材料合成與制備方法-復(fù)習(xí)

1、考試方式：閉卷滿分：100分題型一、填空題（1分×10空）二、選擇題（2分×10）三、名詞解釋（5分×4）四、簡答題（6分×5）五、論述題 （10分×2）（前四章）,材料合成與制備方法 復(fù)習(xí),重點：前四章,1-溶膠－凝膠法,1 . 溶膠（Sol） 又稱膠體溶液。指在液體介質(zhì)（主要是液體）中 分散了1-100nm粒子(基本單元)，且在分散體系中保持固體物質(zhì)不沉淀的膠體體

2、系。溶膠也是指微小的固體顆粒懸浮分散在液相中，并且不停地進(jìn)行布朗運(yùn)動的體系。,溶膠態(tài)分散系示例,概念,2. 凝膠（Gel）膠體顆?；蚋呔畚锓肿酉嗷ソ宦?lián)，空間網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展，最終使得溶膠液逐步失去流動性，在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙中充滿液體的非流動半固態(tài)的分散體系，它是含有亞微米孔和聚合鏈的相互連接的堅實的網(wǎng)絡(luò)。,3. 溶膠－凝膠法：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

3、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)間充滿了失去流動性的溶劑。,4. 雙電層溶膠體系中，靜電引力使顆粒吸引反離子向其表面靠攏，并排斥同離子，固體表面電荷與溶液中反電荷形成了雙電層結(jié)構(gòu)。,2. 提高溶膠穩(wěn)定性的三個基本途徑(1)使膠粒帶表面電荷；(2) 利用空間位阻效應(yīng)；(3)利用溶劑化效應(yīng)。,1. 溶膠不是物質(zhì)而是一種“狀態(tài)”。,3. 溶膠-凝膠過程，按照溶膠的形成原理分為膠體型無機(jī)、聚合物

4、型、絡(luò)合物型,4. 溶膠形成過程中催化劑的影響,5. 凝膠點是指流變性質(zhì)的突然改變，即容器傾斜45º時，溶膠不流動,知識點,1. 如何用溶膠凝膠法制備薄膜及涂層？,將溶液或溶膠通過適當(dāng)方法在基板上形成液膜，經(jīng)凝膠化后通過熱處理可轉(zhuǎn)變成無定形態(tài)（或多晶態(tài)）膜或涂層,提拉浸漬法,旋轉(zhuǎn)涂覆法,絲網(wǎng)印刷法,噴霧涂層法 電沉積法 細(xì)管涂鍍技術(shù),2. 溶膠凝膠法制備薄膜及涂層的成膜機(jī)理是什么？將處理的基底和溶膠相接觸，在基底毛細(xì)孔

5、產(chǎn)生的附加壓力下，溶膠傾向于進(jìn)入基底孔隙，當(dāng)其中介質(zhì)水被吸入孔道內(nèi)同時膠體粒子的流動受阻在表面截留，增濃，縮合，聚結(jié)而成為一層凝膠膜。,簡答與論述,,3. 凝膠的產(chǎn)生途徑有哪些？,改變溫度：利用物質(zhì)在同一種溶液中的不同溫度時的溶解度不同， 通過升、降溫度來實現(xiàn)膠凝，從而形成凝膠;轉(zhuǎn)換溶劑：用分散相溶解度較小的溶劑替換溶膠中原有的溶劑可以 使體系膠凝，從而得到凝膠，如固體酒精的制備;加電解質(zhì)：溶液中加人

6、含有相反電荷的大量電解質(zhì)也可以引起膠凝而得到凝膠，如在Fe(OH)3溶膠中加人電解質(zhì)KCI可使其膠凝;進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)：使高分子溶液或溶膠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生膠凝而形成凝膠，如硅酸凝膠、硅一鋁凝膠的形成。除去溶劑：使聚合產(chǎn)物的濃度增大，當(dāng)存在一定程度的交聯(lián)時，發(fā)生溶膠-凝膠的轉(zhuǎn)變，粘度突然增大。用酸或堿催化以促進(jìn)水解和縮聚反應(yīng)的發(fā)生。,4. 溶膠形成過程中水解度的影響（加水量），并舉例說明？,水解度R≥2，TEOS水解反應(yīng)使大部分的-OR

7、基團(tuán)脫離，產(chǎn)生-OH基團(tuán)，形成了部分水解的帶有-OH的硅烷，在這些部分水解的硅烷之間容易反應(yīng)形成二聚體，這些二聚體不再進(jìn)行水解，而是發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而縮短了凝膠化時間. 水解度R≤2，水解反應(yīng)則產(chǎn)生了部分水解的帶有-OH的硅烷，從而消耗掉大部分水，縮聚反應(yīng)較早發(fā)生，形成TEOS的二聚體，硅酸濃度減少，凝膠時間延長,（1）系統(tǒng)含水量比較低的情況下：反應(yīng)產(chǎn)物一直受到水解速度的控制，更傾向于形成鏈狀結(jié)構(gòu)：,以研究最多的Si(

8、OR)4（R＝CH3，C2H5）－ROH－H2O系統(tǒng)為例，體系中最先發(fā)生水解反應(yīng)：,,（2）當(dāng)加水量增大時：由于水解速度快，聚合反應(yīng)主要或全部以失水縮聚的方式進(jìn)行，從而形成具有二維或三維結(jié)構(gòu)的聚合物，其水解和縮聚反應(yīng)可表達(dá)為：總的凈反應(yīng)為：,9,水熱法在特制的密閉反應(yīng)器（高壓釜）中，采用水溶液作為反應(yīng)體系，通過對反應(yīng)體系加熱、加壓(或自生蒸氣壓），創(chuàng)造一個相對高溫、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)晶而進(jìn)行

9、無機(jī)合成與材料處理的一種有效方法。,2-水熱與溶劑熱合成法,概念,2. 溶劑熱法將水熱法中的水換成有機(jī)溶劑或非水溶媒（例如：有機(jī)胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），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?3.水熱與溶劑熱合成的生產(chǎn)設(shè)備為高壓釜，有不銹鋼外殼和聚四氟乙烯內(nèi)襯構(gòu)成,10,水熱生長體系中的晶粒形成有哪三種機(jī)制？,“均勻溶液飽和析出”機(jī)制由于水熱反應(yīng)溫度和體系壓力的升高，溶質(zhì)在溶液中溶解度降低

10、并達(dá)到飽和，以某種化合物結(jié)晶態(tài)形式從溶液中析出。,“溶解-結(jié)晶”機(jī)制所謂“溶解”是指水熱反應(yīng)初期，前驅(qū)物微粒之間的團(tuán)聚和聯(lián)接遭到破壞，從而使微粒自身在水熱介質(zhì)中溶解，以離子或離子團(tuán)的形式進(jìn)入溶液，進(jìn)而成核、結(jié)晶而形成晶粒。當(dāng)水熱介質(zhì)中溶質(zhì)的濃度高于晶粒的成核所需要的過飽和度時，體系內(nèi)發(fā)生晶粒的成核和生長，隨著結(jié)晶過程的進(jìn)行，介質(zhì)中用于結(jié)晶的物料濃度又變得低于前驅(qū)物的溶解度，這使得前驅(qū)物的溶解繼續(xù)進(jìn)行。如此反復(fù)，只要反應(yīng)時間足夠長，前驅(qū)物

11、將完全溶解，生成相應(yīng)的晶粒。,“原位結(jié)晶”機(jī)制當(dāng)選用常溫常壓下不可溶的固體粉末，凝膠或沉淀為前驅(qū)物時，如果前驅(qū)物和晶相的溶解度相差不是很大時，或者“溶解-結(jié)晶”的動力學(xué)速度過慢，則前驅(qū)物可以經(jīng)過脫去羥基（或脫水），原子原位重排而轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)。,簡答和論述,（1）營養(yǎng)料在水熱介質(zhì)里溶解，以離子、分子團(tuán)的形式進(jìn)入溶液（溶解階段）；（2）由于體系中存在十分有效的熱對流及溶解區(qū)和生長之間的濃度差，這些離子、分子或離子團(tuán)被輸運(yùn)到生長區(qū)（輸運(yùn)階段

12、）；（3）離子、分子或離子團(tuán)在生長界面上吸附、分解與脫附；（4）吸附物質(zhì)在界面上的運(yùn)動；（5）結(jié)晶。,水熱條件下晶體生長包括哪幾個步驟？,粉體的晶粒粒度與粉體形成時的成核速度有關(guān)，成核速度越快，由此制得的粉體的晶粒粒度就越小，對于溶液體系，如果采取一定的措施，加快成核速度，即在相對較短的時間內(nèi)形成相對較多的晶核，由于在成核過程中溶質(zhì)被大量消耗，在生長過程所提供的溶質(zhì)就會相對減少，則可以使產(chǎn)物的晶粒粒度減少。,為什么在水熱合成體系中

13、，在不改變其它反應(yīng)條件的情況下，在一相當(dāng)短的時間內(nèi)使反應(yīng)物濃度有極大的增加，可以大大加快成核速率，從而達(dá)到減小產(chǎn)物晶粒粒度的目的？,在高溫高壓的水熱體系中，水的性質(zhì)發(fā)生哪些變化及對水熱反應(yīng)的影響？離子積升高，水的電離常數(shù)隨反應(yīng)溫度壓力的上升而增加，常溫常壓不溶于水的礦物或有機(jī)物會溶解，水熱條件下也能誘發(fā)離子反應(yīng)或促進(jìn)水解反應(yīng)。水的粘度和表面張力隨溫度升高而下降，這使得離子和分子的活動性大為增加，在水熱溶液中存在著十分有效的擴(kuò)散，

14、從而使得水熱晶體生長較其他水溶液晶體生長具有更快的生長速率。水的熱擴(kuò)散系數(shù)增加，水的密度降低水熱溶液比常溫常壓下具有更大的對流驅(qū)動力，促進(jìn)基元物質(zhì)在界面運(yùn)動，有利于成核結(jié)晶。蒸汽壓變高，可以增加分子間碰撞的機(jī)會而加速反應(yīng),填充度通常在50%-80%為宜。,3-電解合成,14,電解液按其組成及結(jié)構(gòu)分為：電解質(zhì)溶液、熔融電解質(zhì),濃度增大時，電導(dǎo)率均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。原因：在一定濃度范圍內(nèi)，隨著電解質(zhì)溶液濃度的增加，電解質(zhì)溶

15、液中導(dǎo)電質(zhì)點數(shù)量的增加占主導(dǎo)，因而溶液的電導(dǎo)率隨之增加；當(dāng)濃度增加到一定程度后，由于溶液中離子間的距離減小，相互作用增強(qiáng)，使離子運(yùn)動速度減小，電導(dǎo)率下降。,電解質(zhì)溶液的濃度如何影響電導(dǎo)率？,電極反應(yīng)作為一種界面反應(yīng)，是直接在“電極/溶液”界面上實現(xiàn)的。,電極上產(chǎn)生超電位的原因：濃差過電位、電阻過電位、活化過電位,簡答,知識點,15,什么是電動勢和理論分解電壓？電動勢：在一個電化學(xué)反應(yīng)器中，當(dāng)無電流通過時，兩電極之間自發(fā)產(chǎn)生的電

16、位差。對電解池來說，則為電解反應(yīng)所需的最低電壓值，也就是理論分解電壓。,金屬的電位序有什么實用意義？由電位序可知，在標(biāo)準(zhǔn)情況下氫前面的金屬都是容易氧化的金屬，氫后面的是難氧化的金屬，前面的金屬能把電位序表中排在后面的金屬從鹽溶液中置換出來；可計算由任何兩組金屬組成的電池的電動勢。,電解合成的基本原理是什么？通電前，電解質(zhì)中的離子常處于無秩序的運(yùn)動中，通直流電后，離子作定向運(yùn)動。陽離子向陰極移動，在陰極得到電子，被還原；陰離子向陽極

17、移動，在陽極失去電子，被氧化。,16,什么是電解定律（法拉第定律）電解時，電極上發(fā)生變化的質(zhì)量與通過的電量成正比，且每通過1F電量可析出1mol任何物質(zhì)。,什么是槽電壓？槽電壓由下述各電壓組成：反抗電解質(zhì)電阻所需的電壓：電解質(zhì)像普通的導(dǎo)體一樣對電流通過有一種阻力，反抗這種阻力所需的電壓 ＝ IR1完成電解反應(yīng)所需的電壓：該電壓用來克服電解過程中所產(chǎn)生的原電池的電動勢 ＝ E可逆電解過程的超電壓，?E不可逆反抗輸送電流金

18、屬導(dǎo)體的電阻和反抗接觸電阻需要的電壓 ＝ IR2 E槽＝E可逆+ ?E不可逆+IR1+ IR2,17,在電極與溶液之間形成的界面上進(jìn)行的電極反應(yīng)分為哪幾個步驟？反應(yīng)物粒子自溶液本體向電極表面?zhèn)鬟f反應(yīng)物粒子在電極表面或電極表面附近液層中進(jìn)行某種轉(zhuǎn)化在電極與溶液之間的界面上進(jìn)行得失電子的電極反應(yīng)電極反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面或電極表面附近液層中進(jìn)行某種轉(zhuǎn)化電極反應(yīng)產(chǎn)物自電極表面向溶液本體傳遞。,電流密度如何影響著

19、陰極析出物的狀態(tài)？電流密度低：晶核生長充分，生成大的晶狀沉積物（沉淀）電流密度高：成核速率大于晶體生長速率，細(xì)的晶粒或粉末狀。電流密度很高：晶體朝著金屬離子濃集的那邊生長，呈樹狀或團(tuán)粒狀。 導(dǎo)致H2的析出，在極板上生成斑點 pH值的局部增高而沉淀出一些氫氧化物或堿式鹽,18,什么是陽極效應(yīng)？端電壓急劇升高，電流則強(qiáng)烈下降，同時，電解質(zhì)與電極之間呈現(xiàn)潤濕不良現(xiàn)象，電解質(zhì)好像被一層

20、氣體膜隔開似的，電極周圍還出現(xiàn)細(xì)微火花放電的光圈。,4-化學(xué)氣相沉積,19,CVD過程中，原料可以用氣態(tài)源也可以用液態(tài)源,液態(tài)源的輸送方法：冒泡法、加熱液態(tài)源、液態(tài)源直接注入法（噴淋法）,CVD加熱系統(tǒng)反應(yīng)室的側(cè)壁溫度為Tw，放置硅片的基座溫度為Ts熱壁式CVD系統(tǒng)：Tw等于Ts冷壁式CVD系統(tǒng)： Tw小于Ts 冷壁系統(tǒng)能夠降低在側(cè)壁上的沉積，減小了反應(yīng)劑的損耗，也減小壁上顆粒剝離對沉積薄膜質(zhì)量的影響。,知識點,20,

21、在一個基片上沉積多層薄膜時采用模塊式CVD：多個反應(yīng)室，不同薄膜分別沉積，互不干擾；基片通過機(jī)械手在真空下傳遞，不引入外界污染。,21,什么是氣缺現(xiàn)象？如何減緩這種現(xiàn)象？在LPCVD系統(tǒng)中，因為表面反應(yīng)速度控制沉積速率，而表面反應(yīng)速度又正比于表面上的反應(yīng)劑濃度，要想在各個硅片表面上沉積厚度相同的薄膜，就應(yīng)該保證各個硅片表面上的反應(yīng)劑濃度是相同的。然而對于只有一個入氣口的反應(yīng)室來說，沿氣流方向因反應(yīng)劑不斷消耗，靠近入氣口處沉積的膜較

22、厚，遠(yuǎn)離入氣口處沉積的膜較薄 ，稱這種現(xiàn)象為氣缺現(xiàn)象。,什么是化學(xué)氣相沉積？通過化學(xué)反應(yīng)的方式，利用加熱、等離子激勵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)。,簡答和論述,,(1)由于反應(yīng)速度隨著溫度的升高而加快，可通過在水平方向上逐漸提高溫度來加快反應(yīng)速度，從而提高沉積速率，補(bǔ)償氣缺效應(yīng)的影響，減小各處沉積厚度的差別。(2)采用分布式的氣體入口，就是反應(yīng)劑氣體通過一系

23、列氣體口注入到反應(yīng)室中。需要特殊設(shè)計的沉積室來限制氣流交叉效應(yīng)。(3)增加反應(yīng)室中的氣流速度。當(dāng)氣流速度增加的時候，在單位時間內(nèi)，靠近氣體入口處的沉積速率不變，薄膜沉積所消耗的反應(yīng)劑絕對數(shù)量也就沒有改變，但所消耗的比例降低，更多的反應(yīng)劑氣體能夠輸運(yùn)到下游，在各個硅片上所沉積的薄膜厚度也變得更均勻一些。,,化學(xué)氣相沉積按照哪五個主要步驟進(jìn)行？(a)反應(yīng)物已擴(kuò)散通過界面邊界層；(b)反應(yīng)物吸附在基片的表面；(c)化學(xué)沉積反應(yīng)發(fā)生，表面

24、遷移；(d)部分生成物已擴(kuò)散通過界面邊界層；(e)生成物與反應(yīng)物進(jìn)入主氣流里，并離開系統(tǒng),雷諾數(shù)如何判斷流動的方式？Re2100, 湍流,24,什么是定向凝固？在材料部分熔化狀態(tài)下，通過移動固－液界面，以實現(xiàn)晶體特定方向生長。途徑：采用強(qiáng)制手段，在凝固金屬和未凝固金屬熔體中建立起特定方向的溫度梯度，從而使熔體沿著與熱流相反的方向凝固，最終得到具有特定取向柱狀晶。,5-定向凝固,二元合金的凝固過程中固液界面液相區(qū)內(nèi)形成成分過冷條

25、件？1. 由于溶質(zhì)原子在液相中固溶度>固相中固溶度，當(dāng)單向合金冷卻凝固時，溶質(zhì)原子被排擠到液相中去，在液相一側(cè)，形成溶質(zhì)原子的富集層。隨著離開固液界面距離增大，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低。2. 在凝固過程中，由于外界冷卻作用，在固液界面固相一側(cè)不同位置上的實際溫度不同，外界冷卻能力強(qiáng)，實際溫度低；相反實際溫度高。如果在固液界面液相一側(cè)，溶液中的實際溫度低于平衡時液相線溫度，出現(xiàn)過冷現(xiàn)象，形成固相的可能性而影響界面的穩(wěn)定性。,如何判斷

26、液固界面穩(wěn)定性（對平界面、胞晶、枝晶形態(tài))？,晶體生長過程中,,若不存在成分過冷，當(dāng)平直的固液界面上產(chǎn)生凸起，過熱的環(huán)境會將其熔化，平面界面繼續(xù)保持。,若界面前沿存在成分過冷，界面前沿形成的凸起會因為處于過冷區(qū)而發(fā)展，平界面失穩(wěn)，導(dǎo)致樹枝晶的形成。,27,,什么是液態(tài)金屬冷卻法（LMC法）？常用的液態(tài)金屬有哪些？在快速凝固法的基礎(chǔ)上，以液態(tài)金屬代替水，作為模殼的冷卻介質(zhì)，模殼直接浸入液態(tài)金屬冷卻劑中，散熱大大加強(qiáng)，以至在感應(yīng)器底部迅速

27、發(fā)生熱平衡，造成很高的溫度梯度。實驗室：Ga-In合金和Ga-In-Sn合金工業(yè)應(yīng)用：Sn液,28,什么是連續(xù)定向凝固技術(shù)（OCC法） ？鑄型溫度高于金屬或合金液的凝固溫度。鑄型只能約束金屬或合金液的形狀，而不會在其表面發(fā)生金屬的凝固。凝固界面通常是凸向液相的。這一凝固界面形態(tài)利于獲得定向或單晶凝固組織。例如：制備單晶銅導(dǎo)線,6-固相合成方法的概念,29,低熱固相反應(yīng)在室溫或近室溫（≤100℃）的條件下，固相化合物之間所進(jìn)

28、行的化學(xué)反應(yīng)。,固相反應(yīng)經(jīng)歷四個階段： 擴(kuò)散——反應(yīng)——成核——生長,低熱固相反應(yīng)的溫度很低，一般在小于100℃。在通常情況下僅需要反應(yīng)物在瑪瑙研缽中研磨即可。,固相反應(yīng)一旦發(fā)生即可進(jìn)行完全，不存在化學(xué)平衡。,知識點,30,靠分子間力(范德華力)相連，晶格容易變形，外界分子容易地嵌入,固體,分子固體 ——延伸固體,一維固體二維固體三維固體 ——,低維固體,零維晶體 ——,穩(wěn)定性最強(qiáng),反應(yīng)活性最強(qiáng),,,,化學(xué)鍵作用僅在分

29、子范圍內(nèi)有效，作用最弱，分子的可移動性強(qiáng),化學(xué)鍵作用貫穿整個晶格，致密的結(jié)構(gòu)，外界物質(zhì)難進(jìn)入,,反應(yīng)活性,,固體結(jié)構(gòu)對其反應(yīng)性的影響,零維結(jié)構(gòu)>一維結(jié)構(gòu)>二維結(jié)構(gòu)>三維結(jié)構(gòu),固相合成的原理是什么？起始于兩個反應(yīng)物分子的擴(kuò)散接觸，生成的產(chǎn)物分子分散在母體反應(yīng)物中，只能當(dāng)作一種雜質(zhì)或缺陷的分散存在。當(dāng)產(chǎn)物分子集積到一定大小，才能出現(xiàn)產(chǎn)物的晶核，從而完成成核過程。隨著晶核的長大，達(dá)到一定的大小后出現(xiàn)產(chǎn)物的獨立晶相。,

30、什么是固相反應(yīng)的拓?fù)浠瘜W(xué)控制原理？ 液相反應(yīng)中：反應(yīng)物分子處于溶劑的包圍中，分子碰撞機(jī)會各向均等，因而反應(yīng)主要由反應(yīng)物的分子結(jié)構(gòu)決定。固相反應(yīng)中：各固體反應(yīng)物的晶格高度序排列，晶格分子移動困難合適取向的晶面上的分子足夠地靠近，并提供反應(yīng)中心，使固相反應(yīng)得以進(jìn)行，這就是固相反應(yīng)特有的拓?fù)浠瘜W(xué)控制原理。,顆粒尺寸對固相反應(yīng)的影響？,32,在固相條件下，化學(xué)反應(yīng)的速率通常與反應(yīng)劑的表面積成正比。反應(yīng)物的顆粒尺寸不同，它們的比表面積及

31、固體缺陷結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變化。,顆粒越小，比表面?，反應(yīng)截面? ，? 反應(yīng)能力和擴(kuò)散能力?,反應(yīng)物粒徑分布的影響：顆粒尺寸分布越集中對反應(yīng)速率越有利,33,什么是礦化劑，礦化劑對固相反應(yīng)的影響？礦化劑：在反應(yīng)過程中不與反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物起化學(xué)反應(yīng),但可以不同的方式和程度影響反應(yīng)的某些物質(zhì)。礦化劑作用1.形成固溶體，從而使晶格活化2.形成低共熔物，使物系在較低溫度下出現(xiàn)液相，加速擴(kuò)散和對固體的溶解3.形成某種活性中間體，處于活化狀態(tài)

32、4.礦化劑對反應(yīng)物離子產(chǎn)生極化，促使其晶格畸變和活化,34,7-熱壓燒結(jié),,熱壓燒結(jié)：指在對置于限定形狀的石墨模具中的松散粉末或?qū)Ψ勰号骷訜岬耐瑫r，對其施加單袖壓力的燒結(jié)過程。宏觀定義：粉體原料經(jīng)過成型、加熱到低于熔點的溫度，發(fā)生固結(jié)、氣孔率下降、體積收縮、致密度提高、晶粒增大，變成堅硬的燒結(jié)體，這個現(xiàn)象稱為燒結(jié)。微觀定義：固態(tài)中分子（或原子）的相互吸引，通過加熱，質(zhì)點獲得足夠的能量，進(jìn)行遷移使粉末體產(chǎn)生顆粒粘結(jié)，產(chǎn)生強(qiáng)度并導(dǎo)致致

33、密化和再結(jié)晶,概念,35,燒結(jié)是一個自發(fā)的不可逆過程，系統(tǒng)表面能降低是推動燒結(jié)進(jìn)行的基本動力。,黏附作用是燒結(jié)的初級階段，導(dǎo)致粉體顆粒間產(chǎn)生鍵合、靠攏和重排，并開始形成接觸區(qū)的一個原因。,熱壓燒結(jié)常用的模具材料是石墨,在熱壓燒結(jié)的擴(kuò)散傳質(zhì)過程中，頸部空位過剩，空位從頸部表面不斷地向顆粒的其他部位擴(kuò)散，而固體質(zhì)點則向頸部逆向擴(kuò)散，達(dá)到氣孔充填的結(jié)果。,粘滯流動與塑性流動粘性流動傳質(zhì)：在在外力場（如表面張力）作用下質(zhì)點(或空位)優(yōu)先沿此作

34、用力的方向移動，呈現(xiàn)定向物質(zhì)流。塑性流動傳質(zhì)：如果表面張力足以使晶體產(chǎn)生位錯，這時質(zhì)點通過整排原子的運(yùn)動或晶面的滑移來實現(xiàn)物質(zhì)傳遞。,知識點,36,什么是溶解和沉淀傳質(zhì)？固相分散于液相中，并通過液相的毛細(xì)管作用在頸部重新排列，成為更緊密的堆積物；細(xì)小顆粒（其溶解度較高）以及一般顆粒的表面凸起部分溶解進(jìn)入液相，并通過液相移到粗顆粒表面（這里溶解度較低）而沉淀下來 。,什么是熱等靜壓 ？對裝于包套之中的松散粉末加熱的同時從各個方向?qū)υ?/p>

35、樣進(jìn)行均勻加壓的燒結(jié)過程。壓力傳遞介質(zhì)為惰性氣體。,熱壓燒結(jié)過程中，什么是蒸發(fā)和凝聚（氣相傳質(zhì)）？由于顆粒之間表面曲率的差異，造成各部分蒸氣壓不同，物質(zhì)從蒸氣壓鉸高的凸曲面蒸發(fā)，通過氣相傳遞．在蒸氣壓較低的凹曲面處(兩顆粒間的預(yù)部）凝聚，這樣就使顆粒間的接觸面積增加，顆粒和氣孔的形狀改變，從而使頸部逐漸被填充，導(dǎo)致坯體逐步致密化。,37,,自蔓延合成方法的概念利用化學(xué)反應(yīng)放出的熱量使燃燒反應(yīng)自發(fā)的進(jìn)行下去，以獲得具有指定成分和結(jié)構(gòu)的

36、燃燒產(chǎn)物。,8-自蔓延高溫合成,自蔓延合成的要求：1、劇烈的放熱反應(yīng)2、產(chǎn)物的絕熱燃燒溫度Ta大于1800K；絕熱溫度Ta大于產(chǎn)物熔點，存在液相，反應(yīng)易進(jìn)行,38,如何利用離心自蔓延高溫合成制備鋼管陶瓷內(nèi)襯？即將鋁熱劑置于鋼管內(nèi)，旋轉(zhuǎn)鋼管，然后將鋁熱劑點燃。鋁熱劑發(fā)生反應(yīng)并放出大量的熱，使得燃燒合成產(chǎn)物熔化。由于金屬比重較氧化物大，這樣在離心力作用下金屬和氧化物發(fā)生分離，使之氧化物位于最內(nèi)層，金屬位于鋼管和氧化物之間，這樣制成的

37、陶瓷復(fù)合管。,SHS焊接陶瓷的原理是什么？利用活性元素在陶瓷的界面處與陶瓷發(fā)生界面反應(yīng)來改善陶瓷的表面狀態(tài)，以提高焊料反應(yīng)產(chǎn)物與陶瓷的潤濕性。,9-SPS合成技術(shù)原理,1. 等離子燒結(jié)技術(shù)通過將特殊電控制裝置發(fā)生的直流脈沖電壓加到粉體試樣上，除了能利用通常放電加工所引起的燒結(jié)促進(jìn)作用（放電沖擊壓力和焦耳加熱）外，還有效利用脈沖放電初期粉體間產(chǎn)生的火花放電現(xiàn)象（瞬間產(chǎn)生高溫等離子體）所引起的燒結(jié)促進(jìn)作用通過瞬時高溫場實現(xiàn)致密化的

38、快速燒結(jié)技術(shù)。2 等離子體由大量的帶電粒子組成的非束縛態(tài)的宏觀體系,概念,,10-激光合成,激光是如何產(chǎn)生的？把材料中處于低能級的電子送到高能級上，并積累起來成為粒子反轉(zhuǎn)分布，然后再給高能級上的電子一個適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)力量，電子便會突然從高能級躍回到低能級，伴隨著這種躍遷，原子會以光的形式釋放能量，這種能量很大的光就是激光。,激光的一些特性與材料合成的關(guān)系？利用激光的方向性，可實現(xiàn)微區(qū)域的高溫化學(xué)反應(yīng)激光的單色性，使光子的能量與

39、反應(yīng)所需激活能相匹配，是提高量子效率的一個基本條件，激勵某些化學(xué)反應(yīng) 。利用激光的高亮度，可以使它成為一種特殊的熱源，利用這種熱源直接加熱、蒸發(fā)、解離化學(xué)物質(zhì)，就可以使許多繁雜、艱難的化學(xué)操作變得簡單可行。利用激光的能量集中，可以進(jìn)行材料的表面熱處理和表面氧化,,微波加熱大體上可認(rèn)為是介電加熱效應(yīng)由于微波是一種每秒振蕩上百億次的電磁場，放在這樣的電磁場中，分子的排列方向就要每秒鐘隨之改變上百億次，這樣，大量分子吸收了微波的能量而高