1. 粉体的制备与合成(精简)
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实验一固相法(solid-phase method)合成粉体粉体(powder)是大量固体粒子的集合系,是在物质本质结构不发生改变的情况下,分散或细化而得到的固态颗粒,但具有与固体不尽相同的性质。
粉体的特性,诸如颗粒度、颗粒形状、粒度分布、比表面积、团聚状态、吸附性质等对技术陶瓷的烧结性及显微结构有着决定性的影响,从而影响技术陶瓷的性能。
因此,制备质量优良的粉体是获得性能优越的技术陶瓷制品的重要基础。
固相法是制备技术陶瓷粉体的重要方法之一,主要通过固相反应得到粉体。
固相法制备粉体技术在技术陶瓷粉体的工业生产中,应用非常广泛。
固相法制备的粉体颗粒一般为几个微米~数十微米之间。
下面以BaTiO3粉体的制备为例,介绍固相法制备粉体的工艺过程。
一.原料碳酸钡(BaCO3) ,分析纯:二氧化钛(TiO2),分析纯。
二.仪器和设备氧化铝坩埚,烧杯,球磨机,高温炉(硅碳棒作发热体,Tmax = 1350 ℃,Pt-Rh-Pt热电偶测温), 干噪箱,电子天平。
三.实验步骤1 .配料计算预制备20 克BaTiO3粉体,计算所需要的BaCO3和TiO2用量。
其中,Ba /Ti (摩尔比)= l : 1 。
2 .称料在电子天平上分别称取所需要的BaCO3和TiO2,精确到0.01 克,放入烧杯中备用。
3 .混料采用湿式球磨混合的方法,将BaCO3和TiO2粉末原料进行充分混合。
球磨过程中,应采用玛瑙球,盛料容器应选用玻璃质或塑料质,避免使用铁质容器,以免铁质等受主杂质的混入,对BaTiO3陶瓷的电学性能产生不利影响。
料:球:水(质量比)=1 : l.5 : 2 ,球磨时间为20 -24 小时。
所用的水选用蒸馏水。
4 ,干燥将经球磨混合的原料放入烧杯中,然后在干燥箱中进行干燥处理:T=105℃,t = 12h 。
5 .焙烧将干混合料放入坩埚中,然后移入高温炉中进行熔烧。
焙烧的温度和时间为:T =1100-1150 ℃,t =2-4h,从而得到BaTiO3粉体。
《材料合成与制备》课程教学大纲一、课程说明(一)课程名称、所属专业、课程性质、学分;课程名称:材料的合成与制备所属专业:材料化学课程性质:专业必修课学分:2学分(36学时)(二)课程简介、目标与任务、先修课与后续相关课程;课程简介:材料的合成与制备课程是介绍现代材料制备技术的原理、方法与技能的课程,是材料化学专业一门重要的专业必修课程。
目标与任务:通过本课程的学习,使学生掌握材料制备过程中涉及的材料显微组织演化的基本概念和基本规律;掌握材料合成与制备的基本途径、方法和技能;掌握目前几种常见新材料制备方法的发展、原理、及制备工艺;培养学生树立以获取特定材料组成与结构为目的材料科学研究核心思想,培养学生发现、分析和解决问题的基本能力,培养创新意识,为今后的材料科学相关生产实践和科学研究打下坚实的基础。
先修相关课程:无机化学、有机化学、物理化学、材料科学基础(三)教材与主要参考书教材:自编讲义主要参考书:1. 朱世富,材料制备科学与技术,高等教育出版社,20062. 许春香,材料制备新技术,化学工业出版社,20103. 李爱东,先进材料合成与制备技术,科学出版社,2013二、课程内容与安排第一章引言1.1 材料科学的内涵1.2 材料科学各组元的关系(一)教学方法与学时分配讲授,2学时。
(二)内容及基本要求主要内容:材料科学学科的产生、发展、内涵;材料科学与工程学科的四个基本组元:材料的合成与制备、材料的组成与结构、材料的性质与性能、材料的使用效能;材料科学四组元的相互关系。
【掌握】:材料科学学科的内涵、材料科学学科的四组元、四组元间的相互关系。
【了解】:几个材料合成与制备导致不同组成与结构并最终决定性质与性能的科研实例。
【难点】:树立以获取特定材料组成与结构为核心的学科思想。
第二章材料合成与制备主要途径概述2.1 基于液相-固相转变的材料制备2.3 基于固相-固相转变的材料制备2.4 基于气相-固相转变的材料制备(一)教学方法与学时分配讲授,2学时。
粉体制备方法摘要:本文列举了几种粉体制备合成方法,包括物理方法和化学方法。
物理方法有粉碎法,蒸发冷凝法等,化学方法有气相合成法,液相反应法,固相合成法。
同时比较了三种化学方法的优缺点,浅诉了近年来的几种物理新技术。
关键词:粉体制备合成方法物理方法化学方法优缺点新技术Abstract:This paper lists several powder preparation synthesis methods ,including physical method and chemical methods. The physical methods have comminuting method, evaporative cooling method, etc. Chemical methods include gas agree the diagnosis, liquid phase reaction methods, solid agree the diagnosis. And compares the advantages and disadvantages of the three kinds of chemical methods. Describes several new physical technologies in recent yearsKeywords: powder preparation synthesis methods physical methods chemical methods advantages and disadvantages new physical technologies如今,粉体的合成制备经过多年的发展,制备合成方法已经变得各种各样按理论也可分为物理和化学方法等纳米粒子的制备方法很多,可分为物理方法和化学方法[1]。
1 物理方法1.1 粉碎法:借用各种外力,如机械力、流能力、化学能、声能、热能等使现有的块状物料粉碎成粉体。
粉体的制备方法-------机械法和化学合成法一、粉体的定义:粉体是大量颗粒的集合体,即颗粒群,又称为粉末;颗粒是小尺寸物资的通称,其几何尺寸相对于所测的空间尺度而言比较小,从厘米级到纳米级不等,又称为粒子;颗粒是粉体的组成单元,是研究粉体的出发点。
粉体是由诸多颗粒组成,是大量颗粒的宏观表现,其性质取决于各颗粒,并受颗粒堆积情况、颗粒之间的介质、外界作用力的影响。
二、机械法制备粉体用机械力进行粉碎,可以将各种金属矿物、非金属矿物、煤炭等制成粉体,适用于大规模工业生产。
在粉碎过程中,大块物料在机械力作用下发生破坏而开裂,经破碎成为许多小块、小颗粒,进一步经粉磨成为细粉体。
在出现破坏之前,固体受外力作用,先发生可恢复原形的弹性变形,当外力达到弹性极限时,固体县发生永久变形而进入塑性变形阶段;当塑性变形达到极限时,固体开裂,被破坏。
作用在固体上的应力按作用方向可分为压应力和剪应力。
观察固体破坏时的断面的形状可知,固体在压应力的作用下被压裂,或是在剪应力的作用下产生滑移,或是在两者的共同作用下开裂。
粉碎是在外力作用下使大物块料克服内聚力碎裂成若干小颗粒的加工过程,所使用的外力可以是各能量产生的机械力;粉碎是以单个颗粒的破坏为基础的,是大颗粒破坏的总和。
根据所得产物的粒度不同,可将粉碎分为破碎与粉磨;破碎是使大块物料碎裂成小块物料的加工过程,粉磨是使小块物料碎裂成细粉体的加工过程。
粉碎机械:按照主要作用力的类型(压应力、剪应力)和排料粒度,可以将粉碎机械大致分为破碎机械、粉磨机械、超细粉碎机械。
粉碎作用力以压应力为主、排料中以粒径大于3mm颗粒为主的称为破碎机械;粉碎作用力以压应为主、排粒中以粒径小于3mm颗粒为主的称为粉磨机械;排料中以粒径小于10微米颗粒为主的称为超细粉碎机械。
常用的破碎机械有锤式破碎机、鄂式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机等;粉磨机械有雷蒙磨、轮碾机、筒磨机、振动磨、高压锟式机等。
粉体的合成制备方法粉体的合成制备方法发展状况如今,粉体的合成制备经过多年的发展,制备合成方法已经变得各种各样按理论也可分为物理和化学方法等纳米粒子的制备方法很多,可分为物理方法和化学方法。
1.物理方法(1)真空冷凝法用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体,然后骤冷。
其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控,但技术设备要求高。
2)物理粉碎法通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。
其特点操作简单、成本低,但产品纯度低,颗粒分布不均匀。
(3)机械球磨法采用球磨方法,控制适当的条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒子或复合材料的纳米粒子。
其特点操作简单、成本低,但产品纯度低,颗粒分布不均匀。
2. 化学方法(1)气相沉积法利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。
其特点产品纯度高,粒度分布窄。
(2)沉淀法把沉淀剂加入到盐溶液中反应后,将沉淀热处理得到纳米材料。
其特点简单易行,但纯度低,颗粒半径大,适合制备氧化物。
(3)水热合成法高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成,再经分离和热处理得纳米粒子。
其特点纯度高,分散性好、粒度易控制。
(4)溶胶凝胶法金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化,再经低温热处理而生成纳米粒子。
其特点反应物种多,产物颗粒均一,过程易控制,适于氧化物和Ⅱ~Ⅵ族化合物的制备。
(5)微乳液法两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液,在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。
其特点粒子的单分散和界面性好,Ⅱ~Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备。
按照反应物的相可分为三类气相合成法,固相合成法和液相合成法。
一、气相合成法(1)电阻加热法是通过电阻加热来实现气相粉体制备的方法,典型工艺如蒸发冷凝工艺及化学气相沉积工艺。
前者可制备多种金属纳米粉体;后者可制备氧化物粉体,也可制备氮化物和碳化物等非氧化物粉体。
(2)电子束加热法同样有蒸发冷凝和CVD两种工艺,只是以电子束加热。
该法是从制模工艺发展而来,为避免形成薄膜材料,采用流动油面积。
粉末冶金粉体常见的制备方法及综述摘要:粉末冶金新技术、新工艺的不断出现,必将促进高技术产业的快速发展,也必将带给材料工程和制造技术光明的前景。
目前,我国粉末冶金行业整体技术水平低下、工艺装备落后,与国外先进技术水平相比存在较大差距。
本文介绍了粉末冶金粉体的制备方法,包括物理方法和化学方法,并从两大类别来细分出不同的制备方法。
物理法包括粉碎法个构筑法,化学法包括溶液反应法(沉淀法)、水解法、气相法应法及喷雾法等,其中,溶液反应法(沉淀法)、气相法应法及喷雾法目前在工业上已大规模用来制备微米、亚微米及纳米材料。
关键词:粉末冶金;粉体;气相法;液相法;水解法Abstract: the powder metallurgy of new technology, new technology of appear constantly, will promote the rapid development of high technology industry, and will bring materials engineering and manufacturing technology bright future. At present, our country powder metallurgyindustry overall technical level is low, the craft is equipped with advanced foreign technology behind, there is a big gap between than level. This paper introduces the preparation method of powder metallurgy powder, including physical method and chemical method, and from two large categories to segment a different method of preparation. Physical method including FenSuiFa a building method, chemical method including reaction method (precipitation) solution, hydrolysis method, gas phase method shall method and spray method, among them, the reaction method (precipitation) solution, gas phase method shall method and spray method at present in industry already mass used to prepare microns, and micron and nanometer materials.Key Words:Powder Metallurgy;Powder;Gas Phase Method;Liquid Phase Method;Hydrolysis Method一、引言粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。