金属钠范例6篇

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金属钠

金属钠范文1

氯化钠可用于生产金属钠。氯化钠(Sodiumchloride),是一种离子化合物,化学式NaCl,无色立方结晶或细小结晶粉末,味咸。外观是白色晶体状,其来源主要是海水,是食盐的主要成分。易溶于水、甘油,微溶于乙醇(酒精)、液氨;不溶于浓盐酸。

金属钠是在1807年利用电解氢氧化钠制得的,这个原理应用于工业生产,约在1891年才获得成功。1921年电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代技术上得到重要应用,它的产量显著地增加了。目前,世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法,少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。

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金属钠范文2

关键词:钠;硫酸铜溶液;置换反应;不溶物;实验探究

文章编号:1005-6629(2008)06-0012-04中图分类号:G633.8 文献标识码:C

1 问题的提出

关于金属钠与硫酸铜溶液的化学反应有很多探讨的文章[1-6], 归纳起来主要有两种看法:一是认为钠先与硫酸铜溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气,并放出热量,然后氢氧化铜与硫酸铜生成蓝色氢氧化铜沉淀,即2Na+2H2O=2NaOH+2H2,2NaOH+CuSO4 = Cu(OH)2+Na2SO4,在反应过程中,氢氧化铜受热分解生成氧化铜,氧化铜又被产生的氢气还原生成单质铜,即Cu(OH)2CuO+ H2O,CuO+H2=Cu+H2O;另一种认为是钠直接置换出硫酸铜溶液中的铜,即发生了2Na(s)+ CuSO4(s)= Na2SO4(s)+Cu(s)。那么金属钠与硫酸铜溶液到底发生了怎样的反应呢,为了能够进一步地把握该实验的反应实质,我们进行了以下的实验探究。

2 实验探究思路

首先考虑反应物需要哪些,经过分析思考,需要金属钠和不同浓度的硫酸铜溶液,然后从两方面进行实验探究: (1)金属钠与不同浓度的硫酸铜溶液反应情况探究; (2)从反应物加入方式和控制用量上对两者反应情况进行探究,并对各实验中生成的不溶物用11的盐酸溶液进行溶解,看是否有金属铜生成,从而探讨本实验的反应实质。

3实验探究过程

3.1配制不同浓度的硫酸铜溶液

首先配制1%CuSO4溶液、5%CuSO4溶液、10%CuSO4溶液、15%CuSO4溶液和饱和硫酸铜溶液。在配制15%CuSO4溶液和饱和硫酸铜溶液过程中,由于溶质的溶解非常缓慢,所以进行了加热处理,加速溶解,然后冷却,备用。配制用量如下表(注:温度为室温25℃):

3.2系列实验对比探究

(1)硫酸铜液滴(固体)滴在钠片上的实验情况

分别用上述各种不同浓度的CuSO4溶液滴加在一小块金属钠片上,将研磨成粉末状的胆矾或无水硫酸铜粉末分别撒在一小块金属钠片上,进行实验比较。实验情况见表1中的序号1。

(2)小钠块投入到硫酸铜溶液中的实验情况

分别用一小块钠投入到约10mL不同浓度的 CuSO4溶液中,进行实验探究比较。实验情况见表1中的序号2。

(3)对不溶物的处理

将各个实验中生成不溶于水的物质收集后,用11的盐酸溶液处理,观察其溶解情况。

表1 关于金属钠与硫酸铜溶液反应的实验情况

3.3说明

(1)在配制1%CuSO4溶液之后,要尽快使用,因为CuSO4溶液浓度太低时,易发生水解。

(2)在进行少量的CuSO4溶液分别滴加在一小块钠片上的实验时,滴加CuSO4溶液以钠片完全反应为标准,大概用量在两到三滴。

(3)在进行一小块钠投入到不同浓度的CuSO4溶液的实验时,每次取的CuSO4溶液为10mL,取钠稍小于绿豆大为宜。

4实验探究结论

(1)经过多次反复的实验可以得出,进行少量的CuSO4溶液分别滴加在一小块钠片上的实验,产物可以得到金属单质铜,且得到的铜非常少量,并不是所有呈棕红、灰黑色的反应产物都是铜。而进行钠块投入到不同浓度的CuSO4溶液的实验中和把胆矾粉末和无水硫酸铜粉末撒在钠片上的实验时,产物得不到单质铜。

(2)在进行少量的CuSO4溶液分别滴加在一小块钠片上的实验时,我们可以得出,随着CuSO4溶液浓度增大,反应更剧烈,且产物中蓝色糊状物增多。我们认为该反应有两种解释:一种认为是因为CuSO4溶液滴加在钠片上,一方面因反应热使CuSO4溶液蒸干,另一方面,几滴CuSO4溶液所含的水很少,很快与钠反应完,只剩下没有完全失去结晶水的硫酸铜固体,便会与剩余的金属钠发生固相的置换反应,生成铜。即 2Na(s) + CuSO4(s)= Na2SO4(s)+Cu(s)。至于为什么随着CuSO4溶液浓度增大,产物中蓝色糊状物增多。我们认为是因为随着CuSO4溶液浓度增大,硫酸铜含量增多,生成碱式硫酸铜就多。CuSO4溶液浓度越稀,生成的碱式硫酸铜就少。另一种认为是发生了如下反应(1)2Na+2H2O=2NaOH+2H2, (2)2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2(蓝)+Na2SO4,反应热积聚,使部分Cu(OH)2分解,生成CuO,CuO又被剩余的Na与H2O反应产生的氢气还原成Cu,即(3)Cu(OH)2=CuO(黑)+H2O, (4)CuO+H2=Cu+H2O。我们认为在上述实验条件下,这两种反应都可能同时发生,而不单单是发生了其中的一种反应。从反应机理上分析,也是完全可能的。因为2Na(s)+CuSO4(s)=Na2SO4(s)+Cu(s), ΔrGθ=-604.93kJ/mol,自由能为负值,比较小,反应是很容易发生的。另一方面,金属钠片遇硫酸铜溶液中的少量水会立即发生反应,生成的氢氧化钠与硫酸铜发生反应(见本段中反应(1)、(2))。我们也知道,氢氧化铜很易分解, 反应(3)在80℃就能进行[7]。(有资料记载:氢氧化铜遇热水分解[8]。我们还验证了氢氧化钠与硫酸铜溶液在试管里发生反应,生成蓝色的氢氧化铜,经酒精灯稍微加热,很快变成黑色,说明氢氧化铜的分解温度很低。)生成的氧化铜与反应(1)中产生的氢气发生了置换反应(4),该反应温度约250℃就可进行[9], 我们认为是反应(1)中在局部产生的大量热量,可给接下来一系列的反应提供了温度,使反应得以进行下去。所以我们认为在生成铜的过程中,上述两种情况都可能同时发生。

(3)在进行一小块钠投入到不同浓度的CuSO4溶液的实验时,产物中没有得到单质铜,说明钠与CuSO4溶液在该条件下不能生成单质铜。随着反应条件的不同,得到的产物也可能完全不同。在CuSO4溶液浓度非常小时,一小块钠放入该溶液中,钠迅速在溶液表面游走,比如在1%CuSO4溶液中,产物是很少的蓝色絮状沉淀。随着溶液浓度的变大,生成的产物变成了灰蓝色片状沉淀,我们认为该实验发生了如下反应; (1)2Na+2H2O=2NaOH+2H2, (2)2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2(蓝)+Na2SO4, 反应的热量积聚,使部分Cu(OH)2分解,即(3)Cu(OH)2=CuO(黑)+H2O, 但是硫酸铜溶液的量相对较多(10mL), 水量较多,产生的热量很快被吸收,使其温度达不到氢气还原氧化铜反应的温度(约250℃)。所以我们看到的灰黑色片状沉淀是蓝色的Cu(OH)2与黑色的CuO的混合物。

(4)在进行将研磨成粉末状的胆矾和无水硫酸铜粉末分别撒在一小块金属钠片上的实验中,我们根据实验现象,看到产物中有黑色生成物,加入11盐酸溶液,未得到单质铜,我们认为该黑色产物是氧化铜,发生的反应同上。

(5)在进行少量的CuSO4溶液分别滴加在一小块钠片上的实验时,滴加CuSO4溶液的量以钠片完全反应为标准,如果像其他研究该实验的人那样,认为金属钠表面有红色固体物质出现,那红色固体物质就是单质铜,是不科学的。因为单凭颜色判断是不够准确的,必须要对反应产物进行研究。研究方法是:把该反应产物溶解在水中,弃去可溶物,再加11盐酸进行反应,结果只得到极少量的铜,那大量的红色固体物都不是单质铜。另一方面,在进行不溶物处理时,剩余的钠又会与水剧烈反应,影响了实验的进行,增加了实验的繁琐程度。因此,实验时不要取太多的金属钠。

(6)比较第一组和第二组实验,我们可以得出,在进行化学反应时,相同的反应物,随着反应条件的不同,得到的产物也可能完全不同。在本实验中,金属钠与少量的硫酸铜溶液反应时,有单质铜生成,而与大量的硫酸铜溶液反应时,还有和硫酸铜晶体粉末和无水硫酸铜粉末反应时,产物中得不到单质铜。我们认为铜的生成与水量的多少有一定的关系,可能是钠与水反应产生了热量,导致温度升高有关。少量硫酸铜溶液含有少量的水,与钠片反应,放出热量,能量聚集,温度升高,是生成铜单质反应得以进行的重要条件。而钠块投入到大量的硫酸铜溶液中,产生的热量很快散失,温度不能快速升高,因而没有生成铜单质。如果水量极少或缺水,钠与水反应产生能量少,温度升不高,生成的氢气又少,因而不会有单质铜生成。如硫酸铜晶体粉末、无水硫酸铜粉末撒在钠片上的实验现象就是一个实证。

参考文献:

[1] [7] 许绍权. 硫酸铜液滴与金属钠作用小议[J]. 化学教育,2006,(5):59.

[2] 吴江明, 熊言林. 一个多用途的实验装置--钠与硫酸铜溶液反应的组合设计[J]. 化学教学 , 2004,(7-8):8-9.

[3] 柴逸梵. 金属钠与硫酸铜溶液反应会有氧化铜生成[J]. 化学教学 , 1993,(4):46-47.

[4] 丁杰 , 黄建兵 , 陈勇. 硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液作用产物讨论[J]. 自贡师范高等专科学校学报 , 1993,(4):74-75.

[5] 袁白云 , 刘秀红. 钠与硫酸铜溶液反应中的意外现象及分析[J]. 湖北中小学实验室 , 2001,(6):5.

[6] 阮鸿飞, 李云芬. 钠与硫酸铜溶液反应的实验设计[J]. 实验教学与仪器 , 2003,(7-8):46-47.

[8] 《中学教师化学手册》编委会编. 中学教师化学手册[M]. 北京:科学普及出版社,1981:128.

[9] 熊言林,魏先文. 土红色物质是氧化亚铜还是铜[J]. 化学教育, 2006, 27(2): 59-60.

金属钠范文3

关键词:化学实验;创新;改进

当前,中学教师在授课过程中面临着诸多困惑。比如,高考升学的压力、家长的期望值高、化学实验的危险性、高考命题中不考实操等。这样,就使部分教师对理论教学的重视程度大于实验教学。对于在课本中有一些演示实验设计的不合理或部分演示实验不能达到实验教学效果的,一些教师很棘手,不知所措,只能不做或者少做。针对上述情况,笔者就高中课程标准实验教科书《化学1》(必修),人教版,第三章第一节金属的化学性质实验3-3中涉及金属钠与水的反应实验进行改进。

对于此实验,在实际教学中,发现将一个完整的化学实验不能完整地演示,学生不能全面地观察现象,分析实验,不利于对学生观察能力和分析能力的提高。H2的生成检验,H2燃烧时间短,现象不明显,效果不佳等问题。为使操作简单、方便,现象明显,并使收集到的气体可点燃,笔者将装置、操作做如下改进,获得了较为满意的效果。

一、设计思路

将金属钠与水反应的实验现象、生成物的检验在一次实验中完成,可以控制反应的速率由快到慢。同时,学生可以较全面、全方位地进行观察,有利于教师对实验现象的分析。

二、设计原理

加入滴有酚酞试液的蒸馏水至圆底烧瓶的瓶颈口0.5厘米处和少量的煤油,在水面上加至距离圆底烧瓶瓶口大约0.5厘米处。将空气排空。少量煤油的作用是用来调控反应速率及煤油、金属钠、水三者的密度大小。由于有气体产生,烧瓶中的液面下降,同时分液漏斗中的液面上升。由于滴加酚酞试液,生成物中有碱性物质产生,水溶液变红。此时,金属钠与煤油充分接触,并发生了反应,圆底烧瓶的液面上升,可以收集纯净的氢气。反应结束后,气体储存于圆底烧瓶中,再点燃气体,可观察到气体开始燃烧,现象明显。

三、实验装置

四、实验仪器和用品

分液漏斗、圆底烧瓶(250 ml)、酒精灯、铁夹台(带夹子)、带导气管的双孔塞、弹簧夹、蒸馏水、金属钠、煤油、酚酞试液。

五、主要实验过程及现象

1.连接好如图所示的装置,并检验装置的气密性。

2.关上止水夹,打开分液漏斗的活塞。

3.向圆底烧瓶中滴加有酚酞试液的蒸馏水,至瓶颈口上方0.5厘米处。

4.滴加煤油到距离瓶口大约0.5厘米处。

5.加入金属钠(绿豆粒般大小),盖上瓶塞。

6.观察实验现象。金属钠在煤油与水之间上、下浮动(金属钠的密度大于煤油的密度,而小于水的密度),同时水面上有气体产生,证明金属钠与水已经进行反应。水溶液开始变成了红色,证明生成了碱性的物质。因为有气体生成,产生压强使圆底烧瓶的液面降低。当圆底烧瓶中液面降至瓶颈口处1厘米以下,反应的速度加快。因为煤油比较少,不能够阻止金属钠与水的反应,可看到金属钠与水反应很剧烈。金属钠浮在水的上面,熔化成了闪亮的小球,四处游动,发出了“嘶嘶”的响声。与此同时,圆底烧瓶的液面就开始上升,可以收集到氢气。

7.反应完毕后,由于实验前圆底烧瓶中的空气已排尽,打开止水夹,直接点燃H2观察,燃烧时间较长,有效演示出生成的气体是H2。

8.关闭止水夹,实验结束。

六、实验说明

1.仪器规格:烧瓶250 ml、漏斗100 ml(或100 ml以上)

2.分液漏斗要深入烧瓶三分之二以下。

3.实验开始前,关闭弹簧夹,打开分液漏斗的活塞。

4.水、煤油要尽可能地将空气排尽。

七、效果评价

1.化学实验可以完整的演示,学生观察实验现象明显。

2.一次使用钠,提高了演示效率,节约药品和课堂时间。

3.对反应速率有效控制。反应由慢到快,反应现象观察和产生检验有序进行。

4.H2的生成检验,燃烧时间较长,现象明显。

5.实验环境安全,课堂演示方便。

6.此实验既可用于教师演示实验,又可作为学生分组实验。

参考文献:

[1]宋学宏.新课程背景下加强中学化学实验教学的实践研究[D].苏州大学,2008.

金属钠范文4

关键词纳米晶块体材料制备非晶晶化机械合金化深过冷

DEVELOPMENTOFBULKMETALNANOMETERMATERIALSPREPARATIONTECHNOLOGIESANDTHEIRESTIMATE

ABSTRACTOnthebasisofthesummarizationofbulkmetalnanocrystallinematerialspreparationmethods,twopotentialtechnologies:supershortfalsecurrentdirectcrystallizationmethodandhighundercoolingdirectcrystallizationmethodareproposed.Intheend,thedevelopmentandapplicationprospectsofvariousmethodsarealsoestimated.

KEYWORDSbulknanometermaterial,preparationofmaterials,crystallizationofamorphousalloys,mechanicalalloying,highundercooling

Correspondent:ZhangZhenzhongNorthwesternPolytechnicalUniversity,StatekeyLaborotryofSolidificationProcessingXi''''an710072

自80年代初德国科学家H.V.Gleiter成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后[1],纳米材料的研究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应,使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能[2],使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的热点。为使这种新型材料既有利于理论研究,又能在实际中拓宽其使用范围,探索高质量的三维大尺寸纳米晶体样品的制备技术已成为纳米材料研究的关键之一。本文综述国内外现有块状金属纳米材料的制备技术进展,并提出今后可能成为块状金属纳米材料制备的潜在技术。

1现有块状金属纳米材料的制备技术

1.1惰性气体凝聚原位加压成形法

该法首先由H.V.Gleiter教授提出[1],其装置主要由蒸发源、液氮冷却的纳米微粉收集系统、刮落输运系统及原位加压成形(烧结)系统组成。其制备过程是:在高真空反应室中惰性气体保护下使金属受热升华并在液氮冷镜壁上聚集、凝结为纳米尺寸的超微粒子,刮板将收集器上的纳米微粒刮落进入漏斗并导入模具,在10-6Pa高真空下,加压系统以1~5GPa的压力使纳米粉原位加压(烧结)成块。采用该法已成功地制得Pd、Cu、Fe、Ag、Mg、Sb、Ni3Al、NiAl、TiAl、Fe5Si95等合金的块状纳米材料[3]。近年来,在该装置基础之上,通过改进使金属升华的热源及方式(如采用感应加热、等离子体法、电子束加热法、激光热解法、磁溅射等)以及改良其它装备,可以获得克级到几十克级的纳米晶体样品。纳米超饱和合金、纳米复合材料等也正在利用此法研究之中。目前该法正向多组分、计量控制、多副模具、超高压力方向发展。

该法的特点是适用范围广,微粉表面洁净,有助于纳米材料的理论研究。但工艺设备复杂,产量极低,很难满足性能研究及应用的要求,特别是用这种方法制备的纳米晶体样品存在大量的微孔隙,致密样品密度仅能达金属体积密度的75%~90%,这种微孔隙对纳米材料的结构性能研究及某些性能的提高十分不利。近年来,尽管发展了一些新的纳米粉制备方法如电化学沉积[4]、电火花侵蚀(sparkerosion)[5]等方法,但与这些方法相衔接的纳米粉的分散、表面处理及成型方法尚未得到发展。

1.2机械合金研磨(MA)结合加压成块法

MA法是美国INCO公司于60年代末发展起来的技术。它是一种用来制备具有可控微结构的金属基或陶瓷基复合粉末的高能球磨技术:在干燥的球型装料机内,在高真空Ar2气保护下,通过机械研磨过程中高速运行的硬质钢球与研磨体之间相互碰撞,对粉末粒子反复进行熔结、断裂、再熔结的过程使晶粒不断细化,达到纳米尺寸[6]。然后、纳米粉再采用热挤压、热等静压等技术[7]加压制得块状纳米材料。研究表明,非晶、准晶、纳米晶、超导材料、稀土永磁合金、超塑性合金、金属间化合物、轻金属高比强合金均可通过这一方法合成。

该法合金基体成分不受限制、成本低、产量大、工艺简单,特别是在难熔金属的合金化、非平衡相的生成及开发特殊使用合金等方面显示出较强的活力,该法在国外已进入实用化阶段。如美国INCO公司使用的球磨机直径为2m,长3m,每次可处理约1000kg粉体,这样的球磨机1993年在美国安装有七座,英国安装有二座,大多用来加工薄板、厚板、棒材、管材及其它型材。近年来,该法在我国也获得了广泛的重视。其存在的问题是研磨过程中易产生杂质、污染、氧化及应力,很难得到洁净的纳米晶体界面,对一些基础性的研究工作不利。

1.3非晶晶化法

该法是近年来发展极为迅速的一种新工艺,它是通过控制非晶态固体的晶化动力学过程使晶化的产物为纳米尺寸的晶粒。它通常由非晶态固体的获得和晶化两个过程组成。非晶态固体可通过熔体激冷、高速直流溅射、等离子流雾化、固态反应法等技术制备,最常用的是单辊或双辊旋淬法。由于以上方法只能获得非晶粉末、丝及条带等低维材料,因而还需采用热模压实、热挤压或高温高压烧结等方法合成块状样品[8]。晶化通常采用等温退火方法,近年来还发展了分级退火[9]、脉冲退火[10]、激波诱导[11]等方法。目前,利用该法已制备出Ni、Fe、Co、Pd基等多种合金系列的纳米晶体,也可制备出金属间化合物和单质半导体纳米晶体,并已发展到实用阶段。此法在纳米软磁材料的制备方面应用最为广泛。值得指出的是,国外近年来十分重视块体非晶的制备研究工作,继W.Klement、H.S.Chen、H.W.Kui等采用真空吸铸法及合金射流法制备出Mg-La-TM、La-Al-TM、Zr-Al-TM系非晶块体之后,近几年日本以Inoue为代表的研究小组在非晶三原则指导下,又成功地采用合金射流成形及深过冷与合金射流成形相结合的方法制备了厚度分别为2mm、3mm、12mm、15mm、40mm、72mm的Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si,Ge)[12]、(Fe,Co,Ni)70Zr8B20Nb2[13]、(Nd,Pr)-Fe-(Al,Ga)[14]、Zr-Al-Cu-Ni[15]、Pd-Cu-Si-B[16]系的非晶块体。我国北京科技大学的何国、陈国良最近也采用合金射流成形法获得8mmZr65Al7.5Cu17.5Ni10[17]的非晶块体,这些研究结果为该法制备及应用块体纳米材料注入了极大生机。

该法的特点是成本低,产量大,界面清洁致密,样品中无微孔隙,晶粒度变化易控制,并有助于研究纳米晶的形成机理及用来检验经典的形核长大理论在快速凝固条件下应用的可能性。其局限性在于依赖于非晶态固体的获得,只适用于非晶形成能力较强的合金系。

1.4高压、高温固相淬火法

该法是将真空电弧炉熔炼的样品置入高压腔体内,加压至数GPa后升温,通过高压抑制原子的长程扩散及晶体的生长速率,从而实现晶粒的纳米化,然后再从高温下固相淬火以保留高温、高压组织。胡壮麒等利用此法已获得4×3(mm)的Cu60Ti40及3×3(mm)的Pd78Cu6Si16晶粒尺寸为10~20(nm)的纳米晶样品[18,19]。该法的特点是工艺简便,界面清洁,能直接制备大块致密的纳米晶。其局限性在于需很高的压力,大块尺寸获得困难,另外在其它合金系中尚无应用研究的报道。

1.5大塑性变形与其它方法复合的细化晶粒法

1.5.1大塑性变形方法

在采用大塑性变形方法制备块状金属纳米材料方面,俄罗斯科学院R.Z.Valiev领导的研究小组开展了卓有成效的研究工作,早在90年代初,他们就发现采用纯剪切大变形方法可获得亚微米级晶粒尺寸的纯铜组织[20],近年来他们在发展多种塑性变形方法的基础上,又成功地制备了晶粒尺寸为20~200(nm)的纯Fe、Fe-1.2%C钢、Fe-C-Mn-Si-V低合金钢、Al-Cu-Zr、Al-Mg-Li-Zr、Mg-Mn-Ce、Ni3Al金属间化合物、Ti-Al-Mo-Si[21-23]等合金的块体纳米材料。

1.5.2塑性变形加循环相变方法

1996年我国赵明、张秋华等[24]将碳管炉中氩气保护下熔炼的Zn78Al22超塑性合金,经固溶处理后通过小塑性变形和循环相变(共析转变),获得了晶粒尺寸为100~300(nm)的块状纳米晶体。

该方法与其他方法相比具有适用范围宽,可制造大体积试样,试样无残留缩松(孔),可方便地利用扫描电镜详细研究其组织结构及晶粒中的非平衡边界层结构,特别有利于研究其组织与性能的关系等特点并可采用多种变形方法制备界面清洁的纳米材料,是今后制备块体金属纳米材料很有潜力的一种方法。如将此法与粉末冶金及深过冷等技术相结合,则可望利用此法制备金属陶瓷纳米复合材料[21],并拓宽其所能制备的合金成份范围。

除以上主要方法外,近年来还发展的有喷雾沉积法、离子注入法等块体金属纳米材料制备技术,在此不再一一赘述。

2直接制备块状纳米晶的潜在技术

2.1脉冲电流直接晶化法

近年来,关于脉冲电流对金属凝固组织的影响已屡见报道:80年代,印度学者A.K.Mistra首先在Pb68Sb15Sn7共晶及Pb87Sb10Sn3亚共晶合金中通以40mA/cm2的直流电,发现凝固后组织明显细化[25],M.Nakada等人在Sn85Pb15合金凝固过程中通脉冲电流后,也发现凝固组织细化且发生枝晶向球状晶转变[26],J.P.Barnak等研究了高密度脉冲电流对Sn60Pb40和Sn63Pb37合金凝固组织的影响[27]。结果证实,脉冲电流可增加过冷度,并可使共晶的晶粒度降低一个数量级,且晶粒度随脉冲电流密度增加而降低。周本濂等不仅在实验上研究了脉冲电流对合金凝固组织的影响[28],而且在理论上用经典热力学和连续介质电动力学对脉冲电流作用熔体的结晶成核理论和结晶晶粒尺寸的计算作了深入研究[29,30],指出脉冲电流密度达到0.1GA/m2时,在理论上可获得大块纳米晶,按该理论对Sn60Pb40合金进行计算,结果与实验值基本一致。由于理论上要求的一些金属纳米化的临界脉冲电流密度在工程上能够达到且与实验值基本符合,加之脉冲电流的快速弛豫特点可限制纳米晶粒的长大,使作者相信,随着脉冲电流对金属凝固影响机制的进一步研究及实验装置的进一步完善,超短时脉冲电流处理在某些合金上有可能使熔体直接冷凝成大块纳米晶材料,并成为直接晶化法制备纳米晶材料的潜在技术之一。

2.2深过冷直接晶化法

快速凝固对晶粒细化有显著效果的事实已为人所知。急冷和深过冷是实现熔体快速凝固行之有效的两条途径。急冷快速凝固技术由于受传热过程限制只能生产出诸如薄带、细丝或粉体等低维材料而在应用上受到较大的限制。深过冷快速凝固技术,通过避免或清除异质晶核而实现大的热力学过冷度下的快速凝固,其熔体生长不受外界散热条件控制[31],其晶粒细化由熔体本身特殊的物理机制所支配,它已成为实现三维大体积液态金属快速凝固制备微晶、非晶和准晶材料的一条有效途径[35]。由于深过冷熔体的凝固组织与急冷快速凝固组织具有很好的相似性[36]并且国外已在Fe-Ni-Al、Pd-Cu-Si[37]等合金中利用急冷快速凝固获得纳米组织,另外,近年来周尧和、杨根仓教授领导的课题组在Ni-Si-B合金中利用深过冷方法已制备出晶粒尺寸约为200nm的大块合金,并已探讨出多种合金系有效的熔体净化方法,加之作者近期又在Fe-B-Si系共晶合金中利用深过冷及深过冷加水淬方法成功地制备了几十~200nm,11×10(mm)的块状纳米材料,见图1a、图1b所示,因此有理由相信,通过进一步研究深过冷晶粒细化的物理机制,进而为深过冷晶粒的纳米化设想提供理论基础,同时研究出各种实用合金的熔体净化技术以及深过冷与其它晶粒细化技术相结合的复合制备技术,深过冷方法可望成为块体金属纳米材料制备新的实用技术。从目前的实验结果来看,深过冷晶粒细化的程度与合金的化学成分、相变类型、熔体净化所获得热力学过冷度的大小及凝固过程中的组织粗化密切相关。为进一步提高细化效果,除精心的设计合金的化学成分之外,发展更有效的净化技术是关键,另外探索深过冷技术与急冷、塑性变形及高压技术等相结合的复合细化技术,可望进一步拓宽深过冷直接晶化法制备纳米晶的成分范围。相信通过今后的不懈努力,该技术将会成为块状纳米晶制备的又一实用化技术。

3展望

纵观纳米材料的研究发展,不难看出,纳米材料的推广应用关键在于块体纳米材料的制备,而块体金属纳米材料制备技术发展的主要目标则是发展工艺简单,产量大适用范围宽,能获得样品界面清洁,无微孔隙的大尺寸纳米材料制备技术。其发展趋势则是发展直接晶化法纳米晶制备技术。

从实用化角度来看,今后一段时间内,绝大多数纳米晶样品的制备仍将以非晶晶化法和机械合金化法为主,它们发展的关键是压制过程的突破。此外在机械合金化技术中,尚需进一步克服机械合金化过程中所带来的杂质和应力的影响。对于能采用塑性变形等技术可直接获得亚微米级晶粒的合金系,拓宽研究系列,研究出与各种合金成分所对应的实用稳定的塑性变形及热处理工艺,并全面进行该类纳米晶材料的性能研究工作是此类技术走向实用的当务之急。

从长远角度来看,高压高温固相淬火、脉冲电流和深过冷直接晶化法以及与之相关的复合块状纳米材料制备技术及其基础研究工作,是今后纳米材料制备技术的研究重点。

相信随着块状纳米材料制备技术的不断研究和发展,在不远的将来会有更多的纳米材料问世,并产生巨大的社会、经济效益。

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金属钠范文5

交易日下午3点前赎回的基金,按照交易日当天收盘时的净值计算,第二个交易日确认份额,份额确认后计算收益,交易日下午3点后赎回的基金,按照第二个交易日收盘时的净值计算,第三个交易日确认份额,份额确认后计算收益。

投资者要注意的是,基金是按照净值进行交易的,交易日3点前的委托单都按照当天收盘时的净值计算,也就是一天只有一个成交价格。

(来源:文章屋网 )

金属钠范文6

1、金玉满堂包括桂花树、玉兰树、石榴树以及秋海棠这四种树。

2、其中桂花的花朵颜色为金黄色,玉兰树的名字中带有玉字,石榴树的果实籽粒较多,比较饱满,秋海棠的名称中带有棠字,与堂读音相近,所以这四种树有着金玉满堂之称。

(来源:文章屋网 )

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