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第4章 电性材料 辽宁石油化工大学机械工程学院 金属材料工程系 连景宝 主 要 内 容 4.1 电性材料概述 4.1 电性材料概述 4.2 导电材料 4.3 电阻材料 Ni-Cr合金的成分和性能 Fe-Cr-Al合金 耐热性能随Cr、Al含量的增加而提高，但同时使合金的硬度、脆性及高温脆性增加，加工性能变差。 Fe-Cr-Al合金的成分和性能 （c）铬酸镧(LaCrO3） 铬酸镧(LaCrO3）材料主要用于制造磁流体发电机电极。 铬酸镧(LaCrO3）熔点为2500℃，有良好的抗腐蚀性和高的导电性，其在1400℃时的电导率为100S/m，很适合制成磁流体发电机中的电极。 在大气压下，铬酸镧(LaCrO3）的使用温度可达1800 ℃，但在0.1Pa的低压下，它的上限使用温度只能为1400℃。 （d）稳定的ZrO2 稳定的ZrO2不受氧化影响，最高使用温度可达2000 ℃，在1800 ℃空气中工作时间超过1万小时。 （e）二氧化锡（SnO2） 二氧化锡（SnO2）陶瓷主要用于制作熔融特种玻璃的电极，其室温下的典型电导率为0.1 S/m。1300-1600℃。 （f）石墨 具有好的导热和导电性能，一般在还原气氛或真空气氛下使用，最高使用温度可达3000 ℃。 热电偶是应用最广的一种测温原件，它是由两种不同材料导线连接成的回路，其感温的基本原理是热电效应。 常用热电偶材料 国际标准化热电偶正负热电偶材料 国际标准化热电偶正负热电偶材料的代号： 一般用两个字母表示，第一个字母表示型号，第二个字母中的P代表正电极材料，N代表负电极材料。 常用国际标准化热电极材料的成分和使用温度范围 常用热电偶材料 PTC发热陶瓷基本概述 PTC发热陶瓷的制备工艺 PTC发热陶瓷的种类和特点 应用领域 知名PTC企业名录 4.4 半导体材料 半导体陶瓷制作流程 4.5 超导材料 超导材料 超导发展史上的‘’牛人“” 超导技术的发展历程 铁基超导体发现时间及其超导温度 超导材料转变温度的发展历史 4.5.3 超导材料的分类 超导材料根据组成和转变温度的不同可分为 低温超导材料和高温超导材料。 低温超导材料主要有NbTi（9.5K）和Nb3Sn（18.05K）材料； 高温超导材料主要有Bi-Sr-Ca-Cu-O（BSCCO）和Y-Ba-Cu-O（YBCuO）材料、MgB2超导材料和铁基超导材料。 4.5.4 超导材料的应用 超导行业产业链分析 超导行业产业链由三部分构成： 上游矿资源，钇、钡、铋、锶等金属； 中游是超导材料如YBCO和BSCCO等； 下游是超导应用产品，如超导电缆，超导限流器、超导滤波器、超导储能、超导发电机和超导变压器等。 超导行业市场规模 NbTi超导棒材 Nb-Ti超导线材的制备工艺 YBa2Cu3O7-x超导体 超导电缆 发电站 工厂 家庭 铜导线 铝导线 超导 导线 电力损失 6～10% 电力损失 理论：0 最大输电量 ：1500MVA 高密度 大容量 提高空间利用率 增加输电距离 2.3 超导材料的应用 2.3 超导材料的应用 超导发电机，拥有两万千瓦的功率 4.5.4.3 抗磁性应用 （1）磁悬浮列车 内燃机车速200公里/小时；如果把超导磁体装在列车内，在地面轨道上敷设铝环，铝环产生感应电流，从而产生排斥作用，把列车托起离地面约10 cm，使列车能悬浮在地面上而高速前进，使列车速度可达到500 km/h。 4.4.1 半导体材料概述 本征半导体：在很纯净的半导体中，或当温度足够高时，从半导体本征态激发的载流子远远超过从杂质激发的载流子时，电子和空穴数目很接近，此时半导体称为本征半导体。 杂质半导体：由于外部作用而改变其固有特性的半导体称为杂质半导体。 杂质半导体包括n型半导体和p型半导体。 n型半导体：电子导电为主要作用。IV族元素半导体中掺入少量的V族元素。 p型半导体：空穴导电为主要作用。IV族元素半导体中掺入少量的III族元素。 4.4.2 半导体材料的分类与应用 按组成主要可分为： ① 元素半导体 ② 化合物半导体 ③ 陶瓷半导体 4.4.2.1 元素半导体 IIIA族元素B、IVA族元素C、Si、Ge、α-Sn、VA族元素P、As、Sb、Bi、VI族元素S、Se、Te、VII族元素 I。 Si应用最为广泛，红外和高频特性方面Ge占据重要地位，Se在早期用于制造硒光电池和硒整流器。 单晶硅及抛光硅片 多晶硅 GaAs 制备 发光二极管 隧道二极管 4.4.2.2 化合物半导体 GaAs就是一种典型的化合物半导体，它的电子迁移率比Si大4-5倍，制成集成电路后的工作