材料合成與制備試題

1、一.填空題:1.聚合物基復(fù)合材料的制備大致可以分為4個(gè)步驟答:增強(qiáng)物的鋪放確定材料形狀基體注入基體固化。2.均勻相成核和非均勻相成核答:在晶體生長過程中,新相核的發(fā)生和長大稱為成核過程。成核過程可分為均勻成核和非均勻成核。所謂的均勻成核,是指在一個(gè)熱力學(xué)體系內(nèi),各處的成核幾率相等。由于熱力學(xué)體系的漲落現(xiàn)象,在某個(gè)瞬間,體系中某個(gè)局部區(qū)域偏離平衡態(tài),出現(xiàn)密度漲落,這時(shí),這個(gè)小局部區(qū)域中的原子或分子可能一時(shí)聚集起來成為新相的原子集團(tuán)(稱為胚芽。這些胚芽在另一個(gè)瞬間可能又解體成為原始態(tài)的原子或分子。但某些滿足一定條件的胚芽可能成為晶體生長的核心。如果這時(shí)有相變驅(qū)動(dòng)力的作用,這些胚芽可以發(fā)展成為新的相

2、核,進(jìn)而生長成為晶體。晶核的形成存在一個(gè)臨界半徑,當(dāng)晶核半徑小于此半徑時(shí),晶核趨于消失,只有當(dāng)其半徑大于此半徑時(shí),晶核才穩(wěn)定地長大。所謂非均勻成核,是指體系在外來質(zhì)點(diǎn),容器壁或原有晶體表面上形成的核。在此類體系中,成核幾率在空間各點(diǎn)不同。自然界中的雨雪冰雹等的形成都屬于非均勻成核。際上,在所有物質(zhì)體系中都會(huì)發(fā)生非均勻成核。有目的地利用體系的非均勻成核,可以達(dá)到特殊的效果和作用。二.名詞解釋:非均勻成核:非均勻成核,是指體系在外來質(zhì)點(diǎn),容器壁或原有晶體表面上形成的核。分子束外延法:實(shí)際上是改進(jìn)型的三溫度法。當(dāng)制備三元混晶半導(dǎo)體化合物薄膜時(shí),在加一蒸發(fā)源,就形成了四溫度法。模壓成型法:將復(fù)合材料片

3、材或模塑料放入金屬對(duì)模中,在溫度和壓力作用下,材料充滿模腔,固化成型,脫模制得產(chǎn)品的方法。閃蒸法:把合金做成粉末或微細(xì)顆粒,在高溫加熱器或坩鍋蒸發(fā)源中,使一個(gè)一個(gè)的顆粒瞬間完全蒸發(fā)。真空蒸鍍:將待成膜的物質(zhì)置于真空中進(jìn)行蒸發(fā)或升華,使之在工件或基片表面析出的過程。物理氣相沉積:在真空條件下,用物理的方法,將材料汽化成原子、分子或使其電離成離子,并通過氣相過程,在材料或工件表面沉積一層具有某些特殊性能的薄膜?；瘜W(xué)鍍:通常稱為無電源電鍍,是利用還原劑從所鍍物質(zhì)的溶液中以化學(xué)還原作用,在鍍件的固液兩相界面上析出和沉積得到鍍層的技術(shù)。噴射成型工藝:通過噴槍將短切纖維和霧化樹脂同時(shí)噴射到模具表面,經(jīng)棍壓

4、、固化制得復(fù)合材料制件的方法。短纖維沉積預(yù)成型:將短纖維預(yù)先制成與制品形狀相似的疏松氈狀毛坯,然后再浸漬膠液,經(jīng)壓緊固化而得到復(fù)合材料制品。三.簡答題1.均勻形核必須具備的條件:答:必須過冷,過冷度越大形核驅(qū)動(dòng)力越大;必須具備與一定過冷相適應(yīng)的能量起伏G* 或結(jié)構(gòu)起伏r*,當(dāng)T增大時(shí),G* 和r*都減小,此時(shí)的形核率增大。2.濺射與蒸發(fā)的異同點(diǎn):答:同:在真空中進(jìn)行。異:蒸發(fā)制膜是將材料加熱汽化。濺射制膜是用離子轟擊靶材,將其原子打出。3. 固相固相平衡的晶體生長的優(yōu)缺點(diǎn):答:優(yōu)點(diǎn):生長溫度低;晶體形狀可預(yù)先固定。缺點(diǎn):難以控制成核以形成大晶粒。4.畫出非晶態(tài)材料原理示意圖:答: 5.復(fù)合材料

5、的制件設(shè)計(jì)過程:答:根據(jù)制品的要求選材(F、M-根據(jù)單向性能鋪層設(shè)計(jì)-根據(jù)材料的工藝性選擇成型方法-工裝模具設(shè)計(jì)-成型工藝實(shí)驗(yàn)。6.水熱發(fā)生長單晶的優(yōu)缺點(diǎn):答:可生長低溫固相單晶,高粘度材料;優(yōu)點(diǎn):a 、可生長高蒸汽壓、分解壓的材料;b、可生長高蒸汽壓、分解壓的材料,ZnO2,VO2;c、晶體發(fā)育好,幾何形狀完美,質(zhì)量好。缺點(diǎn):設(shè)備要求高;需要優(yōu)質(zhì)籽晶;不能直接觀察,生長速率慢,周期長(5030天。7.熔體生長單晶所用坩堝材料遵循那些原則:答:不溶或僅微溶于熔體;盡可能地不含有能輸運(yùn)到熔體中區(qū)的雜質(zhì);容易清洗,表面雜質(zhì)都能除去;在正常適用條件下,有高強(qiáng)度和物理穩(wěn)定性;有低的孔隙率以利于排氣;易

6、于加工或制成所需形狀的坩堝。8.薄膜材料制備中,蒸發(fā)源材料選擇則是應(yīng)考慮那三個(gè)原則:答:(1 能加熱到平衡蒸氣壓為(1.33×10-21.33Pa的蒸發(fā)溫度;(2 要求坩鍋材料具有化學(xué)穩(wěn)定性;(3 能承載一定量的待蒸鍍材料。9.請(qǐng)畫出功能材料的工藝技術(shù)和性能檢測(cè)關(guān)系圖:答: 10.注射成型工藝流程圖:答: 11.分析手糊制品翹曲和變形的原因:答:固化劑用量過大;制品太薄;制品厚度不均勻或不對(duì)稱;樹脂集聚;脫模太早,樹脂固化度不夠;后處理過早或溫度不均。12.制備非晶態(tài)固體必須解決那兩個(gè)問題:答:(1必須形成原子或分子混亂排列的狀態(tài);(2必須將這種熱力學(xué)上的亞穩(wěn)態(tài)在一定的溫度范圍內(nèi)保存

7、下來,使之不向晶態(tài)轉(zhuǎn)變。13.畫出真空袋成型的工藝流程圖:答: 14.在單晶材料制備中,是不是過冷度越大越好?答:15.手糊成型工藝流程圖:答: 三.論述題:1.Al2O3粉末的制備方法:答:工業(yè)氧化鋁粉體的生產(chǎn)一般采用拜耳法。它是將含鋁量高的天然礦物,如鋁礬土用酸法或堿法處理而得。堿法處理是近代煉鋁工業(yè)中制造氧化鋁的主要方法。酸法生產(chǎn)很少使用,但能提取貧礦中的氧化鋁,因而是有發(fā)展前途的一種方法。高純度氧化鋁粉體制備:是將高純度鋁鹽和金屬鋁分別熱解、氧化而制得的,主要有以下四種方法:(1.銨明礬熱解法:硫酸鋁銨Al2(NH42(SO44·24H2O在空氣中熱分解制備Al2O3粉體;(2.有機(jī)鋁鹽加水分解法: (3.鋁的水中放電分解法: (4.鋁的銨碳酸鹽熱分解法;2.影響CVD薄膜參數(shù)主要是哪些?答:CVD中影響薄膜質(zhì)量的主要工藝參數(shù)有沉積溫度、反應(yīng)氣體組成、工作氣壓、基板溫度、氣體流量等。其中溫度是最重要的影響因素。 由于不同反應(yīng)體系沉積機(jī)制不同,沉積溫度對(duì)不同沉積反應(yīng)影響的程度是不同的。而對(duì)于同一反應(yīng)體系,不同的沉積溫度將決定沉積材料是單晶、多晶、無定形物,甚至不發(fā)生沉積。一般說來,沉積溫度