Реферат Курсовая Конспект
Физико-химические основы электрорадио-материаловедения - раздел Химия, Министерство Общего И Профессионального Образования Российской Федер...
|
Министерство общего и профессионального образования
Российской Федерации
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
В.И.СЕРГЕЕВ
Физико-химические основы электрорадио-
Материаловедения
Учебное пособие
Уфа 2001
Физико-химические основы электрорадиоматериаловедения. Учебное пособие.
Уфа: УГАТУ, 2001.
В учебном пособии изложены основы строения материалов и физики явлений, происходящих в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных матералах. Рассмотрено влияние структуры на их свойства. Пособие рассчитано на студентов электромеханического и радиотехнического профиля. Может быть полезным специалистам в области материаловедения при проведении исследований электрофизических свойств материалов.
Рецензенты:
Доцент кафедры. "Материаловедение и защита от коррозии" УГНТУ Бугай Д.Е.
Доцент кафедры ЭМ УГАТУ Афанасьев Ю.В.
Уфимский государственный авиационный технический университет, 2001.
Введение
Научно-технический прогресс тесно связан с разработкой и применением новых материалов. Не случайно даже историческая хронология строится по названиям материалов – каменный век, медный век, бронзовый век, железная эра. По мере накопления знаний и умений людей появлялись все новые материалы. Нынешнее время трудно охарактеризовать каким либо материалом. Его называют веком полупроводников, веком полимеров, веком сверхпроводников, и т.д. Даже понятие «век компьютерных технологий» неотделимо от материалов, поскольку только прогресс в области материаловедения позволил создать и компьютеры, и линии их связи.
Количество разработанных к настоящему времени материалов настолько велико, что перечисление только свойств и характеристик сплавов на основе железа – сталей занимает несколько томов.
Между тем, все материаловедение базируется на понимании взаимодействия атомов и молекул и на понимании того, как внешние условия влияют на это взаимодействие. Иначе говоря, в основе материаловедения лежат знание физики и химии, и применение знаний, полученных при изучении этих предметов, для анализа разнообразных технических процессов позволяет правильно выбрать материал наиболее подходящий для каждого конкретного случая.
В данном пособии сделана попытка показать применение знаний по физике и химии к выбору материалов, применяемых для разнообразных электрических машин и аппаратов.
Некоторые вопросы строения веществ.
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Электропроводность диэлектриков определяется в основном перемещением ионов. На концентрацию ионов оказывают влияние: состав материала, температура, облучение материала частицами высоких энергий. Концентрация подвижных носителей заряда в полярных материалах, как правило, выше, чем в неполярных. Это связано с тем, что ионы примесей электрически взаимодействуют с дипольными моментами полярных молекул, поэтому очистка полярных материалов от примесей затруднена.
Влияние температуры на тангенс угла потерь в полярных
Магнитные материалы
Основные классы магнитных материалов.
Все магнитные материалы принято условно разделять на магнитомягкие и магнитотвердые.
Магнитомягкими называют материалы легко перемагничивающиеся под действием внешнего магнитного поля. Для таких материалов характерны низкие значения коэрцитивной силы и высокие значения магнитной проницаемости. Их используют для концентрации магнитного поля. В большинстве случаев магнитомягкие материалы работают в переменных магнитных полях, поэтому для них важно высокое удельное электрическое сопротивление. Исторически первым магнитомягким материалом было малоуглеродистое железо, обладающее низкой механической твердостью. Поэтому такие материалы получили название магнитомягких.
Магнитотвердыми называют материалы с высокой коэрцитивной силой и большой остаточной индукцией. Их применяют для изготовления постоянных магнитов - источников постоянного магнитного поля. Исторически первыми магнитотвердыми материалами были механически твердые, закаленные углеродистые стали. Поэтому, такие материала получили название магнитотвердых.
3.3.1 Промышленные магнитомягкие материалы
Высококоэрцитивные магниты.
К этой группе материалов относят сплавы редкоземельных элементов с кобальтом типа RСo5 или RСо17, а также сплавы железа или кобальта с платиной. Эти материалы обладают рекордной запасенной магнитной энергией, однако, их широкому применению мешает высокая стоимость.
Медь
Медь – обладает достаточно малым удельным электросопротивлением (0,0168 мкОмґм), пластична и обладает высокой прочностью. Хотя медь относится к той же подгруппе что и серебро и золото, но она более активна и образует соединения с О2, СО2, Н2О. Поэтому при пайке и сварке меди приходится использовать флюсы – вещества, удаляющие с поверхности материала оксиды. Важно отметить, что химические соединения меди нестойки и удаляются простейшим флюсом – раствором канифоли в спирте или ацетоне. Поэтому медь достаточно технологична.
Наибольшее распространение получила медь марок М1 (99,90% Cu) и М0 (99,95% Cu). Основной примесью в меди является кислород, присутствующий в виде закиси меди. В электровакуумной технике применяют безкислородную медь.
Сплавы на основе благородных металлов.
В ряде случаев требуется высокая стойкость к окислению материала. В этом случае используют материалы высокого сопротивления на основе благородных металлов: серебра, платины, палладия.
Типичным представителем таких материалов является серебряный манганин (Ag; 10%Sn; Ag; 10%Sn; едставителем та–20 мкм) проволок такого сплава изготавливают миниатюрные потенциометры и резисторы.
Список использованной литературы
1. Барановский П.И., Клочков В.П., Потыкевич И.В. Полупроводниковая электроника (свойства материалов). Справочник. - Киев: Наукова думка, 1975. – 704 с.
2. Богородицкий н.п., Пасынков И.И., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. – Л.: Энергоатомиздат. Лениннгр.отд-ние, 1985. – 304 с.
3. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1984. – 208 с.
4. Воробьев Г.А., Диэлектрические свойства электроизоляционных материалов. – Томск:. Изд-во Томского университета, 1984. – 126 с.
5. Губкин А.Н. Электреты. – М.: Наука, 1981. – 191 с.
6. Желудев И.С. Основы сегнетоэлектричества. – М.: Атомиздат, 1973. – 472 с.
7. Каганов М.И., Цукерник В.М. Природа магнетизма. М.: Наука, 1982. – 192 с.
8. Кайбышев О.А., Валиев Р.З. Границы зерен и свойства металлов. М.: Металлургия, 1987. – 214 с.
9. Курносов А.И. Материалы для полупроводниковых приборов и интегральных схем. М.: Высшая школа, 1975.- 342 с.
10. Материаловедение/. Под ред.Арзамасова Б.Н. М.: Машиностроение, 1986. – 384 с.
11. Металлические стекла /Под ред. Дж. Дж. Гилмана и Х. Дж Лими. – М.: Металлургия, 1984. – 263 с.
12. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. М.: Высш.шк.,1986. – 367 с.
13. Пихтин А.Н. Физические основы квантовой электроники и оптотроники. – М.: Высшая школа, 1983. – 367 с.
14. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. М.: Металлургия. 1982. – 584 с.
15. Преображенский А. А.,Бишард Е. Г., Магнитные материалы и элементы. – М.: Высш.шк.,1986. – 352 с.
16. Смажевская Е.Г., Фельдман Н.Б. Пьезоэлектрическая керамика. – М.: Сов. радио, 1971. – 199 с.
17. Справочник по электротехническим материалам/ Под ред. Корицкого Ю.В., Пасынкова В.В. Тареева Б.М. – Т 1-3. Л.: Энергоатомиздат. – 1988.
18. Угай Я.А. Введение в химию полупроводников. – М.: Высшая школа, 1975. – 302 с.
19. Фесенко Е.Г., Данцигер А.Я., Разумовская О.Н. Новые пьезокерамические материалы. – Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1983. – 160 с.
20. Физические свойства металлов и сплавов / Б.Г. Лифшиц и др.; Под ред. Б.Г. Лифшица. – М. Металлургия, 1980. – 320 с.
Контрольные вопросы к первому разделу
1) У какого материала выше плотность и почему?
окиси магния или металлического магния
2) У какого материала и почему выше электропроводность?
золота или окиси меди
3) У какого материала и почему выше пластичность?
стекла или серебра
4) У какого материала и почему выше теплопроводность?
алмаза или железа
Контрольные вопросы ко второму разделу
Пусть имеется два конденсатора одинаковой геометрии (одинаковое расстояние между обкладками и одинаковое расстояние между обкладками), но с разными диэлектриками. Например, бумага и полиэтилен.
1. У какого конденсатора большая емкость?
2. У какого конденсатора большее рабочее напряжение?
3. У какого конденсатора больше срок службы?
4. Как изменится емкость конденсаторов при нагреве?
5. Как изменится емкость конденсаторов при изменении частоты внешнего поля?
Вопросы к разделу 3
1. Будет ли алюминий являться ферромагнитным материалом?
2. Почему железо ферромагнитно, а марганец и хром не ферромагнитны?
3. Чистый марганец не ферромагнитен, а сплавы марганца с алюминием или серебром ферромагитны. Почему?
4. Почему температура Кюри железа выше температуры Кюри никеля?
5. Как изменится температура Кюри никеля при легировании его медью?
6. У какого материала выше магнитная проницаемость: меди или никеля?
7. У какого материала выше магнитная проницаемость: технически чистого железа или стали 45?
8. Как изменится магнитная проницаемость железа при легировании его кремнием?
9. Как повлияет пластическая деформация на магнитную проницаемость железа?
10. У какого материала выше индукция насыщения технически чистого железа или пермаллоя 45Н?
11. У какого материала выше индукция насыщения пермаллоя 45Н или пермаллоя 79НМ?
12. У какого материала выше плотность пермаллоя 45Н или феррита 6000НМ?
13. Какой материал предпочтительнее использовать для изготовления сердечников импульсных трансформаторов?
Контрольные вопросы к пятому разделу
1. У какого материалы выше подвижность дырок элементарного кремния или элементарного германия?
2. Как и почему изменится подвижность зарядов в германии при его легировании?
3. Почему в ходе зонной плавки происходит очистка материалов от примесей.
4. У какого материала – кремния или германия – выше диэлектрическая проницаемость.
5. У какого материала – кремния или германия – выше подвижность основных носителей заряда при комнатной температуре?
ВВЕДЕНИЕ
1. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ СТРОЕНИЯ ВЕЩЕСТВ. 2
1.1 Межатомное взаимодействие.
1.2 Типы химических связей.
1.3 Кристаллическая структура твердых тел.
1.4. Дефекты кристаллических решеток.
1.4.1 Точечные дефекты решетки
1.4.2 Линейные дефекты кристаллической решетки.
1.4.3 Поверхностные дефекты кристаллической решетки.
1.4.4 Объёмные дефекты кристаллической решетки.
1.4.5 Энергетические дефекты кристаллической решетки.
1.5 Основы теории сплавов
1.6 Диаграммы состояния сплавов и закономерности Курнакова.
1.7 Элементы зонной теории твердых тел
2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
2.1 ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ
2.1.1 Влияние температуры на электропроводность диэлектриков
2.1.2 Влияние напряженности поля на электропроводность диэлектриков
2.2 ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ
2.2.1 Упругая поляризация
2.2. 2 Виды поляризации релаксационного типа.
2.2.3 Особенности поляризации в активных диэлектриках
2.3 Диэлектрические потери
2 3.1 Влияние температуры на тангенс угла потерь неполярных диэлектриков
2.3.2 Влияние частоты электрического поля на тангенс угла потерь неполярных диэлектриков.
2.3.3 Влияние температуры на тангенс угла потерь в полярных диэлектриках
2.3.4. Влияние частоты электрического поля на тангенс угла диэлектрических потерь для полярных диэлектриков
2.4 Пробой диэлектриков
2.4.1 Электрический пробой газов
2.4.2 Электрический пробой твердых диэлектриков
2.4.4 Электрохимический пробой диэлектриков.
3 МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
3.1 Общие положения
3.2.1 Доменная структура ферромагнетиков.
3.2.2 Кривая намагничивания
3.3 Основные классы магнитных материалов.
3.3.1 Промышленные магнитомягкие материалы
3.3.2 Магнитомягкие материалы для работы в слабых полях
3.4 Магнитотвердые материалы
3.4.1 Промышленные магнитотвердые материалы.
3.4.2. Дисперсионно твердеющие сплавы
3.4.3 Деформируемые магнитотвердые материалы.
3.4.4 Магнитотвердые ферриты
3.4.5 Высококоэрцитивные магниты.
4. ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
4.1 Материалы высокой электропроводности.
4.2 Материалы высокого удельного сопротивления.
4.2.1 Сплавы на основе меди.
4.2.2 Никель-хромовые сплавы.
4.2.3 Железохромалюминиевые сплавы
4.2.4 Сплавы на основе благородных металлов.
4.3 Материалы электрических контактов
4.3.1 Зажимные контакты
4.3.2 Цельнометаллические контакты
4.3.3 Материалы разрывных контактов.
4.3.4 Материалы скользящих контактов.
5. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
5.1 Элементарные полупроводники.
5.2 Полупроводниковые химические соединения.
5.2.1 Соединения типа AIVBIV.
5.2.2 Полупроводниковые соединения типа АIIIВV.
5.2.3 Полупроводниковые соединения типа АIIВVI
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
– Конец работы –
Используемые теги: Физико-химические, основы, электрорадио-материаловедения0.051
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Физико-химические основы электрорадио-материаловедения
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов