无机非金属---固态反应制备法.pptVIP

§2.3 固态反应制备法 陶瓷粉体的合成方法很多，大致可分为三大类型：固态反应制备法、液态溶液制备法以及气相反应制备法。本节主要讨论固态反应制备技术。 一般的工业粉体制备方法，机械方法，1-几十微米。 新材料的制备对粉体制备的要求，新方法，新技术 制备各种无机材料粉末最广泛采用的方法是固态原料的直接反应，在制备各种粉体时，常用的固态反应包括化合反应、热分解反应和氧化还原反应等。 §2.3.1 固态反应的分类及其实例 关于无机非金属物质的反应，其固－固反应可以分为相变反应、固溶反应、离溶反应、透明消失反应和分解反应等， 按照生成相的位置关系而分则可以分为成层固相反应和非成层固相反应。 一．?? 相变反应： 1． 定义：相变反应是指某组成的晶体存在变态时，在各种形态之间所发生的转变反应。 不同晶体相具有不同的物理性质，将直接影响材料的性能。 2．? 例如?-Al2O3??-Al2O3 （1000度）。 在加热到1000度发生转变，不会发生逆反应，在一般情况下，制备氧化铝陶瓷时要求保证原料为?相。 3． SiO2-体积变化 而相应每种重建型结构的高低温转变则是位移型的， 某些基本结构的高低温转变经常伴随巨大的体积变化，导致制成材料产生裂纹，材料强度降低。 4． ZrO2-相变 单斜晶(m—ZrO2)?四方晶(t—ZrO2) 体积变化? 抗热震性? , 开裂 ZrO2相变增韧是利用ZrO2在1170℃左右发生单斜晶(m—ZrO2)系到四方晶(t—ZrO2)系的可逆相变时伴有3%～5%的体积变化及8%的切应变效应，在基体中诱导出许多裂纹，从而可以吸收主裂纹尖端的大部分能量，达到增韧目的。相变诱导微裂纹增韧。 二．?? 化合与分解反应： 两种以上固态物质，是合成许多陶瓷粉末的基本方法。 1．? 化合反应： （1）定义：两种或两种以上的固态物质，经混合后在一定的温度与气氛条件下生成另外一种或多种复合固态物质的粉末， 有时也可能伴随某些气体的逸出。 （2）热敏半导体BaTiO3粉料的固态合成 电阻的温度特性： 用于：高温发热、温度控制、电机启动 钛酸钡(BaTiO3)最常见的办法是将BaCO3，和TiO2(金红石或锐铁矿)的粉末在球磨机中球磨混合，然后经高温预热，通过一系列固相反应而制得。 BaCO3＋TiO2=BaTiO3+CO2 研究表明，该固相反应的温度与时间必须加以严格控制，否则得不到理想的粉末状钛酸钡。 在1100℃~1150℃之间保温2~4小时，BaTiO3含量最大，并可获得理想的粉末状； 如果加热温度高于1150℃，则会出现对钛酸钡性能有害的Ba2TiO4相； 继续升高温度至1250℃时，BaTiO3的含量又将继续增加，直至1350℃可获得100%的BaTiO3，但这时已经发生BaTiO3陶瓷的烧结。 因此，尽管实际生产过程的影响因素十分复杂，但只要严格控制温度在1100℃~1150℃之间，就能得到性能优异的钛酸钡陶瓷粉料。 国内一家大型电子陶瓷工厂，曾有人用新工艺来合成BaTiO3。取得了得好的效果。 它是将经过球磨机磨细的泥浆通过压滤机压滤的滤饼，经过数小时的自然阴干后，把减少了水分的滤饼直接装在匣体内烧成。 这种方法吻合了上述粉体工程中固相反应制造粉体的烧成机理其烧成温度下降了70一80度。技术性能附合技术文件而且反应完全，游离钡的含量大大低于规定的参数。 （3）尖晶石与莫来石粉末的合成 MgO+Al2O3?MgAl2O4 3Al2O3 + 2SiO2 ? 3Al2O3 ? 2SiO2 莫来石陶瓷是以莫来石为主晶相的耐高温陶瓷制品。 CaO+SiO2? 可以形成3CaO?SiO2 2CaO?SiO2 3CaO?2SiO2 等的结合反应。 而把3CaO?SiO2保持在1250C以下的温度就会发生分解反应 2．? 热分解反应法 （1）定义：加热相应金属的硫酸盐或硝酸盐，加热分解、氢氧化物脱水生成氧化物，碳酸盐热分解生成氧化物的等。 ? 热分解的温度高低通常由阴离于的种类决定 按热分解温度从低到高的顺序 (1)结晶水或结合水的脱离； (2)氢氧基的脱离； (3)碳酸盐或硝酸盐的分解。 热分解法是常用的制备细微氧化物粉体的方法之一。 常见的例子： MgCO3 ? MgO + CO2 氧化铝粉末制备 用铝的硫酸铵盐[Al2(NH4)2(SO4)4?24H2O]在空气中加热，可以得到