《材料的制备方法》PPT课件.ppt
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1、材料的制备方法材料的制备方法按照物质的结晶状态来划分:按照物质的结晶状态来划分:单晶态单晶态 多晶态多晶态 非晶态非晶态按照物质的尺寸来划分:按照物质的尺寸来划分:体材料体材料 薄膜材料薄膜材料单晶材料的制备方法单晶材料的制备方法 直拉法直拉法 区熔法区熔法 布里奇曼法布里奇曼法熔炼(合金)熔炼(合金)电弧,感应线圈,激光束电弧,感应线圈,激光束烧结(氧化物)烧结(氧化物)多晶材料的制备方法多晶材料的制备方法特点:特点:电弧电弧是气体的一种是气体的一种弧光放电弧光放电。呈现弧状白光并产生高温的气体放电。呈现弧状白光并产生高温的气体放电现象。现象。无论在稀薄气体、金属蒸气或大气中,当电源功率较大
2、,能提供足无论在稀薄气体、金属蒸气或大气中,当电源功率较大,能提供足够大的电流(几安到几十安),使气体击穿,发出强烈光辉,产生够大的电流(几安到几十安),使气体击穿,发出强烈光辉,产生高温(几千到上万度),这种气体自持放电的形式就是弧光放电。高温(几千到上万度),这种气体自持放电的形式就是弧光放电。通常产生弧光放电的方法是使两电极接触后随即分开,因短路发热,通常产生弧光放电的方法是使两电极接触后随即分开,因短路发热,使阴极表面温度陡增,产生热电子发射使阴极表面温度陡增,产生热电子发射 。热电子发射使碰撞电离。热电子发射使碰撞电离及阴极的二次电子发射急剧增加,从而使两极间的气体具有良好的及阴极的
3、二次电子发射急剧增加,从而使两极间的气体具有良好的导电性。弧光放电的特征是电压不高,电流增大的两极间电压反而导电性。弧光放电的特征是电压不高,电流增大的两极间电压反而下降,有强烈光辉。下降,有强烈光辉。电弧炉电弧炉电弧炉即是用这种原理熔炼金属的工业炉电弧炉即是用这种原理熔炼金属的工业炉.在真空环境下的电弧炉就是真空电弧炉在真空环境下的电弧炉就是真空电弧炉.真空真空电弧熔炼采用大电流低电压,属于短弧操作,。电弧熔炼采用大电流低电压,属于短弧操作,。一般电弧电压为一般电弧电压为222265V65V,对应弧长为,对应弧长为202050mm50mm感应炉感应炉加热线圈通入变加热线圈通入变频电流产生的磁
4、频电流产生的磁力线集中在被加力线集中在被加热物上,由电磁热物上,由电磁的感应作用,产的感应作用,产生涡旋电流,将生涡旋电流,将被加热物加热被加热物加热 用交流电流流向被卷曲成环状的导体(通常为铜管),由用交流电流流向被卷曲成环状的导体(通常为铜管),由此产生磁束,将金属放置其中,磁束就会贯通金属体,在此产生磁束,将金属放置其中,磁束就会贯通金属体,在与磁束自缴的方向产生涡电流(旋转电流),于是感应电与磁束自缴的方向产生涡电流(旋转电流),于是感应电流在涡电流的影响下产生发热,用这样的加热方式就是感流在涡电流的影响下产生发热,用这样的加热方式就是感应加热。应加热。感应加热时在距离感应线圈越近,产
5、生的涡流越大,引感应加热时在距离感应线圈越近,产生的涡流越大,引起的热效应了越大。起的热效应了越大。感应线圈是一般用一圈或数圈的铜管来做,一般采用水感应线圈是一般用一圈或数圈的铜管来做,一般采用水冷的方式对线圈进行冷却。冷的方式对线圈进行冷却。快淬的方法(甩带)快淬的方法(甩带)在高真空条件下将熔融在高真空条件下将熔融态金属或合金喷射到高态金属或合金喷射到高速旋转的铜辊上快速冷速旋转的铜辊上快速冷却以得到非晶态亚稳材却以得到非晶态亚稳材料薄带。料薄带。非晶材料的制备方法非晶材料的制备方法薄膜的制备方法薄膜的制备方法物理气相沉积物理气相沉积利用物质的某种物理过程来实现物质原子从源物质利用物质的某
6、种物理过程来实现物质原子从源物质到薄膜的可控制转移的过程到薄膜的可控制转移的过程化学气相沉积化学气相沉积利用气态的先驱物,通过原子、分子间化学反应的利用气态的先驱物,通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术途径生成固态薄膜的技术物理气相沉积物理气相沉积蒸发法蒸发法利用物质的热蒸发现象利用物质的热蒸发现象特点:较高的沉积速度,相对较高的真空度特点:较高的沉积速度,相对较高的真空度溅射法溅射法利用带有电荷的离子在电场中加速后具有一定动能的特利用带有电荷的离子在电场中加速后具有一定动能的特点,将离子引向预被溅射的物质做成的靶电极。在离子点,将离子引向预被溅射的物质做成的靶电极。在离子能量合适
7、的情况下,入射出来的原子带有一定的动能,能量合适的情况下,入射出来的原子带有一定的动能,并且会沿着一定的方向射向衬底,从而实现薄膜的沉积并且会沿着一定的方向射向衬底,从而实现薄膜的沉积特点:在沉积多元合金薄膜时化学成分容易控制、沉积特点:在沉积多元合金薄膜时化学成分容易控制、沉积层对衬底的附着力较好层对衬底的附着力较好蒸发法蒸发法在较高的真空度条件下,不仅蒸发出来的物质原子或分子在较高的真空度条件下,不仅蒸发出来的物质原子或分子具有较长的平均自由程,可以直接沉积到衬底表面上,而具有较长的平均自由程,可以直接沉积到衬底表面上,而且还可以确保所制备的薄膜具有较高的纯净程度且还可以确保所制备的薄膜具
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