冶金毕设选题报告

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1、北京科技大学本科生毕业设计(论文)选题报告题目：Sc(1-x)MxF3(M=Al、Fe、Y)的合成及其负热膨胀性学院：冶金与生态工程学院专业：冶金工程姓名：王庆贺学号：40921097指导教师签字：________________________2013年3月23日13目录1文献综述21.1负热膨胀21.1.1热膨胀21.1.2负热膨胀材料21.1.3负热膨胀机理31.2Sc(1-x)MxF3(M=Al、Fe、Y)型缺位钙钛矿化合物71.3固相合成法82课题背景及开展研究的意义92.1课题背景92.2开展研究的意义103研究内容、预

2、期目标及研究方法103.1研究内容103.2预期目标103.3研究方法114进度安排11参考文献12指导教师意见13131文献综述随着科技与经济的快速发展，材料领域不断出现新型材料，随着研究的深入发展，负热膨胀材料逐渐出现在人们的视野之中，它对研究材料的热几何稳定性有着重要的意义。众所周知，绝大多数材料在一定的温度范围内均会表现出“热涨冷缩”的性质，然而一些材料在一定的温度范围内却表现出了反常的“热缩冷涨”的现象，即负热膨胀性（NegativeThermalExpansion,NTE）.1996年Sleight研究组报道了立方结构Z

3、rW2O8在-272.7-777℃温度范围内具有强烈的负热膨胀现象（该研究被评为当年100项重大发现之一）[1]，从此，负热膨胀材料的研究引起了广大学者强烈的兴趣和重视，该方面的文献报道也随即增多。但是，到目前为止所发现的负热膨胀材料的数量非常有限，应用上也仅仅是刚刚起步，还不能满足科技、生活等方面的需要，新型负热膨胀材料的开发应用是现在急需解决的问题。1.1负热膨胀1.1.1热膨胀热膨胀是指物质的体积或者长度随温度的升高而增加的现象，固体材料热膨胀可归结为点阵结构中的质点间平均距离随温度的升高而增大。热膨胀系数包括线膨胀系数和体膨

4、胀系数是表征材料热膨胀的主要参数。在一定温度范围内，平均线膨胀系数或平均体膨胀系数为负值时，具有负膨胀行为，也就是说，随着温度的降低材料的体积会膨胀，这一现象为负热膨胀。依据材料热膨胀的晶体学特征，可分为各向同性热膨胀材料、各向异性热膨胀材料和无定型或玻璃态材料。本文内我们所说的负热膨胀材料均指单相的化合物。我们可以根据材料的结晶学特性将等轴晶系负热膨胀材料称为各向同性的负热膨胀材料，其他晶系的负热膨胀材料称为各向异性的负热膨胀材料；非晶体负热膨胀材料称为无定型或玻璃态的负热膨胀材料(NTEM)[2]。1.1.2负热膨胀材料负热膨胀

5、材料是指在一定的温度范围内的平均线膨胀系数或者体膨胀系数为负值的一类化合物。13负热膨胀材料是近年来材料研究的新兴发展领域，其发展过程大概分为两个阶段，即萌芽期与发展期。从上个世纪30年中期到80年代末期为萌芽期。1935年，最早由Bussem等人实验发现了具有很小热膨胀系数的β-方石英[3]。1951年，F.A.Hummel研究发现β-锂霞石的结晶聚集体呈现出负热体积膨胀[4]。在这个时期，被发现的负热膨胀材料种类很有限，而且这些材料大多表现为各向异性的负热膨胀行为，即在沿某一晶轴方向上产生收缩，而在另一些晶轴方向上产生膨胀。萌芽

6、期为负热膨胀材料的发展奠定了坚实的理论与物质基础。从上个世纪90年代到现在，为发展期。在此期间，虽然仅仅是十几年的时间，但是研究成果显著。以A.WSleight研究组为代表，开发出了以ZrW208为代表的各向同性负热膨胀材料，和以Sc2W3O12为代表的各向异性负热膨胀材料。1999年，英国圣·安德鲁斯大学的WoodcockDavidA.等学者研究了菱沸石的负热膨胀性能[5]，指出在293-873K的温度范围内，其负热膨胀系数为-0.5*10-6—-16.7*10-6C-1.2004年，日本先进技术研究室的TomokoSuzuki等

7、人研究合成了具有负热膨胀性的新物质(HfMg)（WO4)3[6]。最近，负热膨胀材料研究主要拓展在非氧化物体系中，其中氰化物体系较为常见。目前在国际上，对负热膨胀材料的研究主要集中在以下几个方面：找到新的负热膨胀材料；探索NTE新的制备与合成方法；进一步分析NTE材料的结构与成长机制；使NTE材料与金属、合金、半导体、化合物、有机聚合物进行复合进而探索新的功能并应用到科技与生活[7]。我国对负热膨胀材料的研究还刚刚处于起步阶段，负热膨胀材料的研究也已经获得了国家自然科学基金的大力支持。1.1.3负热膨胀机理材料的热膨胀的本质为晶格中

8、原子的热振动产生了宏观效应[8]13。我们所已知的负热膨胀材料大多数都为各向异性，因此也具有热膨胀的性质，当对这些材料加热时，晶胞在一维或者二维的方向上膨胀，但是在其他的方向上收缩。原子的热激发振动台决定了材料的热膨胀性质。一般，热膨