1、第一章 单晶材料的制备1.合成：指促使原子、分子结合而构成材料的化学过程。制备：研究如何控制原子与分子使之构成有用的材料，还包括在更为宏观的尺度上或以更大的规模控制材料的结构，使之具备所需的性能和适用效能，即包括材料的加工、处理、装配和制造。区别：合成一般含有化学反应，有新物质生成，而制备则不一定。物质的提纯，设备的组装等可以叫制备但不能叫合成。同样得到一样目标物质，制备讲的是结果，合成更侧重过程。合成与制备就是建立原子、分子的新排列，从微观到宏观尺度对结构予以控制，从而制造材料和零件的过程。2.单晶体定义：晶体内部的原子呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成
2、，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序 。特点：整个材料只有一个晶粒组成，材料具有良好的均一性和结构完成性，表现出优异的电、磁、光、热等性能。3.形变再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度之后，在变形基体中，重新生成无畸变的新晶粒的过程叫再结晶。再结晶包括成核与长大两个基本过程。4.退火是将材料加热至某一温度，保温后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。其主要目的是均匀材料的化学成分及组织，消除内应力和加工硬化。退火过程三个阶段：回复，再结晶，晶粒长大。5.固相固相平衡的晶体生长：（1）回复阶段不涉及大角度晶面的迁动；（2）通过点缺陷消除、位错的对消和重新排列来实现；（3）过程是均匀的
3、。低温下回复：主要涉及点缺陷的运动。如空位与间隙原子相遇便复合，点缺陷密度大大下降。中温下回复:位错可以在滑移面上滑移或交滑移,使异号位错相遇相消,位错密度下降。高温下回复:位错除了滑移外，还可攀移，实现多边化，即形成亚晶。6.回复过程中随着组织结构的变化，物理和机械性能也有变化，它们向着未形变前的值变化。回复阶段不涉及大角度晶面的迁动；通过点缺陷消除、位错的对消和重新排列来实现；过程是均匀的。测量：量热法、硬度测量法、X 射线衍射法、位错法和电阻法7.应变退火再结晶驱动力。W-q：形变金属的机械储存能，再结晶主要推动力。Gs：晶粒表面自由能。G0：晶粒取向之间的自由能差。(1)经塑性变形后，
4、储存大量的应变能。在产生应变时，发生的自由能变化近似等于做功减去释放的热量。该能量是应变退火再结晶的主要推动力(2)Gs 是晶粒的表面自由能(3)G0 是不同晶粒取向之间的自由能差，取向不合适则能量高8.晶粒长大推动力：晶粒长大是通过晶粒间的迁移；推动力是晶粒间界自由能（晶界能）的减少。晶粒的异常长大（二次再结晶）:将再结晶完成后的金属继续加热至某一温度以上，或更长时间的保温，会有少数晶粒优先长大，成为特别粗大的晶粒，而其周围较细的晶粒则逐渐被吞食掉，整个金属由少数比再结晶后晶粒要大几十倍甚至几百倍的特大晶粒组成。原因：织构抑制；第二相粒子的溶解；厚度抑制；9.影响晶粒长大的因素:(1)温度:
5、温度越高晶粒长大速度越快。一定温度下，晶粒长到极限尺寸后就不再长大，但提高温度后晶粒将继续长大；（2）杂质与合金元素：杂质及合金元素渗入基体后阻碍晶界运动；（3）第二相粒子：弥散分布的第二相粒子阻碍晶界的移动，可使晶粒长大受到抑制；（4）相邻晶粒的位向差：晶界的界面能与相邻晶粒的位向差有关，小角度晶界界面能低，故界面移动的驱动力小，晶界移动速度低。10.固相固相平衡的晶体生长常用方法：应变-退火技术、烧结、退玻璃化等。11.烧结就是加热压实多晶体，烧结过程中晶粒长大的推动力主要是由残余应变、反向应变和晶粒维度效应等因素引起。烧结仅用于非金属材料中的晶粒长大。（1）利用烧结法钇铁石榴石 Y3Fe
6、5O12、BeO、Al2O3 等晶粒长大。 （2）气孔、添加物、原始晶粒的尺寸等均影响烧结生长晶体。0SGWq（3）如果在热压中升高温度，烧结所引起的晶体长大将更为显著。固相固相平衡的晶体生长：优点：能在较低温度下生长；生长晶体的形状预先固定。缺点：难以控制成核以形成大晶粒。12.从液相中生长晶体的一般理论：单组分液固平衡的单晶生长技术，是目前使用最广泛的生长技术，基本方法是控制凝固而生长，即控制成核。在单元复相系统中，相平衡条件是系统中共存相的摩尔吉布斯自由能相等，即化学势相等；在多元系统中，相平衡条件是各组元在共存的各相中的化学势相等。13.液相晶体生长的基本原理：生长界面必须处于过冷状态
7、。过冷状态：熔融金属或合金冷却到平衡的凝固点(或液相线温度)以下，而没有凝固的现象。14.对于亚稳态的理解：（1）整个系统的吉布斯自由能可能存在几个极小值，其中最小的极小值相当于系统的稳定态，其它较大的极小值相当于亚稳态。 （2）亚稳态在一定限度内是稳定的状态。 （3）亚稳态间及亚稳态与稳定态间存在能量位垒，亚稳态与稳定态间的能量位垒来自界面能。15.相变驱动力气相生长系统中的相变驱动力:fP：过饱和蒸汽压 PP0，(即气体有一定的过饱和度)。溶液生长系统中的相变驱动力：fC ：溶液的过饱和度 CC0，相变发生,溶液要有一定的过饱和度。熔体生长系统中的相变驱动力：fT：熔体的过冷度 TTm。1
8、6.均匀形核系统自由能的变化：一定体积的液体转变为固体，体积自由能下降；增加了液-固相界面，增加了表面自由能。（1）0 r r* ，r 增大, G 增大 ，消失几率 长大几率，则晶核不能长大（2）r =r* (临界半径)，G= G max= G *，消失几率=长大几率，临界状态（3）r* r r0 ，r 增大, G 减小，消失几率长大几率，自发长大,但晶胚不稳定（4）r r0， G 0,消失几率长大几率，晶胚稳定长大形成晶核 注意：形成临界晶核时，液固相间的体积自由能差能供给所需要的表面能的 2/3，另 1/3 则需由流体中的能量起伏提供。 17.均匀形核必须具备的条件:必须过冷（T0）;具备
9、与一定过冷相适应的能量起伏 G或结构起伏 r*。所谓能量起伏是指系统中微小体积所具有的能量，短暂偏离其平均成分的现象。均匀形核率的控制因素：均匀形核率T 增大，有利于形核；T 增大，原子的扩散速率降低，不利于形核。18.临界晶核形核功：其中：讨论：（1） 0f1(m)1，衬底具有降低晶核形成能的通性，促进形核；（2）0，f1(m)=0 ，G0，表明不需要形核，杂质本身即为晶核；（3）180o，f1(m)=1，衬底对形核完全没有贡献。19.晶体的平衡形状：晶体的界面自由能 是结晶取向 n 的函数，也反映了晶体的对称性；恒温恒压下，趋于平衡态时，晶体调整自己的形状以使本身的总界面自由能降到最小。W
10、alff 定理：20.直拉法的工作原理：Sgf0SSfgKT0lnlSCSmf324VGr*12GRTQIke23*16Ssfmg21 4fm ndA最 小旋转和提拉设备坩埚 射频线圈或其他加热器籽晶粒 籽晶熔体原来的籽晶生长的晶体21.直拉法生长晶体的直径控制单位时间内新生长晶体的质量：晶体旋转对直径的影响：搅拌熔体，使熔质混合均匀；使温场对称，转速增加晶体直径减小。22.提拉法生长晶体的一般原则：平衡提拉速度和加热条件；引入籽晶时要使熔体温度略高于熔点；设计适当的冷却速度，避免冷却太快，引起晶体应变。第二章 非晶态材料的制备1.非晶态的定义：非晶态材料，顾名思义，就是指非结晶状态的材料。它
11、是对高温熔液以每秒 10 万摄氏度的超急冷方法使其凝固因而来不及结晶而形成的，这时在材料内部原子作不规则排列，因而产生了晶态材料所没有的性能。无序，是象液体一样，互相积压，互相靠近，而不是体心、面心之类。（1）以不同方法获得的以结构无序为主要特征的固体物质状态。（2）从熔体冷却，在室温下还能保持熔体结构的固态物质状态，称为非晶态，也称为“过冷的液体” 。（3）一般认为，组成物质的原子、分子的空间排列不呈周期性和平移对称性，晶态的长程有序受到破坏，只有由于原子间的相互关联作用，使其在小于几个原子间距的小区间内（11.5nm） ，仍然保持形貌和组分的某些有序特征而具有短程有序，这样一类特殊的物质状
12、态统称为非晶态。2.非晶态的基本特征：（1)只存在小区间内的短程有序，而没有任何长程有序；(2) 其衍射花样没有表征结晶态的任何斑点和条纹；(3）升温时会发生明显的结构相变，是一种亚稳态材料；3.非晶态材料的特性：高强度、高韧性，疲劳强度高；抗腐蚀性；软磁特性；超导电性；光学性质；其他性质4.非晶形成动力学理论常以 Vc/V=10-6 为判据，若达到此值，析出的晶体就可以检验出；若小于此值，结晶可以忽略，形成非晶态。事实上，形成非晶态所需的冷却速率 RC 与所选用的 VC/V 的关系并不大，而与成核势垒、杂质浓度和接触角有关。5.非晶固体的形成条件(动力学理论 )（作业）（1）晶核形成的热力学
13、势垒 G 要大，液体中不存在成核杂质；（2）结晶的动力学势垒要大，物质在 Tm或液相处的粘度要大；（3）在粘度与温度关系相似的条件下，Tm 或液相温度要低；（4）原子要实现较大的重新分配，达到共晶点附近的组成。6.非晶态的形成与稳定性理论：（作业）（1）动力学因素：熔体的粘度随温度下降而急剧上升(提高 Tg） ；加入某种金属元素（Cu）可以使 Tm 降低。由于过冷金属液的结晶发生在 Tm 和 Tg 之间，因此，提高 Tg 值，则金属更易直接过冷到 Tg 以下而不发生结晶。（2)合金化反应:增加合金中的组元数，提高熵变，降低熔点。（3)尺寸效应：不均匀的原子尺度在动力学上阻碍了晶体生长，使非晶态
14、稳定。由半径不同的原子构成的一个比较紧密的无序堆积，将导致自由体积的减少，流动性和扩散系数减小。（4)位形熵：形成液粘度随 指数增加；在 Tm 以下和 Tg 以上，Sc 随温度下降呈指数下降。在 TgTm 范围内，决定 的主要是 Sc，而不是 u；在 Tg 以下， u 对粘度起主要作用，Sc 为常数。7.非晶态材料的结构模型（作业）（1）微晶模型：非晶态材料是由“晶粒”非常细小（尺寸只有一纳米到几十纳米）的微晶粒所组成，大多数原子与其最近邻原子的相对位置与晶体情形完全相同。长程有序性消失主要是因为这些微晶取向杂乱、无规的原Sm=AVSLSQ 控制加热功率调节热损耗利用帕耳帖效应控制提拉速率通过
15、晶体旋转431tuIVcv0HEVVIIcuS因。微晶模型存在的问题：微晶是如何连接起来的；微晶的结构及大小的选择都有一定的任意性；微晶间的取向差大使晶界区域大，致使材料的密度降低，与非晶态物质的密度和晶态相近这一实验结果矛盾。（2）拓扑无序模型：该模型认为非晶态结构的主要特征是原子排列的混乱和随机性，强调结构的无序性，而把短程有序看作是无规堆积时附带产生的结果。主要有无序密堆硬球模型和随机网络模型。8.键性9.非晶态材料的制备原理与方法（1）粉末冶金法：气体雾化法；化学法；固态反应法（机械合金化法） 。（2)气相直接凝聚法；真空蒸发法；溅射法；化学气相沉积法。(3)液体急冷法：实施原理：将液
16、体以大于 105/s 的速度急冷，使液体中紊乱的原子排列保留下来，成为固体，即得非晶。要求条件：基片导热性良好；液体和基片接触良好；液体层相当薄；液体与基板接触到凝固时间尽可能短。a.喷枪法：将熔融的合金液滴，在高压冲击作用下，射向高导热衬底上。衬底材料：铜板。特点：冷却速率高（106108K/S） ，样品形状不规则，厚度不均匀，且疏松多孔。生产工艺不连续。b.锤砧法（活塞法）：两个导热表面迅速相对运动而挤压落入它们之间的液珠，则此液珠被压成薄膜，极冷成金属玻璃。特点：冷却速率稍低（105106K/S） ，样品均匀，两面光滑。生产工艺不连续。c.离心法：将合金装入一个底部有小孔的石英管内，用高
17、频感应炉或管式炉使之熔化后，随即将石英管降至一个高速旋转的圆筒中，并用高压气体迫使熔体从小孔流出，喷到圆筒内壁。缓缓提升石英管，可得到螺旋状的非晶条带。特点：冷却速率一般（106/s） 、材料表面精度高，材料取出难（离心力使得与壁面结合紧密） 。d.压延法（双辊法）： 熔化的金属从石英管底部的小孔喷射到一对高速旋转、导热良好、表面光滑的辊子之间。该方法工艺要求苛刻：a. 射流稳定，要有一定长度；b. 射流方向要准确；c. 流量与辊子转数要相配合；d. 辊子材料要硬度好、耐蚀、导热性好。所得非晶材料两面光滑、厚度均匀、强度好，冷却速率一般（106/s） 。e.单辊法：将熔体喷射到高速旋转的辊面上
18、冷却，形成连续的非晶条带。该法要求：喷嘴可用石英、氧化铝、氮化硼管等； 辊子材料可用铍青铜、滚珠钢等； 喷射时加热温度在材料熔点以上；制备活性元素非晶，应在惰性气氛或真空中进行；连续生产时，辊子要进行水冷或液态氮冷却；条带宽度可通过喷嘴形状和尺寸控制。特点：冷却速率一般（106/s） ，熔体与辊面热接触不好，材料表面质量差，强度、致密度不及以上方法。f.熔体沾出法：金属圆盘紧贴熔体表面高速旋转，熔体被圆盘沾出一薄层，迅速冷却成为非晶。特点：冷却速率低、材料表面质量差、致密度和强度低，生产效率低，成本低，工艺简单。g.熔滴法：合金棒的下端用电子束熔化，液滴滴落到一个高速转动的辊面，随即被拉长，凝
19、固成条或丝。特点：污染少、冷却快、非晶材料强度和致密度差，适合制备高熔点合金条带。（4）其他方法：结晶材料转变法；磁悬浮熔炼法；静电悬浮熔炼法；落管技术；低熔点氧化物包裹：将样品用低熔点氧化物包裹起来，置于容器中熔炼，待中间样品熔化后，然后再冷却到氧化物熔点以上而样品熔点以下的某个温度，样品在液态氧化物包围的气氛中冷凝成非晶。氧化物包裹作用：a 吸取熔体中的杂质颗粒；b 将熔体与器壁隔离开来，避免器壁成核而引起的晶化现象；c 避免污染。10.非晶态材料制备技术举例（1）急冷喷铸技术：急冷喷铸就是将熔体喷射到一块运动着的金属基板上进行快速冷却，从而形成条带的过程。特征：线速度高，流量大，急冷速度
20、高（对金属为 105108K/S ） 。急冷喷铸形成非晶的热力学与动力学： 由热传递控制；由动量传递控制；由热和流体力学的状态联合控制。热传递控制：热传递比动量传递快；动量传递控制：动量传递比热传递快。（2）辉光放电技术：利用反应气体在等离子体中发生分解而在衬底上淀积成薄膜，实际上是在等离子体帮助下进行的化学气相淀积。分类：直流法，高频法（电感耦合式，电容耦合式） ，微波法，附加磁场的方法。生长过程描述：第一步：分解 辉光区包含的物质：H、Si-H、Si-H2 等第二步：物质向衬底表面扩散；第三步：反应（产物包括：Si-H,Si-H2,(Si-H2)n）反应器设计：设计的原则是力求避免硅烷等反
21、应气体在电极的局部区域过剩，而在另一些部位上枯竭。反应流量及衬底温度控制：功率，流量，衬底温度是影响 a-Si 膜 质量的三个最主要的因素。杂质及安全性控制： 最好采用未经稀释的高纯硅烷，其中含杂质应最少。 稀释至 3%5%的硅烷使用安全性高，常用的稀释剂有 Ar、 H2、He，一般是用分子量小的气体稀释时所得非晶硅质量较好。 淀积前应将反应室预抽真空至 1.3310-3Pa，并长时间烘烤；衬底表面应细致处理。 【4 】薄膜衬底的材料应根据非晶硅的用途而定。第 3 章 薄膜的制备1.薄膜材料的概念：采用一定方法，使处于某种状态的一种或几种物质（原材料)的基团以物理或化学方式附着于衬底材料表面，
22、在衬底材料表面形成一层新的物质，这层新物质就是薄膜。简而言之，薄膜是由离子、原子或分子的沉积过程形成的二维材料。2.代表性的制备方法按物理、化学角度来分，有：物理成膜 PVD；化学成膜 CVD。3.薄膜的生长过程分为以下三种类型：(1) 核生长型；(2) 层生长型；(3) 层核生长型。4.基片的类型：薄膜涂层本身不能单独作为一种材料来使用，必须和基片结合起来才能发挥其作用。分为：玻璃基片；陶瓷基片；单晶基片；金属基片。5.基片的清洗方法应根据薄膜生长方法和薄膜使用目的来确定：使用洗涤剂清洗；化学药品和溶剂清洗；超声波清洗；离子轰击清洗（离子辐照，等离子辐照，电子辐照） ；烘烤清洗。6.物理气相
23、沉积：利用蒸发、溅射沉积或复合的技术，不涉及到化学反应,成膜过程基本是一个物理过程而完成薄膜生长过程的技术,以 PVD 为代表。真空蒸发镀膜：真空室内加热的固体材料被蒸发汽化或升华后，凝结沉积到一定温度的衬底材料表面。形成薄膜经历三个过程：（1）蒸发或升华。通过一定加热方式使被蒸发材料受热蒸发或升华，由固态或液态变成气态。（2）输运到衬底。气态原子或分子在真空状态及一定蒸气压条件下由蒸发源输运到衬底。（3）吸附、成核与生长。通过粒子对衬底表面的碰撞，衬底表面对粒子的吸附以及在表面的迁移完成成核与生长过程。是一个以能量转换为主的过程。 7.蒸发源应具备的条件：(1) 能加热到平衡蒸气压为(1.3
24、310-21.33Pa)的蒸发温度；(2) 要求坩锅材料具有化学稳定性；(3) 能承载一定量的待蒸镀材料。 点蒸发源：点源可以是向任何方向蒸发。立体角 d 内，物质蒸发的质量为： ，基片上单位面积附着物质量为：微面蒸发源：立体角 d 内，物质蒸发的质量为： ，基片上单位面积附着物质量为：8.蒸发源的加热方式：电阻加热法；电子束加热法；高频感应加热，电弧加热，激光加热法。电子束加热法与电阻加热蒸发法相比的优点：防止蒸发源材料以杂质的形式混入薄膜中。SiH4 Si + 2H2SiH + H Si + H2 04Mdm02cos4dMmSr 0cosMddm02coseSr9.压应变（ae as）
25、同质外延（ae= as） 张应变（ae m，界面中基体残余热应力为正值。一般要求避免高的残余热应力。24.解决相容性问题的工艺：高速工艺：箔片和纤维快速通过压辊（1-2s） ；低温工艺: 热压法（830，15min ） ；涂层工艺: Al2O3/NiCr, B/Ti 25.金属基复合材料的强化：(1)影响强化的因素：a.粒子增强复合材料：增强粒子高度弥散地分布，阻碍位错运动。粒子直径一般在 0.010.1 范围内时增强效果最好。b.纤维增强复合材料：复合效果取决于纤维和基体的性质、界面物理、化学的作用以及纤维的含量、长度、排列方式等因素。为了达到纤维增强的目的，必须注意以下问题：应选择强度和弹
26、性模量都高于基体的纤维材料作增强剂。纤维和基体之间要有一定的粘结作用，但结合力不能过大，容易形成脆性断裂。纤维的排布方向要和构件的受力方向一致，才能发挥增强作用。纤维和基体的热膨胀系数应相适应。纤维所占的体积百分比必须大于一定的体积含有率。（2）强化类型：a.位错强化；b.细晶强化：细晶强化在于随晶粒尺寸减小，晶界增多，阻碍位错移动能力提高，因而强化了金属。c.弥散强化。26.陶瓷基复合材料：所用的陶瓷纤维（或晶须）有 SiC、Si3N4 和 Al2O3 等。陶瓷基复合材料主要有四大系列：Al2O3-ZrO2 系列；SiC-SiC 系列；Si3N4 系列；SiC-Si3N4 系列。27.纤维（
27、晶须）表面处理技术目的：主要改善纤维（晶须）与基体在物理上和化学上的相容性，提高纤维（晶须）与基体的结合强度，减少或避免纤维与基体之间的有害化学反应的发生，从而提高复合材料的性能。28.陶瓷纤维（晶须）与陶瓷基体复合过程中的匹配原则：（1）增强材料弹性模量要高。 （2）增强材料和基体材料热膨胀系数相近。 （3）在制造过程中，应避免纤维或晶须与基体在高温处理时两者发生化学反应。 （4）确保增强材料与基体材料界面之间的结合强度。29.陶瓷和粉末冶金工艺通常包括粉末制备、坯块成型和烧结工艺三个工序。30.注浆成型包括石膏模制做、粉浆制备和粉浆浇注。注浆成型的关键是浆料的制备。在制备浆料时，需要加入分
28、散悬浮剂、粘结剂、除气剂和滴定剂。成型过程：将物料和水经研磨后制成一定浓度的悬浮粉浆，注入具有所需形状的石膏模具，空心注浆时，在模壁吸附浆料达要求厚度时，还需将多余浆料倒出；拆开模具取注件，干燥，烧结。31.压力渗滤法生产过程（背过）：首先将晶须(短切纤维) 预成型为坯件，然后经表面处理，置于石膏模具中，在压力作用下使料浆充满晶须(短切纤维) 预成型坯件的缝隙。料浆中的液体经过过滤器排入过滤腔，而留在模具内的经加压烧结形成晶须(短切纤维) 补强陶瓷基复合材料。32.流延法成型：流延法成形与注浆成形类似，不同之处在于所成型的制品形状、尺寸及溶剂排除方式不同，要获得膜厚度在 10 微米以下的陶瓷膜
29、必须用流延法。33.所谓烧结就是指在高温作用下，瓷料发生一系列物理化学变化并由松散状态逐渐致密化，且机械强度大大提高的过程。根据烧结时是否存在明显的液相，烧结过程可分为固相烧结和液相烧结。固相烧结：固相烧结过程，在升温阶段发生水分和有机物的蒸发和挥发，成型剂和吸附气体的排除，颗粒内应力的消除，再结晶等过程。液相烧结：在高温保温时，液相烧结过程的三个阶段：形成液相和颗粒重排；固相在液相中的溶解和析出；固相骨架的形成。在冷却阶段，液相凝固。60钨 碳化硅，碳化硼34.热压法优点：所需成型压力小；降低烧结温度、缩短烧结时间；容易获得接近理论密度、气孔率接近于零的烧结体；容易得到细晶粒的组织和实现晶体
30、的取向效应、可获得具有良好机械性能、电性能的制品；可生产形状复杂、尺寸较精确的制品。缺点：生产效率低、成本高。35.等静压成型是使粉料在各向同时均匀受压的一种成型工艺，有干袋法和湿袋法两种。36.反应烧结与其他烧结工艺相比，其主要特点：反应烧结时，质量增加；烧结坯件不收缩，尺寸不变；物质迁移过程发生在长距离范围内，反应速度取决于传质和传热过程；液相反应烧结液相和固相间发生化学反应。37.加压方式对坯体密度的影响38.利用气体与基体的反应合成制备陶瓷基复合材料的方法有 CVD 和 CVI， 二者的主要差异在于前者的析出的场所是基体的表面，而后者的析出的场所是基体(预成形体) 的内侧。 第 5 章
31、 功能陶瓷的合成与制备1. 要以性能的改进来改善陶瓷材料的功能性，可以从以下两方面进行：（1）. 改变材料的组成（2）. 改变工艺条件 微观结构产生变化薄膜化、 微粒化、纤维化、气孔化、复合化等。2.在功能陶瓷的制备过程中还应具备下列技术要素:(1) 原材料：高纯超细、粒度分布均匀；(2) 化学组成：可以精确调整和控制；(3) 精密加工：精密可靠，而且尺寸和形状可根据需 要进行设计；(4) 烧结：可根据需要进行温度、湿度、气氛和压力控制。3.超微细粉料的制备方法（固、液、气）：（1）固相法（粉体是由固相原料制得的 ）：机械粉碎法；固相反应法；燃烧法；热分解法。（2）液相法：原理：选择合适的可溶
32、性金属盐类按要求计量配制成溶液，再选择一种合适的沉淀剂或用蒸发、升华、水解等操作，使金属离子均匀沉淀或结晶出来，最后将沉淀或结晶脱水或加热分解而得到陶瓷粉体。 包括：沉淀法，水解法，溶剂蒸发法，溶胶凝胶法（用金属醇盐的水解和聚合反应制备金属氧化物或金属氢氧化物的均匀溶胶，然后将溶胶浓缩成透明凝胶，凝胶经干燥，热处理可得到所需微粉。 ）（3）气相法：原理：直接利用气体，或者通过各种手段将物质转变为气体，使之在气体状态下发生物理变化或者化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成微细粉体的方法。包括蒸发凝聚法 (升华法） ，气相反应法。4.成型方法 ：模压成型，等静压成型，挤压成型，注浆成型，热压铸成型
33、。5.陶瓷烧结方法：常压烧结，热压烧结，热等静压烧结，反应烧结，二次反应烧结。6.超导体：是指当某种物质冷却到低温时电阻突然变为零，同时物质内部失去磁通成为完全抗磁性的物质。迈斯纳效应（完全抗磁性）7.超导体的分类：元素超导体；合金或化合物超导体；氧化物超导体（超导陶瓷） 。8.超导体的性能很多，但表征超导材料的基本参量有：临界温度 Tc、临界磁场 Hc、临界电流 Ic 和磁化强度M。9.Tc 的测量方法：电阻测量法：要求样品内超导相是均质的；磁测量法：伴随着常导态超导态转变，样品从顺磁性转变为抗磁性，样品的磁化率发生很大的变化。10.超导陶瓷的制备 高温熔烧法：高温熔烧法又分为二次烧结法和三
34、次烧结法，是制造高温陶瓷的主要方法。工艺关键是应使其缺氧。影响超导电性的主要因素是元素的组成和烧结条件。11.敏感陶瓷按其相应的特性，可把这些材料分别称作热敏、湿敏、光敏、压敏、气敏及电敏感陶瓷。12.热敏陶瓷是指电阻率随温度发生明显变化的材料。分为正温度系数热敏陶瓷，负温度系数热敏陶瓷，临界温度系数热敏陶瓷。13.BaTiO3 的化学计量比偏离半导化采用在真空、惰性气体或还原性气体中加热 BaTiO3。采用掺杂使 BaTiO3半导化的方法之一是施主掺杂法，该法也称原子价控制法。采用掺杂使 BaTiO3 半导化的方法之二是 AST 掺杂法。14.BaTiO3PTC 陶瓷的生产工艺：以居里点 T
35、c 为 100的 PTC BaTiO3 陶瓷为例。A、原料：应采用高纯度的原料，把 Fe、Mg 等杂质含量控制在最低限度。一般控制在 0.01mol%以下。B、掺杂：施主掺杂物 La2O3、Nb2O5、Y2O3 等宜在合成时引入，含量在 0.20.3mol%这样一个狭窄的范围内。C、瓷料制备及成型：传统的工艺难以解决纯度和均匀性的问题，现已经开始采用液相法（高纯 BaCl2 和 TiCl4混合液与草酸（H2C2O4)反应。D、烧成：PTC 陶瓷必须在空气或氧气氛中烧成。15.影响 PTC 热敏陶瓷性能的因素：A、组成对居里温度的影响：不同的 PTC 热敏陶瓷对 Tc 有不同的要求。通过控制 B
36、aTiO3 的居里点可以解决。通过改变组成，即加入某些化合物可以达到改变 Tc 的目的。具有与 Ba2+、Ti4+离子大小、价态相似的金属离子，可以取代 Ba2+、Ti4+离子，形成连续固溶体。如 PbTiO3 （高于 120，Tc=490） 、 SrTiO3（低于120，Tc=-150 ） 。B、晶粒大小的影响：BaTiO3 热敏陶瓷的 PTC 特性的高低，与陶瓷的晶粒大小密切相关。研究表明，晶粒在5um 左右的细晶陶瓷具有极高的正温度系数。要获得细晶陶瓷，首先要求原料细、纯、匀、来源稳定，其次可通过添加一些晶粒生长抑制剂，达到均匀细小净粒结构的目的。此外，加入玻璃形成剂和控制升温速度也可以
37、抑制晶粒长大。C、化学计算比（Ba/Ti）的影响：在 TiO2 稍微过量时会呈现低电阻率；在 Ba 过量时电阻率会增高，且使瓷料易于实现细晶化。D、Al2O3 对 PTC 陶瓷的影响： Al3+在 BaTiO3 基陶瓷中有三种存在位置： Al3+取代 BaTiO3 晶格的 Ba2+位置；Al3+处于玻璃相中，能够吸收杂质、纯化主晶相；Al3+取代 BaTiO3 晶格中的 Ti4+，起受主作用。16.NTC 热敏电阻陶瓷按照使用温度可分为低温（-130 0） 、常温（-50350）及高温（300）用三种类型，主要应用于温度测量和温度补偿。17.气敏陶瓷大致可分为半导体式、固体电解质式及接触燃烧式
38、三种；按制造方法和结构形式可分为烧结型、厚膜型及薄膜型。18.典型的气敏半导体陶瓷： SnO2 系气敏陶瓷； ZnO 系气敏陶瓷； Fe2O3 系气敏陶瓷。19.二氧化锡气敏陶瓷所用添加剂多为半导体添加剂。SnO2 系气敏陶瓷制造的气敏元件有如下特点：灵敏度高，出现最高灵敏度的温度较低，约在 300；元件阻值变化与气体浓度成指数关系，在低浓度范围，这种变化十分明显，非常适用于对低浓度气体的检测；对气体的检测是可逆的，而且吸附、解吸时间短；气体检测不需复杂设备，待测气体可通过气敏元件电阻值的变化直接转化为信号，且阻值变化大，可用简单电路实现自动测量；物理化学稳定性好，耐腐蚀，寿命长；结构简单，成
39、本低，可靠性高，耐振动和抗冲击性能好。20.氧化锌系气敏陶瓷元件最突出的优点是气体选择性强，一般加入适量的贵金属催化剂来提高陶瓷元件的灵敏度。21.Fe2O3 有两种陶瓷制品： Fe2O3 和 Fe2O3 均被发现具有气敏特性。 Fe2O3 的化学稳定性好，对甲烷乃至异丁烷都非常灵敏，对水蒸气和乙醇等却不灵敏。Fe2O3 作家庭用可燃气体报警器非常合适。22.湿敏陶瓷制造工艺及其特性：湿敏陶瓷材料种类繁多，化学组成复杂。按工艺过程可将湿敏半导体陶瓷分为瓷粉膜型、烧结型和厚膜型。23.MgCr2O4-TiO2 系湿敏陶瓷的制造工艺流程 如下：MgO、Cr2O3、TiO2 称量 球磨 干燥 造粒
40、干压 烧结 切片 电极 引线 装配 测试 24.目前，应用最广、性能最好的是氧化锌压敏半导体陶瓷。25.ZnO 压敏电阻器的应用很广，可归结为如下两方面： 过压保护 稳定电压。26.光敏半导体陶瓷由于材料的电特性不同以及光子能量的差异，它在光的照射下吸收光能，产生不同的光电效应：光电导效应和光生伏特效应。27.光电导效应：当光线照射到半导体时，在光子作用下产生的光生载流子使电导增加的现象，称为光电导效应。28.正压电效应：在没有对称中心的晶体上施加机械作用时，发生与机械应力成比例的介质极化，同时在晶体的两端面出现正负电荷。逆压电效应：当在晶体上施加电场时，则产生与电场强度成比例的变形或机械应力。 正、逆压电效应统称为压电效应。29.压电陶瓷的主要参数：(1)机电耦合系数 k：机电耦合系数反映了机械能和电能之间的转换效率，由于转换不可能完全，总有一部分能量以热能、声波等形式损失或向周围介质传播，因而 K 总是小于 1 的。(2)机械品质因素 Q：30.烧成是将硅酸盐制品在一定条件下进行热处理，使之发生一系列物理化学变化，形成预期的组成和显微结构，从而达到固定外形并获得所要求性能的过程。 .31.球磨罐的选择和转速：塑料罐，玛瑙球；球：料：水=2：1：0.6。一一一2mQ
