新型無機非金屬材料制備與性能測試表征作者簡介

吳音，主編，清華大學材料學院高級工程師。目前作為材料學院專業(yè)實驗必修課《材料科學與工程實驗系列Ⅱ》即“新型無機非金屬材料制備和性能測試與表征”課程負責人，承擔教學任務。有多年教學經(jīng)歷，不僅精通新型陶瓷材料各類系列實驗原理和過程，而且有豐富指導學生實驗的經(jīng)驗。編寫了“材料化學實驗”和“新型無機非金屬材料制備”等課程的實驗講義。

本書為高等院校無機非金屬材料專業(yè)的實驗教材，是在作者多年本科教學實踐的基礎(chǔ)上編寫的。全書共分6章，內(nèi)容涉及新型無機非金屬材料制備,包括粉體的合成、成型與燒結(jié)，以及其結(jié)構(gòu)性能測試與表征。書中介紹了材料合成與制備中常用的儀器設(shè)備、材料微觀結(jié)構(gòu)及各種物理性能的常用基本表征測試技術(shù)。在材料粉體合成與材料制備實驗部分中，選取了目前新型無機非金屬材料合成制備中常用的方法，合成制備具有代表性的典型的新型無機非金屬材料，另外，還將目前本領(lǐng)域最新科研成果的部分內(nèi)容轉(zhuǎn)化為綜合性研究型實驗，通過這種形式把科研工作的新進展、新技術(shù)，新工藝，以及國際上相關(guān)研究的最新內(nèi)容及時補充到教學實驗中。本書可作為材料學科本科實驗課程的教材，也可作為科研工作中無機非金屬材料性能檢測的參考書，并可供相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員閱讀。

本書為高等院校無機非金屬材料專業(yè)的實驗教材，全書共分6章，內(nèi)容包括緒論、新型無機非金屬材料制備基本實驗技術(shù)及相關(guān)實驗訓練、材料結(jié)構(gòu)性能基本表征測試技術(shù)、材料粉體合成與表征實驗、材料制備工藝與性能測試實驗以及綜合實驗等內(nèi)容。

本書可作為無機非金屬材料專業(yè)的實驗教學用書，也可作為無機非金屬材料專業(yè)工程技術(shù)人員的參考書。

第1章緒論

1.1實驗內(nèi)容及形式

1.2課程要求

1.2.1預習

1.2.2實驗

1.2.3研究筆記

1.2.4團隊配合

1.3實驗安全規(guī)程

1.4良好實驗室工作習慣

1.5危險品的管理

1.5.1實驗室內(nèi)常見危險品

1.5.2化學危險品的儲存及管理

1.5.3化學易燃試劑的保管及使用

1.6實驗室事故急救處理

1.7實驗報告要求

參考文獻

第2章基本實驗技術(shù)及相關(guān)實驗訓練

2.1常用玻璃儀器的使用、洗滌及干燥

2.1.1常用玻璃儀器及使用

2.1.2玻璃儀器的洗滌及干燥

2.2溶劑的作用、分類與選擇

2.2.1溶劑的作用與分類

2.2.2溶劑的選擇

2.3溶液的配制及標定

2.3.1溶液的配制

2.3.2溶液濃度的標定

2.4化學試劑的等級標準

2.4.1化學試劑的等級標準

2.4.2我國化學試劑的等級標準

2.5純水的制備

2.5.1蒸餾水制備技術(shù)

2.5.2離子交換樹脂制備純水的有關(guān)技術(shù)

2.6固液分離技術(shù)

2.6.1傾析法

2.6.2過濾法（常壓過濾、減壓過濾和壓濾）

2.6.3離心機分離技術(shù)

2.7實驗室高溫的獲得及加熱設(shè)備

2.7.1高溫的獲得

2.7.2高溫電阻爐

2.7.3快速熱處理爐

2.7.4高溫熱浴

2.8實驗室低溫的獲得

2.8.1低溫冷浴

2.8.2相變致冷浴

2.9原料的粉碎與混合

2.9.1固相原料的粉碎與混合

2.9.2液相原料的混合

2.10pH計及其有關(guān)技術(shù)

2.11電子天平及使用

參考文獻

第3章材料結(jié)構(gòu)性能測試與表征

3.1粉體表征

3.1.1粒度分析與測定

3.1.2比表面分析與測定

3.2綜合熱分析

3.2.1差熱分析

3.2.2熱重分析

3.2.3差示掃描量熱

3.2.4實驗儀器及測試步驟

3.2.5影響綜合熱分析測定結(jié)果因素

3.2.6熱分析技術(shù)在新型無機非金屬材料合成制備中的應用

3.3密度、吸水率及氣孔率測試

3.4導熱系數(shù)測試

3.5力學性能測試

3.5.1彎曲強度測試

3.5.2硬度測試

3.5.3斷裂韌度測試

3.6常規(guī)電磁性能測試

3.6.1絕緣電阻的測試

3.6.2介電常數(shù)及介質(zhì)損耗的測試

3.6.3介電陶瓷電容溫度系數(shù)及鐵電陶瓷材料居里溫度的測試

3.6.4介電陶瓷擊穿場強的測試

3.6.5鐵電陶瓷動態(tài)電滯回線的測試

3.6.6陶瓷材料交流復阻抗的測試

3.6.7壓電陶瓷準靜態(tài)壓電系數(shù)d33的測試

3.6.8壓電陶瓷機電耦合系數(shù)的測試

3.6.9鐵氧體陶瓷磁滯回線的測試

3.6.10壓敏陶瓷壓敏性能的測試

3.7顯微分析方法及基本應用

3.7.1反光顯微鏡(OM)分析方法及基本應用

3.7.2掃描電鏡(SEM)的分析方法及基本應用

3.7.3電子探針(EPMA)分析方法及基本應用

3.7.4原子力顯微鏡(AFM)分析方法及基本應用

3.8X射線衍射(XRD)分析方法及基本應用

3.9X射線光電子能譜(XPS)分析方法及基本應用

3.10X射線熒光光譜(XRF)分析方法及基本應用

3.11吸收光譜分析方法及基本應用

3.12實驗數(shù)據(jù)處理

3.12.1實驗誤差和數(shù)據(jù)處理

3.12.2有效數(shù)字

3.12.3實驗數(shù)據(jù)的表示

參考文獻

第4章粉體合成及性能表征實驗

4.1實驗一共沉淀法制備NiZn鐵氧體粉體

4.2實驗二均勻沉淀法制備納米氧化鐵/納米氧化鋅

4.3實驗三溶膠凝膠法制備BaTiO3微粉

4.4實驗四固相反應法制備BaTiO3粉體

4.5實驗五水熱合成法制備ZnO納米粉

4.6實驗六微乳液法制備ZnO納米粉

4.7實驗七醇水溶液加熱法制備ZrO2(3Y)粉體

4.8實驗八四氯化鈦水解法制備TiO2粉體

4.9實驗九直接沉淀法制備BaTiO3納米粉

參考文獻

第5章材料制備工藝及性能表征實驗

5.1實驗一ZnO壓敏陶瓷材料的制備

5.2實驗二NiZn鐵氧體材料的制備

5.3實驗三BaTiO3壓電陶瓷材料的制備

5.4實驗四NKN壓電陶瓷材料的制備

5.5實驗五PTC陶瓷材料的制備

5.6實驗六Al2O3陶瓷材料的制備

5.7實驗七ZrO2陶瓷材料的制備

5.8實驗八AlN陶瓷流延基片的制備

5.9實驗九浸滲摻雜技術(shù)制備黑色氧化鋯陶瓷

5.10實驗十溶膠凝膠法制備TiO2薄膜

5.11實驗十一溶膠凝膠法制備CoFe2O4薄膜

參考文獻

第6章綜合性研究型實驗

6.1實驗目的

6.2實驗特征

6.3實驗內(nèi)容

6.4實驗模式

6.5考核內(nèi)容與方式

參考文獻

附錄

附錄A部分氫氧化物沉淀物沉淀和溶解時所需的pH值

附錄B金屬離子變成氫氧化物沉淀pH值

附錄C氫氧化鋇在100g水中的溶解度

附錄D常用酸堿溶液相對密度及溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)和溶解度表（20℃）

附錄E部分常見物質(zhì)的溶解性表

附錄F用氨水（在銨鹽存在下）或氫氧化鈉沉淀的金屬離子

附錄G篩子的目數(shù)和孔徑對照表

附錄H元素周期表

本書第1章概述了硬質(zhì)與超硬涂層的定義和特性；第2章簡單介紹

了硬質(zhì)與超硬涂層的常用制備方法和原理；第3章依次介紹了常見的過渡金屬氮化物、碳化物、硼化物和一些金屬氧化物涂層的結(jié)構(gòu)、性能、制備方法和影響涂層性能的因素；第4章依次介紹了金剛石、類金剛石、立方氮化硼、氮化碳、硼碳氮及納米多層結(jié)構(gòu)和納米晶復合涂層的結(jié)構(gòu)、性能、制備工藝；第5章介紹了硬質(zhì)與超硬涂層常見的增韌技術(shù)；第6章介紹了硬質(zhì)與超硬涂層的厚度、結(jié)構(gòu)、成分及重要性能(如結(jié)合強度、硬度、斷裂韌性、耐磨性、耐腐蝕性等)的表征方法。本書的目的是把硬質(zhì)與超硬涂層的發(fā)展過程、最新研究結(jié)果和應用現(xiàn)狀介紹給讀者，使大家進一步了解這一方向發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的問題。

第1章緒論

1.1硬質(zhì)與超硬涂層的定義

1.2硬質(zhì)涂層與超硬涂層的種類

1.2.1硬質(zhì)涂層

1.2.2超硬涂層

1.3涂層材料的特殊性

1.3.1表面效應明顯

1.3.2涂層與襯底的界面與黏附性

1.3.3涂層中的內(nèi)應力

1.3.4涂層的異常結(jié)構(gòu)和非理想化學計量比

1.3.5涂層的擇優(yōu)取向

1.3.6涂層的納米多層結(jié)構(gòu)和納米晶復合結(jié)構(gòu)

1.3.7涂層的優(yōu)異的綜合性能

參考文獻

第2章硬質(zhì)與超硬涂層的制備技術(shù)

2.1真空蒸鍍

2.1.1物質(zhì)的熱蒸發(fā)特性和真空蒸鍍原理

2.1.2常見的真空蒸發(fā)裝置

2.1.3真空蒸鍍沉積涂層的工藝

2.2濺射沉積

2.2.1基本原理和特點

2.2.2常用濺射沉積涂層設(shè)備

2.2.3濺射沉積涂層的工藝

2.2.4濺射沉積涂層的應用

2.3離子鍍沉積

2.3.1基本原理和特點

2.3.2常見的離子鍍設(shè)備和工作原理

2.3.3電弧離子鍍的工藝參數(shù)

2.3.4電弧離子鍍涂層的應用

2.4化學氣相沉積

2.4.1基本原理和特點

2.4.2常見的PECVD的裝置和工作原理

2.4.3PECVD的工藝

2.4.4PECVD涂層的應用

2.5離子束沉積

2.5.1涂層制備中離子束的應用

2.5.2離子束輔助沉積

2.5.3低能離子束沉積

2.5.4離子簇束沉積

2.6分子束外延沉積

2.6.1分子束外延的基本原理

2.6.2分子束外延生長的裝置

2.6.3分子束外延生長的工藝

2.6.4分子束外延涂層的應用

參考文獻

第3章硬質(zhì)涂層

3.1概述

3.2金屬氮化物涂層

3.2.1Ti-N系列涂層

3.2.2Cr-N系列涂層

3.2.3金屬氮化物的合金化涂層

3.2.4金屬氮化物涂層的制備技術(shù)及相關(guān)工藝

3.2.5影響金屬氮化物涂層微結(jié)構(gòu)和性能的因素

3.2.6其他金屬氮化物系列涂層

3.3金屬碳化物涂層

3.3.1TiC涂層

3.3.2W-C涂層

3.3.3Cr-C涂層

3.4金屬硼化物涂層

3.4.1Ti涂層

3.4.2ZrB2涂層

3.5金屬氧化物涂層

3.5.1Al203涂層

3.5.2ZrO涂層

3.5.3CrO涂層

3.5.4TiO2涂層

3.6其他硬質(zhì)涂層、多層結(jié)構(gòu)涂層及梯度涂層

參考文獻

第4章超硬涂層

4.1金剛石涂層

4.1.1金剛石的晶體結(jié)構(gòu)

4.1.2CVD金剛石涂層的性能及應用

4.1.3CVD全剛石涂層生長設(shè)備及工藝

4.1.4CVD金剛石涂層的形核和生長機理

4.1.5CVD金剛石涂層晶型顯露規(guī)律

4.1.6大面積金剛石涂層的生長

4.1.7織構(gòu)(高取向)金剛石涂層的生長

4.1.8金剛石涂層品質(zhì)評價方法

4.2類全剛石(DLC)涂層

4.2.1類金剛石涂層的相結(jié)構(gòu)

4.2.2類金剛石涂層的性能

4.2.3類金剛石涂層的制備方法和相關(guān)工藝

4.2.4類金剛石涂層的生長機理

4.2.5類金剛石涂層的質(zhì)量評定和結(jié)構(gòu)檢測

4.2.6類金剛石涂層的應用領(lǐng)域

4.3立方氮化硼(cBN)涂層

4.3.1氮化硼的異構(gòu)體

4.3.2立方氮化硼(c-BN)的正四面體結(jié)構(gòu)

4.3.3立方氮化硼涂層的性能和應用前景

4.3.4立方氮化硼涂層的制備技術(shù)和相關(guān)工藝

4.3.5立方氮化硼涂層的生長機理

4.3.6立方氮化硼涂層的研究現(xiàn)狀及面臨的問題

4.4氮化碳CN涂層

4.4.1氮化碳CN的晶體結(jié)構(gòu)

4.4.2氮化碳CN涂層的合成技術(shù)

4.4.3氮化碳CN涂層性能及應用前景

4.4.4小結(jié)

4.5硼碳氮(BCN)涂層

4.5.1硼碳氮(BCN)的結(jié)構(gòu)

4.5.2硼碳氮(BCN)涂層的制備技術(shù)及相關(guān)工藝

4.5.3硼碳氮(BCN)涂層的性能及表征

4.6納米多層結(jié)構(gòu)涂層和納米晶復合涂層

4.6.1納米多層結(jié)構(gòu)涂層

4.6.2納米晶復合涂層

4.6.3納米多層結(jié)構(gòu)涂層和納米晶復合涂層的界面

4.6.4小結(jié)

參考文獻

第5章硬質(zhì)與超硬涂層的增韌技術(shù)

5.1概述

5.2韌性相增韌

5.3納米晶結(jié)構(gòu)增韌

5.4成分或結(jié)構(gòu)梯度增韌

5.5多層結(jié)構(gòu)增韌

5.6碳納米管增韌

5.7相變增韌

5.8壓應力增韌

5.9復合增韌

5.10小結(jié)

參考文獻

第6章硬質(zhì)與超硬涂層的表征

6.1涂層厚度的測量方法

6.1.1光學測量法

6.1.2稱重法

6.1.3石英晶體振蕩儀法

6.1.4輪廓儀(觸針)法

6.1.5斷面測量法

6.1.6成分法

6.2涂層結(jié)構(gòu)的表征方法

6.2.1掃描電子顯微鏡

6.2.2透射電子顯微鏡

6.2.3掃描隧道顯微鏡

6.2.4原子力顯微鏡

6.2.5X射線衍射方法

6.2.6低能電子衍射和反射式高能電子衍射

6.2.7紅外吸收光譜和拉曼光譜

6.3涂層成分的表征方法

6.3.1電子探針顯微分析

6.3.2X射線光電子能譜

6.3.3俄歇電子能譜

6.3.4二次離子質(zhì)譜

6.3.5盧瑟福背散射技術(shù)

6.4涂層結(jié)合強度的表征方法

6.4.1劃痕法

6.4.2壓痕法

6.4.3刮剝法

6.4.4拉伸法

6.4.5抗剪強度檢測法

6.4.6激光剝離法

6.4.7彎曲法

6.4.8其他測量方法

6.5涂層硬度表征方法

6.5.1顯微硬度測試

6.5.2納米壓痕硬度測試

6.6涂層韌性測量

6.6.1彎曲法

6.6.2彎折法

6.6.3劃痕法

6.6.4壓痕法

6.6.5拉伸法

6.7涂層耐磨性表征方法

6.7.1磨損實驗方法

6.7.2耐磨性的評價

6.8涂層耐腐蝕性能表征方法

6.8.1電化學表征法

6.8.2涂層高溫氧化性能測量

參考文獻

書　號ISBN 978-7-5170-5829-8計算機號39-264

書　名高性能鑄造錫青銅合金制備與性能表征

作 譯 者馮在強 著

開　本16開 平裝字　數(shù)202 千字

印　張8.5頁　數(shù)136 頁

出版時間2017年08月第1版　2017年08月第1次印刷

出 版 社中國水利水電出版社