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做靶材的材料人需要了解的金属材料的物理、化学和力学性能有哪些?
本文中,我们将讨论金属材料的物理,化学和力学性能.金属材料的性能很多,不同的使用要求和使用环境,具有相应的性能要求.对于做靶材的材料人来说,具体需要了解的有以下几个重要部分:
金属材料的物理性质
这些特性主要是指熔点,导电性,导热性,密度,耐腐蚀性,磁特性等.
图1
熔点,金属材料在缓慢加热的条件下,由固态开始熔化为液态时的温度,叫该金属的熔点,单位为摄氏度(℃).工业上常用的金属中,锡的熔点最低,为231.9℃,而钨的熔点最高,为3410℃,纯金属有固定的熔点.但大多数合金材料在熔化时,取决于它的成分.比如,铁碳合金,含碳量不同熔点也不同,即它们没有一个固定的熔点.掌握各种金属材料和合金的熔点,对我们金属和合金靶材的熔炼铸造具有很大的影响,并因此影响其应用.
导电性,是金属材料传导电流的能力.衡量金属材料导电能力的指标是电导率.电导率愈大,其导电性能就愈好.导电性以银最好,其次是铜和铝.金属材料的导电性还与温度有关.合金的导电性一般比纯金属差.当材料的横截面积及其他条件相同时,金属的导电性愈好,则电流通过时产生的热量就愈小,因而在输电过程中的电能损失就较小.金属中银的导电性最好,其次是铜铝.
导热性,用烙铁举例.木柄导热系数低,可抵抗热能流动;钻头是由铜制成的,它是良好的热导体,因此可以使存储在其中的热能容易地向下传播到尖端并进入被焊接的工件.这种,金属传导热量的能力叫导热性,导热性能的优劣一般用导热系数来表示金属材料,导热系数又称热导率;金属的导热性愈差,其加热或冷却时,部件表面和内部的温度差就愈大,由此产生的内应力就愈大,就愈易发生裂纹.一般来说,导电性好的材料,其导热性也好.银的导热性最好,其次是铜和铝.
密度,定义为材料每单位体积的质量;国际单位制和中国法定计量单位中,密度的单位为kg / m 3;相对密度是材料密度与4°C以下水的密度相比.
密度和相对密度的公式为:
密度(ρ)= 质量(m)/体积(V)
相对密度(d)= 材料密度/纯水在4°C的密度
利用密度的概念可以解决一系列实际问题,如计算毛坯的质量、鉴别金属材料等.
热膨胀性,就是金属升高温度时体积发生胀大的现象称为金属的热膨胀.衡量热膨胀性的指标称为热膨胀系数,热膨胀系数是指金属温度每升高1℃所增加的长度度与原来长度的比值.例如,在靶材的焊接绑定过程中,被焊的工件由于受热不均匀而产生不均匀的热膨胀,就会导致焊件的变形和焊接应力.
导磁性,金属被磁化或被磁力吸引的性能称为磁性.根据这种性能的不同,通常将金属材料分为铁磁材料、顺磁材料和逆磁材料三种.铁磁材料有铁、钴、镍等,它们在外磁场中能强烈被磁化.顺磁材料有锰、铬、钨、钼等,它们在外加磁场中只是微弱地被磁化.逆磁材料有铜、锡、铅、锌等,它们能抗拒或削弱外加磁场对材料本身的磁化作用.镀膜工业上应用较多的铁磁材料,需要考虑磁场屏蔽问题,尽量提高透磁率以满足溅射要求.
金属材料的化学性能
金属材料在室温或高温下,抵抗介质对它化学浸蚀的能力,称为金属材料的化学性能;金属材料的化学性能一般包括抗腐蚀性和抗氧化性等.
抗氧化性,是指金属材料在高温时抵抗氧化性气氛腐蚀作用的能力.
耐腐蚀性,金属材料抵抗各种介质(大气、酸、碱、盐)浸蚀的能力称为抗腐蚀性. 钽、铌等金属材料在这方面有突出表现,钽靶材溅射镀膜后能起到耐腐蚀作用,保护膜层的表面.
金属材料的力学性能
力学性能是指金属在外力作用,抵抗塑性变形和断裂的能力,金属材料的力学性能包括强度、屈服点、抗拉强度、延伸率、断面收缩率、硬度、冲击韧性等.
强度,材料在外力(载荷)作用下,抵抗变形和断裂的能力.材料单位面积受载荷称应力.
屈服点(σs),称屈服强度,指材料在拉抻过程中,材料所受应力达到某一临界值时,载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L.时应力值,单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示.材料的屈服点是机械设计的主要依据之一,是评定金属材料质量的重要指标.
抗拉强度(σb)也叫强度极限,指材料在拉断前承受最大应力值.单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示.如铝锂合金抗拉强度可达689.5MPa.
延伸率(δ),金属材料在拉伸断裂后,总伸长与原始标距长度的百分比.工程上常将δ≥5%的材料称为塑性材料,如常温静载的低碳钢、铝、铜等;而把δ≤5%的材料称为脆性材料,如常温静载下的铸铁、玻璃、陶瓷等.
断面收缩率(Ψ),金属材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比.
冲击韧性(αk),金属材料抵抗冲击载荷的能力,单位为焦耳/厘米2(J/cm2).用公式表示:
αk=Ak/F(J/cm2)
Ak---冲击试样所消耗的功,J;F---试样断口处横截面积,cm2.αk值越大,材料的韧性越好,在受到冲击时不容易断裂;反之,越大脆性.金属材料的冲击韧度、与温度有关,温度越低,冲击韧度值越小.
硬度,指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力,常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)和维氏硬度(HV);在生产中常用的是布氏硬度和洛氏硬度,维氏硬度试验是用来测定显微组织的硬度。

【中国十年人口大迁徙 149市人口减少,他们去了哪里】
(第一财经 2021-08-10 作者:林小昭)

统计显示,在直辖市以外的27个省份,共有330多个地级行政区。其中,184市实现人口增长,149市出现下降。
其中,人口下降的149市来自23个省份。分地区来看,东部地区共有14个,占下降城市总数的9.4%;中部地区有47个,占31.54%;西部地区有55个,占36.91%;东北有33个,占22.15%。

分省份来看,149市所属省份主要来自东北、中部地区和西北的陕西、甘肃,西南的四川、云南等地。有一部分地区如东北、山西等,工业化和城镇化比较早,人口出生率比较低,加上能源重化产业比重较大,但近年来能源重化产业下行压力较大,不少地方人口外流,因此人口下降的地市较多。

这其中,东北地区只有三个城市人口增长,即沈阳、大连和长春这三个副省级城市,其他地市人口全部出现下降。比如,与2010年六普数据相比,黑龙江常住人口减少646.39万,降幅高达16.87%,全省13个地市人口全部下滑。

吉林大学东北亚研究院教授衣保中对第一财经分析,东北的出生率较低,人口老龄化程度高。同时由于经济下行压力大,就业机会减少,很多年轻人口流向东南沿海。这十年来,东北一直处于人口外流的状态。

山西作为能源大省,人口减少的市也比较多。2020年全省常住人口为3491.56万人,与2010年六普的3571.21万人相比,十年间减少79.65万人,减少2.23%;11个市中,有9个出现下降。

山西之外,安徽、湖北、湖南等中部省份人口下降面也比较大。比如,安徽16市中,有10个市下降,湖南和湖北(不计入省直辖的县级市和林区)各有8个,河南和江西各6个。

中部地区人口下降的地市多,一方面与中部地区距离长三角、珠三角和京津冀三大经济圈较近有关。近年来,随着高铁网络的快速发展,三大经济圈的腹地不断延伸,劳动力资源丰富的中部与三大经济圈的人员往来更加便利。

以河南为例,与10年前相比,河南流出到江苏、浙江、上海的人口占全省流出人口比重分别增加5.1个、2.3个和1.4个百分点。河南外出到苏浙沪的人口占到河南外出人口的近四成,比10年前高出近一成。

厦门大学经济学系副教授丁长发对第一财经分析,随着长三角一体化的发展,包括高铁在内的交通基础设施日益完善,这也使得河南与苏浙沪之间的产业对接和人员往来更加方便。

另一方面,包括湖北、湖南、安徽等地人口下降的地市州多,还有一个原因在于,近些年这些地方的省会城市发展势头十分强劲,省会占全省GDP、人口的比重快速抬升。省内地市的人口外流,一部分流向了沿海发达地区,一部分流向了所在省的强省会。

以湖南为例,邵阳、衡阳、益阳、常德和岳阳几个城市的人口减少幅度都比较大。其中,邵阳比2010年减少了50.8万人,衡阳减少了49.6万人。省会长沙十年共增加了300万人,总人口突破千万大关,达到1004.79万人,成为中部地区第3个突破千万人口大关的省会城市。

这种情况也出现在西南、西北等一些省份。比如陕西10个市中,有7个市出现人口下降,同时省会西安近十年增加387.97万人(不含西咸新区咸阳片区),以1295万人的总量超越武汉等城市。在四川,省会成都常住人口十年增加581.89万人,同时,四川21个地市中,有13个城市人口减少。

人口流向哪里
统计中,有4个省份的所有地市都实现了人口增长,分别是东部的浙江、海南和西部的贵州、西藏。

浙江是东部几个经济大省中唯一一个实现所有地市十年来人口都增长的省份。这与浙江区域经济发展较为均衡有关。2020年,浙江所有地市居民人均可支配收入均超过了全国平均水平。

杭州规划委员会专家委员会副主任委员汤海孺分析,浙江城乡收入差距小,区域发展较为均衡。浙江以民营经济为主导,很多县都形成了各自特色的产业集群,产业基础非常牢靠,在此基础上,以地市为单位,每个市人口都实现正增长。

海南省因陆地面积较小,区划行政单位较少,一直实行省直接管辖各县市,既包括地级市,也包括县级市和县,共19个市县。七普数据显示,十年来,海南虽然有3个县人口减少,但4个地级市全部实现增长。

这几个所有地市都实现人口增长的省份中,既有像浙江这样经济发达,且区域发展均衡的省份,也有一些地方如海南、贵州、西藏,由于出生率较高,所以各地市的人口都实现了增长。

如果扩展到其他省份来看,一些增长面比较大、仅个别地市人口下降的省份,如山东、福建、新疆、广西等省份,原因也较为类似,要么与经济比较发达、人口流入较多有关,要么与本身出生率较高有关。

从人口迁徙流动的方向来看,迁出的城市主要来自东北、中部和西北、西南的部分省域。从149个城市的名单来看,除了哈尔滨这个副省级城市之外,其他城市大多是三四五线城市。不过,这些城市的具体情况也不尽相同。其中,东北的很多普通地级市是资源枯竭型城市、收缩型城市,不仅市域总人口在减少,甚至连中心城区也在收缩。

由于地市人口指的是市域范围内的总人口,既包括了中心城区人口,也包括了下辖的县、县级市人口。对中西部很多地市来说,虽然市域总人口下降,但并不意味着市区人口减少。实际上,下辖县市的人口一部分往沿海和省会城市流动的同时,也有一部分流向了所在地级市的中心城区,因此这些城市中心市区也在不断做大做强。

从人口流入的方向来看,广东、浙江、江苏、福建等地成为人口流入的主要地区。第一财经记者统计显示,有8个南方省份十年增量超过了300万人,分别是广东、浙江、江苏、福建、广西、贵州、四川和重庆,合计增加了5696万人,占全国增量的79%。其中,东南沿海5省份广东、浙江、福建、江苏和上海增量合计达4443.58万人,占全国增量的61.7%。

第一经济大省广东十年来全省常住人口增加2170.94万人,增长20.81%,广东增量占全国增量的30%。数据显示,广东目前共有流动人口为5206.62万人,其中外省流入人口为2962.21万人。

不过,广东的区域发展差距大,粤东西北与珠三角存在很大的差距。经济发达的珠三角,不仅吸引了大量的省外人口流入,也吸引了省内粤东西北大量人口流入。因此,尽管粤东西北一直以来出生率都比较高,但广东还有6个城市人口减少。这也说明珠三角的人口吸引力之大。

除了流向东南沿海发达地区外,在中西部很多省份中,省内流动人口大幅增加,主要是省内普通地市向省会城市、中心城市转移。尤其是河南、四川、安徽、湖北、云南等中西部省份,近年来强省会加速发展,省内其他地市人口加快向强省会流动。

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