Основы материаловедения

Текст, написанный этим цветом, был добавлен на лекциях 2013 года студентом.

Основы материаловедения

Материал – один из видов вещества, который идёт на изготовление изделия и представляет собой промежуточный продукт переработки вещества в изделие.… Пример. Вещество – железо, медь, кремний, полиэтилен, глинозём

Титан Ti

· небольшая плотность · высокая удельная прочность · коррозионная стойкость

Алюминий Al

По техническим свойствам алюминиевые сплавы делятся на 2 группы: 1. Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой (зерновая… 2. Деформируемы сплавы, упрочняемые термической обработкой.

Медь Cu.

1. Малое удельное сопротивление (занимает второе место после серебра); 2. Достаточно высокая механическая прочность; 3. Удовлетворительная стойкость к коррозии;

Алюминий Al.

Алюминий чаще встречается в природе и значительно более дёшев. Недостатки: 1. Низкая (относительно меди) механическая прочность, высокая ломкость;

Золото Au и серебро Ag

1. Низкое удельное сопротивление; 2. Высокая химическая стойкость; 3. Очень высокая технологичность: хорошо паяются, свариваются; пластичны.

Углерод С

Стабильность ТКρ повысить путём легирования бором (2-5%). Боруглеродистые резисторы являются прецизионными с отклонением номинала 0,5%. Ограничение применения: углерод никогда не используют в качестве материала… Только с появлением углеродистых паст он вернулся в толстоплёночную технологию (чип-резисторы).

Тантал Та

Тугоплавкий переходный металл в чистом виде обладающий низким удельным сопротивлением. Удельное сопротивление тантала резко повышается при его насыщении азотом и может достигать 250 Ом·см. Немаловажно, что ТКρ≤10^-5 1/К.

При окислении тантала получим отличный диэлектрик Та₂О₅.

В микроэлектронике тантал довольно часто применяется в комплексной танталовой технологии.

 

Хром Cr

Хром - основной резистивный материал для изготовления низкоомных резисторов в микроэлектронике. Плёнки хрома получают путём вакуумного испарения из вольфрамовых и… Ом/□ [Ом делённый на квадрат].

Хромсилицидные сплавы и композиции

В технологии микроэлектроники предпочтительно использовать один резистивный материал на всю микросхему. Однако зачастую это невозможно (если разброс… Промышленность выпускает около 15 силицидов. Наибольшее распространение… РС3001 30% Cr, 1% Fe, остальное – Si;

Манганин

ρ≤0,48 мкОм∙м ТКρ в рабочем диапазоне температур (-100…200˚С) составляет… Это сплав с желтоватым оттенком хорошо обрабатываемый механически: можно вытянуть в проволоку диаметром до 0,02 мм. …

Константан

ρ ≤ 0,52 мкОм∙м ТКρ в рабочем диапазоне температур (до 500˚С) составляет -… Содержание никеля соответствует примерно максимуму ρ и минимуму ТКρ.

Сплавы для термопар

  Температура плавления не является главным фактором применения сплава. Главными же являются:

Полупроводниковые материалы

Полупроводники – материалы с электронной проводимостью, удельное сопротивление которых лежит в пределах между удельными сопротивлениями металлов и… С точки зрения зонной теории твёрдого тела, полупроводника имеют неширокую…  

Германий Ge

В настоящее время получают при побочной переработке материалов других производств: при выплавке медно-свинцово-цинковых руд, из отходов коксования… GeCl4+2H2O → GeO2+4HCl; GeO2+2H2 → Ge+2H2O.

Кремний Si

В 1911 году впервые получен в элементарном виде. Природное месторождение находится в Малайзии. Получают восстановлением из оксид SiO2 по схеме: SiO2+С Si+CО2.

Диэлектрики

  Электропроводность диэлектриков При подаче постоянного напряжения электропроводность диэлектриков можно представить графиком:

Фторопласт

Структура аналогична полиэтилену     F F

Ситаллы

Недостатком стёкол считается процесс местной кристаллизации – «расстекловывание». Он приводит к уменьшению однородности и к ухудшению свойств.…  

Керамика

Керамические диэлектрики обладают огромным количеством достоинств, отличающих их от других материалов: 1.Высокая нагревостойкость; 2.Отсутствие у большинства керамических материалов гигроскопичности;

Активные диэлектрики

Активные диэлектрики позволяют осуществить генерацию, усиление, модуляцию электрических и оптических сигналов, а так же запоминание и преобразование… К числу активных диэлектриков относят сегнето-, пьезо-, пироэлектрики,… Свойствами активных диэлектриков могут обладать не только кристаллические, но также жидкое и газообразные вещества…

Магнитомягкие материалы

Они отличаются высокой магнитной проницаемостью, большой индукцией насыщения и малой коэрцитивной силой. График зависимости магнитной индукции от…  

Кремнистая электротехническая сталь

Введением в состав стали кремния добиваются повышения удельного сопротивления и, соответственно, снижения потерь на вихревые токи. Кроме того,… В результате, такая операция приводит к увеличению максимальной магнитной… Кремнистая сталь обладает магнитной анизотропией. Поэтому механическая обработка в виде прокатки стали существенно…

Пермаллои

Делятся на высоконикелевые (содержание Ni – 72…80%) и низконикелевые (содержание Ni – 40…50%). Очень лёгкое намагничивание в слабых магнитных полях объясняется отсутствием… Свойства пермаллоев очень чувствительны к внешним механическим воздействиям и к изменению состава. Кроме того их…

Альсиферы

Оптимальный состав: 9,5% Si, 5,6% Al, остальное – железо. Очень твёрды и одновременно очень хрупкий, вследствие чего не может быть…  

Магнитотвёрдые материалы

   

Литые высококоэрцитивные сплавы

Состав: 28%Ni, 14%Al, остальное – Fe. Помимо кобальта в качестве добавок используют Cu, Ti, Nb. Добавки улучшают… Используются в основном для изготовления постоянных магнитов. Чтобы обеспечить именно кристаллизацию проводят в…

Магнитотвёрдые ферриты

В отличие от магнитомягких материалов, он имеет не кубическую, а гексагональную кристаллическую решетку и как следствие, одноосную анизотропию.… Технология изготовления аналогична технологии изготовления магнитомягких… Большей температурной стабильностью обладают кобальтовые ферриты, но они существенно дороже.

Металлические и неметаллические материалы для магнитной записи информации

Любой магнитный носитель информации тем меньше подвержен саморазмагничиванию, чем выше коэрцитивная сила материала. С ростом коэрцитивной силы… В настоящее время наибольшее применение находят носители на полимерной основе,… Содержание магнетика в лаке 30-40% объема. Частицы порошка должны иметь игольчатую форму, причем ориентация этих…

Вакуумное осаждение металлов на поверхности пленки

Электролитическое осаждение металлов на поверхности пленки

Чистые металлы в виде порошковых сплавов

(совмещение двух материалов, обеспечивающее качество записи информации как НЧ, так и ВЧ)   Co+CrO2