材料的物理制備

第1章緒論／1
1.1材料物理制備的基本原理1
1.1.1熱力學(xué)基礎(chǔ)1
1.1.2動力學(xué)基礎(chǔ)2
1.2材料物理制備的基本方法2
1.2.1高溫高壓法2
1.2.2物理氣相沉積法3
1.2.3化學(xué)氣相沉積法5
1.2.4軟化學(xué)合成方法6
1.2.5電解合成法8
1.2.6納米材料物理制備9
1.3材料物理制備的基本表征與分析技術(shù)10
1.3.1X射線衍射分析10
1.3.2電子顯微分析11
1.3.3透射電子顯微分析11
1.3.4掃描電子顯微分析12
1.3.5電子探針X射線顯微分析13
1.3.6原子力顯微鏡分析13
1.4材料物理制備的最新進展14
參考文獻15
第2章金屬材料的制備／16
2.1金屬材料的冶煉與制備16
2.1.1鋼鐵材料16
2.1.2鋁及鋁合金19
2.1.3鈦及鈦合金22
2.1.4鎂及鎂合金26
2.1.5銅及銅合金30
2.2金屬材料的鑄造、鍛壓與軋制技術(shù)32
2.2.1砂型鑄造32
2.2.2特種鑄造34
2.2.3半固態(tài)鑄造36
2.2.4連鑄連軋37
2.2.5熱機械控制工藝39
2.3快速凝固技術(shù)40
2.3.1快速凝固的基本原理41
2.3.2快速凝固制備技術(shù)42
2.3.3快速凝固技術(shù)在金屬材料中的應(yīng)用46
2.4機械合金化技術(shù)48
2.4.1機械合金化的概念48
2.4.2金屬粉末的球磨過程49
2.4.3機械合金化的力——化學(xué)作用原理50
2.4.4機械合金化制備彌散強化合金51
2.4.5機械合金化制備52
2.5半固態(tài)金屬加工技術(shù)53
2.5.1半固態(tài)漿料的制備54
2.5.2半固態(tài)成型工藝56
2.5.3半固態(tài)加工的應(yīng)用56
2.6納米金屬材料制備技術(shù)56
2.6.1納米技術(shù)的特性57
2.6.2納米金屬的制備方法57
參考文獻58
第3章單晶材料的制備／60
3.1固-固平衡晶體生長60
3.1.1形變再結(jié)晶理論61
3.1.2應(yīng)變退火法62
3.1.3燒結(jié)生長65
3.1.4同素異形體相變法65
3.2液-固平衡晶體生長67
3.2.1熔體生長67
3.2.2溶液生長82
3.3氣-固平衡晶體生長94
3.3.1物理氣相生長95
3.3.2化學(xué)氣相生長101
參考文獻109
第4章非晶材料的制備／111
4.1非晶材料的特點112
4.2非晶粉末的制備114
4.2.1物理方法115
4.2.2化學(xué)方法117
4.2.3機械合金化法119
4.3非晶薄帶121
4.3.1非晶薄膜的制備121
4.3.2非晶薄帶制備123
4.4大塊非晶合金126
4.4.1大塊非晶合金的形成機制與條件127
4.4.2大塊非晶合金的制備方法129
參考文獻133
第5章薄膜材料的物理制備／135
5.1薄膜的形成與生長及影響因素137
5.1.1薄膜的形成與生長138
5.1.2影響薄膜生長特性的因素140
5.2物理氣相沉積概述141
5.2.1蒸發(fā)沉積141
5.2.2濺射沉積142
5.2.3脈沖激光沉積143
5.2.4分子束外延143
5.3真空蒸發(fā)鍍膜法144
5.4濺射鍍膜原理、特點及應(yīng)用146
5.4.1濺射概述146
5.4.2輝光放電146
5.4.3濺射過程146
5.4.4濺射鍍膜的分類及原理147
5.4.5濺射薄膜的特點159
5.4.6濺射應(yīng)用范圍簡介159
5.5分子束外延技術(shù)160
5.5.1分子束外延的發(fā)展及特點160
5.5.2分子束外延生長原理161
5.5.3分子束外延設(shè)備結(jié)構(gòu)161
5.5.4分子束外延原位監(jiān)測163
5.5.5分子束外延技術(shù)的應(yīng)用165
5.6原子層沉積技術(shù)原理、特點及應(yīng)用167
5.6.1原子層沉積技術(shù)簡介167
5.6.2原子層沉積技術(shù)原理168
5.6.3原子層沉積技術(shù)特點170
5.6.4原子層沉積設(shè)備結(jié)構(gòu)172
5.6.5原子層沉積反應(yīng)前驅(qū)體172
5.6.6原子層沉積反應(yīng)溫度174
5.6.7原子層沉積技術(shù)的應(yīng)用174
5.7脈沖激光沉積鍍膜175
5.7.1脈沖激光沉積鍍膜原理176
5.7.2影響PLD鍍膜表面質(zhì)量的因素178
5.7.3脈沖激光沉積鍍膜特點179
5.7.4脈沖激光沉積鍍膜的應(yīng)用180
參考文獻182
第6章薄膜材料的化學(xué)制備／183
6.1薄膜的形成機理183
6.1.1薄膜的二維生長模式184
6.1.2薄膜的三維生長模式184
6.1.3薄膜的二維生長后的三維生長模式185
6.2化學(xué)氣相沉積185
6.2.1熱化學(xué)氣相沉積185
6.2.2等離子體化學(xué)氣相沉積186
6.2.3激光化學(xué)氣相沉積186
6.2.4光化學(xué)氣相沉積187
6.2.5有機金屬化學(xué)氣相沉積187
6.2.6其他氣相沉積188
6.3化學(xué)溶液鍍膜法189
6.3.1概述189
6.3.2化學(xué)鍍的發(fā)展過程及研究現(xiàn)狀190
6.3.3化學(xué)鍍的生長機理191
6.4溶膠凝膠法制備薄膜材料192
6.4.1溶膠-凝膠法的基本概念192
6.4.2溶膠-凝膠法的發(fā)展歷程193
6.4.3溶膠-凝膠法的基本原理和特點193
6.5電化學(xué)原子層沉積法197
6.5.1電化學(xué)原子層沉積法概述及技術(shù)發(fā)展淵源197
6.5.2電化學(xué)原子層沉積法的基本操作步驟199
6.5.3電化學(xué)原子層沉積法的優(yōu)點199
6.5.4影響電化學(xué)原子層沉積過程的因素200
6.5.5電化學(xué)原子層沉積的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用展望201
6.6膜厚的測量與監(jiān)控203
6.6.1輪廓儀法203
6.6.2石英晶振法204
6.6.3目視法205
6.6.4光電極值法205
6.6.5橢圓偏振法206
6.6.6電容測微法206
參考文獻207
第7章陶瓷材料的制備／208
7.1陶瓷材料分類208
7.1.1普通陶瓷材料208
7.1.2特種陶瓷材料209
7.1.3常用特種陶瓷材料209
7.2陶瓷材料的織構(gòu)210
7.2.1磁性陶瓷材料的織構(gòu)210
7.2.2高Tc超導(dǎo)體的織構(gòu)210
7.2.3氧化鋯高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的織構(gòu)211
7.2.4鐵電陶瓷織構(gòu)211
7.2.5氧化鋁陶瓷材料的織構(gòu)211
7.2.6陶瓷涂層織構(gòu)211
7.3陶瓷材料的制備工藝211
7.3.1粉末原料制備加工與處理212
7.3.2成型212
7.3.3燒結(jié)213
7.4新型陶瓷材料215
7.4.1信息功能陶瓷材料215
7.4.2納米陶瓷膜219
7.4.3生物醫(yī)學(xué)陶瓷材料220
7.4.4結(jié)構(gòu)陶瓷及陶瓷基復(fù)合材料224
7.5世界陶瓷材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢227
參考文獻228
第8章玻璃材料的制備／229
8.1概述229
8.1.1玻璃材料種類231
8.1.2玻璃的制備和加工234
8.2微晶玻璃材料的制備235
8.2.1概述235
8.2.2微晶玻璃的種類236
8.2.3微晶玻璃的性能及應(yīng)用238
8.2.4微晶玻璃的制備工藝239
8.2.5微晶玻璃的加工241
8.3光導(dǎo)纖維的制備242
8.3.1概述242
8.3.2光導(dǎo)纖維的種類243
8.3.3光導(dǎo)纖維的主要特性244
8.3.4光導(dǎo)纖維的制備246
8.4光致變色玻璃的制備249
8.4.1概述249
8.4.2光致變色玻璃的種類及制備249
8.5非線性光學(xué)玻璃的制備251
8.5.1概述251
8.5.2非線性效應(yīng)的應(yīng)用252
8.5.3非線性光學(xué)玻璃種類及制備技術(shù)252
8.6生物功能玻璃的制備260
8.6.1概述260
8.6.2生物功能玻璃的種類及發(fā)展趨勢261
8.6.3生物功能玻璃的結(jié)構(gòu)特征及制備263
8.7含金屬納米有序微結(jié)構(gòu)玻璃的制備264
8.7.1含金屬納米顆粒彌散結(jié)構(gòu)玻璃的制備265
8.7.2金屬納米有序結(jié)構(gòu)在玻璃體內(nèi)的定向生成技術(shù)267
8.7.3含金屬納米有序結(jié)構(gòu)玻璃制備研究的未來發(fā)展269
參考文獻270
第9章復(fù)合材料的制備／272
9.1概論272
9.1.1復(fù)合材料的定義272
9.1.2復(fù)合材料的命名和分類272
9.2復(fù)合材料的組成274
9.2.1基體材料274
9.2.2復(fù)合材料的增強體278
9.3聚合物基復(fù)合材料279
9.3.1手糊成型工藝279
9.3.2袋壓成型、模壓成型、層壓成型281
9.3.3短纖維沉積預(yù)成型法283
9.3.4噴射成型工藝283
9.3.5樹脂傳遞模塑(RTM)、樹脂膜熔滲(RFI)285
9.3.6注射成型288
9.3.7纖維纏繞成型289
9.3.8擠拉成型291
9.3.9離心澆注成型291
9.4金屬基復(fù)合材料291
9.4.1固態(tài)法292
9.4.2液態(tài)法294
9.4.3其他制備法297
9.4.4金屬基復(fù)合材料制造技術(shù)的發(fā)展趨勢301
9.5陶瓷基復(fù)合材料302
9.5.1纖維增強陶瓷基復(fù)合材料302
9.5.2晶須增強陶瓷基復(fù)合材料304
9.5.3顆粒彌散陶瓷基復(fù)合材料306
參考文獻308
第10章材料的合成與制備新技術(shù)／309
10.1石墨烯的制備與表征309
10.1.1引言309
10.1.2石墨烯的制備技術(shù)310
10.1.3石墨烯的表征技術(shù)315
10.2多孔材料的合成與制備318
10.2.1多孔材料簡介318
10.2.2介孔材料的合成機理及合成方法320
10.2.3金屬有機骨架材料的合成方法322
10.2.4多孔材料的應(yīng)用324
10.3智能材料制備技術(shù)326
10.3.1智能材料的基本概念與特征326
10.3.2智能材料的構(gòu)成與分類326
10.3.3智能材料的發(fā)展歷程與應(yīng)用前景327
10.3.4形狀記憶合金328
10.3.5壓電材料329
10.3.6電/磁流變液330
10.3.7智能高分子凝膠331
10.3.8光纖智能結(jié)構(gòu)332
10.4梯度功能材料制備技術(shù)333
10.4.1梯度功能材料的內(nèi)涵333
10.4.2梯度復(fù)合技術(shù)335
10.4.3梯度功能材料的應(yīng)用領(lǐng)域339
10.5一維納米材料的合成與制備341
10.5.1一維納米材料的制備方法342
10.5.2碳納米管的合成與制備345
10.5.3一維ZnO納米材料的合成與制備346
10.6離子束注入材料改性技術(shù)348
10.6.1離子注入技術(shù)簡介348
10.6.2離子注入納米顆粒制備349
10.6.3離子注入并退火制備半導(dǎo)體納米薄膜356
10.7微弧氧化法制備陶瓷薄膜技術(shù)357
10.7.1微弧氧化技術(shù)及其發(fā)展歷程357
10.7.2微弧氧化的原理及放電過程357
10.7.3微弧氧化裝置及其制備流程359
10.7.4微弧氧化薄膜影響因素360
10.7.5微弧氧化的微結(jié)構(gòu)特征361
10.7.6微弧氧化薄膜的性能362
10.7.7微弧氧化技術(shù)的應(yīng)用364
10.7.8展望364
10.8陽極氧化法制備TiO2納米管技術(shù)365
10.8.1陽極氧化法制備TiO2納米管陣列365
10.8.2不同電解液對制備TiO2納米管的影響368
10.8.3不同實驗參數(shù)對制備TiO2納米管的影響368
10.9靜電紡絲技術(shù)及其在納米纖維制備中的應(yīng)用370
10.9.1靜電紡絲技術(shù)的發(fā)展370
10.9.2靜電紡絲技術(shù)的過程370
10.9.3靜電紡絲技術(shù)的影響因素371
10.9.4靜電紡絲技術(shù)的應(yīng)用374
10.10自蔓延高溫合成技術(shù)377
10.10.1自蔓延高溫合成技術(shù)及其發(fā)展377
10.10.2自蔓延高溫合成反應(yīng)中的影響因素379
10.10.3自蔓延高溫合成技術(shù)的研究現(xiàn)狀380
10.10.4自蔓延高溫合成的發(fā)展方向384
10.11脈沖電沉積制備納米晶薄膜技術(shù)384
10.11.1脈沖電沉積制備納米晶的基本原理385
10.11.2脈沖電沉積制備過程387
10.11.3電沉積參數(shù)的影響390
10.12微波燒結(jié)技術(shù)390
10.12.1微波燒結(jié)的優(yōu)點391
10.12.2微波燒結(jié)過程中的主要工藝參數(shù)391
10.12.3微波燒結(jié)在材料研究中的應(yīng)用392
10.12.4微波燒結(jié)工程陶瓷的應(yīng)用392
10.12.5微波燒結(jié)技術(shù)存在的問題393
參考文獻394