第七章材料制备中的固态反应 ·7.1固态反应概论 ·7.2固相反应机理 ·7.3固相反应动力学 ·7.4材料制备中的插层反应
• 7.1 固态反应概论 • 7.2 固相反应机理 • 7.3 固相反应动力学 • 7.4 材料制备中的插层反应 第七章 材料制备中的固态反应
7.1固态反应概论 7.1.1固态反应分类 固态反应是固体直接参与反应并起化学变化，同时至 少在固体内部或外部的一个过程中起控制作用的反应。 ·从反应物的组成变化方面分类，其一是参与反应的 固体中发生了组成变化，如固体和气体、液体、固体 的反应，热分解反应等；其二是参与反应的固体中不 发生组成变化，如相变、烧结等
7.1 固态反应概论 7.1.1 固态反应分类 固态反应是固体直接参与反应并起化学变化，同时至 少在固体内部或外部的一个过程中起控制作用的反应。 ⚫ 从反应物的组成变化方面分类，其一是参与反应的 固体中发生了组成变化，如固体和气体、液体、固体 的反应，热分解反应等；其二是参与反应的固体中不 发生组成变化，如相变、烧结等
从固体中成分的传输距离来分类，可分为短距离传输反应，如相 变等；长距离传输反应，如固体和气体、液体、固体间的反应， 烧结等；介于上述两者之间的反应，如固相聚合等。 按参加反应的物质的状态可分为：纯固态反应；有液相参加的反 应；有气相参加的反应。 按反应性质分为：氧化反应、还原反应、加成反应、置换反应、 转变反应、分解反应。 按反应机理可分为：扩散控制的固态反应、化学反应速度控制的 固态反应、升华控制的固态反应。 按生成物的位置分为：成层固态反应；非成层固态反应
从固体中成分的传输距离来分类，可分为短距离传输反应，如相 变等；长距离传输反应，如固体和气体、液体、固体间的反应， 烧结等；介于上述两者之间的反应，如固相聚合等。 按参加反应的物质的状态可分为：纯固态反应；有液相参加的反 应；有气相参加的反应。 按反应性质分为：氧化反应、还原反应、加成反应、置换反应、 转变反应、分解反应。 按反应机理可分为：扩散控制的固态反应、化学反应速度控制的 固态反应、升华控制的固态反应。 按生成物的位置分为：成层固态反应；非成层固态反应
7.1.2 固态反应特征 基于固态物质间可以直接进行反应，泰曼认为： >固态物质间的反应是直接进行的，气相或液相没有或不起重 要作用。 >固态反应开始温度远低于反应物的熔点或系统的低共熔温度， 通常相当于一种反应物开始呈现显著扩散作用的温度，此温度称 为泰曼温度或烧结温度。 >当反应物之一存在有多晶转变时，则转变温度通常也是反应 开始明显进行的温度，这一规律也称为海得华定律
基于固态物质间可以直接进行反应，泰曼认为： ➢ 固态物质间的反应是直接进行的，气相或液相没有或不起重 要作用。 ➢ 固态反应开始温度远低于反应物的熔点或系统的低共熔温度， 通常相当于一种反应物开始呈现显著扩散作用的温度，此温度称 为泰曼温度或烧结温度。 ➢ 当反应物之一存在有多晶转变时，则转变温度通常也是反应 开始明显进行的温度，这一规律也称为海得华定律。 7.1.2 固态反应特征
随着生产和科学实验的进展，发现许多固态反应的实际 速度远比泰曼理论计算的结果快，有些固相之间即使反 应物不直接接触也仍可能较强烈地进行。 ■金斯特林格等提出：固态反应中，反应物可能转为气 相或液相，然后通过颗粒外部扩散到另一固相的非接触 表面上进行反应。指出了气相或液相也可能对固态反应 过程起重要作用。这种作用取决于反应物的挥发性和系 统的低共熔温度
随着生产和科学实验的进展，发现许多固态反应的实际 速度远比泰曼理论计算的结果快，有些固相之间即使反 应物不直接接触也仍可能较强烈地进行。 ◼ 金斯特林格等提出：固态反应中，反应物可能转为气 相或液相，然后通过颗粒外部扩散到另一固相的非接触 表面上进行反应。指出了气相或液相也可能对固态反应 过程起重要作用。这种作用取决于反应物的挥发性和系 统的低共熔温度