材料化学 教学课件 ppt 作者 曾兆华 杨建文 编著Chapter5 Preparation of Materials.ppt

* * * * SHS的特点Characteristic of SHS 生产工艺简单，反应迅速，生产过程时间短； 最大限度利用材料人工合成中的化学能，节约能源； 合成反应温度高，可以使大多数杂质挥发而得到高纯产品； 合成过程经历了极大的温度梯度，生成物中可能出现缺陷集中和非平衡相,使产品活性高,可获得复杂相和亚稳相； 集材料合成和烧结于一体，可广泛应用于合成金属、陶瓷和复合材料。 * Chapter5 Preparation of Materials 5.8 非晶材料的制备 Preparation of Amorphous materials 技术要点： 必须形成原子或分子混乱排列的状态； 必须将这种热力学上的亚稳态在一定的温度范围内保存下来，使之不向晶态转变。 液相骤冷法——制备各种非晶态金属和合金的主要方法 * Chapter5 Preparation of Materials 液相骤冷法 先将金属或合金加热熔融成液态，然后通过不同途径使熔体急速地降温，降温速度高达105~108℃?s-1，以至晶体生长甚至成核都来不及发生就降温到原子热运动足够低的温度，从而把熔体中的无序结构“冻结”保留下来，得到结构无序的固体材料，即非晶，或玻璃态材料。 * Chapter5 Preparation of Materials * 液体淬火法 液体骤冷法制备非晶态合金薄片 Chapter5 Preparation of Materials * 液体骤冷法制备非晶态合金薄带 Chapter5 Preparation of Materials * 将熔体喷射到一块运动着的金属基板上进行快速冷却，从而形成条带非晶金属。 急冷喷铸 Chapter5 Preparation of Materials 习题 P115思考题5，7 综合练习：写一篇关于材料制备的综述，可针对某种或某一类材料，涉及制备原理、方法、特点、最新进展等。 * Chapter5 Preparation of Materials * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 例： Na2CO3和Fe2O3反应体系加入NaCl，可使反应转化率提高约1.5~1.6倍之多 在硅砖中加入1％~3％[Fe2O3+Ca(OH)2]作为矿化剂，可得到更多?-鳞石英。 氧化铝陶瓷中加入少量氧化镁为矿化剂，以抑制晶粒异常长大，防止降低抗折强度。 水泥熟料烧成中加入矿化剂能改善生料易烧性、提高熟料的产量、质量、降低能耗的目的。 * Chapter5 Preparation of Materials 矿化剂作用机理 例： CaF2作为水泥烧成矿化剂， 促进碳酸盐分解、Si —O 键断裂，其机理为： CaF2 + H2O?CaO + 2HF 4HF + SiO2?SiF4 + 2H2O 2HF + CaCO3 ? CaF2 + H2O + CO2 CaF2 在降低水泥烧成温度及液相粘度、 促进C3S 的形成方面的作用机理： * C2S?2CaO·SiO2 C3S?3CaO·SiO2 Chapter5 Preparation of Materials 5.5.5 固相反应实例 （1）Li4SiO4的合成 Li4SiO4——各种锂离子导体的母相 合成方法：Li2CO3与SiO2的固相反应 工艺条件： 用Au容器； 让Li2CO3在650℃下预反应及分解数小时； 在800~900℃下烘烤过夜。 * Chapter5 Preparation of Materials （2）YBa2Cu3O7的合成 YBa2Cu3O7（YBCO）——90K超导体 合成方法：Y2O3、BaO与CuO在O2存在下反应 工艺过程： 使用BaNO3作为BaO的起始原料，在不含CO2的环境下反应； BaNO3分解后，反应原料制成小球状，在流化床中反应合成YBCO； 在大约950℃反应后，再在大约350℃下反应一段时间，使产物继续吸氧直至达到YBa2Cu3O7所需的化学计量值。 * Chapter5 Preparation of Materials 5.6 插层法和反插层法Intercalation and deintercalation 插层法（或植入法）——把一些新原子导入晶体材料的空位 反插层法（或提取法）——有选择性地从晶体材料中移去某些原子 特点： 起始相与产物的三维结构具有高度相似性 产物相对于起始相其性质往往发生显著变化 * Chapter5 Preparation of Materials 例1：锐钛矿型TiO2中引入Li+ * 例2：从LiCoO2中移去部分Li+ 绝缘体 超导体 Chapter5 Preparation of Materia