材料制備原理

1、溶膠：指微小的固體顆粒懸浮分散在液相中，不停地進(jìn)行布朗運(yùn)動(dòng)的體系。凝膠：被分散的物質(zhì)形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)骨架，骨架孔隙中充滿液體或氣體。溶膠一凝膠法：采用具有高化學(xué)活性的含材料成分的液體化合物為前驅(qū)體，在液相下 將這些原料均勻混合，并進(jìn)行一系列的水解、縮聚化學(xué)反應(yīng)，通過抑制各種反應(yīng)條件， 在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)過陳化，膠粒間緩慢聚合，形成了三維空 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。水熱法：在特制的密閉反應(yīng)器中，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

2、處理的方法。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 制備在水溶液中無法長成，易氧化、易水解或?qū)λ舾械牟牧??；瘜W(xué)氣相沉積:兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個(gè)反應(yīng)室內(nèi)，然后他們相互之 間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的材料，沉積到基片表面上。物理氣相沉積：以物理機(jī)制來進(jìn)行薄膜沉積而不涉及化學(xué)反應(yīng)的制程技術(shù)。放電等離子體燒結(jié)：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)高溫場實(shí)現(xiàn)致密化的快速燒結(jié)技術(shù)。9自蔓延高溫合成:利用反應(yīng)物之間高的化學(xué)反應(yīng)熱的自加熱和自傳導(dǎo)做用來合成材料 的技術(shù)。等離子體：電離程度較高、電離電荷相反、數(shù)量相等的氣體。物質(zhì)的四態(tài)：宇

3、宙中物質(zhì)存在的四種狀態(tài)，包括固、液、氣、等離子體態(tài)。12.SPS燒結(jié)：利用體加熱和表面活化，實(shí)現(xiàn)材料的超快速致密化燒結(jié)。燒結(jié)：多孔狀陶瓷坯體在高溫條件下，表面積減小、孔隙率降低、機(jī)械性能提高的 致密化過程。固相燒結(jié)和液相燒結(jié)：在燒結(jié)溫度下，粉末坯體在固態(tài)情況下達(dá)到致密化過程；粉 末坯體在燒結(jié)過程中有液相存在的燒結(jié)過程。燒成溫度：陶瓷坯體燒成時(shí)獲得最優(yōu)性質(zhì)時(shí)的相應(yīng)溫度。熱壓燒結(jié)：在燒結(jié)過程中同時(shí)對(duì)坯料施加壓力，加速了致密化的過程。等靜壓燒結(jié)：將粉末壓坯裝入高壓容器中，使粉料經(jīng)受高溫和均衡壓力的作用，被 燒結(jié)成致密件。微波燒結(jié)：利用微波具有的特殊波段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量，材料 在電磁

4、場中的介質(zhì)損耗使材料整體加熱至燒結(jié)溫度而實(shí)現(xiàn)致密化。19.SHS燒結(jié)：將粉末或壓坯在真空或一定氣氛中直接點(diǎn)燃，不加外載，憑自身反應(yīng)放 熱進(jìn)行燒結(jié)和致密化。20.攪拌器的種類有電力攪拌器和磁力攪拌器。21溶膠凝膠法中固化處理分為干燥和熱處理。22.自蔓延高溫合成，或稱燃燒合成。23.SHS技術(shù)而臨的最大問題是合成過程難以控制。常用的SHS致密化技術(shù)有液相致密化技術(shù)、SHS粉末燒結(jié)致密化技術(shù)、SHS結(jié)合 壓力致密化技術(shù)。用SPS來制備高密度、細(xì)品粒陶瓷不僅降低了燒結(jié)溫度和提高了致密度，更主要是 極大地縮短了燒結(jié)時(shí)間。26. PSZ，ZTA，TZP，SPS，PTC？PSZ代表部分穩(wěn)定氧化錯(cuò)；ZTA代

5、表氧化錯(cuò)增韌氧化鋁；TZP代表四方氧化錯(cuò)多晶體;SPS代表放電等離子燒結(jié)法；PTC代表正溫度系數(shù)熱敏電阻。在材料科學(xué)領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上最廣泛采用氣體放電獲得等離子體的方法。粉體的各種制備方法有機(jī)械粉碎法、固相法、液相法、氣相法。29 .溶膠凝膠法的使用范圍？塊體材料；多孔材料的制備；纖維材料的制備；復(fù)合材料的制備；超細(xì)粉體材料的制 備；薄膜和涂層材料的制備。溶膠一凝膠法制備塊體材料的優(yōu)點(diǎn)？純度高；材料成分易控制；成分多元化；均勻性好；材料形狀多樣化；較低的溫度下 進(jìn)性合成并致密化。溶膠凝膠制備陶瓷粉體材料的優(yōu)點(diǎn)？制備工藝簡單、無需昂貴的設(shè)備；對(duì)多元組分體系，可大大增加其化學(xué)均勻性；反應(yīng) 過程

6、易控制，可以調(diào)控凝膠的微觀結(jié)構(gòu)；材料可摻雜的范圍較寬，化學(xué)計(jì)量準(zhǔn)確，易 于改性；產(chǎn)物純度高，燒結(jié)溫度低。水熱生長體系中的晶粒形成的三種基本類型？均勻溶液飽和析出機(jī)制；廣泛應(yīng)用“溶解-結(jié)品”機(jī)制；原位結(jié)品機(jī)制。簡述水熱與溶劑熱合成存在的問題？無法觀察晶體生長和材料合成的過程；溫壓控制嚴(yán)格、成本高；安全性差，加熱時(shí)密 閉反應(yīng)釜中流體體積膨脹，能夠產(chǎn)生極大的壓強(qiáng)；該反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理還有待分析。34 .與水熱法相比，溶劑熱法具有怎樣的特點(diǎn)？抑制產(chǎn)物的氧化過程或水中氧的污染；可選擇的原料的范圍大；擴(kuò)大了所能制備的目 標(biāo)產(chǎn)物的范圍；可以達(dá)到比水熱合成更高的氣壓，有利于產(chǎn)物的結(jié)品；反應(yīng)物中的結(jié) 構(gòu)單元可以保留

7、到產(chǎn)物中，且不受破壞；有機(jī)溶劑的官能團(tuán)和反應(yīng)物或產(chǎn)物作用，生 成某些新型的在催化和儲(chǔ)能方面有潛在應(yīng)用的材料；非水溶劑的種類繁多。請(qǐng)畫出水熱與溶劑熱合成的一般工藝流程圖？選擇反應(yīng)物和反應(yīng)介質(zhì)；確定物料配方；優(yōu)化配料順序；裝釜、封釜；確定反應(yīng)溫度、 壓力、時(shí)間等實(shí)驗(yàn)條件；冷卻、開釜；液、固分離；物相分析。簡述影響水熱與溶劑熱反應(yīng)的因素？溫度；壓強(qiáng)；pH值酸堿度；反應(yīng)時(shí)間；雜質(zhì)水熱反應(yīng)?；瘜W(xué)氣相沉積方法沉積的固體形態(tài)？在固體表面上生成薄膜、品須和品粒；在氣體中生成粒子。影響化學(xué)氣相沉積制備材料質(zhì)量的幾個(gè)主要因素？反應(yīng)混合物的供應(yīng)；沉積溫度；襯底材料；系統(tǒng)內(nèi)總壓和氣體總流速；反應(yīng)系統(tǒng)裝置 的因素；源材

8、料的純度。同其它常規(guī)工藝方法相比，SHS技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)是什么？節(jié)省時(shí)間，能源利用充分；設(shè)備、工藝簡單；產(chǎn)品純度高，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率接近100% ；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；產(chǎn)量高；擴(kuò)大生 產(chǎn)規(guī)模簡單，能夠生產(chǎn)新產(chǎn)品；容易燒結(jié)；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。電離氣體成為等離子體的條件？當(dāng)電離度大到一定程度，使帶電粒子密度達(dá)到所產(chǎn)生的空間電荷足以限制其自身運(yùn)動(dòng)， 這樣的“電離氣體”才算轉(zhuǎn)變成等離子體。否則，體系中雖有少數(shù)粒子電離，仍不過 是互不相關(guān)的各部分的簡單加和，而不具備作為物質(zhì)的第四態(tài)的典型性和特征，仍屬 于氣態(tài)。41 .比較干壓與

9、等靜壓成型方法的特點(diǎn)？干壓成型將粉料加少量結(jié)合劑，然后將造粒后的粉料置于鋼模中，在壓力機(jī)上加壓形 成一定形狀的坯體。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡單，操作方便，周期短，效率高，便于實(shí)行自動(dòng)化 生產(chǎn)；其成型的坯體密度大，尺寸精確，收縮小，機(jī)械強(qiáng)度高等。缺點(diǎn)：對(duì)大型坯體 生產(chǎn)有困難，模具磨損大、加工復(fù)雜、成本高；加壓只能上下加壓，壓力分布不均， 致密度不均，收縮不均，會(huì)產(chǎn)生開裂、分層等現(xiàn)象。等靜壓成型利用液體介質(zhì)不可壓 縮性和均勻傳遞壓力性的一種成型方法。可以成型以一般方法不能生產(chǎn)的形狀復(fù)雜、 大件及細(xì)而長的制品，而且成型質(zhì)量高?？梢圆辉黾硬僮麟y度而比較方便地提高成型 壓力，而且壓力作用效果比其他干壓法好。由于坯體

10、各向受壓力均勻，其密度高而且 均勻，燒成收縮小，因而不易變形。模具制作方便、壽命長、成本較低?？梢陨儆没?不用粘接劑。但此設(shè)備價(jià)格昂貴。何謂粉體的粒度和粒度分布？顆粒在空間范圍所占大小的線性尺寸，這是所有顆粒的平均大小。各種不同大小顆粒 所占的百分比；分為頻率分布和累積分布。簡述等離子體與氣體的差異？氣體通常是不導(dǎo)電的，等離子體則是一種導(dǎo)電流體而又在整體上保持電中性。組成粒 子間的作用力不同，氣體分子間不存在靜電磁力，而等離子體中的帶電粒子之間存在 庫侖力，并由此導(dǎo)致帶電粒子群的種種特有的集體運(yùn)動(dòng)。作為一個(gè)帶電粒子系，等離 子體的運(yùn)動(dòng)行為受到電磁場的影響和約束。粒度測定分析的常見方法有哪些？顯

11、微鏡法，篩分法，沉降法，激光法，X射線法，表面積法。影響球磨機(jī)粉碎效率的主要因素有哪些？球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速；研磨體的比重、大小及形狀；球磨方式；球磨方式有濕法和干法兩種。；料、球、水的比例；裝料方式；球磨機(jī)直徑；球磨機(jī)內(nèi)襯的材質(zhì)。什么是一次顆粒？二次顆粒？粉體顆粒中沒有堆積、絮聯(lián)等結(jié)構(gòu)的最小單元。發(fā)生了一定程度團(tuán)聚的顆粒。顆粒團(tuán)聚原因有哪幾種？分子間的范德華引力；顆粒間的靜電引力；吸附水分的毛細(xì)管力；顆粒間的磁引力；顆粒表面不平滑引起的機(jī)械糾纏力。特種陶瓷的成形方法有哪些？注漿成型；熱壓鑄成型；擠壓成型；軋膜成型；干壓成型；等靜壓成型；帶式成型法。49簡述熱壓鑄成型的優(yōu)缺點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)設(shè)備簡單、操作靈活方

12、便、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、模具磨損小、使用壽命長 等優(yōu)點(diǎn)，適合形狀較復(fù)雜，精度要求較高的中小型產(chǎn)品的生產(chǎn)。缺點(diǎn)是工序較復(fù)雜、 能耗較大、工期較長、燒后制品的致密度偏低，不宜制作壁薄大而長的產(chǎn)品。制造AIO陶瓷的原料AIO粉為什么要預(yù)燒？預(yù)燒AIO粉質(zhì)量如何檢驗(yàn)？232323使Y -AI2O3全部轉(zhuǎn)變?yōu)閍 -AI2O3,減少燒成收縮。排除AI2O3原料中的Na2O,提高 原料的純度。染色法。由于a -AI2O3結(jié)構(gòu)致密不會(huì)吸附染料，而Y -AI2O3是多孔的球 體結(jié)構(gòu)，吸附能力強(qiáng)，因此可以通過吸附染料的多少來判斷轉(zhuǎn)化的程度。通常所用的 染料有茜素、亞甲基藍(lán)等。未轉(zhuǎn)化完全的A12O3顏色深，轉(zhuǎn)化

13、完全的A12O3則染色淺。 光學(xué)顯微鏡法。根據(jù)a -A12O3和y -A12O3具有不同的折射率來判斷轉(zhuǎn)化情況，一般采用 折射率為1.730的二碘甲烷作為測定折射率用油。在偏光顯微鏡下，如果測得折射率大于1.730的則屬于。-Al O，相反，小于1.730則屬于丫 -Al O 。密度法。對(duì)于。-Al O和Y -A1O而言，a -A1O密度大，接近理論密度；而Y -A1O密度小。可以根據(jù)預(yù)燒 匕 Q匕 Q匕 Q后A12O3的密度來估算a -A12O3所占的數(shù)量，從而判斷預(yù)燒質(zhì)量的好壞。燒結(jié)方法有哪些？低溫?zé)Y(jié)；熱壓燒結(jié)；氣氛燒結(jié)；微波燒結(jié)；電場燒結(jié)；超高壓燒結(jié)；活化燒結(jié)；活 化熱壓燒結(jié)等。微波燒

14、結(jié)有哪些特點(diǎn)？整體加熱；選擇性加熱；降低燒結(jié)溫度；改善材料性能；控制性和無污染。銀離子的抗菌機(jī)理？接觸反應(yīng)說：微量的銀離子進(jìn)入菌體內(nèi)部，破壞了微生物細(xì)胞的呼吸系統(tǒng)及傳輸系統(tǒng)， 引起酶的破壞，從而達(dá)到抗菌作用。催化反應(yīng)說：在光的作用下，由于銀離子的催化 作用，將氧氣或水中的溶解氧變成了活性氧，這種活性氧具有抗菌作用。氧化鋁有哪些結(jié)晶型態(tài)？a-AlO，屬三方晶系，單位晶胞是一個(gè)尖的菱面體; P-Al O，A1O含量很高的多鋁232323酸鹽礦物的總稱；Y-Al2O3，是氧化鋁的一種低溫型態(tài)，等軸品系(a=0.791 nm)，尖 品石型結(jié)構(gòu)，品體結(jié)構(gòu)中氧原子呈立方密堆積，鋁原子填充在間隙中。簡述氧化

15、鋁原料的制備工藝？燒結(jié)、溶出、脫硅、分解和煅燒。與氧化物陶瓷比較，非氧化物陶瓷有何特點(diǎn)?非氧化物在自然界中很少存在，需要人工來合成原料，然后再按陶瓷工藝來做成陶瓷 制品；在原料的合成和陶瓷燒結(jié)時(shí)，易生成氧化物，因此必須在保護(hù)性氣體中進(jìn)行； 氧化物原子間的化學(xué)鍵主要是離子鍵，而非氧化物一般是鍵性很強(qiáng)的共價(jià)鍵，因此， 非氧化物陶瓷一般比氧化物難熔和難燒結(jié)。碳化硅原料的結(jié)晶形態(tài)及物理性能？a -SiC、6H-SiC、15R-SiC、4H-SiC 和。-SiC 型。碳化硅的物理性能？硬度很高，莫氏硬度為9.29.5，顯微硬度為33.4GPa。具有高的導(dǎo)熱性和負(fù)的溫度系 數(shù)。熱膨脹系數(shù)介于A12O3和S

16、i3N4之間，約為4.7X10-6/K，隨著溫度的升高，其熱 膨脹系數(shù)增大。高的熱導(dǎo)率和較小的熱膨脹系數(shù)使得它具有較好的抗熱沖擊性能。碳化物陶瓷主要有哪些？它們的共同特點(diǎn)是什么？SiC； B4C； TiC； ZrC； VC； TaC； WC； Mo2C。特點(diǎn)：熔點(diǎn)高。常用的壓電陶瓷的性能參數(shù)有哪些？彈性常數(shù)；機(jī)械品質(zhì)因素 壓電性、壓電常數(shù)與壓電方程機(jī)電耦合系數(shù)。什么是正壓電效應(yīng)？什么是逆壓電效應(yīng)？在沒有對(duì)稱中心的晶體上施加一個(gè)機(jī)械力時(shí)，則發(fā)生與應(yīng)力成比例的介質(zhì)極化，在品 體表面的兩電極上會(huì)出現(xiàn)等量的正、負(fù)電荷，電荷多少與力的大小成正比，當(dāng)機(jī)械力 撤去后，電荷會(huì)消失。當(dāng)在晶體上施加一個(gè)外電場引起

17、極化時(shí)，品體會(huì)發(fā)生形變，且 形變大小與電場成正比，若撤除電場，則晶體又恢復(fù)原狀。什么是超導(dǎo)體？超導(dǎo)體的主要類型有哪些？某種物質(zhì)冷卻到低溫時(shí)電阻突然變?yōu)榱?，同時(shí)物質(zhì)內(nèi)部失去磁通成為完全抗磁性的物 質(zhì)。從材料來分元素超導(dǎo)體、合金或化合物超導(dǎo)體、陶瓷超導(dǎo)體。從低溫處理方法液 氦溫區(qū)超導(dǎo)體，液氫溫區(qū)超導(dǎo)體，液氮溫區(qū)超導(dǎo)體和常溫超導(dǎo)體。舉例說明超導(dǎo)陶瓷的應(yīng)用？電力系統(tǒng)；交通運(yùn)輸；選礦和探礦；環(huán)保和醫(yī)藥；高能核實(shí)驗(yàn)和熱核聚變；電子工程。按晶體結(jié)構(gòu)：尖品石型（MFe2O4）；石榴石型（R3Fe5O12）；磁鉛石型（MFe12O19） （M為鐵族元素，R為稀土元素）。按性質(zhì)及用途：軟磁、硬磁、旋磁、矩磁、磁泡、 磁光、磁記錄材料等。按結(jié)晶狀態(tài)：單品體和多品體鐵氧體。按外觀形態(tài)：粉末、薄 膜和體材。什么是生物陶瓷？生物陶瓷應(yīng)具有哪些性能？能適用生命體的身體機(jī)能并能代替身體某一部分的陶瓷。與生物組織有良好的相容性； 有適當(dāng)?shù)纳锪W(xué)和生物學(xué)性能；有良好的加工性和臨床操作性；有耐消毒滅菌性能。什么是相變?cè)鲰g？ZrO2顆粒彌散在其它陶瓷基體中，當(dāng)