綜述部分
6．即使是組成完全相同的材料也會因合成與加工的途徑不同而呈現迥然不同的性質，因此，研究某一特定材料也必須對這一材料的合成與加工有所了解。材料的合成與材料的加工在涵義上有很大的不同。材料的合成是指通過一定的途徑，從氣態、液態或固態的各種不同原料中得到化學上不同於原材料的新材料。
材料的加工是指通過一定的工藝手段使新材料在物理上處於和原材料不同的狀態（化學上完全相同），比如從塊體材料中獲得薄膜材料）。材料的合成與材料的加工常常也不分開，而是用統一的方式稱為材料的製備。
第一章無機材料合成實驗技術
1．高溫合成技術
電阻爐中常用的電熱體有：ni-cr和fe-cr-al合金電熱體、pt和pt-rh合金電熱體、mo、w、ta電熱體、sic電熱體、mosi2電熱體、碳質電熱體、氧化物（zro2、tho2）電熱體。注意：
mosi2電熱體不宜在低溫（500～700℃）下的空氣中使用，因為此時會產生「mosi2疫」（即mo被大量氧化而不能形成sio2保護膜）。以zro2、tho2作為電熱體的電爐需配有兩套供電發熱系統。
高溫測量：測量溫度的方法通常分接觸式（如熱電偶）和非接觸式（如輻射溫度計）兩種。
2．低溫合成技術
3．高壓合成技術
高壓合成就是利用外加的高壓力，使物質產生多型相變或發生不同物質間的化合，而得到新相、新化合物或新材料。由於施加在物質上的高壓卸掉以後，大多數物質的結構和行為產生可逆變化，失去高壓狀態的結構和性質。因此，通常的高壓合成都採用高壓和高溫兩種條件結合的高壓高溫合成法，目的是為了卸壓後的高壓高溫合成產物能夠在常溫常壓下保持其高壓高溫狀態。
通常，需要高壓手段進行合成的有以下幾種情況：①在大氣壓條件下不能生長出滿意的晶體；②要求有特殊的晶型結構；③晶體生長需要有高的蒸汽壓；④生長或合成的物質在大氣壓下或熔點以下會發生分解；⑤在常壓條件下不能發生化學反應，只能在高壓條件下發生；⑥要求有某些高壓條件下才能出現的**態（或低價態）以及其它的特殊電子態；⑦要求某些高壓條件下才能出現的特殊效能等情況。
4．真空合成技術
在實驗室裡，儀器或裝置中較高真空度的獲得，通常是將多種真空組合抽真空，常用的是機械幫浦（作為前級幫浦）和擴散幫浦（作為次級幫浦）的組合。實驗室中，測量較高真空度的儀器通常是熱偶規（應用壓強範圍：103～10-1pa）和電離規（應用壓強範圍：
10-1～10-6pa）。
5．氣體淨化及氣氛控制
在材料實驗研究中，氣體的使用有以下兩種用途：①氣體參與反應；②作為惰性氣體用於吹洗、載氣或保護性氣氛。
6．定組成混合氣體的配製
定組成混合氣體的配製有三種方法：①靜態混合法；②動態混合法；③平衡法。
使用氣體時應注意的技術問題：①氣體連線管道——輸送高純氣體的管道應盡量避免使用橡膠管，最好使用金屬管道。
7．物質的分離與純化技術
物質的分離過程可分為機械分離和傳質分離兩大類。
機械分離過程的分離物件是由兩相或兩相以上所組成的混合物，其目的只是簡單地將各相加以分離。例如過濾、沉降、離心分離、旋風分離等。
傳質分離過程是用於各種均相混合物的分離，其特點是有質量傳遞現象發生。傳質分離過程分兩類：①平衡分離過程，該過程是借助分離媒介（如熱能、溶劑或吸附劑）使均相系統變為兩相系統，再以混合物中各組分處於相平衡的兩相中不等同的分配為依據而實現分離，如結晶、精餾、萃取。
②速率分離過程是借助於某種推動力（濃度差、壓力差、電位差等）的作用，某些情況下在選擇性透過膜的配合下，利用各組分擴散速度的差異而實現混合物的分離
燒結2．傳統上將燒結分為兩類：固相燒結和液相燒結。固相燒結是指在燒結溫度下基本無液相出現的燒結，如高純氧化物的燒結。
液相燒結是指在有液相參與下的燒結，如多組分物係在燒結溫度下常有液相出現。有無液相參與，其燒結機理有原則上的區別。
另外，有些燒結過程有固相反應發生，其中固相反應可以促進燒結，這類燒結稱為反應燒結。在研製特種結構材料和功能材料的同時，發展了一些新型的燒結方法。
3．燒結的推動力：系統表面能降低是燒結過程得以進行的推動力。
粉料顆粒尺寸很小，比表面積大，具有較高的表面能，即使在加壓成型體中，顆粒間接觸面積也很小，總面積很大而處於較高能量狀態。根據能量最低原理，它將自發地向最低能量狀態變化，使系統的表面能減少。燒結是乙個自發的不可逆過程。
4．燒結過程中物質傳遞（傳質）的途徑（機制）有四種：
①流動傳質：在表面張力的作用下通過變形、流動引起的物質遷移。（在表面張力作用下，質點（空位）會優先沿表面張力作用的方向移動，並呈現相應的定向物質流。）
②擴散傳質：質點（或空位）借助於濃度梯度推動而遷移的傳質過程。（空位在頸部濃度大。空位擴散既可沿顆粒表面或介面進行，也可能通過顆粒內部進行，並在顆粒表面或顆粒間界上消失。）
③氣相傳質：由於顆粒表面各處的曲率不同，各處相應的蒸氣壓大小也不同。質點容易從高能階的凸處（如顆粒的表面）蒸發，然後通過氣相傳遞到低能階的凹處（如頸部）凝結，使顆粒的接觸面增大，顆粒和空隙形狀改變而使成型體變成具有一定幾何形狀和效能的燒結體。
這一過程也稱蒸發——冷凝。
④溶解——沉澱：在有液相參與的燒結中，若液相能潤濕和溶解固相，由於小顆粒的表面能較大，其溶解度也就比大顆粒大，故小顆粒將優先地溶解，並通過液相不斷向周圍擴散，使液相中該物質的濃度隨之增加，當達到較大顆粒的飽和度時，就會在其表面沉澱析出。這就使粒界不斷推移，大小顆粒間空隙逐漸被填充從而導致燒結和緻密化。
對於不同物料和燒結條件，這些傳質過程並不是並重的，往往是某一種或幾種機理起主導作用。當條件改變時可能取決於另一種機理。
5．固相燒結過程可分為三個階段：燒結初期、燒結中期和燒結後期。
燒結初期的特徵是：坯體間顆粒重排，接觸處產生鍵合，大氣孔消失，但固—氣總表面積變化不大。
燒結中期的特徵是：傳質明顯開始，粒界增大，空隙進一步變形縮小，但仍然連通，形如隧道。
燒結後期的特徵是：傳質繼續進行，粒子長大，氣孔變成孤立閉氣孔，製品強度提高，密度可達理論值的95%以上。
7．正常的晶粒長大是晶界移動，晶粒的平均尺寸增加。如果晶界受到雜質等第二相質點的阻礙，正常的晶粒長大便會停止。但是當坯體中有若干大晶粒存在時，這些大晶粒邊數較多，晶界曲率較大，能量較高，使晶界可以越過雜質或氣孔而繼續移向鄰近小晶粒的曲率中心。
晶粒的進一步生長，增大了晶界的曲率使生長過程不斷加速，直到大晶粒的邊界相互接觸為止。這個過程稱為二次再結晶或異常的晶粒長大。簡言之，二次再結晶是坯體中少數晶粒尺寸的異常增加，其結果是個別晶粒的尺寸增加。
這是區別於正常的晶粒長大的。有少數大晶粒存在時，這些大晶粒往往成為二次再結晶的晶核，晶粒尺寸以這些大晶粒為核心異常長大。此過程的推動力仍然是晶界過剩介面能。
造成二次再結晶的原因主要是原始粉料粒度不均勻、燒結溫度偏高和燒結速率太快，其次是成型壓力不均勻及區域性有不均勻的液相等。
二次再結晶出現後，由於個別晶粒異常長大，使氣孔不能排除，坯體不再緻密，加之大晶粒的晶界上有應力存在，使其內部易出現隱裂紋，繼續燒結時坯體易膨脹而開裂，使燒結體的機械、電學效能等下降。因此，製備盡可能均勻的粉料、均勻成型壓力、嚴格控制燒結溫度與時間是避免出現二次再結晶的基本措施。此外，有選擇地引入適當的新增劑以抑制晶界的快速移動是防止二次再結晶的有效辦法之一。
注意，並不是在任何情況下的二次再結晶過程都是有害的。如鐵氧體硬磁材料bafe12o19的燒結中，控制大晶粒為二次再結晶的晶核，利用二次再結晶形成擇優取向，使磁疇取向一致，從而得到高磁導率的硬磁材料。
特種陶瓷粉體的物理效能及其製備
4．利用液相沉澱法得到的特種陶瓷粉末，其粒度分布呈一種正態分佈；由粉碎法制得的細粉料物系的粒度分布符合對數正態分佈。
5．粉體的製備方法一般來說有兩種。一是粉碎法；二是合成法。前一種方法是由粗顆粒來獲得細粉的方法，通常採用機械粉碎，後發展到採用氣流粉碎。
一方面，在粉碎過程中難免混入雜質，另外，無論哪種粉碎方式，都不易制得粒徑在1μm以下的微細顆粒。後一種方法是由離子、原子、分子通過反應、成核和成長、收集、後處理獲得微細顆粒的方法。這種方法的特點是純度、粒度可控，均勻性好，顆粒微細。
並且可以實現顆粒在分子級水平上的復合、均化。通常合成法包括固相法、液相法和氣相法。
7．液相法製備氧化物粉末的基本過程：
所製得的氧化物粉末的特性取決於沉澱和熱分解兩個過程。從溶液製備粉末的方法其特點是：易控制組成，能合成復合氧化物粉；新增微量成分很方便，可獲得良好的混合均勻性等。
但必須嚴格控制操作條件，才能使生成的粉末保持溶液所具有的、在離子水平上的化學均勻性。
液相法包括兩類：一類是沉澱法（包括直接沉澱法、均勻沉澱法、共沉澱法、醇鹽水解法、溶膠—凝膠法、凝膠—沉澱法），另一類是溶劑蒸發法（包括冰凍乾燥法、噴霧乾燥法、噴霧熱解法）。在溶劑蒸發法中，為了在溶劑蒸發過程中保持溶液的均勻性，必須將溶液分散成小滴，使組分偏析最小。
因此一般採用噴霧法。噴霧法中，如果氧化物沒有蒸發掉，那麼顆粒內各組分的比例與原溶液相同，由於不需要進行沉澱操作，因而就能合成複雜的多成分氧化物粉料。此外，用噴霧法制得的氧化物顆粒一般為球狀，流動性良好，便於在後面工序中進行加工處理。
8．氣相法製備微粉的方法有兩種：pvd法和cvd法。氣相反應法與鹽類熱分解及沉澱法相比，具有如下特點：
①金屬化合物原料具有揮發性，容易精製，而且生成的粉料不需要進行粉碎，另外，生成物的純度高；②生成顆粒的分散性良好；③只要控制反應條件，就很容易得到顆粒直徑分布範圍較窄的微細粉末；④容易控制氣氛。
這種方法除適用於製備氧化物外，還適用於製備液相法難於直接合成的金屬、氮化物、碳化物、硼化物等非氧化物粉體。製備容易、蒸氣壓高、反應性強的金屬氯化物常用作氣相化學反應的原料。
9．噴射氣流粉碎機是能得到最小微粒的粉碎機，能粉碎到亞微公尺級，即0.1～0.5μm。
其結構是：空氣壓縮機產生的壓縮空氣從噴嘴噴出，粉體在其噴射氣流中互相碰撞進行粉碎。主要特點是：
能制得用其它粉碎機所不能制得的超微粉，而且粉碎物粒度分布均勻；粉碎物可在瞬間取得；粉碎主要是由粉料之間的互相碰撞來完成，幾乎不會發生主體的磨損和異物的混入；沒有驅動部分，維護和清掃容易；可以在n2、co2及惰性氣氛中粉碎。
無機材料合成與製備
第1章 經典合成方法 1實驗室常用的加熱爐為 高溫電阻爐 2電爐分為 電阻爐，感應爐，電弧爐，電子束爐 3電阻發熱材料的最高工作溫度 矽碳棒1400 矽化鉬棒1700 鎢絲1700 真空 zro2 2400 石墨棒 2500 真空 4用石墨作為電阻發熱材料，在真空下可以達到相當高的溫度，但需注意使用...
無機材料測試技術 講稿
第一篇 x射線衍射分析技術 第一章 x射線物理學基礎 1 1 x射線的發生及性質 1 概述 x射線透視技術 x射線衍射技術 x射線光譜技術 2 x射線的發生 電子同步加速器 放射性同位素 x射線機 x射線的發生必需具備的三個基本條件 1 產生自由電子 2 使電子作定向高速運動 3 有障礙物使其突然減...
無機合成與製備化學期末複習材料
高溫合成 在高溫的條件下，反應物分子易於擴散，在擴散的過程中形成新相，新的物質或新材料，此過程稱為高溫合成。在高溫的條件下，反應物分子易於擴散，在擴散的過程中形成晶核，晶核不斷生長，形成新的物質或新材料，此過程稱為高溫固相合成。該反應在熱力學上是完全可以進行的，但在實際中，該反應需要很高的溫度條件下...