材料制备技术复习题

《材料制备技术》复习题

1.形变退火再结晶的驱动力是什么？

2.什么样的材料适合用形变退火再结晶法制备单晶材料？

3.适合用于形变退火再结晶法制备单晶的形变方法有哪些？

4.简述形变退火法制备单晶的工艺过程。

5.从能力守恒原理讨论直拉法晶体生长中如何控制晶体直径？

6.从熔体中生长单晶常用的方法有哪些？

7.简述定向凝固法制备单晶的工艺过程。

8.简述区域熔化法制备单晶的工艺过程。

9.比较定向凝固法和区域熔化法制备单晶的异同点和优缺点。

10.什么叫Brigman法？

11.什么叫改进的Brigman法？

12.什么叫PVD?

13.什么叫CVD?

14.简述直流溅射发制备薄膜的工艺过程。

15.简述溅射机制。

16.什么叫闪蒸法？为什么要用闪蒸法？

17.什么叫双蒸法？为什么要用双蒸法？

18.什么是离子镀？为什么要用离子镀？

19.什么是高频溅射？为什么要用高频溅射？

20.什么叫磁控溅射？为什么要用磁控溅射？

21.在单晶材料制备中，都有一个提升设备。对这个提升设备有什么基本要求？

22.什么是蒸发源？有哪些蒸发源种类？

23.对蒸发源材料有什么要求？

24.对定向凝固中用的坩埚有什么要求？

25.液相-固相平衡生长中选晶原理是什么？有哪些选晶方法和结构？

26.在单晶材料制备时，希望熔体中有非均匀形核点吗？

27.在非晶材料制备中，希望熔体中有非均匀形核点吗？

28.液态急冷法制备非晶态材料的原理是什么？

29.什么样的合金容易形成非晶态好合金？

30.合金粘度对非晶态形成有什么影响？

31.简述液态急冷法制备非晶材料的工艺。

32.简述几种液态急冷法制备非晶态材料的具体方法。

33.液态急冷法制备非晶材料对所用的极冷板有什么要求？

34.如何制备大块非晶材料？

35.液态急冷法制备非晶材料中的临界冷却速度指的是什么？

36.临界冷却速度和非晶形成能力之间是什么关系？

37.非晶态材料有哪些特性？

38.什么叫玻璃化元素？

39.什么叫晶化温度？它和非晶态材料的稳定性之间什么关系？

40.什么叫玻璃化转变温度？它和非晶态形成能力什么关系？

【CN110060830A】磁性纳米功能材料的制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910235984.4 (22)申请日 2019.03.27 (71)申请人吴荣臻地址 518055 广东省深圳市南山区南方科技大学湖畔二栋 (72)发明人吴荣臻　韩臻　 (74)专利代理机构北京华识知识产权代理有限公司 11530 代理人汪浩 (51)Int.Cl. H01F 1/01(2006.01) H01F 41/00(2006.01) (54)发明名称磁性纳米功能材料的制备方法(57)摘要本发明公开了磁性纳米功能材料的制备方法，该制备方法包括：（a）将三价铁盐水合物、金属盐（包括钒、钪的金属盐）和乙酸盐混合，得到混合物；（b）向混合物中添加多羟基化合物、搅拌、超声处理，得到混合溶液；（c）将混合溶液升温至160-180℃，并保温密闭反应8-10h；（d）将反应后的混合溶液磁性分离，收集沉淀物、洗涤、真空干燥，即得所述磁性纳米材料；本发明制备方法制备得到的磁性纳米功能材料具备优异的磁性能和吸附性能、催化性能等与负载金属种类相关的特性，而且制作成本较低；此外，该制备方法能够促进纳米材料的生长，提高产率，且操作简单，仅需一步反应，利于工业生产。权利要求书1页说明书8页附图14页CN 110060830 A 2019.07.26 C N 110060830 A

权　利　要　求　书1/1页CN 110060830 A 1.磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（a）将三价铁盐水合物、金属盐和乙酸盐混合，得到混合物；（b）向混合物中添加多羟基化合物、搅拌、超声处理，得到混合溶液；（c）将混合溶液升温至160-180℃，并保温密闭反应8-10h；（d）将反应后的混合溶液磁性分离，收集沉淀物、洗涤、真空干燥，即得所述磁性纳米功能材料。 2.根据权利要求1所述磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述三价铁盐水合物与金属盐的摩尔比为10∶（0.5-6）。 3.根据权利要求1所述磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述三价铁盐水合物与乙酸盐的摩尔比为1∶（8-10）。 4.根据权利要求1所述磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中三价铁盐水合物的浓度为0.05-0.083mol/L。 5.根据权利要求1-4任一所述磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述三价铁盐水合物选自水合氯化铁、水合溴化铁、水合硝酸铁和水合硫酸铁中的任意一种。 6.根据权利要求1-4任一所述磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述钒、钪金属盐选自水合氯化钪、水合硝酸钪、醋酸钪、溴化钪、氯化钒、溴化钒中的任意一种。 7.根据权利要求1-4任一所述的磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述乙酸盐选自乙酸钠或乙酸铵。 8.根据权利要求1-4任一所述的磁性纳米功能材料的制备方法，其特征在于，所述多羟基化合物选自乙二醇、甘油和丙二醇中的任意一种或多种。 2

(完整word版)材料合成与制备_复习资料(有答案)

第一章溶胶-凝胶法名词解释 1. 胶体(Colloid)：胶体是一种分散相粒径很小的分散体系，分散相粒子的质量可以忽略不计，粒子之间的相互作用主要是短程作用力。 2. 溶胶：溶胶是具有液体特征的胶体体系，是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。分散粒子是固体或者大分子颗粒，分散粒子的尺寸为1nm-100nm，这些固体颗粒一般由10^3个-10^9个原子组成。 3. 凝胶(Gel)：凝胶是具有固体特征的胶体体系，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，凝胶中分散相含量很低，一般为1%-3%。 4. 多孔材料：是由形成材料本身基本构架的连续固相和形成孔隙的流体所组成。一、填空题 1.溶胶通常分为亲液型和憎液型型两类。 2.材料制备方法主要有物理方法和化学方法。 3.化学方法制备材料的优点是可以从分子尺度控制材料的合成。 4.由于界面原子的自由能比内部原子高，因此溶胶是热力学不稳定体系，若无其它条件限制，胶粒倾向于自发凝聚，达到低比表面状态。 5.溶胶稳定机制中增加粒子间能垒通常用的三个基本途径是使胶粒带表面电荷、利用空间位阻效应、利用溶剂化效应。

6.溶胶的凝胶化过程包括脱水凝胶化和碱性凝胶化两类。 7.溶胶－凝胶制备材料工艺的机制大体可分为三种类型传统胶体型、无机聚合物型、络合物型。 8.搅拌器的种类有电力搅拌器和磁力搅拌器。 9.溶胶凝胶法中固化处理分为干燥和热处理。 10.对于金属无机盐的水溶液，前驱体的水解行为还会受到金属离子半径的大小、电负性和配位数等多种因素的影响。二、简答题溶胶－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，溶胶-凝胶法可大大增加其化学均匀性；反应过程易控制，可以调控凝胶的微观结构；材料可掺杂的范围较宽（包括掺杂量及种类），化学计量准确，易于改性；产物纯度高，烧结温度低等。第二章水热溶剂热法名词解释 1、水热法：是指在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应体系，通过将反应体系加热至临界温度（或接近临界温度），在反应体系中产生高压环境而进行无机合成与材料制备的一种有效方法。 2、溶剂热法：将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（如有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），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。 3、超临界流体：是指温度及压力都处于临界温度或临界压力之上的流

09192230材料现代制备技术

09192230材料现代制备技术 Modern Technology for Material Preparation 预修课程：物理化学面向对象：材料科学与工程专业学生课程简介：本课程讲述各种材料合成与制备的原理、方法和技术。针对现代信息社会对材料发展的需求，着重介绍各种新型制备技术的基本概念、制备原理、特征，以及其在各类材料制备中的应用。涉及材料包括超微粒子等零维材料，纤维、纳米线棒等一维材料，薄膜和块体材料（晶态和非晶态材料）。教学大纲：一、教学目的与基本要求：教学目的：材料制备技术是材料科学不可或缺的组成部分。现代科学技术的发展对材料提出了各种各样的新要求，进而推动了材料制备技术的发展。本课程旨在介绍各种材料的合成与制备的原理、方法和技术，使学生掌握各类新型材料的制备方法。基本要求：通过《材料现代制备技术》的学习，使学生了解各种无机材料的制备原理，初步掌握零维、一维纳米材料，纤维，薄膜，以及三维材料的各种制备方法和技术。二、主要内容及学时分配： 1. 绪论材料现代制备方法特点1学时溶胶凝胶技术3学时等离子体技术2学时激光技术概论2学时 2. 零维材料的制备超微粒子的形成机理和制备4学时 3. 一维材料的制备纳米棒、线、管的形成机理和制备方法2学时纤维材料的制备2学时 4. 二维材料的制备

薄膜的物理气相沉积法制备原理和应用4学时化学气相沉积法制备原理和应用3学时三束技术与薄膜制备2学时液相法薄膜制备（浸渍提拉法成膜，旋转涂膜，LB膜，自组装膜）3学时 5. 三维材料的制备非晶态材料的形成机理及制备方法2学时晶体生长机理及制备2学时推荐教材或主要参考书：《材料现代制备技术》，自编讲义参考书：郑昌琼，冉均国主编《新型无机材料》，科学出版社，2003 C.N.R. Rao, F.L. Deepak, Gautam Gundiah, A. Govindaraj，Inorganicnanowires，Progress in Solid State Chemistry 31 (2003)

材料与材料加工技术

材料加工技术讲义徐刚，韩高荣编制浙江大学材料科学与工程学系二0一二年六月

绪论材料是人类文明的物质基础，是社会进步和高新技术发展的先导。自上世纪70年代开始，人们把信息、能源和材料看作是现代社会的三大支柱。新材料和新材料技术的研究、开发和应用反映了一个国家的科学技术与工业化水平。以大规模集成电路为代表的微电子技术，以光纤通信为代表的现代通信技术，以及及现代科技与技术于一体的载人航天技术等，几乎所有的高新技术的发展与进步，都以新材料和新材料技术的发展为突破和前提。材料的制备与加工，和材料的成分与结构，材料的性能是决定材料使用性能的三大基本要素，构成材料科学与工程学四面体的底面，这充分反映了材料制备及加工技术的重要作用和地位。材料制备与加工技术的发展既对新材料的研究开发、应用和产业化具有决定性的作用，同时又可有效地改进和提高传统材料的使用性能，对传统材料产业的更新改造具有重要作用。因此，材料制备与加工技术的研究开发是目前材料科学与工程学最活跃的领域之一。材料种类很多，按材料的键合特点和组成分类，大致分为四大类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料；按材料的用途分类，既可分为结构材料和功能材料两大类，也可细分为建筑材料、信息材料、能源材料、生物材料、航空航天材料等等。相应地，为了适应不同种类材料的键合特点，和使用特点及功能要求，材料制备和加工技术也多种多样。本讲义是面向浙江大学材料科学与工程学专业学位硕士研究生培养而编写的“材料加工技术”。主要涉及金属材料加工和陶瓷粉体成型烧结先进制备技术，包括：金属材料快速凝固、定向凝固、半固态加工、连续铸轧、复合铸造技术，以及金属粉体、陶瓷粉体制备，和先进陶瓷成型、烧结等材料加工新技术新工艺。注重材料制备及加工技术案例分析，从技术个案的起源、开发、改进和完善的整个过程，对材料加工技术特点及其原理进行系统介绍，重点突出新技术创新的基本规律，培养学生自主创新和利用新技术开发新材料的能力。

材料先进加工技术

1. 快速凝固快速凝固技术的发展，把液态成型加工推进到远离平衡的状态，极大地推动了非晶、细晶、微晶等非平衡新材料的发展。传统的快速凝固追求高的冷却速度而限于低维材料的制备，非晶丝材、箔材的制备。近年来快速凝固技术主要在两个方面得到发展：①利用喷射成型、超高压、深过冷，结合适当的成分设计，发展体材料直接成型的快速凝固技术；②在近快速凝固条件下，制备具有特殊取向和组织结构的新材料。目前快速凝固技术被广泛地用于非晶或超细组织的线材、带材和体材料的制备与成型。 2. 半固态成型半固态成型是利用凝固组织控制的技术.20世纪70年代初期，美国麻省理工学院的Flemings 教授等首先提出了半固态加工技术，打破了传统的枝晶凝固式，开辟了强制均匀凝固的先河。半固态成型包括半固态流变成型和半固态触变成形两类：前者是将制备的半固态浆料直接成型，如压铸成型（称为半固态流变压铸）；后者是对制备好的半固态坯料进行重新加热，使其达到半熔融状态，然后进行成型，如挤压成型（称为半固态触变挤压） 3. 无模成型为了解决复杂形状或深壳件产品冲压、拉深成型设备规模大、模具成本高、生产工艺复杂、灵活度低等缺点，满足社会发展对产品多样性（多品种、小规模）的需求，20世纪80年代以来，柔性加工技术的开发受到工业发达国家的重视。典型的无模成型技术有增量成型、无摸拉拔、无模多点成型、激光冲击成型等。 4.超塑性成型技术超塑性成型加工技术具有成型压力低、产品尺寸与形状精度高等特点，近年来发展方向主要包括两个方面：一是大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑性成型，如铝合金汽车覆盖件、大型球罐结构、飞机舱门，与盥洗盆等；二是难加工材料的精确成形加工，如钛合金、镁合金、高温合金结构件的成形加工等。 5. 金属粉末材料成型加工粉末材料的成型加工是一种典型的近终形、短流程制备加工技术，可以实现材料设计、制备预成型一体化；可自由组装材料结构从而精确调控材料性能；既可用于制备陶瓷、金属材料，也可制备各种复合材料。它是近20年来材料先进制备与成型加工技术的热点与主要发展方向之一。自1990年以来，世界粉末冶金年销售量增加了近2倍。2003年北美铁基粉末。相关的模具、工艺设备和最终零件产品的销售额已达到91亿美元，其中粉末冶金零件的销售为64亿美元。美国企业生产的粉末冶金产品占全球市场的一半以上。可以预见，在较长一段时间内，粉末冶金工业仍将保持较高的增长速率。粉末材料成型加工技术的研究重点包括粉末注射成型胶态成型、温压成型及微波、等离子辅助低温强化烧结等。 6. 陶瓷胶态成型 20世纪80年代中期，为了避免在注射成型工艺中使用大量的有机体所造成的脱脂排胶困难以及引发环境问题，传统的注浆成型因其几乎不需要添加有机物、工艺成本低、易于操作制等特点而再度受到重视，但由于其胚体密度低、强度差等原因，他并不适合制备高性能的陶瓷材料。进入90年代之后，围绕着提高陶瓷胚体均匀性和解决陶瓷材料可靠性的问题，开发了多种原位凝固成型工艺，凝胶注模成型工艺、温度诱导絮凝成形、胶态振动注模成形、直接凝固注模成形等相继出现，受到严重重视。原位凝固成形工艺被认为是提高胚体的均匀性，进而提高陶瓷材料可靠性的唯一途径，得到了迅速的发展，已逐步获得实际应用。 7. 激光快速成型激光快速成形技术，是20实际90年代中期由现代材料技术、激光技术和快速原型制造术相结合的近终形快速制备新技术。采用该技术的成形件完全致密且具有细小均匀的内部组

准晶材料的制备(color)

准晶材料的制备
整理：滕飞 2011-11-02
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以色列科学家丹尼尔-舍特曼（Daniel Shechtman）因发现准晶体而获得2011年诺贝尔化学奖。
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准晶的概念
准晶材料是介于周期结构与无序结构之间的一类新发现的凝聚态，具有传统的晶体材料所不具备的对称性，由于其结构的特殊性，例如它具有五次和十次等特殊的对称性。因此它具有许多优良的机械性能、物理化学性能和光电磁性能。准晶分类 ?从热力学角度热力学
亚稳态准晶：在某个温度区间退火会变为晶体类似相稳态准晶：热力学上是稳定的
?按结构可分为一维准晶二维准晶：八次、十次和十二次准晶三维准晶：主要是二十面体
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一维准晶：是由二维十面体准晶中的一个二次准周期轴（与十次轴正交）变为二次周期轴而生成的，即一维准晶具有两个正交的周期方向和一个与它们正交的准周期方向。二维准晶：在一个平面上的两个方向上显示准周期性，而在其法线方向呈现周期性。二维准周期平面的特征可以用这个具有周期性的旋转轴来表示，从而分为不同形态的二维准晶。三维准晶：主要是二十面体，它指的是在空间中任何三个正交方向上都呈现准周期性，而无任何周期性方向。
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准晶体的类型
现在已在100多种金属合金体系中发现了准晶相，如已有报导的准晶合金有基于Al、Cu、Mg、Ni、Ti、Zn、Zr等的合金。
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影响准晶生长的因素
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准晶形成过程大致可有4种基本情况：气体→准晶体、溶体(熔体)→准晶体、晶体→准晶体、非晶→准晶体。
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影响准晶生长的因素
合金成分，准晶只能在一定范围内形成；合金成分原子尺寸，主要元素的原子半径大小相近，以较小的原子为中心；原子尺寸电子结构，组元的电子结构与准晶的形成能力有内在联系；电子结构冷却速度，影响较大，冷却速度较大有利于准晶的形成，冷却速度过冷却速度高会导致过饱和固熔体先于准晶形成甚至出现非晶，因此冷去速度应控制在一个适应的范围；温度和压力，改变结构的束缚状态和结构熵， A1-Cu-Fe系合金，压力温度和压力增加有助于晶体等向准晶转变，增加压力可使冷却速度降低而保持效果不变。
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中南大学材料制备技术考试.doc

1 2 超导材料的主要特性有（）、（）、（）和（）。 3超塑性的形成机理主要有（）、（）和（）。 4摩擦搅拌焊焊接接头的焊缝组织可分为（）、（）、（）和（）。 5稀有金属锻件断面开裂可能的形成原因是（）、（）和（）。 6双丰昆连续铸轧过程的凝固行为是（）、（）、（）和（）。 7 有色金属凝固的方式有（）、（）和（）。 8中南大学考试试卷 2007 - 2008学年王学期时间110分钟材料制备技术课程￡1学时3学分考试形式：开卷专业年级：材料0501和0502 总分100分，占总评成绩80% 一、名词解释（本题20分，每小题5分） 1、连续铸造 2、钎焊 3、连续铸轧 4、CVD 二、填空题（本题30分，每空1分）有色金属常见的缺陷主要是（）、（）、（）、（）和（）。钛合金中相稳定元素可分为（）和（），后者又分为（）、（）和慢共析型三种。三、简答题（本题30分，每小题10分） 1、简述连续铸轧与连铸连轧的区别。 2、简述粉末冶金常用的制粉，成形和烧结技术与方法。 3、简述热喷涂的一般原理与基本工艺流程。

四、论述题（本题20分）试论述摩擦搅拌焊的优缺点及其应用领域和效果。答案：一、名词解释（本题20,每小题5分） 1、连续铸造将熔融金属连续不断地浇注到被成为结晶器的特殊容器中，凝固的铸件不断从结晶器的另一端被引出（3）,从而获得任意长度的等横截面铸件的铸造方法⑵。 2、钎焊钎焊是利用熔点比被焊接金属熔点低的金属作钎料，将钎料与工件一起加热到钎料熔化状态，借助毛细管作用将其吸入到固态间歇内（2）,使钎料与固态工件表面发生原子的相互扩散、溶解和化合而连成整体的焊接方法（3）。 3、连续铸轧指直接将液态金属连续铸轧成板带坯的工艺。在这种工艺中，液态金属在辐式结晶器之间，即两个轧孝昆的孝昆缝间一边凝固一边被轧制。带坯的连续铸轧技术是冶金及材料领域的一项前沿技术，它将合金的熔炼铸造和轧制变形甚至热处理等工序串联为一体，将金属熔体直接“轧制”成带坯或成品带材（2 ）。连续铸轧是一个很复杂的过程，其铸造和轧制并非是孤立的单独行为，液体金属在两个轧辐的辐缝之间一边凝固一边被轧制，即一方面连续散热与凝固，另一方面还受到轧制作用，而不是铸造过程和热轧过程的简单混合。在这里轧舞主要起冷凝液体的作用，同时又起到轻量的轧压作用（3）。 4、CVD 化学气相沉积是一种化学的气相生长法，它是指把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物、单质气体供给基片，借助气相的作用或在基片上发生的化学反应生成所需要的膜，它具有设备简单、绕射性好、膜组成控制性好等特点，比较适合于制备陶瓷薄膜（3 ）。这类方法的实质为利用各种反应，选择适当的温度、气相组成、浓度及压强等参数，可得到不同组分及性质的薄膜，理论上可任意控制薄膜的组成，能够实现以前没有的全新的结构与组成（2 ）。二、填空题（本题30分，每空1分） 1有色金属常见的缺陷主要是（偏析）、（缩孔、缩松）、（裂纹）、（气孔）和（非金属夹杂）o

材料制备方法

陶瓷基复合材料的制备摘要：现代陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀及重量轻等许多优良的性能。但是，陶瓷材料同时也具有致命的缺点，即脆性，这一弱点正是目前陶瓷材料的使用受到很大限制的主要原因。因此，陶瓷材料的韧性化问题便成了近年来陶瓷工作者们研究的一个重点问题。现在这方面的研究已取得了初步进展，探索出了若干种韧化陶瓷的途径。其中，往陶瓷材料中加入起增韧作用的第二相而制成陶瓷基复合材料即是一种重要方法。一．基体与增强体 1.1基体陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是一种包括范围很广的材料，属于无机化合物而不是单质，所以它的结构远比金属合金复杂得多。现代陶瓷材料的研究，最早是从对硅酸盐材料的研究开始的，随后又逐步扩大到了其他的无机非金属材料。目前被人们研究最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。 1.2增强体陶瓷基复合材料中的增强体，通常也称为增韧体。从几何尺寸上增强体可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。纤维:在陶瓷基复合材料中使用得较为普遍的是碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等；晶须为具有一定长径比(直径0.3~1μm,长0~100 μm) 的小单晶体。晶须的特点是没有微裂纹、位错、孔洞和表面损伤等一类缺陷，因此其强度接近理论强度。颗粒：从几何尺寸上看，颗粒在各个方向上的长度是大致相同的，一般为几个微米。颗粒的增韧效果虽不如纤维和晶须。但是，如果颗粒种类、粒径、含量及基体材料选择适当仍会有一定的韧化效果，同时还会带来高温强度，高温蠕变

性能的改善。所以，颗粒增韧复合材料同样受到重视并对其进行了一定的研究. 二．纤维增强陶瓷基复合材料在陶瓷材料中，加入第二相纤维制成复合材料是改善陶瓷材料韧性的重要手段，按纤维排布方式的不同，又可将其分为单向排布长纤维复合材料和多向排布纤维复合材料。 2.1单向排布长纤维复合材料单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料的显著特点是它具有各向异性，即沿纤维长度方向上的纵向性能要大大优于其横向性能。在实际构件中，主要是使用其纵向性能。在单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料中，当裂纹扩展遇到纤维时会受阻，这时，如果要使裂纹进一步扩展就必须提高外加应力。 2.2多向排布纤维复合材料单向排布纤维增韧陶瓷只是在纤维排列方向上的纵向性能较为优越，而其横向性能显著低于纵向性能，所以只适用于单轴应力的场合。而许多陶瓷构件则要求在二维及三维方向上均具有优良的性能，这就要进一步研究多向排布纤维增韧陶瓷基复合材料。二维多向排布纤维增韧复合材料的纤维的排布方式有两种：一种是将纤维编织成纤维布，浸渍浆料后，根据需要的厚度将单层或若干层进行热压烧结成型。这种材料在纤维排布平面的二维方向上性能优越，而在垂直于纤维排布面方向上的性能较差。一般应用在对二维方向上有较高性能要求的构件上。另一种是纤维分层单向排布，层间纤维成一定角度。这种三维多向编织结构还可以通过调节纤维束的根数和股数，相邻束间的间距，织物的体积密度以及纤维的总体积分数等参数进行设计以满足性能要求。 2.3制备方法目前采用的纤维增强陶瓷基复合材料的成型主法主要有以下几种： 1．泥浆烧铸法这种方法是在陶瓷泥浆中分散纤维。然后浇铸在石膏模型中。这种方法比较古老，不受制品形状的限制。但对提高产品性能的效果显著，成本低，工艺

第一章工程材料与制造技术简论

第一章工程材料与制造技术简论本章教学学时：2 本章内容主要是为了拓宽学生的知识面，所涉及内容十分丰富。从横向看，内容包括工程材料、材料成型、机械加工、计算机技术、自动化技术、工业管理等系列知识；从纵向看，内容则包括了材料与制造技术的发展历程和相关学科发展对制造技术的积极渗透。可以说本章是工科低年级同学进入本课程学习，也是进入专业学习的起点。建议同学在学习中能跳出本课程，站在技术和社会发展的高度，理解该课程的基础地位和重要性。本章教学方式：课堂讲课及学生自学主要内容：一、工程材料发展简述世界各国对材料传统的分类：金属材料、无机非金属材料（陶瓷）、有机高分子材料和复合材料四大类。这四类工程材料不同历史阶段所具有的相对重要性急发债趋势见图1-1。图1-1 工程材料发展历史虽时间推移的相对重要性示意图（时间是非线性的）（一）金属材料的发展史（二）金属材料的发展现状及趋势 1．高纯材料以超高纯铁为例，在高纯状态，纯铁不仅有优异的软磁性能，良

好的耐腐蚀性能，残余电阻率高，而且以高纯铁为基础进行合金研制，预计在高真空容器、极低温材料、核反应堆材料等方面的应用将十分引人注目。 2．高强度及超高强度金属材料超高强度是当代材料科学家为减轻重量、节省资源而追求的设计目标，这在航空、航天、原子能、深海潜艇等领域有极大的需求。提高材料强度，严格讲，一是指提高抵抗塑性变形的能力，二是提高材料抵抗破坏的能力。提高抵抗塑性变形的能力通常叫强化，提高材料抵抗破坏的能力叫韧化，两者同时提高，则称强韧化。通常典型超高强材料包括超高强度钢、高强度铝合金、高强度钛合金等。 3．超易切削钢和超高易切削钢金属材料通常要求机械加工，据统计,切削加工费用大约占总成本的75%。若改成超高易切削钢，实验表明刀具寿命可提高30倍，因此零件成本会大幅度下降，甚至可减少一半。其社会效益和经济效益极其显著。 4．硬质合金与金属陶瓷金属陶瓷最早是为耐磨材料而设计，它是金属材料与陶瓷的复合材料。 5．高温合金与难熔合金很大程度上 6．纤维增强金属基复合材料该类复合材料的比强度极高，其强度σ c 。目前可供选择的纤维较多，如硼纤维，碳纤维、碳化硅纤取决于增强体纤维强度σ f 维、玻璃纤维、氧化铝纤维等。纤维的选择原则是：比重小，弹性模量E大，强度σ f 高。金属复合材料的发展目标是：制备出各种比强度、比弹性模量高的材料。 7．共晶合金定向凝固材料该材料属新型复合材料，是共晶合金在特殊工艺条件下制备出来的复合材料，其性能特点是在超高温情况下呈现更高强度。它是通过温度梯度定向凝固，使共晶各相在本身的相上连续长大而成的复合材料，这种复合也叫原生复合。共晶合金定向凝固材料可广泛用于涡轮叶片等耐热材料，也可以用于偏光材料。 8．快速冷凝金属非晶及微晶材料快速冷凝技术是本世纪下半叶以来材料制备技术中的重大突破，由此产生了一系列非平衡态的金属合金。快速冷凝可以导致非晶和微晶材料。典型非晶和微晶金属材料：（1）金属玻璃；（2）金属微晶材料 9．有序金属间化合物金属间化合物是新一代高温结构材料，这类化合物与正常价化合物之间的区别在于，金属间化合物的晶体结构中，其构成元素的原子以整数比构成化合物，不是按照化学价的概念，而是按照金属键或部分共价键结合，由于原子在晶体中作长程有序排列，因而也称有序金属间化合物。 10．纳米金属材料纳米金属是泛指颗粒径小于100纳米(nm)的金属材料，大于100纳米的金属颗粒称为粉末,小于2纳米的金属颗粒则称为原子簇，纳米金属颗粒具有一些明显不同于块状金属和一般粉末金属的属性。

材料制备技术试题及答案

1机械合金化：金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与魔球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。 2 反应球磨：通过一种球磨化学添加物与金属粉末，诱发低温化学反应，生成了分布均匀的弥散粒子。 3 行星球磨机：靠本身强烈的自传和公转，使磨球产生巨大地冲击、球磨作用，使物料粉碎的机器。 4搅拌式球磨机：主要由一个静止的球磨筒体和一个装在筒体中心的球磨搅拌器组成，由球磨介质重力及螺旋回转产生的挤压力对物料产生冲击、摩擦和剪切作用，使物料被粉碎。 5临界速度： 6球磨介质：在机械合金化过程中，工具钢、铬钢、调质钢、不锈钢、轴承钢和WC-Co硬质合金钢是常用的球磨介质材料。 7球料比和填充系数：球料比是球磨过程中的重要参数。球料比越大，球磨所需要的时间越短。在高球料比下，磨球个数增加，单位时间内碰撞次数增加，从而转移更多的能量给粉末颗粒，非晶化时间变得更短，同时使粉末温升增加但如果温度升过高，非晶相甚至发生晶化。机械合金化的填充系数一般是0.5，如果填充系数过大，没有足够的空间使磨球运动，那么球的冲击作用会降低；如果填充系数过小，则机械合金化的产率较低。 8工艺控制剂PCA：控制冷焊，可以为固体、液体或气体，多为表面活性剂一类的有机化合物。在球磨时被吸附在粉末表面，降低了冷焊，抑制了结块，并且降低了粉末的表面活性，导致球磨时间缩短或可以球磨得到更细的粉末，但过多的PCA也会影响原子扩散和污染粉末。其用量决定于：1，粉末颗粒的冷焊性能；2，PCA的化学和热稳定性；3，粉末和球磨介质的用量。 9弥散强化合金：按其弥散相的种类可分为氧化物弥散强化合金和碳化物弥散强化合金。10喷射沉积：熔融金属或合金在惰性气氛中借助高压惰性气体或机械离心雾化形成固液两相的颗粒喷射流，并直接喷到较冷基底上，产生碰撞、粘结、凝固而形成沉积物。沉积物可以通过各种致密化加工得到性能优异的材料。222 11喷射共沉积：在喷射沉积过程中，把具有一定动量的颗粒增强相喷到雾化液流中，熔融金属和颗粒增强相共同沉积到较冷基底上，从而制备颗粒增强金属基复合材料的一种办法。12反应喷射沉积：将喷射沉积技术与反应合成制备陶瓷粒子技术结合起来，形成共沉积的一种新型制备颗粒增强金属基复合材料的技术。在喷射沉积过程中，金属液体被充分雾化成细小的液滴，从而具有很大的体表面积，在一定的过热条件下，可以为喷射沉积过程中融滴与外加反应剂接触并发生化学反应提供驱动力。230 13 金属基复合材料：简称MMCs以其优良的强度、刚度、抗蠕变、耐磨损、低密度、可控膨胀性等综合性能而受到世界工业发达国家的极大重视，其应用遍布汽车、电子、高速列车航空航天等领域。分为非连续体（陶瓷颗粒、晶须或短纤维）增强型和纤维增强型两大类。 14 自蔓延高温合成：利用外部提供必要的能量诱发放热化学反应（点燃），这种高放热反应所产生的能量使两种或两种以上物质的化学反应以燃烧波的形式自动蔓延下去，从而合成所需要的材料（粉体或固结体）。 15 自蔓延燃烧方式SHS：点燃式，待反应的原料混合物物块的一端点燃反应，反应放出的巨大能量又使邻近材料发生反应。热爆式，将原料混合物块在一定气氛下进行整体加热，使其燃烧反应，反应一旦发生，即停止加热，使物料外部燃烧放出的热量向内部传播使反应进行下去。微播式是从物料内部开始加热并使热量往外扩散从而发生反应，这种办法反应更彻底。16 稳态燃烧：指燃烧过程中火焰以稳定的恒速传播的燃烧模式。 17 非稳态燃烧：燃烧过程中火焰的传播速率不为常数的燃烧模式，又可进一步分为振荡燃

现代材料制备技术-考试复习资料

注浆成形：将陶瓷原料制备出具有一定流动性的称之为泥浆的浆料。经陈腐、调节添加剂等方法使浆料性能稳定在利于注浆成型的范围。将泥浆注人石膏质多孔模型中，由于石膏的毛细孔吸水作用，将泥浆中部分水分吸人模型壁中，致使泥浆从靠近石膏模型面的部分开始逐渐固化而形成具有一定保型性能的陶瓷坯层。最后将余浆排出，经离型脱模后干燥便得到陶瓷坯体。作为一种主要的成型方法，传统的注浆成型仍在日用瓷和卫生瓷等生产中发挥着重要作用。反应烧结：反应烧结法是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应，使坯件质量增加、孔隙减小，并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺。溶胶一凝胶法：溶胶一凝胶法是指将一种或多种固相以微小的胶体颗粒形式均匀地分散在液相介质中，形成稳定的胶体溶液，使不同的颗粒在溶胶中达到分子水平的混合，然后通过适当的加热或调整PH等方法改变胶体溶液的稳定性，使之发生胶凝作用转变成凝胶，凝胶经适当的温度煅烧，在煅烧过程中各物相相互反应生成所需制备的粉体。反应烧结：反应烧结法是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应，使坯件质量增加、孔隙减小，并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺。凝胶注浆：陶瓷浆料原位凝固成型是20世纪90年代迅速发展起来的新的胶态成型技术。其成型原理不同于依赖多孔模吸浆的传统注浆成型，而是通过浆料内部的化学反应形成大分子网络结构或陶瓷颗粒网络结构，从而使注模后的陶瓷浆料快速凝固为陶瓷坯体。简述粉体液相合成过程中防止团聚的办法。一是在体系中加人有机大分子，使其吸附在颗粒表面，形成空间阻挡层，阻止颗粒之间互相碰撞团聚。常用的有机大分子是聚丙烯酰胺、聚乙二醇等。二是用表面张力小的液体如乙醇、丙酮等有机液体做溶剂，可减轻团聚。另外，可采用冷冻干燥办法，使液相凝固成固体，通过减压，使溶剂升华排除，也可防止团聚。机械化学法的基本原理及其特点。机械化学法的基本原理是通过对反应体系施加机械能诱导其发生扩散及化学反应等一系列化学和物理化学过程，从而达到合成新品种粉体的目的。一般的机械粉碎中物料并不发生化学反应，只是物料的几何形态、粒度、比表面积发生变化，物质本身性质并不变化。机械化学与常规化学比较，具有以下基本特征：机械力作用可以产生一些热能难于或无法进行的化学反应；有些物质的机械化学反应与热化学反应有不同的反应机理；与热化学相比机械化学受周围环境的影响要小得多；机械化学反应可沿常规条件下热力学不可能发生的方向进行。陶瓷制备工艺中，部分陶瓷原料预先煅烧的主要目的是什么？ a）去除原料中易挥发的杂质、化学结合和物理吸附的水分。气体、有机物等，从而提高原料的纯度； b）使原料颗粒致密化及结晶长大，这样可以减小在以后烧结中的收缩，提高产品的合格率： C）完成同质异晶的晶型转变，形成稳定的结晶相，如γAl2O3锻烧成a－AI2O3。预烧工艺的关键是预烧温度、预烧气氛及外加剂的选择。常用原料的预烧目的与预烧条件列于表45。

《材料制备技术》课程教学大纲

《材料制备技术》课程教学大纲 Fabricating Technologies of Materials 课程代码：适用专业：材料科学与工程学时数：48 学分数：3 执笔者：编写日期：2004年3月一、课程性质和目的材料制备技术是高等工科院校材料科学与工程专业必修的技术基础课。通过本课程的学习，使学生获得有关材料合成与制备方法的基本理论和基本知识，掌握现代材料常用的制备方法、技术、工艺及应用。二、课程教学的基本要求通过本课程的学习，学生应达到下列要求： 1．掌握各类材料合成与制备原理、常用方法、加工工艺及特点； 2．初步掌握一些新材料的制备技术； 3．初步具有对一般材料进行选定合理的制备方法、成形工艺的能力。三、课程教学内容与学时分配 1．单晶材料的制备（6学时） (1)固相－固相平衡的晶体生长的形变再结晶理论及应变退火和工艺设备； (2)单组分液相－固相平衡的晶体生长的理论基础、制备工艺。 2．薄膜的制备（6学时） (1)物理气相沉积——真空蒸镀； (2)溅射成膜；化学气相沉积（CVD）。 3．非晶态材料的制备（6学时） (1)非晶态材料的基本概念和基本性质； (2)非晶态材料的形成理论； (3)非晶态材料的制备原理与方法。 4．复合材料的制备（6学时）

(1)复合材料的基本概念和性能； (2)树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料的制备原理、方法、技术。 5．功能陶瓷的合成与制备（6学时） (1)功能陶瓷概论； (2)高温超导陶瓷、敏感陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、磁性陶瓷的制备原理及方法。 6．结构陶瓷的制备（6学时） (1)结构陶瓷概论； (2)结构陶瓷的制备方法、技术、工艺； (3)高性能结构陶瓷的应用。 7．功能高分子材料制备（6学时） (1)功能高分子材料概述； (2)医用生物材料——聚乳酸、磁性高分子微球、高分子—无机夹层化合物、极化聚合物电光材料、高分子液晶的合成。 8．实验教学（6学时）实验教学内容见材料科学与工程专业实验教学大纲。四、本课程与其它课程的联系与分工先修课程：《材料科学基础》、《材料学概论》、《物理化学》、金工实习。后修课程：《金属材料学》、《粉末冶金材料》、《功能材料》、《现代材料分析方法》。五、建议教材与教学参考书《材料合成与制备方法》曹茂盛、徐群等编哈尔滨工业大学出版社《材料制备新技术》吴建生、张春柏主编上海交通大学出版社

先进材料制备技术复习资料.doc

我们每一天都要求逬步材料学院研究生会学术部 2010年11月一、材料制备加工

1、定义：材料制备技术是指材料的合成与加工，使材料经过制备过稈后获得的新材料在化学成份、元素分布或组织结构上与原材料有显著的不同。 2、作用：可以通过材料制备技术控制现有的内部纽?织，如宏观微观结构、原子排列、元素分布、能量状态等，来控制现有材料的性能，特别是新的制备技术的出现，如快速冷凝技术可极大的提高凝固速率、改善金属的纟R织；复合材料制备技术的出现还克服了材料在备自性能上的缺点实现优势互补。此外，通过一些新的制备技术还能获得一些新的组织结构，得到一些新的材料，如高速冷却下可以得到金属非晶材料；不同的制备技术控制不同的实验条件还可以得到新的相，从而改善原有材料的性能。 3、意义材料制备时新材料的获取和应用的关键，也是对材料进行加工、成形和应用的品质保证，现已成为材料研究和材料加工领域引人注目的技术热点。其地位和作用已经超出了技术经济的范畴，而与幣个人类社会有密不可分的关系。高新技术的发展，资源能源的有效利用，通信技术的进步，工业产品的质量，环境的保护都与材料的制备密切相关。先进制备与成形加T 技术的发展对于新材料的研制、丿卫川和产业化具有决定性的作川，其的岀现与应用加速了新材料的研究开发、生产应用进程、促讲如微电了和生物医用材料等新兴产业的形成。促进了现代航空航天、交通运输、能源保护等高新技术发展。现有结构材料向高性能化、复合化、结构功能一体化发展，尤其需要先进制备与成形技术的支撑，可使材料生产过程更加高效、节能、清洁。 4、应用：材料制备、合成与成形在材料科学研究屮占有核心支柱地位，主要用于纳米材料、薄膜材料、金属复合材料、高温柱状合金、单晶合金、非晶合金、亚晶合金以及磁性材料等的制备。二、快速凝固 1、快速礙固技术：一般指以大于10'k/s级的冷却速度或以数米每秒的固液界血前进速度使液相凝固成固相的过程。 2、基本原理：根据材料设计的要求，选择适当反应剂（气相、液相或粉末固相），在适当的温度下，通过元索Z间或元素与化合物Z间的化学反应，在金属基体内原位生成一种或N种高便度、高弹性模量的增强相，从而达到增强金属基体目的。 3、快速凝固工艺可以粗分为三类：①用高速气流打击金属液流，或在离心力的作用下，使Z 雾化变成十分细小的液滴，最示凝固成粉末。②把金属液喷到极冷板或转动的锐轮上，凝I舌I 成很薄的金属箔或丝材。③用激光或电了束熔化极薄一层金属表层，熬块金属基体起到|j 身冷却剂的作用，也能获得很高冷速。 4、获得快冷的三个途径：①在凝固前施加一个足够大的过冷，使凝固过稈放出的潜热能够消散在正在凝固的熔体屮②施加一?个很高的冷却速度，用高速排热造成很大的过冷度③在连续凝固时施加一个很高的固液界瓯前进速度。方法有：雾化法，液态急冷法,束流表层急冷法,电流体动力法，电火花剥蚀法 5、快冷材料特点：快速凝固为亚稳创造了条件，一是成分亚稳，如过饱和固溶体，二是结构亚稳，如非晶和准晶。三是形态亚稳，如微晶，纳米晶，成分调幅带和弥散相。快冷工艺可得到如下效果①扩大业稳固溶度②发现新的亚稳相③生成微晶、纳米晶、准品和非晶。④减小偏析。 6、快冷对性能的影响：①提高强度，快冷使晶粒细化，对提高性能有益。②提高犁性③ 提高耐磨性，快速凝固后金属的硕度往往大幅度提高。④提高耐蚀性，快冷材料成分均匀, 组织细化，必然能改善耐蚀性。⑤提高磁性能⑥提高催化剂效率。虽然快速定向凝固技术能获得小偏析共至无偏析的超细化的组织等，具有广阔的应用前景，但仍有一些问题要解决。第一，激光超高温度梯度定向凝固技术存在的问题是：从熔池底部到顶部短距离定向凝

材料制备与技术答案

材料的制备与技术题库 1、为什么成型技术是复合材料研发的重要内容？答：复合材料是由有机高分子，无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料，他既保留原组成材料的重要特色，又通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优越的性能。但复合材料的最终性能与效益不仅取决于基体和增强材料，还取决于其加工工艺。简述树脂传递模塑（RTM）工艺的工艺概要以及工艺的优缺点。答：工艺概要：1.增强体置于上下模之间；2.合模并将模具夹紧；3.压力注射树脂；4.固化后打开模具，取下产品。要求：树脂要充满模腔。注射压力0.4-0.5MPa。优点：增强体含量高劳动强度低成型周期较短不需要制造预浸料产品大型化缺点：不易制作小产品模具复杂且成本高 1、请描述含能材料的种类并给出各自代表性化合物的分子结构。答：根据化学结构可划分为： 1)含-NO2或-ONO2的化合物：例如C6H3(NO2)3,HNO3等 2)含-N=N-或-N=N=N-的叠氮化合物，如：Pb(N3)2,CH3N3.等 3)含-NX2(X指卤素)，如： 4）含-C=N-结构的化合物，如Hg(ONC)2,HONC 5)含-OClO2和-OClO3的氯酸类，如：KClO3, KClO4, NH4ClO4 6)过氧化合物-O-O-, -O-O-O-，如H2O2 7)炔基化合物：

2、请给出含能分子carbonyl diazide分解为3N2和CO的示意图。 1、什么是二维晶体材料？以一个例子说明二维晶体材料与块体材料相比有什么特殊性质？答：二维晶体材料是由几层单原子层堆叠而成的纳米厚度的平面晶体材料。特殊性质：溶涨稳定且可逆。 2、如何获得二维晶体材料及其有什么用途？答：干法：等离子体化学气相沉积法，溅射法，热分解化学气相沉积法，真空沉积法，准分子脉冲激光沉积法；湿法：溶胶-凝胶法，计量棒涂布法，凹版印刷法，逆转辊涂布法，浸渍法，旋涂法。功能薄膜材料：防紫外薄膜，近红外屏蔽薄膜，热屏蔽薄膜，消反射薄膜，等离子电视消反射/红外屏蔽薄膜，抗污薄膜，防静电薄膜，抗菌薄膜，光催化，光电变色薄膜，绝缘薄膜， 1、请举例说明现有哪些方法可以合成有机/无机杂化聚合物材料？答：1）溶胶-凝胶方法：包括两个步骤：（1）烷氧基金属(或元素)化合物[M(OR)2，M＝Si、Ti、 Zr、A1、Mo、V、W、Ce等]的

材料制备技术 复习题