材料制备原理-绪论

材料制备原理0绪论什么是材料？材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其它产品的那些物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。材料总是和一定的用场相联系，可由一种或若干种物质构成。同一种物质，由于制备方法或加工方法的不同，可成为用途迥异的不同类型和性质的材料。材料按化学组成（或基本组成）分类根据材料的来源分类材料按用途来分类材料按结晶状态分类材料按使用领域分类按材料的尺寸分类材料的分类材料按化学组成（或基本组成）分类：1.金属材料2.无机非金属材料3.高分子材料（聚合物）4.复合材料根据材料的来源分类1.天然材料2.人工材料根据材料的用途分类分为结构材料与功能材料。结构材料是以力学性能为基础，制造受力构件所用材料。功能材料则主要是利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。一种材料往往既是结构材料又是功能材料，如铁、铜、铝等。结构材料对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。材料按结晶状态分类单晶材料是由一个比较完整的晶粒构成的材料，如单晶纤维、单晶硅。在完美的单晶体中，原子在整块材料中的的排列都是规则有序的。多晶材料是由许多晶粒组成的材料，其性能与晶粒大小、晶界的性质有密切的关系。只有在晶粒内部，原子的排列才是有序的。多晶体材料经过腐蚀后，用一般的金相显微镜甚至用肉眼可以看出晶粒和晶界。非晶态材料是由原子或分子排列无明显规律的固体材料，如玻璃、高分子材料。在非晶体中，不存在晶粒和晶界，不具有长程有序，其原子排列时短程有序的。准晶材料是指准周期性晶体材料的简称，准晶仍然是晶体，准晶中的原子分布有严格的位置序，但位置序无周期性，即没有周期性平移对称关系。准晶从结构角度看是一种新的物质形态，但实际上它们仅在特定的金属合金中形成，是成分范围较窄的金属间化合物。材料按使用的领域来分类根据材料服役的技术领域可分为信息材料、航空航天材料、能源材料、生物医用材料等。按材料的尺寸分类材料按材料的尺寸可分为零维材料、一维材料、二维材料、三维材料。零维材料即超微粒子，通过Sol-gel法、多相沉积或激光等方法，可以制备出亚微米级的陶瓷或金属粉末。一维材料，如光导纤维、实用纤维等二维材料（薄膜），如金刚石薄膜、高温超导薄膜、半导体薄膜。三维材料即块状材料。传统材料是指那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等。这类材料由于其量大、产值高、涉及面广泛，又是很多支柱产业的基础，所以又称为基础材料。新型材料(先进材料)是指那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。其他常见的分类方法新型材料与传统材料之间并没有明显的界限，传统材料通过采用新技术，提高技术含量，提高性能，大幅度增加附加值而成为新型材料；新材料在经过长期生产与应用之后也就成为传统材料。传统材料是发展新材料和高技术的基础，而新型材料又往往能推动传统材料的进一步发展。本课程目的和任务本课程教学内容一、课程目的和任务《材料制备原理》课程针对目前21世纪新材料的发展趋势，首先总结和概括了几种目前热点形态材料和高新材料的常用合成和制备方法，随后重点介绍特种陶瓷制备原理，最后分别介绍结构陶瓷和功能陶瓷的制备等相关知识。通过本课程的学习，能够使学生对目前几种常见新材料制备方法的发展概况、制备原理、操作设备以及制备工艺方法等有一定的了解和掌握。尤其是可以比较系统的熟悉和掌握特种陶瓷材料合成与制备的相关知识，为进一步深入学习材料学科的其他知识打下了基础。二、教学内容第1章材料合成方法：介绍溶胶-凝胶法、水热与溶剂热合成、电解合成、化学气相沉积、自蔓延高温合成、等离子体烧结合成技术等合成方法。第2章特种陶瓷制备原理：介绍特种陶瓷概述、粉体制备方法、成型方法、烧结方法等知识。第3章结构陶瓷的制备：介绍氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷；碳化硅、氮化硅等碳化物陶瓷和氮化物陶瓷。第4章功能陶瓷的制备：介绍磁性陶瓷、电介质陶瓷、压电陶瓷、敏感陶瓷、超导陶瓷、抗菌陶瓷等知识。