《材料制备新技术》PPT课件

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1、材料制备新技术浙江理工大学材料与纺织学院王家俊教授吴建生、张寿柏，《材料制备新技术》，上海交通大学朱长乐、刘茉娥，《膜科学技术》，浙江大学出版社王世敏等，《纳米材料制备技术》，化学工业出版社材料种类：（1）按来源、结构、特性：金属材料；无机非金属材料；有机高分子材料；复合材料（2）按形态和尺寸：纤维；薄膜；多孔；纳米（3）按结构规律：单晶；多晶；无定形（玻璃）第一章概述1.1金属材料及其制备金属材料是现代化工业的基础。103种元素中，81种为金属元素。（16种碱土金属，3种轻金属，4种铁族金属，12种易熔金属，11种难熔金属，9种贵金属，16种稀土金属，15种铀金属）金属材料在工业上，分

2、为两大类：黑色金属：铁、铬、锰及其合金有色金属：其它金属及其合金（主要为铜、铝、锡、锌、镁等）粗制金属精制金属机械加工装配1.1.1粗制金属炼铁将铁矿石、燃料（焦炭）、溶剂（石灰石）加入高炉，经过高温燃烧及铁矿石与高炉煤气（CO）一系列化学反应，产生铁水炼铝利用熔融电解法将原料（三氧化二铝）还原，获得粗铝。电解池以石墨为阳极和阴极，三氧化二铝熔入电解质（冰晶石-三氧化二铝），在阴极得到液态铝。1.1.2精制金属炼钢炼钢过程基本是一个降碳去杂质的氧化过程。（钢的含碳量低于2.11%）高温下生铁中碳被氧化成CO而排出。一部分铁氧化成FeO并与硅、锰反应生成MnO、SiO2浮在钢液上，加

3、入炉渣被排除。电解精炼有色金属电解精炼铜以粗铜为阳极，纯铜为阴极，以可溶性铜盐为电解质溶液（硫酸铜与硫酸的水溶液）。阳极反应式：Cu–2e=Cu2+阴极反应式：Cu2++2e=Cu1.1.3金属材料的机械加工铸造、锻造车床刨床、铣床钻床、磨床1.2无机非金属材料及其制备陶瓷、玻璃、耐火材料、砖瓦、水泥、石膏、单晶硅等原料配制坯料成型高温烧结1.2.1陶瓷1.2.1陶瓷原料制备粘土、石英、长石，经拣选、破碎、配料、混合、磨细，得到一定要求的坯料（可塑呢料、粉料、浆料）坯料成型塑性料成型浆料成型粉料成型固体成型烧结1.2.2玻璃(1)原料制备石英砂、硼砂、长石等为主要原料，干燥、破碎、粉

4、碎、过筛、除铁(2)熔制硅酸盐形成、玻璃形成、玻璃液澄清、玻璃液均化、冷却(3)成型加工吹制成型压制成型拉制成型拉丝1.3有机高分子材料及其制备分为天然高分子和合成高分子两大类。合成高分子是由简单低分子化合物（称为单体）通过化学聚合反应而形成链状或网状结构的大分子化合物。也称为高聚物。1.3.1高分子材料的合成加聚反应：一种或多种单体通过加成反应，相互结合成高分子化合物的反应。如：聚烯烃。缩聚反应：一种或多种单体，含有二个或多个官能团，进行相互缩合成为高分子化合物的反应。如：聚酯、聚酰胺、环氧树脂等。1.3.2成型加工压制成型物料计量预热、预压加料闭模排气保压固化脱模制品

5、后处理(2)挤出成型物料预热、干燥加料调整挤出定型冷却收取制品后处理(3)注射（注塑）成型物料预热、干燥加料塑化注射充模保压凝封退柱塞冷却固化脱模后处理(4)压延成型(5)二次成型中空吹塑拉伸薄膜真空吸塑1.4复合材料及其制备预浸料制备制件铺层固化后处理与机械加工(1)手糊成型(2)模压成型(3)喷射成型(4)缠绕成型(5)拉挤成型(6)挤出成型(7)注塑成型(8)树脂传递模塑第二章金属材料制备新技术2.1粉末冶金（PowderMetallurgy）粉末冶金：制造金属粉末和利用金属粉末为基本原料制造金属材料与异形制品的工艺与技术。金属粉末为原料，

6、经成型、烧结工艺制造成金属制品。特点：净成型（Nearnetshape）工艺，无切削或少切削；成分、组织、结构范围广；材料设计；广泛复合2.1.1粉末制备还原、电解、球磨、雾化等（传统方法）（1）离心雾化（CentrifigalAtomization）使金属熔化，在离心力作用下破碎成小液滴，并冷凝成粉。D平均粒径；M熔化速度；ω角速度；d直径；γ熔体表面张力；ρ密度旋转电极法旋转盘旋转杯旋转轮旋转网旋转锭模金属棒等离子体旋转电极生产设备示意图（2）超声雾化（UltrasonicGasAtomization）高强度冲击波粉碎液体金属成小液滴，然后冷凝成粉。Hartman管产生冲击波，频率6

7、0~80kHz，速度2马赫制得粉末：球形，粒度分布窄，粒度小（小于50微米）（3）真空雾化（VacuumAtomization）一定气压下，含有过饱和气体的金属熔体突然暴露于真空中由于气体的迅速膨胀使液体金属雾化成粉。也称为熔体气体雾化（SolubleGasAtomization）；熔体爆炸雾化（MeltExplosionTechnique）（4）机械合金化（MechanicalAlloying,MA）高能球磨，颗粒与颗粒之间、颗粒