1、材料制備技術(shù) 要點(diǎn)1. 什么是非晶合金？非晶合金的結(jié)構(gòu)特征？非晶合金的性能特點(diǎn)？答：2. 粉體制備的物理法中的粉碎法和構(gòu)筑法的特點(diǎn)及區(qū)別？答：粉碎法：固體物料粒子尺寸由大變小過程的總稱，它包括“破碎”和“粉磨”。 一般的粉碎作用力都是幾種力的組合。機(jī)械粉碎法主要有：球磨、振動(dòng)球磨、攪拌磨、膠體磨、納米氣流粉碎氣流磨。構(gòu)筑法定義：由小極限原子或分子的集合體人工合成超微粒子。蒸發(fā)凝聚法加熱方式有：等離子體蒸發(fā)、激光束加熱蒸發(fā)、電子束加熱蒸發(fā)、電弧放電加熱蒸發(fā)、高頻感應(yīng)電流加熱蒸發(fā)。3. 什么是功能陶瓷？什么是結(jié)構(gòu)陶瓷？答：結(jié)構(gòu)陶瓷，是指能作為工程結(jié)構(gòu)材料使用的陶瓷。它具有高強(qiáng)度、高硬度、高彈性模量

2、、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震等特性。4. 什么是壓電陶瓷？什么是鐵氧體材料？什么是敏感陶瓷？什么是超導(dǎo)陶瓷?答：某些陶瓷的電阻率、電動(dòng)勢等物理量對(duì)熱、濕、聲、光、磁、電壓及氣體、離子的變化特別敏感，這類陶瓷稱為敏感陶瓷。5. 什么是溶膠？什么是凝膠？什么是溶膠凝膠法？溶膠凝膠法的制備工藝流程是？答：溶膠（Sol）是具有液體特征的膠體體系，分散的粒子是固體或者大分子，分散的粒子大小在1100nm之間。凝膠（Gel）是具有固體特征的膠體體系，被分散的物質(zhì)形成連續(xù)的網(wǎng)狀骨架，骨架空隙中充有液體或氣體，凝膠中分散相的含量很低，一般在13之間。溶膠凝膠法：就是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)

3、體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動(dòng)性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。將金屬醇鹽或無機(jī)鹽經(jīng)水解直接形成溶膠或經(jīng)解凝形成溶膠，然后使溶膠聚合凝膠化，再將凝膠干燥、焙燒去除有機(jī)成分，最后得到無機(jī)材料。將前驅(qū)體進(jìn)行水解、溶膠、凝膠、老化和干燥，最終通過熱處理工藝獲得材料 。6. 直接沉淀、共沉淀、均勻沉淀、混合物共沉淀和水解沉淀的區(qū)別？答：直接沉淀法是在金屬鹽溶液中加入沉淀劑，在一定的條件下生成沉淀析出，沉淀經(jīng)洗滌、干燥和熱分解等

4、處理工藝后得到納米粉體。不同的沉淀劑可以得到不同的沉淀產(chǎn)物，常見的沉淀劑為：NH3H2O、NaOH、(NH4)2CO3、Na2CO3、(NH4)2C2O4等。共沉淀法是指在溶液中含有兩種或多種陽離子，它們以均相存在于溶液中，加入沉淀劑，經(jīng)沉淀反應(yīng)后，可得到各種成分的均一的沉淀，它是制備含有兩種或兩種以上金屬元素的復(fù)合氧化物超細(xì)粉體的重要方法。將待沉淀溶液與沉淀劑母體充分混合，造成一個(gè)十分均勻的體系，然后調(diào)節(jié)溫度使沉淀劑母體加熱分解轉(zhuǎn)化為沉淀劑，從而使金屬離子產(chǎn)生均勻沉淀。水解沉淀法：金屬鹽類和水發(fā)生分解反應(yīng)，生成氫氧化物（或堿式鹽）沉淀。7. 什么水熱合成法？其特點(diǎn)及驅(qū)動(dòng)力是什么？答：在特制的

5、密閉反應(yīng)容器里，采用水溶液作為反應(yīng)介質(zhì)，對(duì)反應(yīng)容器加熱，創(chuàng)造一個(gè)高溫、高壓的反應(yīng)環(huán)境，使通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解并重結(jié)晶的方法。水熱法的特點(diǎn)：相對(duì)低的溫度、加速重要離子間的反應(yīng)、制備具有亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的材料（體系高于平衡態(tài)自由能的一種非平衡狀態(tài))反應(yīng)過程的驅(qū)動(dòng)力：可溶的前驅(qū)體（中間產(chǎn)物）與最終穩(wěn)定產(chǎn)物之的溶解度差。8. 什么是壓電效應(yīng)？壓電材料制備工藝流程？答：正壓電效應(yīng):機(jī)械力作用于晶體，使晶體兩表面電極出現(xiàn)等量的正、負(fù)電荷現(xiàn)象。逆壓電效應(yīng):一塊壓電晶體置于一個(gè)外電場中發(fā)生形變的現(xiàn)象。9. 特種陶瓷的成型工藝及應(yīng)用場合？答：1、擠壓成型：利用壓力把具有塑性的粉料通過模具擠出來成形的，模具的形狀就

6、是成形坯體的形狀。適合擠制棒狀、管狀的坯體。2、離心注漿3、壓力注漿： 縮短吸漿時(shí)間 減少坯體干燥時(shí)的收縮量 降低坯體脫模后的殘留水分4、熱壓鑄成型：熱壓鑄： 原理是將配制成的料漿蠟板放置在熱壓鑄機(jī)筒內(nèi)，加熱至一定溫度熔化，在壓縮空氣的驅(qū)動(dòng)下，將筒內(nèi)的料漿通過吸鑄口壓入模腔，根據(jù)產(chǎn)品的形狀和大小保持一段時(shí)間后，去掉壓力，料漿在模腔中冷卻成型，然后脫模，取出坯體，有的還可進(jìn)行加工處理，或車削、或打孔等。5、等靜壓成型：借助高壓泵的作用把流體介質(zhì)（氣體或液體）壓入耐高壓的鋼體密封容器內(nèi)，高壓流體的等靜壓力直接作用于彈性模套內(nèi)的粉末上，使粉體各個(gè)方向同時(shí)均衡受壓，而獲得密度分布均勻以及強(qiáng)度較高的壓坯

7、。10. 磁性的分類？鐵氧體磁性來源？答：分類：順磁性、抗磁性、鐵磁性、亞鐵磁性、反磁性11. 陶瓷燒結(jié)的分類？燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力？什么是熱等靜壓燒結(jié)？答：分類：普通熱燒結(jié)、電爐熱壓燒結(jié)、等離子體燒結(jié)、微波燒結(jié)、 自蔓延燒結(jié) 燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力就是總界面能的減少。熱等靜壓工藝（Hot Isostatic Pressing，簡寫為HIP）是將粉末壓坯或裝入包套的粉料裝入高壓容器中，使粉料經(jīng)受高溫和均衡壓力的作用，被燒結(jié)成致密件。12.氣敏陶瓷的作用機(jī)理？答：氣敏過程是元件表面對(duì)氣體的吸附和脫附引起電阻率改變的過程，這是一個(gè)受多種因素控制的物理化學(xué)過程。吸附過程可以分為物理吸附和化學(xué)吸附兩種：物理吸附熱低，可

8、以是多分子層的吸附，無選擇性 化學(xué)吸附為單分子層吸附，有選擇性，吸附氣體與材料表面形成化學(xué)鍵，有電子交換。這兩種吸附是同時(shí)發(fā)生的，但對(duì)氣敏效應(yīng)有貢獻(xiàn)的主要為化學(xué)吸附。1. 陶瓷的成型工藝有：A.旋轉(zhuǎn)制坯成型 B. 注射成型 C.壓制成型 D. 注漿成型E.流延成型 F.擠壓成型采用手工的方法是傳統(tǒng)制坯工藝的是 （ A ）利用多孔模具毛細(xì)管吸水原理的是  （ D ）適合制備大面積薄平陶瓷片的是  （ E ）適合制造空心管和實(shí)心棒的是  （ F ）能精確控制制品尺寸，僅適合大批量生產(chǎn)的是（ C ）使用壓力是坯體致密，適合小尺寸形狀簡單產(chǎn)品的成型工藝是（ B

9、）單晶體的基本性質(zhì)（1）均勻性（2）各向異性（3）自限性（4）對(duì)稱性（5）最小內(nèi)能和最大穩(wěn)定性定向凝固：在凝固過程中采用強(qiáng)制手段，在凝固金屬和為凝固熔體中建立起特定方向的溫度梯度，從而使熔體沿著與熱流相反的方向凝固，獲得具有特定取向柱狀晶的技術(shù)。定向凝固技術(shù)的適用范圍：1.單晶生長 2.柱狀晶生長 3.高溫合金制備 4.磁性材料的制備 5.高溫超導(dǎo)體材料的制備 6.功能材料的制備 7.復(fù)合材料的制備 8.多孔材料的制備 9.單晶連鑄坯的制備非晶態(tài)：組成物質(zhì)的原子、分子的空間排列不呈周期性和平移對(duì)稱性，晶格的長程有序收到破壞，只有由于原子間相互關(guān)聯(lián)作用，使其在小于幾個(gè)原子間距地小區(qū)間內(nèi)（1-1.

10、5 nm），仍然保持形貌和組分地某些有序特征而具有短程有序，這一類物質(zhì)稱為非晶態(tài)非晶體：長程無序，短程有序；單晶、多晶、微晶和非晶晶格排列整齊狀況：單晶>多晶>微晶>非晶非晶態(tài)結(jié)構(gòu)特征：（1）只存在小區(qū)間范圍內(nèi)的短程有序，在近程或次近鄰的原子間的鍵合（如配位數(shù)、原子間距、鍵角、鍵長等）具有某種規(guī)律性，但沒有長程序；（2）非晶態(tài)材料的X-射線衍射花樣是有較寬的暈和彌散的環(huán)組成，沒有表征結(jié)晶態(tài)特征的任何斑點(diǎn)和條紋，用電子顯微鏡也看不到晶粒間界、晶格缺陷等形成的衍襯反差；（3）當(dāng)溫度升高時(shí)，在某個(gè)很窄的溫度區(qū)間，會(huì)發(fā)生明顯的結(jié)構(gòu)相變，因而它是一種亞穩(wěn)相。 由于人們最為熟悉的玻璃是非

11、晶態(tài)，所以也把非晶態(tài)稱作無定形體或玻璃體（Amorphous or Glassy States）非晶合金材料的特性：1.力學(xué)行為：高強(qiáng)度、高韌性 2.化學(xué)性質(zhì)：耐腐蝕3.軟磁特性：磁導(dǎo)率和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、矯完力低、損耗低4.超導(dǎo)特性 5.光學(xué)性質(zhì)：光吸收：位置移動(dòng) 光電導(dǎo)： 光致發(fā)射6.其它性質(zhì)：電阻率高、負(fù)的電阻系數(shù)非晶形成條件1）晶核形成的熱力學(xué)勢壘G要大，液體中不存在成核介質(zhì)；2）結(jié)晶的動(dòng)力學(xué)勢壘要大，物質(zhì)在Tm或液相溫度處粘度要大；3）在粘度與溫度關(guān)系相似的條件下，Tm或液相溫度要低；4）原子要實(shí)現(xiàn)較大的重新分配，達(dá)到共晶點(diǎn)附近的組成。結(jié)構(gòu)化學(xué)理論1.鍵性：離子鍵：靜電作用，無飽和性

12、、方向性、傾向于緊密堆積，易形成晶體；共價(jià)鍵：有方向性和飽和性，鍵長和鍵角不易改變，原子不易擴(kuò)散，有阻礙結(jié)晶的作用。分子間作用力：只有處于離子-共價(jià)過渡的混合鍵型物質(zhì)，既有離子鍵容易變更鍵角易造成無對(duì)稱變形的趨勢、又有共價(jià)鍵不易更改鍵長和鍵角的趨勢，故此類物質(zhì)最易形成非晶態(tài)。2.鍵強(qiáng) 三個(gè)參量：1）離解能：化學(xué)鍵斷裂需要的能量；2）平均鍵能：所有化學(xué)建平均鍵能之和；3）力常數(shù)：化學(xué)鍵對(duì)其鍵長變化的阻力；力常數(shù)大，離解能也大，易于形成玻璃3.幾何結(jié)構(gòu)：1）Tg附近，有大分子存在，粘度大、擴(kuò)散系數(shù)小、軟化點(diǎn)和沸點(diǎn)相差大，溫度下降，易于形成玻璃；2）某些低分子化合物有氫鍵作用，易于形成締合結(jié)構(gòu)；3）

13、大分子結(jié)構(gòu)是形成玻璃的一個(gè)重要條件；從成鍵強(qiáng)度考慮，影響因素有原子半徑、電負(fù)性、極化勢等。1）鍵強(qiáng)度大易形成玻璃；2）陽離子價(jià)態(tài)必須不小于3；3）陽離子的半徑不能太大；4）陽離子電負(fù)性最好在1.52.1之間。5）要求化合物結(jié)構(gòu)中有足夠的空曠度，以利于共價(jià)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成。非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)模型1微晶模型微晶模型認(rèn)為微晶內(nèi)的短程序和晶態(tài)相同，但是各個(gè)微晶的取向是散亂分布的，因此造成長程無序，微晶之間原子的排列方式和液態(tài)結(jié)構(gòu)相似。這個(gè)模型比較簡單明了，經(jīng)常被用來表示金屬玻璃的結(jié)構(gòu)。2 拓?fù)錈o序模型拓?fù)錈o序模型認(rèn)為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的主要特征是原子排列的混亂和隨機(jī)性。拓?fù)錈o序模型有多種堆積形式，其中主要的有無序密堆硬球模型（DRPHS）和隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型。粉末冶金法是一種制備非晶態(tài)材料的早期方法。首先用液相急冷法獲得非晶粉末或?qū)⒂靡合喾勰┓ǐ@得的非晶帶破碎成粉末，然后利用粉末冶金方法將粉末壓制或粘成型，如壓制燒結(jié)、爆炸成型、熱擠壓、粉末軋制等。氣相直接凝聚法:由氣相直接凝聚成非晶態(tài)固體。采取的技術(shù)措施有真空蒸發(fā)、濺射、化學(xué)氣相淀積等。液體急冷法:如果將液體金屬以大于 的速度急冷，使液體金屬中比較紊亂