材料制备新技术考试复习重点说课讲解
材料制备新技术(许春香)__第六章_准晶材料制备技术
6.1.2 准晶的结构 6.1.2.2 准晶结构特征
6.1.2 准晶的结构 6.1.2.2 准晶结构特征 由两种三维模型拼砌而成,构成二十面对称的准晶相。
准晶的结构既不同于非晶态材料,也不同于传统的晶态材料; 不具有平移对称性,却具有旋转对称性。
与晶体材料相比,准晶材料具有: 较低密度和熔点;高的比热容和异常高的电阻率、低的热导 率和电阻温度系数。
6.1.3 准晶材料特性 6.1.3.1 传输ห้องสมุดไป่ตู้性 在准晶材料所有的物理性能中,电子传输特性是最特殊 也是最重要的。
a)导电特性: 1. 相对于普通的金属间化合物,准晶材料的电阻率异常的高; 2. 准晶材料的电阻率随温度的升高而下降,即负的温度系数; 3. 电阻率对准晶合金成分和结构完整度十分敏感; 4. 二维的10次准晶,其周期方向的电阻率比准周期方向的电阻 率要小75%~95%,显示出很强的各向异性。
6. 3 准晶的分类 至今已发现进200种成分的准晶,其中有70余种是热力 学上稳定的。 在这些准晶中,有96种(其中47种是稳定的)二十面准 晶,65中(其中26种是稳定的)10次准晶。 6.3.1 按照准晶热力学稳定性分类 (1)亚稳准晶; (2)稳定准晶。
6.3.2 按照物理周期性的维数分类 (1)三维准晶 (2)二维准晶 (3)一维准晶
第6章 准晶材料制备技术
【学习目的与要求】
准晶态是介于具有长程序的晶态与只有短程序的非晶态 之间的一种新的物质态,它具有许多独特的优异特性。 通过对本章的学习,能够使学生全面系统地了解准晶的 发现过程、结构、系能特点和应用前景;掌握三维准晶、 二维准晶和一维准晶的类型及其组织特征;了解准晶材 料的常用制备方法和应用。
a) 氧化行为特性: b)不粘特性; c)摩擦特性。
材料制备技术备复习总结
1、高温合成:在大容积里长时间保持数千度的高温,或通过脉冲技术产生极短时间的高温。
高温获得:最常用高温电阻炉。
2、低温:-150℃以下的温度。
低温的获得:常用气体绝热膨胀和相变制冷。
低温分离方法:①低温下的分级冷凝;②低温下的分级减压蒸发;③低温吸附分离;④低温分馏;⑤低温化学分离。
冷冻干燥法:属于低温合成,是合成金属氧化物、复合氧化物等精细陶瓷粉末的有效方法。
通常,把原料--可溶性盐,调制成所需浓度的水溶液,该水溶液经喷雾冷冻成微小液滴,经过加热使冰升华,得松散无水盐,煅烧,得到化合物陶瓷粉体。
3、高压合成:利用外加的高压力,是物质产生多型相转变或不同物质发生化合,从何得到新相、新化合物或新材料。
高压作为极端物理条件,能改变物质原子间距和原子壳层状态,常被用来作为原子间距调制、信息探针和替他特殊的应用手段。
4、化学转移反应进行方向:对于吸热反应,源区温度应大于沉积区温度,物质由源区向沉积区转移;放热反应,源区温度应小于沉积区温度,物质由源区向沉积区转移。
第二章1、先驱物法目的:解决高温固相反应法中产物的组成均匀性和反应物的传质扩散。
原理:通过准确的分子设计,合成出具体预期组分、结构和化学性质的先驱物,再在软环境下对先驱物进行处理,进而得到预期的材料。
关键:先驱物的分子设计与制备。
2、溶胶凝胶法定义:一种由金属有机化合物,金属无机化合物或他们的混合物经水解缩聚过程,逐渐胶化并进行相应的后处理,最终获得氧化物或其他化合物。
创新之处:能同时控制粉体的尺寸、形貌和表面结构,可用来制备单分散、无缺陷的粉体。
核心:溶胶凝胶法制备纳米材料是无粉加工路线。
特点:作为前驱体的纳米单元以连续的方式相互连接成很大的网状结构,从而可以不经过粉体阶段,直径形成纳米结构的氧化物骨架。
溶胶凝胶法过程:用所需的各液体化学品为原料,在液相下均匀混合,经水解、缩聚的化学反应,形成稳定的透明溶胶液体系。
溶胶经过陈化,胶粒间逐渐聚合,形成凝胶。
福建省考研材料科学与工程复习资料重点材料制备技术解析
福建省考研材料科学与工程复习资料重点材料制备技术解析福建省考研材料科学与工程复习资料:重点材料制备技术解析材料科学与工程是一门涉及材料的设计、制备及性能评价的学科,而材料制备技术则是其中的重要组成部分。
在福建省考研中,材料制备技术也是一个重要的考点。
本文将针对福建省考研材料科学与工程复习资料中的重点材料制备技术进行详细解析,以帮助考生更好地复习和理解这一内容。
一、单晶制备技术1. 凝固法凝固法是一种常用的单晶制备方法。
其中包括自发凝固法、杂质引入法、等离子体搅拌法等。
这些方法通过控制凝固速率、温度梯度等参数,使材料逐渐从液态转变为固态,并最终形成单晶结构。
2. 液相法液相法是通过溶解固态材料并在适当的条件下重新结晶形成单晶。
常见的液相法包括溶液法、气相输运法等。
这些方法通过控制溶液的浓度、温度等参数,使固态材料重新溶解,然后通过结晶再次得到单晶结构。
3. 气相法气相法是通过将气态物质转变为固态,并使其逐渐沉积在基底上形成单晶。
常见的气相法包括化学气相沉积法、物理气相沉积法等。
这些方法通过控制气体的浓度、温度等参数,使气态物质沉积在基底表面并逐渐形成单晶结构。
二、纳米材料制备技术1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的纳米材料制备方法。
该方法通过将溶胶液逐渐转变为凝胶,并通过煅烧等处理方式将凝胶转变为纳米颗粒。
这些纳米颗粒具有较大的比表面积和更好的化学活性,因此在材料科学与工程中具有重要应用价值。
2. 气相沉积法气相沉积法是一种将气态物质沉积在基底上形成纳米材料的方法。
常见的气相沉积法包括化学气相沉积法、物理气相沉积法等。
这些方法通过控制气体的浓度、温度等参数,使气态物质沉积在基底表面并形成纳米颗粒。
3. 机械法机械法是一种通过机械力作用将材料转变为纳米颗粒的方法。
常见的机械法包括球磨法、高能球磨法等。
这些方法通过在高速旋转的球磨罐中不断碰撞、破碎材料,使其逐渐变为纳米颗粒。
三、薄膜制备技术1. 物理气相沉积法物理气相沉积法是一种将气态物质沉积在基底上形成薄膜的方法。
材料制备新技术PPT课件
(4)机械合金化(Mechanical Alloying, MA) 高能球磨,颗粒与颗粒之间、颗粒与球之间强烈、频
繁的碰撞,产生颗粒间反复的冷焊和断裂。
(5)高温自蔓延合成技术(Self-Propagation HighTemperature Synthesis, SHS)
利用原料间的化学反应热来进行化合物粉的合成,也 可以用于烧结、焊接、涂层。
激光束一层一层烧结粉末。 快速原型制作技术。
材料制备新技术
(3)热振荡活化烧结(Heat Shock Activated Sintering) (4)微波烧结(Micro Wave Sintering)
材料制备新技术
(5)等离子体烧结(Plasma Sintering) 放电等离子体烧结、等离子体活化烧结、脉冲电流
制得粉末:球形,粒 度分布窄,粒度小(小于 50微米)
材料制备新技术
( 3 ) 真 空 雾 化 ( Vacuum Atomization) 一定气压下,含有过饱和气 体的金属熔体突然暴露于真空 中由于气体的迅速膨胀使液体 金属雾化成粉。 也称为熔体气体雾化 (Soluble Gas Atomization); 熔体爆炸雾化(Melt Explosion Technique)
材料制备新技术
2.1.3 烧结新技术 (1)电场活化烧结(Field Activated Sintering Technique)
电场活化烧结技术(FAST)是指在烧结时施加电场。 施加电场可以固结难以烧结的粉末,比传统烧结温度 低、时间短、制品密度高、质量好。 (2)选择激光烧结(Selective Laser Sintering)
材料制备新技术
(8)树脂传递模塑
材料制备新技术
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。
材料制备新技术考试复习重点
⑴实现快速凝固的途径有哪些?答:动力学急冷法,热力学深过冷法,快速定向凝固法。
⑵简述金属粉末的快速凝固方法及工艺特点?答:方法:利用雾化制粉方法实现金属粉体的快速凝固,工艺特点:①水雾化法:水雾化法粉末的形状不太规则②气雾化法:粉末细小,均匀,形状相对规整,近视球形,粉末收得率高③喷雾沉积法:除具有快速凝固的一般特征外,还具有把雾化制粉过程和金属成形结合起来,简化生产工艺,降低生产成本,解决了RS∕PM法中粉末表面氧化的问题,消除了原始颗粒界面对合金能的不利影响。
⑶用单辊法制备金属带材的快速凝固工艺特点是什么?答:①单辊需要以2000~10000r∕min的高速度旋转,同时要保证单辊的转速均匀性很高,径向跳动非常小,以控制薄膜的均匀性②为了防止合金溶液的氧化,整个快速凝固过程要在真空或保护性气氛吓死进行③为了获得较宽并且均匀的非晶合金带材,液流必须在单上均匀成膜,液流出口的设计及流速的控制精度要求很高。
⑷常用金属线材的快速凝固方法有哪些?他们的工艺特点是什么?答:玻璃包覆熔融纺线法:容易成型连续等径,表面质量改的线材。
合金溶液注入快冷法:装置简单。
旋转水纺线法:原理和装置简单,操作方便,可实现连续生产。
传送带法:综合了合金注入液体冷却法和旋转液体法,可实现连续生产。
⑸喷射成型的基本原理是什么?其基本特点是什么?基本原理:在高速惰性气体(氩气和氦气)的作用下,将熔融的金属盒合金液流雾化成弥散的液态颗粒,并将其喷射到水冷的金属沉积器上,迅速形成高度致密的预成形毛坯。
特点:高度致密,低含氧量,快速凝固的显微组织特征,合金性能搞,工艺流程短,高沉积效率,灵活的柔性制造系统,近终形成形,可制备高性能金属基复合材料。
⑹气体雾化法是利用气体的冲击力作用于熔融液流,使气体的动能转化为熔体的表面,从而形成细小的液滴并凝固成粉末颗粒。
⑻⑺喷射成形又称喷射雾化沉积或喷射铸造等是用快速凝固方法制备大块,致密材料的高新技术,它把液态金属的雾化(快速凝固)和雾化熔滴的沉积(熔滴动态致密化)自然结合起来。
材料制备期末考试重点
第一章金属材料的冶炼和提取冶金是基于矿产资源的开发利用和金属材料生产加工过程的工程技术。
要获得各种金属及其合金材料,必须首先将金屑元素从其矿物中提取出来,然后对提取的粗金属产品进行精炼提纯及合金化处理,并浇注成锭,制备出所需成分、组织和规格的金属材料。
第一节冶金工艺一. 火法冶金利用高温加热从矿石中提取金属或其化合物的方法称为火法冶金。
即将矿石或原材料加热到熔点以上,使其熔化为液态,经过与熔剂的冶金及物理化学反应再冷凝为固体的金属原材料制取过程。
通过原料熔化、精炼达到提纯及合金化的目的,以制备高质量的锭坯,是金属材料最重要的传统制备方法。
火法冶金存在的主要问题是污染环境。
但是,用火法冶金方法提取金属的效率高且成本较低,所以,火法冶金至今仍是生产金属材料的主要方法。
1.火法冶金的基本过程利用火法冶金提取金属或其化合物时通常包括矿石准备、冶炼和精炼三个过程。
2.火法冶金的主要方法火法冶金的主要方法有提炼冶金、氯化冶金、喷射冶金和真空冶金等。
二. 湿法冶金湿法冶金是指利用一些溶剂的化学作用,在水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中和、水解和络合等反应,对原料、中间产物或二次再生资源中的金属进行提取和分离的冶金过程。
湿法冶金包括浸取、固-液分离、溶液的富集和从溶液中提取金属或化合物等四个过程。
目前,许多金属或化合物都可以用湿法冶金方法生产。
这种冶金方法在有色金属、稀有金属及贵金属等生产中占有重要地位。
三.电冶金利用电能从矿石或其他原料中提取、回收或精炼金属的冶金过程称为电冶金。
包括电热熔炼、水溶液电解和熔盐电解等方法。
第二节钢铁材料的制备钢铁冶炼包括从开采铁矿石到使之变成可供加工制造零件所使用的钢材和铸造生铁为止的全过程。
一、生铁的冶炼生铁是用铁矿石在高炉中经过一系列的物理化学反应过程冶炼出来的。
从矿石中提取铁过程称为炼铁,进行炼铁的炉子叫高炉。
从原料来说,除了铁矿石以外,还需要燃料和造渣用的熔剂。
二、钢的冶炼生铁含有较多的碳和硫、磷等有害杂质元素而强度低、塑性差。
材料合成与制备方法复习PPT课件
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在电极与溶液之间形成的界面上进行的电极反响分为哪几个步骤? 反响物粒子自溶液本体向电极外表传递 反响物粒子在电极外表或电极外表附近液层中进行某种转化 在电极与溶液之间的界面上进行得失电子的电极反响 电极反响产物在电极外表或电极外表附近液层中进行某种转化 电极反响产物自电极外表向溶液本体传递。
“原位结晶〞机制中选用常温常压下不可溶的固体粉末,凝胶或沉淀为前驱物
时,如果前驱物和晶相的溶解度相差不是很大时,或者“溶解-结晶〞的动力学
速度过慢,那么前驱物可以经过脱去羟基〔或脱水〕,原子原位重排而转变
为结晶态。
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水热条件下晶体生长包括哪几个步骤? 〔1〕营养料在水热介质里溶解,以离子、分子团的形式进入溶液〔溶解 阶段〕; 〔2〕由于体系中存在十分有效的热对流及溶解区和生长之间的浓度差, 这些离子、分子或离子团被输运到生长区〔输运阶段〕; 〔3〕离子、分子或离子团在生长界面上吸附、分解与脱附; 〔4〕吸附物质在界面上的运动; 〔5〕结晶。
为什么在水热合成体系中,在不改变其它反响条件的情况下,在一相当短 的时间内使反响物浓度有极大的增加,可以大大加快成核速率,从而到达 减小产物晶粒粒度的目的?
粉体的晶粒粒度与粉体形成时的成核速度有关,成核速度越快,由此 制得的粉体的粒粒度就越小,对于溶液体系,如果采取一定的措施, 加快成核速度,即在相对较短的时间内形成相对较多的晶核,由于在 成核过程中溶质被大量消耗,在生长过程所提供的溶质就会相对减少, 那么可以使产物的晶粒粒度减少。
• 除去溶剂:使聚合产物的浓度增大,当存在一定程度的交联时,发 生溶胶-凝胶的转变,粘度突然增大。
• 用酸或碱催化以促进水解和缩聚反响的发生。
《材料制备新技术》课程教学大纲
附录:各类考核评分标准表
课堂讨论评分标准
课程目标
评分标准
100-90分
89-80分
79-70分
69-60分
59-0分
课程目标2:能够基于材料制备技术原理,通过文献搜集、鉴别、整理和研究,调研和分析优化材料制备技术的方法。
能够基于材料制备技术原理,通过文献搜集、鉴别、整理和研究,深入调研和分析优化材料制备技术的方法;文献调研充分,分析合理。
PPT讲授
板书讲解
课堂讨论
课堂提问
1、3
授课(1.8)
讨论(0.2)
6纳米材料制备技术
6.1纳米材料概述
6.2纳米材料的分类及其制备
6.3纳米材料的应用展望
能够明确纳米材料的定义、特点及其应用领域,阐述纳米材料制备技术的基本原理和常用方法的优缺点;能够根据工程需求,选择纳米材料制备技术用于材料的制备;能够明确纳米材料制备技术的国际发展趋势和研究热点。
20%
期末考试
能够明确材料制备技术的原理、特点、应用范围;能够根据具体问题或案例,选择合适的材料制备技术。(40分)
1
考试成绩算分法
依据标准答案评分
40%
六、教材名称及主要参考书
教材:
1.李爱东,《先进材料合成与制备技术》(第二版),科学出版社,2019.3;
教学参考书:
1.许春香,《材料制备新技术》,化学工业出版社,2010.9;
能够明确材料制备技术的国际发展趋势和研究热点,认识和比较中国和外国之间的材料制备技术发展差距。
未能够明确材料制备技术的国际发展趋势和研究热点,认识和比较中国和外国之间的材料制备技术发展差距;未交论文,剽窃抄袭,学术造假。
(完整word版)新材料合成制备技术知识点(DOC)(良心出品必属精品)
第一部分无机合成的基础知识知识点:溶剂的作用与分类例如:根据溶剂分子中所含的化学基团,溶剂可以分为水系溶剂和氨系溶剂根据溶剂亲质子性能的不同,可将溶剂分为碱性溶剂、酸性溶剂、两性溶剂和质子惰性溶剂。
例如:丙酮属于()溶剂:A 氨系溶剂 B 水系溶剂 C 酸性溶剂 D 无机溶剂进行无机合成,选择溶剂应遵循的原则:(1)使反应物在溶剂中充分溶解,形成均相溶液。
(2)反应产物不能同溶剂作用(3)使副反应最少(4)溶剂与产物易于分离(5)溶剂的纯度要高、粘度要小、挥发要低、易于回收、价廉、安全等试剂的等级及危险品的管理方法例如酒精属于()A 一级易燃液体试剂 B二级易燃液体试剂 C三级易燃液体试剂 D四级易燃液体试剂真空的基本概念和获得真空的方法低温的获得及测量高温的获得及测量第二部分溶胶-凝胶合成溶胶-凝胶法:用含高化学活性组分的化合物作前驱体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解/醇解、缩聚化学反应,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。
金属醇盐是介于无机化合物和有机化合物之间的金属有机化合物的一部分,可用通式M(OR)n来表示。
M是价态为n的金属,R代表烷基。
*金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体*金属氢氧化物M(OH)n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。
*金属醇盐具有很强的反应活性,能与众多试剂发生化学反应,尤其是含有羟基的试剂。
例如:关于溶胶-凝胶合成法中常用的金属醇盐,以下说法错误的是A金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体B金属醇盐可看作是金属氢氧化物M(OH)n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。
C金属醇盐具有很强的反应活性,能与众多试剂发生化学反应,尤其是含有羟基的试剂。
D 异丙醇铝不属于金属醇盐溶胶-凝胶合成法的应用溶胶一凝胶法作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法,在软化学合成中占有重要地位。
材料制备新技术(许春香) 第七章 纳米材料制备技术
10 20 Au 30 40 10 20 Co 30 40
3.5 fcc 6.0 8.5 ﹥15 ﹤1.0 hcp 1.0 1.7 4.0
第7章 纳米材料制备技术 章
图7-15 等离子体化学气相沉积装置示意
第7章 纳米材料制备技术 章
图7-16 惰性气体蒸发原位加压装置
第7章 纳米材料制备技术 章
目标物 支架
原物 支架 加热器 棱镜
观察室
激光束
图7-17 脉冲激光沉淀原理图
7-1 金属颗粒的有机复合膜中粒径与金属的体积 分数关系
第7章 纳米材料制备技术 章
图7-14 常压化学气相沉积设备的示意
1—混气室,2—转子流量计;3—步进电机控制仪;4—真空压力表;5—不锈钢管喷杆; 混气室, 转子流量计; 步进电机控制仪; 真空压力表; 不锈钢管喷杆; 混气室 转子流量计 步进电机控制仪 真空压力表 不锈钢管喷杆 6—喷头;7—基板;8—石墨基座;9—石英管反应室;10—机械泵;11—WZK温控仪; 喷头; 基板; 石墨基座; 石英管反应室; 机械泵; 温控仪; 喷头 基板 石墨基座 石英管反应室 机械泵 温控仪 12—电阻丝加热源;13—保温层陶瓷管;14—密封铜套 电阻丝加热源; 保温层陶瓷管; 电阻丝加热源 保温层陶瓷管 密封铜套
图7-11 薄膜制备的化学方法
第7章 纳米材料制备技术 章
图7-12 磁控溅射原理图第7章 纳米材ຫໍສະໝຸດ 制备技术 章3 4 2 1 5
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图7-13 溅射法制备纳米镶嵌膜的实验装置 1-直流(DC)功率;2-Cu靶; 3-基片; 直流( )功率; 基片; 直流 靶 基片 4-基片座;5-聚四氟乙烯靶(PTFE); 射频(RF)功率 基片座; 聚四氟乙烯靶 聚四氟乙烯靶( );6-射频 基片座 ); 射频( )
材料的制备与技术讲解
苏州大学研究生考试答卷封面考试科目:材料的制备与技术考试得分: _________ ____院别:材料与化学化工学部专业:材料科学与工程学生姓名:______ 王宏_________ 学号:20134209002授课教师:梁国正考试日期:2014年7月5日氤酸酯树脂的固化催化亂酸酯树脂(CE)是20世纪80年代开发出来的一类高性能树脂,CE通常含有两个或两个以上亂酸酯官能团(-O-C三N)在加热和催化剂作用下环化三聚形成具有三嗪环的交联网络结构⑴。
CE树脂山于具有特殊的结构和反应性,其固化物具有一系列优点,与已大规模生产的环氧树脂(EP)和双马来酰亚胺树脂(BMI)等热固性树脂基体相比,CE树脂具有更好的综合性能,如更强的疏水性、高耐热性、优异的介电性能、与金属极好的粘接性、与环氧树脂相近的加工性等,特别在从X波段到W波段的宽频带范圉内具有非常低的介电常数和介电损耗值,可应用于高频电路板、高性能透波材料、航空航天结构材料、高性能雷达罩、高增益天线等诸多领域」2】但山于CE的固化时间较长,在不加催化剂的情况下,一般需在较高温度(200 °C 以上)下进行较长时间(7 h以上)的固化,才能获得较大的固化交联度⑶。
然而,高温长时间的固化常常使得到的固化物内部存在较多的残余应力,造成材料服役性能稳定性差,严重阻碍了CE树脂及其相关材料的发展与大规模应用。
因此,研究CE树脂的固化催化显示出重要的理论意义和巨大的应用价值。
141LI前在CE树脂的催化固化中使用的催化剂有活泼氢化合物类催化剂、过渡金属有机化合物催化剂、有机锡化合物催化剂、紫外光激活催化剂等。
1自催化反应和活泼氢化合物催化CE固化反应CE的自催化反应是CE单体中的杂质,主要包括水、金属离子、酚等对CE 树脂的固化反应进行催化的现象。
CE自催化和活泼氢类化合物(如酚类、胺类和咪醴催化剂)催化CE反应机理是通过活泼氢来进攻-OCN上的N原子,从而降低C原子上的正电荷,以促进生成二元活性中间体,以此加速CE的固化反应。
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⑴实现快速凝固的途径有哪些?答:动力学急冷法,热力学深过冷法,快速定向凝固法。
⑵简述金属粉末的快速凝固方法及工艺特点?答:方法:利用雾化制粉方法实现金属粉体的快速凝固,工艺特点:①水雾化法:水雾化法粉末的形状不太规则②气雾化法:粉末细小,均匀,形状相对规整,近视球形,粉末收得率高③喷雾沉积法:除具有快速凝固的一般特征外,还具有把雾化制粉过程和金属成形结合起来,简化生产工艺,降低生产成本,解决了RS∕PM法中粉末表面氧化的问题,消除了原始颗粒界面对合金能的不利影响。
⑶用单辊法制备金属带材的快速凝固工艺特点是什么?答:①单辊需要以2000~10000r∕min的高速度旋转,同时要保证单辊的转速均匀性很高,径向跳动非常小,以控制薄膜的均匀性②为了防止合金溶液的氧化,整个快速凝固过程要在真空或保护性气氛吓死进行③为了获得较宽并且均匀的非晶合金带材,液流必须在单上均匀成膜,液流出口的设计及流速的控制精度要求很高。
⑷常用金属线材的快速凝固方法有哪些?他们的工艺特点是什么?答:玻璃包覆熔融纺线法:容易成型连续等径,表面质量改的线材。
合金溶液注入快冷法:装置简单。
旋转水纺线法:原理和装置简单,操作方便,可实现连续生产。
传送带法:综合了合金注入液体冷却法和旋转液体法,可实现连续生产。
⑸喷射成型的基本原理是什么?其基本特点是什么?基本原理:在高速惰性气体(氩气和氦气)的作用下,将熔融的金属盒合金液流雾化成弥散的液态颗粒,并将其喷射到水冷的金属沉积器上,迅速形成高度致密的预成形毛坯。
特点:高度致密,低含氧量,快速凝固的显微组织特征,合金性能搞,工艺流程短,高沉积效率,灵活的柔性制造系统,近终形成形,可制备高性能金属基复合材料。
⑹气体雾化法是利用气体的冲击力作用于熔融液流,使气体的动能转化为熔体的表面,从而形成细小的液滴并凝固成粉末颗粒。
⑻⑺喷射成形又称喷射雾化沉积或喷射铸造等是用快速凝固方法制备大块,致密材料的高新技术,它把液态金属的雾化(快速凝固)和雾化熔滴的沉积(熔滴动态致密化)自然结合起来。
⑺喷射成型的四个阶段:雾化阶段,喷射阶段,沉积阶段,沉积提凝固阶段。
⑻雾化喷射成形工艺一般采用惰性气体。
⑼喷射成形装置的技术关键主要包括装置总体布局,雾化喷嘴,沉积器结构,和运动方式。
⑽装置结构布局:倾斜布局,垂直布局,水平布局。
⑾喷射成形关键装置时什么?雾化喷嘴系统⑿喷射成形装置应包括:含熔炼部分,金属导流系统,雾化喷嘴,雾化气体控制系统,沉积器及其传动系统,收粉及排气系统。
共喷射成形的技术特点和工艺?答:技术特点:共喷射沉积技术是在基体材料合金液喷射沉积工艺的基础上,将增强颗粒加入到雾化的合金液流中,使两者同时沉积,获得复合材料的技术。
工艺:在合金液雾化喷嘴附近将增强颗粒引入合金雾化中并沉积成锭。
未被沉积的雾化合金液在飞行中凝固,并与偏离沉积方向的增强颗粒一起被循环气流带人收集室获得混合的粉末回收料。
⒀机械合金化的定义和球磨机理是什么?答:①是指金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈冲击,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,从而获得合金粉末的一种粉末制备技术。
②金属粉末在长时间的球磨过程中,颗粒的破碎和团聚贯穿于整个过程,在这一球磨过程中发生了金属粉末的机械合金化。
机械合金化的球磨机理取决于粉末组分的力学性质,它们之间的相平衡和在球磨过程中的应力状态。
⒁机械合金化制备电触头材料的特点是什么?答:①可用来制备过饱和固体溶体使非相互溶体系合金化,通过成形工艺,可以提高材料的力学性能和电学性能。
②可以制备第二相(金属氧化物,难溶金属,硬质相)弥散分布的电触头材料,该材料显示了较好的性能。
③可以制备性能优异的纳米晶电触头材料。
④机械合金化制备电触头材料的工艺简单,方便易行,而且更经济。
球磨装置主要有:搅拌球磨机,滚动球磨机,行星球磨机和震动球磨机。
一般来说金属粉末在球磨时,有四种形式的力作用在颗粒材料上:冲击,摩擦,剪切,压缩。
可以把球磨粉末分为:延性∕延性球磨体系,延性∕脆性粉末球磨体系,脆性∕脆性粉末球磨体系。
弥散强化合金按其弥散相的种类大体可分为:氧化物弥散强化合金(ODS合金)和碳化物弥散强化合金(CDS合金)什么是机械力化学?机械力化学作用过程及其机理?①就是通过机械力的不同作用方式,如压缩,冲击,摩擦,和剪切等,引入机械能量,从而使受力物体的物理化学性质及结构发生变化,改变其反应活性。
②在机械力化学作用过程中,颗粒发生塑性变形需消耗机械能,同时在位错处又储存能量,这就形成了机械力化学的活性点。
③局部升温模型,缺陷和位错模型,摩擦等离子区模型,新生表面和共价健开裂理论,综合作用模型。
什么是半固态成形?答:就是对处于半固-半液的金属进行加工成形,是一种介于金属的液态成形(如铸造。
铸轧)和金属的固态成形(如挤压,轧制等)之间的新的加工成形办法。
与固态和液态的区别?答:该技术采用了非枝晶半固态浆料,打破了传统的枝晶凝固模式,所以半固态金属与过热的液态金属相比,含有一定体积比率的球初生固相,与固态金属相比,又含有一定比率的液相金属相比。
说明半固态金属具有哪些金属学和力学的特点?答:①由于固,液共存,在两者界面熔化,凝固不断发生,产生活跃的扩散现象,因此,溶质元素的局部浓度不断变化。
②由于晶间或固相粒子间夹有液相成分,固相粒子间几乎没有结合力,因此其宏观流动元素变形抗力很低。
③随着固相含量的降低,呈现黏性流体特性,在微小外力作用下很容易变形流动。
④当固相含量在极限值(约为75%)以下时,浆料可以进行搅拌,并可很容易地混入异种材料的粉末,纤维等,实现难加工材料(高温合金,陶瓷)的成形。
⑤固相粒子间几乎没有结合力⑥当施加外力时,液相和固相成分存在分别流动的情况,通常,存在液相成分先行流动的倾向和可能性。
⑦上述现象在固相含量很高或很低或加工速率特别高的情况下都很难发生,主要是在中间固相份数范围或低加工速率情况下显著。
半固态金属成形基本原理?答:半固态金属成形基本原理是金属凝固过程中对其施加强烈搅拌,以抑制和充分破碎树枝状初生相的形成和长大,在一定温度和时间条件下,获得一种液态金属中均匀地悬浮着的一定球状初生相的固-液相共存的混合浆料(固相组分一般在50%左右)。
半固态金属加工与普通的加工相比的优势?答:黏度比液态金属高,流动应力比固态金属低,应用范围广。
半固态金属成形方法有:流变成形和触变成形。
流变成形分为:流变压铸,流变锻造,流变轧制,流变挤压等。
触变成形分为:触变压铸,触变锻造,触变轧制,触变挤压等。
半固态金属流变成形的关键技术包括:半固态浆料制备,流变成形。
半固态金属触变成形的关键技术是:半固态浆料制备,半固态坯料制备,二次加热,触变成形。
半固态金属浆料制备:机械搅拌,电磁搅拌。
半固态金属触变压铸工艺主要含有三个触变压铸过程:半固态金属原始坯料的制备,原始金属坯料的半固态重熔加热和半固态坯料的触变压铸成形。
半固态金属触变锻造工艺三个方面:半固态金属原始坯料的制备,原始金属触变重熔加热,半固态坯料的触变锻造成形。
简述半固态金属加工技术的发展方向及应用前景?答:目前,半固态加工技术主要应用在汽车零部件领域,采用半固态触变成形技术可以生产各种铝合金制动总体,油道,发动机支架,摇臂座,支撑件,转向齿杆壳件,轮等汽车零部件,而过去这些零部件大都是铸铁或钢件。
此外半固体成形技术在其他领域(交通运输,航空,航天,电器等)中也具有广阔的应用前景,因此半固态成形技术在我国具有巨大的市场潜力。
半固态金属加工技术已经发展了30多年,并且在铝合金和镁合金工业中获得应用。
尽管目前的应用范围还不是很广,但是,它具有短流程近终成形的特点,一直是人们不断努力研究的驱动力。
何谓非晶态合金?非晶态合金的结构特点是什么?它与晶态合金相比具有什么特点?答:①非晶态合金是指固态合金中原子的三维空间呈拓扑无序排列,并在一定温度范围内保持这种状态相对稳定的合金。
②结构的长程无序性和短程有序性③原子排列不具有周期性,属于热力学的亚稳相,具有很高的强度,硬度,韧性,耐饰性及优良的软磁性,超导性,低磁性等特点。
非晶态合金的性能:优异的力学性能,特殊的物理性能,优良的耐腐蚀性。
简述非晶体合金的应用。
答:利用非晶体合金的高强度,高硬度,和高韧度,可用以制作轮胎,传送带,水泥制品,及高压管道的增强纤维,刀具材料如保安刀片已投放市场,压力传感器的敏感元件,非晶体合金在电磁材料方面的应用主要是作为变压器材料,磁头材料,磁屏材料及高,中,低温纤焊焊料等,非晶体合金的耐蚀性明显优于不锈钢,用其制造耐腐蚀管道,电池的电极,海底电缆屏蔽,磁分离介质及化工用的催化剂,具体应用有:太阳能电池,复印机中的光感受器,非晶体材料在光盘中的应用。
准晶是:同时具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性的固态有序相。
试述准晶结构的特点,它与晶体和非晶体有何不同?答:①其原子分布不具有晶体的平移对称性,但有一定的规则,并且呈长程的取向性有序分布,故可认为是一种准周期排列。
由于它不能通过平移操作实现周期性,故不能同晶体那样取一个晶体来代替其结构,它是由两种三维拼砌单元,按一定规则使之配合的拼砌成具有周期性和5次对称性,可认为他们是准晶的准点阵。
②与晶体相比准晶体具有较低的密度和熔点,这是由于其原子排列的规则性不及晶态严密,但其密度高于非晶态,说明其准周期性排列是较密集的。
准晶体具有高的比热容和异常高的电阻率,低的热导率,和电阻温度系数。
简述准晶材料的研究意义与展望?答:意义:①对传统晶体学的补充和发展,②在固体物理学及材料科学中具有重要意义③开拓了矿物晶体结构研究新领域。
展望:原则上讲晶体和非晶体物理所涉及的各个方面内容都是准晶体的研究内容,另外准晶体研究早期的中心主要是发现新的准晶合金系(尤其是寻找稳定准晶),研究准晶形成机制,阐明准晶结构特性,分析准晶缺陷及缺陷对准晶性能的影响等。
纳米晶体材料分为几类?它们分别用于何种材料?纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或它们作为基本单元构成的材料。
分为四类:①零维是指其三维空间尺度均在纳米尺度,如纳米尺度颗粒,原子团簇,人造超原子,纳米尺度的孔洞等。
②一维是指在空间有两维处于纳米尺度,如纳米丝,纳米棒,纳米管等。
③二维是指在三维空间中有一维在纳米尺度,如超薄膜,多层膜,超晶格等④三维纳米相(纳米块体材料)。
纳米材料制备新技术有哪些?各自的特点是什么?答:①微波化学合成法②脉冲激光沉积薄膜③分子自组装法④原位生成法纳米材料在军事中有何应用?答:利用纳米技术建成了麻雀卫星,蚊子导弹,苍蝇飞机,蚂蚁士兵,还有被人称为“间谍草”“沙粒坐探”的形形色色的微型战场传感器等纳米武器装备。