高分子-華理材料復(fù)試概論material

材料概論第三章原材料的選用與合成制備工藝過程與方法第三章材料的制備方法首先需考慮：選用什么原料or通過何種方法合成所需的原材料?不同材料需采用不同原材料。相同的原材料通過不同的制備工藝過程和方法也可制得不同性能的材料3.1原材料的選用與合成3.2制備工藝過程與方法選擇制備工藝過程和方法,一定程度上與所選的原材料有關(guān)；一旦確定了工藝過程和方法應(yīng)根據(jù)工藝方法的特點和要求來選擇合適的原材料。選用合適的設(shè)備，也是制備優(yōu)良材料的關(guān)鍵之一3.1原材料的選用與合成

需考慮化學(xué)組成、純度、顆粒度等，以及成本和對環(huán)境的影響。一般可將材料領(lǐng)域的原材料分為:第三章材料的制備方法天然原料：天然的礦物or巖石與動植物原料(雜質(zhì)較多，價廉)?；ぴ?人工合成原料)：采用化學(xué)or物理方法將天然原料進(jìn)行富集、提純、加工后得到(純度較高，價也較高)。又可分為：無機化工原料&有機合成原料。1.礦石的開采和還原3.工業(yè)廢渣的利用

2.硅酸鹽礦物原料

4.原料的質(zhì)量要求3.1.1天然礦物原料

第三章材料的制備方法金屬礦物→冶煉金屬：如鐵礦石、鋁土礦、方鉛礦、黃銅礦等硅酸鹽礦物→玻璃、陶瓷、水泥等主原料：石英砂、粘土、長石、石灰石等；石油、天然氣、煤、電石及某些農(nóng)副產(chǎn)品等：合成高分子化合物的基本原料煤和石油產(chǎn)品→冶金和無機材料生產(chǎn)中的燃料。B.礦石原料的開采和選別

C.礦石原料的預(yù)處理：焙燒富集，or球團化

D.可當(dāng)材料使用的天然礦物1.礦石的開采和還原

第三章材料的制備方法A.礦物：指地殼中的化學(xué)元素，經(jīng)各種地質(zhì)作用所形成的、并在一定條件下相對穩(wěn)定的單質(zhì)or化合物，是組成礦石和巖石的基本單元。具有比較均一的成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，相對固定的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)、并有一定幾何形態(tài)的自然物體。礦物涉及的內(nèi)容較廣，可簡略歸納為3點：2)具有一定的化學(xué)組成和化學(xué)性質(zhì)，絕大多數(shù)為各種化合物的混合物。3)在一定地質(zhì)條件下所形成的某些礦物，具有共生組合規(guī)律。（如方鉛礦主要為巖漿期后作用的產(chǎn)物。在接觸交代礦床中，常與磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等共生。在中、低溫?zé)嵋旱V床中，與閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、石英、方解石、重晶石等共生。在氧化帶不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)變?yōu)殂U礬、白鉛礦等礦物）1)除石油外液態(tài)礦物為數(shù)極少，絕大多數(shù)礦物是固態(tài)無機物，且屬于晶質(zhì)礦物，理想條件下能長成規(guī)則的幾何多面體(如方鉛礦呈立方體，方解石呈菱面體)；屬非晶質(zhì)礦物的很少，如蛋白石、火山玻璃。不同礦物具有不同的物理性質(zhì)，如顏色、光澤、透明度、硬度等。八面體和五角十二面體方鉛礦方鉛礦：即硫化鉛PbS(鉛:硫=1:1)，屬于等軸晶系，往往呈完美的立方體晶體，不過有時也有平頂金字塔狀或者骨頭狀的晶體。精美的方解石礦標(biāo)本透明方解石礦

方解石礦呈現(xiàn)菱面體鉛鋅礦石是富含金屬元素鉛和鋅的礦產(chǎn)。鉛是人類從鉛鋅礦石中提煉出來的較早金屬之一。具藍(lán)灰色，硬度1.5，比重11.34，熔點327.4℃，沸點1750℃，是最軟的重金屬，展性良好，易與鋅、錫、銻、砷等金屬制成合金。鋅從鉛鋅礦石中提煉出來的金屬較晚，是古代7種有色金屬(銅、錫、鉛、金、銀、汞、鉛灰色為方鉛礦，深灰色為閃鋅礦鋅)中最后的1種。具藍(lán)白色，硬度2.0，熔點419.5℃，沸點911℃，加熱至100～150℃時，有良好壓性，壓延后比重7.19。能與多種有色金屬制成合金或含鋅合金，最主要的是鋅與銅、錫、鉛等組成的黃銅等，還可與鋁、鎂、銅等組成壓鑄合金。

自然界中已知礦物~3000多種，被利用~200余種，重要的僅100多種。在地殼中的分布是不均勻的。礦石礦物：有開采利用價值的礦物，其集合體稱礦石；脈石礦物：與礦石礦物相伴生的無用礦物，組成脈石。按用途可分為：金屬礦、非金屬礦和燃料礦。第三章材料的制備方法礦物不是孤立地存在于地殼中，往往是幾種礦物共同產(chǎn)生在一個礦床中。共生組合：指同一成因、同一成礦期的礦物組合。地殼(厚度~36km)中含量最多、分布最廣的有8種元素見表3-1，其總的質(zhì)量已占98.59%。表3-1地殼中8種主要元素的含量與分布情況元素質(zhì)量/%原子/%體積/%O46.6062.5593.77Si27.7221.220.86Al8.136.470.47Fe5.001.920.43Mg2.091.840.29Ca3.361.941.03Na2.832.641.32K2.591.421.83富集元素：分布較集中，能形成獨立礦物，甚至富集成礦床，如金、銀、汞等；分散元素：含量不一定比富集元素少，但卻趨于分散很難形成獨立的礦物or礦床，常以類質(zhì)同象混入物形式，參加到其他礦物中去，如釩、鈷、釷等。B.礦石原料的開采和選別根據(jù)來源可分為：露天礦、地下礦和海底采礦。第三章材料的制備方法現(xiàn)代冶金工業(yè)對提取金屬的原料提出了一定要求，如銅的品位≮10%，鉛≮40%，鋅≮40%，錫≮4550%。如此高品位的礦石不多，∴必須進(jìn)行選礦。金屬礦石中，所含金屬并非以“純”金屬而是以化合物狀態(tài)存在，如氧化物、硫化物、氫氧化物、碳化物、硅酸鹽等見p71表3-2。實際上，礦石很少單獨以上述化合物形式出現(xiàn)，而是在一些脈石礦物(石英，石灰石等)中存在著一些“富”含金屬的礦物。表3-2一些重要的礦石及其金屬含量金屬

礦物學(xué)名稱

含金屬的氧化物及其他化合物

金屬含量/%(質(zhì)量)

鐵

鋁銅鈦

赤鐵礦磁鐵礦褐鐵礦菱鐵礦鋁土礦輝銅礦,黃銅礦金紅石

Fe2O3Fe3O42Fe2O3?3H2O等FeCO3Al(OH)3Cu2S，CuFeS2TiO2

406045703035254020300.554050

黃銅礦分子式為CuFeS2(p53表3-2)，為銅礦重要來源，硬度3.5~4。金黃色似黃鐵礦，晶形似四面體，單個晶體很少見，集合體常為不規(guī)則的粒狀或致密塊狀。黃銅礦與方解石共生

輝銅礦Cu2S黃鐵礦純黃銅礦CuFeS2，含Cu34.6%，F(xiàn)e30.5%，S34.9%。和黃鐵礦一樣，在野外很容易被誤會為黃金。黃鐵礦黃銅礦鑒定特征：黃鐵礦為淺銅黃色，黃銅礦常帶綠色調(diào)，而自然金常帶紅色調(diào)；黃銅礦的硬度比金略高，而<黃鐵礦；比重，黃銅礦最小(4.1-4.3)，黃鐵礦其次(4.9-5.2)，(自然)金最大(19.3)。第三章材料的制備方法無機材料工業(yè)中，通過選礦達(dá)到除去石英砂、粘土等礦物中的含鐵等雜質(zhì)。選礦的基本任務(wù)有三個方面：

第三章材料的制備方法①富集礦石中的有用礦物或金屬其品位，并與脈石分開，有害雜質(zhì)礦物→冶煉的需要。②把共生在礦石中的有用礦物或金屬分選出來。③使尾礦中的有用礦物or金屬%→最小，回收率。采礦場→礦石一系列的選礦作業(yè)工序精礦產(chǎn)品(合適冶煉)圖3-1。其意義在于最合理地利用礦產(chǎn)資源。圖3-1

選礦流程示意圖

礦石

破碎(粒度達(dá)到305mm)

粉碎(磨礦)(粒度達(dá)到10.074mm)

選別中礦

精礦

尾礦

濃縮

廢棄

濃縮精礦

溢流過濾濾餅

濾液

干燥精礦產(chǎn)品重選法、浮選法和磁選法，及手選和電選法等，都是不改變礦物物化性質(zhì)的機械選礦法?；瘜W(xué)選礦：可與機械選礦法聯(lián)合使用，處理成分復(fù)雜的難選礦石，即采用草酸、硫酸和鹽酸的酸處理。第三章材料的制備方法選礦的原理根據(jù)礦石的物理化學(xué)性質(zhì)的不同，如利用不同密度(重力分離法)、不同磁性(鐵礦石)、在酸液、堿液中不同的溶解度(銅、貴金屬、鋁礬土)、在有機溶液中不同的潤濕特性等，將有用礦物和脈石礦物分離。常用的選礦方法：C.礦石原料的預(yù)處理第三章材料的制備方法

對含有硫化物同時含氫氧化物or碳酸鹽的鐵礦石空氣中富氧加熱焙燒釋放出SO2(凝聚收集，并利用)、H2O或CO2→富集。為使高爐冶煉和其他工藝過程成為優(yōu)化的反應(yīng)技術(shù)、工藝流程均衡和最終產(chǎn)品質(zhì)量如一，還必須將：粉碎并富集過的礦石團聚一定形狀和大小的顆粒即球團化(15cm)。D.可當(dāng)材料使用的天然礦物有少部分天然礦物可直接當(dāng)作材料來加以使用：第三章材料的制備方法石棉(不可燃的天然纖維)、云母和頁巖(可撕成薄片)、天然巖石(砂巖、花崗巖、大理石等)、藍(lán)寶石、紅寶石和金剛石等。目前工業(yè)上使用的藍(lán)紅寶石和金剛石類材料多為人造的。天然有機材料：木材、天然橡膠和天然纖維等2.硅酸鹽礦物原料

冶煉金屬首要一步是礦石還原，傳統(tǒng)無機材料的典型組分則存在于自然界，不需物質(zhì)轉(zhuǎn)換的過程，但須加一定限制：天然原料的純度和均一性等難以滿足現(xiàn)代陶瓷技術(shù)的要求，∴需

化學(xué)反應(yīng)or物理轉(zhuǎn)變

高質(zhì)量的合成原材料→氧化物陶瓷、非氧化物特種陶瓷、電子陶瓷等。是粘土類、石英類、長石類、碳酸鹽類等礦物原料的通稱多數(shù)經(jīng)典陶瓷材料的特性取決于組織中某些陶瓷相的特殊配置，而這種配置并非天然的配置?！嗖牧献罱K狀態(tài)須經(jīng)過某些反應(yīng)和溶解后的結(jié)晶過程，即在高溫下的材料轉(zhuǎn)換過程來達(dá)到(發(fā)生在陶瓷的燒成過程中)。A.粘土類原料

1種疏松的or呈膠狀致密的水鋁硅酸鹽礦物，種類多，是多種微細(xì)礦物和雜質(zhì)的混合物，多數(shù)粒徑＜2m。主要成分：SiO2、Al2O3及H2O。第三章材料的制備方法普通陶瓷的最主要原料(用量最多)，常用的有：高嶺石類粘土、蒙脫石類粘土和伊利石類粘土。耐火粘土→耐火材料的原料。水泥生產(chǎn)中的粘土質(zhì)原料有：黃土、粘土、頁巖、泥巖、粉砂巖及灰泥等。B.石英類原料

石英是自然界中分布很廣泛的礦物，主要是SiO2，在地殼中的豐度約為60%。少量雜質(zhì)為Al2O3、CaO、MgO、TiO2等。石英呈多種狀態(tài)，水晶最純，產(chǎn)量很少。陶瓷生產(chǎn)中較多采用：脈石英、砂巖、石英砂、硅藻土、燧石、硅石等。玻璃生產(chǎn)中常用：硅砂(石英砂)和砂巖。第三章材料的制備方法玻璃和陶瓷工業(yè)中常用：鉀長石、鈉長石。作為長石的代用品，常用的有以下幾種礦物：

偉晶花崗巖、霞石正長巖、酸性玻璃熔巖、含鋰礦物(鋰云母、鋰輝石等)。C.長石類原料

不含水的堿or堿土金屬鋁硅酸鹽，有4種基本類型：R2OAl2O36SiO2(R=K,Na)、ROAl2O32SiO2(R=Ca,Ba)。前3種居多，鋇長石較少，彼此可按一定的混溶規(guī)律形成固溶體。有時含有微量的銫、銣、鍶等。種類很多，純的較少。第三章材料的制備方法D.碳酸鹽類原料

無機材料中引入CaO和MgO所常用的天然原料。

第三章材料的制備方法白云石：CaCO3/MgCO3的固溶體，含F(xiàn)e、Mn等雜質(zhì)。能陶瓷坯體的T燒成，坯體的透明度，石英的熔解及莫來石的生成，也是瓷釉的重要原料。方解石(CaCO3)：含鎂、鐵、錳、鋅等雜質(zhì)。屬此組成還包括冰洲石、石灰石、石筍、鐘乳石、白堊、大理石、霞石等。在陶瓷坯料中于分解前起瘠化作用，分解后起熔劑作用，也是高溫釉的重要原料。菱鎂礦(MgCO3)：含鐵、鈣、錳等雜質(zhì)。生產(chǎn)鎂質(zhì)耐火材料、鎂質(zhì)瓷、鎂質(zhì)精陶等。石灰?guī)r：由CaCO3組成的化學(xué)與生物化學(xué)沉積巖，主礦物是方解石，并含白云石、硅質(zhì)(石英或燧石)、含鐵礦物和粘土質(zhì)雜質(zhì)。生產(chǎn)石灰、碳酸鹽和鈣鹽的主原料。石灰石和白云石也是冶煉鋼鐵時所用的堿性熔劑。泥灰?guī)r：由CaCO3和粘土物質(zhì)同時沉積所形成的均勻混合的沉積巖。白堊和貝殼：白堊是由海生生物外殼與貝殼堆積成的，主要由隱晶or無定形細(xì)粒疏松的CaCO3所組成的石灰?guī)r。第三章材料的制備方法E.其他原料

滑石(3MgO?4SiO2?H2O)和蛇紋石(3MgO?2SiO2?2H2O)均為含水硅酸鎂礦物。是鎂質(zhì)瓷、釉面磚、地磚、炻器、耐酸陶器、匣缽、耐火材料等常用原料。硅灰石(CaO?SiO2)：偏硅酸鈣類礦物，不含有機物質(zhì)、吸附水及結(jié)晶水,干燥和燒成收縮都小(＜0.5%)，較小,便于快速燒成；有助熔作用,可坯體T燒成。透輝石(CaO?MgO?2SiO2):偏硅酸鈣鎂,1種新型陶瓷原料,與硅灰石相似,可作助熔劑也可作主原料?！吆F,∴生產(chǎn)白色陶瓷時,需控制和精選。透閃石(2CaO?5MgO?4SiO2?H2O):含水的鈣鎂硅酸鹽礦物。陶瓷中的應(yīng)用與硅灰石、透輝石相似，常作釉面磚主要原料。第三章材料的制備方法骨灰和磷灰石：鈣的磷酸鹽，主要用于骨灰瓷，也可用作玻璃的乳濁劑。骨灰的主成分是羥基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]，含少量氟化鈣、碳酸鈣、磷酸鎂。磷灰石是天然磷酸鈣礦物，Ca5[PO4]3(F,Cl,OH)，常見的有氟(居多)和氯磷灰石，及羥和碳酸磷灰石等。螢石(CaF2)：氟石，為無色、白色、淺綠等。在新型陶瓷和冶煉鋼鐵過程中主要用作助熔劑，玻璃生產(chǎn)中作為乳濁劑。A.粉煤灰：火電廠排出的灰燼，由石英和莫來石結(jié)晶體、玻璃體、赤鐵礦(Fe2O3)和磁鐵礦(Fe3O4)，及少量未燃炭粒組成?；瘜W(xué)成分≈較大，40%65%SiO2、15%40%Al2O3、4%20%Fe2O3、2%7%CaO和3%10%未燃的炭。我國年排出量＞幾千萬噸，主要用做水泥的組分材料。3.工業(yè)廢渣的利用第三章材料的制備方法廢渣和廢料——工業(yè)生產(chǎn)及礦山開發(fā)中不可避免的產(chǎn)物，量大處理難，且污染環(huán)境?！嗪苤匾暰C合利用→變廢為寶。廢渣的儲存量在不斷，20世紀(jì)80年代初我國的廢渣年排放量已達(dá)～3億噸。主要包括：

B.煤矸石：夾在煤層間的脈石，是碳質(zhì)頁巖、碳質(zhì)灰?guī)r等含碳巖石和頁巖、砂巖等的混合物。成分隨巖石種類和礦物組成而變，粘土巖類煤矸石含4060%SiO2，1530%Al2O3，砂巖類煤矸石SiO2~70%，鋁質(zhì)巖類Al2O3~40%，碳酸鹽煤矸石CaO~30%。

第三章材料的制備方法C.石煤：低炭煤，組成性質(zhì)與泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤無本質(zhì)差別，可燃的沉積巖。C%＜煤，揮發(fā)份和發(fā)熱量低，灰分%高，且伴生較多的金屬元素。煤矸石與石煤的礦物組成大多數(shù)是粘土礦物和石英第三章材料的制備方法E.鋁渣(赤泥)：礬土提取Al2O3排出的赤色廢渣，含大量硅酸二鈣(5354%)。1噸Al2O3→1.51.8噸赤泥。4250%CaO、1824%SiO2、5.37.7%Al2O3、412.5%Fe2O3、27.5%TiO2等。D.爐渣：高爐礦渣———冶煉生鐵的廢渣，主要成分：CaO、MgO、SiO2、Al2O3。粉碎后呈晶體形狀，由硅酸鹽及少量氧化物、硫化物組成?！叱煞只痉€(wěn)定，資源豐富、成本低，水泥和陶瓷生產(chǎn)中得到廣泛采用煉鋼爐渣—硅酸鈣、鐵酸鈣等化合物，而游離的氧化鈣和氧化鎂的量較少。城市及民用爐渣F.電石渣：乙炔發(fā)生車間排出的含水約8590%的消石灰漿，1050m的顆粒＞80%。1噸電石可產(chǎn)生～1.15噸干渣(相當(dāng)于67噸料漿)。第三章材料的制備方法G.碳酸法制糖廠的糖濾泥、氯堿法制堿廠的堿渣以及造紙廠的白泥：主成分碳酸鈣，均可作石灰質(zhì)原料。H.磷礦渣：生產(chǎn)黃磷的廢渣，是經(jīng)1100℃煅燒的非晶質(zhì)假硅灰石，主成分為SiO244.08%、CaO43.66%。與硅灰石一樣能引入CaO而不帶入揮發(fā)性組分，生產(chǎn)面磚的好原料，還可用來配制低溫釉熔塊。常含碳及水溶性堿。磷酸鹽尾礦中含石英85%，Ca3(PO4)26%，粘土6%，亦可用于陶瓷工業(yè)。K.其他低品位鐵礦石、煉鐵廠尾礦以及硫酸廠硫酸渣(硫鐵礦渣，F(xiàn)eO＞50%)等，均可用作水泥的鐵質(zhì)校正原料銅礦渣與鉛礦渣：不僅可用作水泥的鐵質(zhì)校正原料，其中的FeO能其T燒成和T液相，還可起礦化劑作用。I.螢石礦渣：主要是硅酸鈣，可代替硅灰石配制面磚坯料，也可作地磚料的熔劑。J.碎玻璃：回收重熔不僅有經(jīng)濟意義，且在工藝上影響玻璃配合料的熔化和澄清、熱耗、玻璃制品的性能、加工性能和大窯生產(chǎn)率等。第三章材料的制備方法工業(yè)廢料的綜合利用第三章材料的制備方法水泥工業(yè)：粉煤灰、硫酸渣、高爐礦渣等已作為原料or混合原料，赤泥、電石渣等也逐步使用。近來用煤矸石、石煤等代替粘土質(zhì)原料也已取得一定效果。陶瓷工業(yè)

：高爐爐渣、磷礦渣、螢石礦渣等較多，除釉面磚、墻地磚外，還可生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷和日用瓷玻璃工業(yè)：含堿礦物、礦渣和尾礦引入部分Na2O。主要有：天然堿、珍珠巖、含稀堿氧化物的花崗巖尾礦、食鹽等。4.原料的質(zhì)量要求

第三章材料的制備方法金屬礦物：所需的金屬％越高越好，＜一定值，則失去冶煉價值；根據(jù)可提煉金屬％，可分為富礦和貧礦，將品位不同的礦石→許多不同等級。硅酸鹽礦物：∵成因及產(chǎn)狀的差異，品位及純度相差很大。一般要求化學(xué)組成應(yīng)穩(wěn)定、波動要小，并具有一定的顆粒度。通常按礦物組成、化學(xué)成分、顆粒度等的不同→各種等級。1.氧化物原料：

A.單一氧化物：Al2O3、ZrO2、TiO2、MgO、BeO等。

B.復(fù)合氧化物2.非氧化物原料3.其他化工原料3.1.2無機合成原料

化工原料按化學(xué)組成分級，即工業(yè)純、化學(xué)純(CP)、分析純(AR)及光譜純等。就組分而言，又可分為氧化物和非氧化物原料兩大類。第三章材料的制備方法A.單一氧化物

氧化鋁(Al2O3)：氧化物精細(xì)陶瓷的代表性原料之一→高溫耐火材料、磨料、磨具、激光材料及Al2O3寶石等的重要原料?？煞譃?大類：普通、低鈉、易燒結(jié)、高純、燒結(jié)和電容Al2O3

。主要用途見表3-3。

第三章材料的制備方法氧化鋯(ZrO2)：最耐高溫的氧化物之一，高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、電子陶瓷和耐火材料的重要原料。種類和用途見表3-4。主要以斜鋯石和鋯英石為原料，采用堿金屬化合物分解法、氯化和熱分解法、石灰熔融法和等離子弧法等制備。氧化鈦(TiO2)：鈦白粉→鈦酸鋇電容器、熱敏和壓電陶瓷等，純度大致分為98%、99%和99.9%。95%的也廣泛用作為涂料、油漆、印刷油墨、橡膠、紙張等的顏料。3種晶型：板鈦礦、銳鈦礦和金紅石。第三章材料的制備方法氧化鈹(BeO)：晶型穩(wěn)定、揮發(fā)性較小，高溫強度高、耐堿性好和電絕緣性優(yōu)良和導(dǎo)熱率極高等→高導(dǎo)熱性新型陶瓷。氧化鎂(MgO)：輕燒、重?zé)碗娙?種。合成橡膠的填料、陶瓷、耐火材料、電加熱器、熱電偶的原料。鈦酸鹽：BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3和PbTiO3。BaTiO3→壓電、鐵電陶瓷，陶瓷電容器使用鈦酸鋇居多。

鋯酸鹽：BaZrO3和SrZrO3等

錫酸鹽：BaSnO3、CaSnO3、InSnO3、CdSnO3、NiSnO3和PbSnO3等。鈮酸鹽：LiNbO3和KNbO3等銻酸鹽：BaSb2O6、SrSb2O6、PbSb2O6和MgSb2O6等鋁酸鹽：尖晶石(MgAl2O4)，有合成和電熔→耐火與噴涂材料。高純度99.9%→尖晶石陶瓷，單晶材料。第三章材料的制備方法B.復(fù)合氧化物第三章材料的制備方法鋯鈦酸鉛(PZT)

：Pb(Ti1-xZrx)O3制備鋯鈦酸鉛壓電陶瓷，PbTiO3與PbZrO3能以任何比例形成連續(xù)固溶體。鋁硅酸鹽*莫來石(3Al2O3?2SiO2)→耐火和特種耐火材料、莫來石陶瓷等。制備方法有燒結(jié)法和電熔法。*堇青石(2MgO?2Al2O3?5SiO2)：→耐火和特種耐火材料(蒸餾塔的塔板，匣體等)的大多數(shù)純度為95%。多孔引發(fā)劑載體等精細(xì)陶瓷用的原料多數(shù)是用氧化鋁、高嶺土、氧化鎂合成的堇青石。2.非氧化物原料大多為難熔化合物，主要有下列3類：

第三章材料的制備方法①類金屬難熔化合物金屬與非金屬結(jié)合的化合物：金屬的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物等。許多類金屬化合物，Tm高，硬度高，化穩(wěn)性良好，且有很高的導(dǎo)電性和傳熱性，有的在真空or電場和熱的作用下有發(fā)射e的能力，某些還有半導(dǎo)體性質(zhì)。②非金屬難熔化合物非金屬與非金屬結(jié)合的化合物：B4C、SiC、BN、Si3N4和其他多組元化合物等。具半導(dǎo)性，室溫下有高的電阻及非常高的化穩(wěn)性。③金屬間互相結(jié)合的金屬互化物：Al、Be等系統(tǒng)的金屬互化物，鈷－鉻－鎢系統(tǒng)的互化物。與氧化物相比，許多非金屬難熔化合物Tm更高，高溫力學(xué)性能更好。高溫非氧化物代表性原料有：(1).碳化物：SiC、B4C、WC、TiC、TaC、HfC、ZrC等，Tm很高；(2).氮化物：Si3N4、AlN、TiN和BN等；(3).硼化物：TiB2、ZrB、ZrB2、ZrB12、HfB2等；(4).硅化物：MoSi2、USi2、USi3、U3Si2、FeSi、FeSi2、Co2Si、MnSi3、CrSi2、TiSi2、ZrSi2、CaSi2等(5).硫化物:CdS陶瓷光傳導(dǎo)性→光敏材料和太陽能電池碳化物最耐高溫的材料之一，很多的T軟化≥3000℃，碳化鉭TaC(3880℃)、碳化鉿HfC(3890℃)、4TaC?ZrC(3931℃)、4TaC?HfC(3942℃)；導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性良好；硬度高：B4C僅金剛石，SiC、WC和TiC也都很高；抗氧化能力高：高溫下＞高Tm金屬，多數(shù)＞C和石墨；化穩(wěn)性良好：許多常溫下不與酸反應(yīng)，最穩(wěn)定的甚至不受HNO3+HF混合酸的強烈侵蝕。穩(wěn)定性大小是：TaC>NbC>W2C>WC>TiC>ZrC>HfC>Mo2CB4C：非常堅硬(耐磨性＞類金屬碳化物及其硬質(zhì)合金，是金剛石的6070%，SiC，剛玉的12倍)。相當(dāng)?shù)汀鸁岱€(wěn)定性較好。粉末可直接用來研磨加工硬質(zhì)陶瓷、寶石、鑄模、車刀、軸承等or制成人工研磨工具、金屬陶瓷，及原子反應(yīng)堆的控制劑等。但高脆性→許多技術(shù)領(lǐng)域難應(yīng)用。SiC：Cp—無色，工業(yè)—淺綠/藍(lán)黑色。導(dǎo)電性與純度和雜質(zhì)有關(guān)：很純電阻高達(dá)1014?cm，有Fe、N雜質(zhì)↘110-1?cm，并有負(fù)T系數(shù)。半導(dǎo)性高溫電爐的電熱材料及半導(dǎo)體材料。硬度高，耐磨和研磨性能好，有抗熱沖擊性、抗氧化等，非常重要的研磨材料，還用作火箭發(fā)動機尾噴管和燃燒室的材料及高溫作業(yè)下的渦輪機主動輪、軸承和葉片等零件BN、AlN、Si3N4和TiN等。具有硬度高、Tm高、相對密度小、小和熱穩(wěn)定性好等特點。氮化物第三章材料的制備方法BN：硬度很高→切削工具；耐熱性、耐熱沖擊性和高溫強度都很高(并能加工成各種形狀)廣泛用作各種熔融體的加工材料；BN粉末和制品有良好的潤滑性→金屬和陶瓷的填料，制成軸承；密度是陶瓷材料中最小→飛機和宇宙飛行器的結(jié)構(gòu)材料氮化鋁(AlN)：2450℃升華分解，高溫高強耐熱材料，耐熱沖擊性好(能耐2200℃的急冷急熱)，還有不受鋁液和其他熔融金屬及砷化鎵侵蝕的特性。原料便宜，易燒結(jié)成型→熔融金屬用的坩堝、脫模劑，在金屬液體中浸放物的保護管，特別是制鋁工業(yè)用途最大，非常適合做鋁真空蒸鍍用容器材料。又∵電絕緣性和介電性優(yōu)良→電氣器件將很有希望。第三章材料的制備方法氮化硅(Si3N4)：與SiC相似,不易熔化,~1900℃分解;*高溫強度和抗熱沖擊性→燃?xì)鉁u輪葉片、導(dǎo)彈的尾噴管材料，并適于制造火箭噴嘴和透平葉片；*→高溫反應(yīng)堆中的支承體與隔離體和高溫核燃料裂變物質(zhì)的載體，也→鋁或B4C等中子吸收劑的載體；*能耐各種非鐵金屬溶液的浸蝕→坩堝、熱電偶保護管、爐材、金屬熔煉爐或熱處理的內(nèi)襯材料；*又是電絕緣體和介電體，薄膜→集成電路工業(yè)；*硬度高→研磨材料。第三章材料的制備方法硼化物：

以硼化物、碳化物、氮化物為基的各種合金or金屬陶瓷→火箭結(jié)構(gòu)元件、航空裝置元件、渦輪機部件、高溫材料試驗機的試樣夾和儀器的部件、軸承和測高溫硬度用的錐頭以及核能裝置的某些構(gòu)造元件等。

過渡金屬硼化物：高電導(dǎo)、高Tm、高硬度和高穩(wěn)定性。熱傳導(dǎo)性和強度較高→熱穩(wěn)定性較好，高溫抗氧化性以第IVB族金屬硼化物為最好；幾乎都有金屬外觀和性質(zhì)，TiB2、ZrB、ZrB2、ZrB12、HfB2等導(dǎo)電性>對應(yīng)的金屬；抗蠕變性很好，對要求在高溫下長期工作，且保持強度、抵抗變形、抵抗腐蝕、耐熱沖擊的燃?xì)廨啓C、火箭等十分重要E.硫化物：如CdS，用其制備的陶瓷具有光傳導(dǎo)性，

→光敏材料和太陽能電池。硅化物:MoSi2、USi2、USi3、U3Si2、FeSi、FeSi2、Co2Si、MnSi3、CrSi2、TiSi2、ZrSi2、CaSi2等。有金屬導(dǎo)電性又有半導(dǎo)體性，抗氧化性較好，常溫下硬而脆，導(dǎo)熱率較高，有良好的熱穩(wěn)定性。第三章材料的制備方法MoSi2：在~1700℃的空氣中可持續(xù)使用數(shù)千小時，作為高溫發(fā)熱元件、高溫?zé)犭娕技盁犭娕继坠芤汛罅可a(chǎn)，還→核反應(yīng)堆中熱交換器等，在超音速飛機、火箭、導(dǎo)彈、原子能工業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。3.其他化工原料

精細(xì)陶瓷領(lǐng)域中，用量較大的化工原料還有：

第三章材料的制備方法原料→高純化，可用無機鹽水溶液or金屬醇鹽等作為初始原料，某些有機化合物已→新型陶瓷原料的前驅(qū)體or輔助原料碳酸鋇（BaCO3）：←天然碳酸鋇礦物，→電子陶瓷，合成鐵電、壓電及熱敏陶瓷的BaTiO3，及鋇長石瓷中BaO?Al2O3?2SiO2主晶相的主原料?！蹌㏕燒成，or瓷料的介電性能。碳酸鍶(SrCO3)：←多由天然碳酸鍶礦物，合成e陶瓷中SrTiO3的主要原料，也可作助熔劑T燒成，陶瓷材料的電性能，還可作新型玻璃的輔助原料。3.1.3天然高分子化合物

存在于動物、植物及礦物中的高分子物質(zhì),可分為：第三章材料的制備方法天然纖維：*植物纖維—棉、麻(→織物)，木材、草類及蘆葦(→造紙)等*動物纖維—羊毛、蠶絲(主要成份是蛋白質(zhì))*礦物纖維—石棉纖維。天然樹脂：由植物or動物分泌物再經(jīng)加工而成如：松香、蟲膠、大漆、琥珀等，→涂料工業(yè)，造紙、醫(yī)藥及粘結(jié)劑等。天然橡膠：天然高彈性高分子化合物。由橡膠樹割取的膠乳經(jīng)過物理、化學(xué)處理而得到的。第三章材料的制備方法生物膠：→印刷制版的抗蝕劑。又分：植物膠—阿拉伯樹膠、山達(dá)膠、淀粉等。動物膠—蟲膠、魚膠、蛋白質(zhì)、明膠等。天然高分子材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)有很大的共同點，都由天然高分子化合物所組成(見表3-6)，∴統(tǒng)稱為天然高分子化合物or天然高聚物材料。3.1.4有機合成原料現(xiàn)代合成工業(yè)的發(fā)展，起源于天然高分子化合物的化學(xué)加工工業(yè)。天然和合成高分子化合物主要用途圖32。第三章材料的制備方法1.生產(chǎn)單體的原料路線：單體多數(shù)是脂肪族化合物,少數(shù)是芳香族化合物。最重要的有3種：A.石油化工路線;B.煤炭原料路線;C.其他原料路線。2.高分子化合物的合成

合成高分子材料主要特點：原料來源豐富、品種繁多、性能多樣化、加工成型方便等。皮革制品

人造纖維化學(xué)加工

人造材料生皮

蠶絲

羊毛棉花木材天然橡膠加工皮革鞣制皮革機械加工纖維及其制品化學(xué)及機械加工紙張混煉、成型加工橡膠制品天然高分子化合物機械加工纖維制品合成高分子化合物合成樹脂合成橡膠紡絲加工

合成纖維

塑料加工

塑

料

涂料加工

涂

料粘合劑加工

粘合劑化學(xué)反應(yīng)

離子交換樹脂或膜

其他應(yīng)用混聯(lián)、成型加工

橡膠制品成型加工塑料制品圖32天然高分子化合物和合成高分子化合物的主要用途圖33制造高分子合成材料的主要過程單體←煤、石油、天然氣和農(nóng)副產(chǎn)品。→乙醇、乙烯、甲苯、苯酚等。有的可直接聚合，有的則要加工成可聚合的如苯乙烯、對苯二甲酸、氯乙烯、已二酸等再通過聚合高分子化合物。由最基本的原料制造高分子合成材料制品的主要過程見圖33。第三章材料的制備方法當(dāng)前最重要的單體合成路線。原油煉制汽油、石腦油、煤油、柴油等餾分和煉廠氣高溫裂解，分離乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等。產(chǎn)生的液體加氫催化重整芳烴萃取分離苯、甲苯、二甲苯等?？芍苯佑米鲉误w或進(jìn)一步加工成一系列單體。

A.石油化工路線(1)石腦油裂解產(chǎn)生芳烴：為大規(guī)模生產(chǎn)芳烴提供了豐富的原料。過去芳烴主要來自煤焦油。用全餾程石腦油(沸點220℃的直餾汽油—由原油經(jīng)常壓法直接蒸餾得到的汽油)于管式爐中，820℃下裂解產(chǎn)生苯、甲苯和二甲苯的方塊流程見圖34。圖34石腦油裂解生產(chǎn)芳烴方塊流程圖

第三章材料的制備方法(2)以石油制成的基本有機原料為基礎(chǔ)合成單體和高分子化合物：

石油經(jīng)

裂解分離烯烴和苯、甲苯、二甲苯等芳烴(重要的基本有機原料)。烯烴中的乙烯、丙烯和丁二烯又是重要的單體。乙烯的主要衍生物及其用途見圖35。這些基本有機原料合成單體→合成樹脂與合成橡膠(圖36)。B.煤炭原料路線煤炭煉焦(在高溫和隔絕空氣下干餾)煤氣、煤焦油和焦炭。煤焦油分離苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烴和苯酚、甲苯酚等。

第三章材料的制備方法3C+CaOCaC2+COCaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH2500~3000℃焦炭與石灰石在25003000℃高溫電爐中反應(yīng)→電石(CaC2)，電石與水反應(yīng)生成乙炔。由乙炔可以合成一系列乙烯基單體或其他有機化工原料。目前我國大部分氯乙烯單體和一部分醋酸乙烯單體、氯丁二烯單體仍以乙炔為原料生產(chǎn)的。生產(chǎn)電石需要大量電能，大規(guī)模生產(chǎn)在經(jīng)濟上是不合理的，但考慮到歷史原因和資源情況，乙炔仍是重要的合成高分子的基本原料。CH2=CHClCH2=CHOOCCH3CH2=CHCCHCH2=CCH+CH2CH2=CHCN第三章材料的制備方法圖37以乙炔為原料合成高分子單體

+HClHgCl2+CH3COOHZn(Ac)2+Cu2Cl2NH4Cl+HCN+HClCHCHCl聚氯乙稀聚乙酸乙稀聚氯乙醇氯丁橡膠聚丙稀腈維綸纖維第三章材料的制備方法除石油(包括天然氣)、煤炭以外，第三類高分子單體的原料主要是自然界存在的植物、農(nóng)副產(chǎn)品。不僅可用來提煉單體，還可用木材、棉短絨等天然高分子化合物為原料經(jīng)化學(xué)加工

纖維素塑料與人造纖維C.其他原料路線農(nóng)副產(chǎn)品提取主要化工產(chǎn)品見表3-7植物廢料水解可制取糠醛、酒精、酵母、木糖醇等化工產(chǎn)品見圖3-8。2.高分子化合物的合成高分子材料獲取方法：

第三章材料的制備方法

聚合物

高分子合金復(fù)合材料(高分子化合物/無機物填充)加聚物縮聚物逐步加成聚合物共聚合物天然高分子材料

合成高分子材料高分子材料高分子化合物的大分子主鏈都是由重復(fù)結(jié)構(gòu)單元排列而成，通常由單體通過加聚or縮聚反應(yīng)形成的。A.加成聚合反應(yīng)離子型聚合：R+，R

和配位絡(luò)合離子；自由基型聚合：自由基R?(應(yīng)用的最多)。單體分子借助于引發(fā)劑，在熱、光or輻射能等作用下自由基+單體分子→鏈增長的自由基+單體分子如此反復(fù)作用高分子化合物。乙烯→聚乙烯是典型的加成聚合。由不飽和低分子化合物相互加成or環(huán)狀化合物開環(huán)連接成大分子的反應(yīng)。產(chǎn)物→加聚物，相對分子質(zhì)量M是單體分子質(zhì)量m的整數(shù)倍，即M＝DP?m，DP為聚合度。按活性中心不同可分為：鏈的增長：單體自由基+單體分子加成長鏈自由基(活性鏈)；大部分烯烴單體的加聚反應(yīng)屬于連鎖聚合反應(yīng)機理，反應(yīng)在瞬間完成的。加聚反應(yīng)的歷程

自由基型加聚的反應(yīng)過程可分為4個基元反應(yīng)：鏈的引發(fā)：

a.RR(引發(fā)劑)

分解2R?(初級自由基)

形成活性中心:b.初級自由基+單體分子單體自由基；

R?+CH2=CH→R-CH2-CH?XX+

CH

=

CH+

CH2

=

CHXX+

CH2

=

CH2XR-CH2-CH.XRCH2CHCH2CH.XXR(CH2-CH)nCH2-CH.XX鏈的轉(zhuǎn)移：增長著的活性鏈+其他物質(zhì)(溶劑、單體、雜質(zhì)等)自身失去活性穩(wěn)定大分子，同時又產(chǎn)生一個新的自由基的過程。R(CH2-CH)nCH2-CH.+

CH2=CH

XXX..

R(CH2-CH)nCH2-CH+

CH2=CXXX

鏈的終止：長鏈自由基失去活性停止增長穩(wěn)定的大分子，∵自由基有相互作用的強烈傾向。鏈終止方式有2種：a.雙基偶合終止：2個長鏈自由基結(jié)合生成1個穩(wěn)定大分子。R(CH2-CH)nCH2-CH-CH-CH2(CH-CH2)mRXXXXXXR(CH2-CH)nCH2-CH.+

.CH-CH2(CH-CH2)mRXX第三章材料的制備方法b.雙基岐化終止：2個長鏈自由基通過氫原子轉(zhuǎn)移，都失去活性2個穩(wěn)定的大分子，其中1個鏈端帶有雙鍵。

R(CH2-CH)n

CH2-CH2

+

CH=CH(CH-CH2)mR

XXXXR(CH2-CH)n

CH2-CH.

+

.CH-CH2(CH-CH2)mR

XXXX(2)加聚反應(yīng)的分類—按參與反應(yīng)的單體種類分：均聚合：1種單體→均聚物(聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等)，性能較局限，不能滿足各種要求。

第三章材料的制備方法共聚合：≥2種單體→共聚物(不是各種單體均聚物的混合物，而是在大分子主鏈中包含有≥2種單體構(gòu)成的鏈節(jié)的新型高聚物)?？扫J均聚物某些性能的不足，其性能變化幅度相當(dāng)大，單體的種類、比例及排列方式均有影響。很多性能優(yōu)異的高聚物都是共聚合成的，如ABS塑料——由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯3種單體共聚而成的，兼具3種單體均聚物的特性，具有良好的綜合性能。通過調(diào)整不同配比，不同生產(chǎn)工藝，可有不同的牌號，性能也在很大范圍內(nèi)變化。各種不同類型的共聚物(a)無規(guī)共聚物(b)三嵌段共聚物(c)接枝共聚物(d)四臂星型均鏈聚合物ABS大分子主鏈：由3種結(jié)構(gòu)單元(A—丙烯腈、B——丁二烯、S——苯乙烯)重復(fù)連接而成的，結(jié)構(gòu)式：化學(xué)分子通式不同的結(jié)構(gòu)單元賦予其不同的性能：聚丙烯腈—俗稱人造毛，耐化學(xué)腐蝕性好、表面硬度高聚丁二烯—為橡膠彈性體，具有良好韌性和抗沖擊性聚苯乙烯—透明性好、著色性好、電絕緣性以及加工性好3種單體結(jié)合在一起可充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，形成堅韌、硬質(zhì)、剛性的ABS樹脂，成為1種綜合性能優(yōu)異的高分子材料B.縮合聚合反應(yīng)第三章材料的制備方法均縮聚：含≥2種官能團的1種單體進(jìn)行的縮聚，如己內(nèi)酰胺→聚酰胺6（俗稱尼龍6）：

nNH2(CH2)5COOHH[NH(CH2)5CO]nOH+(n-1)H2O

由≥2個官能團的單體聚合成高聚物，同時析出某些小分子物質(zhì)(水、氨、醇、HCl等)的反應(yīng)，即聚合過程中除形成高聚物外，還有低分子副產(chǎn)物。產(chǎn)物→縮聚物。絕大多數(shù)縮聚反應(yīng)都屬于逐步聚合反應(yīng)機理。根據(jù)所用單體的不同，可分為3種：第三章材料的制備方法混縮聚：也稱雜縮聚，2種單體間進(jìn)行的縮聚。這類單體中任何1種都不能進(jìn)行均縮聚。如己二胺+己二酸→聚酰胺66（俗稱尼龍66）。

nHOOC(CH2)4COOH+nNH2(CH2)6NH2

H[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]nOH+(2n-1)H2O共縮聚：在均縮聚或混縮聚中再加入其他種類的單體，進(jìn)行的縮聚。如：nHO-R-COOH

+

nHO-R'

-COOH

H

ORCOOR'

CO

[

n

OH

+

(2n-1)H2O

]加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的特點特點加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)單體結(jié)構(gòu)一般有不飽和or環(huán)狀結(jié)構(gòu)都含≥2個官能團反應(yīng)類型連鎖反應(yīng)可逆的逐步反應(yīng)高聚物相對分子質(zhì)量M與時間t無關(guān)隨時間t↗M↗單體轉(zhuǎn)化率隨t↗與t無關(guān)高聚物鏈節(jié)與單體的化學(xué)組成相同不同伴隨有小分子副產(chǎn)物的析出無有實施方法本體,溶液,懸浮,和乳液聚合4種很多,在不斷發(fā)展中,常用熔融,溶液縮聚,及界面和固相縮聚等物理氣相沉積法(PhysicalVaporDeposition，PVD)：系統(tǒng)中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也稱蒸發(fā)－凝聚法?；瘜W(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition,

CVD)：利用氣相化學(xué)反應(yīng)來制備材料。氣相聚合氣相法液相法固相法3.2工藝過程與方法整個材料領(lǐng)域中，可分為3大類：

第三章材料的制備方法

1.物理氣相沉積法(PVD)利用電弧、高頻電場or等離子體等高溫?zé)嵩磳⒃霞訜岣邷亍鷼饣?等離子體驟冷凝聚成各種形態(tài)(如晶須、薄片、晶粒等)。包括3個步驟：氣化：簡單的蒸發(fā)、升華、陰極濺射傳輸：通過減壓使氣化粒子從源轉(zhuǎn)移到基板凝結(jié)：成核、生長（在高能粒子轟擊期間，在反應(yīng)氣體or非反應(yīng)氣體粒子碰撞過程中/兩者共同作用，通過異相成核作用和膜生長形成1種沉積膜）第三章材料的制備方法

PVD法制備薄膜材料

在一定的基體表面制備膜層，由元素和化合物從蒸氣相凝結(jié)而成。膜沉積技術(shù)的基本類型有：(1)真空沉積法（真空蒸鍍）(2)濺射法：利用濺射現(xiàn)象使飛出的原子團or離子在對面基片上析出的方法。(3)離子鍍法：蒸鍍工藝與濺射技術(shù)的結(jié)合（較新），基本原理與真空沉積法相同.都是在真空條件下實現(xiàn)的。前2種形成的薄膜和原始材料成分基本相近，即基片表面沒有反應(yīng)。PVD能在很寬T襯底范圍內(nèi)進(jìn)行，從幾百度~T液氮甚至更低。適當(dāng)選擇材料，可適用于玻璃和塑料的鍍膜。圖310真空蒸鍍設(shè)備的示意圖(1)真空沉積法(真空蒸鍍)：很早就用于電容器、光學(xué)薄膜、塑料等的真空蒸鍍、沉積膜等，近年用于塑料表面鍍金屬，還制備In2O3-SnO2系等透明導(dǎo)電陶瓷薄膜。

機理十分簡單，將所需的金屬元素or化合物在真空中蒸發(fā)or升華，使之在基片表面析出并附著。設(shè)備較簡單，除真空系統(tǒng)外，由真空室蒸發(fā)源、基片支撐架、擋板及監(jiān)控系統(tǒng)組成(圖310)。許多物質(zhì)都可制膜，蒸鍍多種元素可獲得一定配比的合金薄膜。第三章材料的制備方法

與真空沉積法相比，所得到的膜成分基本上與靶材相同，易于獲得復(fù)雜組成的合金，而前者∵合金成分和蒸氣壓的差異無法精確控制；濺射法與基體的附著力>>蒸鍍法。主要→金屬or合金膜(特別是e元件的電極和玻璃表面紅外線反射薄膜)，還→功能薄膜如液晶顯示裝置的In2O3-SnO2透明導(dǎo)電陶瓷薄膜。

（2）濺射現(xiàn)象：當(dāng)固體受到高能的離子、中性原子等沖擊時，構(gòu)成固體的原子從中飛出，即荷能粒子(如正離子)轟擊靶材，使靶材表面原子or原子團逸出。濺射設(shè)備主要有以下幾種：二極直流濺射：最簡單，很早就工業(yè)化，但無法獲得絕緣膜。高頻濺射：可在較低電壓下進(jìn)行，能制介質(zhì)膜，∴高頻濺射儀自1965年問世以來很快得到普及，數(shù)量在濺射儀中占絕對優(yōu)勢。磁控濺射：與真空蒸鍍相比，二極直流or高頻濺射的V成膜都非常小(只有~50nm/min，約為蒸鍍的1/51/10)。磁控濺射是在濺射儀中附加了磁場，∵洛侖茲力的作用，能使V濺射，∴使濺射技術(shù)→新的高度。反應(yīng)濺射：通過將活性氣體混合在放電氣體中，可控制膜的組成和性質(zhì)，主要用于制絕緣化合物薄膜?？刹捎弥绷鳌⒏哳l和磁控等濺射方法。(3)離子鍍法是蒸發(fā)工藝與濺射技術(shù)的結(jié)合，1種較新的方法。↗薄膜的耐磨性、耐磨擦性、耐腐蝕性等，↗與基片的結(jié)合強度，在形狀復(fù)雜的基片表面能形成厚度較均勻的薄膜等。∵不像電鍍那樣有廢液產(chǎn)生，∴作為無公害涂膜法正在拓展其應(yīng)用。基本原理與真空沉積法相同，將蒸發(fā)了的金屬原子在等離子體中離子化后在基體上析出薄膜。通過輸入反應(yīng)性氣體也能夠析出陶瓷等化合物膜。與前者相比，作用氣體P高，膜均勻性較好，與基體結(jié)合性也好。第三章材料的制備方法

B.PVD法制備超細(xì)粉體材料單一氧化物、復(fù)合氧化物、碳化物or金屬等微粉。特別適用于制備液相法和固相法難以直接合成的非氧化物系列(金屬、合金、氮化物、碳化物等)的超細(xì)粉，粒徑通常＜0.1m，且分散性好。

真空蒸發(fā)法是目前用PVD法來制備超細(xì)粉理論上研究最多和制備超細(xì)粉最常用的方法之一。優(yōu)點：可通過輸入惰性氣體和改變P載氣來調(diào)節(jié)微粒的大小、表面光潔度和粒度均勻性。也存在形狀難控制、最佳工業(yè)條件難以掌握等問題。第三章材料的制備方法

B.CVD工藝流程與設(shè)備C.影響參數(shù)：反應(yīng)體系成分、氣體組成、P、T等D.CVD法的特點：10點p1102.化學(xué)氣相沉積法(CVD)A.原理：涉及反應(yīng)化學(xué)、熱力學(xué)、動力學(xué)、轉(zhuǎn)移機理、膜生長現(xiàn)象和反應(yīng)工程。以金屬蒸氣、揮發(fā)性金屬鹵化物、氫化物or金屬有機化合物等蒸汽為原料氣相熱分解反應(yīng)，or≥2種單質(zhì)or化合物的反應(yīng)凝聚生成各種形態(tài)的材料。可制多組成的材料：單質(zhì)、化合物、氧化物、氮化物、碳化物等。CVD法的反應(yīng)類型：熱分解、化學(xué)合成(氫還原、氧化、水解、固相、置換)CVD法的分類：熱CVD法、等離子體CVD法、光子增強CVD法、激光CVD法CVD的原料種類：鹵化物、氫化物、有機金屬化合物等圖3-14CVD法所得產(chǎn)物的形態(tài)與T析出和過飽和度的關(guān)系用外延生長法生長的單晶板狀單晶針狀單晶樹枝狀多晶柱組織的多晶（一般具有較強的結(jié)晶取向）微粒多晶非晶質(zhì)由均相成核產(chǎn)生的粉末

高析出溫度低低過飽和度高B.CVD工藝