材料制备原理

1、溶胶：指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，不停地进行布朗运动的体系。凝胶：被分散的物质形成连续的网络骨架，骨架孔隙中充满液体或气体。溶胶一凝胶法：采用具有高化学活性的含材料成分的液体化合物为前驱体，在液相下 将这些原料均匀混合，并进行一系列的水解、缩聚化学反应，通过抑制各种反应条件， 在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经过陈化，胶粒间缓慢聚合，形成了三维空 间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。水热法：在特制的密闭反应器中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、 加压，创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解，并且 重结品而进行无机合成与材料

2、处理的方法。溶剂热法：将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒，采用类似于水热法的原理，以 制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料。化学气相沉积:两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之 间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到基片表面上。物理气相沉积：以物理机制来进行薄膜沉积而不涉及化学反应的制程技术。放电等离子体烧结：利用脉冲电流产生的脉冲能，放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬 时高温场实现致密化的快速烧结技术。9自蔓延高温合成:利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导做用来合成材料 的技术。等离子体：电离程度较高、电离电荷相反、数量相等的气体。物质的四态：宇

3、宙中物质存在的四种状态，包括固、液、气、等离子体态。12.SPS烧结：利用体加热和表面活化，实现材料的超快速致密化烧结。烧结：多孔状陶瓷坯体在高温条件下，表面积减小、孔隙率降低、机械性能提高的 致密化过程。固相烧结和液相烧结：在烧结温度下，粉末坯体在固态情况下达到致密化过程；粉 末坯体在烧结过程中有液相存在的烧结过程。烧成温度：陶瓷坯体烧成时获得最优性质时的相应温度。热压烧结：在烧结过程中同时对坯料施加压力，加速了致密化的过程。等静压烧结：将粉末压坯装入高压容器中，使粉料经受高温和均衡压力的作用，被 烧结成致密件。微波烧结：利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料 在电磁

4、场中的介质损耗使材料整体加热至烧结温度而实现致密化。19.SHS烧结：将粉末或压坯在真空或一定气氛中直接点燃，不加外载，凭自身反应放 热进行烧结和致密化。20.搅拌器的种类有电力搅拌器和磁力搅拌器。21溶胶凝胶法中固化处理分为干燥和热处理。22.自蔓延高温合成，或称燃烧合成。23.SHS技术而临的最大问题是合成过程难以控制。常用的SHS致密化技术有液相致密化技术、SHS粉末烧结致密化技术、SHS结合 压力致密化技术。用SPS来制备高密度、细品粒陶瓷不仅降低了烧结温度和提高了致密度，更主要是 极大地缩短了烧结时间。26. PSZ，ZTA，TZP，SPS，PTC？PSZ代表部分稳定氧化错；ZTA代

5、表氧化错增韧氧化铝；TZP代表四方氧化错多晶体;SPS代表放电等离子烧结法；PTC代表正温度系数热敏电阻。在材料科学领域，实验室和工业上最广泛采用气体放电获得等离子体的方法。粉体的各种制备方法有机械粉碎法、固相法、液相法、气相法。29 .溶胶凝胶法的使用范围？块体材料；多孔材料的制备；纤维材料的制备；复合材料的制备；超细粉体材料的制 备；薄膜和涂层材料的制备。溶胶一凝胶法制备块体材料的优点？纯度高；材料成分易控制；成分多元化；均匀性好；材料形状多样化；较低的温度下 进性合成并致密化。溶胶凝胶制备陶瓷粉体材料的优点？制备工艺简单、无需昂贵的设备；对多元组分体系，可大大增加其化学均匀性；反应 过程

6、易控制，可以调控凝胶的微观结构；材料可掺杂的范围较宽，化学计量准确，易 于改性；产物纯度高，烧结温度低。水热生长体系中的晶粒形成的三种基本类型？均匀溶液饱和析出机制；广泛应用“溶解-结品”机制；原位结品机制。简述水热与溶剂热合成存在的问题？无法观察晶体生长和材料合成的过程；温压控制严格、成本高；安全性差，加热时密 闭反应釜中流体体积膨胀，能够产生极大的压强；该反应的反应机理还有待分析。34 .与水热法相比，溶剂热法具有怎样的特点？抑制产物的氧化过程或水中氧的污染；可选择的原料的范围大；扩大了所能制备的目 标产物的范围；可以达到比水热合成更高的气压，有利于产物的结品；反应物中的结 构单元可以保留

7、到产物中，且不受破坏；有机溶剂的官能团和反应物或产物作用，生 成某些新型的在催化和储能方面有潜在应用的材料；非水溶剂的种类繁多。请画出水热与溶剂热合成的一般工艺流程图？选择反应物和反应介质；确定物料配方；优化配料顺序；装釜、封釜；确定反应温度、 压力、时间等实验条件；冷却、开釜；液、固分离；物相分析。简述影响水热与溶剂热反应的因素？温度；压强；pH值酸碱度；反应时间；杂质水热反应。化学气相沉积方法沉积的固体形态？在固体表面上生成薄膜、品须和品粒；在气体中生成粒子。影响化学气相沉积制备材料质量的几个主要因素？反应混合物的供应；沉积温度；衬底材料；系统内总压和气体总流速；反应系统装置 的因素；源材

8、料的纯度。同其它常规工艺方法相比，SHS技术具有的优点是什么？节省时间，能源利用充分；设备、工艺简单；产品纯度高，反应转化率接近100% ；不 仅能生产粉末，如果同时施加压力，还可以得到高密度的燃烧产品；产量高；扩大生 产规模简单，能够生产新产品；容易烧结；可以制造某些非化学计量比的产品、中间 产物以及亚稳定相等。电离气体成为等离子体的条件？当电离度大到一定程度，使带电粒子密度达到所产生的空间电荷足以限制其自身运动， 这样的“电离气体”才算转变成等离子体。否则，体系中虽有少数粒子电离，仍不过 是互不相关的各部分的简单加和，而不具备作为物质的第四态的典型性和特征，仍属 于气态。41 .比较干压与

9、等静压成型方法的特点？干压成型将粉料加少量结合剂，然后将造粒后的粉料置于钢模中，在压力机上加压形 成一定形状的坯体。优点：工艺简单，操作方便，周期短，效率高，便于实行自动化 生产；其成型的坯体密度大，尺寸精确，收缩小，机械强度高等。缺点：对大型坯体 生产有困难，模具磨损大、加工复杂、成本高；加压只能上下加压，压力分布不均， 致密度不均，收缩不均，会产生开裂、分层等现象。等静压成型利用液体介质不可压 缩性和均匀传递压力性的一种成型方法。可以成型以一般方法不能生产的形状复杂、 大件及细而长的制品，而且成型质量高。可以不增加操作难度而比较方便地提高成型 压力，而且压力作用效果比其他干压法好。由于坯体

10、各向受压力均匀，其密度高而且 均匀，烧成收缩小，因而不易变形。模具制作方便、寿命长、成本较低。可以少用或 不用粘接剂。但此设备价格昂贵。何谓粉体的粒度和粒度分布？颗粒在空间范围所占大小的线性尺寸，这是所有颗粒的平均大小。各种不同大小颗粒 所占的百分比；分为频率分布和累积分布。简述等离子体与气体的差异？气体通常是不导电的，等离子体则是一种导电流体而又在整体上保持电中性。组成粒 子间的作用力不同，气体分子间不存在静电磁力，而等离子体中的带电粒子之间存在 库仑力，并由此导致带电粒子群的种种特有的集体运动。作为一个带电粒子系，等离 子体的运动行为受到电磁场的影响和约束。粒度测定分析的常见方法有哪些？显

11、微镜法，筛分法，沉降法，激光法，X射线法，表面积法。影响球磨机粉碎效率的主要因素有哪些？球磨机的转速；研磨体的比重、大小及形状；球磨方式；球磨方式有湿法和干法两种。；料、球、水的比例；装料方式；球磨机直径；球磨机内衬的材质。什么是一次颗粒？二次颗粒？粉体颗粒中没有堆积、絮联等结构的最小单元。发生了一定程度团聚的颗粒。颗粒团聚原因有哪几种？分子间的范德华引力；颗粒间的静电引力；吸附水分的毛细管力；颗粒间的磁引力；颗粒表面不平滑引起的机械纠缠力。特种陶瓷的成形方法有哪些？注浆成型；热压铸成型；挤压成型；轧膜成型；干压成型；等静压成型；带式成型法。49简述热压铸成型的优缺点？优点设备简单、操作灵活方

12、便、劳动强度低、生产效率高、模具磨损小、使用寿命长 等优点，适合形状较复杂，精度要求较高的中小型产品的生产。缺点是工序较复杂、 能耗较大、工期较长、烧后制品的致密度偏低，不宜制作壁薄大而长的产品。制造AIO陶瓷的原料AIO粉为什么要预烧？预烧AIO粉质量如何检验？232323使Y -AI2O3全部转变为a -AI2O3,减少烧成收缩。排除AI2O3原料中的Na2O,提高 原料的纯度。染色法。由于a -AI2O3结构致密不会吸附染料，而Y -AI2O3是多孔的球 体结构，吸附能力强，因此可以通过吸附染料的多少来判断转化的程度。通常所用的 染料有茜素、亚甲基蓝等。未转化完全的A12O3颜色深，转化

13、完全的A12O3则染色浅。 光学显微镜法。根据a -A12O3和y -A12O3具有不同的折射率来判断转化情况，一般采用 折射率为1.730的二碘甲烷作为测定折射率用油。在偏光显微镜下，如果测得折射率大于1.730的则属于。-Al O，相反，小于1.730则属于丫 -Al O 。密度法。对于。-Al O和Y -A1O而言，a -A1O密度大，接近理论密度；而Y -A1O密度小。可以根据预烧 匕 Q匕 Q匕 Q后A12O3的密度来估算a -A12O3所占的数量，从而判断预烧质量的好坏。烧结方法有哪些？低温烧结；热压烧结；气氛烧结；微波烧结；电场烧结；超高压烧结；活化烧结；活 化热压烧结等。微波烧

14、结有哪些特点？整体加热；选择性加热；降低烧结温度；改善材料性能；控制性和无污染。银离子的抗菌机理？接触反应说：微量的银离子进入菌体内部，破坏了微生物细胞的呼吸系统及传输系统， 引起酶的破坏，从而达到抗菌作用。催化反应说：在光的作用下，由于银离子的催化 作用，将氧气或水中的溶解氧变成了活性氧，这种活性氧具有抗菌作用。氧化铝有哪些结晶型态？a-AlO，属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体; P-Al O，A1O含量很高的多铝232323酸盐矿物的总称；Y-Al2O3，是氧化铝的一种低温型态，等轴品系(a=0.791 nm)，尖 品石型结构，品体结构中氧原子呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中。简述氧化

15、铝原料的制备工艺？烧结、溶出、脱硅、分解和煅烧。与氧化物陶瓷比较，非氧化物陶瓷有何特点?非氧化物在自然界中很少存在，需要人工来合成原料，然后再按陶瓷工艺来做成陶瓷 制品；在原料的合成和陶瓷烧结时，易生成氧化物，因此必须在保护性气体中进行； 氧化物原子间的化学键主要是离子键，而非氧化物一般是键性很强的共价键，因此， 非氧化物陶瓷一般比氧化物难熔和难烧结。碳化硅原料的结晶形态及物理性能？a -SiC、6H-SiC、15R-SiC、4H-SiC 和。-SiC 型。碳化硅的物理性能？硬度很高，莫氏硬度为9.29.5，显微硬度为33.4GPa。具有高的导热性和负的温度系 数。热膨胀系数介于A12O3和S

16、i3N4之间，约为4.7X10-6/K，随着温度的升高，其热 膨胀系数增大。高的热导率和较小的热膨胀系数使得它具有较好的抗热冲击性能。碳化物陶瓷主要有哪些？它们的共同特点是什么？SiC； B4C； TiC； ZrC； VC； TaC； WC； Mo2C。特点：熔点高。常用的压电陶瓷的性能参数有哪些？弹性常数；机械品质因素 压电性、压电常数与压电方程机电耦合系数。什么是正压电效应？什么是逆压电效应？在没有对称中心的晶体上施加一个机械力时，则发生与应力成比例的介质极化，在品 体表面的两电极上会出现等量的正、负电荷，电荷多少与力的大小成正比，当机械力 撤去后，电荷会消失。当在晶体上施加一个外电场引起

17、极化时，品体会发生形变，且 形变大小与电场成正比，若撤除电场，则晶体又恢复原状。什么是超导体？超导体的主要类型有哪些？某种物质冷却到低温时电阻突然变为零，同时物质内部失去磁通成为完全抗磁性的物 质。从材料来分元素超导体、合金或化合物超导体、陶瓷超导体。从低温处理方法液 氦温区超导体，液氢温区超导体，液氮温区超导体和常温超导体。举例说明超导陶瓷的应用？电力系统；交通运输；选矿和探矿；环保和医药；高能核实验和热核聚变；电子工程。按晶体结构：尖品石型（MFe2O4）；石榴石型（R3Fe5O12）；磁铅石型（MFe12O19） （M为铁族元素，R为稀土元素）。按性质及用途：软磁、硬磁、旋磁、矩磁、磁泡、 磁光、磁记录材料等。按结晶状态：单品体和多品体铁氧体。按外观形态：粉末、薄 膜和体材。什么是生物陶瓷？生物陶瓷应具有哪些性能？能适用生命体的身体机能并能代替身体某一部分的陶瓷。与生物组织有良好的相容性； 有适当的生物力学和生物学性能；有良好的加工性和临床操作性；有耐消毒灭菌性能。什么是相变增韧？ZrO2颗粒弥散在其它陶瓷基体中，当