新型SiOC陶瓷前驱体的合成及性能

新型SiOC陶瓷前驱体的合成及性能

作者：吴纪全， 王丁， 王秀军， 李永明， 徐彩虹， Wu Jiquan， Wang Ding， Wang Xiujun， Li Yongming ， Xu Caihong

作者单位：中国科学院化学研究所,北京,100190

刊名：

宇航材料工艺

英文刊名：Aerospace Materials & Technology

年，卷(期)：2013,43(2)

参考文献(9条)

1.Colombo P;Gabriela M;Ralf Riedel R Polymer-derived ceramics:40 years of research and innovation in advanced ceramics 2010

2.Moysan C;Riedel R;Harshe R Mechanical characterization of a polysiloxane-derived SiOC glass[外文期刊] 2007(1)

3.Colombo P;Hellmann J R;Shellman D L Mechanical properties of silicon oxycarbide ceramic foams 2001

4.Soraru G D;Liu Q;Interrante L V Role of precursor molecular structure on the microstructure and high temperature stability of silicon oxycarbide glasses derived from methylene bridged polycarbosilanes 1998

5.Nghiem Q D;Cho S J;Kim D P Synthesis of heat-resistant mesoporous SiOC ceramic and its hydrogen adsorption[外文期刊] 2006(6)

6.Soraru G D;Modena S Chemical durability of silicon oxycarbide glasses[外文期刊] 2002(6)

7.Riedel R;Toma L;Janssen E Piezoresistive effect in SiOC ceramics for integrated pressure sensors[外文期刊] 2010(4)

8.李亚利;安海娇;侯峰液态聚硅氧烷合成致密硅氧碳陶瓷的方法

9.Shen Qionghua Process for preparing siloxane-based compositions and derivative compositions thereof

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/d62619049.html,/Periodical_yhclgy201302012.aspx

陶瓷的分类及性能

陶瓷材料的力学性能 陶瓷材料 陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料之间的主要区别在于化学键不同。 金属：金属键高分子：共价键（主价键）范德瓦尔键（次价键） 陶瓷：离子键和共价键。普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。 工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。 工程陶瓷的性能：耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。 硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。 常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。 一、陶瓷材料的结构和显微组织 1、结构特点 陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。 可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。 如“六方氮化硼为松散的绝缘材料；立方结构是超硬材料” 2、显微组织 晶体相，玻璃相，气相 晶界、夹杂 （种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。 （可通过热处理改善材料的力学性能） 陶瓷的分类 玻璃 — 工业玻璃 (光学，电工，仪表，实验室用)；建筑玻璃；日用玻璃 陶瓷 —普通陶瓷日用，建筑卫生，电器（绝缘） ，化工，多孔 ……特种陶瓷 -电容器，压电，磁性，电光，高温 …… 金属陶瓷 -- 结构陶瓷，工具（硬质合金） ，耐热，电工 …… 玻璃陶瓷 — 耐热耐蚀微晶玻璃，光子玻璃陶瓷，无线电透明微晶玻璃，熔渣玻璃陶瓷 … 2. 陶瓷的生产 (1)原料制备（拣选，破碎，磨细，混合）普通陶瓷（粘土，石英，长石等天然材料）特种

陶瓷（人工的化学或化工原料 --- 各种化合物如氧、碳、氮、硼化合物） (2) 坯料的成形 （可塑成形，注浆成形，压制成形） (3)烧成或烧结 3. 陶瓷的性能 (1)硬度 是各类材料中最高的。 （高聚物<20HV，淬火钢500-800HV，陶瓷1000-5000HV） (2)刚度是各类材料中最高的（塑料1380MN/m2，钢MN/m2) (3)强度理论强度很高（E/10--E/5）；由于晶界的存在，实际强度比理论值低的多。 2 （E/1000--E/100）。耐压（抗压强度高），抗弯（抗弯强度高），不耐拉（抗拉强度很低比抗压强度低一个数量级）较高的高温强度。 (4)塑性：在室温几乎没有塑性。 (5) 韧性差，脆性大。是陶瓷的最大缺点。 (6) 热膨胀性低。导热性差，多为较好的绝热材料（λ=10-2～10-5w/m﹒K） (7)热稳定性 — 抗热振性（在不同温度范围波动时的寿命）急冷到水中不破裂所能承受的最高温度。陶瓷的抗热振性很低（比金属低的多，日用陶瓷 220 ℃） (8)化学稳定性 ：耐高温，耐火，不可燃烧，抗蚀（抗液体金属、酸、碱、盐） (9) 导电性 — 大多数是良好的绝缘体，同时也有不少半导体（ NiO ， Fe3O4 等） (10) 其它： 不可燃烧，高耐热，不老化，温度急变抗力低。 普通陶瓷

材料物理性能课后习题_北航出版社_田莳主编

材料物理习题集 第一章 固体中电子能量结构和状态（量子力学基础） 1. 一电子通过5400V 电位差的电场，（1）计算它的德布罗意波长；（2）计算它的波数；（3） 计算它对Ni 晶体（111）面（面间距d =2.04×10-10m ）的布拉格衍射角。（P5） 12 34 131 192 1111 o ' (2) 6.610 = (29.110 5400 1.610 ) =1.67102K 3.7610sin sin 2182h h p mE m d d λπ λ θλ λ θθ----=???????=?==?=解：（1）= （2）波数= （3）2 2. 有两种原子，基态电子壳层是这样填充的 3. ; ; s s s s s s s 226232 2 6 2 6 10 2 6 10 （1）1、22p 、33p （2）1、22p 、33p 3d 、44p 4d ，请分别写出n=3的所有电子的四个量 子数的可能组态。（非书上内容） 4.

5. 6. 如电子占据某一能级的几率是1/4，另一能级被占据的几率为3/4，分别计算两个能级 的能量比费米能级高出多少k T ？（P15） 7. 8. 1()exp[]1 1ln[1] () ()1/4ln 3()3/4ln 3F F F F f E E E kT E E kT f E f E E E kT f E E E kT = -+?-=-=-=?=-=-?解：由将代入得将代入得 9. 已知Cu 的密度为8.5×103kg/m 3，计算其E 0 F 。（P16） 10. 2 2 03 23426 23 3 31 18(3/8)2(6.6310)8.510 =(3 6.0210/8)291063.5 =1.0910 6.83F h E n m J eV ππ---=????????=解： 由 11. 计算Na 在0K 时自由电子的平均动能。（Na 的摩尔质量M=22.99， .0ρ?33 =11310kg/m ）（P16）

陶瓷前驱体聚硅氮烷的应用研究进展(二)

技术进展 ，２０１３，２７（６）：４５７～４６１ＳＩＬＩＣＯＮＥＭＡＴＥＲＩＡＬ　 陶瓷前驱体聚硅氮烷的应用研究进展（二）倡 滕雅娣，张大伟，管国生 （沈阳化工大学应用化学学院，沈阳１１０１４２） 摘要：综述了陶瓷前驱体聚硅氮烷在制备陶瓷基复合材料、超高温材料、催化剂、多孔材料、粘接陶瓷、３Ｄ打印材料、三维陶瓷微结构材料，电脑芯片的多层连接技术、锂电池阳极上的应用研究进展。 关键词：聚硅氮烷，陶瓷，前驱体，复合材料，超高温材料，多孔材料 中图分类号：ＴＱ２６４畅１，ＴＱ１２７畅２ 文献标识码：Ａ　文章编号：１００９－４３６９（２０１３）０６－０４５７－０５ 收稿日期：２０１２０８２０。 作者简介：滕雅娣（１９６５—），女，主要从事有机硅材料的制备以及有机合成的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｅｎｇｙａｄｉ＠ｓｙｉｃｔ畅ｅｄｕ畅ｃｎ。倡基金项目：辽宁省教育厅科学技术研究基金（２００８５７２）。 在过去的１０年里，使用软材料例如陶瓷前驱体聚合物制备和加工陶瓷和陶瓷复合材料的研究得到很大增长，这是由于它超出传统陶瓷加工技术的巨大技术进步。特别是，这一加工过程是制备多元的Ｓｉ—Ｃ—Ｏ、Ｓｉ—（Ｅ）—Ｃ—Ｏ、Ｓｉ—Ｃ—Ｎ和Ｓｉ—（Ｅ）—Ｃ—Ｎ（Ｅ为Ｂ、Ａｌ、Ｔｉ等）聚合物衍生陶瓷（ＰＤＣｓ）的唯一可行的方法。近几年的研究表明，ＰＤＣｓ彰显出杰出的性能，如耐热性，高温下的化学、氧化稳定性，因此具有广泛的潜在应用性，尤其是在严酷条件下的应用 ［１］ 。 作为陶瓷前驱体的聚硅氮烷，具有摩尔质量高、黏度高、粘接性好、耐高温、弹性好等优点，由其制成的氮化硅（Ｓｉ３Ｎ４）和氮化碳硅（ＳｉｘＮｙＣｚ）陶瓷更具有耐高温、耐磨、耐腐蚀等优良性能，除可用于制备陶瓷涂层、陶瓷纤维、纳米材料、磁性陶瓷 ［２］ 外，还可用于制备陶瓷 基复合材料（ＣＭＣ）、超高温材料、大块陶瓷、催化剂、多孔材料、锂电池阳极、３Ｄ打印材料、三维陶瓷微结构材料，还可用作陶瓷的粘接剂、电脑芯片的多层连接等。 １　用于制备陶瓷基复合材料 Ｈ畅Ｎａｋａｓｈｉｍａ等人发现，一种来源于 （ＨＡｌＮｉ Ｐｒ）ｍ和［ＭｅＳｉ（Ｈ）ＮＨ］ｎ的前驱体可通过 裂解转化成Ａｌ—Ｓｉ—Ｎ—Ｃ陶瓷复合材料，而（ＨＡｌＮｉ Ｐｒ）ｍ和［ＭｅＳｉ（Ｈ）ＮＨ］ｎ主要是由笼型化合物和环状化合物构成。ＡｌＨ基和ＮＨ基之间的 脱氢偶联反应在低温（≤～２５０℃）下进行，因此具有较高的陶瓷产率（９００℃时可达６９％）。在１３５０～１５００℃氩气中裂解的产物含有一种２Ｈ的ｗｕｒｔｚ型化合物和一种β－Ｓｉ３Ｎ４型化合物；而在１６００℃氩气中裂解的产物除含这些化合物之外还明显检测到β－ＳｉＣ的存在。另一方面，在８００℃的ＮＨ３中以及随后在１３５０℃的Ｎ２中裂解得到的产物由ＡｌＮ和β－Ｓｉａｌｏｎ组成 ［３］ 。 Ｓ畅Ｒ畅Ｚｂｉｇｎｉｅｗ通过一种低成本工艺制备了连 续的碳纤维／碳化硅复合材料。在这个过程中，二维碳纤维预成型产品中的空隙是通过加压渗透方式由ＳｉＣ粉末填充的。用这种方法可使纤维预成型产品达到较高的粒子堆积密度。将这种压缩体加热处理至４００℃可形成多孔架构，然后浸入液态陶瓷前驱体聚合物Ｃｅｒａｓｅｔ ＴＭ ＳＮ（商品名） 中进行渗透，再在氩气中于１３００℃下裂解 ［４］ 。 Ｓ畅Ｋｉｔａｏｋａ等人发明了一种以β′－Ｓｉａｌｏｎ为基 底的陶瓷渗透技术，用于氮化硼（ＢＮ）涂层的ＳｉＣ（Ｈｉ－ＮｉｃａｌｏｎＴＭ ）纤维的三维编织物中，它 是通过活性熔融渗透法在可控制的氮气氛围中进 行的。熔融玻璃对于纤维的润湿性通过全氢化聚硅氮烷的渗透及裂解加以改进，并得到高度密集的复合材料。纤维与熔融玻璃之间的反应可通过增加熔融渗透过程中氮气的分压来抑制。编织出的复合材料在室温下具有高度的弯曲强度及较大的断裂功。复合材料的机械性能即使在１７７３Ｋ

三元材料前躯体制备工艺简析

三元材料前躯体制备工 艺简析 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-

三元材料前躯体制备工艺简析 锂离子电池经过了二十余年的发展，无论是从可靠性上，还是从电池性能上都有了长足的进步。多种正极也在这个过程中被开发出来，例如历史最为悠久的钴酸锂，还有磷酸铁锂，锰酸锂等。但是随着对锂离子电池性能指标要求的进一步提升，这些材料已经无法满足要求，三元材料孕育而生。三元材料主要指的是镍钴锰锂材料（NCM），它最大的优点是容量高，例如NCM811材料容量可以达到220mAh/g左右，相比于钴酸锂（140mAh/g）有了明显的提升，并且NCM材料还有高压潜力，可以充电至4.35V，同时由于锰的加入也降低了材料的成本。但是NCM材料（特别是高镍的811，532等）普遍存在着合成困难，循环性能不稳定的问题。这就要从合成工艺，焙烧工艺方面着手进行改进。今天小编就带大家熟悉一下NCM前驱体的制备工艺。 NCM材料的电化学性能在很大程度上取决于前驱体的形貌和颗粒分布的均匀程度。目前上工业上使用的主要方法为共沉淀方法，主要的原材料有硫酸钴、硫酸镍、硫酸镍和碳酸氢钠。将碳酸氢铵制成溶液，将硫酸锰、硫酸钴、硫酸镍按照质量比0.54：0.13：0.13溶解于去离子水中，并缓慢加入碳酸氢铵溶液，并不断搅拌。碳酸氢铵溶液的PH值为 7.78，在此PH值下，Ni2+、Co2+、Mn2+均会生成碳酸盐，而无氢氧化物和碱式碳酸盐生成。具体的反应方程式如下： 将反应得到沉淀过滤，并用去离子水清洗，直到没有硫酸根残留（采用BaCl2溶液进行检测，直到滤液不再出现白色沉淀），得到的沉淀放入真空烘箱中在80℃下进行干燥，就可以得到三元材料的前驱体——三元碳酸盐。 在实际的生产中硫酸盐的转化率与反应物的浓度、反应物之间的比例和反应的温度有着密切的关系。

陶瓷材料显微结构与性能

1陶瓷烧结过程中影响气孔形成的因素有哪些？ (1)煅烧温度过低、时间过低 (2)煅烧是时原料中的水碳酸盐、硫酸盐的分解或有机物的氧化 (3) 煅烧时炉内气氛的扩散 (4) 煅烧时温度过高，升温过快或窑内 气氛不合适等。 夏炎2.影响陶瓷显微结构的因素有哪些？ 参考答案：(1) 原料组成、粒度、配比、混料工艺等 (2) 成型方式、成型条件、制品形状等 (3)干燥制度（干燥方式、温度制度、气氛条件、压力条件等） (4) 烧成制度（烧成方式、窑炉结构、温度制度、气氛条件、压力条 件等） 3. 提高陶瓷材料强度及减轻其脆性有哪些途径？ 参考答案：a.制造微晶、高密度、高纯度的陶瓷。例如，采用热等静压烧结制成 的Si 3N 4 气孔率极低，其强度接近理论值。 b.在陶瓷表面引入压应力可提高材料的强度。钢化玻璃是成功应用这 一方法的典型例子。 c.消除表面缺陷，可有效地提高材料的实际强度。 d.复合强化。采用碳纤维、SiC纤维制成陶瓷/陶瓷复合材料，可有 效地改善材料的强韧性。 e.ZrO 2与增韧。ZrO 2 对陶瓷的强韧化的贡献有四种机理（相变增韧、微裂纹增韧、 裂纹偏转增韧、表面残余应力增韧）罗念 4.影响氧化锆相变增韧的因素是什么？简单叙述氮化硅陶瓷具有的性能及常用的烧结方法。 ①晶粒大小。当晶粒尺寸大于临界尺寸易于相变。若晶粒尺寸太小，相变也就难以进行。 ②添加剂及其含量使用不同的添加剂， t-ZrO2的可转变最佳晶粒大小、范围也不同。 ③晶粒取向。晶粒取向的不同而影响相变导致增韧的机制。 氮化硅陶瓷具有高强度、高硬度、耐磨、耐化学溶液和熔体的腐蚀、高电绝缘体、低热膨胀和优良抗热冲击、抗机械冲击等性能。烧结方法：反应烧结氮化硅、无压烧结氮化硅、重烧结氮化硅、气氛加压氮化硅和热压烧结氮化硅。——李成5.气孔对功能陶瓷性能的影响及降低功能陶瓷中的气孔量的措施？ 气孔均可使磁感应强度、弹性模量、抗折强度、磁导率、电击穿强度下降，对畴运动造成钉扎作用，影响了铁电铁磁性。另外，少量气孔亦会严重降低透光性。添加物的引入不仅可阻止二次重结晶，亦可以使气孔由晶界排出。为了降低功能陶瓷中的气孔量，可采用通氧烧结，成型时增大粒子流动性提高生坯密度，研究玻璃相对主晶相的润湿等措施。韦珍海6.瓷轴基本上是一层玻璃体，但从显微结构的角度来看，它可以分成几大类釉层并举例说明其中一种的釉层特点？ 参考答案：釉层可为三大类：玻璃釉、析晶釉（或称结晶轴）和分相釉.以玻璃釉为例，玻璃釉一般是无色透明的，由硅酸盐玻璃所组成。釉层除了多少有些釉

陶瓷的力学性能

陶瓷的力学性能 陶瓷材料的化学健大都为离子键和共价健，健合牢固并有明显的方向性，同一般的金属相比，其晶体结构复杂而表面能小。因此，它的强度、硬度、弹性模量、耐磨性、耐蚀性和耐热性比金属优越，但塑性、韧性、可加工性、抗热震性及使用可靠性却不如金属。因此搞清陶瓷的性能特点及其控制因素，不论是对研究开发还是使用设计都具有十分重要的意义。本节主要讨论弹性、硬度、强度、韧性及其组织结构因素、环境因素的影响。 一．弹性性能 1.弹性和弹性模量 陶瓷材料为脆性材料，在室温下承载时几乎不能产生塑性变形，而在弹性变形范围内就产生断裂破坏。因此，其弹性性质就显得尤为重要。与其他固体材料一样。陶瓷的弹性变形可用虎克定律来描述。 陶瓷的弹性变形实际上是在外力的作用下原子间里由平衡位置产生了很小位移的结果。弹性模量反映的是原子间距的微小变化所需外力的大小。表11.3给出一些陶瓷在室温下的弹性模量。 2.温度对弹性模量的影响 由于原子间距和结合力随温度的变化而变化，所以弹性核量对温度变化很敏感、当温度升高时。原子间距增大，由成j变为d，(见图11.2)而该处曲线的斜率变缓，即弹性模量降低。因此，固体的弹性模量一般均随温度的升高而降低。图11.3给出一些陶瓷的弹性模量随温度的变化情况。一般来说，热膨胀系数小的物质，往往具有较高的弹性模量。

3.弹性模量与熔点的关系 物质熔点的高低反映其原子间结合力的大小。一般来说，弹性模量与熔点成正比例关系。不同种类的陶瓷材料样性模量之间大体上有如下关系氧化物＜氯化物＜硼化挪＜碳化物。 泊松比也是描述陶瓷材料弹性变形的重要参数。表11.4给出一些陶瓷材料和金属的泊松比。可以看出除BeO与MgO外大多数陶瓷材料的泊松比都小于金属材制的泊松比。

材料物理性能

第一章 1、应力：单位面积上所受的内力ζ=F/A 2、应变：描述物体内部质点之间的相对运动ε=△L/Lo 3、晶格滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动。条件：①移动较小 的距离即可恢复、②静电作用上移动中无大的斥力 4、塑性形变过程：①理论上剪切强度：克服化学键所产生的强度。当η>ηo时，发生滑移 （临界剪切应力），η=ηm sin(2πx/λ),x<<λ时，η=ηm（2πx/λ）。由虎克定律η0=Gx/λ.则Gx/λ=ηm（2πx/λ）→ηm=G/2π;②位错运动理论：实际晶体中存在错位缺陷，当受剪应力作用时，并不是晶体内两部分整体相互错动，而是位错在滑移面上沿滑移方向运动，使位错运动所需的力比是晶体两部分整体相互华东所需的力小的多，故实际晶体的滑移是位错运动的结果。位错是一种缺陷，位错的运动是接力式的；③位错增值理论：在时间t内不但比N个位错通过试样边界，而且还会引起位错增值，使通过便捷的位错数量增加到NS个，其中S位位错增值系数。过程机理画图 5、高温蠕变：在高温、恒定应力的作用下，随着时间的延长，应变不断增加。⑴起始阶段 0-a：在外力作用下瞬时发生弹性形变，与时间无关。⑵蠕变减速阶段a-b：应变速率随时间递减，即a-b段的斜率dε/dt随时间的增加而愈小，曲线愈来愈平缓。原因：受阻碍较小，容易运动的位错解放出来后，蠕变速率就会降低；⑶稳态蠕变阶段b-c：入编速率几乎保持不变，即dε/dt=K（常数）原因：容易运动的位错解放后，而受阻较大的位错未被解放。⑷加速入编阶段c-d:应变绿随时间增加而增加，曲线变陡。原因：继续增加温度或延长时间，受阻碍较大的位错也能进一步解放出来。影响入编的因素：⒈温度，温度升高，入编增加。⒉应力，拉应力增加，蠕变增加，压应力增加，蠕变减小⒊气孔率增加，蠕变增加，晶粒愈小，蠕变率愈小。⒋组成。⒌晶体结构。 6、弹性形变：外力移去后可以恢复的形变。塑性形变：外力移去后不可恢复的形变 第二章 7、突发性断裂（快速扩展）：在临界状态下，断裂源处的裂纹尖端所受的横向拉应力正好 等于结合强度时，裂纹产生突发性扩展。（一旦扩展，引起周围盈利的再分配，导致裂纹的加速扩展，出现突出性断裂） 8、裂纹缓慢生长：当裂纹尖端处的横向拉应力尚不足以引起扩展，但在长期受应力的情况 下，特别是同时处于高温环境中时，还会出现裂纹的缓慢生长。 9、理论结合强度：无机材料的抗压强度大约是抗拉强度的10倍。δth=(EΥ/a)0.5→(Υ=aE/100) →δth=E/10(a：晶格常数，Υ：断裂表面能断裂表面能Υ比自由表面能大。这是因为储存的弹性应变能除消耗于形成新表面外，还有一部分要消耗在塑性形变、声能、热能等方面。 10、Griffith微裂纹理论：⑴Inglis尖端分析：孔洞两个端部的应力取决于孔洞的长度和 端部的曲率半径而与孔洞的形状无关。应用：修玻璃通过打孔增加曲率来减慢裂纹扩展。 ⑵Griffith能量分析：物体内储存的弹性应变能的降低大于等于开裂形成两个新表面所需 的表面能。（产生一条长度2C的裂纹，应变能降低为We，形成两个新断面所需表面能为Ws）。裂纹进一步扩展（2dc，单位面积所释放的能量为dWe/2dc，形成新的单位表面积所需的表面能为dWs/2dc。）当dWe/2dcdWs/2dc时，裂纹失稳，迅速扩展；当dWe/2dc=dWs/2dc时，为临界状态。 应用：尽数剪裁上通过反复折导致剪断。 11、选择材料的标准：δ<δc,即使用应力小于断裂应力；Ki

三元材料前驱体制备影响因素

三元材料前驱体制备影响因素 众所周知，前驱体对三元材料的生产至关重要，因为前驱体的品质(形貌、粒径、粒径分布、比表面积、杂质含量、振实密度等)直接决定了最后烧结产物的理化指标。可以这么说，三元材料60%的技术含量在前驱体工艺里面。 国内三元材料厂商无论在技术上和产能上都与优美科等日韩厂家尚存一定的差距。前驱体在三元材料产业链中占据重要位置，具有较高的技术壁垒，并对三元材料的品质有重要影响，且为非标定制的产品，因此，自产前驱体的厂商在技术升级的竞赛中更具优势。 目前，国内主要的三元前驱体生产企业有： 赣锋锂业：2013年亿投向年产4500吨新型三元前驱体材料项目，项目达产后，年均新增销售收入亿，年均净利润万元。 红星发展：公司申请的《三元正极材料前驱体的制备方法》获得了发明专利授权，但公司未进行锂离子电池三元正极材料及前驱体的生产。 当升科技：公司专业从事包括多元材料、钴酸锂等锂电正极材料，以及四氧化三钴、多元材料前驱体等前驱体材料的研发与销售。 格林美：以荆门格林美为主体，拟投资9500万元建设年产3000吨动力电池用镍钴锰前驱体材料生产线，目前，公司主要生产镍钴锰前驱体材料。 道氏技术：公司，主要进行锂离子动力电池三元前驱体材料、锂离子动力电池锂、镍、钴等回收再利用及新能源材料研究。 河南科隆集团：创立于1993年，电池材料主要产品为球形氢氧化镍、球形磷酸铁、磷酸铁锂、多元素锂电正极材料、锰酸锂前驱体、三元锂电前驱体。 新乡天力能源：成立于1983年，现公司主要产品为镍钴锰酸锂三元材料、镍钴锰酸锂三元前驱体、锌粉。 宁夏东方钽业：主营产品为电容器级钽粉、球形氢氧化镍、三元材料前驱体等。 都说三元材料前驱体技术壁垒高，其制备影响因素都有哪些？ 以合成Ni1/3Co1/3（OH）2为例，镍钴锰氢氧化物溶度积小，沉淀速率快，溶液过饱和度高，晶体成核快，容易形成胶体沉淀，形貌不易控制，而且Mn(OH)2溶度积较另外两种氢

《材料结构与性能》习题..

《材料结构与性能》习题 第一章 1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成2.4mm，问： 1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度； 2)在此拉力下的真应力和真应变； 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系，存在S14。 3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。 4、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。

6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。同 时计算在滑移面上的法向应力。 第二章 1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子

间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式： 与 是一回事。 4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。

三元材料前躯体制备工艺简析

三元材料前躯体制备工艺简析 锂离子电池经过了二十余年的发展，无论是从可靠性上，还是从电池性能上都有了长足的进步。多种正极也在这个过程中被开发出来，例如历史最为悠久的钴酸锂，还有磷酸铁锂，锰酸锂等。但是随着对锂离子电池性能指标要求的进一步提升，这些材料已经无法满足要求，三元材料孕育而生。三元材料主要指的是镍钴锰锂材料（NCM），它最大的优点是容量高，例如NCM811材料容量可以达到220mAh/g左右，相比于钴酸锂（140mAh/g）有了明显的提升，并且NCM材料还有高压潜力，可以充电至4.35V，同时由于锰的加入也降低了材料的成本。但是NCM材料（特别是高镍的811，532等）普遍存在着合成困难，循环性能不稳定的问题。这就要从合成工艺，焙烧工艺方面着手进行改进。今天小编就带大家熟悉一下NCM前驱体的制备工艺。 NCM材料的电化学性能在很大程度上取决于前驱体的形貌和颗粒分布的均匀程度。目前上工业上使用的主要方法为共沉淀方法，主要的原材料有硫酸钴、硫酸镍、硫酸镍和碳酸氢钠。将碳酸氢铵制成溶液，将硫酸锰、硫酸钴、硫酸镍按照质量比0.54：0.13：0.13溶解于去离子水中，并缓慢加入碳酸氢铵溶液，并不断搅拌。碳酸氢铵溶液的PH值为7.78，在此PH值下，Ni2+、Co2+、Mn2+均会生成碳酸盐，而无氢氧化物和碱式碳酸盐生成。具体的反应方程式如下： 将反应得到沉淀过滤，并用去离子水清洗，直到没有硫酸根残留（采用BaCl2溶液进行检测，直到滤液不再出现白色沉淀），得到的沉淀放入真空烘箱中在80℃下进行干燥，就可以得到三元材料的前驱体——三元碳酸盐。 在实际的生产中硫酸盐的转化率与反应物的浓度、反应物之间的比例和反应的温度有着密切的关系。 当碳酸氢铵的浓度从低到高逐渐增大的时候，溶液的颜色由深变浅，到无色，再变深。溶液颜色的代表着溶液中残留的金属离子，因此碳酸氢铵的浓度存在着一个最佳值，在这

重庆三元前驱体项目规划实施方案

重庆三元前驱体项目规划实施方案 规划设计/投资分析/产业运营

重庆三元前驱体项目规划实施方案 三元锂电池主要应用于新能源汽车、储能及消费电子领域，下游应用 领域的快速成长形成了对上游关键材料三元前驱体的巨大需求。全球新能 源汽车市场的快速发展，使得动力锂离子电池出货量增长迅速。 该三元前驱体项目计划总投资5365.14万元，其中：固定资产投资4614.46万元，占项目总投资的86.01%；流动资金750.68万元，占项目总 投资的13.99%。 达产年营业收入5525.00万元，总成本费用4271.32万元，税金及附 加93.43万元，利润总额1253.68万元，利税总额1520.03万元，税后净 利润940.26万元，达产年纳税总额579.77万元；达产年投资利润率 23.37%，投资利税率28.33%，投资回报率17.53%，全部投资回收期7.21年，提供就业职位85个。 本报告是基于可信的公开资料或报告编制人员实地调查获取的素材撰写，根据《产业结构调整指导目录（2011年本）》（2013年修正）的要求，依照“科学、客观”的原则，以国内外项目产品的市场需求为前提，大量 收集相关行业准入条件和前沿技术等重要信息，全面预测其发展趋势；按 照《建设项目经济评价方法与参数（第三版）》的具体要求，主要从技术、经济、工程方案、环境保护、安全卫生和节能及清洁生产等方面进行充分

的论证和可行性分析，对项目建成后可能取得的经济效益、社会效益进行科学预测，从而提出投资项目是否值得投资和如何进行建设的咨询意见，因此，该报告是一份较为完整的为项目决策及审批提供科学依据的综合性分析报告。 ...... 三元前驱体是制备三元正极材料的前端原料，以镍钴锰（铝）氢氧化物NixCoyMn(1-x-y)(OH)2为主，简称NCM系列或NCA。NCM系列前驱体的制备以镍盐、钴盐、锰盐为原料，NCA前驱体则以镍盐、钴盐、氢氧化铝为原料，在氨水和碱溶液中发生盐碱中和反应，得到镍钴锰（铝）氢氧化物沉淀。

材料物理性能作业及课堂测试

热学作业（一） 1. 请简述关于固体热容的经典理论. 爱因斯坦热容模型解决了热容经典理论存在的什么问题？其本身又存在什么问题？为什么会出现这样的问题？德拜模型怎样解决了爱因斯坦模型的问题？ 答：固体热容的经典理论包括关于元素热容的杜隆-珀替定律，以及关于化合物热容的柯普定律。前者内容为：恒压下元素的原子热容约为25 J/(K·mol)。后者内容为：化合物分子热容等于构成该化合物的各元素原子热容之和。 爱因斯坦热容模型解决了热容经典理论中C m 不随T 变化的问题。在高温下爱因斯坦模型与经典理论一致，与实际情况相符，在0K 时C m 为0，但该模型得出的结论是C m 按指数规律随T 变化，这与实际观察到的C m 按T 3变化的规律不一致。 之所以出现这样的问题是因为爱因斯坦热容模型对原子热振动频率的处理过于简化——原子并不是彼此独立地以同样的频率振动的，而是相互间有耦合作用。 德拜模型主要考虑声频支振动的贡献，把晶体看作连续介质，振动频率可视为从0到ωmax 连续分布的谱带，从而较为准确地处理了热振动频率的问题。 2. 金属Al 在30K 下的C v,m =0.81J/K·mol ，其θD 为428K. 试估算Al 在50K 及500K 时的热容C v,m . 解：50K 远低于德拜温度428K ，在此温度下，C v 与T 3成正比，即3T A C v ?= 则 53310330 81 .0-?=== T C A v J/mol·K 4 故50K 时的恒容热容75.3501033 53=??=?=-T A C v J/mol·K 500K 高于德拜温度，故此温度下的恒容摩尔热容约为定值3R ，即： 9.2431.833=?=?=R C v J/mol·K 热学作业（二） 1、晶体加热时，晶格膨胀会使得其理论密度减小. 例如，Cu 在室温（20℃）下密度为8.94g/cm 3，待加热至1000℃时，其理论密度值为多少？（不考虑热缺陷影响，Cu 晶体从室温~1000℃的线膨胀系数为17.0×10-6/℃） 解：因为3202020a m V m D == ，31000 10001000a m V m D ==

材料物理性能

材料物理性能 一、折射1. 概念当光线依次通过不同的介质时，光的行进方向会发生改变，称为“折射”。 折射现象的实质：介质的密度不同，光通过时，传播速度也不同。 2. 折射率介质对光的折射性质用材料的“折射率”n 表示 （1）绝对折射率光从真空进入介质材料时，速度降低。光在真空和材料中的速度之比即为 材料的绝对折射率。 介质的折射率永远为大于1的正数。空气：n=1.003 固体氧化物： n= 1.3~2.7 硅酸盐玻璃： n= 1.5~1.9 （2）相对折射率 光从材料1通过界面传入材料2时，与界面法向所形成的入射角φ1 、折射角φ2与两种材料的折射率n1和n2之间的关系为： 折射定律： n1sin φ1= n2sin φ2 材料2相对于材料1的相对折射率为： 分别表示光在材料1和材料2种的传播速度。 2. 影响因素 （1）构成材料元素的离子半径 根据Maxwell 电磁理论，光在介质中的传播速度为： c ：真空中的光速； ε：介质的介电常数； μ：介质的导磁率。 对于无机材料： 介质的折射率随其介电常数的增大而增大。 介电常数ε 折射率与介质的极化现象有关。 外加电场作用下，介质中的正电荷沿着电场方向移动，负电荷沿着反电场方向移动，这样正负电荷的中心发生相对位移，这种现象就是介质的极化。外加电场越强，正负电荷中心的距离越大。 介质的离子半径增大时，其ε增大，因而n 也随之增大。 大离子得到高折射率材料：PbS n=3.912 小离子得到低折射率材料： SiCl4 n=1.412 （2）材料的结构、晶型和非晶态（离子的排列） 晶体中沿密堆积方向上具有最高的折射率。 光学均质介质：非晶态（无定型体）、等轴系晶体（各向同性） 光学非均质介质：等轴系晶体外的其它晶体材料 光通过时，一般都要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波，构成两条折射线，这种现象称为双折射。 是非均质晶体的特性，是材料各向异性的表现。 例：玻璃的折射率n=1.5光的反射损失：透过部分为??透射光从另一界面射入空气，透过两个界面，透过部分为：?连续透过x 块平板玻璃，透过部分为：(1-m)2x 透过部分为：1-m=1-0.04=0. 9透射光从另一界面射入空气，透过两个界面，透过部分为： (1-m)2=0.962=0.921连续透过x 块平板玻璃，透过部分为：(1-m)2x 材料 νc n =2 1211221sin sin v v n n n ===??εμc v =εμ=n ,1≠=εμ

高镍三元前驱体制备过程中的影响因素

高镍三元前驱体制备过程中的影响因素 三元材料镍钴锰（NCM），具有高比容量、长循环寿命、低毒和廉价的特点。此外，三种元素之间具有良好的协同效应，因此受到了广泛的应用。 NCM 中，镍是主要的氧化还原反应元素，因此，提高镍含量可以有效提高NCM 的比容量。高镍含量NCM材料(Ni的摩尔分数≥0.6)具有高比容量和低成本的特点，但也存在容量保持率低，热稳定性能差等缺陷。高镍 NCM 材料的性能和结构与前驱体的制备工艺紧密相关，不同的条件直接影响产品的最终结构和性能。 图1：Li[Ni x Co y Mn z]O2(NCM，x=1/3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.85)的放电容量、热稳定性和容量保持率关系图 制备工艺条件对高镍前驱体物化性能的影响

高镍三元前驱体主要的制备工艺条件有：氨水浓度、pH值、反应温度、固含量、反应时间、成分含量、杂质、流量、反应气氛、搅拌强度等。 图2：三元前驱体的生产工艺流程图

1.氨浓度对高镍前驱体物化性能影响 氨水是反应络合剂，主要作用是络合金属离子，达到控制游离金属离子目的，降低体系过饱和系数，从而实现控制颗粒长大速度和形貌。所以制备不同组成的三元前驱体，所需的氨水浓度也不同。 图3：不同氨浓度高镍前驱体产品的SEM图（左：氨含量：2g/L，右：氨含量：7g/L） 从上图可以看出氨浓度较低时颗粒形貌疏松多孔，致密性差，而较高的氨浓度得到的前驱体颗粒致密。但是络合剂的用量也不是越多越好，络合剂用量过多时，溶液中被络合的镍钴离子太多，会造成反应不完全，使前驱体的镍、钴、锰的比例偏离设计值，而且被络合的金属离子会随上清液排走，造成浪费，给后续废水处理造成更大的困难。综上，氨浓度需控制在5～9g/L。 2.沉淀pH对高镍前驱体影响 沉淀过程中的pH直接影响晶体颗粒的生成、长大。

多孔陶瓷的结构及性能

多孔陶瓷的结构性能及应用 摘要：本文综合论述多孔陶瓷的结构、组成、性能并围绕其在能源与环保领域的应用展开介绍，体现其作为一种绿色环保材料的重要意义和应用价值。 关键词：多孔陶瓷；结构；组成；性能；应用；能源；绿色 前言： 当今世界，工农业的发展导致了能源的大量消耗和环境的恶化，解决能源和环境问题已刻不容缓。人们越来越关注可持续发展的问题，世界各国都对这一问题予以充分重视，并将其作为重要内容列入国家发展计划。煤炭、石油和天然气等大量不可再生能源的消耗使得人们不得不考虑如何节能以及如何寻找新的替代能源？而由于污染带来的各种生态环境破坏，对自然的和谐发展和人类健康带来了空前的挑战。因此，在二十一世纪，着眼于解决能源与环境问题的高新技术将得到广泛关注，并将对自然和社会的良性发展起到重要作用。 正文： 一、什么是多孔体陶瓷 多孔陶瓷是一种含有气孔的固体材料，一般来说，气孔在多孔陶瓷体中所占的体积分数在20％到95％之间。根据气孔的类型，可以分为开气孔和闭气孔两种，前者的气孔都是相互贯通的并与外界环境相连，而后者则是封闭在陶瓷体内的孤立气孔，在不同的场合中它们分别有不同的用途。

根据应用的目的不同，多孔陶瓷材料的组成也不同，具体包括氧化铝、堇青石、莫来石、海泡石、碳化硅、氧化锆、羟基磷灰石等等。为了获得一定形状和结构的多孔陶瓷材料，制备工艺过程起到了决定作用。目前，主要的几种多孔陶瓷制备工艺包括发泡工艺、挤出成型工艺以及有机泡沫浸渍工艺，这三种工艺制得的多孔制品分别被形象地称为泡沫多孔陶瓷、蜂窝多孔陶瓷和网眼多孔陶瓷。 由于其本身具有的独特性能，多孔陶瓷已经在我们的日常生活和现代工业生产中得到广泛的应用，包括分离与过滤、催化剂及其载体、生物反应器、燃料电池材料、气体传感器、隔热材料、热交换器、生物医学材料等等。能源和环境问题是社会健康和谐发展的永恒主题，多孔陶瓷在这些领域的广泛应用将产生不可估量的经济和社会效益。 二、多孔陶瓷的结构及其性能 多孔陶瓷材料由于其独特的多孔结构而具有热导率低、体积密度小、比表面积高，以及具有独特物理和化学性能的表面结构等优点，加之陶瓷材料本身特有的耐高温、化学稳定性好、强度高等特点，使多孔陶瓷在能源和环境领域有广泛的应用，具体体现在以下各个方面：1．消声器。在城市生活中，噪音是一种重要的污染。走在城市的街道上，可以听到来自于汽车排气管、飞机飞行以及空调压缩机工作等造成的各种让人心烦的噪声，而这一切其实都可以通过应用多孔陶瓷得以缓解，甚至消除。多孔陶瓷具有丰富的孔隙，当声波传播到多孔陶瓷上时，在网状的孔隙内引起空气的振动，进而通过空气与多

材料的结构与性能特点

第一章材料的结构与性能 固体材料的性能主要取决于其化学成分、组织结构及加工工艺过程。所谓结构就是指物质内部原子在空间的分布及排列规律。 材料的相互作用 组成物质的质点（原子、分子或离子）间的相互作用力称为结合键。主要有共价键、离子键、金属键、分子键。 离子键 形成：正、负离子靠静电引力结合在一起而形成的结合键称为离子键。 特性：离子键没有方向性，无饱和性。NaCl晶体结构如图所示。 性能特点：离子晶体的硬度高、热膨胀系数小，但脆性大，具有很好的绝缘性。典型的离子晶体是无色透明的。 共价键 形成：元素周期表中的ⅣA、ⅤA、ⅥA族大多数元素或电负性不大的原子相互结合时，原子间不产生电子的转移，以共价电子形成稳

定的电子满壳层的方式实现结合。这种由共用电子对产生的结合键称为共价键。氧化硅中硅氧原子间共价键，其结构如图所示。 性能特点：共价键结合力很大，所以共价晶体的强度、硬度高、脆性大，熔点、沸点高，挥发度低。 金属键 形成：由金属正离子与电子气之间相互作用而结合的方式称为金属键。如图所示。 性能特点： 1)良好的导电性及导热性； 2)正的电阻温度系数； 3)良好的强度及塑性； 4)特有的金属光泽。 分子键 形成：一个分子的正电荷部位与另一分子的负电荷部位间以微弱静电引力相引而结合在一起称为范德华键（或分子键）。 特性：分子晶体因其结合键能很低，所以其熔点很低，硬度也低。但其绝缘性良好。 材料的结合键类型不同，则其性能不同。常见结合键的特性见表1-1。

晶体材料的原子排列 所谓晶体是指原子在其内部沿三维空间呈周期性重复排列的一类物质。晶体的主要特点是：①结构有序；②物理性质表现为各向异性；③有固定的熔点；④在一定条件下有规则的几何外形。 理想的晶体结构 1.晶体的基本概念 (1) 晶格与晶胞

材料物理性能

一、填空20*1 1.控制或改造材料性能的路线是工艺→结构→性能，即工艺决定结构，结构改变性能。 2.材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化，称为形变。 3.弹性模量影响的因素：原子结构、温度、相变。 4.材料的各种热学性能均与晶格热振动有关。 5.可见光的波长390-770nm。 6.光的频率、波长和辐射能都是由光子源决定的。 7.欧姆定律的两种表达形式：均匀导体，I=V/R，非均匀导J=óE。 8.物质的磁性是电流产生的。 9.磁性材料的磁化曲线和磁滞回线是材料在外加磁场时表现出来的宏观特性。 10.影响材料的击穿强度的因素：介质结构的不均匀性、材料中气泡的作用、材料表面状态和边缘电场。 8.智能材料的功能和生命特征：传感功能、反馈功能、学习能力和预见性功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力、自调节能力。 二、名词解释5*3 1.塑性形变和弹性形变 塑性形变：在超过材料的屈服应力作用下产生形变，外力移去后不能恢复的形变。 弹性形变：在超过材料的屈服应力作用下产生形变，外力移去后不能恢复的形变。 2.声频支振动和光频支振动 声频支振动：振动着的质点中包含中包含频率甚低的格波，质点间的位相差不大，则格波类似于弹性体中的应变波，称为声频支振动。 光频支振动：可以看成是相邻原子振动方向相反，形成一个范围很小、频率很高的振动。 3.反射、折射、双折射 反射：光线入射到界面时，一部分光从界面上反射，形成反射线。 折射：光线入射到界面时，其余部分进入第二种介质，形成折射线。 双折射：由一束折射光入射后分成两束光的现象。 4.压电效应、压敏效应、光电效应、热释电效应、电热效应、西贝尔效应 压电效应：在晶体的特定方向上施加压力或拉力，晶体的一些对应的表面上分别出现正负束缚电荷，其电荷密度与外施力的大小成正比例，也即正压电效应具有对称中心的点群晶体不会具有压电性。 压敏效应：对电压变化敏感的非线性电阻效应，即在某一临界电压下，电阻值非常之高，几乎无电流通过，超过该临界电压，电阻迅速降低，让电流通过。 光电效应：某些物质受到光照后，引起物质电性发生变化，这种光致电变的现象称为光电效应。 热释电效应：由于温度的变化而引起的晶体表面荷电现象。 电热效应：热电体在绝热条件下，当外加电场引起永久极化强度改变是时，其温度将发生变化的现象。 西贝尔效应:半导体材料的两端如果有温差，那么在较高的温度区有更多的电子被激发到导带中去，但热电子趋向于扩散到较冷的区域。当这两种效应引起的化学势梯度和电场梯度相等且方向相反时，就达到稳定状态。多数载流子扩散到冷端，结果在半导体两端就产生温差电动势，这种现象被称为温差电动势效应，也被称为西贝尔效应。 5.居里点 居里点：是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁电相转变成顺电相引的相变温度。

陶瓷力学性能

陶瓷的力学性能 newmaker 化学健大都为离子键和共价健，健合牢固并有明显的方向性，同一般的金属相比，其 杂而表面能小。因此，它的强度、硬度、弹性模量、耐磨性、耐蚀性和耐热性比金属优越，但塑性、韧性、可加工性、抗热震性及使。因此搞清陶瓷的性能特点及其控制因素，不论是对研究开发还是使用设计都具有十分重要的意义。本节主要讨论弹性、硬度、强度因素、环境因素的影响。 能 性模量 脆性材料，在室温下承载时几乎不能产生塑性变形，而在弹性变形范围内就产生断裂破坏。因此，其弹性性质就显得尤为重要。与其瓷的弹性变形可用虎克定律来描述。 变形实际上是在外力的作用下原子间里由平衡位置产生了很小位移的结果。弹性模量反映的是原子间距的微小变化所需外力的大小。在室温下的弹性模量。 性模量的影响 距和结合力随温度的变化而变化，所以弹性核量对温度变化很敏感、当温度升高时。原子间距增大，由成j变为d，(见图11.2)而该处弹性模量降低。因此，固体的弹性模量一般均随温度的升高而降低。图11.3给出一些陶瓷的弹性模量随温度的变化情况。一般来说，往往具有较高的弹性模量。

与熔点的关系 高低反映其原子间结合力的大小。一般来说，弹性模量与熔点成正比例关系。不同种类的陶瓷材料样性模量之间大体上有如下关系氧

挪＜碳化物。 描述陶瓷材料弹性变形的重要参数。表11.4给出一些陶瓷材料和金属的泊松比。可以看出除BeO与MgO外大多数陶瓷材料的泊松泊松比。 与材料致密度的关系 致密度对其弹性模量影响很大。图11.5给出AL2O3陶瓷的弹性模量随气孔率的变化及某些理论计算值的比较。Fros指出弹性模量与关系 P) 。 气孔率的增加，陶瓷的弹性模量量急剧下降。

材料物理性能重点

《材料物理性能》思考题 第一章热学性能 1.1 概述 1、材料的热学性能包括热容、热膨胀、热传导和热稳定性等。 2、什么是格波？ 答：由于晶体中的原子间存在着很强的相互作用，原子的微振动不是孤立的，原子的运动状态（或晶格振动）会在晶体中以波的形式传播，形成“格波”。 3、若三维晶体由N个晶胞组成，每个晶胞中含有S个原子，则晶体中格波数为3NS 个，格波支数为3S 个。 4、受热晶体的温度升高，实质是晶体中热激发出的声子数目的增加。 5、举例说明某一材料热学性能的具体应用。 1.2 热容 1、什么是比热容和摩尔热容（区分：定压摩尔热容和定容摩尔热容）？ 答：比热容(c):质量为1kg的物质在没有相变和化学反应条件下温度升高1K所需要的热量答：摩尔热容(C m)：1mol物质在没有相变和化学反应条件下温度升高1K所需要的热量 3、固体热容的经验定律和经典理论只适用于高温，对低温不适用！ 4、由德拜模型可知，温度很低时，固体的定容摩尔热容与温度的三次方成正比（德拜T3定律）。 5、金属热容由晶格振动和自由电子两部分贡献组成 6、自由电子对热容的贡献在极高温和极低温度下不可忽视，在常温时与晶格振动热容相比微不足道！ 7、一级相变对热容的影响特征是什么？ 答：在相变温度下，热焓发生突变，热容不连续变化。 8、影响无机材料热容的因素有哪些？ 答：温度，键强，弹性模量，熔点 9、对于隔热材料，需使用低热容（如轻质多孔）隔热砖，便于炉体迅速升温，同时降低热量损耗。 10、什么是热分析法？DTA、DSA和TG分别是哪三种热分析方法的简称？举例说明热分析

法的应用。 答：热分析法：在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一种技术。 DTA：差热分析（1.测量系统（示差热电偶）2. 加热炉3. 温度程序控制器4. 记录仪）1.3 热膨胀 1、什么是线或体膨胀系数？答：温度升高1 K时，物体的长度（体积）的相对增加量。 2、固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 3、材料的热膨胀来自原子的非简谐振动。 4、材料热膨胀的物理本质可用原子间的作用力曲线或势能曲线曲线来解释。 5、熔点较高的金属具有较低的膨胀系数。 6、结构对称性较低的单晶体，其膨胀系数具有各向异性，不同的晶向有不同的线膨胀系数。一般来说，弹性模量高的方向将有较小的膨胀系数，反之亦然。（如石墨：平行于C轴方向的热膨胀系数大于垂直于C轴方向的热膨胀系数。） 7、举例说明一级相变对材料膨胀性能的影响。 8、钢的不同组织比容从大到小的顺序为：马氏体、渗碳体、铁素体、珠光体、奥氏体。 9、通常陶瓷制品表面釉层与坯体热膨胀系数的大小关系如何？为什么？ 1.4 热传导 1、什么是热导率？ 2、固体材料热传导主要有、和三种微观机制，不同材料导热机制有何区别？ 3、对于声子热导而言，热阻来源于声子扩散过程中的各种（如声子的碰撞、点缺陷的散射、晶界的散射和位错的散射等）。 4、对于同一种物质，多晶体、单晶体和非晶体的热导率的大小关系如何？ 5、请综合分析非晶体的热导率与温度的关系。 6、综合分析影响无机材料热导率的因素。 1.5 热稳定性 1、什么是材料的热稳定性？。 2、材料抗热冲击损坏的两大类型为和。 3、什么是热应力？材料的热应力主要来源于哪三个方面？ 4、抗热应力损伤性正比于断裂表面能，反比于应变能的释放率。