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jīn shǔ
定义:金属 是一种具有光泽(即对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。 金属 的上述特质都跟金属 晶体内含有自由电子有关。
1、金属 中延展性最好的是Au,常温下导电好的依次是Ag、Cu、Al;
2、金属 有几种分类方法:
冶金工业分类法:
黑色金属 :铁、铬、锰三种 黑色金属
有色金属 :铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、硅、硼、硒、碲、砷、钍。
还可以把金属 分为:
常见金属 :如铁、铝、铜、锌等
稀有金属 :如锆、铪、铌、钽等;
1.轻金属 。密度小于4500千克/立方米,如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。
2.重金属 。密度大于4500千克/米3,如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。
3.贵金属 。价格比一般常用金属 昂贵,地壳丰度低,提纯困难,如金、银及铂族金属 。
4.半金属 。性质价于金属 和非金属 之间,如硅、硒、碲、砷、硼等。
5.稀有金属 。包括稀有轻金属 ,如锂、铷、铯等;
6.稀有难熔金属 ,如钛、锆、钼、钨等;
7.稀有分散金属 ,如镓、铟、锗、铊等;
8.稀土金属 ,如钪、钇、镧系金属 ;
9.放射性金属 ,如镭、钫、钋及阿系元素中的铀、钍等。 金属 材料性能为更合理使用金属 材料,充分发挥其作用,必须掌握各种金属 材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能(工艺性能)。
材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性),力学性能也叫机械性能。
材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。金属 材料比表面积研究是非常重要的,
(一)、机械性能
机械性能是指金属 材料在外力作用下所表现出来的特性。
1、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。
2、屈服点(бs):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。
3、抗拉强度(бb)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。
4、延伸率(δ):材料在拉伸断裂后,总伸长与原始标距长度的百分比。
5、断面收缩率(Ψ)材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。
6、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)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)。
7、冲击韧性(Ak):材料抵抗冲击载荷的能力,单位为焦耳/厘米2(J/cm2)。
对低碳钢拉伸的应力——应变曲线分析
1.弹性:εe=σe/E, 指标σe,E
2.刚性:△L=P·l/E·F 抵抗弹性变形的能力强度
3.强度: σs---屈服强度,σb---抗拉强度
4.韧性:冲击吸收功Ak
5.疲劳强度: 交变负荷σ-1<σs
6.硬度 HR、HV、HB
Ⅰ阶段 线弹性阶段 拉伸初期 应力—应变曲线为一直线,此阶段应力最高限称为材料的比例极限σe.
Ⅱ阶段 屈服阶段 当应力增加至一定值时,应力—应变曲线出现水平线段(有微小波动),在此阶段内,应力几乎不变,而变形却急剧增长,材料失去抵抗变形的能力,这种现象称屈服,相应的应力称为屈服应力或屈服极限,并用σs表示。
Ⅲ阶段 为强化阶段,经过屈服后,材料又增强了抵抗变形的能力。强化阶段的最高点所对应的应力,称材料的强度极限。用σb表示,强度极限是材料所能承受的最大应力。
Ⅳ阶段 为颈缩阶段。当应力增至最大值σb后,试件的某一局部显著收缩,最后在缩颈处断裂。
对低碳钢σs与σb为衡量其强度的主要指标。
刚性:△L=P·l/E·F,抵抗弹性变形的能力。
P---拉力,l---材料原长,E---弹性模量,F---截面面积
塑性变形:外力去处后,不能恢复的变形,即残余变形称塑性变形。
材料能经受较大塑性变形而不破坏的能力,称为材料的塑性或延伸性。
衡量材料塑性的两个指标是延伸率和断面收缩率。
延伸率δ=(△l0/l)×100% 断面收缩率ψ=((A-A1)/A)×100%
韧性(冲击韧性):常用冲击吸收功 Ak 表示,指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的力。
疲劳强度:材料抵抗无限次应力(107)循环也不疲劳断裂的强度指标,交变负荷σ-1<σs为设计标准。
硬度:材料软硬程度。
测定硬度试验的方法很多,大体上可以分为弹性回条法(肖氏硬度)压入法(布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度)和划痕法(莫氏硬度)等三大类,生产上应用最广泛的是压入法。它是将一定形状、尺寸的硬质压头在一定大小载荷作用下压入被测材料表层,以留下的压痕表面面积大小或深度计算材料的硬度值。
由于硬度测定时的测定规范,所用仪器设备等不同,用压入法井台测定材料的硬度的方法也有多种。
常用的方法是布氏硬度法(HB),维氏硬度法(HV),洛氏硬度法(HR)。
(二)、工艺性能
指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。
8、铸造性能:指金属 或合金是否适合铸造的一些工艺性能,主要包括流性能、充满铸模能力;收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力;偏析指化学成分不均性。
9、焊接性能:指金属 材料通过加热或加热和加压焊接方法,把两个或两个以上金属 材料焊接到一起,接口处能满足使用目的的特性。
10、顶气段性能:指金属 材料能承授予顶锻而不破裂的性能。
11、冷弯性能:指金属 材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α(外角)或弯心直径d对材料厚度a的比值表示,a愈大或d/a愈小,则材料的冷弯性愈好。
12、冲压性能:金属 材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。
13、锻造性能:金属 材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。
(三)、化学性能
指金属 材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。
14、耐腐蚀性:指金属 材料抵抗各种介质侵蚀的能力。
15、抗氧化性:指金属 材料在高温下,抵抗产生氧化皮能力。
从植物中收获金属
1995年,俄罗斯奥尔登堡大学的生物学家梅格列特在研究一种叫蓼的一年生草本植物时,意外地发现蓼的叶子中含有异常高的锌、铅、镉等金属 。这是否表明蓼有从土壤中吸收这些金属 的“嗜好呢”?于是他带着这个疑问,在一些被锌、铅、镉之类金属 污染过的土地上种了大量的蓼。这些蓼长得非常茂盛,叶子又大又厚,结果在1 公顷的土地上,一个季节就收获了大量的蓼。梅格列特将蓼草放入800 ℃的炉子里烧,草化为灰烬,结果从中得到了1.3千克镉、23千克铅、322千克锌。
最近,德国奥尔登大学的一个试验小组已在一处废金属 堆放场引种俄罗斯大蓼获得成功。现在该试验小组已从德国各地尤其是环保组织接到了大量订单,同时还为推广这项研究成果专门成立了一家商业性公司。它的业务活动已引起德国军事部门的很大兴趣,因为历史上的各种军事演习场包括二战时期用作化学武器仓库的地方都有待改造,消除污染,公司方面业已应约在那些地方种下了大蓼,以净化环境,回收有害金属 。
还有文献报到,美国加利福尼亚的专家们通过研究发现,野生芥菜有从土壤中蓄积镍的功能,他们把种植的半公顷的野生芥菜杆割下来,晒干再烧成灰,每100克芥菜灰中获得了15-20克镍。他们目前正着手培育蓄积金属 能力更强的芥菜新品种,预计可以从每平方米的土地上获取12克镍。尽管通过这种方式获取镍的效果远不及其它办法,但对环境无任何污染。
科学研究证明,植物在千百万年漫长的进化演变过程中,已经练就了一身非凡绝招,许多植物有累积某些金属 元素的能力。如堇菜好锌、香薷含铜比较丰富、烟草含铀特别多,还有紫云英含硒、苜蓿含钽、石松含锰格外丰富。生长在含黄金特别多的土壤中的玉米或木贼草,烧成灰,每吨竟可以提取到10克黄金。有些植物能累积稀有金属 ,如铬、镧、钇、铌、钍等,被称为“绿色稀有金属 库”。它们对稀有金属 的聚集能力要比一般植物高出几十倍、成百倍,甚至上千倍。比如铬,在一般植物中用光谱检测也很难发现,而凤眼兰却能在根上累积铬,其含量可达到0.13%。
这一系列的发现引起了科学家们的极大兴趣,被人们称为“绿色冶金”技术。专家预言如果这一成果取得突破性的进展,人类将有可能通过种植植物来获得所需的金属 ,同时还可以改善遭受人类破坏的环境。
注:图片为金属 钕 金属 活动性顺序
钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅(氢)铜 汞 银 铂 金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
H前面的金属 能与酸反应
(H前面的)金属 能与(后面的)金属 盐溶液反应
大多数金属 能与氧气反应(除Ag,Au外) 也被称为重金属 。金属 摇滚音乐分类
Black Metal 黑色金属
以邪恶、异教崇拜以及撒旦思想为其主要诉求,通常在歌词含有反基督、反宗教的倾向即被归为黑金属 ,除了传统重金属 固定乐器之外,经常会使用其他乐器如钢琴、小提琴,或歌剧的女高音,在歌曲中营造出一股诡异又吓人的恐怖气氛。“黑金属 ”以来自北欧的重金属 团体最具代表性。
代表性乐队:Emperor, Mayhem, Enslaved, Dark Funeral ,nachtblut
Death 死亡金属
乐风以“鞭击金属 ”或“碾核”为其背景演化而成。电吉他快速的反复,几无旋律的和弦,速击狂踩的双大鼓,主唱咬牙不清的低吟狂吼,歌词以死亡仇恨为主题,充满了尸体、内脏、肢解、分尸、*尸、恋尸癖、食尸、虐待等****字眼。“死亡金属 ”以来自佛罗里达州的重金属 乐队最具代表性。
代表性乐队:Death, Carcass, Cannibal Corpse, Suffocation
Doom 毁灭金属
节奏和速度都很慢,非常得慢。较不激烈也不大具有攻击性,但仍是相当拥有重量感的音乐。通常具有非常干净的音乐和歌声,但有时也有粗暴野蛮的声音出现。
代表性乐队:Solitude Aeturnus, Cathedral, Candlemass
Glam Metal 华丽金属
通常指一个重金属 乐队的舞台表演方式或外在形象以夸张的浓妆艳抹或俊俏的外型来吸引乐迷,这类的乐队大多是偶像团体。“华丽金属 ”的乐风不会太重,歌词也无太深入之含义,属于较流行的重金属 音乐,是主流金属 的分支。
代表性乐团:Kiss, Poison, Warrant, Twisted Sister, Motley Crue
Grindcore 碾核
类似“朋克”但极具重量的音乐,主唱低鸣深沉的狂吼咆哮、电吉他超麻辣的音色再加上极快速的反复节拍及密集鼓点,构成一种几无旋律的重金属 乐风,乐曲的长度都很短,从两秒钟到三分钟不等。“碾核”为一种极为冷僻的重金属 乐风,大多数“死亡金属 ”乐队都采用此一乐风。
代表性乐队:Napalm Death
Grunge 垃圾
另类摇滚的同义词。起源于西雅图的类金属 (metal-like)另类摇滚,基本上Grunge属于另类摇滚而不应归类到重金属 之下。
代表性乐队:Nirvana, Pearl Jam, Mudhoney, Alice In Chains
Hardcore 硬核
源自于“朋克”,歌词直言不讳粗鄙不堪,音乐如同噪音一般。
Hard Rock 重摇滚
比重金属 乐“轻”一点的音乐。
代表性乐队:Guns n`Roses,Foreigner, Blue Oyster Cult, Heart, Cinderella
Heavy Metal 重金属
“重金属 ”必须具备狂吼咆哮或高亢激昂的嗓音、电吉他大量失真的音色、再以密集快速的鼓点和低沉有力的贝司填满整个听觉的背景空间,而构成一种含有高爆发力,快速度,重量感及破坏性等元素的改良式摇滚乐。通常泛指传统的主流派重金属 或无法分类到其他重金属 流派里的重金属 乐。
代表性乐队:AC/DC, Accept, Judas Priest, Iron Maiden, W.A.S.P.
Industrial Metal 工业金属
采用大量冰冷的电脑采样音效,穿插以机械或金属 器具的撞击声代替传统打击乐器,加上电子式的节拍,是很象科技舞曲的重金属 乐,但仍保留重金属 的大量失真效果。
代表性乐队:Fear Factory, Ministry, Nine Inch Nails
Neo-Classical 新古典金属
受古典音乐极深,在重金属 乐中加入大量古典音乐元素。
代表性乐队: Angra
Pop Metal 流行金属
在重金属 摇滚中加入流行音乐之元素,可说是重金属 摇滚和流行音乐妥协结合的折中产品,是极易为主流市场之音乐消费者所接受的重金属 摇滚乐。
代表性乐队:Def Leppard, Mr Big, White Lion ,Nightwish
Power Metal 强力金属
拥有类似“速度金属 ”的速度和“鞭击金属 ”的重量压迫感,但旋律性不及“速度金属 ”,爆发力也不及“鞭击金属 ”。
代表性乐队:Pantera, Armored Saint, Wild Dogs
Progressive Metal 前卫金属
风格有别于传统重金属 ,在歌曲中采用大量复杂华丽的编曲,或在歌词中传达出某些前进思想供听者一个想象思考的空间。
代表性乐队:Queensryche, Fate Warning, Dream Theater
Speed Metal 速度金属
速度为其标榜的主要特色。经常会和“鞭击金属 ”产生混淆,通常“速度金属 ”的音乐较具旋律性,主唱歌词咬字较清楚,吉他间奏富旋律性且快速而流畅;而“鞭击金属 ”则较缺乏旋律性,完全一速度、重量、压迫感和破坏力并重。通常“鞭击金属 ”乐队和“速度金属 ”乐队的乐手们都拥有纯熟高超的乐器演奏技巧。
代表性乐队:Helloween, Gamma Ray, Riot, Rage
Thrash Metal 鞭击金属
速度也极快,具有相当快速的反复节拍(riff),电吉他粗麻的音色刷出剽悍的和弦,极具破坏力及压迫感的速踩双大鼓,主唱粗暴狂吼式的唱腔配合电吉他快速的节奏急速地唱出几无旋律的曲调。“鞭击金属 ”以来自旧金山湾区的重金属 乐队最具代表性。
代表性乐队:Metallica, Megadeth, Slayer, Death Angel, Testament
维京金属
维京金属 英文称Viking Metal,是黑金属 Black Metal的近亲,起源于斯勘迪纳维亚地区的歌颂北欧维京异教文化和自然的乐团。一般看法认为,最早的Viking Metal来自转型的Black Metal,比如瑞典的BATHORY,挪威的BURZUM和ENSLAVED。在Black Metal全盛的时期,在黑嗓和死亡邪恶主题全面泛滥的时候,有的乐队开始寻找突破,把主题转向北欧神话或传说,嗓音加入清唱合唱与嘶嚎并用,让人感觉到极北人的健壮彪悍,乐器中穿插很多民族乐器的使用,旋律中混合北欧的民族曲调甚至民族舞曲,演奏方法中除了高速轮拨还加入了老式重金属 的弹奏方法。歌词方面除了提到的维京文化,起大部分采取母语而非英语,设置北欧的古文字,体现出对自己民族的强烈自豪感。装扮上也脱离了黑金属 的尸脸那种坟墓里爬出来的阴沉暴戾,而是以鲜血涂遍全身高举宝剑战斧,以追求古代北欧战士(海盗)的战斗高于一切的荣誉感。另外,维京金属 乐队的名字都很有意思
代表性乐队:Tyr
重金属 音乐到底是起源于什么时候呢?这是个很难回答的问题。按照大多数的重金属 音乐编年史的说法,最早的含有重金属 意味的音乐来自1964年左右The Kinks乐队的"You Really Got Me"、"All Day And All Of The Ningt"以及和The Who乐队的"My Generation",这几首歌曲中的吉他solo被认为是重金属 音乐的起点。而音乐史上第一个重金属 音乐家的位置要属于Alice Cooper,他在1965年建立了自己的乐队,取名为"The Spiders"(蜘蛛)。然而,重金属 音乐在1967年前并没有形成什么气候,直到Alice Cooper在1971年推出了他的经典专辑《Love It To Death》,才使得重金属 音乐在世界范围内逐渐被人们所熟悉。
1966是一个重要的年份,尽管摇滚乐坛依然沉浸在"Summer of Love(夏日之恋)"的气氛中, 但是它依然见证了摇滚乐历史上的重大革命:在1966至1970年间,有Golden Earring(黄金耳环)、Cream(精华)、The Jimi Hendrix's Experience、Led Zeppelin(莱德.泽普林)、Vanilla Fudge、Iron Butterfly(铁蝴蝶)、Steppenwolf(舞蹈饿狼)、Blue Cheer(忧郁的心情)、MC5、Deep Purple(深紫)、Grand Funk Railroad(奢华恐怖之旅)、Free(自由)、Uriah Heep、Mountain(山岳)、Humble Pie、Bloodrock(血石)、Black Widow(黑寡妇)、Cactus(仙人掌)、和Black Sabbath(黑色安息日)等早期硬摇滚乐队先后成军,而其中的Led Zeppelin、Black Sabbath和Deep Purple后来更是被称为重金属 三大鼻祖,在随后的几十年中,他们的追随者不计其数。Steppenwolf在他们的一首歌中将这次革命称为"heavy metal thunder(重金属 雷电)(这是第一次有乐队使用这个词;此前它用于形容摩托机车的声音)。从此,一种新的音乐形式,一种从传统摇滚乐和布鲁斯音乐中得到能量的新的声音,获得了那些已经厌倦了"Summer of Love"老套演出的年轻人的越来越多的关注和喜欢。Cream乐队和The Jimi Hendrix是首批使重金属 在商业领域取得成功的乐队。Cream是由拥有传奇经历的吉他天才Eric Clapton建立的,他们采用令人惊叹的三重唱形式,其音乐带有明显的早期重金属 风格,"Sunshine Of Your Love"、"White Room"都是他们的名作。短短两年时间,Cream推出了四张专辑,他们成为一支相当成功的乐队,而且后来的一些著名乐队,诸如Rush(冲击)、Van Halen(范.海伦)以至后来的传奇性的Blind Faith(盲目的信仰)都受到他们很大的影响。The Jimi Hendrix的成功则走了另外一条路线,他们依靠的是"吉他巫师"Jimi Hendrix那炉火纯青、出神入化的吉他技艺。他们的经典专辑《Are You Experienced?》和《Electric Ladyland》让当时数以千计的歌迷痴狂,也使得他们得以同Janis Joplin、The Doors 这样的摇滚巨星平起平坐。
当重金属 音乐有了相当大的影响之后,当时的乐队进行了很多的演出,在那个时候,他们的现场演出就可以用"壮观"和"激情四溢"来形容了;其中,Led Zeppelin的"Rock Till You Drop"的演唱会甚至超过了两个小时;而Alice Cooper的演唱会更是噱头十足,在舞台上他动用了巨蟒,并有刺伤女模特、杀死兔子等举动,Alice Cooper甚至表演将自己斩首示众。众多的乐队进行了大量的演出,他们在疯狂的歌迷面前尽情展示他们的音乐,重金属 音乐的影响迅速扩大。而也就是从这个时期开始,就有人将重金属 音乐称为"魔鬼般的音乐"了。这个比喻主要是针对两支英国乐队:Black Sabbath和Led Zeppelin的。Led Zeppelin乐队的天才吉他手Jimmy Page来自早年的Yardbirds("新兵",这支乐队迷幻失真的音乐风格被认为对重金属 音乐产生了很大影响,更重要的是它出现了三个公认的吉他大师:Jimmy Page、Eric Clapton和Jeff Beck),他对玄学有很大的兴趣;而Black Sabbath对那些玄妙的超自然的题材的处理和运用使得他们的作品充满了幽深而神秘的气息。然而,当时的Black Sabbath并没有象后来他们的很多追随者那样着意强调恶魔崇拜,尽管他们的作品时刻透出种种令人不寒而栗的死亡气息;事实上,Ozzy Osbourne,这位Black Sabbath的最佳主唱,并不赞成他们的歌迷在他们的演出现场身着令人恐怖的黑衣和手执蜡烛,至少当时是这样。
最初几年的重金属 音乐被称作经典重金属 ,这是因为它的开创性的地位,这个时期的重金属 被公认为有史以来最好最重要的音乐流派,不仅因为出现了许多杰出的重金属 的天才人物,更因为他们对重金属 这种音乐进行了几近完美的诠释。此时的重金属 之王的美誉毋庸质疑地属于Led Zeppelin、Deep Purple和Black Sabbath。他们都拥有令人钦佩的出色的技术,前所未有的极高的音乐天赋和创造力。Led Zeppelin无疑是最受欢迎的重金属 乐队,他们创作出了"Black Dog"和"Kashmir"这样的名曲;还在"Reggae"乐和民谣风格的歌曲方面进行了可贵的探索,事实上,正是由于他们在这两方面的努力,才创造了重金属 音乐史上的不朽经典:"Stairway To Heaven"(天堂阶梯)。这首歌由Jimmy Page和主唱Robert共同创作,至今在电台的点播率还是相当之高。可以说,Led Zeppelin对重金属 音乐的形式上的创造性的贡献是巨大而不可磨灭的。此时,重金属 音乐已经受到广泛的欢迎,人们为它强劲的节奏所癫狂。一直到1970年,另一支经典乐队Black Sabbath终于揭示出了被大多数人认同的重金属 音乐的"感觉":黑暗阴郁的音乐,阴冷的吉他riffs以及不祥的撒旦咒语般的歌词。乐队早期的专辑《Black Sabbath》、《Paranoid》和《Master of Reality》证明死亡、暴力、灵魂归宿等阴暗面正是其主要的音乐方向,通过"N.I.B."、"Paranoid"和"Children Of The Grave"等厄运之作,Black Sabbath向人们宣告了重金属 音乐灵魂的真正诞生!乐队的核心、吉他手 Tony Lommi说:"没有Black Sabbath,你就听不到今天的重金属 音乐。"嘿嘿,不要以为他在说大话呀,事实是:Black Sabbath对日后的金属 乐,硬核乐,歌特音乐等所有音乐形式都起着启蒙的作用,无数的乐队从他们身上汲取能量和动力,几乎每一支乐队的音乐中都有他们的影子,可以说,Black Sabbath是真正的重金属 领袖。(1994年,SONY公司发行了一张献给Black Sabbath的致敬专辑,名为《Nativity In Black》,在专辑中出现的十二支乐队几乎囊括了所有重要的重金属 风格,Black Sabbath的地位可见一斑。嘿,闲话少叙,书归正传。)在此期间,另一支杰出的乐队Deep Purple,在第一任主唱Rod Evans和贝司手Nick Simper的锐意改革之下成为一支强大的乐队,并在相当长的时期内一直是重金属 音乐领域最富创新精神的乐队。吉他天才Ritchie Blackmore的古典吉他在金属 乐中的巧妙运用,Jon Lord的电子合成器的使用和Ian Gillan(第二任主唱)那尖啸般的演唱,对日后重金属 的发展都产生了显而易见的巨大影响。
70年代的中期,又有六支重金属 新锐登上舞台:他们是the Blue Oyster Cult(蓝牡蛎祭祀)、Thin Lizzy(有人称他们瘦Lizzy,很难听)、Judas Priest(犹大圣徒)、Queen(皇后)、Aerosmith(空中铁匠)和Kiss(吻)。他们对于重金属 的发展都作出了各自的贡献:Judas Priest首创了金属 乐队双吉他的演奏方式,这种变化使得重金属 音乐更加凶悍,旋律上也更富变化; Aerosmith使金属 乐从其根源之一布鲁斯音乐那里汲取了更多的营养,他们还带来了性和毒品,从此它们也成了重金属 的永恒话题;Thin Lizzy则在音乐美学方面有重大的突破,他们的音乐更加悦耳动听; Queen将重金属 音乐和歌剧完美结合起来,形成了一种新的歌剧金属 ;美国的流行巨星Kiss的最大贡献在于其精彩的舞台表演,喷火,吐血,燃烧吉他,大量的灯光效果,所有这些都对以后特别是80年代的重金属 乐队的演唱会产生了直接的影响,而Kiss最漂亮的专辑也是其现场演出专辑《ALIVE》。最后说说the Blue Oyster Cult,尽管他们在80年代出了一系列不太好的专辑之后消失了,但在70年代,他们可是硬摇滚舞台上的重要部分,他们有配合默契的吉他和非常好的作曲。
在一些乐队被认为是重金属 的英雄的同时,有几支乐队却在致力于开拓另一条音乐道路:进步摇滚。Pink Floyd(平克.弗洛依德)和Genesis(创世纪)虽然有一些比较"重"的专辑,但他们更多的时间是游离于重金属 领域之外,而另外一些乐队,诸如Jethro Tull、Yes和King Crimson只是通过"Aqualung"、"Heart of the Sunrise"、"21st Century Schizoid Man"等歌曲偶尔在重金属 界露面而已。但他们的作品还是极有特色的:繁复精巧的编曲、传统的词曲结构、水准极高的演奏技巧、各种乐器的合理搭配使用,这些对重金属 音乐也产生了一定影响。直到Rush(冲击)的出现,这种金属 味儿的艺术摇滚才真正登堂入室。其实,在Rush的首张专辑中,并没有表现出过多的进步摇滚的意味;但鼓手Neil Peart加入后,以《Fly By Night》专辑为转折点,乐队在词曲创作方面有的很大的变化,专辑《A Farewell to Kings》和《Hemispheres》的推出,表明他们在艺术摇滚的领域已经有了很高的造诣。更多的艺术摇滚乐队例如Emerson(爱默生)、Lake(湖水)、Palmer(朝圣者)、Focus(焦点)、Asia(亚洲)等在其摇滚生涯中只是偶尔涉足重金属 领域,也就不多说他们了。 jinshu-yanghuawu-bandaoti dongtai suiji cunchuqi
金属 -氧化物-半导体动态随机存储器
MOS dynamic random access memory
具有动态存储信息功能的MOS随机存储器。MOS动态随机存储器多采用双层多晶硅硅栅N沟MOS工艺。存储单元的结构如图1 双层多晶硅单元截面图。衬底为 P型(100晶向)硅片,第一层多晶硅(Ⅰ)为MOS电容器的板极,第二层多晶硅(Ⅱ)构成字线,N+注入区形成MOS单元开关管源区和漏区,铝(Al)为位线。信息存储主要由第一层多晶硅(Ⅰ)电极、介质膜和硅衬底组成的电容器中的存储电荷(有电荷为1,无电荷为0)来实现。存储在电容器中的电荷因漏电而衰减和消失,因此经过一定时间(再生周期)必须按所存信息加以刷新。这是称为“动态”的由来。这样的单元一般被组合成矩阵,如以字线为行,位线为列,通过行与列的译码器可随机选取各单元地址,进行写入和读出。这种存储器写入和读出的内容、所需的时间原则上与单元的位置无关,是随机存取的。
MOS动态随机存储器主要用作大、中型计算机的主存储器,其组织结构一般为若干千字(k)×1位。例如,64k位就是64千字×1位。
MOS动态随机存储器的内部电路,大致包括地址缓冲器、行译码器、列译码器、存储单元阵列、读出放大器、数据输入电路、数据输出电路、读-写控制电路、时钟产生电路和衬底偏置电压产生电路等几个部分(图2MOS动态随机存储器电路框图)。
MOS 动态随机存储器的核心电路是存储单元和读出放大器(图3 存储单元和读出放大器简化电路)。读出放大器的两臂通过 b(位线)、□(位线)分别连接由不同字线控制的□个单元。2□个单元构成第□列。这一列单元中存储信息可以在列选择线 (Y□) 的控制下,通过数据总线(I/O、□/O)等传送到数据输出端,或按照数据输入端的信息而改变。任一字线□□=1,…,2□分别与2□个列中的一个单元相连接。当2□个字线中的一个,如□□被选时,它打开单元开关管Q,导致在单元电容器□S与位线电容器□□之间进行电荷再分配,从而使位线b电位改变,而位线□的电位并未变化。这就在b、□间建立了一个电位差。通常□□/□S约为10~20,因这个电位差(□□)是一个相当小的量,不能直接读出,要经过读出放大器放大。当第□列被选时,单元中存储信息可与数据端(□i、□□)建立联系。当第□列未被选时,读出放大器把存储信息恢复并送入单元。
行地址信号在行地址选通时钟(□)的控制下,进入并封锁在地址缓冲器中,它控制行译码器和驱动电路,选中2□个字线中的一个□□。于是,该行单元中的信息分别在各自对应列的位线上读出,并经过相应的读出放大器放大。列地址信号在列地址选通时钟(□)控制下,□进入并被封锁在地址缓冲器中,它控制列译码器和驱动电路,选中2□个列选择线中的一个Y□。于是,第□行、第□列的单元经过位线(b、□)、数据线(I/O,□O)与外界建立联系。当集成电路的读写控制端(R/□)处于高电平时,数据线(I/O,□O)与数据输出电路间连接,于是被选单元的信息由数据输出端□□读出。当R/□处于低电平时,数据输入电路与数据线(I/O、□/O)之间存在着通道。被选单元的存储信息随数据输入端的信息而改变。
MOS动态随机存储器采用新的单元结构,如用沟壁电容代替平面电容,可进一步减小单元面积,提高集成度。芯片面积的不断增加,而材料和工艺致缺陷密度不能随之降低,因此设计后备电路、采用容错技术是重要的趋势。由于MOS动态随机存储器的存储电容约为50飞法,处理的电荷量仅0.2皮库左右,入射到硅衬底中的□ 粒子产生的载流子一旦流到存储结点,往往使MOS动态随机存储器暂时失效,这称为软失效。随着单元面积的不断减小,这个问题就更为明显。引入CMOS技术制造动态随机存储器,是减小□ 粒子致软失效的一个有效手段。
参考书目
rry Eimbinder,Semiconductor memorier,Mactier Pub.Co., New York, 1971.
(仇玉林 陈中佛) jinshu-yanghuawu-bandaoti jingtai suiji cunchuqi
金属 -氧化物-半导体静态随机存储器
MOS static random access memory
具有静态存储信息功能的MOS随机存储器,其存储单元的核心部分是双稳电路。只要电源不断,在单元内的信息便能长期保存,不需要对所存储的信息作周期性的刷新。
原理 图1一位静态存储单元是由 6个MOS晶体管组成的一位静态存储单元。由增强型和耗尽型 MOS晶体管T□~T□连接成双稳态电路,T□和T□组成向单元存信息或取信息的控制门。由输入地址信号经译码后而选出相应的静态存储单元。为了把存储在单元中的信号写入和读出,还必须配有一套静态读出和写入电路(读写电路),以及功能控制电路。因此,MOS静态随机存储器在结构上主要包括存储单元阵列、地址缓冲译码器、读出和写入电路(读写电路),以及读出和写入控制电路(读写控制电路)四个部分(图2MOS静态随机存储器结构图)。
地址译码按单元阵列的矩形排列,分成X和Y两个方向。□□、□□分别表示□和□地址,□为片选信号,□为读入和写出控制信号,□I/O为输入-输出端。□的低电平为选中,高电平为未选(维持态)。□的低电平为写入,□高电平为读出。
在一个读操作周期(图3 读操作周期工作波形图)内,□为低电平(选中),□为高电平(读操作)。当地址□i输入后,□被选中的单元就会在输入-输出端读出存储的数字 □□。从□i输入到□□读出有一个响应的时间过程,这决定于读出过程中各部分电路延迟时间的总和,即图中的□,称为电路的地址取数时间。□越短,表示电路的速度越快。
应用 MOS静态随机存储器使用时不需要刷新,故比动态存储器使用方便,已大量应用于微处理器和其他小型数字控制设备。在使用中为了减少电路片数目,在电路结构方面一般采用多位输入-输出形式。例如,四位结构用1k×4,八位结构用2k×8。另外,为了减少管壳的引出端数,通常把输入端和输出端合并为一个端(I/O),由读写控制器控制,按时分别执行输入(写)、输出(读),以及维持(即不读、不写)等三种功能。
发展 微处理机技术的发展,促进了 MOS静态随机存储器的研制。同时,随着MOS工艺技术的进步,在集成度、功耗和速度等主要性能指标方面提高得很快。集成度从1k×4、2k×8已发展到8k×8。为了降低功耗,设计和工艺也得到改进。特别是采用了高阻多晶硅负载单元及CMOS单元,使每一单元的功耗下降到微瓦量级。速度的提高主要是由于MOS短沟道技术的发展,以及在读出电路中采用限摆幅等电路技术,使取数时间大大加快。例如,采用小于2微米沟道的高性能MOS静态随机存储器件,取数时间可达30~40纳秒。这样的速度已经接近双极型随机存储器的水平。
(徐葭生) 金属 -颗粒复合铸造成型
metal-part iculate compo-cast processing
金属 一颗粒复合铸造成型metal一partieulate
comPo一cast ProceSSing将颗粒加入处于半固态的金
属基体中,通过搅拌使颗粒在基体中均匀分布,并取得
良好界面结合,然后浇铸成锭的制备金属 基复合材料的
方法。20世纪80年代初期由美国发明。
通常颗粒与金属 基体的复合方法采用全液态金属 -
颗粒搅拌复合成型,即通过猛烈搅拌处于全液态的合金
而形成旋涡,利用旋涡产生的力使颗粒卷入基体之中。
但这种方法容易使表面金属 氧化物卷入基体,同时当顺
粒与基体浸润性差时,颗粒难以同金属 基体复合。针对
上述缺点,出现了金属 一颖粒的复合铸造。
复合铸造的原理在于当金属 在半固态状态下搅拌
时,熔体中的固体顺粒是一种无枝晶的结构。加入的固
体颗粒容易在这种高流动性的、半固态的、无枝晶结构
的熔体中分散均匀,并与熔体的颗粒产生机械结合。既
可防止熔体表面的搅动带入气体,又可使顺粒与金属 复
合良好。其过程为先将熔体注入过热的复合铸造室,进
行搅拌到所需的剪切速率,然后温度逐步降低至使合金
达到30一50%固态,在这个温度下往熔体内加入颖粒。
颗粒先预热到与熔体温度一致,使加入辍粒时不破坏温
度平衡。保持全部固休,即加入孩粒和合金中的固态合
金箱粒不超过弓。%。领较加完后继续搅拌,·直到城粒
和金属 有一定的界面化学反应以促进结合。复合完毕
后,熔体进行重力或压力铸造。(王文龙) jinshu-yanghuawu-bandaoti jicheng dianlu
金属 -氧化物-半导体集成电路
metal-oxide-semiconductor integrated circuit
以金属 -氧化物-半导体(MOS)器件为基础的单片集成电路。主要是以硅为衬底,SiO□为氧化层的硅 MOS集成电路。实际上,还有以蓝宝石为衬底,其上外延生长硅单晶层制作的 MOS集成电路和以砷化镓等高迁移率材料为衬底的砷化镓MOS集成电路等。
发展简况 1959年,利用场效应原理研制成MOS场效应晶体管。后又把MOS技术用于MOS集成电路的研究,并于 1962年研制成功。MOS集成电路比双极型集成电路更便于实现大规模集成,所以很快地向中规模和大规模集成方向发展。1968年,出现了大规模集成电路的 P沟道MOS存储器。随后,单片MOS计算器、MOS微处理器也相继于1970年和1971年间问世。
60年代,MOS集成电路主要是铝栅P沟道电路。这种MOS集成电路的电源电压较高(18~20伏),常需要两个电源,而且与外部电路连接要有专门的接口电路,使用不很方便。此外,在铝栅MOS工艺中,必须先做源、漏PN结,最后才能制作铝栅(因铝层不能经受高温处理)。因而,版图设计中,栅源和栅漏需有相当的覆盖,覆盖电容较大。P沟道导电载流子空穴的迁移率比电子低,所以,铝栅P沟道MOS集成电路的速度较低,一般只能用到1~2兆赫。70年代前期研制成功硅栅N沟道MOS(NMOS)电路(见N沟道金属 -氧化物-半导体集成电路),很快便取代了铝栅PMOS电路。NMOS电路的出现比 PMOS电路(见P沟道金属 -氧化物-半导体集成电路迟了将近10年,主要原因是NMOS电路要求更纯净的SiO□膜、更少的可动电荷和固定电荷、更低的界面态密度。
硅 MOS集成电路的集成度(以动态随机存储器为代表)到1975年前后,几乎以每 2年提高 4倍的速度增长。这是下面三方面技术进展的结果:①在硅片质量不断提高的基础上,芯片面积不断增大;②电路设计的创新使单元电路面积不断缩小;③光刻精度不断提高保证了集成电路元件集成密度的持续提高。70年代后期以来,由于电路革新比较迟缓,集成度增长上升速度稍缓,但仍为每3年左右提高4倍。
70年代末期之前,MOS集成电路只是在数字电路领域发挥较大的作用;在模拟量处理方面双极型集成电路处于优势。但是进入80年代以后,由于 MOS大规模集成电路性能价格比不断提高,MOS数-模和模-数转换器的发展也很快。在 MOS芯片上对模拟量进行离散化处理的技术有很大的发展,已研制出一些MOS模拟集成电路,如运算放大器和开关电容滤波器等。在此基础上,各种通用和专用的信号处理器产品日益增多,MOS大规模集成电路已广泛用于通信,特别是电话通信、图像和语音识别等新的领域。
电路形式和基本结构 图1 金属 -氧化物-半导体(MOS)反相器的电路形式为基本MOS反相器的电路形式。图2 硅栅增强型-增强型MOS反相器的剖面和版图示意图是与图1a 金属 -氧化物-半导体(MOS)反相器的电路形式对应的增强型 MOS场效应晶体管负载反相器的剖面图和俯示版图。反相器由T□和T□两个MOS场效应晶体管组成。T□用作负载,称为负载管,T□称为工作管。通常,后级工作管的栅电容连同PN结寄生电容,就是前级的负载。当T□的输入端电压(□i)小于其阈电压(□)即□i<□-□□(□为必要的余量)时,T□截止,电源通过T□向负载电容充电,使输出电压□□达到高电平(□DD-□)(□DD为电源电压)。这一高电平应比工作管的阈电压□大□□以上,即□□=□DD-□>□+□□。 当T□输入电平为高电平(□i>□+□□)时,T□导通,使负载电容对地放电,□□降低,其最后数值决定于T□与T□的导通电阻之比。除工作电压因素外,□T jinshu-yanghuawu-bandaoti jiegou
金属-氧化物-半导体结构
metal-oxide-semiconductor structure
在半导体衬底的表面生长或淀积一层绝缘薄膜,其上再覆盖一定面积的(如直径为几百微米到 1毫米的圆)导电层,便形成金属-绝缘体-半导体结构,其中最典型的是金属-氧化物-半导体结构(图1[MOS结构示意图]),又称MOS结构。
MOS结构是 1959年作为一种半导体可变电容器提出来的,后成为研究半导体与绝缘膜的界面、半导体表面层和绝缘膜中电子行为的一种重要结构。在此结构的基础上,已研制出多种器件,其中最重要的是 MOS场效应晶体管,它是MOS大规模集成电路的基础(见晶体三极管、金属-氧化物-半导体集成电路)。
基本原理与金属的情况不同,半导体的载流子密度较低,外电场可伸入半导体表面一定深度。根据电场方向的不同,可吸引体内多数载流子到半导体表面层,使表面多数载流子密度增高,形成表面积累层;也可排斥多数载流子,形成载流子的表面耗尽层。在后一种情况,当落在半导体表面层内的电压降足够大时,则在加上外电场的瞬间,耗尽层很深,称为深耗尽。随后,由于热产生的少数载流子被电场吸引到表面层,在表面累积而屏蔽电场,一方面使耗尽层厚度逐渐减小,一方面在表面形成与体内导电类型不同的表面反型层。在 MOS结构中,通过在金属层与半导体衬底之间加上极性和大小不同的电压,便能使半导体表面发生从累积到耗尽、到反型的连续性变化。图2[MOS结构一维能带图]为三种情况下的MOS结构的一维能带。
C()特性图1[MOS结构示意图]中的结构实际上是一个电容器, 称为 MOS电容器。 其电容值 随外加偏压而变(图3a 和b[高频(a)和准静态(b)的()特性] )。MOS电容可看作是由氧化层电容[471-50]和半导体表面空间电荷层电容串联而成。在累积层区,半导体表面载流子浓度极大,体内没有空间电荷区,类似金属平行板电容器,其值=[471-50]与偏压无关偏压使表面进入耗尽区后,随耗尽深度增加,耗尽层电容减小,所以 ()下降。进入反型区以后分为两种情形:①高频测试(一般为 1~10兆赫),少数载流子的产生──复合跟不上信号变化,而偏压大时,又是不随偏压变化的,所以=[474-00],也与偏压无关(图3a[高频(a)和准静态(b)的()特性] );②准静态测试:信号频率极低,少数载流子的产生──复合能跟上信号变化,这又与金属平行板电容的情形相似,所以得到[kg2]=[471-50][kg1](图3b[高频(a)和准静态(b)的()特性] [])。实际上,由于存在金属与半导体的接触电位差和氧化层中的电荷,图3[ 高频(a)和准静态(b)的()特性] 中的()曲线可沿轴平移;而Si/SiO之间的界面电子态则会使()的形状(主要在耗尽区和其附近两端)发生畸变(偏离理论曲线)。此外,如果偏压用一阶跃电压,直接由累积区偏置到反型区,则因瞬时形成深耗尽,使减小,从而使[kg2]也减小,随后由于少数载流子的产生,才逐渐回到对应于图3[高频(a)和准静态(b)的()] [特性]的稳定值。这种 MOS电容的驰豫过程,称 MOS电容的()特性。这个特性显然与半导体中少数载流子的产生率有关。
应用利用MOS电容高频 ()测试可以测定半导体表面层杂质浓度及其分布,氧化层电荷的密度及其运动规律和界面态密度;准静态()测试是研究界面电子态的一种较准确的方法;MOS电容 ()测试对于研究界面态和氧化层中的电荷行为也很有效;MOS电容 ()研究则可给出半导体表层和界面态的少数载流子产生复合的有关参数。MOS电容是电荷耦合器件的基本单元,后者有广泛的用途。利用MOS电容 ()对光辐照敏感的原理已制成灵敏度很高的红外探测器MOS场效应晶体管除用在MOS集成电路外,作为分立元件,在微波大功率应用中也很有特点。利用这种场效应器件 : metal CVD method, purify n.: metal, semifinished metal, melt (sth.) down, a fusible alloy [metal], boride cermet, pocket, ore, lamina, coin, coherer, battery adj.: malleable, base adv.: any of a class of mineral substances such as tin, iron, gold, copper, etc, which are usu opaque and good conductors of heat and electricity, or any alloy of these vt.: found n. métal 音乐 乐队 摇滚 哥特 艺人 重金属 交响金属 力量金属 死亡 极端音乐 科学 化学 放射性元素 朋克 自然科学 工业 碱金属 历史 武器 兵器 武侠 医药 化学元素 营养学 矿物 铁 工业原料 更多结果...
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