第十章 金属间化合物的制备
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2009-12-15
材料制备技术
2009-12-15
材料制备技术
1. 熔炼法
把几种金属块或金属粉末按要求的成分比例配合,经 熔炼后即可制得单相或多相金属间化合物。
采用熔炼法,必须根据根据所制备化合物的熔点、蒸汽压、及与气体 的反应,相应确定所用的电源,调整熔炼保护气氛等。 熔炼法采用的热源主要有电阻加热、高频感应加热、电子束熔炼、等 离子熔炼和红外线加热等。
(b)图表示入射离子的能量升 (c)图表示当入射离子的能量 高,使基材表面原子飞溅,这种 (a)图表示入射离子的能量低, 进一步升高,入射的离子还可以 离子化状态为溅射,使这种离子 基材晶体上只有少许堆积,为真 涌进晶体内部,产生所谓离子注 反向沉积在基材上的方法称为溅 空蒸镀。 入。金属间化合物在基材表面析 射涂层。 出。
2009-12-15
材料制备技术
(3)机械合金化法(MA)——把欲合金化的元素粉 末混合起来,在高能球磨机等设备中长时间运转,粉 末经球磨的碰撞、挤压,重复地发生变形、断裂、焊 合、原子间相互扩散而形成粉末,成为弥散分布的超 细微粒子。在这一过程中,各组分的原子相互扩散, 形成新的相结构,达到合金化的目的。
2009-12-15
材料制备技术
影响合金化的主要因素
(a)球磨种类、尺寸及球料比;
(b)球磨气氛;
(c)过程控制剂; (d)机械合金化装置; (e)球磨转速和装球量。
2009-12-15
材料制备技术
3. 气相沉积法
(1)化学气相沉积法(CVD)——将挥发性化合物的 蒸汽或气体在加热的基材上热分解或热反应,而使所 要的挥发化合物在基材沉积析出的方法。
二元系可表示为:AmBn 三元系可表示为:AmBnCp 一般认为,m、n、p为整数;但也可以是非整数;或者在一定 范围内连续变化。
材料制备技术
2009-12-15
3. 金属Байду номын сангаас化合物的相
金属间化合物主要的相有:σ相和Laves相。 它们都属于拓扑密排相,由原子半径小的一种原子构成密 堆层,其中镶嵌有原子半径大的一种原子,这是一种高度
密堆的结构。
它们的形成除了原子尺寸因素起作用外,也受电子浓度因 素的影响。
2009-12-15
材料制备技术
4. 分类
•库尔纳柯夫(Kurnakov)型金属间化合物
在化学式规定成分两侧有个成分范围,在低于熔点的某一温度以上,该组成 原子的有序排列消失,从而组成原子在合金呈无序混合排列。
•波色欧莱依德(Berthllide)型金属间化合物
TiCl 4 (气) 2H 2 (气) Ti(固) 4HCl(气) Ti(固) CH 4 (气) Ti(固) 2H 2 (气)
TiO2 H2O Ar
2009-12-15
材料制备技术
(2)物理气相沉积法(PVD)——利用加热或离子撞 击等物理方法,使金属挥发或离子化,借以在基材上 沉积出所要求的金属或化合物。
材料制备技术
2009-12-15
材料制备技术
(3)金属间化合物细丝的制备
加工性能差
不能用多次反复拔丝操作
制备金属间化合物细丝的 方法——将熔体直接制成 细丝,即熔融纺丝加工 法。
2009-12-15
材料制备技术
2. 扩散法
(1)扩散法制备超导化合物
(a)原位法;
(b)复合加工法;
化学合成蒸镀法是真空蒸镀、CVD和离子喷镀的混
合方法。
2009-12-15
材料制备技术
4. 喷镀法
把金属、合金或化合物熔化后,喷射到基材表面而熔 敷沉积的方法叫做喷镀法。
喷镀法不是一种制备金属化合物的方法,而是用来在基材表面 形成化合物薄膜。 分为电弧喷镀和等离子体喷镀两种方法。
2009-12-15
2009-12-15
材料制备技术
(2)定向凝固
当二元或三元共晶合金沿某一方向连续凝固时,所形成的共晶 相按照一定取向呈层状或纤维状排列。
定向凝固法和单晶制备法在本质上是相同的,区别在于: 前者制得的是共晶合金,后者制得的是单相材料。 定向凝固的制品一般多为镍基或钴基高温合金。
2009-12-15
在其化学式规定成分两侧有个成分范围 ,但是熔点以前或是相图上的反应分 解以前,其原子有序排列都是稳定的。
•达尔丹乃德(Daltanide)型金属间化合物
其化学式规定成分的两侧不再有成分范围。
2009-12-15
材料制备技术
5. 晶体结构
分为以面心立方为基本结构和以体心立方为基本结构的两 种晶体结构。 考察金属间化合物晶体结构的时候,重要的是先要注意其 基本结构。
第十章 金属间化合物的制备
2009-12-15
材料制备技术
1. 特点
2009-12-15
材料制备技术
1. 特性
特性:
高温强度优异; 室温脆性大。
2009-12-15
材料制备技术
2. 含义
金属间化合物是指以金属元素或类金属元素为主要组成的 二元系或多元系中出现的中间相和亚稳相化合物。 由于可以改变金属母体和混合比例,所以金属间化合物可 以有无数的组合。 金属间化合物具有化学计量的组分。
2009-12-15
材料制备技术
(1)金属间化合物单晶的制备
① 利用金属凝固时,固液相界面上有着较大的温度梯度,而且 凝固是从一端开始恒速而缓慢地进行的方法。 ② 金属蒸气凝聚在基材上时, 按照晶体的取向通常择优生长, 并由此而制得单晶。 ③ 加工变形的材料, 在某一温度以上加热会产生再结晶, 利 用晶粒的长大而制备单晶。
2009-12-15
材料制备技术
(b)溅射涂层法
利用阴极和基材间的低压惰性 气体产生等离子体,等离子体 中的粒子撞击阴极,使阴极表 面原子激发且离子化,然后沉 积到基材上。 阴极为金属时,用直流电源; 阴极为绝缘体时,用高频电源。
基材
阴极
2009-12-15
材料制备技术
(c)化学合成蒸镀法
材料制备技术
电弧喷镀
在两根喷镀用的线材间通过大电流产生电弧,采用压缩气体把 熔化的喷镀材料喷射到基材上。
2009-12-15
材料制备技术
等离子体喷镀
在30~600Pa的负压喷镀室内,使其中的惰性气体产生高速等 离子体,将喷镀材料熔化并随着等离子流撞击基材而沉积。
2009-12-15
(c)粉末法。
2009-12-15
材料制备技术
(2)扩散渗透法——把某种特定元素扩散渗透到金属 或合金表面上,在基材金属表面形成了由渗透元素和 基材金属所构成的金属间化合物层。
2009-12-15
材料制备技术
包埋处理——将含有渗涂元素 的介质做成粉末状、糊状或熔 盐状使用,在包埋剂或金属渗 剂中进行的渗涂处理。
材料制备技术
课堂作业
(1)在金属间化合物的制备方法中,熔炼法的热源种类 有哪些? (2)如何利用化学气相沉积法制备金属间化合物薄膜? (3)在金属间化合物的制备方法中,单晶化合物的制备 方法与定向凝固法有何异同?
2009-12-15
材料制备技术