讲义-粉末冶金（溶胶凝胶法）1.pptVIP

溶胶-凝胶法是一种典型的软化学合成路线，它的历史可以追溯到19世纪，但20世纪80年代以来，由于溶胶-凝胶法在制备性能优良的陶瓷粉体、涂层、玻璃及复合材料方面的成功应用，它将过去各自独立的陶瓷，玻璃、纤维和薄膜技术纳入统一的一种工艺过程之中，因而，越来越受到重视。 ; 溶胶-凝胶工艺的特点之一是属于多种学科的交叉，其中主要涉及化学热力学、化学动力学、胶体化学、有机化学、结构化学和无机非金属材料等。就每一具体的涂覆工艺而言，都将构成专门的理论。例如，粉体表面改性、矿物材料的化学表面改性及其应用、溶胶-凝胶光学器件的制造与应用、金属与陶瓷的涂覆等，但其中有些基本原理是相互贯通的，如胶体化学、干燥、煅烧和烧结等。 ;;溶胶－凝胶技术;同一溶质与不同溶剂之间，或同一溶剂对不同溶质构成了不同的分散体系。例如，同是氯化钠溶质，分散在水中变成溶液，分散在苯中则变成溶胶；对同种溶剂水，若分散的是不同溶质－氯化钠和硫磺，则分别构成的是溶液和溶胶。这表明溶胶的形成伴随有溶质与溶剂之间的化学作用。;工艺过程;;;;溶胶凝胶合成中的主要化学问题; 由金属盐类合成溶胶，存在着两种化学反应机理。首先是水解-缩聚反应，其次是沉淀-胶溶反应。这取决于溶液的酸度条件。;;金属离子水溶液的结构通式;无机盐溶液的水解反应 ;;无机盐的聚合;反应与溶液的pH值有紧密关系： ;采用铝盐为前驱体，水解得到勃姆石沉淀，用酸胶溶沉淀形成勃姆石溶胶，在多孔α-Al2O3陶瓷膜支撑体上以浸取提拉方式制备一层湿膜，干燥灼烧后可得到孔径分布窄的γ-Al2O3超滤或纳滤陶瓷膜。其工艺过程为： ;;金属醇盐的水解与聚合;聚合的3种形式;凝胶化;;凝胶与沉淀反应，在结构方面有着很大区别，因而它们的性能也不一样。从宏观比较，凝胶属半固态物质，沉淀属固态物质。 ;醇盐水解过程的关键因素;;;例Sol-Gel法制备Al2O3超细粉 ;溶胶凝胶的应用;;;;;利用阳极氧化铝模板制备低维纳米材料 ;;;;;;;;;;;;;;;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;Thank You !;;;;溶胶-凝胶法 ;;;金属氧化物还原反应的动力学;均相反应 在同一个相中进行的反应，即反应物和生成物或者同是气相，或是同是液相。;多相反应 一般是两个相以上两个相之间必有界面（在冶金，化工中应用很广泛） ;（1）均相反应一般规律;均相反应的速度方程式;一级反应的反应速度与浓度关系 －dc/dt ＝ kc 将上式移项积分得 lnc= －kt + B 对于一级反应，反应物浓度的对数与反应经历的时间成直线关系 当反应开始时的浓度Co，代入上式，积分得： lnCo=B K=1/tln(Co/C) 由此可知反应速度常数k与浓度的单位无关;活化能;多相反应的速度方程式;固体的几何形状在固－液反应和固－气反应中对过程的速度起主要作用。 ∴几何形状不同其固体溶解方程式也不同 平板状时： Wo-W＝k·A·Ct 球状固体溶解时： 3(Wo1/3－W1/3)＝kt Wo1/3－W1/3 与或W1/3与t的关系是直线关系;气相还原多相反应有下述几个过程;3)化合物的非金属元素通过金属扩散到金属-气体界面可能发生反应，或者化合物本身通过金属内的孔隙转移到金属-气体界面可能发生反应 4）气体反应产物通过金属内的孔隙转移至金属外表面，或者气体反应产物可能通过金属扩散至金属外表面 5）气体反应产物从金属外表面扩散到气流中心而除去;固相反应???理;界面反应方程;固相反应速率考虑因素;五、制备方法的选择原则;超细硬质合金;弥散强化材料（内氧化法弥散强化铜）;氧化铝弥散强化铁微观结构