材料制備與合成

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1、材料合成制備ByMaximus第一章1合成：指促使原子、分子結(jié)合而構(gòu)成材料的化學(xué)過程制備：研究如何控制原子與分子使之構(gòu)成有用的材料，還包括在更為宏觀的尺度上或以更大的規(guī)?？刂撇牧系慕Y(jié)構(gòu)，使之具備所需的性能和適用效能，即包括材料的加工、處理、裝配和制造。2合成與制備就是建立原子、分子的新排列，從微觀到宏觀尺度對(duì)結(jié)構(gòu)予以控制，從而制造材料和零件的過程3單晶體定義：晶體內(nèi)部的原子呈有規(guī)律地、周期性地排列，或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構(gòu)成，整個(gè)晶體中質(zhì)點(diǎn)在空間的排列為長(zhǎng)程有序4再結(jié)晶：冷變形后的金屬加熱到一定溫度

2、之后，在變形基體中，重新生成無畸變的新晶粒的過程叫再結(jié)晶。再結(jié)晶包括成核與長(zhǎng)大兩個(gè)基本過程。5退火是將材料加熱至某一溫度，保溫后隨爐緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。其主要目的是均勻材料的化學(xué)成分及組織，消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化6退火過程三個(gè)階段：回復(fù)，再結(jié)晶，晶粒長(zhǎng)大7回復(fù)：1.回復(fù)階段不涉及大角度晶面的遷動(dòng)；2.通過點(diǎn)缺陷消除、位錯(cuò)的對(duì)消和重新排列來實(shí)現(xiàn)；3.過程是均勻的。8使結(jié)晶產(chǎn)生應(yīng)變不是自發(fā)過程，退火是自發(fā)過程9回復(fù)測(cè)量方法：量熱法，測(cè)量回復(fù)過程硬度，X射線10組織結(jié)構(gòu)及規(guī)則聚集排列狀態(tài)類似于天然纖維或

3、織物的結(jié)構(gòu)和紋理，故稱之為織構(gòu)11二次再結(jié)晶：將再結(jié)晶完成后的金屬繼續(xù)加熱至某一溫度以上，或更長(zhǎng)時(shí)間的保溫，會(huì)有少數(shù)晶粒優(yōu)先長(zhǎng)大，成為特別粗大的晶粒，而其周圍較細(xì)的晶粒則逐漸被吞食掉，整個(gè)金屬由少數(shù)比再結(jié)晶后晶粒要大幾十倍甚至幾百倍的特大晶粒組成燒結(jié)就是加熱壓實(shí)多晶體，燒結(jié)過程中晶粒長(zhǎng)大的推動(dòng)力主要是由殘余應(yīng)變、反向應(yīng)變和晶粒維度效應(yīng)等因素引起。燒結(jié)僅用于非金屬材料中的晶粒長(zhǎng)大12影響晶粒長(zhǎng)大的因素：溫度，雜質(zhì)與合金元素，第二相粒子，相鄰晶粒的位向差13固-固：優(yōu)點(diǎn)：能在較低溫度下生長(zhǎng)；生長(zhǎng)晶體的形狀預(yù)先固定缺點(diǎn)：難以

4、控制成核以形成大晶粒14整個(gè)系統(tǒng)的吉布斯自由能可能存在幾個(gè)極小值，其中最小的極小值相當(dāng)于系統(tǒng)的穩(wěn)定態(tài)，其它較大的極小值相當(dāng)于亞穩(wěn)態(tài)。亞穩(wěn)態(tài)與穩(wěn)定態(tài)間的能量位壘來自界面能。15晶體生長(zhǎng)過程就是晶體界面向流體中推移的過程。16溶液生長(zhǎng)系統(tǒng)中的相變驅(qū)動(dòng)力：溶液的過飽和濃度熔體生長(zhǎng)系統(tǒng)中的相變驅(qū)動(dòng)力17形成臨界晶核時(shí)，液固相間的自由能差能供給所需要的表面能的2/3，另1/3則需由流體中的能量起伏提供18均勻形核必須具備的條件：必須過冷（ΔT＞0）；具備與一定過冷相適應(yīng)的能量起伏ΔG＊或結(jié)構(gòu)起伏r*19均勻形核率的控制因素：ΔT

5、增大，有利于形核；ΔT增大，原子的擴(kuò)散速率降低，不利于形核20晶體的平衡形狀：晶體的界面自由能是結(jié)晶取向n的函數(shù)，也反映了晶體的對(duì)稱性；恒溫恒壓下，趨于平衡態(tài)時(shí)，晶體調(diào)整自己的形狀以使本身的總界面自由能降到最小21直拉法生長(zhǎng)晶體的直徑控制：控制加熱功率；調(diào)節(jié)熱損耗；利用帕爾貼效應(yīng)；控制提拉速度；通過晶體旋轉(zhuǎn)第二章1．非晶態(tài)的基本特征：只存在小區(qū)間內(nèi)的短程有序，而沒有任何長(zhǎng)程有序；其衍射花樣沒有表征結(jié)晶態(tài)的任何斑點(diǎn)和條紋；升溫時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的結(jié)構(gòu)相變，是一種亞穩(wěn)態(tài)材料。2．非晶態(tài)材料的特性：1.高強(qiáng)度、高韌性，疲勞強(qiáng)度高；

6、抗腐蝕性；軟磁特性；超導(dǎo)電性；非晶半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)3.相對(duì)于處于能量最低的熱力學(xué)平衡態(tài)的晶體相來說，非晶態(tài)固體是處于亞穩(wěn)態(tài)4.Vc/V=10-6為判據(jù)，事實(shí)上，形成非晶態(tài)所需的冷卻速率RC與所選用的VC/V的關(guān)系并不大，而與成核勢(shì)壘、雜質(zhì)濃度和接觸角有關(guān)5.非晶固體的形成條件：晶核形成的熱力學(xué)勢(shì)壘ΔG＊要大，液體中不存在成核雜質(zhì)；結(jié)晶的動(dòng)力學(xué)勢(shì)壘要大，物質(zhì)在Tm或液相處的粘度要大；在粘度與溫度關(guān)系相似的條件下，Tm或液相溫度要低；原子要實(shí)現(xiàn)較大的重新分配，達(dá)到共晶點(diǎn)附近的組成　6．結(jié)構(gòu)化學(xué)理論，鍵性：離子鍵無飽和性、方

7、向性，它們傾向于緊密堆積，所以配位數(shù)高，極易使物質(zhì)形成晶體。共價(jià)鍵有方向性和飽和性，作用范圍小，鍵長(zhǎng)鍵角不易改變，阻礙結(jié)晶。7。穩(wěn)定性理論：提高Tg,降低Tm。熔體的粘度隨溫度下降而急劇上升(提高Tg）；加入某種金屬元素（Cu）可以使Tm降低8．微晶模型：非晶態(tài)材料是由“晶?！狈浅＜?xì)?。ǔ叽缰挥幸患{米到幾十納米）的微晶粒所組成，大多數(shù)原子與其最近鄰原子的相對(duì)位置與晶體情形完全相同。長(zhǎng)程有序性消失主要是因?yàn)檫@些微晶取向雜亂、無規(guī)的原因。9.非晶態(tài)材料制備方法：第三章1,。薄膜是由離子、原子或分子的沉積過程形成的二維材料。

8、2．薄膜的生長(zhǎng)過程分為以下三種類型：(1)核生長(zhǎng)型(2)層生長(zhǎng)型(3)層核生長(zhǎng)型3.基片的清洗：使用洗滌劑清洗；化學(xué)藥品和溶劑清洗；超聲波清洗；離子轟擊清洗；烘烤清洗4.真空蒸發(fā)鍍膜工藝原理：輸運(yùn)到襯底。氣態(tài)原子或分子在真空狀態(tài)及一定蒸氣壓條件下由蒸發(fā)源輸運(yùn)到襯底。蒸發(fā)或升華。通過一定加熱方式使被蒸發(fā)材料受熱蒸發(fā)或升華，由固態(tài)或液