材料制备与合成

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1、材料合成制备ByMaximus第一章1合成：指促使原子、分子结合而构成材料的化学过程制备：研究如何控制原子与分子使之构成有用的材料，还包括在更为宏观的尺度上或以更大的规模控制材料的结构，使之具备所需的性能和适用效能，即包括材料的加工、处理、装配和制造。2合成与制备就是建立原子、分子的新排列，从微观到宏观尺度对结构予以控制，从而制造材料和零件的过程3单晶体定义：晶体内部的原子呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序4再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度

2、之后，在变形基体中，重新生成无畸变的新晶粒的过程叫再结晶。再结晶包括成核与长大两个基本过程。5退火是将材料加热至某一温度，保温后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。其主要目的是均匀材料的化学成分及组织，消除内应力和加工硬化6退火过程三个阶段：回复，再结晶，晶粒长大7回复：1.回复阶段不涉及大角度晶面的迁动；2.通过点缺陷消除、位错的对消和重新排列来实现；3.过程是均匀的。8使结晶产生应变不是自发过程，退火是自发过程9回复测量方法：量热法，测量回复过程硬度，X射线10组织结构及规则聚集排列状态类似于天然纤维或

3、织物的结构和纹理，故称之为织构11二次再结晶：将再结晶完成后的金属继续加热至某一温度以上，或更长时间的保温，会有少数晶粒优先长大，成为特别粗大的晶粒，而其周围较细的晶粒则逐渐被吞食掉，整个金属由少数比再结晶后晶粒要大几十倍甚至几百倍的特大晶粒组成烧结就是加热压实多晶体，烧结过程中晶粒长大的推动力主要是由残余应变、反向应变和晶粒维度效应等因素引起。烧结仅用于非金属材料中的晶粒长大12影响晶粒长大的因素：温度，杂质与合金元素，第二相粒子，相邻晶粒的位向差13固-固：优点：能在较低温度下生长；生长晶体的形状预先固定缺点：难以

4、控制成核以形成大晶粒14整个系统的吉布斯自由能可能存在几个极小值，其中最小的极小值相当于系统的稳定态，其它较大的极小值相当于亚稳态。亚稳态与稳定态间的能量位垒来自界面能。15晶体生长过程就是晶体界面向流体中推移的过程。16溶液生长系统中的相变驱动力：溶液的过饱和浓度熔体生长系统中的相变驱动力17形成临界晶核时，液固相间的自由能差能供给所需要的表面能的2/3，另1/3则需由流体中的能量起伏提供18均匀形核必须具备的条件：必须过冷（ΔT＞0）；具备与一定过冷相适应的能量起伏ΔG＊或结构起伏r*19均匀形核率的控制因素：ΔT

5、增大，有利于形核；ΔT增大，原子的扩散速率降低，不利于形核20晶体的平衡形状：晶体的界面自由能是结晶取向n的函数，也反映了晶体的对称性；恒温恒压下，趋于平衡态时，晶体调整自己的形状以使本身的总界面自由能降到最小21直拉法生长晶体的直径控制：控制加热功率；调节热损耗；利用帕尔贴效应；控制提拉速度；通过晶体旋转第二章1．非晶态的基本特征：只存在小区间内的短程有序，而没有任何长程有序；其衍射花样没有表征结晶态的任何斑点和条纹；升温时会发生明显的结构相变，是一种亚稳态材料。2．非晶态材料的特性：1.高强度、高韧性，疲劳强度高；

6、抗腐蚀性；软磁特性；超导电性；非晶半导体的光学性质3.相对于处于能量最低的热力学平衡态的晶体相来说，非晶态固体是处于亚稳态4.Vc/V=10-6为判据，事实上，形成非晶态所需的冷却速率RC与所选用的VC/V的关系并不大，而与成核势垒、杂质浓度和接触角有关5.非晶固体的形成条件：晶核形成的热力学势垒ΔG＊要大，液体中不存在成核杂质；结晶的动力学势垒要大，物质在Tm或液相处的粘度要大；在粘度与温度关系相似的条件下，Tm或液相温度要低；原子要实现较大的重新分配，达到共晶点附近的组成　6．结构化学理论，键性：离子键无饱和性、方

7、向性，它们倾向于紧密堆积，所以配位数高，极易使物质形成晶体。共价键有方向性和饱和性，作用范围小，键长键角不易改变，阻碍结晶。7。稳定性理论：提高Tg,降低Tm。熔体的粘度随温度下降而急剧上升(提高Tg）；加入某种金属元素（Cu）可以使Tm降低8．微晶模型：非晶态材料是由“晶粒”非常细小（尺寸只有一纳米到几十纳米）的微晶粒所组成，大多数原子与其最近邻原子的相对位置与晶体情形完全相同。长程有序性消失主要是因为这些微晶取向杂乱、无规的原因。9.非晶态材料制备方法：第三章1,。薄膜是由离子、原子或分子的沉积过程形成的二维材料。

8、2．薄膜的生长过程分为以下三种类型：(1)核生长型(2)层生长型(3)层核生长型3.基片的清洗：使用洗涤剂清洗；化学药品和溶剂清洗；超声波清洗；离子轰击清洗；烘烤清洗4.真空蒸发镀膜工艺原理：输运到衬底。气态原子或分子在真空状态及一定蒸气压条件下由蒸发源输运到衬底。蒸发或升华。通过一定加热方式使被蒸发材料受热蒸发或升华，由固态或液