材料科学基础课件：凝固与结晶-无机与高分子材料的凝固-.pptVIP

* Fundamentals of Materials Science 材料科学基础 Fundamentals of Materials Science 0 绪论 第1章 原子结构与结合键 Atomic Structure and binding bond 第2章 晶体学基础 Basis of Crystallography 第3章 晶体结构 Crystal Structure 第4章 晶体缺陷 Crystal defects 第5章 非晶体与准晶结构 Amorphous and Quasicrystal Structure 第6章 相图 Phase Diagram 第7章 固体扩散 Solid Diffusion 第8章 凝固与结晶 Solidification and Crystallization 第9章 烧结与聚合 Sintering and Polymerization 第10章 固态 相变 Solid Phase Transformation 第8章 凝固与结晶 Solidification and Crystallization 8.1 凝固与结晶的基础理论 8.1.1 液态结构 (Liquid-state structure) 8.1.2 结晶的热力学条件和过冷度 8.1.3 结晶过程 (Crystallization process) 8.1.4 均匀形核（Homogeneous nucleation） 8.1.5 非均匀形核（Heterogeneous nucleation） 8.1.6 晶体长大 (Crystal growth) 8.2 固溶体合金的结晶 8.2.1 固溶体合金的结晶特点 8.2.2 固溶体合金的平衡结晶 8.2.3 固溶体合金的非平衡结晶 8.2.4 固溶体非平衡结晶时溶质的再分配 8.2.5 成分过冷（Constituation supercooling） 8.3 共晶合金的结晶 8.4 无机非金属材料的液-固相变 8.5 高分子材料的凝固 8.4 无机非金属材料的液-固相变 8.4.1 硅酸盐熔体的结构特点 8.4.2 硅酸盐熔体的性质 8.4.3 硅酸盐熔体的凝固 1 硅酸盐的玻璃化 2 硅酸盐的结晶 8.5 高分子材料的凝固 8.5.1 聚合物熔体的结构与特性 8.5.2 聚合物的结晶 8.4 无机非金属材料的液-固相变 陶瓷的凝固过程： 熔体 凝固 基本规律 形核和长大 热力学与动力学条件 不同特点 熔体 结构 物理特性 粘度 表面张力 凝固 结晶 玻璃态 以硅酸盐为例 SiO2 Al2O3 8.4.1 硅酸盐熔体的结构特点 金属 熔体 简单的原子、离子和分子 硅酸盐 熔体 阳离子、 络合阴离子团 （x(O)/x(Si) 离子键、共价键： Si-O,Al-O 离子不均匀 分布 熔体的微观 不均匀性 高粘度 熔体流动阻力大 表面张力大 非均匀形核的润湿性（θ） 8.4.2 硅酸盐熔体的性质 8.4.3 硅酸盐熔体的凝固 粘度大 冷速快 玻璃态 结晶 过冷液体 慢冷 热力学： 非晶玻璃： 亚稳态，内能高 → 转化为结晶态。 玻璃体的晶化： 微晶玻璃（1-2μm）： 高的机械强度、 耐磨、耐蚀， 膨胀系数为0。 动力学： 玻璃熔体冷却，粘度急剧增加，抑制晶核的形成和晶体长大 晶化——形成一个新的平衡。 玻璃相与结晶相 玻璃体的晶化： 1.玻璃的晶化处理 2. 玻璃粉烧结 形核剂，催化剂：Au,Ag,Cu,CeO,TiO2,ZrO2 + TiO2单一晶核剂 TiO2+ZrO2复合晶核剂 Li2O-Al2O3-SiO2 (LAS)系微晶玻璃 机械强度高， 绝缘性能优良， 介电损耗少，介电常数稳定， 热膨胀系数可在很大范围调节， 耐化学腐蚀， 耐磨， 热稳定性好，使用温度高 建筑幕墙, 室内高档装饰， 机械上的结构材料， 电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热器皿. 化工与防腐材料 矿山耐磨材料等。 主要由大分子链结构决定。 8.5 高分子材料的凝固 8.5.1 聚合物熔体的结构及特征 链节的运动 高弹性的必要条件： 分子链 柔顺性。 运动方式 链段的运动 整链的运动 粘流态 黏性流动 结晶 液态 快冷 慢 冷 C橡胶态 D玻璃态 E： 过冷液体+晶核 F： 玻璃态 +微晶 8.5.2 聚合物的凝固过程 聚合物 特有的状态 结晶度：晶态聚合物的比例 结晶度越高→ →分子间作用力越强→ → 强度/熔点↑，耐热性↑，化学稳定性↑ ； 弹性/伸长率/冲击韧性↓。 聚合物状态 与 分子量的关系 1. 聚合物非晶