材料合成与制备2.doc

第一章单晶材料的制备1. 合成：指促使原子、分子结合而构成材料的化学过程。 制备：研究如何控制原子与分子使之构成有用的材料，还包括在更为宏观的尺度上或以更大的规模控制材料的结构，使之具备所需的性能和适用效能，即包括材料的加工、处理、装配和制造。区别：合成一般含有化学反应，有新物质生成，而制备则不一定。物质的提纯，设备的组装等可以叫制备但不能叫合成。同样得到一样目标物质，制备讲的是结果，合成更侧重过程。合成与制备就是建立原子、分子的新排列，从微观到宏观尺度对结构予以控制，从而制造材料和零件的过程。2. 单晶体定义：晶体内部的原子呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序 。特点：整个材料只有一个晶粒组成，材料具有良好的均一性和结构完成性，表现出优异的电、磁、光、热等性能。3. 形变再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度之后，在变形基体中，重新生成无畸变的新晶粒的过程叫再结晶。再结晶包括成核与长大两个基本过程。4.退火是将材料加热至某一温度，保温后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。其主要目的是均匀材料的化学成分及组织，消除内应力和加工硬化。退火过程三个阶段：回复，再结晶，晶粒长大。5.固相固相平衡的晶体生长：（1）回复阶段不涉及大角度晶面的迁动；（2）通过点缺陷消除、位错的对消和重新排列来实现；（3）过程是均匀的。低温下回复：主要涉及点缺陷的运动。如空位与间隙原子相遇便复合，点缺陷密度大大下降。中温下回复:位错可以在滑移面上滑移或交滑移,使异号位错相遇相消,位错密度下降。高温下回复:位错除了滑移外，还可攀移，实现多边化，即形成亚晶。6. 回复过程中随着组织结构的变化，物理和机械性能也有变化，它们向着未形变前的值变化。回复阶段不涉及大角度晶面的迁动；通过点缺陷消除、位错的对消和重新排列来实现；过程是均匀的。测量：量热法、硬度测量法、X射线衍射法、位错法和电阻法7.应变退火再结晶驱动力。W-q：形变金属的机械储存能，再结晶主要推动力。Gs：晶粒表面自由能。G0：晶粒取向之间的自由能差。(1)经塑性变形后，储存大量的应变能。在产生应变时，发生的自由能变化近似等于做功减去释放的热量。该能量是应变退火再结晶的主要推动力(2)Gs是晶粒的表面自由能(3)G0是不同晶粒取向之间的自由能差，取向不合适则能量高8.晶粒长大推动力：晶粒长大是通过晶粒间的迁移；推动力是晶粒间界自由能（晶界能）的减少。晶粒的异常长大（二次再结晶）:将再结晶完成后的金属继续加热至某一温度以上，或更长时间的保温，会有少数晶粒优先长大，成为特别粗大的晶粒，而其周围较细的晶粒则逐渐被吞食掉，整个金属由少数比再结晶后晶粒要大几十倍甚至几百倍的特大晶粒组成。原因：织构抑制；第二相粒子的溶解；厚度抑制；9. 影响晶粒长大的因素:(1)温度:温度越高晶粒长大速度越快。一定温度下，晶粒长到极限尺寸后就不再长大，但提高温度后晶粒将继续长大；（2）杂质与合金元素：杂质及合金元素渗入基体后阻碍晶界运动；（3）第二相粒子：弥散分布的第二相粒子阻碍晶界的移动，可使晶粒长大受到抑制；（4）相邻晶粒的位向差：晶界的界面能与相邻晶粒的位向差有关，小角度晶界界面能低，故界面移动的驱动力小，晶界移动速度低。10. 固相固相平衡的晶体生长常用方法：应变-退火技术、烧结、退玻璃化等。11. 烧结就是加热压实多晶体，烧结过程中晶粒长大的推动力主要是由残余应变、反向应变和晶粒维度效应等因素引起。烧结仅用于非金属材料中的晶粒长大。（1）利用烧结法钇铁石榴石Y3Fe5O12、BeO、Al2O3等晶粒长大。（2）气孔、添加物、原始晶粒的尺寸等均影响烧结生长晶体。（3）如果在热压中升高温度，烧结所引起的晶体长大将更为显著。固相固相平衡的晶体生长：优点：能在较低温度下生长；生长晶体的形状预先固定。缺点：难以控制成核以形成大晶粒。12. 从液相中生长晶体的一般理论：单组分液固平衡的单晶生长技术，是目前使用最广泛的生长技术，基本方法是控制凝固而生长，即控制成核。在单元复相系统中，相平衡条件是系统中共存相的摩尔吉布斯自由能相等，即化学势相等；在多元系统中，相平衡条件是各组元在共存的各相中的化学势相等。13.液相晶体生长的基本原理：生长界面必须处于过冷状态。过冷状态：熔融金属或合金冷却到平衡的凝固点(或液相线温度)以下，而没有凝固的现象。14.对于亚稳态的理解：（1）整个系统的吉布斯自由能可能存在几个极小值，其中最小的极小值相当于系统的稳定态，其它较大的极小值相当于亚稳态。（2）亚稳态在一定限度内是稳定的状态。（3）亚稳态间及亚稳态与稳定态间存在能量位垒，亚稳态与稳定态间的能量位垒来自界面能。15.相变驱动力气相生长系统中的相变驱动力:fP：过饱和蒸汽压 PP0，(即气体有一定的过饱和度)。溶液生长系统中的相变驱动力：fC ：溶液的过饱和度 CC0，相变发生,溶液要有一定的过饱和度。熔体生长系统中的相变驱动力：fT：熔体的过冷度 TTm。16.均匀形核系统自由能的变化：一定体积的液体转变为固体，体积自由能下降；增加了液-固相界面，增加了表面自由能。（1）0 r 长大几率，则晶核不能长大（2）r =r* (临界半径)，G= G max= G *，消失几率=长大几率，临界状态（3）r* r as） 同质外延（ae= as） 张应变（ae as ）10.溅射成膜：溅射是指荷能粒子（如正离子）轰击靶材时，使靶材表面原子或原子团逸出的现象。逸出的原子在工件表面形成与靶材表面成分相同的薄膜。这种制备薄膜的方法称为溅射成膜。溅射成膜优点：溅射原子能量高，膜层和基体附着力强；可以方便的制取高熔点物质的薄膜；可精确控制膜成分,便于自动化操作，工业化生产。11.溅射机制。溅射蒸发论：观点：轰击离子将能量转移到靶上产生局部高温区，局部区域蒸发。缺陷：溅射粒子的分布并非余弦规律；溅射量与入射离子和靶材原子质量之比有关；溅射量取决于入射粒子方向。动量转移理论：观点：轰击离子与靶材原子发生弹性碰撞，发生了动量转移。12.溅射率（定义）：溅射率影响因素：入射离子能量；入射角度；靶材及表面晶体结构；正离子的种类。13.反应溅射：为溅射化合物薄膜，通常在反应气氛下实现溅射，即将活性气体混入放电气体中，就可以控制成膜的组成和性质，这种方法叫反应溅射。离子镀：将真空蒸镀与溅射结合起来，利用真空蒸镀来镀膜，利用溅射来清洗基片表面。14. 分析形变再结晶驱动力并作出简要说明（作业题）应变退火再结晶驱动力（1）经塑性变形后，储存大量的应变能。在产生应变时，发生的自由能变化近似等于做功减去释放的热量。该能量是应变退火再结晶的主要推动力；（2）Gs是晶粒的表面自由能；（3）G0是不同晶粒取向之间的自由能差，取向不合适则能量高。15.化学气相沉积：当形成的薄膜除了从原材料获得组成元素外，还在基片表面与其他组分发生化学反应，获得与原成分不同的薄膜材料，这种存在化学反应的气相沉积称为CVD。16.17. 物理激励反应过程：（1） 利用气体辉光放电：将反应气体等离子化，从而使反应气体活化，降低反应温度。（2） 利用光激励反应：光的辐射可以选择反应气体吸收波段，或者利用其他感光性物质激励反应气体。（3） 激光激励。18. 影响CVD薄膜的主要参数：（1）反应体系成分：CVD原料通常要求室温下为气体，或选用具有较高蒸气压的液体或固体等材料。（2）气体的组成：气体的浓度控制关系到薄膜生长速度。（3）压力：CVD制膜可采用封管法、开管法和减压法。（4）温度：一般而言，随着温度的升高，薄膜生长速度也随之增加，但在一定温度后，生长即增加缓慢。19. CVD设备包括：反应室、加热系统、气体控制和排气系统四个部分。20. CVD的优缺点21. 三束：激光束、离子束、电子束 。22. 薄膜生长过程：激光照射使靶材局部熔化蒸发，产生原子、分子或者分子团簇，之后在激光能量的进一步激发下形成等离子体羽辉。沉积在基片表面，形成薄膜。控制淀积速率和成膜条件，结合退火处理就可以得到优良的外延薄膜。23. L-MBE生长薄膜的机理：本质上是在分子束外延条件下实现激光蒸镀；在较低的气体分压下使激光羽辉中的物质的平均自由程远大于靶与基片的距离；高质量的L-MBE膜的主要特征是单相性，表面平滑性和界面完整性。24. L-MBE方法的技术特点：可以原位生长与靶材成分相同的化学计量比的薄膜；可以精确控制外延膜生长，适合于进行薄膜生长的人工设计和剪裁；适合在一台设备上制备多种材料薄膜；可用于成膜机理研究。25. 离子束增强沉积：是一种将离子注入及薄膜沉积两者融为一体的材料表面改性和优化技术。26. 溶胶、凝胶和沉淀物的区分：溶胶（Sol）是由孤立的细小粒子或大分子组成，分散在溶液中的胶体体系。凝胶（Gel）是一种由细小粒子聚集而成三维网状结构的具有固态特征的胶态体系，凝胶中渗有连续的分散相介质。按分散相介质不同可分为水凝胶、醇凝胶和气凝胶。 沉淀物（precipitate）由孤立粒子聚集体组成而区别于凝胶。27. 溶胶凝胶法：就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成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。凝胶经过干燥、烧结固化制备出氧化物或其它化合物固体。 28. 凝胶的一般干燥过程：湿凝胶的一般干燥过程或以观察到三个现象：持续的收缩与硬化；B）产生应力；C）破裂。液相在凝胶孔中形成弯月面，使凝胶承受一个毛细管压力，将颗粒挤压在一起。 湿凝胶在初期干燥过程中，因有足够的液相填充于凝胶孔中，凝胶体积的减少与蒸发了的液体的体积相等，无毛细力起作用。当进一步蒸发使凝胶体积减少量小于蒸发掉的液体体积时，此时29. 传统干燥方法存在的问题：传统的干燥方法如室温或加热条件下让溶剂自然挥发或通过减压使溶剂挥发，都不可避免地造成气凝胶的体积逐步收缩，以致开裂碎化，这是因为气凝胶中毛细孔内的流体在气液相交界面上存在着表面张力的缘故。30. 超临界干燥技术：超临界流体技术是近30年在发达国家中蓬勃发展起来的一门新型化工分离、干燥技术，广泛应用于新型复合材料的制备及材料表面的改性、废水处理、物质的精密分离、有效成分的提取、干燥等涉及材料、化工、医药、食品及化学加工等领域。超临界干燥是在干燥介质临界温度和临界压力的条件下进行干燥，它可以避免物料在干燥过程中的收缩和碎裂，从而保持物料原有的结构与状态，防止初级纳米粒子的团聚和凝并，这对于各种纳米材料的制备极具意义。31. 溶胶凝胶法的优点：反应温度低；材料纯度高，均匀性好；产品形状可控；可以控制孔隙度，制备多孔材料。溶胶凝胶法的缺点：原料成本较高；存在残留小孔洞；存在残留的碳；较长的反应时间；有机溶剂对人体有一定的危害性。32.溶胶凝胶法的制备过程1）、醇盐的水解：水解反应：金属醇盐水解反应形成羟基化的产物和相应的醇M(OR)n+xH2O=M(OH)x(OR)n-x+xROH-M(OH)n2）. 缩聚反应：失水缩聚：-M-OH+HO-M-=-M-O-M-+H2O；失醇缩聚：-M-OR+HO-M-=-M-O-M-+ROH；聚合物的增长包括长大和再结合过程3）胶凝化脱水凝胶化-胶粒脱水，扩散层中电解质浓度增加，凝胶化能垒逐渐减小 胶粒浓度增加，悬浮体系的稳定性被破坏，发生胶凝化形成多孔的，玻璃状的，具有三维网络结构的凝胶。胶凝的形成是指整个体系都被交联的时刻。4） 陈化过程：反应混合液中凝胶放置老化后，固态网络自发进行收缩。 最终结果是使凝胶强度增大。胶体陈化作用：是胶体由于压力的加大、温度的升高，或随时间的发展而脱水，过渡为偏胶体，形成稳定产物的现象。例如，二氧化硅凝胶体（蛋白石）玉髓微晶石英石英。 5） 干燥：去除网孔中液体的过程。6） 烧结：在高表面能作用下，使凝胶内部孔度缩小的致密化过程。 价格低廉、易产业化33. 溶胶-凝胶工艺参数金属无机盐前驱体选择受金属离子大小、电位性及配位数等多种因素影响易水解、技术成熟、可通过调节pH值控制反应进程价格昂贵、醇盐反应活性极大、在空气中易水解、不易大规模生产、受烷基的体积和配位影响金属醇盐水解度的影响：水解度R4，加速硅脂键的水解，形成分子量大的网状聚合物，聚合物的孔隙度和比表面积大，从而缩短了凝胶化时间.。水解度R4，硅脂键水解不充分，形成分子量小、链状结构、网孔较小的聚合物，凝胶时间延长 。PH值的影响：反应速率。在高PH值条件下，可以制得高孔隙率、大孔径及高比表面积的产物；在低PH值条件下，产物致密且比表面积小。反应温度的影响： 反应温度对凝胶时间以及是否凝胶有直接关系 ；升高温度可以缩短体系的凝胶时间；。提高温度对醇盐的水解有利。对水解活性低的醇盐（如硅醇盐），常在加热下进行水解，当体系的温度升高后，体系中分子的平均动能增加，分子运动速率提高，这样就提高了反应基团之间的碰撞的几率，而且可以使更多的前驱体原料成为活化分子，这相当于提高了醇盐的水解活性，从而促进了水解反应的进行，最终缩短了凝胶时间。34.溶胶凝胶合成中常用的醇盐第4章 复合材料的制备1. 复合材料分类：按增强材料形态分类；按增强纤维种类分类；按基体材料分类；按材料作用分类。（1）按基体材料分 ：a.树脂基：聚酯、环氧、聚碳酸酯、聚酰亚胺等 60年代；b.金属基：Al、Ti、Ni、Mg、Zn、Co及其合金 70年代；c.陶瓷基：Al2O3、ZrO2及非氧化物 80年代 。（2）按增强相形状分 ：a.颗粒 均布、各向同性；b.纤维（长、短纤维和晶须） 各向异性或同性 ； c.层片 各向异性. (3)按应用目的分 结构复合材料 树脂基 250 功能复合材料 换能 热电、光电、声电等（注重力学性能） 金属基 800 （注重物理性能） 阻尼吸声 陶瓷基 1500 导电导磁 碳/碳 3000 屏蔽 水泥基 摩擦磨耗 烧蚀2.复合材料的性能：取决于基体相、增强相种类及数量，其次是它们的结合界面、成型工艺等。3.复合材料设计三个层次：单层设计 - 微观力学方法；层合体设计 - 宏观力学方法；产品结构设计 - 结构力学方法。特点：性能可设计性强（可调因素多）；材料设计与结构设计相关联；性能预测性差 ，如: 加和法 ；没有考虑界面结合的影响，预测性很差。 4. 聚合物基复合材料的主要性能： 比强度、比模量大；耐疲劳性能好；减震性好；过载时安全性好； 具有多种功能性； 良好的加工工艺性。5. 金属基复合材料的主要性能：高比强度、比模量；导热、导电性能；热膨胀系数小、尺寸稳定性好；良好的高温性能； 耐磨性好；良好的疲劳性能和断裂韧性； 不吸潮、不老化、气密性好。6. 陶瓷基复合材料的主要性能。优异性能：强度高、硬度大、耐高温、抗氧化、高温下抗磨损性好、耐化学腐蚀性优良，热膨胀系数和相对密度较小。局限性：抗弯强度不高，断裂韧性低，制备工艺复杂。7. 玻璃纤维GF的制备：制玻璃球铂金坩埚熔融小漏孔拉丝涂浸润剂并股成纱纺织成布、毡或带。浸润剂作用：使纤维柔顺，防止磨损。8.GF的性能：(1).力学性能：a.抗拉强度：比块玻璃高一个数量级；直径d, 强度；长度，强度。b.弹性模量：与铝相当，为钢的1/3倍。因密度低2.5，比模量高。c.断裂延伸率：低 3%(2).热学性能：a.导热系数：比块玻璃低12个数量级。b.耐热性：普通Na-Ca-Si玻纤 500;耐热玻纤(石英，高硅氧) 1200 。(3)电性能：碱玻璃电绝缘性差，随湿度，绝缘性。无碱玻璃电绝缘性好。(4). 耐蚀性：纤维比表面积大，化学稳定性差。加入网络形成体可改善耐蚀性。9.碳纤维CF：由有机纤维经高温固相反应（脱氢、交联、环化、石墨化）而得，主要成分为碳的无机纤维。具有重量轻、强度高、模量高、导电、导热、膨胀系数小、自润滑、耐高温、化学稳定性好等特点。10.碳纤维CF制备方法：碳化法 生产长纤维：拉丝：制有机长纤维；牵伸：规整环状结构，使其平行于轴向，提高结晶度。 预氧化：低温，400 ，防止热塑化。碳化：10002000，保护性气氛下，脱氢、交联、环化，得乱层环状石墨。石墨化： 20003000，乱层环结构向三维石墨结构转化，形成聚合碳结晶。气相法 生产短纤维：高温分解小分子有机物，气相沉积纤维结晶。11. CF 性能：力学性能：强度约为GF的2倍；模量约为GF的35倍；密度低1.72，所以比强度、比模量高；断裂延伸率0.52%。热学性能：升华温度高达3800，耐高温性好。热膨胀系数小，纵向为负。 物理性能：导热、导电、自润滑。化学性能：耐酸碱性强，高温抗氧化性差。与金属复合易引起电偶腐蚀。12.芳纶纤维KF(高强度有机纤维)：可用作防弹头盔，自行车链轮，航空、航天器，芳纶复合防弹衣，等。13.复合界面：复合过程中，材料通过润湿、渗透、扩散和化学反应形成一层成分、结构不同于两相的过渡层微区界面。14.典型界面结合：物理结合（机械咬合 + 次价键结合）；扩散融合；化学结合。15.增强材料的表面处理：为改善纤维表面的浸润性，提高界面结合力，对纤维进行的预处理 表面改性。要点：不同的复合体系应采用不同的处理方法。树脂基 提高化学结合；金属及陶瓷基 抑制化学反应。（1）玻璃纤维：引入偶联剂。（2）碳纤维：氧化法 - 提高表面粗造度和极性；沉积法 -CVD沉积碳晶须；电聚合法 - 接枝高分子支链。（3）芳纶等有机纤维：等离子处理，使苯环氧化成 -COOH、 -OH ；或接枝聚合生成高分子支链。（4）与金属基复合的纤维：目的： 提高浸润性，抑制化学反应。措施：降低复合温度，减少高温停留时间；涂覆隔离层。如CF、BF表面涂SiC，镀覆金属层，改善浸润性。如Al2O3纤维镀Cu、Ni等。16. 手糊工艺：用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型，室温（或加热）、无压（或低压）条件下固化，脱模成制品的工艺方法。17. 模压成型工艺：将一定量的模压料放入金属对模中，在一定的温度和压力作用下，固化成型并脱模后得到复合材料制品的一种方法。过程：树脂与填料-置于型腔中-合模加压-成型固化。模压料：片状模塑料；团状模塑料；散状模塑料。18. 缠绕工艺三大过程：预浸、缠绕、固化脱模。缠绕线型需满足的要求：纤维既不重叠又不离缝，均匀连续布满芯模表面；纤维在芯模表面位置固定，不打滑。缠绕线型分类：环向缠绕，纵向平面缠绕，螺旋缠绕。19. 金属基复合材料按基体材料分类：铝基复合材料；镁基复合材料；镍基复合材料；钛基复合材料。按增强材料分类：颗粒、晶须增强金属基复合材料；纤维、片层增强金属基复合材料。20. 钛基复合材料中最常用的增强体是硼纤维，这是由于钛与硼的热膨胀系数比较接近。21. 改善基体与增强体的润湿性措施：(1) 改善固体增强材料的表面状态和化学成分：纤维增强复合材料（清洗、腐蚀；表面涂层）；颗粒增强复合材料（高温加热）（2） 改变液态金属的化学成分：纯金属的表面张力高，难以润湿纤维；合金化降低固液界面能，提高润湿性。（3）改变加工温度：C/Al复合材料难以润湿，原因是Al很容易氧化生成氧化铝膜。润湿温度1050。C/Al 润湿角（4） 改变工作环境：SV和LV力随气体性质有所变化。22. 由于复合材料包含有两种或两种以上的相，要使组分间相互协调、配合，则这两相间必须具备物理相容性和化学相容性。23. 基体和增强体之间的热膨胀系数：（1） f m，界面中基体残余热应力为正值。一般要求避免高的残余热应力。24. 解决相容性问题的工艺：高速工艺：箔片和纤维快速通过压辊（1-2s）；低温工艺: 热压法（830，15min）；涂层工艺: Al2O3/NiCr, B/Ti 碳化硅，碳化硼钨25. 金属基复合材料的强化：(1)影响强化的因素：a.粒子增强复合材料：增强粒子高度弥散地分布，阻碍位错运动。粒子直径一般在0.010.1范围内时增强效果最好。b.纤维增强复合材料：复合效果取决于纤维和基体的性质、界面物理、化学的作用以及纤维的含量、长度、排列方式等因素。为了达到纤维增强的目的，必须注意以下问题：应选择强度和弹性模量都高于基体的纤维材料作增强剂。纤维和基体之间要有一定的粘结作用，但结合力不能过大，容易形成脆性断裂。纤维的排布方向要和构件的受力方向一致，才能发挥增强作用。纤维和基体的热膨胀系数应相适应。纤维所占的体积百分比必须大于一定的体积含有率。（2） 强化类型：a.位错强化；b.细晶强化：细晶强化在于随晶粒尺寸减小，晶界增多，阻碍位错移动能力提高，因而强化了金属。c.弥散强化。26. 陶瓷基复合材料：所用的陶瓷纤维（或晶须）有SiC、Si3N4和Al2O3等。陶瓷基复合材料主要有四大系列：Al2O3-ZrO2系列；SiC-SiC系列；Si3N4系列；SiC-Si3N4系列。27. 纤维（晶须）表面处理技术目的：主要改善纤维（晶须）与基体在物理上和化学上的相容性，提高纤维（晶须）与基体的结合强度，减少或避免纤维与基体之间的有害化学反应的发生，从而提高复合材料的性能。28. 陶瓷纤维（晶须）与陶瓷基体复合过程中的匹配原则：（1）增强材料弹性模量要高。（2）增强材料和基体材料热膨胀系数相近。（3）在制造过程中，应避免纤维或晶须与基体在高温处理时两者发生化学反应。（4）确保增强材料与基体材料界面之间的结合强度。29. 陶瓷和粉末冶金工艺通常包括粉末制备、坯块成型和烧结工艺三个工序。30. 注浆成型包括石膏模制做、粉浆制备和粉浆浇注。注浆成型的关键是浆料的制备。在制备浆料时，需要加入分散悬浮剂、粘结剂、除气剂和滴定剂。成型过程：将物料和水经研磨后制成一定浓度的悬浮粉浆，注入具有所需形状的石膏模具，空心注浆时，在模壁吸附浆料达要求厚度时，还需将多余浆料倒出；拆开模具取注件，干燥，烧结。31. 压力渗滤法生产过程（背过）：首先将晶须(短切纤维)预成型为坯件，然后经表面处理，置于石膏模具中，在压力作用下使料浆充满晶须(短切纤维)预成型坯件的缝隙。料浆中的液体经过过滤器排入过滤腔，而留在模具内的经加压烧结形成晶须(短切纤维)补强陶瓷基复合材料。32. 流延法成型：流延法成形与注浆成形类似，不同之处在于所成型的制品形状、尺寸及溶剂排除方式不同，要获得膜厚度在10微米以下的陶瓷膜必须用流延法。33. 所谓烧结就是指在高温作用下，瓷料发生一系列物理化学变化并由松散状态逐渐致密化，且机械强度大大提高的过程。根据烧结时是否存在明显的液相，烧结过程可分为固相烧结和液相烧结。固相烧结：固相烧结过程，在升温阶段发生水分和有机物的蒸发和挥发，成型剂和吸附气体的排除，颗粒内应力的消除，再结晶等过程。液相烧结：在高温保温时，液相烧结过程的三个阶段：形成液相和颗粒重排；固相在液相中的溶解和析出；固相骨架的形成。在冷却阶段，液相凝固。34.热压法优点：所需成型压力小；降低烧结温度、缩短烧结时间；容易获得接近理论密度、气孔率接近于零的烧结体；容易得到细晶粒的组织和实现晶体的取向效应、可获得具有良好机械性能、电性能的制品；可生产形状复杂、尺寸较精确的制品。缺点：生产效率低、成本高。35. 等静压成型是使粉料在各向同时均匀受压的一种成型工艺，有干袋法和湿袋法两种。36. 反应烧结与其他烧结工艺相比，其主要特点：反应烧结时，质量增加；烧结坯件不收缩，尺寸不变；物质迁移过程发生在长距离范围内，反应速度取决于传质和传热过程；液相反应烧结液相和固相间发生化学反应。37.加压方式对坯体密度的影响38.利用气体与基体的反应合成制备陶瓷基复合材料的方法有CVD 和CVI， 二者的主要差异在于前者的析出的场所是基体的表面，而后者的析出的场所是基体(预成形体)的内侧。 第5章 功能陶瓷的合成与制备1. 要以性能的改进来改善陶瓷材料的功能性，可以从以下两方面进行：（1）. 改变材料的组成（2） . 改变工艺条件 微观结构产生变化薄膜化、 微粒化、纤维化、气孔化、复合化等。2. 在功能陶瓷的制备过程中还应具备下列技术要素:(1) 原材料：高纯超细、粒度分布均匀；(2) 化学组成：可以精确调整和控制；(3) 精密加工：精密可靠，而且尺寸和形状可根据需 要进行设计；(4) 烧结：可根据需要进行温度、湿度、气氛和压力控制。3. 超微细粉料的制备方法（固、液、气）：（1）固相法（粉体是由固相原料制得的 ）：机械粉碎法；固相反应法；燃烧法；热分解法。（2）液相法：原理：选择合适的可溶性金属盐类按要求计量配制成溶液，再选择一种合适的沉淀剂或用蒸发、升华、水解等操作，使金属离子均匀沉淀或结晶出来，最后将沉淀或结晶脱水或加热分解而得到陶瓷粉体。 包括：沉淀法，水解法，溶剂蒸发法，溶胶凝胶法（用金属醇盐的水解和聚合反应制备金属氧化物或金属氢氧化物的均匀溶胶，然后将溶胶浓缩成透明凝胶，凝胶经干燥，热处理可得到所需微粉。）（3）气相法：原理：直接利用气体，或者通过各种手段将物质转变为气体，使之在气体状态下发生物理变化或者化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成微细粉体的方法。包括蒸发凝聚法 (升华法），气相反应法。4. 成型方法 ：模压成型，等静压成型，挤压成型，注浆成型，热压铸成型。5. 陶瓷烧结方法：常压烧结，热压烧结，热等静压烧结，反应烧结，二次反应烧结。6. 超导体：是指当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。迈斯纳效应（完全抗磁性）7. 超导体的分类：元素超导体；合金或化合物超导体；氧化物超导体（超导陶瓷）。8. 超导体的性能很多，但表征超导材料的基本参量有：临界温度Tc、临界磁场Hc、临界电流Ic和磁化强度M。9. Tc的测量方法：电阻测量法：要求样品内超导相是均质的；磁测量法：伴随着常导态超导态转变，样品从顺磁性转变为抗磁性，样品的磁化率发生很大的变化。10. 超导陶瓷的制备 高温熔烧法：高温熔烧法又分为二次烧结法和三次烧结法，是制造高温陶瓷的主要方法。工艺关键是应使其缺氧。影响超导电性的主要因素是元素的组成和烧结条件。11. 敏感陶瓷按其相应的特性，可把这些材料分别称作热敏、湿敏、光敏、压敏、气敏及电敏感陶瓷。12. 热敏陶瓷是指电阻率随温度发生明显变化的材料。分为正温度系数热敏陶瓷，负温度系数热敏陶瓷，临界温度系数热敏陶瓷。13. BaTiO3的化学计量比偏离半导化采用在真空、惰性气体或还原性气体中加热BaTiO3。采用掺杂使BaTiO3半导化的方法之一是施主掺杂法，该法也称原子价控制法。采用掺杂使BaTiO3半导化的方法之二是AST掺杂法。14. BaTiO3PTC陶瓷的生产工艺：以居里点Tc为100的PTC BaTiO3陶瓷为例。A、原料：应采用高纯度的原料，把Fe、Mg等杂质含量控制在最低限度。一般控制在0.01mol%以下。B、掺杂：施主掺杂物La2O3、Nb2O5、Y2O3等宜在合成时引入，含量在0.20.3mol%这样一个狭窄的范围内。C、瓷料制备及成型：传统的工艺难以解决纯度和均匀性的问题，现已经开始采用液相法（高纯BaCl2和TiCl4混合液与草酸（H2C2O4)反应。D、烧成：PTC陶瓷必须在空气或氧气氛中烧成。15.影响PTC热敏陶瓷性能的因素：A、组成对居里温度的影响：不同的PTC热敏陶瓷对Tc有不同的要求。通过控制BaTiO3的居里点可以解决。通过改变组成，即加入某些化合物可以达到改变Tc的目的。具有与Ba2+、Ti4+离子大小、价态相似的金属离子，可以取代Ba2+、Ti4+离子，形成连续固溶体。如PbTiO3 （高于120，Tc=490）、 SrTiO3（低于120，Tc=-150）。B、晶粒大小的影响：BaTiO3热敏陶瓷的PTC特性的高低，与陶瓷的晶粒大小密切相关。研究表明，晶粒在5um左右的细晶陶瓷具有极高的正温度系数。要获得细晶陶瓷，首先要求原料细、纯、匀、来源稳定，其次可通过添加一些晶粒生长抑制剂，达到均匀细小净粒结构的目的。此外，加入玻璃形成剂和控制升温速度也可以抑制晶粒长大。C、化学计算比（Ba/Ti）的影响：在TiO2稍微过量时会呈现低电阻率；在Ba过量时电阻率会增高，且使瓷料易于实现细晶化。D、Al2O3对PTC陶瓷的影响： Al3+在BaTiO3基陶瓷中有三种存在位置：A