材料合成与制备考试题

《材料合成与制备》期末测验试题解释以下术语〔每题分〕L5金属基复合材料1以金属或合金为基体，并以纤维、晶须、颗粒等为增加体的复合材料按所用的基体金属的不同，使用温度范围为350~1200℃o自集中高温合成2自集中高温合成又称为燃烧合成技术，是利用反响物之间高的化学反响热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术，当反响物一旦被引燃，便会自动向尚未反响的区域传播,直至反响完全,是制备无机化合物高温材料的一种方法物理气相沉积3物理气相沉积技术表示在真空条件下，承受物理方法，将材料源——固体或液体外表气化成气态原子、分子或局部电离成离子，并通过低压气体〔或等离子体〕过程，在基体外表沉积具有某种特别功能的薄膜的技术分子束外延4分子束外延〔〕是进展起来的外延制膜方法，也是一种特别的真空镀膜工MBE艺外延是一种制备单晶薄膜的技术，它是在适当的衬底与适宜的条件下，沿衬底材料晶轴方向逐层生长薄膜的方法化学气相沉积5化学气相沉积〔简称是反响物质在气态条件下发生化学反响，生成固态CVD物质沉积在加热的固态基体夕俵,进而制得固体材料的工艺技术它本质上属于原子范畴的气态传质过程与之相对的是物理气相沉积〔〕PVD化学气相流魂一种制备材料的气相生长方法,它是把一种或含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基材的反响室，借助空间气相化学反响在基体外表上沉积固态薄膜的工艺技术简要答复以下问题〔每题分

2.5解释材料合成、制备及加工的定义、内涵和区分1材料合成是指通过肯定的途径,从气态、液态或固态的各种不同原材料中得到化学上不同于原材料的材料的过程材料加工则是指通过肯定的工艺手段使现有材料在物理上或外形上处于和原材料不同的状态但化学上完全一样的过程比方从体块材料中获得薄膜材料，从非晶材料中得到晶态材料，通过铸、锻、焊成型等材料制备则包含了材料合成和材料加工的前局部内容〔化学上不同于原材料的材料以及材料物理状态、组合方式转变，但化学上保持不变〕，不涉及部件成型简述建膜材料合成与制备的常用方法及其特点2薄膜沉积的化学方法包括化学气相沉积，热生长，电镀，阳极氧化，化学镀，溶胶凝胶法，技术等，其特点是设备简洁，本钱较低，甚至无需真空环境即可进L-B展，但是化学制备、工艺掌握简单，有可能涉及高温环境薄膜制备的物理方法主要包括真空蒸发、溅射、离子镀及离子助沉积技术列出从熔体制备单晶、非晶的常用方法3从熔体中制备单晶的方法主要有焰熔法、提拉法和区域熔炼法非晶的制备方法包括快速凝固、铜模铸造法、熔体水淬法、抑制形核法、粉末冶金技术、自集中反响合成法、定向凝固铸造法等什么是自集中高温合成反响,能产生反响的根本条件是什么4SHS SHS自集中高温合成〔〕,又称为燃烧合成技术，是利用反响物之间高的化学反SHS响热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术，当反响物一旦被引燃，便会自动向尚未反响的区域传播，直至反响完全，是制备无机化合物高温材料的一种方法反响的根本条件是过程包含简单的化学和物理化学转变，要想获得满足的SHS产品就必需明白整个反响机理以及各种因索对过程的影响假设将自集中的燃SHS烧区描述为燃烧波的话，试样被点燃后，燃烧波以稳态传播时，燃烧波就在试样或空间建立起温度、转化率和热释放率分布图溶胶-凝胶法制备材料有何特点，写出脱水缩聚反响和脱醇缩聚反响的方程式5溶胶-凝胶法与其它方法相比具有很多独特的优点〔〕由于溶胶-凝胶法中1所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反响物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合〔〕由于经过溶液反响步骤，那么就很简洁均匀定量地掺入一些微量2元素，实现分子水平上的均匀掺杂〔〕与固相反响相比，化学反响将简洁进展，3而且仅需要较低的合成温度，T姒为溶胶一凝胶体系中组分的集中在名蛛范围内，而固相反响时缴集中是在微米范围内，邸版响简洁进展，温度较低〔〕选择适4宜的条件可以制备各种型材料溶胶一凝胶法也存在某些问题通常整个溶胶-凝胶过程所需时间较长〔主要指陈化时间〕，常需要几天或者几周；还有就是凝胶中存在大量微孔，在枯燥过程中又将会逸出很多气体及有机物，并产生收缩脱水缩聚反响试分析制造金属基复合材料有那些技术难题，给出你所知道的金属基原位复

3.合材料的主要制备方法及其特点分

25.加工温度高，在高温下易发生不利的化学反响在加工过程中，为了保持基体的1浸润性和流淌性，需要实行很高的加工温度〔往往接近或高于基体的熔点〕在高温下，基体与增加材料易发生界面反响，有时也会发生氧化生成有害的反响产物这些反响往往会对增加材料造成损害，形成过强结合界面过强结合界面会使材料产生早期低应力破坏高温下反响产物通常呈脆性，会形成复合材料整体破坏的裂纹源因此掌握复合材料的加工温度是一项关键的技术解决方法尽量缩短高温加工时间，使增加材料与基体界面反响时间降低^最低程度；通过提高工作压力使增加材料与基体浸润速度加快；承受集中粘接法可有效地掌握温度并缩短时间如朱波等人通过热压法在大何环境下承受镁铝共晶合金粉末和铝镁共晶合金粉末作为中间层钎料，热压压头Mg-31at.%AI Mg-62at.%AI温度分别在匚和、℃施加压力保压成功制备46048048030MPa lmin,了的复合板射线无损检测说明镁铝复合板层界面完整，无100mmx AZ31B/AI X气孔、未熔合等缺陷利用扫描电镜和能谱仪观看分析了不同工艺参数SEM EDS下所制备的镁铝复合板的层界面微观组织构造结果说明热压过程中，中间层钎料〕与两侧基体均发生明显的集中,层界面通过集中形成冶金结合在承受镁铝共晶合金粉末制备的镁铝复合板的层界面上，从镁合金板到纯铝板依次AZ31B1050形成双相层、单相层和单相层；在承受铝镁共a-Mg+Mg17Ali2Mgl7All2Mg2AI3晶合金粉末制备的镁铝复合板的层界面上，从镁合金板到纯铝板依次AZ31B1050形成单相层和单相层承受粘接拉伸法，测试了镁铝复合板层Mg17Ali2Mg2A13界面的结合强度，并利用扫描电镜和射线衍射仪观看和分析了断面的组织^貌和X物相组成结果说明镁铝复合板的层界面结合强度可达层界面沿较厚的24MPa单相金属间化翎层开裂镁铝复合板层界面处较厚的镁铝金属间化合物层,尤其是层，是层界面的薄弱位置承受共晶合金比承受Mg2AI3a-Mg+Mg17Ali2a-Al+共晶合金作钎料利于减小层的厚度界面结合强度也相对提高电Mg2A13Mg2AI3化学腐蚀结果说明镁铝复合板的耐蚀性较镁合金基体有很大的提高在.%NaCI溶液中，腐蚀电流从的降低至AZ3IB jjA/cm2x10-3与纯板的相当承受锌板中间层，压头温度热压压强pA/cm2,AI440630s,15MP持续制备复合板，中间层与镁合金基体反响猛烈，而与铝基体60s AZ31B/Zn/AI无明显反响和集中.增加材料与基体潮湿性太差是金属基复合材料制造的又一难点绝大多数的金属2基复合材料如碳/铝、碳/镁、碳化硅/铝、氧化铝/铜等，基体对增加材料浸润性太差，有时根本不发生浸润现象解决方法参加合金元素，优化基体组分，改善基体对增加材料的浸润性，常用的合金元素有钛、错、锯等；对增加材料进展外表处理，涂敷一层可抑制界面反响的涂层，可有效改善其浸润性，外表涂层方法很多，如化学气相沉淀、物理气相沉积、溶胶一凝胶和电镀或化学镀等如比较先进的电热爆炸超高速喷涂法、纳米复合电刷镀技术等.按构造设计要求，使增加材料按设计要求分布于基体中也是金属基复合材料制造3中的难点增加材料的种类很多，如短纤维、晶须、颗粒等，也有直径较粗的单丝，直径较细的纤维束等在尺寸、形态、理化性能上也有很大差异，使其均匀地、或按设计强度的需要分布比较困难试分析微波加热的特点，争论影响微波加热效果的主要影响因素〔分）

4.25特点1]加热选择性，由于只有吸取微波的材料才能被加热）材料整体变热，可避开材料外表与内部的温差，使材料内外构造均匀2）强化材料内部的原子、离子集中，从而能缩短高温烧结时间，降低烧结温度3对于高温化学反响，微波能使反响更加均匀和快速完成）非接触性加热，可避开被加热材料的污染4影响因素主要因素包括微波加热装置的输出功率、耦合频率以及材料内部的本征状态，材料的微波吸取功率计算如下式P=2TTE0Etgb|E|2单位体积的微波吸取功率，P————微波频率，0—£-真空介电常数，介质〔材料〕的介电常数，E—-------介电损耗角正切，tgS材料内部的电场强度E——啊，当解肯定时，样品对题皮的吸取主要依靠于介质自身的介电常数仁〕、介电损耗〔〕和电场强度有关下面考虑影响加热效果的材料本征因素tgb材料种类微波能够穿透绝缘体而不损耗能量，微波不能穿透良导体而只能被反射回去对于介质材料，微波穿过其内部时能量衰减而转化成热能和非热能材料的介电损耗越大越简洁加热，但是很多材料的介电损耗是随温度而变化的，大多数材料的介电损耗随温度的增加而增加，很多在室温低温下不能被微波加热的材料，在高温下可M显着吸取微波而升温值得留意的是，微波加热有肯定的起动温度’，到达这一温度以上，材料对微波的吸取快速增加介质中可极化因子的种类微波加热是通过与偶极子的耦合而吸能发热的，偶极子的种类是电子、分子、离子或晶格等，其在特定频率的微波场中的发热效果是不同的湿度由于水的介电常数很高〔约为,而一般非极性材料只有左右，所以材料中湿度80]2越大、含水量越高，越简洁被加热温度由于介电常数和介电损耗的变化都不同程度地与温度有关，T殳是随温度的上升而增大，但增加的幅度因材料的不同而不同材料的密度材料的密度会影响介电常数值，因而会影响加热效果材料中含有孔洞会使介电常数降低，压实的粉末比松散的升温速度快得多晶粒尺寸晶粒越细，比外表越大，缺陷越多，偶极子越多，加热效果越好材料的外表粗糙度样件外表越光滑平坦，吸能效果越好外表抛光处理后微波吸取性增加晶界相的影响在材料内部高介电常数的晶界相越多，吸取微波越简洁材料的热导率和比热导热系数导热系数低，材料烧奔目对困难，所弓起的温度差可能建纤婚勾造的非均匀性比I热容越小，加热到同样温度所需的热能越少，升温的速率越快电导率导电性好的材料，往往加热效果降低电子的流淌有利于传导热量，电子的存在会金口极化偶极子的静电场，降低电损耗，从而降卑微波能向热能的班效率材料的厚度与外形肯定的微波能量对材料介质的穿透深度是有肯定限度的，穿透深度越大，微波加热越简洁穿透深度的含义为，当微波通过介质材料时，能量被途中介质吸取，波的传输功率快速衰减到外表处的一半时的距离〔深度〕，又称为半功率穿透度,其表达式为Dl/2=3A/nsl/2tgS加热件的非对称性外形和简单的曲面，往往导致微波场能的不均匀分布和不均匀吸热，从而影响微波加热效果。