现代材料制备技术复习题.doc

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1、现代材料制备技术复习题?1.火法冶金、湿法冶金和电冶金的主要特点是什么？A利用高温加热从矿石中提取金属或其化合物的方法称为火法冶金。其技术原理是将矿石或原材料加热到熔点以上，使Z熔化为液态，经过与熔剂的冶炼及物理化学反应再冷凝为固体而提取金属原材料，并通过对原料精炼达到提纯及合金化，以制备高质量的锭坯。主要缺点是污染环境，优点则是效率高而成本低。B湿法冶金是指利用一些溶剂的化学作用，在水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、屮和、水解和络合等反应，对原料、中间产物或二次再生资源中的金属进行提取和分离的冶金过程。环境污染小，并且能够处理低品位的矿石。C利用电能从

2、矿石或其他原料中提取、回收或精炼金属的冶金过程称为电冶金。?2.简述火法冶金和湿法冶金的基本工艺过程。A火法冶金的基本过程：矿石准备（选矿、焙烧、球化或烧结等工序处理）一冶炼（矿石在高温下用气体或固体还原剂还原出金属单体）一精炼（去除杂质元素，提高纯度及合金化）B湿法冶金的基木过程：浸取（选择合适的溶剂使经过处理的矿石中包含的一种或几种有价值的金属有选择性地溶解到溶液中，与其它不溶物质分离）一固/液分离（过滤、洗涤及离心分离等操作，一方面使浸取液与残渣分离，另一方面将留存在残渣中的溶剂和金属离子洗涤冋收）、溶液的富集（化学沉淀、离子沉淀、溶剂萃取和膜分离等方

3、法）和从溶液中提取金属或化合物（电解、化学置换和加压氢还原等方法）？3・电解精炼和电解提取有何不同？在电冶金中，应用水溶液电解精炼金属称为电解精炼或可溶阳极电解，而应用水溶液电解从浸取液中提取金属称为电解提取或不溶阳极电解。具体原理如下：采用可溶性阳极进行电解，通过选择性阳极溶解及阴极的沉淀，等到分离杂质和提纯金属的目的。例如：将火法冶金制得的铜版作为阳极，以电解产生的薄铜片作为作为阴极置于充满电解液的电解槽中，在两级间通以低电压大电流的直流电。阳极将发生电化学反应.?4.单晶材料制备屮提拉法的原理。（1）要生长的结晶物质材料在圮埸中熔化而不分解，不与周围环

4、境起反应。（2）籽晶预热后旋转着下降与熔体液面接触，同时旋转籽晶，这一方面是为了获得热对称性，另…方面也搅拌了熔体。待籽晶微熔后再缓慢向上提拉。（3）降低圮坍温度或熔体温度梯度，不断提拉，使籽晶直径变大（即放肩阶段），然后保持合适的温度梯度和提拉速度使晶体直径不变（即等径生长阶段）。（4）当晶体达到所需长度后，在拉速不变的情况下升高熔体的温度或在温度不变的情况下加快拉速使晶体脱离熔体液面。（5）对晶体进行退火处理，以提高晶体均匀性和消除可能存在的内部应力（晶体退火的目的也在于此）。？5.单晶材料制备中高温溶液法基本原理。水中难溶，而且又不适合用熔体法生长晶体

5、的物质，一般采用高温（＞300°C）溶液法生长其晶体。该类方法十分类似于常温溶液法，主要区别是高温溶液生长温度高，体系中的相关系更复杂。（1）高温溶液法是结晶物质在高温条件下溶于适当的助熔剂中形成溶液，在其过饱和的情况下生长为单晶的方法。因此，其基木原理与常温溶液法相同。但助熔剂的选择和溶液相关系的确定是高温溶液法晶体生长的先决条件。（2）高温溶液法屮没有一种助熔剂像常温溶液中的水似的，能够溶解多种物质并适合其晶体生长。因此，助熔剂的选择就显得十分重要。?6.单晶材料制备中区域熔化法的原理。区域熔化技术是半导体提纯的主要技术。也可以作为一种单晶生长技术，因为

6、在用它进行提纯时的确常常得到单晶。要制备单晶，可将单晶体籽晶放在料舟的左边。籽晶须部分熔化，以便提供一个清洁的生长表面。然后熔区向右移动，倘若材料很容易结晶也可以不要籽晶。热源可以是熔体、料舟或受感器耦合的射频加热。其他热源包括电阻元件的辐射加热、电子轰击以及强灯光或日光的聚焦辐射。在水平区熔中容器必须和熔体相适应。即使熔体和料舟不起反应也可能与之足够浸润，这样，生长出的晶体会吸附在料舟上，由于冷却时收缩的不同，这可能引起应变，并且常使晶体很难从料舟中取出。冇吋用可以变形的或软的料舟來克服这些困难。如果使料舟的左端收尖，不需要籽晶的单晶成核往往是可能发生的。

7、？7.何谓复合铸造？复合铸造是指将两种或两种以上具有不同性能的金属材料铸造成为一个完整的铸件，使铸件的不同部位具有不同的性能，以满足使用的要求。通常是一种合金具有较高的力学性能，而另一种或儿种合金则具有抗磨、耐蚀、耐热等特殊使用性能。?8.列举几个复合铸造新工艺（原理、特点）包覆层连续铸造法（CPC）：轧醍车昆芯材料：［垂直地放于水冷紫铜的结晶器8中，为了减小刚进入结晶器金属的冷却强度，防止出现裂纹，在结晶器的上部设置和结晶器同轴心的石墨隔离环7o将金属液4浇注到配置在结晶器和隔离环上方的耐火材料浇口杯6和鶴芯材料Z间，使外层金属液和辗芯熔合，并顺序向上凝固

8、，将凝固部分连续向下拉拔，实现连续铸造复合辗外层9o