本實驗裝置為什麼僅限於測定非金屬材料

① 如圖所示是演示動能和重力勢能相互轉化的實驗裝置，小球從軌道上的E點滾落下來，在圓形軌道上運動了一周，

ABD

A.由於忽略外在因素，所以整個系統機械能守恆，即重力勢能與動能之和保持不變專，而E點高度最屬高，即重力勢能最大，所以動能最小。所以A對

B。由於忽略外在因素，所以整個系統機械能守恆，所以小球機械能始終不變，所以B對

C。F點高度最低，所以重力勢能最小，因為機械能守恆，所以動能最大，所以C錯。

D。因為小球在H點的重力勢能小於在E點的重力勢能，而在H和E點的機械能相同，所以小球在H點的動能大於在E點的動能

望採納

② 弗蘭克-赫茲實驗相關問題

在丹麥物理學家玻爾（N.Bohr）開創性地發表原子定態躍遷的量子理論後的第二年(1914年)，德國物理學家弗蘭克（J.Frank）和赫茲（G.L.Hertz）在研究低能電子和原子的相互作用時發現，當電子和原子發生非彈性碰撞時，電子會把特定大小的能量轉移給原子並使之受激，由此證明了原子內部量子化能級的存在。同一年，在使用石英製作的F-H管中，拍攝到了對應汞原子激發所需的最低能量的光譜線，由此驗證了玻爾理論中的頻率法則。1920年，弗蘭克及其合作者又在改進的裝置中測得了原子的亞穩能級和較高的激發能級，進一步證實了原子具有離散能級的概念。顯然，他們的實驗為玻爾理論提供了獨立於光譜研究方法的直接而有力的實驗依據，為此他倆榮獲1925年度的諾貝爾物理學獎，至今他們的實驗方法仍是探索原子結構的重要手段之一。【實驗目的】1．測定汞原子的電離電勢。2．測定汞原子的第一激發電勢，證明原子能級的存在。3．通過本實驗，了解實驗中的宏觀量是如何與電子和原子碰撞的微觀過程相聯系，並進而用於研究原子的內部結構（通過本實驗了解弗蘭克-赫茲實驗的物理思想和方法）。【實驗原理】根據玻爾提出的量子理論，原子處於一系列不連續的能量狀態，這些狀態稱為定態，具有確定的能量值。原子從一個定態向另一個定態的躍遷常伴隨著電磁波（光）的吸收或輻射，光的頻率取決於發生躍遷的二個定態En、Em之間的能量差，由能量守恆定律可得如下頻率法則式中h為普朗克常量。在正常情況下，絕大部分原子處於基態（最低能態），當原子吸收電磁波或受到其它具有足夠能量的粒子的碰撞時，可由基態躍遷到能量較高的一系列激發態。從基態躍遷到第一激發態的所需的能量稱為臨界能量，為最低能量；從基態到電離所需的能量稱為電離能量，為最高能量。弗蘭克及赫茲就是利用了低能電子和原子碰撞時交換能量的規律來研究原子的能級結構的。1．關於激發電勢本實驗用電場加速電子，並使之與稀薄氣體的汞原子發生碰撞。初速度為零的電子在電勢為U的加速電場作用下將獲得能量eU，當此能量小於汞原子激發的臨界能量時，電子與汞原子的碰撞為彈性碰撞。由於電子的質量遠小於汞原子的質量，故碰撞後，電子的能量幾乎沒有損失。如果碰撞時電子的能量大小汞原子激發所需的臨界能量，汞原子就會有一定的概率從電子那裡獲得能量，並從基態E1躍遷到第一激發態E2，也即電子和汞原子發生了非彈性碰撞，電子損失特定大小的能量E2-E1 = eU0，汞原子獲得此能量並躍遷到高一級能態，這個電勢差U0稱為汞原子的第一激發電勢，測出U0就可以求出汞原子的基態和第一激發態之間的能量差。實驗中電子和原子的碰撞是在密封的玻璃管子內進行的，管子密封前抽真空後充汞（或其它物質），管中裝有陰極、柵極和板極（陽板），這種實驗用的真空三極體稱為弗蘭克-赫茲管（F-H管）。現在四極的F-H管也很普遍，常用以測量汞（或其它）原子的一系列較高的激發能級，於此我們僅說明三極的F-H管的工作原理。圖5.11-1 弗蘭克-赫茲實驗原理圖 圖5.11-2 IA~UGK 曲線
弗蘭克-赫茲實驗的工作原理如圖5.11-1所示，F-H管放在溫控加熱爐中，溫控器可使實驗溫度在80~220℃取值，在實驗溫度下，管中的部分汞由液態轉化氣態，電子由熱陰極發出，並由陰極K和柵極G之間的可調電壓UGK加速而獲得能量。在測量汞原子的第一激發電勢時，開關接通a端（相當於微電流測量放大器面板上的「工作狀態」開關撥向「R」檔），實驗溫度應大於130℃，電子向柵極過程中將不斷與氣體原子發生碰撞。實驗裝置的巧妙之處在於收集電子的板極A與柵極G之間設置了一個2V左右的反向電壓，稱為拒斥電壓UGA，此電壓對在K-G空間內與汞原子發生碰撞的電子進行篩選，經過碰撞通過柵極進入GA之間的電子，其剩餘動能必須大於eUGA才能克服電場的阻力到達板極A而形成電流，這樣板極電流（板流）IA的大小就同電子在與氣體原子碰撞過程中的能量損失聯系起來了。實驗時，逐漸增加柵極和陰極之間的柵極（加速）電壓UGK，測量板流IA隨UGK的變化，可得如圖5.11-2所示的IA~UGK曲線。該曲線的明顯特徵是隨UGK的增加，板流IA總體上是逐漸增加的，但清楚地顯示出一系列極大值和極小值，並且各極大值或極小值之間的間隔均在4.9V左右。下面我們對上述曲線形狀以及影響曲線各因素進行說明。加速電壓UGk從零剛開始升高直到接近於汞原子的第一激發電勢U0時，由於電子與汞原子的碰撞為彈性碰撞，電子幾乎不損失能量，板流IA隨UGK的升高而升高。當UGK的等於或稍大於U0時，開始有部分電子在柵極附近與汞原子發生非彈性碰撞，並把幾乎全部的能量交給汞原子使之激發，這些損失了能量的電子不能克服拒斥電壓阻擋而折回到柵板，從而使板流IA開始變小。繼續增加UGK，更多的電子與汞原子發生了非彈性碰撞並損失eU0的能量，由於拒斥電壓的陰擋，這些損失了能量的電子都不能到達板極形成電流，故板流IA繼續變小。直到UGK≥U0+UGA時，才開始有部分通過非彈性碰撞的電子有稍大於eUGA的剩餘動能，並能克服拒斥電壓阻檔到達板極，也即此時板流IA開始上升。當UGK≥2U0時，部分電子有可能在K-G空間中歷經二次非彈性碰撞（此時第一次非彈性碰撞顯然不在柵極附近）而耗盡能量，板流IA出現第二次下降；當UGK≥2U0+UGA時，損失了2eU0能量的電子開始有部分因具有足夠的能量到達板極，從而板流IA又開始上升。類似地，就得到了多峰（谷）的IA~UGK曲線，如圖5.11-2所示。峰值處的電壓UGK近似地等於nU0，谷值處的電壓UGK近似地等於nU0+UGA，峰（谷）間的距離剛好均為U0。如此周期性變化曲線的出現，表明原子和電子發生非彈性碰撞時，原子吸收的能量是一定的，也即原子內部存在著量子化的能級。從上述分析，我們也可以理解拒斥電壓UGA對IA~UGK曲線有很大的影響：UGA偏小時，起不到對經歷非彈性碰撞的熱電子的篩選作用，導致極小值太大，峰谷差值也將變小；UGA偏大時，大部分電子將會被篩選掉，導致極大值太小，峰谷現象不明顯。實驗表明，UGA取適中值2V左右為好。需要指出的是：各電子的能量在任何時刻都不是完全相等的，而是按一定的統計規律分布的，電子和原子的碰撞也是個偶然的微觀事件，由於原子在與足夠能量的電子發生碰撞時被激發到某一能態上的概率既與此激發態的能級大小有關，也與碰撞電子的能量大小有關。例如，當電子的能量稍大於eU0時，汞原子被激發到第一激發態的概率很大，而激發到其它能級上的概率為零；當電子的能量明顯大於eU0，汞原子被激發到第一激發態的概率明顯變小，而激發到其它允許能態的概率明顯增大；當電子的能量大於汞原子的電離能量時，碰撞的結果主要是使汞原子電離，當然，其它許多允許的事件，仍有不等的一定的概率發生。我們還必須注意到，電子在從陰極運動到柵極的過程中，由於與汞原子頻繁的碰撞，使得其沿KG方向迂迴曲折地前進。容易理解，電子的加速過程（獲得能量的過程）是以其自由程為間隔分段進行的，而電子的平均自由程與汞原子數密度有關。當溫度升高時，飽和汞蒸氣原子數密度明顯增加，電子的平均自由程很小，碰撞頻率很大。需要記住的是，即使是彈性碰撞，電子與汞原子碰撞時仍約有10-5的原有能量的損失，不要小視這個數，因為電子的平均自由程也很小（10-7~10-5m），電子只有在一個自由程內從電場中獲得的能量大於它經歷一次彈性碰撞所損失的能量，才有可能積累到足夠的能量。因此要使汞原子被激發，飽和氣體的溫度不能太高，電場不能太小。當溫度適宜時（一般在140~220℃），電子積累的能量可以大於eU0的能量。但此時，由於自由程較小以及與汞原子頻繁的（非）彈性碰撞，電子很難有機會達到遠大於eU0的能量。當溫度低至70~90℃時，由於電子平均自由程的明顯增加，部分電子可能會積聚更大的能量去激發汞原子到更高能級，甚至使其電離。由此可見，實驗中使F-H管維持在一定的溫度是非常重要的。需要特別指的是：由於陰極發射的熱電子的初動能大於零，陰極與柵極由於材料不同而存在的接觸電勢差，使整個IA~UGK曲線發生了偏移，各個峰（谷）不在原定之處，但任兩個相鄰峰（谷）之間的間距依舊為U0。實際上，由於汞原子亞穩態能級的存在，以及原子的順次（逐級）激發（即處於激發態的原子在退激之前與電子再次發生非彈性碰撞並被激發到更高能級）、光電效應、光致激發和光致電離的存在，使得整個過程變得很復雜，同時也使相當一部分的汞原子被激發到更高的能級甚至被電離。在能量交換頻繁的若干區域中將見到一個個淡藍色光環，它明顯地反映出了汞的光譜特性。這是那些被激發到高能級上的汞原子返回低能態時所輻射的可見光。當然，實驗室用的F-H管大多是玻璃的，它對紫外線是不透明的，所以無法攝到對應臨界能量的紫外光，其波長 nm。但弗蘭克-赫茲用能透過紫外光的石英製作的F-H管進行實驗時發現，當加速電壓UGK小於4.9V時無任何輻射現象，當UGK稍大於4.9V時，汞輻射了，而且輻射的譜線正是波長為2.5×102nm的紫外光。最後我們指出，燈絲電壓對曲線影響也較大：燈絲電壓過大，導致陰極溫度偏高，陰極發射的電子數過多，這將會使微電流放大器飽和，引起IA~UGK曲線阻塞，同時也使F-H管更易全面擊穿；燈絲電壓過小，參加碰撞的電子數太少，造成曲線峰谷很弱。實驗中一般取燈絲電壓為6.3V左右。2．關於電離電勢當電子的能量達到或超過汞原子的電離能WZ = eUZ（UZ稱為原子的電離電勢）時，與汞原子碰撞的結果將使汞原子電離，利用F-H管測量汞原子電離電勢的方法有兩種，我們僅介紹離子流探測法。圖5.11-3 離子電流IA~UGK曲線離子流探測法的工作原理如圖5.11-1所示，此時開關K撥向b端（相當於微電流測量放大器面板上「工作狀態」開關拔向「I」檔），扳極A相對陰極K處於負電勢。從陰極出來的電子加速運動至柵極後受到更大數值的減速電壓的阻擋而到不了板極A，只有帶正電的粒子才有可能到板極A而形成離子電流IA。此時爐溫需降至80~90℃，汞原子數密度很小，電子的平均自由程很大，從陰極出來的部分經歷碰撞最少的電子在加速電壓UGK的作用下將獲得能量eUGK，當此能量達到或超過汞原子的電離能WZ時，將使汞原子發生電離，板極收集到離子流。由於電離是雪崩式的，無控制時離子流隨UGK的增加而迅速增大，實驗結果大致如圖5.11-3所示，曲線的拐點處即為電離電勢，汞的電離電勢約在10.4V左右。【實驗儀器】FH-1A型弗蘭克-赫茲實驗儀一套：包括加熱爐、弗蘭克-赫茲管及微電流測量放大器等。【實驗內容】1．預熱和調整（1）將裝有充汞F-H管的溫控加熱爐接通電源，選擇一定的爐溫（由實驗室定），調好溫控旋鈕，預熱15~30分鍾，以得到合適的汞蒸汽密度。（2）同時接通微電流測量放大器電源，進行預熱。將儀器的「柵壓選擇」開關撥向「M」（鋸齒波自動掃描電壓），此時電壓表指針會緩慢上升到某值時突然變小並重新再緩慢上升。然後將「柵極電壓Ug」旋鈕逆時針旋至最小，把「柵壓選擇」開關撥向「DC」，待預熱20分鍾後，將「工作狀態」撥向「R（激發）」，對電流表進行「零點」和「滿度」校準。調零與滿度之間略有牽連，故需反復調節。（3）用萬用表調節UGA，使其為直流2.2V左右，記下UGA。（4）把「柵極電壓Ug」旋鈕至最小，「柵壓選擇」和「工作狀態」撥向「0」，用隨機所附專用連接線通測量放大器加熱爐面板上各對應電極（注意！絕不能讓G、K、H接反或短路），並用萬用表檢查K、H的燈絲電壓是否為交流6.3V.2．測量汞原子的電離電勢UZ待加熱爐穩定在所需溫度（約８０℃），微電流測量放大器工作穩定，弗蘭克－赫茲管充分預熱後，即可先進行電離電勢的逐點測量。（１）先進行粗略觀察。「工作狀態」撥向「Ｉ（電離）」，「倍率」檔為×10-5，旋動「柵壓調節」旋鈕，緩慢增大UGK的數值，全面觀察一次IA的變化情況。當電流IA變化明顯（注意「倍率」檔的更換）且從加熱爐玻璃窗口看到爐內Ｆ-H管的K-G空間開始出現淡淡的藍色輝光時，表示管內汞原子已經電離，此時，不可再增大UGK以免過度電離（過度電離時F-H管的發出強烈的藍光）導致管子嚴重受損，應立即將其調小至零。（2）再從零起仔細調節UGK，測量並記錄一系列UGK對應的IA值。當電流明顯變化時，測量結束，將「柵極電壓Ug」調至最小。注意在電流開始變化處多測幾個點，以便能比較精確地找出曲線的折拐點。3．測量汞原子的第一激發電勢U0測定電離電勢後，將「工作狀態」開關撥向「R（激發）」，再調節加熱爐的溫控開關，使爐溫升至180℃，待其穩定後，即可進行激發電勢測量。（1）先進行全面觀察。暫將「倍率」撥到×10-6或×10-5檔，緩慢增加UGK的值，全面觀察一次IA的變化情況。注意要及時更換倍率以適應電流變化。（2）測量IA～UGK曲線。使UGK從零起緩慢增加，記錄下電流IA及對應UGK（即Ug）的電壓值，特別地，應認真找到並讀出IA的峰谷值及對應的各個UGK值，為便於作圖，在各峰谷值附近應多測幾個點，記下各測試條件。（3）分別改變爐溫（如140℃、220℃）或（稍許）改變拒斥電壓的大小，再測幾條IA～UGK曲線的影響。4．用示波器觀察IA～UGK圖形（本實驗內容可根據實驗室情況選作）（1）將示波器的Y軸接到微電流測量放大器後蓋輸出端，Y軸增益用「×1」檔，掃描速度要慢些。（2）爐溫要升到200℃以上，以免F-H管嚴重擊穿。（3）放大倍率用×10-4或10-3檔，即電表的靈敏度不需太高。（4）將「柵壓選擇」撥向「M」，即可在示波器屏上看到IA~UGK圖線，記錄波形與逐點測量的圖線比絞（掃描時間要盡可能短）。5．用X～Y函數記錄儀描繪IA～UGK曲線（本實驗內容可根據實驗室情況選作）（1）將連示波器的開關倒向接記錄儀的輸入端，記錄儀的X軸接到微電流放大器的GK端，記錄儀的Y軸量程取5mV/cm，X軸量程取5V/cm。（2）函數記錄儀預熱後，用鋸齒波電壓掃描（掃描時間要盡可能短，以免F-H管被嚴重擊穿），即可在記錄紙上繪出完整的IA～UGK曲線。【數據處理】1．求出汞原子的電離電勢UZ根據測量結果作出離子電流IA隨加速電壓UGK變化的曲線，並由曲線的折拐點求出汞原子的電離電勢。2．求出汞原子的第一激發電勢U0根據測量結果繪制電子電流IA隨柵極電壓UGK變化的曲線圖,由曲線的峰、谷值並根據逐差法分別求出相鄰峰、谷間電壓的平均值，兩者再平均求出汞原子的第一激發電勢U0的測量結果。【注意事項】1．在測量過程中，當IA迅速增大時或F-H管出現強烈藍光時，要立即減小UGK至零。2．加熱爐外殼溫度較高，注意避免灼傷。3．由於爐內溫度場不均勻，溫度計的水銀泡必須與F-H管的柵陰極中段相齊。4．爐溫過低時，不可加燈絲電壓和柵極電壓。5．若想測出IA～UGK曲線的第一個峰谷值，爐溫宜低（約140℃），但要注意此時F-H管易於全面擊穿。6、實驗完畢，須將「柵壓選擇」和「工作狀態」開關置「0」，「柵壓調節」旋至最小，暫不拆除K、H、G連接線，不要切斷微電流放大器的電源。應先切斷加熱爐電源，並小心旋松加熱爐面板，使其快速冷卻，待溫度降至120℃以下後，才能切斷放大器及各種連線，以延長管子壽命。【預習思考題】1、設汞原子的第一激發電勢為4.9V，則能量分別為4.0eV和5.2eV的電子與汞原子發生碰撞時各損失多少能量？2、拒斥電壓是如何影響IA～UGK曲線的？3、汞的電離電勢宜在90℃±10℃附近測量，為什麼？4、當溫度較高時，IA～UGK曲線的第一個峰谷不易出現，為什麼？5、弗蘭克-赫茲管的陰極與柵極之間的接觸電勢差對IA～UGK曲線及電離電勢的測定有何影響？怎樣由實驗結果估計其大小？【分析討論題】1、在測量汞原子的第一激發電勢時，觀察淡藍色光環的特徵以及與UGK的關系並說明為什麼？2、IA～UGK曲線的谷值一般均不為零，且隨加速電壓UGK的增加而增大，這是由於各種原因使原子電離形成本底電流的緣故。試根據實驗結果說明本底電流與UGK的關系以及對峰谷值測量的影響？如何消除這種影響？3、由汞原子的電離電勢和第一激發電勢，求出汞原子基態和第一激發態的能量值。

③ 誰能總結一下初中物理的實驗！急急！！

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④ 為什麼測量金屬或非金屬材料硬度要用里氏硬度計來測量呢

依據里氏硬度測量原理，可以對多種金屬材料進行高精度檢測。
2 支持「鍛鋼（Steel）」材料，當用D/DC型沖擊裝置測試「鍛鋼」試樣時，可直接讀取HB值，無需人工查表。
3 硬度制式與測量范圍：里氏HLD（170－960）、 布氏HB（19-651）、 洛氏A/HRA（59-85）、洛氏B/HRB（13-100）、 洛氏C/HRC（17-68.5）、 維氏/HV（80-976）、 邵氏/HS（30-100）
4 採用大屏幕128×64圖形點陣液晶顯示器，信息豐富、直觀。
5 全中文顯示，菜單式操作，操作簡單方便。
6 有高亮背光顯示，方便在光線灰暗環境使用。
7 一台主機可配備7種不同沖擊裝置使用，自動識別沖擊裝置類型。更換時無需重新校準。
8 可存儲最大600組（沖擊次侍磨數32～1）硬度測量數據老氏斗。每組數據包括單次測量值、平均值、測量日期、沖擊方向、次數、材料、硬度制等信息。
9 可預先設置硬度值上、下限，超出范圍自動報警，方便用戶批量測試的需要。
10 進口高強度塑料外殼，小巧、便攜、可靠性高，適用於惡劣操作環境，抗震動、沖擊和電磁干擾。
11 電源供電採用2節AA（五號）普通鹼性電池，可連續工作不少於100小時，具有自動休眠、自動關機等節電功能。
12 液晶上有剩餘電量指示圖標，提示用戶及時更換電核伍池。
13 具有示值軟體校準功能。
14 可配備功能強大的微機軟體，具有傳輸測量結果、測值存儲管理、測值統計分析、 等豐富功能，滿足質量保證活動和管理的更高要求。
15。 S232通信介面，可以方便、快捷的與PC機進行數據交換和參數設定，也可以連接列印機列印。
16． 設計依據標准：《里氏硬度計技術條件》 JB/T 9378-2001。

⑤ 本實驗裝置為什麼僅限於測定非金屬材料的導熱系數

導熱系數測定的實驗體會與收獲通過測定良導體（銅、空氣）、不良導體（橡膠）的導熱系數實驗，我們組的各同學都明白了要用1、測良導體、不良導體的導熱系數的方法是穩態法2、導熱系數的物理意義是什麼？3、測λ要滿足什麼條件，怎樣保證這些條件？4、測量冷卻速率時，為什麼要在穩態溫度θ2附近取值？ 一、 測良導體、不良導體的導熱系數的方法是穩態法 測量導熱系數我們組用的是穩態法，在穩態法中，先利用熱源對樣品加熱，樣品內部的溫差使熱量從高溫向低溫處傳導，樣品內部各點的溫度將隨加熱快慢和傳熱快慢的影響而變動；適當控制實驗條件和實驗參數可使加熱和傳熱的過程達到平衡狀態，則待測樣品內部可能形成穩定的溫度分布，根據這一溫度分布就可以計算出導熱系數。而在動態法中，最終在樣品內部所形成的溫度分布是隨時間變化的，如呈周期性的變化，變化的周期和幅度亦受實驗條件和加熱快慢的影響，與導熱系數的大小有關。 本實驗應用穩態法測量良導體（銅、空氣）、不良導體(橡皮樣品)的導熱系數，學慣用物體散熱速率求傳導速率的實驗方法。 二、 導熱系數的物理意義： 導熱系數是表徵物質熱傳導性質的物理量。導熱系數是指在穩定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側表面的溫差為1度（K，°C）,在1秒內，通過1平方米面積傳遞的熱量，用λ表示，單位為瓦/（米·度），w/（m ·k）（W/m · K,此處的K可用℃代替。導熱系數與材料的組成結構、密度、含水率、溫度等因素有關。材料結構的變化與所含雜質的不同對材料導熱系數數值都有明顯的影響，因此材料的導熱系數常常需要由實驗去具體測定。 三、 測λ要滿足什麼條件，怎樣保證這些條件？ (1)測θ1、θ2 系統要處於穩定態，即這兩個溫度在10分鍾內保持不變，並且θ1大於θ2。θ1 人為控制在3.47——3.53mv (2)測量散熱板在θ2 附近的冷卻速率。 四、 測冷卻速率時，為什麼要在穩態溫度θ2附近選值？ （1）當散熱板處在不同溫度時，它的散熱速率不同，與本體溫度、環境溫度有關。 （2）在實驗中，當系統處於穩態時，通過待測樣品的傳熱與散熱盤向側面和下面的散熱率相同，所以測冷卻速率要在穩態溫度θ2附近。 總之，通過這次實驗，我們收獲很大。不僅掌握了與導熱系數有關的許多熱學知識，而且由於熱學實驗升溫、降溫不好控制，培養了我們嚴謹的科學態度、細致的觀察能力、團結合作的意識。 最後衷心感謝老師的耐心指導！

⑥ 有一半導體熱敏電阻，現要測量該熱敏電阻的熱敏特性，實驗裝置如圖1．①本實驗中，由於熱敏電阻在溫度的

解答：解：①由於熱敏電阻在溫度鄭汪胡的影響下阻值變化比較大，測電阻過程中要多次調整歐姆表倍率，每次更換倍率後都要先進行歐姆調零．
②根據表中實驗數據在坐標系內描出對應點，然後用平滑的曲線把各點連接起來，作出R-t圖象，如圖所示．
③由圖示可知，半導體熱敏電阻的阻值隨溫度的喊攔升高而減小．
故答案為：①歐姆調零；②圖象如圖所示；③半導體熱敏電阻的電阻陵鄭值隨溫度的升高而減小．

⑦ 什麼是新型無機非金屬材料

無機材料是某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物和硅酸鹽鋁磷酸鹽。無機材料由氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物、硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等組成。某些元素的總稱，是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的總稱。無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料並列的三大材料之一。20世紀中葉以後發展起來的新型無機非金屬礦物材料，具有特殊的性能寬野啟和用途，是現代新技術、新產業和傳統工業技術的改造。現代使用場所介紹現代國防和生物醫學不可或缺慎如的物質基礎主要包括先進陶瓷、非晶材料、人工晶體、無機塗層、無機纖維等。傳統無機非金屬材料:水泥、鋁酸鹽水泥、陶瓷粘土、沸石、多孔硅酸鹽等新型無機非金屬材料；聚合物材料，例如應時玻璃、玻璃陶脊岩瓷、人造金剛石和立方氮化硼；橡膠、塑料、纖維、塗料、粘合劑和聚合物基復合材料。

⑧ 設計一個實驗，來區分金屬材料與非金屬材料，

金屬材料與非金屬材料的唯一區別是金屬具有正的電阻溫度系數，而非金屬材料具有負的電阻溫度系數，可以這樣做。
1、把未知材料加熱
2、分別測定未知材料在昌扒不同溫度下的電阻，填入表格中。
3、分別把溫度與電阻畫出一個變化曲線，溫度作為耐搜昌縱軸，電阻作為橫軸。
4、如果是金屬，則具有正的電阻溫度系數，也就是說，漏橡隨著溫度升高，電阻是增加的。
5、如果是非金屬，具有負的電阻溫度系數，也就是說，隨著溫度升高，電阻是減少的。

⑨ 哪些因素影響沖壓模具壽命-影響沖壓模具壽命的十大因素

哪些因素影響沖壓模具壽命-影響沖壓模具壽命的十大因素

研究表明：模具的使用壽命與模具結構設計、模具鋼材選用、熱處理、表面處理、機械加工研磨、線切割工藝，沖壓設備、沖壓材料及工藝，模具潤滑、保養維修水平差等諸多因素有關。下面，我為大家講講影響沖壓模具壽命的十大因素，快來看看吧!

合理選擇熱處理工藝

熱處理不當是導致模具早期失效的重要原因，從模具失效分析得知，45%的模具失效是由於熱處理不當造成的。模具熱處理包括鋼材鍛造後的退火，粗加工以後高溫回火或低溫回火，精加工後的淬火與回火，電火花、線切割以後的去應力低溫回火。只有冷熱加工很好相互配合，才能保證良好的模具壽命。

①.模具型腔大而壁薄時需要採用正常淬火溫度的上限，以使殘留奧氏體量增加，使模具不致脹大。快速加熱法由於加熱時間短，氧化脫碳傾向減少，晶粒細小，對碳素工具鋼大型模具淬臘中衡火變形小。

②.對高速鋼採用低淬、高回工藝比較好，淬火溫度低，回火溫度偏高，可大大提高韌性，盡管硬度有所降低，但對提高因折斷或疲勞破壞的模具壽命極為有效。通常Cr12MoV鋼淬火加熱溫度為1000℃，油冷，然後220℃回火。如能在這種熱處理以前先行熱處理一次，即加熱至1100℃保溫，油冷，700℃高溫回火，則模具壽命能大幅度提高。

③.採用低溫氮碳共滲工藝，表面硬度可達1200HV，也能大大提高模具壽命。 低溫電解滲硫可降低金屬變形時的摩擦力，提高抗咬粘性能。使用6W6Mo5Cr4V鋼製作冷擠壓凸模，經低溫氮碳共滲後，使用壽命平均提高1倍以上，再經低溫電解滲硫處理可以進一步提高壽命50%。

④.模具淬火後存在很大的殘留應力，它往往引起模具變形甚至開裂。為了減少殘留應力，模具淬火後應趁熱進行回火，回火應充分，回火不充分易產生磨前裂紋。對碳素工具鋼，200℃回火1h，殘留應力能消除約50%，回火2h殘留應力能消除約75%～80%，而如果500～600℃回火1h，則殘留應力能消除達90%。

⑤.回火後一般為空冷，在回火冷卻過程中，材料內部可能會出現新的拉應力，應緩冷到100～120℃以後再出爐，或在高溫回火後再加一次低溫回火。

合理的模具表面強化工藝

模具表面強化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性、耐蝕性和潤滑性能。表面強化處理工藝主要有氣體氮化法、離子氮化法、點火花表面強化法、滲硼、TD法、CVD法、PVD法、激光表面強化法、離子注入法、等離子噴塗法等。

①. 氣體軟氮化：使氮在氮化溫度分解後產生活性氮原子，被金屬表面吸收滲入鋼中並且不斷自表面向內擴散，形成氮化層。模具經氮化處理後，表面硬度可達HV950～1200，使模具具有很高的紅硬度和高的疲勞強度，並提高模具表面光潔的度和抗咬合能力。

②. 離子氮化：將待處理的模具放在真空容器中，充以一定壓力的含氮氣體(如氮或氮、氫混合氣)，然後以被處理模具作陰極，以真空容器的罩壁作陽極，在陰陽極之間加400～600伏的直流電壓，陰陽極間便產生輝光放電，容器里的氣體被電離，在空間產生大量的電子與離子。在電場的作用下，正離子沖向陰極，以很高速度轟擊模具表面輪做，將模具加熱。離能正離子沖入模具培核表面，獲得電子，變成氮原子被模具表面吸收，並向內擴散形成氮化層。應用離子氮化法可提高模具的耐磨性和疲勞強度。

③. 點火化表面強化：這是一種直接利用電能的高能量密度對模具表面進行強化處理的工藝。它是通過火花放電的作用，把作為電極的導電材料溶滲進金屬工件表層，從而形成合金化的表面強化層，使工作表面的物理、化學性能和機械性能得到改善。例如採用WC、TiC等硬質合金電極材料強化高速鋼或合金工具鋼表面，可形成顯微硬度HV1100以上的耐磨、耐蝕和具有紅硬性的強化層，使模具的使用壽命明顯得到提高。點火花表面強化的優點是設備簡單、操作方便，處理後的模具耐磨性提高顯著;缺點是強化表面較粗糙，強化層厚度較薄，強化處理的效率低。

④. 滲硼：由於滲硼層具有良好的紅硬性、耐磨性，通過滲硼能顯著提高模具表面硬度(達到HV1300～2000)和耐磨性，可廣泛用於模具表面強化，尤其適用於處理在磨粒磨損條件下的模具。但滲硼層往往存著較大的脆性，這也限制了它的應用。

⑤. TD熱處理：在空氣爐或鹽槽中放入一個耐熱鋼制的坩堝，將硼砂放入坩堝加熱熔化至800℃～1200℃，然後加入相應的碳化物形成粉末(如鈦、鋇、鈮、鉻)，再將鋼或硬質合金工件放入坩堝中浸漬保溫1～2小時，加入元素將擴散至工件表面並與鋼中的碳發生反應形成碳化物層，所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。

⑥. CVD法(化學氣相沉積)：將模具放在氫氣(或其它保護氣體)中加熱至900℃～1200℃後，以其為載氣，把低溫氣化揮發金屬的化合物氣體如四氯化鈦(TiCI4)和甲苯CH4(或其它碳氫化合物)蒸氣帶入爐中，使TiCI4中的鈦和碳氫化合物中的碳(以及鋼表面的碳分)在模具表面進行化學反應，從而生成一層所需金屬化合物塗層(如碳化鈦)。

⑦ PVD法(物理體相沉積)：在真空室中使強化用的金屬原子蒸發，或通過荷能粒子的轟擊，在一個電流偏壓的作用下，將其吸引並沉積到工件表面形成化層。利用PVD法可在工件表面沉積碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁等多種化合物。

⑧. 激光表面強化：當具有一定功率的激光束以一定的掃描速度照射到經過黑化處理的模具工作表面時，將使模具工作表面在很短時間內由於吸收激光的能量而急劇升溫。當激光束移開時，模具工作表面由基材自身傳導而迅速冷卻，從而形成具有一定性能的表面強化層，其硬度可提高15～20%，此外還具有淬火組子細小、耐磨性高、節能效果顯著以及可改善工作條件等優點。

⑨. 離子注入：利用小型低能離子加速器，將需要注入元素的原子，在加熱器的離子源中電離成離子，然後通過離子加熱器的高電壓電場將其加熱，成為高速離子流，再經過磁分析器提煉後，將離子束強行打入模具工作表面，從而改變模具表面的顯微硬度和粗糙度，降低表面摩擦系數，最終提高工作的使用壽命。

合理的模具結構設計

模具結構對模具受力狀態的影響很大，合理的模具結構能使模具工作時受力均勻，不易偏載，應力集中小。模具設計的原則是保證足夠的強度、剛度、同心度、對中性和合理的沖裁間隙，並減少應力集中，以保證由模具生產出來零件符合設計要求。因此對模具的主要工作零作(如沖模的凸、凹模等)要求其導向精度高、同心度和中性好及沖裁的間隙合理。在進行模具設計時，應著重考慮的是：

①.設計凸模時必須注意導向支撐和對中保護。特別是設計小孔凸模時採用導向裝置結構，能保證模具零件相互位置的精度，增加模具抗彎曲、抗偏載的能力，避免模具不均勻磨損，從而延長模具壽命。

②. 對小孔、夾角、窄槽等薄弱部位進行補強，為了減少應力集中，要以圓弧過渡，圓弧半徑R可取3～5mm。

③. 整體模具的`凹圓角半徑很易造成應力集中，並引起開裂，對於結構復雜的凹模採用鑲拼結構，減少應力集中。

④. 沖模的凸、凹模圓角半徑R不僅對沖壓件成形有較大的影響，而且對於模具的磨損及壽命也影響很大。設計時應從保證成型零件充分接觸的前提下盡可能放大，避免產生倒錐，影響沖件脫料出模，如圓角半徑R過小且沒有光滑過渡，則容易產生裂紋。

⑤.合理增大間隙，改善凸模工作部分的受力狀態，使沖裁力、卸件力和推件力下降，凸、凹模刃口磨損減少。一般情況下，沖裁間隙放大可以延長切飛邊模壽命。

⑥.模架應有良好的剛性，不要僅僅滿足強度要求，模座厚度不宜太薄，至少應設計到45mm以上。浮動模柄可避免沖床對模具導向精度的不良影響。凸模應緊固牢靠，裝配時要檢查凸模或凹模的軸線對水平面的垂直度以及上下底面之間的平行度。

⑦.模具的導向機構精度。准確和可靠的導向，對於減少模具工作零件的磨損，避免凸、凹模啃傷影響極大，尤其是無間隙和小間隙沖裁模、復合模和連續模則更為有效。為提高模具壽命，必須根據工序性質和零件精度等要求，正確選擇導向形式和確定導向機構的精度。一般情況下，導向機構的精度應高於凸、凹模配合精度。連續模具應設計4根導柱導向，這樣導向性能好。因為增加了剛度，保證了凸、凹模間隙均勻，確保凸模和凹模不會發生碰切現象。

⑧.排樣方式與搭邊值大小對模具壽命的影響很大，過小的搭邊值，往往是造成模具急劇磨損和凸、凹模啃傷的主要原因。從節約材料出發，搭邊值愈小愈好，但搭邊值小於一定數值後，對模具壽命和剪切表面質量不利。在沖裁中有可能被拉入模具間隙中，使零件產生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。因此在考慮提高材料利用率的同時，必須根據零件產量、質量和壽命，確定排樣方法和搭邊值。

合理選擇模具材料

沖壓模具工作時要承受沖擊、振動、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負荷，甚至在較高的溫度下工作(如冷擠壓)，工作條件復雜，易發生磨損、疲勞、斷裂、變形等現象。因此，模具材料的性能對模具的壽命影響較大，不同材質的模具壽命往往不同，對模具工作零件材料的要求比普通零件也高。

①.根據模具的工作條件、生產批量以及材料本身的強韌性能來選擇模具用材，應盡可能選用品質好的鋼材。

a.材料的使用性能應具有高硬度(58~64HRC)和高強度，並具有高的耐磨性和足夠的韌性，熱處理變形小，有一定的熱硬性。

b.材料的工藝性能良好,具有可鍛性、淬硬性、淬透性、淬火裂紋敏感性和磨削加工性、熱穩定性和耐熱疲勞性等。通常根據沖壓件的材料特性、生產批量、精度要求等，選擇性能優良的模具材料，同時兼顧其工藝性和經濟性。

在大批量生產選用模具材料時，應選用長壽命的模具材料，如硬質合金，高強韌、高耐磨模具鋼(如SKD11,SLD,DC53等);對小批量或新產品試制可採用國產的45#、Cr12等模具材料;對於易變形、易斷裂失效的通用模具，需要選用高強度、高韌性的材料DF-2;熱沖模則要選用具有良好的韌性、強度、耐磨性和抗冷熱疲勞性能的材料( 如DAC)。

②.對模具材料要進行質量檢測，模板要符合供貨協議要求，模板的化學成份要符合國際上的有關規定。只有在確信模具材料合格的情況下，才能使用。

③.模具鋼材生產廠家採用電渣重熔鋼H13時要確保內部質量，避免可能出現的成份偏析、雜質超標等內部缺陷,要採用超聲波探傷等無損檢測技術檢查，確保鋼材內部質量良好，避免可能出現的冶金缺陷，將廢品及早剔除。根據碳化物偏析對模具壽命的影響，必須限制碳化物的不均勻度，對精密模具和負荷大的細長凸模，必須選用韌性好強度高的模具鋼，碳化物不均勻度應控制為不大於3級。

Cr12鋼碳化物不均勻度3級要比5級耐用度提高1倍以上。如果碳化物偏析嚴重，可能引起過熱、過燒、開裂、崩刃、塌陷、拉斷等早期失效現象。而對於直徑小於或等於50mm的高合金鋼，其碳化物不均勻性一般在4級以內，可滿足一般模具使用要求。通過鍛造能有效改善工具鋼的碳化物偏析，一般鍛造後可降低碳化物偏析2級，最多為3級。

沖壓設備的選擇與安裝運行

沖壓設備的精度與剛度,結構特徵,安裝環境以及沖壓速度都有將對模具壽命有很大的影響。

①.設備的精度與剛度 沖壓設備的精度與剛性對沖壓模具壽命的影響極為重要。沖壓設備的精度高、剛性好，沖模壽命大為提高。模具成形工件的力是由設備提供的，在成形過程中，設備因受力將產生彈性變形。復雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV，在普通開式壓力機上使用，平均復磨壽命為1-3萬次，而新式精密壓力機上使用，沖模的復磨壽命可達6~12萬次。尤其是小間隙或無間隙沖模、硬質合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的壓力機，否則，將會降低模具壽命，嚴重者還會損壞模具。

②.沖床本身堅固的框架結構和地基隔離帶可以分解沖壓過程中的沖擊力。在沖床地基周圍設置高濕度的隔離帶,使用地基可以保持沖床的水平度，而水平度影響模具的壽命。

③.控制滑塊的導向精度。 大多數沖床只靠導軌來控制滑塊的垂直運動，導軌不但控制驅動輪的運動而且承載機構產生的力。滑軌必須定期更換，但如果安裝一個導向套，將延長滑塊和導軌的壽命。這種帶導向套的滑塊吸收偏心輪產生的側向力，並將其分解。在雙重導向的沖程中，導軌的作用是引導承受模具反作用力的滑塊，因此必須充分利用導軌的全部長度，使滑塊在整個行程中被充分導向。這種導向套與導軌的組合導向比單獨由導軌導向的導向面積要大1倍多。使用導向套再加上潤滑油(而不是脂潤滑)，可使導軌間隙(0.0015英寸)比無導向套更小(0.008-0.015英寸)。使用小間隙導向可精確的控制滑塊運動，盡管這種結構比無導向套初期的成本要高，但它可以使模具的壽命延長30%。

④.降低落料時或沖裁力很大時的沖擊力。 當切刃剪切至板料厚度的20%-30%時，板料開始斷裂，並釋放能量，促使滑塊高速下行。在行程末端滑塊速度的突然增大會對沖床和模具產生巨大的沖擊，滑塊在材料斷裂點的速度與生成的反作用力直接相關。為減小這種沖擊，在相同的生產節拍下使用一種驅動連桿將滑塊在行程末端的速度減小到用曲柄沖床的40%。滑塊對於模具的接觸速度和沖擊力也將降為曲柄沖床的60%。這種速度降低意味著減小了上下模的沖擊，從而延長了模具的壽命。

⑤.沖壓速度 沖壓速度愈高，模具在單位時間內受的沖擊力愈大(沖量大);時間愈短，沖擊能量來不及傳遞和釋放，易集中在局部，造成局部應力超過模具材料的屈服應力或斷裂強度。因此，沖壓速度越高，模具越易斷裂或塑性變形失效。

日常保養與刃磨維修

為了保護正常生產，提高沖壓件質量，降低成本，延長沖壓模具壽命，必須對模具進行日常保養,確保正確使用和刃磨維修。

①.做好沖模的日常保養、維護工作, 注意保持棋具的清潔和合理的潤滑，嚴格執行沖模“三檢查”制度(使用前檢查，使用過程中檢查與使用後檢查)。

②.模具的正確安裝與調試: 嚴格控制凸模進入凹模深度;控制校正彎曲、冷擠、整形等工序上模的下止點。

③.沖模刃磨修理: 凸、凹模表面粗糙度值越低，耐疲勞強度越高，粗糙度值每降低1級，壽命可提高1倍。板料在沖裁時，隨著凸模進入板料深度的增加，材料向凸、凹模刃口流動，直到凸模刃口和凹模刃口之間產生的裂紋重合時為止。在材料流動時，凸、凹模端面產生很大的摩擦力，摩擦力大小在很大程度上取決於凸、凹模端面粗糙度的高低，因此，研磨凸、凹模端面有利於提高沖模壽命，特別是形狀復雜而精度要求高的中小型沖模。因此，研磨凸、凹模時，必須研磨側面後再研磨端面磨削後。

消除線切割產生的應力

線切割機加工前,原材料內部因為淬火呈拉應力狀態，線切割時產生的熱應力也是拉應力，兩種應力疊加的結果很容易達到材料的強度極限而產生微裂紋，從而大大縮短沖壓模具壽命，因此要提高沖壓模具的壽命,需要消除線切割產生的應力。

①研磨去掉白層 通常模具線切割後，經過研磨去掉表面硬度低的灰白層後便可進行裝配使用。但這樣做沒有改變線切割造成的應力區的應力狀態，即使增大線切割後的研磨餘量，但因高硬層硬度高(達70HRC) ，研磨困難，過大的研磨量容易破壞零件幾何形狀。

②.回火處理 在線切割後，研磨去零件表面的白層，再在160℃～180℃回火2h ，則白層下面的高硬層可降低5HRC～6HRC，線切割產生的熱應力亦有所下降，從而提高了沖模的韌性，延長了使用壽命。但是由於回火時間短，熱應力消除不徹底，沖模壽命並不十分理想。

③.磨削加工 線切割後磨削加工，可去掉低硬度的白層和高硬層，提高沖模壽命。因為磨削時產生的熱應力也是拉應力，與線切割產生的熱應力疊加，無疑也會加劇沖模損壞。若在磨削後，再進行低溫時效處理，則可消除應力影響，顯著提高沖模韌性，使沖模壽命提高。因為幾何形狀復雜的沖模大多數是採用線切割加工，所以磨削形狀復雜的沖模必須採用價格昂貴的坐標磨床和光學曲線磨床，而這兩種設備一般廠家都不具備，故推廣困難。

④.噴丸處理後再低溫回火 噴丸處理可使線切割切口的殘余奧氏體轉變為馬氏體，提高沖模的強度和硬度，使表面層應力狀態發生變化，拉應力降低，甚至變為壓應力狀態，使裂紋萌生和擴展困難，再結合低溫回火，消除淬火層內拉應力，可使沖模壽命提高10～20倍。噴丸處理受設備條件和沖模零件形狀(內表面) 限制，難以普遍應用。

⑤.研磨後再低溫時效處理 線切割表面經研磨後，高硬層已基本去掉，再進行120℃～150℃×5～10h低溫時效處理(亦稱低溫回火處理) ，亦可經過160℃～180℃×4～6h 低溫回火處理。這樣可消除淬火層內部拉應力，而硬度降低甚微(後者硬度降低稍大)，卻大大提高了韌性，降低了脆性，沖模壽命可提高2倍以上。這一方法簡便易行，效果十分明顯，易於推廣。

消除線切割加工產生的應力，提高韌性，最佳方法是噴丸+ 低溫回火，其次是磨削後+ 研磨+ 低溫回火，再次是研磨+ 低溫時效處理，各單位可根據自己的具體情況選擇。

某單位曾用材料為Cr12MoV的沖模，線切割後分別做如下試驗，其壽命差異非常大。

a.直接用於沖裁，刃磨壽命10742次。

b.160℃回火2h，刃磨壽命11180次。

c.研磨去白層，刃磨壽命僅4860次。

d.研磨去白層，160℃×2h回火，刃磨壽命為7450次。

e.磨削，刃磨壽命28743次。

f.噴丸後經160℃×2h回火， 刃磨壽命達到220000次。

合理的機械加工工藝和良好的加工精度

機械加工工藝要能消除加工後的加工變形與殘留應力,盡量採用磨削、研磨和拋光等精加工和精細加工，獲得較小的表面粗糙度值，提高模具使用壽命。

①.粗加工時表面粗糙度Ra<3.2μm，模具工作部分轉角處要光滑過渡，減少熱處理產生的熱應力。

②.模具表面加工時留下的刀痕、磨痕都是應力集中的部位，也是早期裂紋和疲勞裂紋源，因此在沖模加工時一定要刃磨好刀具。模具人雜志微信公眾平台，引領行業前沿。平面刀具兩端一定要刃磨好圓角R，圓弧刀具刃磨時要用R規測量，絕不允許出現尖點。

③.在精加工時走刀量要小，不允許出現刀痕。對於復雜零件要留一定的打磨餘量，即使加工後沒有刀痕，也要再由模具鉗工用風動砂輪打磨拋光，但要注意防止打磨時局部出現過熱、燒傷表面和降低表面硬度。

④.模具電加工表面有硬化層，厚10μm左右，硬化層脆而有殘留應力，直接使用往往引起早期開裂，這種硬化層在對其進行180℃左右的低溫回火時可消除其殘留應力。磨削時若磨削熱過大會引起肉眼看不見的與磨削方向垂直的微小裂紋，在拉應力作用下，裂紋會擴展。對Cr12MoV鋼冷沖壓凹模採用干磨，磨削深度為0.04～0.05mm時，使用中100%開裂;採用濕磨，磨削深度0.005～0.01mm時，使用性能良好。消除磨削應力也可將模具在260～315℃的鹽浴中浸1.5min，然後在30℃油中冷卻，這樣硬度可下降1HRC，殘留應力降低40%～65%。對於精密模具的精密磨削要注意環境溫度的影響，要求恆溫磨削。

⑤.沖模粗加工時要為精加工保留合理的加工餘量，因為所留的餘量過小，可能因熱處理變形造成餘量不夠，必須對新制沖模進行補焊，若留的餘量過大，則增加了淬火後的加工難度。

⑥.沖模滑塊或浮塊的平行度超過要求時，會使沖模鎖扣啃壞或打裂，重者會打斷頂桿甚至損壞模具，所以在沖模加工中除對模腔尺寸按圖紙要求加工外，對其它各部分外形尺寸、位置度、平行度、垂直度都要按要求加工並嚴格檢驗。

⑦.沖模模腔的粗糙度直接影響沖模壽命，粗糙度高會使沖件不易脫模，特別是中間帶凸起部位，沖件越深，脫料越困難，最後只能卸下沖模用機加工或氣割的方法破壞沖件。由於粗糙度值高會使金屬流動阻力增加，嚴重時會將模壁磨損成溝槽，既影響沖件成形，也易使沖模早期失效。工作表面粗糙度值低的模具不但摩擦阻力小，而且抗咬合和抗疲勞能力強，表面粗糙度一般要求Ra=0.4～0.8μm。

⑧.模具的製造裝配精度對模具壽命的影響也很大，裝配精度高，底面平直，平行度好，凸模與凹模垂直度高，間隙均勻，亦可獲得相當高的壽命。

沖壓原材料的選用

①沖壓件的材料有金屬和非金屬。一般來講，非金屬材料的強度低，所需的成形力小，模具受力小，模具壽命高。因此，金屬件成形模比非金屬成形模的壽命低。

②.實際生產中，由於沖壓原材料厚度公差超差、材料性能波動、表面質量較差(如銹跡)或不幹凈(如油污)等，會造成模具工作零件磨損加劇、易崩刃等不良後果。為此，應當注意：

a.盡可能採用沖壓工藝性好的原材料，以減少沖壓變形力;

b.沖壓前應嚴格檢查原材料的牌號、厚度及表面質量等，並將原材料擦拭乾凈，必要時應清除表面氧化物和銹跡;③根據沖壓工序和原材料種類，必要時可安排軟化處理和表面處理，以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序。

針對工作溫度的良好潤滑

沖壓模具的工作溫度可分為低溫、常溫或交變溫度等幾種狀態，溫度對鋼的耐磨性有相當大的影響。通常在250度以下時主要為氧化磨損，即沖壓模具對接件或沖壓模具與工件之間相對摩擦，形成氧化膜並反復形成和剝落，磨損量較小;250度到300度之間時轉變為粘著磨損，磨損量達到最大值;高於300度又轉化為氧化磨損為主，磨損量趨向減小，但溫度過高時，沖壓模具硬度明顯下降，粘著現象加重，甚至形成較大面積燒結和熔融磨損。

沖壓工作時，模具因受熱而升溫，隨著溫度的上升，模具的強度下降，易產生塑性變形。同時，模具同工件接觸的表面與非接觸表面溫度有差別，在模具中造成溫度應力。潤滑模具與坯料的相對運動表面，可減少模具與坯料的直接接觸，減少磨損，降低成形力。同時，潤滑劑還能在一定程度上阻礙坯料向模具傳熱，降低模具溫度，對提高模具壽命都是有利的。

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⑩ 突破！點水成「金」

作者 | 徐銳

想要像煉金術士一樣點水成金？科學家找到了一個好辦法，能夠把水變成一種閃亮的金屬材料。

在7月29日發表於《自然》的一項研究中，研究人員通過在共享型搜薯電子的鹼金屬周圍形成一層薄薄的水，實現了點水成「金」。

盡管水的金屬狀態只保持了幾秒鍾，但實驗過程並不需要施加將非金屬材料轉化為導電金屬通常所需的高壓。

理論上講，只要施加足夠大的壓力，大多數材料都能變成金屬。當原子或分子被緊密地擠壓在一起時，它們會共享外部電子，這些電子可以像在一塊銅或鐵中一樣導電。

地球物理學家認為，海王星或天王星等大質量行星的中心就含有這種金屬狀態的水，處於高壓金屬狀態的氫甚至可以成為超導體。

研究論文合著者之一、捷克科學院物理化學家Pavel Jungwirth說，以這種方式將水轉化為金屬需要1500萬個大氣壓，這是目前實驗室中無法做到的。但他認為水可以通過另一種方式導電，即從鹼金屬中借用電子。

鹼金屬是指在元素周期表ⅠA族中除氫（H）以外的6個金屬元素，其中就包括鈉和鉀，它們有傾向提供最外層電子。

去年，Jungwirth和同事、化學家Phil Mason領導研究團隊，在氨中展示了上述方法，使其金屬化。但19世紀初的英國化學家Humphry Davy就已經發現了這一點。

研究小組想在同樣的方法下，把氨換成水。但他們面臨一個挑戰——鹼金屬與水混合時會發生強烈的化學反應，甚至爆炸。

研究人員的解決方案是設計一個實驗裝置，大大減緩反應，使其不發生爆炸。於是，他們在室溫下向注射器中注入鈉和鉀的液體混合物，並將其置於真空室中。然後，用注射器擠壓形成金屬混合物液滴，並將其暴露於少量水蒸氣中。水凝結於金屬混合物液滴表面，形成了一層1/10微米厚的膜。然卜者後，金屬混合液滴中的電子與正金屬離子迅速擴散到水中，幾秒鍾內，水層變成了金色。而德國柏林同步加速器的實驗證實，金色的水層的確產生漏蠢了預期的金屬特性。

Jungwirth指出，實驗的關鍵在於找到避免水與金屬混合物反應並發生爆炸的時間窗口，即電子的擴散速度快於水和金屬之間的反應速度。這樣它們便已經成功達到了准穩態，即金屬化的物理特性勝過了化學分解。

「使水滴呈現金屬色澤是我職業生涯中的高光時刻。」Jungwirth說。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-021-03646-5