永磁材料论文
永磁材料的发展与研究方向
摘要：永磁材料是一种重要的磁性功能材料，应用日益广泛。本文首先简单介绍永磁材料在能源开发和节能中的作用。接着，叙述Nd-Fe-B系合金永磁体应用及对材料的要求，还有纳米晶稀土永磁材料的发展。
关键词：永磁体，Nd-Fe-B系合金，稀土永磁体，纳米复合
Researches and Development of Permanent Magnets
ABSTRACT:Permanent magnetic materials is an important functional materials for magnetic field,and it is used widely. The functions of permanent magets in energy development and savings are briefed.Applications and requirements of Nd-Fe-B alloy permanent magnets and the development of Nanocrystalline rare-earth permanent magnet materials.
KEYWORDS: Permanent magnet, Nd-Fe-B alloys, rare-earth permanent magnets,nanocomposite
1引言
永磁材料，就是产生磁场的功能材料。在场中自由运动电荷、导体与半导体内电荷会受到洛仑兹力作用，使电子束聚焦，实现能量转换；导体在磁场中运动时，由于法拉第效应，会使导体感生电压；两个磁荷之间相互作用，便产生库仑力，引起磁耦合、磁分离、磁悬浮等现象。根据磁力的不同对象和作用原理，可将永磁材料用于不同的领域。永磁材料的应用十分普遍，小到儿童玩具、文件夹，大到人造卫星、宇宙飞船、磁悬浮列车；从每个家庭、办公室，到工农医等各个产业部门，随处都可以见到永磁材料的应用。例如，电动玩具、电动扬声器、立体声耳机，计算机磁盘驱动器和打印机，微波炉加热用磁控管等。不同的应用领域，自然需采用不同的磁路设计，需要使用不同性能、不同形状及尺寸的永磁体，以保证达到需要的气隙磁场。但是，无论是哪一类应用，都与永磁材料的剩余磁通密度(B)和矫顽力(H)有直接的关系。所以，我们总希望材料的B、H值越高越好。当然，在具体的应用中，材料成本也是一个必须考虑的重要因素。从这点来看，开发性能／价格比高的材料，始终是永磁材料研发人员努力的方向。
2永磁材料与节能
在当今电气化、电子信息化时代，电动机的使用日益广泛，能源消耗日益增大，从高效节能，防止地球变暖、保护臭氧层这种环境保护的全局来看，革新电动机已势在必行。而革新的主攻方向，就是使用永磁体提高能量转换效率——输出功率，降低工作过程中的损耗。如果使用永磁体产生磁场(作转子)，不使用电刷整流子，即构成永磁电动机(无刷电动机)，其损耗就只有电枢绕组的铜损、电枢铁心的铁损和机械损耗。因此，有刷电动机特有的电刷损耗，有刷电动机和感应电动机中由初级电流励磁引起的次级铜损，都可以消除，从而会大大提高电动机的效率。输出功率在10W以下的永磁电动机，普遍用于声像装置和信息家电产品。它们的转矩，在电动机规格一定时与永磁体产生的磁通量和导体在绕线槽内的占空系数平方成正比[1]。它们在电子设备中消耗的电力最多，因此，在器件小型化的同时，要求提高输出功率，降低电流消耗。为此，需要在永磁体和电枢铁心的空隙内产生很强的静磁场。轴向气隙型电动机，普遍用中空的圆盘型稀土烧结永磁；辐向气隙型，则使用薄壁环形稀土粘结永磁
体。为了降低轴向气隙型电动机消耗的电流，应当使用高磁能积的烧结永磁体。电机永磁化是一个发展趋势。随着高性能永磁材料的开发成功和实用化，永磁电机也随之迅速发展起来。高性能永磁体不仅在改造传统电动机中发挥了重要作用，而且在扩大电动机品种，开发新型电动机，如步进电动机、直线电动机等方面，做出了新的贡献。
3 Nd-Fe-B系合金永磁体
二十世纪八十年代初，佐川真人等对R-Fe-x三元合金进行广泛的实验研究，发现了金属间化合物Nd2Fe14B(四方晶结构)，并研制出磁能积(BH)max高达286．6kJ的Nd-Fe-B磁体[2]。这是目前用量仅次于永磁铁氧体的第二大主流永磁材料，NdFeB永磁材料具有如下特点：(1)磁性能高；(2)价格属中下水平；(3)力学性能好；(4)居里点低，温度稳定性较差，化学稳定性也欠佳。第四个特点可以通过调整化学成分和采取其他措施来改善[3]。NdFeB永磁合金的成分为Nd15Fe7B8，由多相组成[4]:(1)主磁性相Nd2Fe14；B占的体积分数约为80～85%，是具有单轴各向异性的硬磁性相。(2)富钕相主要分布在主磁性相晶界周围，具有面心立方结构，富钕相的存在,可促进磁性材料的烧结,使磁体致密化,沿晶界分布时,可起磁耦合隔离作用,有利于矫顽力的提高。(3)富硼相Nd1.1Fe4B4，四方结构，大部分以多边形颗粒存在于主磁性相晶界处。富硼相起磁稀释作用，对永磁性能几乎无益。NdFeB合金的制备方法主要有粉末冶金法、熔体快淬法等[5]，虽然NdFeB永磁材料有很高的磁能积，但它的矫顽力低，温度稳定性差，易腐蚀。这些都限制了NdFeB的应用范围。为了进一步提高其磁性能，可在Nd-Fe-B三元系中添加元素，从而形成一系列三元以上的(NdE)一(FeM1M2)一B系永磁材料。综上,研究NdFeB磁体应采取措施(1)研究高性能的NdFeB磁体，进一步提高居里韫度、矫顽力、磁能积、降低温度系数，并使NdFeB 永磁材料的制成品更加微型化。(2)加紧对NdFeB合金制备新工艺的研究。(3)完善涂层工艺研究，使NdFeB永磁材料能在复杂的环境中连续工作。(4)加强粘结磁粉的研制工作。(5)拓宽材料的应用领域。NdFeB系永磁台金仍然是目前永磁材料研究的热点之一。今后的研究方向将主要集中在通过成分优化、组织匹配和晶粒细化来提高或改善NdFeB永磁的居里温度、耐蚀性、热稳定性及降低温度系数。通过熔体快淬、机械台金化、等离子雾化等方法制备具有纳米晶结构的永磁体，同时获得高剩磁和高矫顽力。4纳米晶稀土永磁材料
纳米晶稀土永磁材料是一种新型的永磁体[6]，具有高剩磁、高磁能积和相对高的矫顽力以及低的稀土含量和较好的化学稳定性，是一种有广泛应用前景的廉价稀土永磁材料。纳米晶稀土永磁与传统永磁不同，随着晶粒尺寸的减小，比表面积增大，晶间交换耦合作用显著增强，在传统永磁中可以合理忽略的晶间交换耦合作用，在纳米晶稀土永磁中则显得十分重要。近年来，纳米晶复合永磁体因其具有极高的理论磁能积而越来越受到人们关注。它是由软磁相和硬磁相在纳米尺度内复合组成的永磁材料，通过矫顽力低的软磁相与矫顽力高的硬磁相之间的交换相互作用而实现磁耦合，获得较高的磁性能。纳米复合磁体由荷兰人Coehoorn在1988年通过熔体快淬法先制成Nd4Fe77.5B18．5非晶薄带，再在670℃晶化处理后得到的各向同性合金，有很强的剩磁增强效应。结构分析发现，该合金粉末由10～30nm的硬磁相Nd2Fe14 B和软磁相Fe3B组成，由此认为，纳米复合永磁材料剩磁增强效应是由硬磁和软磁相晶粒问的交换耦合作用引起的。1993年Skomski和Coey等人指出：取向排列的纳米复合磁体的理论磁能积可达到1MJ／m3，它要比目前磁性能最好的烧结Nd-Fe-B磁体的磁能积高一倍，而目前所报道的纳米复合磁体磁能积最大值仅为185kJ／m ，还远远低于理论值。尽管这种磁体的剩磁有了很大提高，但是矫顽力的下降较多，因此导致磁能积不高。正是由于实际值与理论值相差甚远，引起了国内外学者对其进行了广泛深人的研究，使得纳米晶复合永磁材料的磁性能，尤其是矫顽力的研究成为目
前磁性材料研究领域的热门课题[7]。目前，生产纳米晶稀土系磁粉的制备工艺主要有：熔体快淬法、机械合金化法、氢化一歧化一脱氢一再结合法(HDDR)。然后可以通过烧结、粘结、热压等方法制成磁体。其中熔体快淬法已广泛应用于工业生产，是制备R2Fe14B／α-Fe系列纳米晶复合永磁材料使用得比较多，也是研究比较深人的一种工艺方法。而机械合金化法和HDDR法还处在实验室研究阶段。在纳米晶稀土永磁材料中，剩磁、矫顽力随晶粒尺寸变化的关系由以下两个因素决定：(1)磁的非均匀性取决于硬磁相(晶粒)之间的短程交换作用，而这种非均匀性有利于反磁化畴的形核；(2)软、硬磁相之间的交换作用抑制了软磁相中反磁化畴的形核及长大，软磁相中的反磁化畴的形核场随着晶粒尺寸的增加而下降。软磁相中反磁化畴的形核可引起邻近硬磁相中的磁化强度反转，这种作用取决于两相的分布、晶粒形状、易磁化轴的方向等因素。纳米双相永磁材料晶粒交换耦合作用是靠两个相邻晶粒相接触时，在界面处不同取向的磁矩产生交换耦合相互作用，使界面处的磁矩取向从一个晶粒的易磁化方向连续的改变为另一个晶粒的易磁化方向，混乱取向的晶粒磁矩趋于平行排列，从而导致磁矩沿外磁场方向的分量增加，获得剩磁增强效应。晶粒的交换耦合作用是短程的。一般与晶粒畴壁厚度相当，约为纳米数量级，因此，交换耦合作用的大小与组成两相的晶粒尺寸密切相关，随着晶粒尺寸的减小，晶粒间的交换耦合相互作用对材料磁性能的影响越来越大。今后，纳米磁性材料的开发应用将会集中在以下几个方面：(1)纳米晶双相稀土永磁合金在电力电子器件系统的应用；(2)利用复合法制备的复合磁性薄膜在超高频领域的应用；(3)由纳米晶软磁材料粉末与橡胶等混合制成的磁屏蔽和微波吸收材料在电波吸收方面的应用。21世纪，磁性材料将向着薄膜化与纳米磁性材料方向发展，只有进一步提高材料的性能，才能满足当代信息技术发展的需求。我国具有丰富的稀土资源，为把资源优势转化为经济优势，稀土永磁材料的开发利用具有重要意义。
5总论
21世纪，磁性材料将向着薄膜化与纳米磁性材料方向发展，只有进一步提高材料的性能，才能满足当代信息技术发展的需求。近年来，随着国内外对稀土永磁材料研究的不断深入，纳米晶稀土永磁材料因为其巨大的发展潜力而越来越受到人们的重视，并且发展迅速，已经开发出各种各样的磁性器件，广泛应用于电力电子、信息、通讯、汽车等领域，并取得令人满意的经济效益。我国作为具有丰富稀土资源的大国，应充分利用现有资源，积极开展对高性能稀土永磁材料的研究。
参考文献
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Fe[J]．J JApplPhys，1984，55(6)：2083～2087.
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[7] 王尔德, 石刚, 郭斌 ,胡连喜,稀土永磁材料研究新进展,粉末冶金技术,2005,23(1),2.
纳米二氧化硅
1前言 1.1纳米二氧化硅的发展现状及前景 纳米材料是指微粒粒径达到纳米级(1～100nm)的超细材料。当粒子的粒径为纳米级时，其本身具有量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，因而展现出许多特有的性质，应用前景广阔。纳米SiO 是极具工业应用前景的纳米材料，它的应用领域十分广泛，几乎 2 粉体的行业。我国对纳米材料的研究起步比较迟，直到“八五计涉及到所有应用SiO 2 划”将“纳米材料”列人重大基础项目之后，这方面的研究才迅速开展起来，并取得了令人瞩目的成果。1996年底由中国科学院固体物理研究所与舟山普陀升兴公司合作，成 [1]，从而使我国成为继美、英、日、德功开发出纳米材料家庭的重要一员——纳米SiO 2 国之后，国际上第五个能批量生产此产品的国家。纳米SiO 的批量生产为其研究开发提 2 供了坚实的基础。 目前，我国的科技工作者正积极投身于这种新材料的开发与应用，上海氯碱化工与华东理工大学[2]建立了连续化的1000t／a规模中试研究装置，开发了辅助燃烧反应器等核心设备，制备了性能优良的纳米二氧化硅产品，其理化性能和在硅橡胶制品中的应用性能，已经达到和超过国外同类产品指标。专家鉴定认为，纳米二氧化硅氢氧焰燃烧合成技术、燃烧反应器和絮凝器等关键设备及应用技术具有创新性，该成果总体上达到国际先进水平，其中在预混合辅助燃烧新型反应器和流化床脱酸两项核心技术方面达到了国际领先水平，对于突破国际技术封锁具有重大价值。但总地来讲，我国纳米SiO 的生 2 产与应用还落后于发达国家,该领域的研究工作还有待突破。 1.2 纳米二氧化硅的性质[3]~[5] 纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员，为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料。微结构呈絮状和网状的准颗粒结构，为球形。这种特殊结构使它具有独特的性质： 纳米二氧化硅对波长490 nm以内的紫外线反射率高达70%～80%，将其添加在高分子材料中，可以达到抗紫外线老化和热老化的目的。 纳米二氧化硅的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可深入到高分子链的不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高产品的抗老化性和耐化学性。 纳米二氧化硅在高温下仍具有强度、韧度和稳定性高的特点，将其分散在材料中，
新型复合材料论文
陶瓷基复合材料的生产应用及发展前景 概论：科学技术的发展对材料提出了越来越高的要求,陶瓷基复合材料由于在破坏过程中表现出非脆性断裂特性,具有高可靠性,在新能源、国防军工、航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景。 陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材料，又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷。 陶瓷基复合材料是2O世纪8O年代逐渐发展起来的新型陶瓷材料，包括纤维(或晶须)增韧(或增强)陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷复合材料。其因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点，在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的工况下可以得到广泛应用，成为理想的高温结构材料。 连续纤维增强复合材料是以连续长纤维为增强材料，金属、陶瓷等为基体材料制备而成。金属基复合材料是以陶瓷等为增强材料，金属、轻合金等为基体材料而制备的。从20世纪60年代起各国都相继对金属基复合材料开展了大量的研究，因其具有高比强度、高比模量和低热膨胀系数等特点而被应用于航天航空及汽车工业。陶瓷材料具有熔点高、密度低、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，被广泛用于航天航空、军事工业等特殊领域。但是陶瓷材料的脆性大、塑韧性差导致了其在使用过程中可靠性差，制约了它的应用范围。而纤维增强陶瓷基复合材料方面克服了陶瓷材料脆性断裂的缺点，另一方面保持了陶瓷本身的优点及纳米陶瓷。 (1) 基体 陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是一种包括范围很广的材料，属于无机化合物而不是单质，所以它的结构远比金属合金复杂得多。现代陶瓷材料的研究，最早是从对硅酸盐材料的研究开始的，随后又逐步扩大到了其他的无机非金属材料。 目前被人们研究最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。 (2) 增强体 陶瓷基复合材料中的增强体，通常也称为增韧体。从几何尺寸上增强体可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。 a. 纤维: 在陶瓷基复合材料中使用得较为普遍的是碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等； b. 晶须： 晶须为具有一定长径比(直径0.3~1μm,长0~100 μm) 的小单晶体。晶须的特点是没有微裂纹、位错、孔洞和表面损伤等一类缺陷，因此其强度接近理论强度由于晶须具有最佳的热性能、低密度和高杨氏模量，从而引起了人们对其特别的关注。 在陶瓷基复合材料中使用得较为普遍的是SiC、A12O3及Si3N4晶须。 c.颗粒
基于单片机的水位控制系统毕业论文
基于单片机的水位控制系统 毕业论文 目录 河系学院本科生毕业论文（设计）诚信声明........................... 错误!未定义书签。河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告........................... 错误!未定义书签。摘要............................................................ 错误!未定义书签。ABSTRACT ........................................................ 错误!未定义书签。 1. 绪论 (2) 1.1 研究背景 (2) 1.2研究现状 (2) 2.设计任务及要求分析 (3) 2.1 设计任务及要求 (3) 2.1.1 设计任务 (3) 2.1.2 设计要求 (3) 2.1.3 要求分析 (3) 3. 系统方案论证与选择 (3) 3.1方案设计 (3) 3.2 系统整体方案 (5) 3.2 各单元电路方案论证 (5) 3.3 主要模块简介 (7) 3.3.1 核心芯片STC89C51单片机 (7) 3.3.2 1602液晶显示器 (9) 4. 硬件电路设计 (13) 4.1 单片机最小硬件系统电路 (13) 4.2水位显示电路 (13) 4.3 水位调整及其报警电路 (15) 4.4初值设置按键电路 (15) 5. 程序设计 (16) 5.1水位控制系统主程序设计流程图 (16) 5.2 水位控制系统主程序 (16) 6. 实物调试与测试 (16) 6.1实物图 (17) 6.2 测试结果分析 (17) 7. 结束语 (17) 参考文献 (18) 致谢 (20) 附录 (21) 河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表 (29)
耐火材料新技术论文
铝矾土基喷涂料的研究与施工方法 摘要：介绍了喷涂料的基本概况，然后以铝矾土喷涂料为例，系统地介绍了多种原材料、结合剂以及添加剂对喷涂料性能的影响，最后概括总结了喷涂料的施工方法以及其中需要注意的事项。 关键词：喷涂料、铝矾土、板状刚玉、蓝晶石、红柱石、干法、湿法、火焰喷涂 前言： 随着耐火材料行业的发展和社会的进步，一些劳动强度大，施工速度慢的耐火材料逐渐被取代，不定型耐火材料在冶金行业中用量日益增加。而在不定型耐火材料中用量最大的就是浇注料，其次为喷涂料。喷涂料广泛运用于窑炉以及热工设备上，可以用于喷涂新的衬体，也可用于炉衬的修补。既可以在冷态下用于构筑和修补炉衬以及涂覆成保护层，更宜于用在热态下修补炉衬。喷涂料解决了耐火材料普通施工方法在复杂或异型部位无法操作的难题。另外喷涂料施工不需要支设模板，可直接在受喷面上设置锚固件进行施工或在耐火材料表面上喷涂。由以上可知，喷涂料是加快施工进度、缩短修炉时间、延长窑炉使用寿命和降低耐火材料消耗的一项有效技术措施，是比较有发展前途的优良材料。 1 喷涂料的基本概况 喷涂料是一种利用气动工具以机械喷射方法施工的不定型耐火材料。耐火喷涂料在管道中借助压缩空气或机械压力以获得足够的速度，通过喷嘴射到受喷面上，便能形成牢固的喷涂层。其喷涂方法又可以分为湿法、干法、半干法和火焰法4类；按受喷面接受物料的状态又分为冷物料喷涂法和熔融物料喷涂法两种。 耐火喷涂料与同品种耐火浇注料基本相似，其区别是耐火骨料的临界粒度较小，一般为3~5mm，耐火粉料、超微粉和结合剂的合用量较多，一般为35%~45%。由于材料的组成相似，因此喷涂料的凝结硬化机理和高温下的物理化学变化也基本相同。其中关键技术是附着性、黏结性、强度和烧结性。这些特性不仅仅与材料本身密切相关，更重要的是受喷射机等机械设备和施工工艺参数的制约，也受其受喷体的状态和使用条件等因素的影响[1]。 喷涂料必须具备的性质： （1）具有一定的颗粒级配来保证物料具有一定的流动性； （2）喷涂料必须具有一定的塑性和凝固性，使物料能很好的吸附到喷涂层上，并能很快的凝固而具有一定的强度； （3）控制好加水量，保证能够润湿物料又不会发成流淌。 施工时要注意： （1）喷射的风压和风量，避免回弹和脱落； （2）喷枪口与受喷体的距离与角度，避免使物料喷到受喷面的力度过大或过小，保证能喷涂均匀； （3）喷涂时厚度控制，太厚容易剥落。 具体的注意事项在后面会详细论述。 2 铝矾土基喷涂料性能的影响因素 铝矾土喷涂料是以铝矾土为主要原料，铝酸钙水泥、硅微粉为结合系统，根据情况加入蓝晶石、红
纳米材料论文汇总
纳米材料技术介绍 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：胡宇杨 学号：1120101117 班级：D机制131
引言：纳米概念是1959年木，诺贝尔奖获得着理查德.费曼在一次讲演中提出的。他在“There is plenty of room at thebottom”的讲演中提到，人类能够用宏观的机器制造比其体积小的机器，而这较小的机器可以制作更小的机器，这样一步步达到分子尺度，即逐级缩小生产装置，以至最后直接按意愿排列原子，制造产品。他预言，化学将变成根据人仃〕的意愿逐个地准确放置原子的技术问题，这是最早具有现代纳米概念的思想。20世纪80年代末、90年代初，出现了表征纳米尺度的重要工具一扫描隧道显微镜(STM)，原子力显微镜(AFM)一认识纳米尺度和纳米世界物质的直接的工具，极大地促进了在纳米尺度上认识物质的结构以及结构与性质的关系，出现了纳米技术术语，形成了纳米技术。 其实说起来纳米只是一个长度单位，1纳米(nm)=10又负3次方微米=10又负6次方毫米(mm)=10又负9次方米(m)=l0A。纳米科学与技术(Nano-ST)是研究由尺寸在1-100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。关于纳米技术，从迄今为止的研究状况来看，可以分为4种概念。在这里就不一一介绍了。 1纳米材料的特性 纳米是一种度量单位，1 nm为百万分之一毫米，即l毫微米，也就是十亿分之一米，一个原子约为0 1 nm。纳米材料是一种全新的超微固体材料，它是由纳米微粒构成，其中纳米颗粒的尺寸为l～100 nm。纳米技术就是在100 nm以下的微小结构上对物质和材料进行研究处理，即用单个原子、分子制造物质的科学技术…。 纳米微粒是由数目较少的原子和分子组成的原子群或分子群，其占很大比例的表面原于是既无长程序又无短程序的非晶层：而在粒子内部，存在结晶完好的周期性排布的原子，不过其结构与晶体样品的完全长程序结构不同。正是纳米微粒的这种特殊结构，导致了纳米微粒奇异的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、量子隧道效应，并由此产生许多纳米材料与常规材料不同的物理、化学特性。 1．1表面与界面效应 纳米材料的表面效应口即纳米微粒表面原子与总原子数比随纳米微粒尺寸的减小而大幅度增加，粒子的表面能及表面张力也随之增加，从而引起纳米榻料性质的变化。例如，粒径为5 nm的SiC比表面积高达300 ／12／g；而纳米氧化锡的表面积随粒径的变化更为显著，10 lltlfl时比表面积为90．3 m2／g，5 nm时比表面积增加到181 m2／g，而当粒径小于2 nm 时，比表面积猛增到450 m2／g。这样大的比表面积使处于表面的原子数大大增加．这些袭面原子所处的晶体场环境及结合能与内部原子有所不同，存在着大量的表而缺陷和许多悬挂键，具有高度的不饱和性质，因而使这些原子极易与其他原子相结合而稳定下来，具有很高的化学反应活性。
纳米材料的主要制备方法
本科毕业论文 学院物理电子工程学院 专业物理学 年级 2008级 姓名贾学伟 设计题目纳米材料的主要制备方法 指导教师闫海龙职称副教授 2012年4月28日 目录 摘要 (1) Abstract (1) 1 引言 (1) 1.1纳米材料的定义 (1) 1.2纳米材料的研究意义 (2) 2 纳米材料的主要制备方法 (3) 2.1化学气相沉积法 (3) 2.2溶胶－凝胶法 (5) 2.3分子束外延法 (6) 2.4脉冲激光沉积法 (8) 2.5静电纺丝法 (9) 2.6磁控溅射法 (11) 2.7水热法 (12)
2.8其他制备纳米材料的方法 (13) 3 总结 (14) 参考文献 (14) 致谢 (15)
纳米材料的主要制备方法 学生姓名：贾学伟学号： 学院：物理电子工程学院专业：物理学 指导教师：闫海龙职称：副教授摘要：纳米材料由于其特殊的性质，近年来引起人们极大的关注。随着纳米科技的发展，纳米材料的制备方法已日趋成熟。本文主要介绍了纳米材料的制备方法,其中包括化学气相沉积法、溶胶—凝胶法、分子束外延法、脉冲激光沉积法、静电纺丝法、磁控溅射法、水热法等。在此基础上,分析了现代纳米材料制备方法的发展趋势。纳米技术对21世纪的信息技术、医学、环境、自动化技术及能源科学的发展有重要影响,对生产力的发展有重要作用。 关键词：纳米；纳米材料；纳米科技；制备方法 The preparation method of nanomaterials Abstract：Nanomaterials are attracting intense in recent years. With the development of nanotechnology, nanomaterials preparation method has been more and more mature. The preparation methods sush as, chemical vapor deposition method, molecular beam epitaxy, laser pulse precipitation, sintering, hydrothermal method, sol-gel method are introduced in this paper. New development trend of preparation methods are analysed. N anomaterials will promote the development of IT, medicine, environment, automation technology and energy science, and will have a great influenced on productive in the 21st century. Key words：nanometer；na nomaterials；nanotechnology；preparation 1 引言 1.1纳米材料的定义 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料，这大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的尺度[1]。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切，当小粒子尺寸进入纳米量级时，其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性，使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值[2]。
材料概论论文
材料概论论文碳纤维复合材料 班级：2011级材料化学 姓名：邓开菊 学号：20110513454
摘要:主要介绍了碳纤维复合材料的基本概述，并对它的一些结构性能、应用（主要在航空领域的应用）、发展，并分析了目前我国碳纤维复合材料的研究进展和应用前景。 关键字：碳纤维复合材料、碳纤维树脂基复合材料、碳／碳复合材料、结构性能、发展、航空领域。 1、引言 碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90％以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的“比强度”。碳纤维属于聚合物碳，是有机纤维经固相反应转变为纤维状的无机碳化合物。碳纤维是一种新型非金属材料，它和它的复合材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热、比重小和热胀胀系数小等优异性能，碳纤维单独使用时主要是利用其耐热性、耐蚀性、导电性和其它性质。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP（即碳纤维复合材料）的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。目前，碳纤维不仅广泛应用军事工业，而且在汽车构件、风力发电叶片、核电、油田钻探、体育用品、碳纤维复合芯电缆以及建筑补强材料领域也存在巨大应用空间，而其在航空领域的光辉业绩尤为引人注目。 2、碳纤维的发展 碳纤维的出现是材料史上的一次革命。碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服和取代传统材料。现已广泛应用于航天、航空和军事领域。世界各国均把发展高性能碳纤维产业放在极其重要的位置。碳纤维除了在军事领域上的重要应用外，在民品的发展上有着更加广阔的空间，并已经开始深入到国计民生的
耐火材料新技术论文
武汉科技大学耐火材料新技术课程论文 铝矾土基喷涂料的研究与施工方法 摘要：介绍了喷涂料的基本概况，然后以铝矾土喷涂料为例，系统地介绍了多种原材料、结合剂以及添加剂对喷涂料性能的影响，最后概括总结了喷涂料的施工方法以及其中需要注意的事项。 关键词：喷涂料、铝矾土、板状刚玉、蓝晶石、红柱石、干法、湿法、火焰喷涂 前言： 随着耐火材料行业的发展和社会的进步，一些劳动强度大，施工速度慢的耐火材料逐渐被取代，不定型耐火材料在冶金行业中用量日益增加。而在不定型耐火材料中用量最大的就是浇注料，其次为喷涂料。喷涂料广泛运用于窑炉以及热工设备上，可以用于喷涂新的衬体，也可用于炉衬的修补。既可以在冷态下用于构筑和修补炉衬以及涂覆成保护层，更宜于用在热态下修补炉衬。喷涂料解决了耐火材料普通施工方法在复杂或异型部位无法操作的难题。另外喷涂料施工不需要支设模板，可直接在受喷面上设置锚固件进行施工或在耐火材料表面上喷涂。由以上可知，喷涂料是加快施工进度、缩短修炉时间、延长窑炉使用寿命和降低耐火材料消耗的一项有效技术措施，是比较有发展前途的优良材料。 1 喷涂料的基本概况 喷涂料是一种利用气动工具以机械喷射方法施工的不定型耐火材料。耐火喷涂料在管道中借助压缩空气或机械压力以获得足够的速度，通过喷嘴射到受喷面上，便能形成牢固的喷涂层。其喷涂方法又可以分为湿法、干法、半干法和火焰法4类；按受喷面接受物料的状态又分为冷物料喷涂法和熔融物料喷涂法两种。 耐火喷涂料与同品种耐火浇注料基本相似，其区别是耐火骨料的临界粒度较小，一般为3~5mm，耐火粉料、超微粉和结合剂的合用量较多，一般为35%~45%。由于材料的组成相似，因此喷涂料的凝结硬化机理和高温下的物理化学变化也基本相同。其中关键技术是附着性、黏结性、强度和烧结性。这些特性不仅仅与材料本身密切相关，更重要的是受喷射机等机械设备和施工工艺参数的制约，也受其受喷体的状态和使用条件等因素的影响[1]。 喷涂料必须具备的性质： （1）具有一定的颗粒级配来保证物料具有一定的流动性； （2）喷涂料必须具有一定的塑性和凝固性，使物料能很好的吸附到喷涂层上，并能很快的凝固而具有一定的强度；
半导体纳米材料论文fulltext2
BRIEF COMMUNICATION Preparation and photoelectric properties of mesoporous ZnO ?lms Ming Ming Wu ?Yue Shen ?Feng Gu ? Yi An Xie ?Jian Cheng Zhang ?Lin Jun Wang Received:24June 2009/Accepted:21October 2009/Published online:6November 2009óSpringer Science+Business Media,LLC 2009 Abstract Mesoporous ZnO ?lms doped with Ti 4?(M-ZnO)have been prepared by doping process and sol–gel method.The ?lms have mesoporous structures and consist of nano-crystalline phase,as evidenced from small angle X-ray diffraction and high resolution transmission electron microscopy.The wide angle X-ray diffraction of M-ZnO ?lms con?rms that M-ZnO has hexagonal wurtzite structure and ternary ZnTiO 3phases.Ultraviolet–visible transmittance spectra,absorbance spectra and energy gaps of the ?lms were measured.The Eg of M-ZnO is 3.25eV.Photoluminescence intensity of M-ZnO centered at 380nm increases obviously with the excitation power,which is due to the doping process and enhanced emission ef?ciency.M-ZnO thin ?lms display a positive photovoltaic effect compared to mesoporous TiO 2(M-TiO 2)?lms.Keywords Photoelectric properties áMesoporous áZnO áTiO 2 1Introduction It has been recently shown that semiconducting mesoporous metal oxides,e.g.,SnO 2[1,2]or TiO 2[3],with large speci?c surface areas and uniform pore widths show interesting properties which are superior to non porous samples of the same metal oxides.Zinc oxide (ZnO)is attracting tremendous research interest due to its vast spectrum properties and applications.ZnO is an n-type direct band-gap semiconductor with E g =3.37eV and an exciton-binding energy of 60meV.It has been applied for light-emitting diodes [4–6],lasers [7],photovoltaic solar cells [8],UV-photodetectors [9]and sensors [10].Particularly,it has attracted great attention in Dye-sensitized solar cells (DSSC). To date,the highest solar-to-electric conversion ef?-ciency of over 11%has been achieved with ?lms that consist of mesoporous TiO 2nanocrystallites sensitized by ruthe-nium-based dyes [11].Besides the optical properties similar to TiO 2,ZnO has other advantages such as higher light absorbance below 400nm than TiO 2[12],improved elec-tronic transfer rate and hindered dark current generation [13,14].Nevertheless,ZnO nanostructure electrodes seem to have insuf?cient internal surface areas,which limits their energy conversion ef?ciency at a relatively low level,for example,1.5–2.4%for ZnO nanocrystalline ?lms [15–17],0.5–1.5%for ZnO nanowire ?lms [18–20],2.7–3.5%for uniform ZnO aggregate ?lms [21,22]and 5.4%for poly-disperse ZnO aggregates [8]. In spite of a great deal of effort to successfully synthesize mesoporous ZnO powders successfully [23,24],however,many barriers still exist due to the intrinsic properties of zinc versus silicon.To the best of our knowledge,there were few reports about ordered mesoporous ZnO thin ?lm prepared by wet chemical method.The main hurdles in the synthesis of well-ordered mesoporous ZnO are the high reactivity of Zn ion precursors toward hydrolysis [25]and dif?culty for Zn to form the three-dimensional network structure of Zn-O as compared to Si and Ti [26]. In this work,we report a highly reproducible synthetic method to produce thermally stable M-ZnO ?lms through doping process and sol–gel method.Photoelectric proper-ties of M-ZnO ?lms were studied and compared with M-TiO 2?lms,which can get the highest solar-to-electric conversion ef?ciency. M.M.Wu áY.Shen (&)áF.Gu áY.A.Xie áJ.C.Zhang áL.J.Wang School of Materials Science and Engineering,Shanghai University,Shanghai 200072,China e-mail:yueshen@https://www.wendangku.net/doc/f87536518.html,;yueshen126@https://www.wendangku.net/doc/f87536518.html, J Sol-Gel Sci Technol (2010)53:470–474DOI 10.1007/s10971-009-2099-7
纳米材料综述 论文
纳米材料综述 1 引言 纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料，它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100一102nm。它包括体积分数近似相等的两个部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子;二是粒子间的界面。前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。 1984年德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。Gleiter在高真空的条件下将粒径为6nm的Fe粒子原位加压成形，烧结得到纳米微晶块体，从而使纳米材料进入了一个新的阶段。1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。从材料的结构单元层次来说，它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。在纳米材料中，界面原子占极大比例，而且原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构. 在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。纳米相材料和其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原子排列成了纳米级的原子团，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。其常规纳米材料中的基本颗粒直径不到l00nm，包含的原子不到几万个。一个直径为3nm的原子团包含大约900个原子，几乎是英文里一个句点的百万分之一，这个比例相当于一条300多米长的帆船跟整个地球的比例。 2 纳米材料特性 一般在宏观领域中，某种物质固体的理化特性与该固体的尺度大小无关。当物质颗粒小于100 nm时，物质本身的许多固有特性均发生质的变化。这种现象称为“纳米效应”。纳米材料具有三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。 2.1表面效应 纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。随着粒径变小，表面原子所占百分数将会显著增加。当粒径降到1 nm时，表面原子数比例达到约90%以上，原子几乎全部集中到纳米粒子表面。由于纳米粒子表面原子数增多，表面原子配位数不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很高的化学活性。 2.2小尺寸效应 由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，比表面积增加，从而产生一系列新奇的性质： 1)特殊的光学性质：纳米金属的光吸收性显著增强。粒度越小，光反射率越低。所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑。金属超微颗粒对光的反射率通常可低于l％，约几微米的厚度就能完全消光。相反，一些
河西学院学分制学籍管理规定(试行)
河西学院学分制学籍管理规定（试行） 第一章总则 一、为维护我校正常的教育教学秩序，促进学生德、智、体、美全面发展，不断提高教学质量，依据国家有关法律、法规和教育行政管理部门有关规定，结合我校实际，特制定本管理规定。 二、本实施细则适用于我校有正式学籍的全日制本科在校学生的管理。 三、为适应不同层次学生的需求，我校实行弹性学制。 第二章目的 实施学分制的目的： 一、提高学生素质并满足不同层次学生学习知识的要求。 二、引导学生自我设计和选择成才方向，促进学生的个性发展。 三、调动学生学与教师教的积极性，进一步提高教育教学质量。 四、充分利用我校的各类教学资源，提高办学效益。 第三章学制与学期 一、学制：本科标准学制为4年，实行3－6年的弹性学制。学生取得学籍后，在3--6年学习年限内修业，可提前至3年毕业，也可延长至6年毕业，累计在校学习时间最长不得超过6年。具有学籍的时间最长不得超过8年。 二、每学年为两个学期，共40周，其中教学时间36周（每学期18周），考试时间4周（每学期2周），并在适当时间安排入学教育、军事训练、生产劳动、社会实践等活动。 第四章课程设置与学分 一、按人才培养方案的规定，我校各专业的课程结构设置分为三个平台：校级平台课程、系级平台课程和专业平台课程。 二、学分制是一种教学管理制度，以学分作为计算学生学习量多少的单位，以成绩绩点作为衡量学生学习质量优劣的指标，以取得必要最低学分作为毕业标准。各专业学生毕业时应达到的最低总学分为160-170学分（具体学分要求按各专业人才培养方案规定执行）。 三、各类课程学分分配的原则要求如下：
（一）校级平台课程 校级平台课程是大学生知识结构和能力素质培养中的基础部分，它包括： 1、思想理论课程模块：必修16学分，其中课堂教学14学分，“形势与政策”2学分。 2、体育健康教育课程模块：必修6学分，并完成大学生体能测试。 3、计算机基础课程模块：文史类4.5学分，理工类6学分。 4、大学外语课程模块：必修12学分。 5、教师教育模块：31个学分，其中教育实习14学分。 师范类专业学生必须修读规定数量的教师教育课程学分，并完成教育实习。 非师范类专业学生可不修读。如愿意取得教师资格证书的学生，可修读教师教育模块。 6、素质教育模块（包括创新教育、必读书目、学术活动、劳动、就业指导、社会实践等）：6.5学分。 7、基本军事理论与军事训练课程模块：必修2学分，并完成军事训练。 8、知识拓展模块：选修4学分。 （二）系级平台课程 系级平台课程是培养本科生基本理论素养和专业素养的关键，是增强本科生工作适应性的基础。有条件的系在各专业或部分专业设置共同的必修课、任选课，此类课程的设置和学分修读要求，由各系在符合学校人才培养方案总学分要求的前提下，根据不同学科专业特点自行论证确定。 （三）专业平台课程 专业平台课程是各专业为体现自身特点并根据专业的特殊需求而设置的课程。各专业可根据专业特点和学生的职业定向确定2～3个课程模块，一般包括拓宽加深的专业课程模块和面向社会的应用类课程模块，开设时间主要安排在三、四年级。但教学条件较差的专业不宜开设较多的课程模块，暂可确定一个，待条件成熟以后增加新的课程模块。在进一步拓宽专业口径的基础上，在高年级灵活设置专业方向，学校鼓励各专业创造条件，逐步扩大专业选修课的比例，尽可能满足学生个性化发展的需要。 第五章学时与学分计算 一、总学时为2600左右，实验课较多的专业总学时可达到2700左右，周学时最多不超过26学时，每周学时数应随学生年级升高而逐步减小。本科学生毕业总学分为160 —170。
纳米材料论文
纳米材料的制备技术进展 摘要综述了国内外块状纳米材料的制备技术进展及存在的问题。提出了超短时脉冲电流直接晶化法和深过冷直接晶化法两类潜在的块状金属纳米晶制备技术，并对今后的研究及发展前景进行了展望。 关键词：纳米晶块体材料制备非晶晶化机械合金化深过冷 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7
碳碳复合材料论文
碳／碳复合材料 概述 C／C复合材料是指以碳纤维作为增强体，以碳作为基体的一类复合材料。作为增强体的碳纤维可用多种形式和种类，既可以用短切纤维，也可以用连续长纤维及编织物。各种类型的碳纤维都可用于C／C复合材料的增强体。碳基体可以是通过化学气相沉积制备的热解碳，也可以是高分子材料热解形成的固体碳。C／C 复合材料作为碳纤维复合材料家族的一个重要成员，具有密度低、高比强度比模量、高热传导性、低热膨胀系数、断裂韧性好、耐磨、耐烧蚀等特点，尤其是其强度随着温度的升高，不仅不会降低反而还可能升高，它是所有已知材料中耐高温性最好的材料。因而它广泛地应用于航天、航空、核能、化工、医用等各个领域。 C／C复合材料的致密化工艺 C／C复合材料的制备工艺主要有两种方法：化学气相法(CVD 或CVl)和液相浸渍一碳化法。前者是以有机低分子气体为前驱体，后者是以热塑性树脂(石油沥青、煤沥青、中间相沥青)或热固性树脂(呋喃、糠醛、酚醛树脂)为基体前驱体，这些原料在高温下发生一系列复杂化学变化而转化为基体碳。为了得到更好的致密化效果，通常将化学气相法和液相浸渍一碳化法进行复合致密化，得到具有理想密度的C／C复合材料。 1、化学气相法
化学气相法(cVD或cVI)是直接在坯体孔内沉积碳，以达到填孔和增密的目的。沉碳易石墨化，且与纤维之间的物理兼容性好，而且不会像浸渍法那样在再碳化时产生收缩，而这种方法的物理机械陛能比较好。但在cVD过程中，如果碳在坯体表面沉积就会阻止气体向内部孔的扩散。对于表面沉积的碳应用机械的方法除去，再进行新一轮沉积。对于厚制品，CVD法也存在着一定的困难，而且这种方法的周期也很长。 2、液相浸渍法一碳化法 液相浸渍法相对而言设备比较简单，而且这种方法适用性也比较广泛，所以液相浸渍法是制备C／C复合材料的一个重要方法。它是将碳纤维制成的预成型体浸入液态的浸渍剂中，通过加压使浸渍剂充分渗入到预成型体的空隙中，再通过固化、碳化、石墨化等一系列过程的循环，最终得到C／C复合材料。它的缺点是要经过反复多次浸渍、碳化的循环才能达到密度要求。液相浸渍法中浸渍剂的组成和结构十分重要，它不仅影响致密化效率，而且也影响制品的机械性能和物理性能。提高浸渍剂碳化收率，降低浸渍剂的黏度一直是液相浸渍法制备C／C复合材料所要解 决的重点课题之一。浸渍剂的高黏度和低碳化收率是目前C／C 复合材料成本较高的重要原因之一。提高浸渍剂的性能不仅能提高C／C复合材料的生产效率，降低其成本，也可提高C／C复合材料的各种性能。C／C复合材料的抗氧化处理碳纤维在空气中，于360℃开始氧化，石墨纤维要略好于碳纤维，其开始氧化的温度
基于单片机的水位控制系统设计毕业论文
基于单片机的水位控制系统设计毕业论文 目录 河系学院本科生毕业论文（设计）诚信声明 (2) 河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告 (3) 摘要 (6) ABSTRACT (6) 1. 绪论 (7) 1.1 研究背景 (7) 1.2研究现状 (7) 2.设计任务及要求分析 (8) 2.1 设计任务及要求 (8) 2.1.1 设计任务 (8) 2.1.2 设计要求 (8) 2.1.3 要求分析 (8) 3. 系统方案论证与选择 (8) 3.1方案设计 (8) 3.2 系统整体方案 (10) 3.2 各单元电路方案论证 (10) 3.3 主要模块简介 (11) 3.3.1 核心芯片STC89C51单片机 (11) 3.3.2 1602液晶显示器 (14) 4. 硬件电路设计 (17)
4.1 单片机最小硬件系统电路 (18) 4.2水位显示电路 (18) 4.3 水位调整及其报警电路 (19) 4.4初值设置按键电路 (20) 5. 程序设计 (20) 5.1水位控制系统主程序设计流程图 (20) 5.2 水位控制系统主程序 (20) 6. 实物调试与测试 (21) 6.1实物图 (21) 6.2 测试结果分析 (21) 7. 结束语 (22) 参考文献 (23) 致谢 (24) 附录 (25) 河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表 (33) 河西学院物理与机电工程学院指导教师指导毕业论文情况登记表 (34) 河西学院毕业论文（设计）指导教师评审表 (35) 河西学院本科生毕业论文（设计）答辩记录表 (36)
1. 绪论 1.1 研究背景 水位自动控制技术越来越频繁地进入到自动控制系统设计者的视线。传统的水位控制系统虽结构简单,但功能单一,无法实现人机交互,且通用性差。如今随着电子技术的飞速发展,电子产品制造工艺成熟,批量生产降低了产品价格。人们开始意识到采用单片机来实现水位控制。其人机交互性强, 功能强大, 控制精度高, 能够方便地与上位机通讯, 实现数据共享。且价格低廉, 通用性、实用性强, 能够在稍作改造后或直接用于诸如自来水厂的储水池、爆气池, 污水处理厂、化学工厂的各类液体池以及电厂一的锅炉气泡等需要水位自动控制的场合。 1.2研究现状 在许多工业生产系统中，需要对系统的液位或物料位进行监测，特别是对具有腐蚀性的液体液位的测量，传统的电极法是采用差位分布电极，通过给电脉冲来检测液面，电极长期浸泡在液体中，极易被腐蚀、电解、失去灵敏性，因而对测试设备的抗腐蚀性要求较高。超声波液位检测系统，利用了超声波传感技术的原理，采取一种非接触式的测量方法，能够实现对工业系统中液位或物料位的检测；而且超声波具有很好的指向性和束射特性，人耳听不见，一般不会对人体造成伤害检测工程方便、迅速、易做到实时控制，而且测量精度又能达到工业实用的要求，所以有广泛的工业应用前景。 并且目前，我国住宅小区楼房自来水供水系统主要采用高塔供水，既在楼顶或者另外建设的高塔上面建个蓄水池以保证用户水压的恒定。目前大多数的住宅小区都是采用人工加水的办法，即当水用完的时候，就人工开启水泵进行加水，十分不便。所以这一切问题的存在，都在呼唤一种简单经济的水位检测报警控制系统的诞生。 传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,而自动控制原理, 依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求, 从而提高了供水系统的质量，而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水位的理想装置。