材料合成与制备试题

材料合成与制备试题材料合成与制备试题 一 填空题1 聚合物基复合材料的制备大致可以分为4个步骤答增强 物的铺放 确定材料形状 基体注入 基体固化 2 均匀相成核和非均匀相成核答在晶体生长过程中 新相核的发生 和长大称为成核过程 成核过程可分为均匀成核和非均匀成核 所谓的均匀成核 是指在一个热力学体系内 各处的成核几率相等 由于热力学体系的涨落现象 在某个瞬间 体系中某个局部区域偏 离平衡态 出现密度涨落 这时 这个小局部区域中的原子或分子 可能一时聚集起来成为新相的原子集团 称为胚芽 这些胚芽在另一个瞬间可能又解体成为原始态的原子或分子 但某些满足一定条件的胚芽可能成为晶体生长的核心 如果这时有相变驱动力的作用 这些胚芽可以发展成为新的相核 进而生长成为晶体 晶核的形成存在一个临界半径 当晶核半径小于此半径时 晶核趋 于消失 只有当其半径大于此半径时 晶核才稳定地长大 所谓非均匀成核 是指体系在外来质点 容器壁或原有晶体表面上 形成的核 在此类体系中 成核几率在空间各点不同 自然界中的雨雪冰雹等的形成都属于非均匀成核 际上 在所有物质体系中都会发生非均匀成核 有目的地利用体系的非均匀成核 可以达到特殊的效果和作用 二 名词解释非均匀成核非均匀成核 是指体系在外来质点 容器 壁或原有晶体表面上形成的核 分子束外延法实际上是改进型的三温度法 当制备三元混晶半导体化合物薄膜时 在加一蒸发源 就形成了四 温度法 模压成型法将复合材料片材或模塑料放入金属对模中 在温度和压 力作用下 材料充满模腔 固化成型 脱模制得产品的方法 闪蒸法把合金做成粉末或微细颗粒 在高温加热器或坩锅蒸发源中 使一个一个的颗粒瞬间完全蒸发 真空蒸镀将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华 使之在工件 或基片表面析出的过程 物理气相沉积在真空条件下 用物理的方法 将材料汽化成原子 分子或使其电离成离子 并通过气相过程 在材料或工件表面沉积 一层具有某些特殊性能的薄膜 化学镀通常称为无电源电镀 是利用还原剂从所镀物质的溶液中以 化学还原作用 在镀件的固液两相界面上析出和沉积得到镀层的技 术 喷射成型工艺通过喷枪将短切纤维和雾化树脂同时喷射到模具表面 经棍压 固化制得复合材料制件的方法 短纤维沉积预成型将短纤维预先制成与制品形状相似的疏松毡状毛 坯 然后再浸渍胶液 经压紧固化而得到复合材料制品 三 简答题1 均匀形核必须具备的条件答 必须过冷 过冷度越大 形核驱动力越大 必须具备与一定过冷相适应的能量起伏 G 或 结构起伏r 当 T增大时 G 和r 都减小 此时的形核率增大 2 溅射与蒸发的异同点答同在真空中进行 异蒸发制膜是将材料加热汽化 溅射制膜是用离子轰击靶材 将其原子打出 3 固相 固相平衡的晶答优点生长温度低缺点难以控制成4 画出非晶态材料 原理答5 复合材料的制件设计答根据制品的要求选选择成型方法 6 水热发生长单晶的优答可生长低温固相单优点a 可生长高b 可生长高c 晶体发育缺点设备要求高 需要优质籽晶7 熔体生长单晶所用坩埚答 不溶或仅微溶于熔体 尽可能地不含有能 输 容易清洗 表面杂质 在正常适用条件下 有低的孔隙率以利于 8 薄膜材料制备中 蒸答 1 能加热到平衡蒸易于加工或制成所需晶体生长的优缺点 晶体形 状可预先固定 核以形成大晶粒 理示意图计过程材 F M 根据单向性能铺层设 计 根 工装模具设计 成型工艺实验 优缺点单晶 高粘度材料 高蒸汽压 分解压的材料 高蒸汽压 分解压的材料 ZnO2 VO2 好 几何形状完美 质量好 晶 不能直接观察 生长速率慢 周期长 50 3埚材料遵循那些原 则体 输运到熔体中区的杂质 质都能除去 有高强度和物理稳定 性 于排气 需形状的坩埚 蒸发源材料选择则是应考虑那三个原则蒸气压为 1 33 10 2 1 3 3Pa 的蒸发温度 根据材料的工艺性30天 2 要求坩锅材料具 3 能承载一定量的9 请画出功能材料的工答10 注射成型工艺流 程答11 分析手糊制品翘曲答 固化剂用量过大 制品太薄 制 品厚度不均匀 树脂集聚 脱模太早 树脂 后处理过早或温12 制备非晶态固体必答 1 必须形成原子 2 必须将这种热力变 13 画出真空袋成型的答14 在单晶材料制备中答具有化学稳定性 的待蒸镀材料 工艺技术和性能检测关系图程图曲和变形的原因大 或不对称 脂 固化度不够 温度不均 须解决那两个问题或分子混乱排列的状态 力学上的亚稳态在一定 的温度范围内保存下来 的工艺流程图 是不是过冷度越大越好 使之不向晶态转15 手糊成型工艺流程答三 论述题1 Al2O3粉末 的制备方答工业氧化铝粉体的生酸法或碱法处理而得产很少使用 但能提高纯度氧化铝粉体制有以下四种方法 1 铵明矾热解法粉体 2 有机铝盐加水 3 铝的水中放电 4 铝的铵碳酸盐程图方法生产一般采用拜耳法 它是将含铝量高的天然矿得 碱法处理是近代炼铝工业中制造氧化铝的主提取贫矿中的氧化铝 因而是有发展前途的一种制备是将高纯度铝盐和金属铝分别热解 氧化法硫酸铝铵 Al2 NH4 2 SO4 4 24H2O 在空气中热水分解法电 分解法盐热分解法 矿物 如铝矾土用主要方法 酸法生方法 化而制得的 主要热分解制备Al2O32 影响CVD薄膜参数主要是哪些 答CVD中影响薄膜质量的主要工艺参数有沉积温度 反应气体组成 工作气压 基板温度 气体流量等 其中温度是最重要的影响因素 由于不同反应体系沉积机制不同 沉积温度对不同沉积反应影响的 程度是不同的 而对于同一反应体系 不同的沉积温度将决定沉积材料是单晶 多 晶 无定形物 甚至不发生沉积 一般说来 沉积温