材料科學領域

陶瓷材料制備與燒結

實驗目的：通過高溫熱處理使陶瓷粉末致密化，消除孔隙，提升力學性能。

典型案例：

氧化鋁陶瓷：在1600℃下燒結，配合分段升溫（如500℃保溫2小時排除吸附水，1200℃保溫3小時促進晶粒生長），最終致密度達99.5%，硬度提升20%。

氮化硅陶瓷：采用熱壓燒結工藝（1800℃+50MPa壓力），通過高溫箱式爐實現致密化，抗彎強度可達1GPa以上。

金屬材料熱處理

實驗目的：優化金屬組織結構，改善力學性能（如硬度、韌性、耐腐蝕性）。

典型案例：

不銹鋼退火：在1050℃下保溫1小時后緩冷，消除加工應力，降低硬度（從HRC40降至HRC25），便于后續加工。

鈦合金時效處理：在500℃下保溫8小時，析出α相強化顆粒，使抗拉強度提升15%。

齒輪滲碳淬火：在930℃下通入甲烷滲碳，表面碳含量達1.0%，淬火后硬度達HRC60，心部保持韌性。

復合材料合成

實驗目的：通過高溫反應使不同材料結合，形成具有優異性能的復合材料。

典型案例：

碳纖維增強陶瓷基復合材料（C/SiC）：在1400℃下通過化學氣相滲透（CVI）工藝，使碳纖維與碳化硅基體結合，抗彎強度提升3倍。

金屬基復合材料（Al?O?/Al）：在700℃下熔融鋁液浸滲氧化鋁顆粒，制備高強度輕質材料（密度2.8g/cm3，抗拉強度400MPa）。

半導體材料處理

實驗目的：激活摻雜元素、修復晶格缺陷，提升電學性能。

典型案例：

硅片退火：在1000℃下真空退火，激活硼摻雜元素，使載流子遷移率從800cm2/(V·s)提升至920cm2/(V·s)。

氮化鎵（GaN）生長：在1100℃下通過金屬有機化學氣相沉積（MOCVD），在藍寶石襯底上生長高質量GaN薄膜，用于LED制造。