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1、材料制备技术 要点1. 什么是非晶合金？非晶合金的结构特征？非晶合金的性能特点？答：2. 粉体制备的物理法中的粉碎法和构筑法的特点及区别？答：粉碎法：固体物料粒子尺寸由大变小过程的总称，它包括“破碎”和“粉磨”。 一般的粉碎作用力都是几种力的组合。机械粉碎法主要有：球磨、振动球磨、搅拌磨、胶体磨、纳米气流粉碎气流磨。构筑法定义：由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子。蒸发凝聚法加热方式有：等离子体蒸发、激光束加热蒸发、电子束加热蒸发、电弧放电加热蒸发、高频感应电流加热蒸发。3. 什么是功能陶瓷？什么是结构陶瓷？答：结构陶瓷，是指能作为工程结构材料使用的陶瓷。它具有高强度、高硬度、高弹性模量
2、、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震等特性。4. 什么是压电陶瓷？什么是铁氧体材料？什么是敏感陶瓷？什么是超导陶瓷?答：某些陶瓷的电阻率、电动势等物理量对热、湿、声、光、磁、电压及气体、离子的变化特别敏感，这类陶瓷称为敏感陶瓷。5. 什么是溶胶？什么是凝胶？什么是溶胶凝胶法？溶胶凝胶法的制备工艺流程是？答：溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在1100nm之间。凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，一般在13之间。溶胶凝胶法：就是用含高化学活性组分的化合物作前驱
3、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，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶，然后使溶胶聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分，最后得到无机材料。将前驱体进行水解、溶胶、凝胶、老化和干燥，最终通过热处理工艺获得材料 。6. 直接沉淀、共沉淀、均匀沉淀、混合物共沉淀和水解沉淀的区别？答：直接沉淀法是在金属盐溶液中加入沉淀剂，在一定的条件下生成沉淀析出，沉淀经洗涤、干燥和热分解等
4、处理工艺后得到纳米粉体。不同的沉淀剂可以得到不同的沉淀产物，常见的沉淀剂为：NH3H2O、NaOH、(NH4)2CO3、Na2CO3、(NH4)2C2O4等。共沉淀法是指在溶液中含有两种或多种阳离子，它们以均相存在于溶液中，加入沉淀剂，经沉淀反应后，可得到各种成分的均一的沉淀，它是制备含有两种或两种以上金属元素的复合氧化物超细粉体的重要方法。将待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，造成一个十分均匀的体系，然后调节温度使沉淀剂母体加热分解转化为沉淀剂，从而使金属离子产生均匀沉淀。水解沉淀法：金属盐类和水发生分解反应，生成氢氧化物（或碱式盐）沉淀。7. 什么水热合成法？其特点及驱动力是什么？答：在特制的
5、密闭反应容器里，采用水溶液作为反应介质，对反应容器加热，创造一个高温、高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶的方法。水热法的特点：相对低的温度、加速重要离子间的反应、制备具有亚稳态结构的材料（体系高于平衡态自由能的一种非平衡状态)反应过程的驱动力：可溶的前驱体（中间产物）与最终稳定产物之的溶解度差。8. 什么是压电效应？压电材料制备工艺流程？答：正压电效应:机械力作用于晶体，使晶体两表面电极出现等量的正、负电荷现象。逆压电效应:一块压电晶体置于一个外电场中发生形变的现象。9. 特种陶瓷的成型工艺及应用场合？答：1、挤压成型：利用压力把具有塑性的粉料通过模具挤出来成形的，模具的形状就
6、是成形坯体的形状。适合挤制棒状、管状的坯体。2、离心注浆3、压力注浆： 缩短吸浆时间 减少坯体干燥时的收缩量 降低坯体脱模后的残留水分4、热压铸成型：热压铸： 原理是将配制成的料浆蜡板放置在热压铸机筒内，加热至一定温度熔化，在压缩空气的驱动下，将筒内的料浆通过吸铸口压入模腔，根据产品的形状和大小保持一段时间后，去掉压力，料浆在模腔中冷却成型，然后脱模，取出坯体，有的还可进行加工处理，或车削、或打孔等。5、等静压成型：借助高压泵的作用把流体介质（气体或液体）压入耐高压的钢体密封容器内，高压流体的等静压力直接作用于弹性模套内的粉末上，使粉体各个方向同时均衡受压，而获得密度分布均匀以及强度较高的压坯
7、。10. 磁性的分类？铁氧体磁性来源？答：分类：顺磁性、抗磁性、铁磁性、亚铁磁性、反磁性11. 陶瓷烧结的分类？烧结的驱动力？什么是热等静压烧结？答：分类：普通热烧结、电炉热压烧结、等离子体烧结、微波烧结、 自蔓延烧结 烧结的驱动力就是总界面能的减少。热等静压工艺（Hot Isostatic Pressing，简写为HIP）是将粉末压坯或装入包套的粉料装入高压容器中，使粉料经受高温和均衡压力的作用，被烧结成致密件。12.气敏陶瓷的作用机理？答：气敏过程是元件表面对气体的吸附和脱附引起电阻率改变的过程，这是一个受多种因素控制的物理化学过程。吸附过程可以分为物理吸附和化学吸附两种：物理吸附热低，可
8、以是多分子层的吸附，无选择性 化学吸附为单分子层吸附，有选择性，吸附气体与材料表面形成化学键，有电子交换。这两种吸附是同时发生的，但对气敏效应有贡献的主要为化学吸附。1. 陶瓷的成型工艺有：A.旋转制坯成型 B. 注射成型 C.压制成型 D. 注浆成型E.流延成型 F.挤压成型采用手工的方法是传统制坯工艺的是（ A ）利用多孔模具毛细管吸水原理的是 （ D ）适合制备大面积薄平陶瓷片的是 （ E ）适合制造空心管和实心棒的是 （ F ）能精确控制制品尺寸，仅适合大批量生产的是（ C ）使用压力是坯体致密，适合小尺寸形状简单产品的成型工艺是（ B ）单晶体的基本性质（1）均匀性（2）各向异性（3
9、）自限性（4）对称性（5）最小内能和最大稳定性定向凝固：在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和为凝固熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，获得具有特定取向柱状晶的技术。定向凝固技术的适用范围：1.单晶生长 2.柱状晶生长 3.高温合金制备 4.磁性材料的制备 5.高温超导体材料的制备 6.功能材料的制备 7.复合材料的制备 8.多孔材料的制备 9.单晶连铸坯的制备非晶态：组成物质的原子、分子的空间排列不呈周期性和平移对称性，晶格的长程有序收到破坏，只有由于原子间相互关联作用，使其在小于几个原子间距地小区间内（1-1.5 nm），仍然保持形貌和组分地某些有序特征而具
10、有短程有序，这一类物质称为非晶态非晶体：长程无序，短程有序；单晶、多晶、微晶和非晶晶格排列整齐状况：单晶多晶微晶非晶非晶态结构特征：（1）只存在小区间范围内的短程有序，在近程或次近邻的原子间的键合（如配位数、原子间距、键角、键长等）具有某种规律性，但没有长程序；（2）非晶态材料的X-射线衍射花样是有较宽的晕和弥散的环组成，没有表征结晶态特征的任何斑点和条纹，用电子显微镜也看不到晶粒间界、晶格缺陷等形成的衍衬反差；（3）当温度升高时，在某个很窄的温度区间，会发生明显的结构相变，因而它是一种亚稳相。 由于人们最为熟悉的玻璃是非晶态，所以也把非晶态称作无定形体或玻璃体（Amorphous or Gl
11、assy States）非晶合金材料的特性：1.力学行为：高强度、高韧性 2.化学性质：耐腐蚀3.软磁特性：磁导率和饱和磁感应强度高、矫完力低、损耗低4.超导特性 5.光学性质：光吸收：位置移动 光电导： 光致发射6.其它性质：电阻率高、负的电阻系数非晶形成条件1）晶核形成的热力学势垒G要大，液体中不存在成核介质；2）结晶的动力学势垒要大，物质在Tm或液相温度处粘度要大；3）在粘度与温度关系相似的条件下，Tm或液相温度要低；4）原子要实现较大的重新分配，达到共晶点附近的组成。结构化学理论1.键性：离子键：静电作用，无饱和性、方向性、倾向于紧密堆积，易形成晶体；共价键：有方向性和饱和性，键长和键
12、角不易改变，原子不易扩散，有阻碍结晶的作用。分子间作用力：只有处于离子-共价过渡的混合键型物质，既有离子键容易变更键角易造成无对称变形的趋势、又有共价键不易更改键长和键角的趋势，故此类物质最易形成非晶态。2.键强 三个参量：1）离解能：化学键断裂需要的能量；2）平均键能：所有化学建平均键能之和；3）力常数：化学键对其键长变化的阻力；力常数大，离解能也大，易于形成玻璃3.几何结构：1）Tg附近，有大分子存在，粘度大、扩散系数小、软化点和沸点相差大，温度下降，易于形成玻璃；2）某些低分子化合物有氢键作用，易于形成缔合结构；3）大分子结构是形成玻璃的一个重要条件；从成键强度考虑，影响因素有原子半径、
13、电负性、极化势等。1）键强度大易形成玻璃；2）阳离子价态必须不小于3；3）阳离子的半径不能太大；4）阳离子电负性最好在1.52.1之间。5）要求化合物结构中有足够的空旷度，以利于共价型网络结构形成。非晶态材料的结构模型1微晶模型微晶模型认为微晶内的短程序和晶态相同，但是各个微晶的取向是散乱分布的，因此造成长程无序，微晶之间原子的排列方式和液态结构相似。这个模型比较简单明了，经常被用来表示金属玻璃的结构。2 拓扑无序模型拓扑无序模型认为非晶态结构的主要特征是原子排列的混乱和随机性。拓扑无序模型有多种堆积形式，其中主要的有无序密堆硬球模型（DRPHS）和随机网络模型。粉末冶金法是一种制备非晶态材料
14、的早期方法。首先用液相急冷法获得非晶粉末或将用液相粉末法获得的非晶带破碎成粉末，然后利用粉末冶金方法将粉末压制或粘成型，如压制烧结、爆炸成型、热挤压、粉末轧制等。气相直接凝聚法:由气相直接凝聚成非晶态固体。采取的技术措施有真空蒸发、溅射、化学气相淀积等。液体急冷法:如果将液体金属以大于 的速度急冷，使液体金属中比较紊乱的原子排列保留到固体，则可获得金属玻璃。 要获得非晶态，最根本的条件就是要有足够快的冷却速率，并冷却到材料的再结晶温度以下。考虑到非晶态固体的一个基本特征是其构成的原子或分子在很大程度上的排列混乱，体系的自由能比对应的晶态要高，因而是一种热力学意义上的亚稳态。基于这样的特点，无论哪一类制备的方法都要解决如下两个技术关键：1必须形成原子或分子混乱排列的状态；2将这种热力学亚稳态在一定的温度范围内保存下来，并使之不向晶态发生转变。
