无机材料的选用与合成无机合成原料材料制备方法简介
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加入CaO，则和ZrO2形成固溶体，无晶型转变，体积效应减少，使ZrO2成 为一种很好的高温结构材料。
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Dongguan University of Technology
3.1.2 无机合成原料
氧化钇固溶稳定的氧化锆是固体氧化物燃料电池的 主要氧离子传导膜
H2S固体氧化物燃料电池结构简图 5
Dongguan University of Technology
3.1.2 无机合成原料
6
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3.1.2 无机合成原料
二氧化钛是世界上最白的东西， 1克二氧化钛可以把 450多平 方厘米的面积涂得雪白。它比 常用的白颜料一—锌钡白还要 白5倍，因此是调制白油漆的 最好颜料。
纳米二氧化钛（TiO2）作为一种新型光催化剂、抗紫外线剂、光电效应剂 等，以其神奇的功能，将在抗菌防霉、排气净化、脱臭、水处理、防污、 耐候抗老化、汽车面漆领域显示广泛的应用前景。
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3.1.2 无机合成原料
氧化铍BeO白色末状，它的熔点为 2803K，难溶，可用做耐高温材料。
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3.1.2 无机合成原料
9
Dongguan Univers源自文库ty of Technology
举例：
水泥熟料的煅烧 陶瓷和耐火材料
的高温烧结 金属材料的粉末
冶金 人工晶体的固相
生长 固相缩聚 自蔓延合成
12
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3.2.1 固相反应 2、 特点：
固体质点间作用力很大，扩散受到限制，而且反应组分局 限在固体中，使反应只能在界面上进行，反应物浓度不很重 要，均相动力学不适用。
L1＋L2 扩散快 反应快
均相中反应
一般室温下反应
S1＋S2 扩散慢 反应慢
界面上反应
高温下反应
13
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3.2.1 固相反应
3、 泰曼对于固相反应的特点：
(1) 固体间可以直接反应，g或L没有或不起重要作用；
(2) 固相反应开始温度常远低于反应物的熔点或系统低共熔点温度； 此温度与反应物内部开始呈现明显扩散作用的温度一致，称为泰 曼温度 或烧结开始温度
Dongguan University of Technology
主要内容：
3.1 无机材料的选用与合成 3.2 材料制备方法简介
3.1 无机材料的选用与合成
3.1.2 无机合成原料
3.2 材料制备方法简介
1
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3.1.2 无机合成原料
热电偶保护套管
11
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3.2 材料制备方法简介 3.2.1 固相反应
1、固相反应定义：
广义：凡是有固相参与的化学反 应。 例：固体的分解 氧化 固体与固体的化学反应 固体与液体的化学反应
狭义：常指固体与固体间发生化 学反应生成新固体产物的过程， 亦称陶瓷法。
3.1.2 无机合成原料
碳化硅的晶体结构与金刚石正四面体结构相近，是以 共价键为主，结合而成的化合物，其硬度高（莫氏 9.3 级），性能稳定，物理性能近似于金刚石，故又 称为金刚砂。碳化硅硬度是仅次于金刚石的材料，主 要用于制作磨料及砂轮，部分作为生产碳化硅陶瓷的 原料。
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A
B
(2) 在界面上进行反应
A
B
(3) 产物层增厚
A
B
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3.2.1 固相反应
5、 固相反应的分类
纯固相反应
( 1) 按物质状态分 有液相参加的反应 有气体参加的反 应
加成反应
置换反应 (2) 按反应性质分 热分解反应
还原反应
化学反应速率控制过程
*(3) 按反应机理 晶体长大控制过程 扩散控制过程 16
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3.2.1 固相反应
6、固相反应技术 A 高温烧结法
烧结 固体粉末状成型 体在低于其熔点 温度下加热，使 物质自发地填充 颗粒间隙而致密 化的过程。
氧化锆在大自然中存在于锆英砂中，澳大 利亚和我国海南岛均有高质量的锆英砂。 在不同的温度范围内，氧化锆呈现出不同 的晶体结构：从室温到1170℃为单斜结构， 1170—2370℃为四方结构，2370—2706℃ 为立方结构。这三种结构的氧化锆，比重 分别为5.68、6.10和6.27。可见温度越高， 比重越大。因此，在同样重量下，温度越 低，体积越大. 氧化锆是一种高温耐火材料，熔点高达2680ºC，但发生相变时伴随很大的 体积收缩，这对高温结构材料是致命的。
不同物质泰曼温度与其熔点的关系：
泰曼温度
金属 0.3～0.4Tm 盐类 0.57Tm 硅酸盐类 0.8～0.9Tm
当反应物之一有晶型转变时，则转变温度通常是反应开始明显的温度 14
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3.2.1 固相反应 4、 固相反应的步骤
(1) 反应物扩散到界面
红 宝 石
是刚玉的一种，主要成分 是氧化铝(Al2O3)，红色来 自铬(Cr)。自然没有铬的 宝石是蓝色的蓝宝石。
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3.1.2 无机合成原料
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3.1.2 无机合成原料
3.1.2 无机合成原料
它也是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且 耐磨损；除氢氟酸外，抗腐蚀能力强，高温时 抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，急剧冷却 再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶 瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制 造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模 具等机械构件。如果用耐高温而且不易传热的 氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面，不仅 可以提高柴油机质量，节省燃料，而且能够提 高热效率。我国及美国、日本等国家都已研制 出了这种柴油机。
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氧化钇固溶稳定的氧化锆是固体氧化物燃料电池的 主要氧离子传导膜
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二氧化钛是世界上最白的东西， 1克二氧化钛可以把 450多平 方厘米的面积涂得雪白。它比 常用的白颜料一—锌钡白还要 白5倍，因此是调制白油漆的 最好颜料。
纳米二氧化钛（TiO2）作为一种新型光催化剂、抗紫外线剂、光电效应剂 等，以其神奇的功能，将在抗菌防霉、排气净化、脱臭、水处理、防污、 耐候抗老化、汽车面漆领域显示广泛的应用前景。
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氧化铍BeO白色末状，它的熔点为 2803K，难溶，可用做耐高温材料。
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举例：
水泥熟料的煅烧 陶瓷和耐火材料
的高温烧结 金属材料的粉末
冶金 人工晶体的固相
生长 固相缩聚 自蔓延合成
12
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3.2.1 固相反应 2、 特点：
固体质点间作用力很大，扩散受到限制，而且反应组分局 限在固体中，使反应只能在界面上进行，反应物浓度不很重 要，均相动力学不适用。
L1＋L2 扩散快 反应快
均相中反应
一般室温下反应
S1＋S2 扩散慢 反应慢
界面上反应
高温下反应
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3、 泰曼对于固相反应的特点：
(1) 固体间可以直接反应，g或L没有或不起重要作用；
(2) 固相反应开始温度常远低于反应物的熔点或系统低共熔点温度； 此温度与反应物内部开始呈现明显扩散作用的温度一致，称为泰 曼温度 或烧结开始温度
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主要内容：
3.1 无机材料的选用与合成 3.2 材料制备方法简介
3.1 无机材料的选用与合成
3.1.2 无机合成原料
3.2 材料制备方法简介
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11
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3.2 材料制备方法简介 3.2.1 固相反应
1、固相反应定义：
广义：凡是有固相参与的化学反 应。 例：固体的分解 氧化 固体与固体的化学反应 固体与液体的化学反应
狭义：常指固体与固体间发生化 学反应生成新固体产物的过程， 亦称陶瓷法。
3.1.2 无机合成原料
碳化硅的晶体结构与金刚石正四面体结构相近，是以 共价键为主，结合而成的化合物，其硬度高（莫氏 9.3 级），性能稳定，物理性能近似于金刚石，故又 称为金刚砂。碳化硅硬度是仅次于金刚石的材料，主 要用于制作磨料及砂轮，部分作为生产碳化硅陶瓷的 原料。
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A
B
(2) 在界面上进行反应
A
B
(3) 产物层增厚
A
B
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5、 固相反应的分类
纯固相反应
( 1) 按物质状态分 有液相参加的反应 有气体参加的反 应
加成反应
置换反应 (2) 按反应性质分 热分解反应
还原反应
化学反应速率控制过程
*(3) 按反应机理 晶体长大控制过程 扩散控制过程 16
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3.2.1 固相反应
6、固相反应技术 A 高温烧结法
烧结 固体粉末状成型 体在低于其熔点 温度下加热，使 物质自发地填充 颗粒间隙而致密 化的过程。
氧化锆在大自然中存在于锆英砂中，澳大 利亚和我国海南岛均有高质量的锆英砂。 在不同的温度范围内，氧化锆呈现出不同 的晶体结构：从室温到1170℃为单斜结构， 1170—2370℃为四方结构，2370—2706℃ 为立方结构。这三种结构的氧化锆，比重 分别为5.68、6.10和6.27。可见温度越高， 比重越大。因此，在同样重量下，温度越 低，体积越大. 氧化锆是一种高温耐火材料，熔点高达2680ºC，但发生相变时伴随很大的 体积收缩，这对高温结构材料是致命的。
不同物质泰曼温度与其熔点的关系：
泰曼温度
金属 0.3～0.4Tm 盐类 0.57Tm 硅酸盐类 0.8～0.9Tm
当反应物之一有晶型转变时，则转变温度通常是反应开始明显的温度 14
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3.2.1 固相反应 4、 固相反应的步骤
(1) 反应物扩散到界面
红 宝 石
是刚玉的一种，主要成分 是氧化铝(Al2O3)，红色来 自铬(Cr)。自然没有铬的 宝石是蓝色的蓝宝石。
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3.1.2 无机合成原料
3.1.2 无机合成原料
它也是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且 耐磨损；除氢氟酸外，抗腐蚀能力强，高温时 抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，急剧冷却 再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶 瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制 造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模 具等机械构件。如果用耐高温而且不易传热的 氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面，不仅 可以提高柴油机质量，节省燃料，而且能够提 高热效率。我国及美国、日本等国家都已研制 出了这种柴油机。