13.04.10材料概论第04课.ppt

1、2020/7/25,1,Introduction to Materials,Introduction,材料概论,DJTU Materials Science 同时，带相反电荷的两种离子结合形成中性原子即复合现象。在复合过程中，电子将能量以光的形式放出来，即产生发光。,DJTU Materials Science & Engineering,等离子体发光的基本原理：,2020/7/25,47,等离子体发光材料除了可以作为彩色壁挂电视，信息处理终端装置的显示板等显示设备外，由于等离子发光具有高亮度、长寿命等优点，其发光材料还可用于照明，如氖灯、氙灯等，所以是一类有巨大市场前景的发光材料。,DJTU

2、 Materials Science & Engineering,2020/7/25,48,2020/7/25,49,PDP模块发光、显示原理,Plasma Display Panel （等离子显示屏） PDP主要利用电极加电压、惰性气体游离产生的紫外光激发荧光粉发光制成显示屏。 PDP显示屏的每个发光单元工作原理类似于霓虹灯。每个灯管加电后就可以发光。 显示屏由两层玻璃叠合、密封而成。当上下玻璃板之间的电极，施加一定电压、电极触电点火后，电极表面会产生放电现象，使显示单元内的气体游离产生紫外光，紫外光UV激发荧光粉产生可见光。一个像素包括红、绿、蓝三个发光单元，三基色原理，组合形成256色光

3、。,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,50,PDP显示屏,42”VGA显示屏：852X480（X3个红、绿、蓝像素单元），122，6880个灯泡。,显示屏正面,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,51,Operation condition of AC PDP: bistable mode of ON/OFF,等离子显示屏的组成、结构特征,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,52,PDP像素放电、发光单元结构,DJTU

4、Materials Science & Engineering,2020/7/25,53,PDP 如何发光形成图形,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,54,DJTU Materials Science & Engineering,PDP 如何发光形成图形,2020/7/25,55,DJTU Materials Science & Engineering,PDP 如何发光形成图形,2020/7/25,56,DJTU Materials Science & Engineering,PDP 如何发光形成图形,2020/7/25,57,Pla

5、sma Display（PDP）各子场显示方式,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,58,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,59,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,60,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,61,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,62,DJTU Materials Science & E

6、ngineering,2020/7/25,63,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,64,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,65,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,66,1992,日本中村修二, 利用蓝宝石基板GaN外延实现LED光源井喷式发展； LED发光二极管，电能转化为可见光，固态半导体器件，近十年获普遍应用； LED电源、吸顶灯、隧道灯、仓库灯、高棚灯、汽车灯、电视、手机显示器、广告屏幕。,LED新光源概况 （

7、第四代光源）,2020/7/25,67,超纯Al2O3原料- -在长晶设备中生成蓝宝石单晶- -掏棒得到蓝宝石晶棒- -切割成晶片后得到晶片 -再对晶片进行外延镀膜和生长- -即得到用于LED发光材料的发光二极管,蓝宝石晶体、晶棒、晶片,2020/7/25,68,蓝宝石级高纯氧化铝粉体,2020/7/25,69,一、 材料的选择： 材料的主要功能及结构 材料的强度、耐磨性、耐腐蚀性、传导性等 制造和加工工艺条件 使用条件如压力、温度等 环境因素 成本 能否循环利用和节能,DJTU Materials Science & Engineering,3.3 材料的应用,2020/7/25,70,一种

8、材料取代另一种的原因主要有性能、 经济性及生态等因素。 例如：汽车车身最初是木材，后来更多使 用金属及有机聚合物，这是因为： 更加舒适 减少湿度的影响 生产线单一化 安全性增强,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,71,DJTU Materials Science & Engineering,弯曲强度f,= 3FL/2bd2,2020/7/25,72,DJTU Materials Science & Engineering,三点弯曲测试,2020/7/25,73,f = 3FL/2bd2,DJTU Materials Science &

9、 Engineering,三点弯曲测试,f 弯曲强度，帕 F 施加外力，牛顿 L 支点间距，米 b 横截面宽度，米 d 横截面高度，米,E = L3F/4bd3,E弹性模量,2020/7/25,74,二、新材料在汽车上的应用,1 新型金属材料 2 陶瓷材料 3 摩擦材料 4 汽车用复合材料,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,75,1. 新型金属材料,非晶态合金 它将熔化的金属急骤冷却生成一种无结晶构造的固态金属。具有较强的抗拉强度，用来作轮胎帘线，实现轮胎的轻量化。非晶钛合金耐腐蚀、耐磨性好，用来制造悬架弹簧。 形状记忆合金 形状记忆

10、合金在室温下非常柔软，极易变形，具有形状记忆功能。首先将其制成某一形状，并记住这一原始形状，然后施以变形呈另一形状，经加热再自行恢复到原来的形状，即所谓的形状记忆效应。典型的形状记忆合金是NiTi合金。在车辆上常用的为Ti50Ni50，它可用来制造风扇自动离合器、轮胎防滑钉、雾灯罩自动开闭装置、手动变速器、电磁阀、散热器护栅活门等。如图2所示为发动机冷却风扇离合器。,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,76,形状记忆合金制作的发动机冷却风扇离合器,DJTU Materials Science & Engineering,典型的形状记忆合

11、金是NiTi合金。在车辆上常用的为Ti50Ni50，它可用来制造风扇自动离合器、轮胎防滑钉、雾灯罩自动开闭装置、手动变速器、电磁阀、散热器护栅活门等。如右图所示为发动机冷却风扇离合器。,2020/7/25,77, 减振合金 随着对车辆品质的要求越来越严格，对降低噪声、振动的要求也越来越高。减振合金的种类有灰口铸铁、12Cr钢、Cr-A1-Mo-Fe、Cu-A1-Mn、Ti-Ni等。 粉末金属 在车辆上应用的范围包括皮带轮、水泵叶轮、制动器、变速器、同步器盘、正时齿轮、万向节、离合器片、减振器活塞、连杆、气门、导管、凸轮轴、挺杆等。德国宝马汽车公司已将粉末金属精密铸造连杆作为轿车和摩托车发动机的

12、标准件；美国克莱斯勒汽车公司在新型的2.0 L和2.4 L发动机上使用了粉末金属连杆。,DJTU Materials Science & Engineering,1. 新型金属材料,2020/7/25,78,2 陶瓷材料, 陶瓷在汽车上的最早应用是制造火花塞。现代汽车中，陶瓷用于制作各种传感器，如爆振传感器、氧传感器、温度传感器等；也可以用于替代金属材料制作发动机和热交换器零件。近年来，一些特种陶瓷被用于制作发动机部件或整机、气体涡轮部件等，可以达到提高热效率、降低能耗、减轻自重的目的。,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,79,3.

13、摩擦材料,摩擦材料是一种以摩擦为主要功能、兼有结构性能要求的复合材料。汽车用摩擦材料主要是用于制造制动摩擦片和离合器片。这些摩擦材料主要采用石棉基摩擦材料，随着对环保和安全的要求越来越高，逐渐出现了半金属型摩擦材料、复合纤维摩擦材料、陶瓷纤维摩擦材料。 由于摩擦材料在汽车上主要用于制造制动系和传动系的零件，要求有足够高的而且稳定的摩擦系数和较好的耐磨性,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,80,4. 汽车用复合材料, 纤维增强塑料（FRP） FRP是Fiber Reinforced Plastic的缩写，基体是 塑料，总称。常用的FRP是玻璃纤维和高级碳 纤 维、合成纤维(如Kevlar)等.在汽车上主要用 于变速杆、车顶篷等内部饰件和发动机盖、发 动机壳体过滤器等及其附件。 纤维增强金属（FRM） FRM是金属基复合材料之一，近来陶瓷系粒子 或片、晶须增强的金属复合材料的应用已占相 当比例，主要用于活塞、连杆、气缸体等。,DJTU Materials Science & Engineering,2020/7/25,81,（一）随着大量新材料，如高分子材料、复合材料等的迅速