材料导论-第三章-材料的合成与加工(Ⅰ).ppt

材料的合成与加工过程实质上是一个建立原子、分子的新排列，从原子尺度到宏观尺度上对材料结构进行控制的过程。 ●合成通常是指把原子和分子组合在一起来制造新材料时所采用的物理和化学方法。 材料的成形工艺: 把原料经过物理和化学变化而变成工程上有用的原材料的工艺技术。 * 第三章 材料的合成与加工 §3.1 绪 论 (性质） 在材料科学与工程所涉及的四个要素之间，材料的工艺是一个至关重要的要素。材料本身的制造过程，以及使材料成为人类所能利用的产品的过程，都必须通过一定的工艺才能实现。 Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O ●加工除了为生产有用材料而对原子、分子进行控制外，还包括材料形状在较大尺度上的改变。 3.1.1 材料的合成与加工 ◆在材料科学与工程中，合成和加工之间的区别变得越来越模糊。 ◆合成（制备）是新技术开发和现有技术改进的关键性要素。 ◆现代材料制备技术是人造材料的唯一实现途径。 需要说明的问题 研究表明，材料的性质和使用性能取决于材料的组成及结构，后者又取决于合成与加工工艺。 (性质） 3.1.1 材料的合成与加工 材料的合成（制备）与加工的主要内容： 3.1.1 材料的合成与加工 材料制备（合成） 材料加工 表面工程 材料复合 3.1.1 材料的合成与加工 1. 1) 冶金过程 目的： 从原料中提取出金属 内容: 3.1.1 材料的合成与加工 冶金是基于矿产资源的开发利用和金属材料生产加工过程的工程技术。 火法冶金 湿法冶金 电冶金 有色金属熔炼 钢铁冶炼 金属材料的制备 2) 熔炼与凝固 提拉法制取单晶硅 3.1.1 材料的合成与加工 粉末冶金一般工艺 （1）制粉 （2）物料准备 （3）成形 （4）烧结 单元系烧结 多元系烧结 固相烧结 液相烧结 热压（热等静压） （5）烧结后处理 3.1.1 材料的合成与加工 3) 粉末烧结 制粉?压型?烧结 ——粉末冶金技术 4) 高分子聚合 3.1.1 材料的合成与加工 3.1.1 材料的合成与加工 2. 三大类材料的成型技术在材料工程中是内容最为丰富的一部分。如果按材料的流变特性来分析，则材料的成型方法可分为三种： 材料的（成形）成型 3.1.1 材料的合成与加工 材料的改性 目的：通过改变材料的成分、组织与结构来改变材料的性能。 材料的改性内容: 1. 材料的“合金化” 2. 材料的热处理 材料的“合金化”：通过改变材料的成分，达到改变材料性能的方法。这种方法在金属材料和现代高分子材料的改性方面有广泛的应用。 材料的热处理：通过一定的加热、保温、冷却工艺过程，来改变材料的相组成情况，达到改变材料性能的方法。这种方法在金属材料和现代陶瓷材料的改性方面有广泛的应用。 典型热处理工艺：淬火、退火、回火、正火 3.1.1 材料的合成与加工 材料的联接 目的：实现材料间的整体结合。 内容： 3.1.1 材料的合成与加工 3.1.1 材料的合成与加工 3. 从工艺机理上分析，表面改性同整体材料的改性是相同的，即：在表面实现材料的成分、组织与结构的变化，达到改变材料表面性能的目的。不同点就是采用了特殊的能量输入方式，使能量作用效果或成分变化仅发生在表面。 3.1.1 材料的合成与加工 表面改性----三束表面改性 3.1.1 材料的合成与加工 表面改性----化学表面改性 改变材料表面的化学成分--- 化学渗入 3.1.1 材料的合成与加工 表面改性----表面淬火 3.1.1 材料的合成与加工 3.1.1 材料的合成与加工 表面防护----腐蚀防护 3.1.1 材料的合成与加工 表面防护----摩擦磨损防护 3.1.1 材料的合成与加工 摩擦与磨损是材料失效的三种主要形式（磨损、腐蚀和断裂）之一。 由于摩擦磨损是在相互接触和相对运动的固体表面进行的，因此接触体表面及其性能对摩擦磨损性能十分重要。大量研究结果表面，摩擦副材料表面采用某种表面技术处理后，可使材料的摩擦磨损性能有显著的改善，可见表面工程与摩擦磨损之间的密切关系。 摩擦过程中的主要影响因素：材料性质、表面粗糙度、温度、速度、表面膜。 ?? ◆金属基复合材料 ?? ◆陶瓷基复合材料 ?? ◆高分子复合材料 材料复合的主要目的就是依据不同材料性能的优势互补、协调作用的原则，进行材料的设计与制备。因此材料复合的过程就是材料制备、改性、加工的统一过程。 ●复合材料的制备过程融合了金属、陶瓷、高分子材料制备的基本原理。 ●目前材料科学的发展，复合的概念越来越重要，出