上沉积出 包裹气体原子的金属 后加热至金属熔点以上并充分保温 使捕获 的气体膨胀而产生孔隙 冷却后得到具有闭孔结构的多孔金属材料 该法所得材料孔结构良好 但成本较高 不宜制备大件 3 3喷雾夹带沉积法该法是将金属熔体连续雾化 产生细小金属雾珠 并沉积于金属基体上 在雾化沉积过程中可加入氧化物 碳化物或纯金属等粉末 与金属 雾珠一并沉积得到金属基复合材料 若加入粉末在与金属雾珠接触时分解并释放大量气体 则将在沉积 物中产生孔隙 从而获得多孔金属材料 与原子溅射沉积法相比 喷雾夹带沉积法可制备许多不同的金属和 合金 但材料孔隙不均 Preparation Researchon PorousMetallic MaterialsYANG Yue Yangjiang Vocationaland TechnicalCollege Yangjiang529500 China Abstract Porous metallic materials as new type functionalmaterials had uniquestructures andproperties There wasmore andmore extensiveand promisingapplication inseveral fieldsincluding in the civil industrial transportation military aerospace andenvironmental areasand soon so asto indicatethe widerange oftheir usefulness The preparationtechniques such ascasting method sintering method metal depositionand gasinjection et al of porous metallic materialswere summarized The researchand developmentof porousmetallicmaterialsinthefuture wereforecasted Key words porousmetallicmaterials preparation methods research progress 二 微波技术在金属材料制备中的应用现状1微波与金属 的相互作用经典的麦克斯韦方程表明 微波照射到块体金属表面时 大部分能量被反射 剩余能量在穿透金属过程中快速衰减 趋肤 深度在微米量级 因此与微波发生耦合作用的仅仅是金属极薄的表 面层 所吸收的能量不足以改变金属整体的温度 10 但是 当金属几何尺寸减小至微米甚至纳米尺度时 它与电磁波的 相互作用行为发生异常变化 11 PMarquardt等报道 纳米尺度金属颗粒铟或铝的吸收系数 与 电磁场频率存在 f0 8 In 或 f Al 关系 这不同于块体金 属吸收电磁波的 f0 5关系 12 实验还发现 由于量子限域效应 金属尺寸减小到介观尺度后 电 导率降低迅速 趋肤深度随之增加 13 粉末冶金生产中使用的粉末原料粒度在亚微米到几百微米范围内 其比表面积在100 103m2 g范围 虽然微波在块体金属中的趋肤深度有限 但是在金属粉末中 其趋 肤深度与粉末尺寸处于同一量级或与之相当 则微波所及之体积占 据极高的比例 该部分体积所耗散的能量足以引起金属粉末温度的 显著变化 2微波技术在合成金属间化合物中的应用微波合成或微波燃烧合成 是以微波为点火方式的高温自蔓延合成技术 与其他点火方式如电火花 强热流 激光等不同 它们是在原料的 外部开始的 燃烧波是自外向内扩展 而微波具有内部快速加热 选择性介电加热的特性 其点火方式在原料的内部开始 燃烧波由 内向外扩展 从而形成独特的自蔓延合成工艺 17 微波合成是基于高损耗物质能被微波加热至较高温度 化学活性提 高而实现的 实验表明 一些金属或非金属粉末在短时间内被微波加热到高温 如600 90s Al 表示Al粉末在加热90s后温度达到600 76 8 420s Fe 1283 60s Cu 1150 60s Ti 1000 40s B 1200 60s C 1000 70s Si 等 满足自蔓延合 成条件 5 微波合成最早提出于1990年 首先是以金属与非金属粉末为反应前 驱物 通过微波合成而生成碳化物 硼化物 氮化物 硅化物以及 复合材料等 R C Dalton等将反应前驱物粉末置于微波波导中 通过微波点火使 样品引发化学反应 反应过程释放热量以维持反应的继续进行 在 极短时间内获得高纯度产物 18 由于粉末态金属能被加热至很高温度 因此也可以通过微波能合成 金属间化合物 S Gedevanishvili等利用微波技术首次成功地在众多体系中合成出 金属间化合物 这些体系包括Ti Al Ni Al Fe Al Nb Al Ta Al Ge Al Cu Al Co Al Mo Al W Al Pt Al Pd Al Sb Al Zr Al Cr Al Nb Ge Ti Ni Ti Co Ti Fe Cu Ti Cu Zn Fe Ni Ni Mg Ni Zr等多种二元甚至多元体系 19 与传统的合成机制一样 微波合成也涉及固 固 固 液之间的扩散行为 实验发现 使用SiC为辅助加热材料预热粉末压坯 能提高金属与微 波的耦合效率 样品内温度分布更趋均匀 合成速度显著加快 所 得产物显微组织均匀 力学性能得到提高 可以预测 微波能够以如下方式合成多种金属间化合物或它们的复 合材料A B AB A B C D AB CD A B C ABC A B C D AB C D A B AB B A B CD AB CD A B C AB C A B CD BCD A其中A B C D均代表金属 随后 G Zhou等对微波合成锂的金属间化合物进行了成功尝试 合 成出Li3Bi Li3Sb Li21Si5和Li17Sn4等物质 20 21 在合成Li17Sn4金属间化合