目錄 [metal(s)]
jīn shǔ
定義:金屬 是一種具有光澤(即對可見光強烈反射)、富有延展性、容易導電、導熱等性質的物質。 金屬 的上述特質都跟金屬 晶體內含有自由電子有關。
1、金屬 中延展性最好的是Au,常溫下導電好的依次是Ag、Cu、Al;
2、金屬 有幾種分類方法:
冶金工業分類法:
黑色金屬 :鐵、鉻、錳三種 黑色金屬
有色金屬 :鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、銻、汞、鎘、鉍、金、銀、鉑、釕、銠、鈀、鋨、銥、鈹、鋰、銣、銫、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鎢、鉬、鎵、銦、鉈、鍺、錸、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥、鈧、釔、硅、硼、硒、碲、砷、釷。
還可以把金屬 分為:
常見金屬 :如鐵、鋁、銅、鋅等
稀有金屬 :如鋯、鉿、鈮、鉭等;
1.輕金屬 。密度小於4500千克/立方米,如鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇等。
2.重金屬 。密度大於4500千克/米3,如銅、鎳、鈷、鉛、鋅、錫、銻、鉍、鎘、汞等。
3.貴金屬 。價格比一般常用金屬 昂貴,地殼豐度低,提純睏難,如金、銀及鉑族金屬 。
4.半金屬 。性質價於金屬 和非金屬 之間,如硅、硒、碲、砷、硼等。
5.稀有金屬 。包括稀有輕金屬 ,如鋰、銣、銫等;
6.稀有難熔金屬 ,如鈦、鋯、鉬、鎢等;
7.稀有分散金屬 ,如鎵、銦、鍺、鉈等;
8.稀土金屬 ,如鈧、釔、鑭係金屬 ;
9.放射性金屬 ,如鐳、鈁、釙及阿係元素中的鈾、釷等。 金屬 材料性能為更合理使用金屬 材料,充分發揮其作用,必須掌握各種金屬 材料製成的零、構件在正常工作情況下應具備的性能(使用性能)及其在冷熱加工過程中材料應具備的性能(工藝性能)。
材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔點、導電性、導熱性、熱膨脹性、磁性等)、化學性能(耐用腐蝕性、抗氧化性),力學性能也叫機械性能。
材料的工藝性能指材料適應冷、熱加工方法的能力。金屬 材料比表面積研究是非常重要的,
(一)、機械性能
機械性能是指金屬 材料在外力作用下所表現出來的特性。
1、強度:材料在外力(載荷)作用下,抵抗變形和斷裂的能力。材料單位面積受載荷稱應力。
2、屈服點(бs):稱屈服強度,指材料在拉抻過程中,材料所受應力達到某一臨界值時,載荷不再增加變形卻繼續增加或産生0.2%L。時應力值,單位用牛頓/毫米2(N/mm2)表示。
3、抗拉強度(бb)也叫強度極限指材料在拉斷前承受最大應力值。單位用牛頓/毫米2(N/mm2)表示。
4、延伸率(δ):材料在拉伸斷裂後,總伸長與原始標距長度的百分比。
5、斷面收縮率(Ψ)材料在拉伸斷裂後、斷面最大縮小面積與原斷面積百分比。
6、硬度:指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力,常用硬度按其範圍測定分佈氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)。
7、衝擊韌性(Ak):材料抵抗衝擊載荷的能力,單位為焦耳/釐米2(J/cm2)。
對低碳鋼拉伸的應力——應變麯綫分析
1.彈性:εe=σe/E, 指標σe,E
2.剛性:△L=P·l/E·F 抵抗彈性變形的能力強度
3.強度: σs---屈服強度,σb---抗拉強度
4.韌性:衝擊吸收功Ak
5.疲勞強度: 交變負荷σ-1<σs
6.硬度 HR、HV、HB
Ⅰ階段 綫彈性階段 拉伸初期 應力—應變麯綫為一直綫,此階段應力最高限稱為材料的比例極限σe.
Ⅱ階段 屈服階段 當應力增加至一定值時,應力—應變麯綫出現水平綫段(有微小波動),在此階段內,應力幾乎不變,而變形卻急劇增長,材料失去抵抗變形的能力,這種現象稱屈服,相應的應力稱為屈服應力或屈服極限,並用σs表示。
Ⅲ階段 為強化階段,經過屈服後,材料又增強了抵抗變形的能力。強化階段的最高點所對應的應力,稱材料的強度極限。用σb表示,強度極限是材料所能承受的最大應力。
Ⅳ階段 為頸縮階段。當應力增至最大值σb後,試件的某一局部顯著收縮,最後在縮頸處斷裂。
對低碳鋼σs與σb為衡量其強度的主要指標。
剛性:△L=P·l/E·F,抵抗彈性變形的能力。
P---拉力,l---材料原長,E---彈性模量,F---截面面積
塑性變形:外力去處後,不能恢復的變形,即殘餘變形稱塑性變形。
材料能經受較大塑性變形而不破壞的能力,稱為材料的塑性或延伸性。
衡量材料塑性的兩個指標是延伸率和斷面收縮率。
延伸率δ=(△l0/l)×100% 斷面收縮率ψ=((A-A1)/A)×100%
韌性(衝擊韌性):常用衝擊吸收功 Ak 表示,指材料在衝擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的力。
疲勞強度:材料抵抗無限次應力(107)循環也不疲勞斷裂的強度指標,交變負荷σ-1<σs為設計標準。
硬度:材料軟硬程度。
測定硬度試驗的方法很多,大體上可以分為彈性回條法(肖氏硬度)壓入法(布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度)和劃痕法(莫氏硬度)等三大類,生産上應用最廣泛的是壓入法。它是將一定形狀、尺寸的硬質壓頭在一定大小載荷作用下壓入被測材料表層,以留下的壓痕表面面積大小或深度計算材料的硬度值。
由於硬度測定時的測定規範,所用儀器設備等不同,用壓入法井臺測定材料的硬度的方法也有多種。
常用的方法是布氏硬度法(HB),維氏硬度法(HV),洛氏硬度法(HR)。
(二)、工藝性能
指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。
8、鑄造性能:指金屬 或合金是否適合鑄造的一些工藝性能,主要包括流性能、充滿鑄模能力;收縮性、鑄件凝固時體積收縮的能力;偏析指化學成分不均性。
9、焊接性能:指金屬 材料通過加熱或加熱和加壓焊接方法,把兩個或兩個以上金屬 材料焊接到一起,接口處能滿足使用目的的特性。
10、頂氣段性能:指金屬 材料能承授予頂鍛而不破裂的性能。
11、冷彎性能:指金屬 材料在常溫下能承受彎麯而不破裂性能。彎麯程度一般用彎麯角度α(外角)或彎心直徑d對材料厚度a的比值表示,a愈大或d/a愈小,則材料的冷彎性愈好。
12、衝壓性能:金屬 材料承受衝壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進行衝壓叫冷衝壓。檢驗方法用杯突試驗進行檢驗。
13、鍛造性能:金屬 材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。
(三)、化學性能
指金屬 材料與周圍介質掃觸時抵抗發生化學或電化學反應的性能。
14、耐腐蝕性:指金屬 材料抵抗各種介質侵蝕的能力。
15、抗氧化性:指金屬 材料在高溫下,抵抗産生氧化皮能力。
從植物中收穫金屬
1995年,俄羅斯奧爾登堡大學的生物學家梅格列特在研究一種叫蓼的一年生草本植物時,意外地發現蓼的葉子中含有異常高的鋅、鉛、鎘等金屬 。這是否表明蓼有從土壤中吸收這些金屬 的“嗜好呢”?於是他帶着這個疑問,在一些被鋅、鉛、鎘之類金屬 污染過的土地上種了大量的蓼。這些蓼長得非常茂盛,葉子又大又厚,結果在1 公頃的土地上,一個季節就收穫了大量的蓼。梅格列特將蓼草放入800 ℃的爐子裏燒,草化為灰燼,結果從中得到了1.3千克鎘、23千克鉛、322千克鋅。
最近,德國奧爾登大學的一個試驗小組已在一處廢金屬 堆放場引種俄羅斯大蓼獲得成功。現在該試驗小組已從德國各地尤其是環保組織接到了大量訂單,同時還為推廣這項研究成果專門成立了一傢商業性公司。它的業務活動已引起德國軍事部門的很大興趣,因為歷史上的各種軍事演習場包括二戰時期用作化學武器倉庫的地方都有待改造,消除污染,公司方面業已應約在那些地方種下了大蓼,以淨化環境,回收有害金屬 。
還有文獻報到,美國加利福尼亞的專傢們通過研究發現,野生芥菜有從土壤中蓄積鎳的功能,他們把種植的半公頃的野生芥菜桿割下來,曬幹再燒成灰,每100剋芥菜灰中獲得了15-20剋鎳。他們目前正着手培育蓄積金屬 能力更強的芥菜新品種,預計可以從每平方米的土地上獲取12剋鎳。儘管通過這種方式獲取鎳的效果遠不及其它辦法,但對環境無任何污染。
科學研究證明,植物在千百萬年漫長的進化演變過程中,已經練就了一身非凡絶招,許多植物有纍積某些金屬 元素的能力。如堇菜好鋅、香薷含銅比較豐富、煙草含鈾特別多,還有紫雲英含硒、苜蓿含鉭、石鬆含錳格外豐富。生長在含黃金特別多的土壤中的玉米或木賊草,燒成灰,每噸竟可以提取到10剋黃金。有些植物能纍積稀有金屬 ,如鉻、鑭、釔、鈮、釷等,被稱為“緑色稀有金屬 庫”。它們對稀有金屬 的聚集能力要比一般植物高出幾十倍、成百倍,甚至上千倍。比如鉻,在一般植物中用光譜檢測也很難發現,而鳳眼蘭卻能在根上纍積鉻,其含量可達到0.13%。
這一係列的發現引起了科學家們的極大興趣,被人們稱為“緑色冶金”技術。專傢預言如果這一成果取得突破性的進展,人類將有可能通過種植植物來獲得所需的金屬 ,同時還可以改善遭受人類破壞的環境。
註:圖片為金屬 釹 金屬 活動性順序
鉀 鈣 鈉 鎂 鋁 鋅 鐵 錫 鉛(氫)銅 汞 銀 鉑 金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
H前面的金屬 能與酸反應
(H前面的)金屬 能與(後面的)金屬 ????溶液反應
大多數金屬 能與氧氣反應(除Ag,Au外) 也被稱為重金屬 。金屬 搖滾音樂分類
Black Metal 黑色金屬
以邪惡、異教崇拜以及撒旦思想為其主要訴求,通常在歌詞含有反基督、反宗教的傾嚮即被歸為黑金屬 ,除了傳統重金屬 固定樂器之外,經常會使用其他樂器如鋼琴、小提琴,或歌劇的女高音,在歌麯中營造出一股詭異又嚇人的恐怖氣氛。“黑金屬 ”以來自北歐的重金屬 團體最具代表性。
代表性樂隊:Emperor, Mayhem, Enslaved, Dark Funeral ,nachtblut
Death 死亡金屬
樂風以“鞭擊金屬 ”或“碾核”為其背景演化而成。電吉他快速的反復,幾無旋律的和弦,速擊狂踩的雙大鼓,主唱咬牙不清的低吟狂吼,歌詞以死亡仇恨為主題,充滿了屍體、內臟、肢解、分屍、*屍、戀屍癖、食屍、虐待等****字眼。“死亡金屬 ”以來自佛羅裏達州的重金屬 樂隊最具代表性。
代表性樂隊:Death, Carcass, Cannibal Corpse, Suffocation
Doom 毀滅金屬
節奏和速度都很慢,非常得慢。較不激烈也不大具有攻擊性,但仍是相當擁有重量感的音樂。通常具有非常幹淨的音樂和歌聲,但有時也有粗暴野蠻的聲音出現。
代表性樂隊:Solitude Aeturnus, Cathedral, Candlemass
Glam Metal 華麗金屬
通常指一個重金屬 樂隊的舞臺表演方式或外在形象以誇張的濃妝豔抹或俊俏的外型來吸引樂迷,這類的樂隊大多是偶像團體。“華麗金屬 ”的樂風不會太重,歌詞也無太深入之含義,屬於較流行的重金屬 音樂,是主流金屬 的分支。
代表性樂團:Kiss, Poison, Warrant, Twisted Sister, Motley Crue
Grindcore 碾核
類似“朋剋”但極具重量的音樂,主唱低鳴深沉的狂吼咆哮、電吉他超麻辣的音色再加上極快速的反復節拍及密集鼓點,構成一種幾無旋律的重金屬 樂風,樂麯的長度都很短,從兩秒鐘到三分鐘不等。“碾核”為一種極為冷僻的重金屬 樂風,大多數“死亡金屬 ”樂隊都采用此一樂風。
代表性樂隊:Napalm Death
Grunge 垃圾
另類搖滾的同義詞。起源於西雅圖的類金屬 (metal-like)另類搖滾,基本上Grunge屬於另類搖滾而不應歸類到重金屬 之下。
代表性樂隊:Nirvana, Pearl Jam, Mudhoney, Alice In Chains
Hardcore 硬核
源自於“朋剋”,歌詞直言不諱粗鄙不堪,音樂如同噪音一般。
Hard Rock 重搖滾
比重金屬 樂“輕”一點的音樂。
代表性樂隊:Guns n`Roses,Foreigner, Blue Oyster Cult, Heart, Cinderella
Heavy Metal 重金屬
“重金屬 ”必須具備狂吼咆哮或高亢激昂的嗓音、電吉他大量失真的音色、再以密集快速的鼓點和低沉有力的貝司填滿整個聽覺的背景空間,而構成一種含有高爆發力,快速度,重量感及破壞性等元素的改良式搖滾樂。通常泛指傳統的主流派重金屬 或無法分類到其他重金屬 流派裏的重金屬 樂。
代表性樂隊:AC/DC, Accept, Judas Priest, Iron Maiden, W.A.S.P.
Industrial Metal 工業金屬
采用大量冰冷的電腦采樣音效,穿插以機械或金屬 器具的撞擊聲代替傳統打擊樂器,加上電子式的節拍,是很象科技舞麯的重金屬 樂,但仍保留重金屬 的大量失真效果。
代表性樂隊:Fear Factory, Ministry, Nine Inch Nails
Neo-Classical 新古典金屬
受古典音樂極深,在重金屬 樂中加入大量古典音樂元素。
代表性樂隊: Angra
Pop Metal 流行金屬
在重金屬 搖滾中加入流行音樂之元素,可說是重金屬 搖滾和流行音樂妥協結合的折中産品,是極易為主流市場之音樂消費者所接受的重金屬 搖滾樂。
代表性樂隊:Def Leppard, Mr Big, White Lion ,Nightwish
Power Metal 強力金屬
擁有類似“速度金屬 ”的速度和“鞭擊金屬 ”的重量壓迫感,但旋律性不及“速度金屬 ”,爆發力也不及“鞭擊金屬 ”。
代表性樂隊:Pantera, Armored Saint, Wild Dogs
Progressive Metal 前衛金屬
風格有別於傳統重金屬 ,在歌麯中采用大量復雜華麗的編麯,或在歌詞中傳達出某些前進思想供聽者一個想象思考的空間。
代表性樂隊:Queensryche, Fate Warning, Dream Theater
Speed Metal 速度金屬
速度為其標榜的主要特色。經常會和“鞭擊金屬 ”産生混淆,通常“速度金屬 ”的音樂較具旋律性,主唱歌詞咬字較清楚,吉他間奏富旋律性且快速而流暢;而“鞭擊金屬 ”則較缺乏旋律性,完全一速度、重量、壓迫感和破壞力並重。通常“鞭擊金屬 ”樂隊和“速度金屬 ”樂隊的樂手們都擁有純熟高超的樂器演奏技巧。
代表性樂隊:Helloween, Gamma Ray, Riot, Rage
Thrash Metal 鞭擊金屬
速度也極快,具有相當快速的反復節拍(riff),電吉他粗麻的音色刷出剽悍的和弦,極具破壞力及壓迫感的速踩雙大鼓,主唱粗暴狂吼式的唱腔配合電吉他快速的節奏急速地唱出幾無旋律的麯調。“鞭擊金屬 ”以來自舊金山灣區的重金屬 樂隊最具代表性。
代表性樂隊:Metallica, Megadeth, Slayer, Death Angel, Testament
維京金屬
維京金屬 英文稱Viking Metal,是黑金屬 Black Metal的近親,起源於斯勘迪納維亞地區的歌頌北歐維京異教文化和自然的樂團。一般看法認為,最早的Viking Metal來自轉型的Black Metal,比如瑞典的BATHORY,挪威的BURZUM和ENSLAVED。在Black Metal全盛的時期,在黑嗓和死亡邪惡主題全面泛濫的時候,有的樂隊開始尋找突破,把主題轉嚮北歐神話或傳說,嗓音加入清唱合唱與嘶嚎並用,讓人感覺到極北人的健壯彪悍,樂器中穿插很多民族樂器的使用,旋律中混合北歐的民族麯調甚至民族舞麯,演奏方法中除了高速輪撥還加入了老式重金屬 的彈奏方法。歌詞方面除了提到的維京文化,起大部分采取母語而非英語,設置北歐的古文字,體現出對自己民族的強烈自豪感。裝扮上也脫離了黑金屬 的屍臉那種墳墓裏爬出來的陰沉暴戾,而是以鮮血塗遍全身高舉寶劍戰斧,以追求古代北歐戰士(海盜)的戰鬥高於一切的榮譽感。另外,維京金屬 樂隊的名字都很有意思
代表性樂隊:Tyr
重金屬 音樂到底是起源於什麽時候呢?這是個很難回答的問題。按照大多數的重金屬 音樂編年史的說法,最早的含有重金屬 意味的音樂來自1964年左右The Kinks樂隊的"You Really Got Me"、"All Day And All Of The Ningt"以及和The Who樂隊的"My Generation",這幾首歌麯中的吉他solo被認為是重金屬 音樂的起點。而音樂史上第一個重金屬 音樂傢的位置要屬於Alice Cooper,他在1965年建立了自己的樂隊,取名為"The Spiders"(蜘蛛)。然而,重金屬 音樂在1967年前並沒有形成什麽氣候,直到Alice Cooper在1971年推出了他的經典專輯《Love It To Death》,纔使得重金屬 音樂在世界範圍內逐漸被人們所熟悉。
1966是一個重要的年份,儘管搖滾樂壇依然沉浸在"Summer of Love(夏日之戀)"的氣氛中, 但是它依然見證了搖滾樂歷史上的重大革命:在1966至1970年間,有Golden Earring(黃金耳環)、Cream(精華)、The Jimi Hendrix's Experience、Led Zeppelin(萊德.澤普林)、Vanilla Fudge、Iron Butterfly(鐵蝴蝶)、Steppenwolf(舞蹈餓狼)、Blue Cheer(憂鬱的心情)、MC5、Deep Purple(深紫)、Grand Funk Railroad(奢華恐怖之旅)、Free(自由)、Uriah Heep、Mountain(山嶽)、Humble Pie、Bloodrock(血石)、Black Widow(黑寡婦)、Cactus(仙人掌)、和Black Sabbath(黑色安息日)等早期硬搖滾樂隊先後成軍,而其中的Led Zeppelin、Black Sabbath和Deep Purple後來更是被稱為重金屬 三大鼻祖,在隨後的幾十年中,他們的追隨者不計其數。Steppenwolf在他們的一首歌中將這次革命稱為"heavy metal thunder(重金屬 雷電)(這是第一次有樂隊使用這個詞;此前它用於形容摩托機車的聲音)。從此,一種新的音樂形式,一種從傳統搖滾樂和布魯斯音樂中得到能量的新的聲音,獲得了那些已經厭倦了"Summer of Love"老套演出的年輕人的越來越多的關註和喜歡。Cream樂隊和The Jimi Hendrix是首批使重金屬 在商業領域取得成功的樂隊。Cream是由擁有傳奇經歷的吉他天才Eric Clapton建立的,他們采用令人驚嘆的三重唱形式,其音樂帶有明顯的早期重金屬 風格,"Sunshine Of Your Love"、"White Room"都是他們的名作。短短兩年時間,Cream推出了四張專輯,他們成為一支相當成功的樂隊,而且後來的一些著名樂隊,諸如Rush(衝擊)、Van Halen(.海倫)以至後來的傳奇性的Blind Faith(盲目的信仰)都受到他們很大的影響。The Jimi Hendrix的成功則走了另外一條路綫,他們依靠的是"吉他巫師"Jimi Hendrix那爐火純青、出神入化的吉他技藝。他們的經典專輯《Are You Experienced?》和《Electric Ladyland》讓當時數以千計的歌迷癡狂,也使得他們得以同Janis Joplin、The Doors 這樣的搖滾巨星平起平坐。
當重金屬 音樂有了相當大的影響之後,當時的樂隊進行了很多的演出,在那個時候,他們的現場演出就可以用"壯觀"和"激情四溢"來形容了;其中,Led Zeppelin的"Rock Till You Drop"的演唱會甚至超過了兩個小時;而Alice Cooper的演唱會更是噱頭十足,在舞臺上他動用了巨蟒,並有刺傷女模特、殺死兔子等舉動,Alice Cooper甚至表演將自己斬首示衆。衆多的樂隊進行了大量的演出,他們在瘋狂的歌迷面前盡情展示他們的音樂,重金屬 音樂的影響迅速擴大。而也就是從這個時期開始,就有人將重金屬 音樂稱為"魔鬼般的音樂"了。這個比喻主要是針對兩支英國樂隊:Black Sabbath和Led Zeppelin的。Led Zeppelin樂隊的天才吉他手Jimmy Page來自早年的Yardbirds("新兵",這支樂隊迷幻失真的音樂風格被認為對重金屬 音樂産生了很大影響,更重要的是它出現了三個公認的吉他大師:Jimmy Page、Eric Clapton和Jeff Beck),他對玄學有很大的興趣;而Black Sabbath對那些玄妙的超自然的題材的處理和運用使得他們的作品充滿了幽深而神秘的氣息。然而,當時的Black Sabbath並沒有象後來他們的很多追隨者那樣着意強調惡魔崇拜,儘管他們的作品時刻透出種種令人不寒而慄的死亡氣息;事實上,Ozzy Osbourne,這位Black Sabbath的最佳主唱,並不贊成他們的歌迷在他們的演出現場身着令人恐怖的黑衣和手執蠟燭,至少當時是這樣。
最初幾年的重金屬 音樂被稱作經典重金屬 ,這是因為它的開創性的地位,這個時期的重金屬 被公認為有史以來最好最重要的音樂流派,不僅因為出現了許多傑出的重金屬 的天才人物,更因為他們對重金屬 這種音樂進行了幾近完美的詮釋。此時的重金屬 之王的美譽毋庸質疑地屬於Led Zeppelin、Deep Purple和Black Sabbath。他們都擁有令人欽佩的出色的技術,前所未有的極高的音樂天賦和創造力。Led Zeppelin無疑是最受歡迎的重金屬 樂隊,他們創作出了"Black Dog"和"Kashmir"這樣的名麯;還在"Reggae"樂和民謠風格的歌麯方面進行了可貴的探索,事實上,正是由於他們在這兩方面的努力,纔創造了重金屬 音樂史上的不朽經典:"Stairway To Heaven"(天堂階梯)。這首歌由Jimmy Page和主唱Robert共同創作,至今在電臺的點播率還是相當之高。可以說,Led Zeppelin對重金屬 音樂的形式上的創造性的貢獻是巨大而不可磨滅的。此時,重金屬 音樂已經受到廣泛的歡迎,人們為它強勁的節奏所癲狂。一直到1970年,另一支經典樂隊Black Sabbath終於揭示出了被大多數人認同的重金屬 音樂的"感覺":黑暗陰鬱的音樂,陰冷的吉他riffs以及不祥的撒旦咒語般的歌詞。樂隊早期的專輯《Black Sabbath》、《Paranoid》和《Master of Reality》證明死亡、暴力、靈魂歸宿等陰暗面正是其主要的音樂方向,通過"N.I.B."、"Paranoid"和"Children Of The Grave"等厄運之作,Black Sabbath嚮人們宣告了重金屬 音樂靈魂的真正誕生!樂隊的核心、吉他手 Tony Lommi說:"沒有Black Sabbath,你就聽不到今天的重金屬 音樂。"嘿嘿,不要以為他在說大話呀,事實是:Black Sabbath對日後的金屬 樂,硬核樂,歌特音樂等所有音樂形式都起着啓蒙的作用,無數的樂隊從他們身上汲取能量和動力,幾乎每一支樂隊的音樂中都有他們的影子,可以說,Black Sabbath是真正的重金屬 領袖。(1994年,SONY公司發行了一張獻給Black Sabbath的致敬專輯,名為《Nativity In Black》,在專輯中出現的十二支樂隊幾乎囊括了所有重要的重金屬 風格,Black Sabbath的地位可見一斑。嘿,閑話少敘,書歸正傳。)在此期間,另一支傑出的樂隊Deep Purple,在第一任主唱Rod Evans和貝司手Nick Simper的銳意改革之下成為一支強大的樂隊,並在相當長的時期內一直是重金屬 音樂領域最富創新精神的樂隊。吉他天才Ritchie Blackmore的古典吉他在金屬 樂中的巧妙運用,Jon Lord的電子合成器的使用和Ian Gillan(第二任主唱)那尖嘯般的演唱,對日後重金屬 的發展都産生了顯而易見的巨大影響。
70年代的中期,又有六支重金屬 新銳登上舞臺:他們是the Blue Oyster Cult(藍牡蠣祭祀)、Thin Lizzy(有人稱他們瘦Lizzy,很難聽)、Judas Priest(猶大聖徒)、Queen(皇后)、Aerosmith(空中鐵匠)和Kiss(吻)。他們對於重金屬 的發展都作出了各自的貢獻:Judas Priest首創了金屬 樂隊雙吉他的演奏方式,這種變化使得重金屬 音樂更加兇悍,旋律上也更富變化; Aerosmith使金屬 樂從其根源之一布魯斯音樂那裏汲取了更多的營養,他們還帶來了性和毒品,從此它們也成了重金屬 的永恆話題;Thin Lizzy則在音樂美學方面有重大的突破,他們的音樂更加悅耳動聽; Queen將重金屬 音樂和歌劇完美結合起來,形成了一種新的歌劇金屬 ;美國的流行巨星Kiss的最大貢獻在於其精彩的舞臺表演,噴火,吐血,燃燒吉他,大量的燈光效果,所有這些都對以後特別是80年代的重金屬 樂隊的演唱會産生了直接的影響,而Kiss最漂亮的專輯也是其現場演出專輯《ALIVE》。最後說說the Blue Oyster Cult,儘管他們在80年代出了一係列不太好的專輯之後消失了,但在70年代,他們可是硬搖滾舞臺上的重要部分,他們有配合默契的吉他和非常好的作麯。
在一些樂隊被認為是重金屬 的英雄的同時,有幾支樂隊卻在致力於開拓另一條音樂道路:進步搖滾。Pink Floyd(平剋.弗洛依德)和Genesis(創世紀)雖然有一些比較"重"的專輯,但他們更多的時間是遊離於重金屬 領域之外,而另外一些樂隊,諸如Jethro Tull、Yes和King Crimson衹是通過"Aqualung"、"Heart of the Sunrise"、"21st Century Schizoid Man"等歌麯偶爾在重金屬 界露面而已。但他們的作品還是極有特色的:繁復精巧的編麯、傳統的詞麯結構、水準極高的演奏技巧、各種樂器的合理搭配使用,這些對重金屬 音樂也産生了一定影響。直到Rush(衝擊)的出現,這種金屬 味兒的藝術搖滾纔真正登堂入室。其實,在Rush的首張專輯中,並沒有表現出過多的進步搖滾的意味;但鼓手Neil Peart加入後,以《Fly By Night》專輯為轉折點,樂隊在詞麯創作方面有的很大的變化,專輯《A Farewell to Kings》和《Hemispheres》的推出,表明他們在藝術搖滾的領域已經有了很高的造詣。更多的藝術搖滾樂隊例如Emerson(愛默生)、Lake(湖水)、Palmer(朝聖者)、Focus(焦點)、Asia(亞洲)等在其搖滾生涯中衹是偶爾涉足重金屬 領域,也就不多說他們了。 jinshu-yanghuawu-bandaoti dongtai suiji cunchuqi
金屬 -氧化物-半導體動態隨機存儲器
MOS dynamic random access memory
具有動態存儲信息功能的MOS隨機存儲器。MOS動態隨機存儲器多采用雙層多晶硅硅柵N溝MOS工藝。存儲單元的結構如圖1 雙層多晶硅單元截面圖。襯底為 P型(100晶嚮)硅片,第一層多晶硅(Ⅰ)為MOS電容器的板極,第二層多晶硅(Ⅱ)構成字綫,N+註入區形成MOS單元開關管源區和漏區,鋁(Al)為位綫。信息存儲主要由第一層多晶硅(Ⅰ)電極、介質膜和硅襯底組成的電容器中的存儲電荷(有電荷為1,無電荷為0)來實現。存儲在電容器中的電荷因漏電而衰減和消失,因此經過一定時間(再生周期)必須按所存信息加以刷新。這是稱為“動態”的由來。這樣的單元一般被組合成矩陣,如以字綫為行,位綫為列,通過行與列的譯碼器可隨機選取各單元地址,進行寫入和讀出。這種存儲器寫入和讀出的內容、所需的時間原則上與單元的位置無關,是隨機存取的。
MOS動態隨機存儲器主要用作大、中型計算機的主存儲器,其組織結構一般為若幹千字(k)×1位。例如,64k位就是64千字×1位。
MOS動態隨機存儲器的內部電路,大致包括地址緩衝器、行譯碼器、列譯碼器、存儲單元陣列、讀出放大器、數據輸入電路、數據輸出電路、讀-寫控製電路、時鐘産生電路和襯底偏置電壓産生電路等幾個部分(圖2MOS動態隨機存儲器電路框圖)。
MOS 動態隨機存儲器的核心電路是存儲單元和讀出放大器(圖3 存儲單元和讀出放大器簡化電路)。讀出放大器的兩臂通過 b(位綫)、□(位綫)分別連接由不同字綫控製的□個單元。2□個單元構成第□列。這一列單元中存儲信息可以在列選擇綫 (Y□) 的控製下,通過數據總綫(I/O、□/O)等傳送到數據輸出端,或按照數據輸入端的信息而改變。任一字綫□□=1,…,2□分別與2□個列中的一個單元相連接。當2□個字綫中的一個,如□□被選時,它打開單元開關管Q,導致在單元電容器□S與位綫電容器□□之間進行電荷再分配,從而使位綫b電位改變,而位綫□的電位並未變化。這就在b、□間建立了一個電位差。通常□□/□S約為10~20,因這個電位差(□□)是一個相當小的量,不能直接讀出,要經過讀出放大器放大。當第□列被選時,單元中存儲信息可與數據端(□i、□□)建立聯繫。當第□列未被選時,讀出放大器把存儲信息恢復並送入單元。
行地址信號在行地址選通時鐘(□)的控製下,進入並封鎖在地址緩衝器中,它控製行譯碼器和驅動電路,選中2□個字綫中的一個□□。於是,該行單元中的信息分別在各自對應列的位綫上讀出,並經過相應的讀出放大器放大。列地址信號在列地址選通時鐘(□)控製下,□進入並被封鎖在地址緩衝器中,它控製列譯碼器和驅動電路,選中2□個列選擇綫中的一個Y□。於是,第□行、第□列的單元經過位綫(b、□)、數據綫(I/O,□O)與外界建立聯繫。當集成電路的讀寫控製端(R/□)處於高電平時,數據綫(I/O,□O)與數據輸出電路間連接,於是被選單元的信息由數據輸出端□□讀出。當R/□處於低電平時,數據輸入電路與數據綫(I/O、□/O)之間存在着通道。被選單元的存儲信息隨數據輸入端的信息而改變。
MOS動態隨機存儲器采用新的單元結構,如用溝壁電容代替平面電容,可進一步減小單元面積,提高集成度。芯片面積的不斷增加,而材料和工藝緻缺陷密度不能隨之降低,因此設計後備電路、采用容錯技術是重要的趨勢。由於MOS動態隨機存儲器的存儲電容約為50飛法,處理的電荷量僅0.2皮庫左右,入射到硅襯底中的□ 粒子産生的載流子一旦流到存儲結點,往往使MOS動態隨機存儲器暫時失效,這稱為軟失效。隨着單元面積的不斷減小,這個問題就更為明顯。引入CMOS技術製造動態隨機存儲器,是減小□ 粒子緻軟失效的一個有效手段。
參考書目
rry Eimbinder,Semiconductor memorier,Mactier Pub.Co., New York, 1971.
(仇玉林 陳中佛) jinshu-yanghuawu-bandaoti jingtai suiji cunchuqi
金屬 -氧化物-半導體靜態隨機存儲器
MOS static random access memory
具有靜態存儲信息功能的MOS隨機存儲器,其存儲單元的核心部分是雙穩電路。衹要電源不斷,在單元內的信息便能長期保存,不需要對所存儲的信息作周期性的刷新。
原理 圖1一位靜態存儲單元是由 6個MOS晶體管組成的一位靜態存儲單元。由增強型和耗盡型 MOS晶體管T□~T□連接成雙穩態電路,T□和T□組成嚮單元存信息或取信息的控製門。由輸入地址信號經譯碼後而選出相應的靜態存儲單元。為了把存儲在單元中的信號寫入和讀出,還必須配有一套靜態讀出和寫入電路(讀寫電路),以及功能控製電路。因此,MOS靜態隨機存儲器在結構上主要包括存儲單元陣列、地址緩衝譯碼器、讀出和寫入電路(讀寫電路),以及讀出和寫入控製電路(讀寫控製電路)四個部分(圖2MOS靜態隨機存儲器結構圖)。
地址譯碼按單元陣列的矩形排列,分成X和Y兩個方向。□□、□□分別表示□和□地址,□為片選信號,□為讀入和寫出控製信號,□I/O為輸入-輸出端。□的低電平為選中,高電平為未選(維持態)。□的低電平為寫入,□高電平為讀出。
在一個讀操作周期(圖3 讀操作周期工作波形圖)內,□為低電平(選中),□為高電平(讀操作)。當地址□i輸入後,□被選中的單元就會在輸入-輸出端讀出存儲的數字 □□。從□i輸入到□□讀出有一個響應的時間過程,這决定於讀出過程中各部分電路延遲時間的總和,即圖中的□,稱為電路的地址取數時間。□越短,表示電路的速度越快。
應用 MOS靜態隨機存儲器使用時不需要刷新,故比動態存儲器使用方便,已大量應用於微處理器和其他小型數字控製設備。在使用中為了減少電路片數目,在電路結構方面一般采用多位輸入-輸出形式。例如,四位結構用1k×4,八位結構用2k×8。另外,為了減少管殼的引出端數,通常把輸入端和輸出端合併為一個端(I/O),由讀寫控製器控製,按時分別執行輸入(寫)、輸出(讀),以及維持(即不讀、不寫)等三種功能。
發展 微處理機技術的發展,促進了 MOS靜態隨機存儲器的研製。同時,隨着MOS工藝技術的進步,在集成度、功耗和速度等主要性能指標方面提高得很快。集成度從1k×4、2k×8已發展到8k×8。為了降低功耗,設計和工藝也得到改進。特別是采用了高阻多晶硅負載單元及CMOS單元,使每一單元的功耗下降到微瓦量級。速度的提高主要是由於MOS短溝道技術的發展,以及在讀出電路中采用限擺幅等電路技術,使取數時間大大加快。例如,采用小於2微米溝道的高性能MOS靜態隨機存儲器件,取數時間可達30~40納秒。這樣的速度已經接近雙極型隨機存儲器的水平。
(徐葭生) 金屬 -顆粒復合鑄造成型
metal-part iculate compo-cast processing
金屬 一顆粒復合鑄造成型metal一partieulate
comPo一cast ProceSSing將顆粒加入處於半固態的金
屬基體中,通過攪拌使顆粒在基體中均勻分佈,並取得
良好界面結合,然後澆鑄成錠的製備金屬 基復合材料的
方法。20世紀80年代初期由美國發明。
通常顆粒與金屬 基體的復合方法采用全液態金屬 -
顆粒攪拌復合成型,即通過猛烈攪拌處於全液態的合金
而形成旋渦,利用旋渦産生的力使顆粒捲入基體之中。
但這種方法容易使表面金屬 氧化物捲入基體,同時當順
粒與基體浸潤性差時,顆粒難以同金屬 基體復合。針對
上述缺點,出現了金屬 一穎粒的復合鑄造。
復合鑄造的原理在於當金屬 在半固態狀態下攪拌
時,熔體中的固體順粒是一種無枝晶的結構。加入的固
體顆粒容易在這種高流動性的、半固態的、無枝晶結構
的熔體中分散均勻,並與熔體的顆粒産生機械結合。既
可防止熔體表面的攪動帶入氣體,又可使順粒與金屬 復
合良好。其過程為先將熔體註入過熱的復合鑄造室,進
行攪拌到所需的剪切速率,然後溫度逐步降低至使合金
達到30一50%固態,在這個溫度下往熔體內加入穎粒。
顆粒先預熱到與熔體溫度一致,使加入輟粒時不破壞溫
度平衡。保持全部固休,即加入孩粒和合金中的固態合
金箱粒不超過弓。%。領較加完後繼續攪拌,·直到城粒
和金屬 有一定的界面化學反應以促進結合。復合完畢
後,熔體進行重力或壓力鑄造。(王文竜) jinshu-yanghuawu-bandaoti jicheng dianlu
金屬 -氧化物-半導體集成電路
metal-oxide-semiconductor integrated circuit
以金屬 -氧化物-半導體(MOS)器件為基礎的單片集成電路。主要是以硅為襯底,SiO□為氧化層的硅 MOS集成電路。實際上,還有以藍寶石為襯底,其上外延生長硅單晶層製作的 MOS集成電路和以砷化鎵等高遷移率材料為襯底的砷化鎵MOS集成電路等。
發展簡況 1959年,利用場效應原理研製成MOS場效應晶體管。後又把MOS技術用於MOS集成電路的研究,並於 1962年研製成功。MOS集成電路比雙極型集成電路更便於實現大規模集成,所以很快地嚮中規模和大規模集成方向發展。1968年,出現了大規模集成電路的 P溝道MOS存儲器。隨後,單片MOS計算器、MOS微處理器也相繼於1970年和1971年間問世。
60年代,MOS集成電路主要是鋁柵P溝道電路。這種MOS集成電路的電源電壓較高(18~20伏),常需要兩個電源,而且與外部電路連接要有專門的接口電路,使用不很方便。此外,在鋁柵MOS工藝中,必須先做源、漏PN結,最後才能製作鋁柵(因鋁層不能經受高溫處理)。因而,版圖設計中,柵源和柵漏需有相當的覆蓋,覆蓋電容較大。P溝道導電載流子空穴的遷移率比電子低,所以,鋁柵P溝道MOS集成電路的速度較低,一般衹能用到1~2兆赫。70年代前期研製成功硅柵N溝道MOS(NMOS)電路(見N溝道金屬 -氧化物-半導體集成電路),很快便取代了鋁柵PMOS電路。NMOS電路的出現比 PMOS電路(見P溝道金屬 -氧化物-半導體集成電路遲了將近10年,主要原因是NMOS電路要求更純淨的SiO□膜、更少的可動電荷和固定電荷、更低的界面態密度。
硅 MOS集成電路的集成度(以動態隨機存儲器為代表)到1975年前後,幾乎以每 2年提高 4倍的速度增長。這是下面三方面技術進展的結果:①在硅片質量不斷提高的基礎上,芯片面積不斷增大;②電路設計的創新使單元電路面積不斷縮小;③光刻精度不斷提高保證了集成電路元件集成密度的持續提高。70年代後期以來,由於電路革新比較遲緩,集成度增長上升速度稍緩,但仍為每3年左右提高4倍。
70年代末期之前,MOS集成電路衹是在數字電路領域發揮較大的作用;在模擬量處理方面雙極型集成電路處於優勢。但是進入80年代以後,由於 MOS大規模集成電路性能價格比不斷提高,MOS數-模和模-數轉換器的發展也很快。在 MOS芯片上對模擬量進行離散化處理的技術有很大的發展,已研製出一些MOS模擬集成電路,如運算放大器和開關電容濾波器等。在此基礎上,各種通用和專用的信號處理器産品日益增多,MOS大規模集成電路已廣泛用於通信,特別是電話通信、圖像和語音識別等新的領域。
電路形式和基本結構 圖1 金屬 -氧化物-半導體(MOS)反相器的電路形式為基本MOS反相器的電路形式。圖2 硅柵增強型-增強型MOS反相器的剖面和版圖示意圖是與圖1a 金屬 -氧化物-半導體(MOS)反相器的電路形式對應的增強型 MOS場效應晶體管負載反相器的剖面圖和俯示版圖。反相器由T□和T□兩個MOS場效應晶體管組成。T□用作負載,稱為負載管,T□稱為工作管。通常,後級工作管的柵電容連同PN結寄生電容,就是前級的負載。當T□的輸入端電壓(□i)小於其閾電壓(□)即□i<□-□□(□為必要的餘量)時,T□截止,電源通過T□嚮負載電容充電,使輸出電壓□□達到高電平(□DD-□)(□DD為電源電壓)。這一高電平應比工作管的閾電壓□大□□以上,即□□=□DD-□>□+□□。 當T□輸入電平為高電平(□i>□+□□)時,T□導通,使負載電容對地放電,□□降低,其最後數值决定於T□與T□的導通電阻之比。除工作電壓因素外,□T jinshu-yanghuawu-bandaoti jiegou
金屬-氧化物-半導體結構
metal-oxide-semiconductor structure
在半導體襯底的表面生長或澱積一層絶緣薄膜,其上再覆蓋一定面積的(如直徑為幾百微米到 1毫米的圓)導電層,便形成金屬-絶緣體-半導體結構,其中最典型的是金屬-氧化物-半導體結構(圖1[MOS結構示意圖]),又稱MOS結構。
MOS結構是 1959年作為一種半導體可變電容器提出來的,後成為研究半導體與絶緣膜的界面、半導體表面層和絶緣膜中電子行為的一種重要結構。在此結構的基礎上,已研製出多種器件,其中最重要的是 MOS場效應晶體管,它是MOS大規模集成電路的基礎(見晶體三極管、金屬-氧化物-半導體集成電路)。
基本原理與金屬的情況不同,半導體的載流子密度較低,外電場可伸入半導體表面一定深度。根據電場方向的不同,可吸引體內多數載流子到半導體表面層,使表面多數載流子密度增高,形成表面積纍層;也可排斥多數載流子,形成載流子的表面耗盡層。在後一種情況,當落在半導體表面層內的電壓降足夠大時,則在加上外電場的瞬間,耗盡層很深,稱為深耗盡。隨後,由於熱産生的少數載流子被電場吸引到表面層,在表面纍積而屏蔽電場,一方面使耗盡層厚度逐漸減小,一方面在表面形成與體內導電類型不同的表面反型層。在 MOS結構中,通過在金屬層與半導體襯底之間加上極性和大小不同的電壓,便能使半導體表面發生從纍積到耗盡、到反型的連續性變化。圖2[MOS結構一維能帶圖]為三種情況下的MOS結構的一維能帶。
C()特性圖1[MOS結構示意圖]中的結構實際上是一個電容器, 稱為 MOS電容器。 其電容值 隨外加偏壓而變(圖3a 和b[高頻(a)和準靜態(b)的()特性] )。MOS電容可看作是由氧化層電容[471-50]和半導體表面空間電荷層電容串聯而成。在纍積層區,半導體表面載流子濃度極大,體內沒有空間電荷區,類似金屬平行板電容器,其值=[471-50]與偏壓無關偏壓使表面進入耗盡區後,隨耗盡深度增加,耗盡層電容減小,所以 ()下降。進入反型區以後分為兩種情形:①高頻測試(一般為 1~10兆赫),少數載流子的産生──復合跟不上信號變化,而偏壓大時,又是不隨偏壓變化的,所以=[474-00],也與偏壓無關(圖3a[高頻(a)和準靜態(b)的()特性] );②準靜態測試:信號頻率極低,少數載流子的産生──復合能跟上信號變化,這又與金屬平行板電容的情形相似,所以得到[kg2]=[471-50][kg1](圖3b[高頻(a)和準靜態(b)的()特性] [])。實際上,由於存在金屬與半導體的接觸電位差和氧化層中的電荷,圖3[ 高頻(a)和準靜態(b)的()特性] 中的()麯綫可沿軸平移;而Si/SiO之間的界面電子態則會使()的形狀(主要在耗盡區和其附近兩端)發生畸變(偏離理論麯綫)。此外,如果偏壓用一階躍電壓,直接由纍積區偏置到反型區,則因瞬時形成深耗盡,使減小,從而使[kg2]也減小,隨後由於少數載流子的産生,纔逐漸回到對應於圖3[高頻(a)和準靜態(b)的()] [特性]的穩定值。這種 MOS電容的馳豫過程,稱 MOS電容的()特性。這個特性顯然與半導體中少數載流子的産生率有關。
應用利用MOS電容高頻 ()測試可以測定半導體表面層雜質濃度及其分佈,氧化層電荷的密度及其運動規律和界面態密度;準靜態()測試是研究界面電子態的一種較準確的方法;MOS電容 ()測試對於研究界面態和氧化層中的電荷行為也很有效;MOS電容 ()研究則可給出半導體表層和界面態的少數載流子産生復合的有關參數。MOS電容是電荷耦合器件的基本單元,後者有廣泛的用途。利用MOS電容 ()對光輻照敏感的原理已製成靈敏度很高的紅外探測器MOS場效應晶體管除用在MOS集成電路外,作為分立元件,在微波大功率應用中也很有特點。利用這種場效應器件 : 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 音樂 樂隊 搖滾 哥特 藝人 重金屬 交響金屬 力量金屬 死亡 極端音樂 科學 化學 放射性元素 朋剋 自然科學 工業 鹼金屬 歷史 武器 兵器 武俠 醫藥 化學元素 營養學 礦物 鐵 工業原料 更多結果...
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