金属化现象详细资料大全

金属化现象（metallized phenomena）是指高压下物质从非金属态变成金属态的现象。1925年英国物理学家J.伯纳耳提出：任何材料在足够大的压力下都可能变成金属。这是高压所产生一种特有的相变。近代高压物理的发展，证明了它的正确性。相应的相变压力称为金属化压力。金属化的特点是相变后的物质的电阻率降低几个数量级，电阻率的温度系数从相变前的负值变为相变后的正值。

基本介绍中文名 ：金属化现象 外文名 ：metallized phenomena 特征 ：高压下物质从非金属态变成金属态 早期研究,理论诠释,典型实例, 早期研究 早期金属化相变的研究，主要在相变压力范围较低的半导体金属化相变领域。随着高压技术的发展，进入了百万大气压的研究范围，超高压下绝缘体金属化相变乃至超导的研究已成为高压物理的前沿课题，其中金属氢的问题更引人注目。双原子分子晶体，如碘﹑氧﹑氮﹑氢等物质的金属化相变研究不断取得进展。碘在16吉帕时电阻急剧下降，发生金属化，但此时仍为分子相。当压力升至21吉帕时，才发生分子拆键相变成为原子金属相。氧在95吉帕左右有金属化相变，并成为超导转变温度 T c =0.5K的超导体。根据理论预言，氮的金属化相变压力在300吉帕以上，氢的金属化相变压力更高。硼在160吉帕金属化，在175吉帕时成为 T c =6K的超导体，250吉帕时的 T c =11.2K。硫在90吉帕金属化，成为 T c =5K的超导体，150吉帕时的 T c =17K。离子晶体碘化铯在115吉帕金属化，继而在180吉帕成为超导体，最高超导转变温度为2K。 理论诠释 根据能带理论，发生金属化的根本原因是：压缩过程中直接或间接能隙闭合，价带和导带重叠，导带中可能出现电子，价带中形成空穴，从而导致了金属导电性。另外，根据金属电子论，金属的特征就是存在自由电子，它将形成金属的光学性质和行为，如用德鲁德自由电子模型来表征，从而可从实验判断常规金属特征。但最直接的证据还是电阻率的测定。 典型实例 低温下固化的惰性气体在足够高的压强下会发生金属化转变，是这种转变的典型例子。例如，Xe的5d电子和6s电子对应的能带在高压下就会发生交叠。1968年M.罗斯首先用冲击波技术观察到这种转变，1979年有人利用一种变型的金刚石高压砧用静压方法实现了Xe的金属化转变，他们估计转变压强大约是33吉帕。

常用的半导体材料分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体是由单一元素制成的半导体材料。主要有硅、锗、硒等，以硅、锗应用最广。化合物半导体分为二元系、三元系、多元系和有机化合物半导体。二元系化合物半导体有Ⅲ-Ⅴ族（如砷化镓、磷化镓、磷化铟等）、Ⅱ-Ⅵ族（如硫化镉、硒化镉、碲化锌、硫化锌等）、Ⅳ-Ⅵ族（如硫化铅、硒化铅等）、Ⅳ-Ⅳ族（如碳化硅）化合物。三元系和多元系化合物半导体主要为三元和多元固溶体，如镓铝砷固溶体、镓锗砷磷固溶体等。有机化合物半导体有萘、蒽、聚丙烯腈等，还处于研究阶段。 此外，还有非晶态和液态半导体材料，这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

提起绝缘体金属相变低温，大家都知道，有人问金属材料与半导体，绝缘体材料的热容在极低温下有…，另外，还有人想问为什么有的导体在低温是可以超导,有的绝缘体在高温…，你知道这是怎么回事？其实关于固体物理的问题。谈谈金属绝缘体，半导体的物…，下面就一起来看看金属表面绝缘处理，希望能够帮助到大家！

绝缘体金属相变低温

金属表面绝缘处理的方法如下：

一、气相沉积层

气相沉积是近年来发展最快的一种新技术，它分物理气相沉积（PVD），和化学气相沉积

（CVD），最近又发展了复合的物理化学气相沉积（PCVD）。物理气相沉积是利用真空蒸发、离

子溅射、离子镀等方法沉积成膜；化学气相沉积则是利用镀层材料的挥发性气体分解

或化合的反应产物而沉积成膜；物理化学气相沉积即等离子体加化学气相沉积。采用这种方

以镀金属膜、合金膜、陶瓷膜或石膜等。

目前在、模具上用的最多的是沉积一层高硬度、高耐磨及抗腐蚀的TiC、TiN、Al↓2O↓3

或TiCN复合膜。这些镀层均很薄，实用厚度一般只有3～7μm。而在一般机器零件上可达10～

20μm。TiN的硬度为～，呈金；TiC的硬度为～，呈暗灰色；

Al↓2O↓3的硬度为，它们与基材之间均具有牢固的冶金结合。对于机械磨损（低速切削）

来说，抗磨顺序依次是TiC＞TiCN＞TiN＞Al↓2O↓3，但对于热磨损（如高速切削）其抗磨顺序正

好相反。气相沉积不仅可以提高、模具、机件的使用寿命，而且还使产品优美的外

观色彩。

二、激光和电子束表面合金化层

激光和电子束作为热源用于材料表面改性，是从70年始的。由于它们具有能量密度

高、加热冷却速度快、热影响区小、零件改性效果好等高能速表面处理技术的一切优点，而

且又不需要在真空室内进行， *** 作比较灵活，故发展速度很快。激光和电子束表面改性技术

主要包括三种类型：即相化处理，熔凝处理和表面合金化与涂敷，本书着重介绍表面合

金化处理及其覆盖层。

激光和电子束表面合金化过程，实质上是一个表面冶金过程，即通过高密度能束与基材

关于固体物理的问题。谈谈金属绝缘体，半导体的物…

表面涂层合金相互作用，使其发生物理冶金和化学变化，从而达到表面强化的目的。

目前用于钢件表面合金化的元素和碳很多，归纳起来有W、Cr、Ni、Mo、Co、Ti、

Si、B及WC、Cr↓3C↓2、TiC等，可根据工件表面所要求的性能来选择和确定。

钢件表面经合金化后，其状态按受热条件不同分为合金化区，热影响区（过热）和基

材三部分。合金化区一般呈铸态技晶状，在马氏体和残留奥氏体基体上分布各种共

晶碳相，起到强化作用。热影响区（包括扩散层）一般晶粒比较，有的含Ni、Cr成分

比较高的扩散层，残留奥氏体量多，马氏体亦不易显示，常呈一条白带处于合金化层底部。总

之，采用激光表面强化技术可以在更宽的范围内改化层的结构与性能。

三、热喷涂和喷焊层

热喷涂和喷焊技术作为一种新的表面防护、维修和强化方法在近20年中得到了飞速的发

展。所谓热喷涂就是利用某种热源（氧火焰、电弧、等离子弧等）将欲喷涂的材料加热，借

助气流把熔化或半熔化的雾状微粒通过喷嘴高速到预先经过处理的工件表面上，形成附

金属材料与半导体，绝缘体材料的热容在极低温下有…

着牢固的涂层。

热喷涂和喷焊技一系列优点：

（1）工艺简单，用氧火焰即可工作；

（2）选材范围广，喷涂材料可以任意配制，不受相图限制、可用钻基、镍基、铁基、铜

基自熔合金，也可用各种碳和氧陶瓷（WC、Cr↓3C↓2、TiC、Cr↓2O↓3、Al↓O↓3、TiO↓2等），或各种

高分子材料；

（3）实用性强，不仅可以用来维修、装饰产品，而且还可用来制造不同性能的产品零件

（如耐磨、耐蚀、耐热、抗振、隔热、密封、、绝缘、导电、辐射等），因而得到广泛的应用。

热喷涂和喷焊层的取决于选用材料的成分和喷涂工艺。以上述自熔合金为例，它们

均含有许多金属与非金属元素，如C、B、Si、Cr、Fe、Ni、Co、Cu、W、Mo、Mn等，所以

喷焊后其覆盖层的很复杂，相很多，形态各异，很难一一鉴别，只有采用彩色金相、电

子探针、能谱、X射线衍射等分析手段，进行综合分析后才能分辨清楚。

四、电镀层

电镀是金属防腐的重要手段。近年来通过不断的革新和，出现了许多新工艺和新方

法，如：特种电镀（包括非晶态电镀、非金属电镀、复合电镀、合金电镀、电刷镀）；化学镀（镍－磷、

镍－硼）；热渗镀（包括离子、气体、液体、固体渗镀）等。这些镀层的出现，使钢件表面抗腐蚀能

力明显提高，同时，还赋予钢件表面某种特殊功能（如提高耐磨性、导电性、磁性、高温抗氧化

性等等）

电镀过程一般来说，是一个电化学的氧化还原过程，即利用电解的方法使金属的

还原为金属，沉积在金属或非金属制品表面，形成一层而致密的金属覆盖层。由于电镀

层通常都是在低温下通过电沉积的方式形成的（热渗镀除外），所以它与基体金属之间没有扩

散关系，因此也没有扩散层，只有一条明显而平直的分界线，故结合力不如其他工艺好。金属表面渗层和覆盖层特点

金属表面渗层和覆盖层的具有组分特殊、合金相多、结构复杂、超细、层次多、

层薄等特点。

（1）组分特殊。表面处理（如激光合金化、热喷涂、离子注入等）可使零件表面整体材

料和一般热处理方法很难、甚至无法得到的超浓度、超饱和固溶体，而且还可各种合金

成分、陶瓷以及高分子材料层。

（2）合金相多。例如化学热处理可以向金属材料表面渗入多种合金元素，这些元素渗入

钢件后，又与其中的碳或合金元素化合，形成各种各样的固溶体和相。再如激光表面

合金化层和热喷焊层，它们都是用多种元素组成的合金粉末经过快速熔化和冷凝而成的，其

中的相组成非常复杂，一般都有3～4种以上，有的多达7～8种相。

（3）结构复杂。覆盖层在特殊条件下可微晶或非晶态结构，其中的晶体结构

亦多种多样，晶体形貌各异，有等轴晶，树枝晶、包状晶、柱状晶等等。

（4）超细。

以上就是与金属表面绝缘处理相关内容，是关于金属材料与半导体，绝缘体材料的热容在极低温下有…的分享。看完绝缘体金属相变低温后，希望这对大家有所帮助！

---