材料化学第2版课件教学课件 ppt 作者 曾兆华 杨建文 编著Chapter5+Preparation+of+Materials.pptx

Chapter 5 Preparation of Materials材料的制备Chapter5 Preparation of Materials主要内容5.1 金属材料的制备5.2 陶瓷工艺5.3 高分子材料制备5.4 晶体生长技术5.5 气相沉淀法5.6 溶胶-凝胶法5.7 液相沉淀法 5.8 固相反应5.9 插层法和反插层法5.10 自蔓延高温合成法5.11自组装技术材料制备化学合成工艺技术Chapter5 Preparation of Materials学习目的Chapter5 Preparation of Materials学习几种材料制备技术，掌握其基本原理，理解相关工艺过程。了解各种制备技术的特点、适用范围、优缺点等。5.1.1 冶金工艺冶金（metallurgy）——从矿石中提取金属或金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。一般步骤：矿物中提取金属元素?精练提纯、合金化处理?浇注成锭、加工成形金属的冶金工艺可以分为火法冶金、湿法冶金、电冶金三大类。Chapter5 Preparation of Materials5.1.1.1 火法冶金火法冶金（pyrometallurgy）是在高温条件下进行的冶金过程。又称干法冶金（没有水溶液参加）火法冶金的主要化学反应是还原-氧化反应热源：燃料燃烧反应热，例如硫化矿的氧化焙烧和熔炼Chapter5 Preparation of Materials火法冶金三个步骤矿石准备加入冶金熔剂烧结成块；添加粘合剂压制成型；或滚成小球再烧结成球团；加水混捏冶炼此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍或含有少量杂质的金属液有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式精炼进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属，以提高其纯度。对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼Chapter5 Preparation of Materials火法冶金Chapter5 Preparation of Materials5.1.1.2 湿法冶金湿法冶金（hydrometallurgy）——利用一些化学溶剂的化学作用，在溶液中进行包括氧化、还原、中和、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。优点：原料中有价金属综合回收程度高，有利于环境保护，并且生产过程较易实现连续化和自动化。湿法冶金的步骤包括：浸出：溶剂处理矿石或精矿，使要提取的金属成某种离子（阳离子或络阴离子）形态进入溶液；浸取溶液与残渣分离，同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子洗涤回收； 浸取溶液的净化和富集； 从净化液提取金属或化合物。Chapter5 Preparation of Materials5.1.1.3 电冶金电冶金(electrometallurgy) 　电冶金是利用电能提取金属的方法。根据利用电能效应的不同，电冶金又分为电热冶金和电化冶金：电热冶金：利用电能获得高温电化冶金：利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。Chapter5 Preparation of Materials电弧炉炼钢（电热冶金）Chapter5 Preparation of Materials5.1.2 金属材料热处理合金的性质主要取决于其化学组成，更重要的是取决于合金材料的晶态与金相组织结构热历史对材料内在结构有重要影响。将合金熔体缓慢冷却，可以得到较大晶粒的合金组织结构，而急速冷却（淬火），则得到较细晶粒的合金组织结构后者一般比前者具有较高强度，但性质较脆。硬而性脆的合金材料在进一步加工前若进行回火处理（先加热，在慢速冷却），合金的脆性降低，韧性与切削性能增强，可加工性提高。Chapter5 Preparation of Materials金属材料热处理方法分类特点常用方法整体热处理是对工件整体进行穿透加热退火、正火、 淬火+回火、调质等表面热处理是仅对工件的表面进行的热处理工艺表面淬火和回火（如感应加热淬火）、气相沉积等化学热处理是改变工件表层的化学成分、组织和性能渗碳、渗氮、碳氮共渗、氮碳共渗、渗金属、多元共渗等Chapter5 Preparation of Materials5.1.3 非晶金属材料的制备Chapter5 Preparation of Materials技术要点：必须形成原子或分子混乱排列的状态；必须将这种热力学上的亚稳态在一定的温度范围内保存下来，使之不向晶态转变。液相骤冷法——制备各种非晶态金属和合金的主要方法液相骤冷法先将金属或合金加热熔融成液态，然后通过不同途径使熔体急速地降温，降温速度高达105~108℃?s-1，以至晶体生长甚至成核都来不及发生就降温到原子热运动足够低的温度，从而把熔体中的无序结构“冻结”保留下来，得到结构无序的固