材料合成與制備方法復(fù)習(xí)(1).doc

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1、材料合成與制備方法第一章材料制備方法第一節(jié)溶膠凝膠(Sol-Gel)1、概念:就是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體,在液相下將這些原料均勻混合,并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng),在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系,溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合,形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠,凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動(dòng)性的溶劑,形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。2、溶膠-凝膠(簡(jiǎn)稱Sol-Gel)法是以金屬醇鹽的水解和聚合反應(yīng)為基礎(chǔ)的。Sol-Gel技術(shù)關(guān)鍵就在控制條件發(fā)生水解、縮聚反應(yīng)形成溶膠、凝膠。3、生產(chǎn)設(shè)備:電力攪拌計(jì)磁力攪拌計(jì)第二節(jié)水熱與溶劑熱合成1、概念

2、:水熱法,是指在特制的密閉反應(yīng)器(高壓釜)中,采用水溶液作為反應(yīng)體系,通過對(duì)反應(yīng)體系加熱、加壓,創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)高溫、高壓的反應(yīng)環(huán)境,使得通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解,并且重結(jié)品而進(jìn)行無機(jī)合成與材料處理的一種有效方法。溶劑熱法,將水熱法中的水換成有機(jī)溶劑或非水溶媒,采用類似于水熱法的原理,以制備在水溶液屮無法長(zhǎng)成,易氧化、易水解或?qū)λ舾械牟牧稀?、優(yōu)點(diǎn):在有機(jī)溶劑中進(jìn)行的反應(yīng)能夠有效地抑制產(chǎn)物的氧化過程或水中氧的污染;非水溶劑的采用使得溶劑熱法可選擇原料范圍大大擴(kuò)大;由于有機(jī)溶劑的低沸點(diǎn),在同樣的條件下,它們可以達(dá)到比水熱合成更高的氣壓,從而有利于產(chǎn)物的結(jié)晶;由于

3、較低的反應(yīng)溫度,反應(yīng)物中結(jié)構(gòu)單元可以保留到產(chǎn)物中,且不受破壞。同時(shí),有機(jī)溶劑官能團(tuán)和反應(yīng)物或產(chǎn)物作用,生成某些新型在催化和儲(chǔ)能方面有潛在應(yīng)用的材料。3、水熱生長(zhǎng)體系中的晶粒形成可分為三種類型:“均勻溶液飽和析出”機(jī)制、“溶解-結(jié)晶”機(jī)制、原位結(jié)晶"機(jī)制4、生產(chǎn)設(shè)備:高壓釜是進(jìn)行高溫高壓水熱與溶劑熱合成的基本設(shè)備;第三節(jié)化學(xué)氣相沉積法1、概念;化學(xué)氣相沉積乃是通過化學(xué)反應(yīng)的方式,利用加熱、等離子激勵(lì)或光輻射等各種能源,在反應(yīng)器內(nèi)使氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)的化學(xué)物質(zhì)在氣相或氣固界面上經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)沉積物的技術(shù)。2、CVD技術(shù)分類:低壓CVD(LPCVD)、常壓CVD(

4、APCVD)、等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)3、應(yīng)用范圍:廣泛用于高純物質(zhì)的制備、合成新晶體及沉積多種單晶態(tài)、多晶態(tài)無機(jī)功能薄膜材料。4、切削工具方而的應(yīng)用:用CVD涂覆刀具能有效地控制在車、銃和鉆孔過程中出現(xiàn)的磨損,在這里應(yīng)用了硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具。特別是車床用的轉(zhuǎn)位刀片、銃刀、刮刀和整體鉆頭等。使用的涂層為高耐磨性的碳化物、氯化物、碳氯化合物、氧化物和硼化物等涂層。TiN與金屬的親和力小,抗粘附能力和抗磨損性能比TiC涂層優(yōu)越,因此,刀具上廣泛使用的是TiN涂層。第四節(jié)自蔓延高溫合成SHS,又稱燃燒合成(縮寫CS)1、概念:自蔓延高溫合成,又稱為燃

5、燒合成技術(shù),是利用反應(yīng)物之間高的化學(xué)反應(yīng)熱的白加熱和自傳導(dǎo)做用來合成材料的一種技術(shù),當(dāng)反應(yīng)物一旦被引燃,便會(huì)自動(dòng)向尚未反應(yīng)的區(qū)域傳播,直至反應(yīng)完全,是制備無機(jī)化合物高溫材料的一種新方法。2、問題:目前SHS研究中仍存在著最大的問題合成過程難以控制。目前SHS研究中仍存在著一些問題:難以獲得致密度非常高的產(chǎn)品、理論研究明顯滯后于技術(shù)開發(fā)、這項(xiàng)技術(shù)并不能適用于所有體系、山于體系的多樣化,迫切需要對(duì)各種體系進(jìn)行試驗(yàn)和總結(jié)、超細(xì)粉未和納米粉未的研究還不廣泛、國(guó)際間交流和合作還不廣泛。3、優(yōu)點(diǎn):(1)節(jié)省時(shí)間,能源利用充分;(2)設(shè)備、工藝簡(jiǎn)單;(3)產(chǎn)吊純度高(因?yàn)?/p>

6、SHS能產(chǎn)生高溫,某些不純物質(zhì)蒸發(fā)掉了),反應(yīng)轉(zhuǎn)化率接近100%;(4)不僅能生產(chǎn)粉末,如果同時(shí)施加壓力,還可以得到高密度的燃燒產(chǎn)品;(5)產(chǎn)量高(因?yàn)榉磻?yīng)速度快);(6)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模簡(jiǎn)單,從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)生產(chǎn)所需的時(shí)間短,而且大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的產(chǎn)品;(7)能夠生產(chǎn)新產(chǎn)品,例如立方氮化袒;(8)在燃燒過程中,材料經(jīng)歷了很大的溫度變化,非常高的加熱和冷卻速率,使生成物中缺陷和非平衡相比較集中,因此某些產(chǎn)物比用傳統(tǒng)方法制造的產(chǎn)物史具有活性,更容易燒結(jié);(9)可以制造某些非化學(xué)計(jì)量比的產(chǎn)品、中間產(chǎn)物以及亞穩(wěn)定相等。與常規(guī)方法,SHS的控制參數(shù)較為

7、嚴(yán)格。第五節(jié)等離子體燒結(jié)合成技術(shù)1、概念:等離子體:等離子體就是指電離程度較高、電離電荷相反、數(shù)量相等的氣體。放電等離子體燒結(jié):也稱等離子活化燒結(jié),是指利用脈沖電流產(chǎn)生的脈沖能,放電脈沖壓力和焦耳熱產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫場(chǎng)實(shí)現(xiàn)致密化的快速燒結(jié)技術(shù)物質(zhì)的四態(tài):是宇宙中物質(zhì)存在的四種狀態(tài),包括固、液、氣、等離子體四種狀態(tài)。2、等離子體燒結(jié)技術(shù)的適用范圍:納米材料、梯度功能材料、金屬材料、電磁材料、復(fù)合材料、陶瓷材料等的制備。第二章特種陶瓷制備原理2、粉體顆粒一一指在物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變的情況下,分散或細(xì)化得到的固態(tài)基本顆粒?3、一次顆粒一一指沒有堆積、絮聯(lián)等結(jié)構(gòu)的最小單

8、元的顆粒。4、二次顆粒一一指存在有在一定程度上團(tuán)聚了

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