第一章稀土材料制备方法概述.解读.ppt
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2、区域熔融法 (六) 固相法生长单晶 (1) 应变退火法 用机械加工或退火方式来增大材料应力,然后缓慢降温,使其趋向性增强,单晶颗粒变大。 (2) 多形体相变法 使组成相同结构各异的物质发生转化。 (3) 烧结法 加热预先压实的多晶体,使其晶粒长大。 三、溶胶-凝胶法(Sol-Gel法)制备稀土材料 1、溶胶-凝胶法的基本过程 化学反应: (1) 水溶液法 (2) 醇盐法 高温下的缩聚: 溶胶-凝胶法的优点: (1) 能很容易的均匀定量的掺杂一些微量元素; (2) 反应所需温度低,可低温合成出陶瓷、玻璃、纳米符合材料等功能材料; (3) 可制备高纯或超纯物质; (4) 有利于通过喷射、旋涂、浸渍等技术制备各种膜、纤维或沉积材料。 溶胶-凝胶法的工艺: 溶胶-凝胶法的具体应用: (1) 制备YSZ (2) 制备稀土超导材料 (3) 制备CeO2纳米粒子 (4) 制备稀土发光材料 四、水热法合成稀土材料 1、基本原理 高温高压下,利用溶液中物质的化学反应所进行的 合成方法。 水的作用:反应物、溶剂、矿化剂、压力的传递 介质。 反应条件:保证反应物料处于高的反应活性状 态。 热力学 动力学 2、水热反应的类型 (1)水热氧化反应 水/有机溶剂+金属/合金 氧化物/配合物/金属有机化合物 (2)水热还原反应 金属氧化物氢氧化物盐类复盐 超细金属微粉 水调浆 还原反应 (3)水热合成反应 多种组分化合 多晶或单晶 (4)水热分解反应 (5)水热沉淀反应 (6)水热晶化反应 非晶 晶体(脱水结晶) 溶胶-凝胶状CeO2·xH2O CeO2(晶体) (7)水热单晶生长 水热单晶生长法培养大单晶 (8)其他水热反应 2、水热反应装置和技术 主要装置:反应釜 要求:耐热、耐压、抗腐蚀 水热合成实验用高压弹 培育大单晶用水热反应装置 外封式高压釜 自紧式高压釜 水热反应操作的关键:装满度 理解: 水热反应合成晶体材料的操作: 应用举例: 五、自蔓延高温合成法 1、定义: 又称燃烧合成法,是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术。 反应物引燃 反应物引燃 温度自动向未 反应的区域传播 发生化学反应 反应以燃烧波 的形式蔓延 反应逐步前移, 进行完全 自蔓延高温合成法示意图 燃烧速度:0.1~20cm/s Max:25cm/s 燃烧温度:2100~3500K Max:5000K 反应基础: 优点:1、所需能量少 2、产物纯度高 3、不同相间易于转化 反应为强烈的放热反应 2、SHS技术原理 反应热力学: 反应从室温开始进行 —产物的比热容 —反应时由反应物到产物的热焓变化引起的温度升高值 绝热无相变的情况下: ,可计算出Tad的值 某些燃烧反应的绝对温度 Tad1800K时,SHS反应能自发进行 2、SHS法的主要类型 (1)、氧化还原反应 (2)、形成化合物的反应 (3)、混合型反应 3、影响因素 (1)、化学计量的影响 (2)、原料粒度的影响 (3)、添加剂、反应物填装、压块密度等 4、SHS法的特点 (1)节省能源 (2)活性大 (3)产品纯度高 (4)工艺简单 5、SHS制备技术 (1) SHS制粉: ①化合法 Ti粉+C TiC Ti粉+N2 Ti3N4 ②还原-化合法 (2) SHS烧结技术 (3) SHS致密化技术 (4)SHS铸造技术 (5) SHS焊接技术 (6) SHS涂层技术 ①熔铸涂层技术 ②气相传输技术 ③离心SHS涂层技术 (7) “化学炉”技术 (8) 热爆技术 六、化学气相沉淀法 1、定义: 一种或多种固态、液态或气态物质加热使含有过饱和蒸汽压,该体系继而转变成有微细粒子和气体组成的气悬体,气悬体中的粒子长大或聚集成大颗粒下沉,或凝聚成晶态或非晶态颗粒来获得单质金属、合金或化合物粉状材料的制备技术。 物理气相沉积(PVD): 块状固态物质
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