第2章粉末材料的製備
1、以奈米金屬為例說明粉未材料細化後的特性。
答：當粉體細化到納公尺粉時就會表現出一些異常的功能特性：
① 奈米金屬的熔點比金屬塊的熔點低很多，例如，金的熔點為1337k，而2ｕｍ的金顆粒的熔點則降低到600k；
② 納公尺粉在很寬的頻譜範圍內都呈現出物理學的黑體現象，即不僅對可見光吸收，為黑色粉末，同時對電磁波也完全吸收；
③ 奈米磁性粉末顆粒以成為單磁疇結構，具有很高的矯頑力，例如奈米磁性金屬的磁化率為普通金屬的20倍，而飽和磁矩則是普通的二分之一；
④ 一些奈米顆粒的導電性能明顯改善，呈現出超導特性，並且具有較高的超導臨界轉變。
奈米粉體之所以具有不同於一般塊體材料的屬性，是由於奈米顆粒的四個效應所決定的，即：小尺寸效應、表面與介面效應、量子尺寸效應和巨集觀量子隧道效應。
2、請敘述機械製粉法、物理製粉法與化學製粉法的定義，並比較三者之間的區別。
答：①定義：機械製粉：通過機械破碎、研磨或氣流研磨方法將大塊材料或粗大顆粒細化的方法；
物理製粉：採用蒸發凝聚成粉或液體霧化的方法使材料的聚集狀態發生改變，獲得粉末；
化學製粉：依靠化學反應或電化學反應過程，生成新的粉態物質。化學製粉的方法很多，主要有還法、熱分析法、沉澱法、電解法等。
②區別：
3、請比較機械研磨法中幾種不同球磨方式的定義、工作原理及異同點。
答：機械研磨法中三種不同球磨方式。
①定義：滾筒式球磨：滾筒式球磨是磨球對粉料的撞擊來實現的。
振動球磨：是通過機械振動使磨球產生很強的慣性力，從而使磨球間及磨球與磨筒間產生激烈衝擊、摩擦等作用力，達到細化顆粒的目的。
攪拌球磨：又稱為高能球磨，在球磨過程中，磨筒並不轉動，磨球與粉料的運動是通過帶有橫臂的中心攪拌棒高速轉動實現的。
②工作原理：滾筒式球磨：滾筒以速度v實際（v臨1振動球磨：
裝有粉料及磨球的磨筒固定於工作台上，整個工作台置於彈簧支撐上，工作台偏心激振裝置使磨筒產生高頻振動，然後將振動的能量傳遞到筒內的磨球，從而將顆粒細化的過程。
攪拌球磨：攪拌磨球的橫臂均勻分布在不同高度上，並呈現一定角度。球磨過程中，磨球與粉料一起呈螺旋上公升，到了上端後中心攪拌棒周圍產生漩渦，然後沿軸線下降，如此迴圈往復，從而將顆粒細化的過程。
③異同點：以上三種的相同點是：都是利用動能來破壞材料的內結合力，使材料**產生新的介面；不同點是：
滾動式球墨主要是利用磨球與磨球及磨球和磨球與筒的撞擊來實現研磨的；而震動球墨是利用磨球的慣性力來產生衝擊，摩擦等；攪拌球磨則是利用中心攪拌的高速轉動來實現運動的。
4、氣流研磨法制粉有幾種型別?請比較各自的定義、工作原理及工藝特點。
答：氣流研磨法制粉有三種種型別。
1 定義：旋渦研磨：為了研磨軟金屬粉末而開發出的一種製粉方法。
冷流衝擊：利用金屬的冷脆性而開發的一種粉末製取技術。
流態化床氣流磨：粉碎作業時，高壓氣體通過特殊的噴嘴進入研磨室，使物料流態化，粉末顆粒被壓縮氣體加速後，自身相互碰撞、摩擦，達到粉末細化的目的。
②工作原理：旋渦研磨：研磨時，氣體的流動是通過一對高速旋轉的螺旋槳產生的，形成的兩股相對氣流，夾帶著被研磨的粉末物料，使顆粒間或顆粒與螺旋槳間相互碰撞、摩擦，達到粉末細化的目的。
冷流衝擊：將高速運動的粉末顆粒噴射到乙個固定的硬質靶上，通過強烈碰撞而使粉末顆粒破碎。
流態化床氣流磨：粉碎作業時，高壓氣體通過特殊的噴嘴進入研磨室，使物料流態化，粉末顆粒被壓縮氣體加速後，自身相互碰撞、摩擦，達到粉末細化的目的。
③工藝特點：旋渦研磨：為了防止金屬氧化和安全起見，在研磨時需要通入惰性氣體或還原性氣體作為保護氣氛。使用的原料可以是細金屬絲、切削等。
冷流衝擊：加速後的氣體可超過音速，氣粉混合物的溫度迅速降低，這兩點對顆粒的粉碎十分有利。粉末粒度與氣流壓力有關，氣壓越大，則粉末越細。
流態化床氣流磨：可獲得超細粉體，並且粉末粒度均勻；由於氣體絕熱膨脹造成溫度下降，所以可研磨低熔點物料；粉末不與研磨系統部件發生過度的摩損，因此粉末雜質含量少；針對不同性質的粉末，可使用空氣、ｎ２、ar等惰性氣體。
5、請敘述霧化法的型別、定義、基本原理及工藝特點。
答：霧化法的型別有：雙流霧化法、離心霧化法。
①定義：雙流霧化法：分為氣霧化和水霧化兩種方法，適合於金屬粉末製備。
離心霧化法：是借助離心力的作用，將液態金屬破碎為小液滴，然後凝固為固態粉末顆粒的方法。
②基本原理：雙流霧化法：霧化製粉時，先由電爐或感應電爐將金屬或合金熔化，再注入金屬液中間包含。
金屬液由底部露孔流出時液流與沿一定角度高速射擊的氣體或水相遇，然後被擊碎成小液滴。隨著液滴與氣體或水流的混合流動，液滴的熱量被霧化介質迅速帶走，使液滴在很短的時間內凝固成為粉末顆粒。
離心霧化法：主要有旋轉電極法、旋轉錠模法、旋轉盤法、旋轉輪、旋轉杯和旋轉網方法，原理如圖所示。
③工藝特點：雙流霧化法：
離心霧化法：
6、請敘述物理蒸發冷凝法的型別、定義、基本原理及工藝特點。
答：物理蒸發冷凝法的型別有：電阻加熱方式、等離子加熱方式、雷射加熱方式、電子束加熱方式、高頻感應加熱方式。
①定義：利用金屬蒸氣冷凝製備超微金屬粉末的方法。根據能量輸入方式的不同可分為電阻加熱方式、等離子加熱方式、雷射加熱方式、電子束加熱方式、高頻感應加熱方式。
②基本原理：
③工藝特點：
7、請敘述化學氣相沉積的定義、基本原理、步驟、型別及工藝特點。
答：①定義：化學氣相沉積：通過某種形式的能量輸入（如加熱分解）使氣體原料發生化學反應，生成固態金屬或陶瓷粉體的製粉方法。
②基本原理：（1）反應型別：①分解反應：aa(氣）→m m（固） + nn(氣）②化合反應：aa(氣） + bb(氣）→ m m（固） + nn(氣）
③步驟：①化學反應：熱力學判據 a. 分解反應b. 化合反應
②均勻形核：產物蒸氣濃度過飽和等形成產物晶核（均勻形核過程）
（a）臨界晶核r*
i)當rr*時，隨r增加，g減少，體系穩定，r應不斷增大；
故臨界晶核越小越好。
（b）溫度公升高， r*增大；過飽和程度 p/p0增大和r*減小，均有利於晶核形成。
③晶粒生長：受產物分子從反應體系中向晶粒表面擴散遷移速率控制。
④團聚： 顆粒之間聚集作用。顆粒越小越明顯，應予以消除。
④型別：（1）熱分解法（2）氣相還原法（3）復合反應法
⑤工藝特點：（1）可以在常壓或者真空條件下(負壓「進行沉積、通常真空沉積膜層質量較好)（2）
可以控制塗層的密度和塗層純度（3）可以通過各種反應形成多種金屬、合金、陶瓷和化合物塗層
8、請說出金屬氧化物還原反應的熱力學與動力學條件。
答：①熱力學條件：還原反應可以用一般的化學式表示：meo+x(還原劑)=me(金屬)+xo
②動力學條件：①粉末製備出多數是多相反應而非均相反應，特別是固一氣多相反應。②多相反應的特點：
反應速度受反應物及生成物濃度、溫度、介面特性及幾何形狀、反應相比例，溶體速度，形核，擴散等因素影響。③多相反應速度的控制環節，低溫下化學反應控制，高溫下擴散控制。
9、請敘述還原化合法製取金屬粉未的型別及特點。
答：①型別：碳還原法、氣體還原法、金屬熱還原法和還原——化合法。
②特點：
10、以電解法製取銅粉為例敘述影響製備過程與粉末粒度的因素與控制措施。
答：①因素：① 電流密度：
電解製粉的電流密度比緻密金屬電解精練時的電流密度高得多。在能夠析出粉末的電流密度範圍內，電流密度越高，粉末越細，因為電流密度增大時，在陰極上單位時間內放電的離子數目越多，形成的晶核數愈多，所以粉末愈細。
② 金屬離子濃度：電解製粉的金屬離子濃度比電解精練時的餓金屬離子濃度低得多。金屬離子濃度越低，向陰極擴散的金屬離子數量越少，粉末顆粒長大趨勢減少，而形成鬆散粉末。
③ 氫離子濃度：氫離子濃度愈高，氫愈易於析出，愈有利於鬆散粉末的形成。
④ 電解液溫度：溫度公升高時，電解粉末變粗。
②控制措施：
11、單顆粒及粉體粒徑的表示方法有哪些?請說明粒度測定的方法及原理。
答：單顆粒及粉體粒徑的表示方法有三軸徑、當量徑、定向徑三種。
1 方法：篩分析法、雷射衍射法、沉降法。
2 原理：篩分析法：篩分法有標準篩制和非標準篩制。
雷射衍射法：①光照到顆粒時產生衍射現象。②小顆粒衍射角大，大顆粒衍射角小。③某衍射角光強度與相應粒度的顆粒數量有關。
沉降法：a）沉降規律：在具有一定粘度的粉末懸濁液內，大小不等的顆粒自由沉降時，其速度是不同的，顆粒越大沉降速度越快。
如果大小不同的顆粒從同一起點高度同時沉降，經過一定距離（時間）後，就能將粉末按粒度差別分開。b）光吸收率 i=f1（t）=f2（d）
第1章第6節玻璃的熔煉與凝固
1、 簡述玻璃的性質與結構特徵。
答：①性質：五點特性；各向同性、無固定熔點、亞穩性、變化的可逆性、可變性。
②結構特徵：從目前有關玻璃性質及其結構的研究資料看，可以認為短程有序和長程無序是玻璃態物質的結構特點。在巨集觀上玻璃主要表現在無序均勻和連續性方面，而在微觀上它又是有序、不均勻和不連續的。
2、請敘述熔融冷卻法形成非晶態玻璃的動力學條件，熔製原理與工藝流程。
答：①動力學條件：從動力學的角度講，析晶過程必須克、克服一定的勢壘，包括成核所需建立新介面的介面能以及晶核長大所需的質點擴散的啟用能等。
如果這些勢壘較大，尤其當熔體冷卻速度很快時粘度增加很大，質點來不及進行有規則排列，晶核形成和長大均難以實現， 有利於玻璃的形成。
②熔製原理：利用高溫加熱熔化配合料，製成均勻、無氣泡並能成形的玻璃熔融液的過程。
3 工藝流程：
第3章高分子材料的聚合
1、什麼是高分子化合物?與小分子物質相比，材料有哪些結構特點?
答：①高分子化合物：高分子化合物又稱高聚物，是由一種或多種低分子化合物（單體）通過化學聚合反應而形成，以共價鍵聯結若干重複單元所形成的長鏈結構為基礎的高分子量化合物。
②結構特點：1、高分子是由很大數目的機構單元組成的。2、一般高分子的主鏈都有一定的內旋**由度。
3、高分子有很多結構單元組成。4、只要有高分子鏈中存在交聯，即使交聯度很小，高聚物的物理力學效能也會發生很大的變化，最主要的是不溶解和不熔融。5、高聚物的聚集態有晶態和非晶態之分。
6、要將高聚物加工成為有用的材料，往往需要在樹脂中加入填料、各種助劑、色料等。
2、請寫出加聚反應、縮聚反應、連鎖聚合反應與逐步聚合反應的定義。與連鎖聚合反應相比，逐步聚合反應有哪些特點?
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