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第一部分无机材料物理化学

第1单元晶体化学键类型

离子键

在有些晶体中，原子通常呈现这样一种状态，那就是它的电子结构同稀有气体的电子结构类似，它的最外层轨道要么失去多余的电子，要么被填满达到8个电子的稳定结构。

为了保持电中性，晶体中通常同时存在有些原子失去电子而有些原子得到电子。

前者形成带正电的阳离子，后者则形成带负电的阴离子。

离子所带电量是电子电量的整数倍。

这种晶体中离子之间的结合力是静电吸引力，这种类型的晶体被称为离子晶体。

由于离子的电场呈球型对称结构，所以离子键是各向同性的，也就是说离子键没有方向性而且每个离子都尽可能多的与其他离子之间成键，所以离子键具有不饱和性。

碱金属卤化物盐是典型的离子晶体，其原因是碱金属元素的最外层只有一个电子，而卤族元素的最外层恰好缺少一个电子而达到8个电子的稳定结构。

这种观念与化学键的概念完全相同，只是没有把晶体视为分子化合物，而把它看作一种均一的结构，对他而言化学式只表示元素的比值，而元素的几何排布是描述该物质必不可少的部分。

例如，化学式NaCl并不代表一个分子结构单元，因为在晶体中每个离子与很多个最近邻的异号离子接触，所以在NaCl晶体中每个Na+离子周围有六个等价的最近邻的Cl-离子，反之亦然。

共价键

亥特勒和伦敦在1927年用量子力学精确地计算了氢分子模型，得出氢分子存在由原先的单原子状态构成的两种可能的最低能量状态，其中能量更低的这种对应于电子自旋反平行取向的单一态又称为零自旋能级。

两个单原子状态的与结合后的分子状态的能量差被称为两个原子共有的交换力（结合力），它的大小取决于电子波函数的重叠。

这种键合形式叫做相似极化或原子极化。

根据鲍林规则，成对电子中两个电子的自旋方向不同，具有更复杂电子结构的原子之间的共价键也具有这种特征。

原子轨道上的单电子波函数重叠形成了共有状态的波函数，键也就重新建立。

共价键的主要特征是饱和性而且当给定原子有多个共价键时，各个键之间具有相互取向性。

饱和性是由柏林规则决定的，每个键只包含两个电子。

共价键在形式上与离子键非常类似，只是原子之间并没有电子发生转移而是两个原子共用。

共价键中p轨道和d轨道中的电子重叠程度，不仅取决于原子间距，而且还取决于不同原子之间连线的相互取向。

键的杂化。

共价键将来的重要特性就是原子轨道杂化，它可以使给定元素在不同的化合物中的化合价不同。

碳就是最好的例子，碳的基态电子结构是1S22S22P2，只有两个P轨道上的电子未成对，所以C的化合价为2例如在CO中。

然而，众所周知含C的化合物中C通常的化合价为4价。

1931年鲍林利用轨道杂化理论解释了这一现象。

C表现为4价是因为C原子处于激发态的1S22S12P3电子结构，于是它有一个未成对的s电子与三个未成对的p电子，也就是说总共有四个电子能形成共价键。

量子力学的观点认为，这些电子并不是彼此分离的而是处于同种状态的相同粒子。

也就是说，处于1S22S12P3激发态的C原子形成的四个共价键是完全等价的。

所以，以四价键合的C原子之间的构成了一个正四面体的空间结合构型。

根据Kimball规则，不同原子轨道之间结合形成的共价键之间的空间取向关系能够形成不同的构型，如下表所示。

金属键

在金属晶体中，许多价电子并不是局限于某些原子附近而是可以在整个晶体内自由的移动，这反映在金属的高导电性。

因此，金属晶体可以看成是由电子云（气）包围金属阳离子组成的。

电子云这一术语并不是突发奇想提出的，而是因为自由电子的表现在统计学上确实与气体相似。

金属阳离子之间通过自由电子成键。

因此，通常描述离子键为原子之间有电子的得失，共价键为两个原子共用电子，而金属键中自由电子为所有原子共有。

与离子键类似，金属键也是各向同性的，因此具有很大的配位数。

金属中的金属离子周围尽可能多的排列其他金属离子。

与离子键不同的是，金属键不需要保持元素之间的电平衡，而是金属离子与电子气之间存在静电平衡。

这就是为什么在实践中不同金属元素之间可以以任意比例混合而形成合金。

范德华键

范德华健与气体动力学理论相似，它可以解释理想气体与实际气体之间的差异。

是具有饱和键分子之间的吸引力。

在晶体中的各种键中，范德华健是最弱的键，通常层状结构中层与层之间弱的结合力就是范德华健。

范德华健通常存在于由分子为基本结构单元构成的分子晶体中。

使分子稳定的化学键要么是离子键要么是共价键，然而分子之间则是通过范德华健结合形成晶体。

第2单元硅酸盐结构

许许多多的硅酸盐中具有复杂化学组成，但其基本结构中的原子排布却非常的简单有序。

同时，许多硅酸盐的结构细节非常复杂不在三维模型下很难描述，我们也不想给出精确的结构信息。

Si和O原子的半径比为0.29，符合正四面体配位，四个O离子几乎总是分布在中心Si的周围。

硅石中键强度为1，O离子可能只与两个Si原子配位；这种低配位数使得SiO2不能以最紧密堆积结构存在，而大部分硅酸盐与硅石相比具有更加开放的结构。

SiO4四面体可以以不同方式将角顶O原子与其他化合物共享而相连。

通常形成四种类型。

在正（原）硅酸盐中，各SiO4四面体之间是相互独立的；在焦硅酸盐中，两个SiO4四面体通过共用一个角顶的O原子形成了Si2O7离子；在偏硅酸盐中，通过共用两个角顶O原子形成了SiO3或SiO3n多种环状结构或链状结构；在Si2O5层状结构中，四面体通过共享三个角顶O原子而形成层状结构，在各种SiO2硅石中，硅氧四面体的四个角顶O原子都是共用的。

硅石。

结晶态的SiO2有几种不同的晶型，他们对应于所有角共享的四面体群的不同组合方式。

石英、鳞石英和方石英这三种基本结构每一种都有两到三个变体。

最稳定的结构是低于573℃存在的低温型石英；573到867℃存在的高温型石英；867到1470℃存在的高温鳞石英，1470到1710℃存在的高温型方石英以及1710℃以上的液相。

低温型变体是高温型基本结构的衍变结构。

（此处衍变结构是指这个结构可以从对称性较高的基本结构经空间畸变得到，而不是经不同类型化学物质置换所得。

）本文主要讨论高温型基本结构。

高温型石英的结构可以看成是由许多硅石四面体相连组成的链。

与上文中讨论的最紧密堆积结构相比，这种结构是一个比较开放的结构，例如，石英的密度为2.65g/cm3，而MgO和Al2O3的密度则分别为3.59和3.96g/cm3。

尽管如此，与高温型的鳞石英（2.26）和方石英（2.32）相比石英的密度和最紧密堆积程度还是较高的。

正硅酸盐。

正硅酸盐包括橄榄石矿物（镁橄榄石MG2SiO4，和及其与Fe2SiO4的固溶体），石榴石，锆石和铝硅酸盐蓝晶石及硅线石、红柱石和莫来石。

Mg橄榄石的结构与目前发现的金绿宝石Al2BeO4相似。

氧离子几乎成六方最紧密堆积结构排列，Mg2+在八面体中和Si4+在四面体空隙中。

（从配位数观点来看，这种结构也可以看成是由SiO4四面体与八面体空隙中的Mg2+组成的集合体）。

每个O离子与一个Si4+和三个Mg2+相连，或者是每个O离子与两个Si4+相连。

Al2SiO5蓝晶石的结构是由类似于立方最紧密堆积的氧离子与四面体中的Si4+和八面体中的Al3+组成的。

然而，同样由SiO4四面体和AlO6八面体组成的多晶红柱石和硅线石的结构却更加开放。

作为烧结粘土的普通要素，Al6Si2O13莫来石的结构与硅线石（Al16Si8O40和Al18Si6O39）类似。

焦硅酸盐。

含Si2O7离子的结晶态硅酸盐很少。

偏硅酸盐。

含SiO3离子的硅酸盐有两种类型即由硅氧四面体组成的环状结构或链状结构。

观察到的不连续的环状离子有硅灰石CaSiO3中的Si3O9离子及绿柱石Be3Al2Si6O18中的SiO18离子。

具有链状结构的矿物油很多种。

如由（SiO3）n单链组成的辉石，由（Si4O11）n双链组成的闪石。

辉石又包括顽火辉石MgSiO3，透辉石MgCa（SiO3）2、锂辉石LiAl（SiO3）2和硬玉。

闪石包括透闪石（OH）2Ca2Mg5（Si4O11）2，而透闪石的同素异构体又有很多。

石棉矿物就属于闪石。

骨架结构。

许多重要的硅酸盐结构都是由三维无限空间的基本框架构成。

长石和沸石就是其中之一。

长石的特点是由Al3+离子取代骨架中的某些Si4+离子形成铝硅酸盐骨架。

取代产生的负电荷由处于间隙的大离子平衡，例如钠长石NaAlSi3O8，钙斜长石CaAl2Si2O8，正长石KAlSi3O8，钡长石BaAl2Si2O8。

网络结构本质上与方石英的结构类似，由碱金属或碱土金属离子填在空隙中。

只是大的阳离子来自长石，而易于形成八面体配位的小个阳离子则来自链状或层状硅酸盐。

沸石和群青具有更加开放的结构。

这些化合物中骨架非常开放，结构中有较大的通道。

碱金属或碱土金属离子在水溶液中可以互换，因此常用它们作为水软化剂。

另外，这些通道还可用作分离分子尺度混合物的分子筛。

网络结构中的通道大小取决于成分。

第3单元缺陷晶体化学

现在大家已经认识到点缺陷群对材料的物理和化学性质具有非常重要的影响。

为了描述缺陷对材料物理和化学性质的影响，需要一个简单一贯的缺陷表示法。

应用最广的表示法就是用来说明晶体内点缺陷群的Kroger-vink表示法。

当我们在晶体中添加或减少元素的时候，我们通常是添加或减少电中性的原子，因此可以避免判决定化学键类型。

当涉及到离子晶体的时候就需要添加或减少电子。

为了描述这种想法，我们就利用这种Kroger-vink表示法来描述在MX化合物中的缺陷，其中M代表金属，X代表阴离子。

最简单的是讨论这种物质中可能出现的各种类型的缺陷，并从不带电的原子缺陷开始。

原子缺陷

空位。

当存在空的晶格节点时，分别用符号VM和VX表示金属M及非金属X节点处的空位。

这种表示法中，M表示缺少一个金属原子，而X表示缺少一个非金属原子。

如果我们假设氧化物NiO为例子晶体，VNi则代表去除一个Ni2+离子和两个电子，也就是说去除了一个电中性的Ni原子。

同样，VO代表在O的亚晶格节点处存在一个空位，即从晶体中去除一个O2-离子同时添加两个电子。

间隙原子。

当原子占据间隙位置的时候，用Mi和Xi分别表示间隙位置处的金属和阴离子。

因此Ki代表晶体中存在一个间隙K原子。

杂质原子。

许多材料都含有杂质原子。

它们或者是有目的的引入或者因净化工艺不适当的缘故，确定这些杂质的本质和在晶体中的位置很重要。

为了控制电性能及其他特性，实际中通常特意的添加一些杂质。

这种情况下，添加的杂质就用他的化学符号表示而它占据的位置则写在下标位置。

所以，在NiO中Mg替代Ni的位置就写成MgNi。

如果晶体中一个原子占据了不同类原子的节点位置也采用同样的命名方法。

因此如果M原子占据X原子的节点位置则写成MX，而X原子占据M原子的节点位置则写成XM。

例如在KBr中如果K原子占据了Br原子的节点位置则写成KBr。

关联缺陷。

接下来的部分我们会看到，一种或多种晶格缺陷可能彼此联合，形成缺陷群。

这种由多种缺陷构成的缺陷群用括号括起来表示。

例如，（VMVX）代表肖特基缺陷，即两个空位联合构成的空位对。

可见常用的化学元素表示所涉及的物质，下标则表示该元素在此结构中的位置。

缺陷的荷电

电子和电子空穴。

提到缺陷的荷电最容易联想到电子。

在晶体中有些电子可能会自由移动。

这种电子用符号e’表示。

上角标’表示电子带负电。

尽管只有电子是带电的亚原子粒子，但在实际结构中为了简便通常认为某些点的电子丢失。

这与将原子看成空位类似。

电子空位被称为电子空穴，更简单而且普遍的叫法是空穴，通常用符号h’表示。

每一个空穴带有一个正电荷，用下脚标表示。

缺陷的荷电。

除了刚刚提及的电子和空穴外，上文提高的原子缺陷也同样可以带电。

事实上在离子晶体中，原子缺陷带电是很平常的。

Kroger-vink缺陷表示法利用缺陷的有效荷电避开了确定缺陷真实荷电这一问题。

有效荷电就是正常晶格中缺陷所带的电。

为了阐述这一概念，我们先来看一下NaCl这种材料，假设它是由带电的Na+和Cl-组成的。

如果在NaCl结构中的Na的节点处存在一个空位及VNa，那么这个缺陷处的有效荷电是多少呢？

为了解决这一问题，我们需要把我们看成是能在NaCl结构内部移动。

每当我们遇到一个Na+的时候，就会遇到一个带正电的区域。

然而如果遇到一个空位，那么这一区域好像就不再是带正电了。

相对正常情况，我们在这个节点处遇到一个带有负电的区域，相对于正常情况下这一节点处的荷电相当于-1.为了区分有效荷电与真实荷电，用上角标’表示带一个单位的负电，用上角标‘表示带一个单位的正电。

因此，在NaCl晶体中Na的节点处存在一个空位则写成VNa’，对应的是失去一个Na+离子。

同样，在Cl的节点处存在一个正常的空位，则相对于正常晶体此处就好像是带了一个正电荷，因此，此空位处的有效荷电为+1，用VCl‘表示。

相对于主晶格没种符号表示的缺陷都可能存在有效荷电，包括VMVXMiMX以及联合缺陷VMVX。

因此，Zn’’表示在间隙位置的Zn2+离子这个位置没有被占据，因此没有提前带电。

这种情况下，我们在晶格中移动就会遇到所有的Zn2+离子所带的电荷，因此用符号Zn.2表示带有两个单位的有效电荷。

与之相似，在Na的节点处用2价的离子替代Na将会是局部的增加一个正电荷，用CaNa‘表示。

假设在NaCl中，钠离子NaNa被K离子取代，即KNa。

很明显这种缺陷没有有效电荷，就如同一个人在晶体中移动，遇到K离子所感受的电荷与遇到正常节点处的Na离子所感受的电荷是一样的。

因此这种缺陷在有效荷电上是中性的。

如果需要标出这种情况下的有效荷电，用KNax表示，上角标X代表中性荷电。

由此可以看出，缺陷荷电这一想法是与组成缺陷的化学实体是却别开来的。

化学实体真正带电用n+和n-表示，而有效荷电用n‘、n’或x表示。

正因为这个原因，上述的电子和电子空穴带有的电荷各用‘和’表示，因为这些电荷只有相对于周围的晶格才显得重要。

第4单元表面和胶体

1915年，WolfgangOstwald描述胶体和表面科学这一学科为“被忽视尺度的世界”。

采用这种描述的原因源自于界面和胶体现象的独特本质，当时无法用经典的原子或溶液理论来阐述界面和胶体现象，而且所涉及的尺度领域也超出了当时的实验技术条件。

在物质的本质的两个极端方面，科学上已经有了十足的理论和实验方面的把握，这两个极端方面分别是：

包括分子，原子和亚原子级别的微观尺度和包括有强弱之分的物理性能以及化学性能和电性能的宏观尺度。

在世界各地的高校及企业的实验室中许多化学家、物理学家、材料科学家、工程师及其他研究人员一直致力于丰富这两个极端方面的知识。

然而在这两个极端尺度之间还存在一个被Ostwald提及的尺度空间，而且即使是采用最现代的研究手段研究界面领域仍然存在很多未解之谜。

所以，我喜欢把界面和胶体领域称为黎明地带。

物理世界的这个范畴不仅是化学相与物理相之间的桥梁，而且在化学、物理、生物、医药工程和其他学科的领域中起到非常重要但往往尚未被认识到得作用。

就理论和实践的开发和利用而言，我们对于界面区域本质的了解以及从一个化学（或物理）相到另一个相的改变或转变的理解，历史上就落后于对其他科学领域的理解。

然而，这并不是说我们对界面和胶体现象非常的无知。

十九世纪末和二十世纪初对于界面之间反应的理解在理论方面有了很大的进展。

前些年刚发展起来的现代计算技术和分析技术使得在界面本质及其产生的界面反应的理解方面有重大提升。

然而，由于界面及其相关现象不寻常而且非常复杂，因此完全令人满意的理论模型的发展仍然缓慢。

所谓的完全令人满意是指一个理论能够使其与非理想化或模型化的实验产生非常好的一致性。

当然，给定理论的令人满意程度具有很强的主观性，因此在很多与胶体和界面相关的领域存在很多矛盾。

与其他科学一样，在表面和胶体科学中，存在这种矛盾并不是件坏事，因为他是基础和实验研究的不竭动力。

然而，对于应用基础研究成果的从业者，这种不确定性有时会使解决实际界面和胶体问题变得复杂。

或许对于每一个在高校和企业接受过表面和胶体方面训练的专家，以及许许多多科学家、工程师和技术人员都直接或间接的从事涉及表面或者胶体现象的工作。

而且很有可能，这些人当中，有很少一部分在进行科学训练的时候接受的是非常正规的讲解而不是敷衍了事。

因此，对他们来说要想不断的攻克难题，学会对这门学科的整体把握是非常必要的。

本书的编排及定位是希望能够给大学生或研究生提供关于表面和胶体科学的介绍，同时为那些在其他科学领域接受过训练而想在该领域有些初步了解的人员提供一本容易理解的参考书。

实际上不可能将所有的包括科技上和生理学上的涉及表面和胶体现象的人类活动都一一列举出来，因此在表1.2中列出少许例子。

为了便于说明，表1.2中的例子分成四个部分，而其中的每一部分又根据涉及的主要原理是胶体还是界面再作进一步的分类（在有些情况下，略带有人为的因素）。

关于胶体和界面更精确的定义将在相关章节介绍，然而，为了便于介绍，可以把胶体看成是物质的又一细分状态，他的基本单元的颗粒大小介于真正的分子溶液和粗颗粒的悬浊液之间连续变化，也就是颗粒度在10到10000nm之间。

在本文中界面现象的定义可能是那些涉及至少一种凝聚相与另一相或真空之间在存在相变的很窄的区间范围内发生的交互作用。

随着对表面和胶体现象的本质越来越了解，二者紧密相关而且通常很难区分。

为了便于介绍，（同时也是根据作者的偏好）所举的例子是根据现象涉及的原理而定义从而划分的。

通过观察表1.2中的细分结果，明显可以看出界面和胶体现象是普遍存在的。

如果没有界面和胶体现象，我们及世界就不会以我们所知道的这种方式活动和存在。

第5单元扩散

原子震动通常用晶体熔点温度附近的小的平均振幅来描述。

然而，在熔点温度以下有些原子可能会获得足够高的能量使其振幅超过整个晶体内原子的平均振幅。

这种能量起伏是有可能发生的，例如，当位于某一原子一侧的所有原子同时向该原子移动，就会传递给该原子足够高的动量。

而且恰好位于该原子另一侧的所有原子向远离该原子的方向移动，则在晶体结构中该原子就会从他的平衡位置处跃迁到另一个节点位置。

晶体结构中的原子或其他要素由于热激活从一个位置向另一个位置发生的跃迁，就是晶体中单个原子跃迁的基本机理，即扩散。

这里要区分晶体自身内部原子的扩散，即自扩散，与外来原子在晶体内的扩散。

在晶体内最简单的扩散机制就是原子或离子从晶格节点位置跃迁到与之相邻的空位处。

这种扩散机制被称为空位（扩散）机制，考虑到晶体中空位浓度很低而且同种原子或离子之间也很难区分，因此把这种机制看成是空位的移动而不是原子的移动更合适。

在离子晶体中，较合理的是区分阳离子亚晶格和阴离子亚晶格中的空位机理，因为阳离子空位更易于在它的亚晶格中移动，阴离子空位亦然。

因为在这种情况下同号离子之间的斥力最小。

当温度达到物质熔点绝对温度的四分之一时，空位的移动就表现出可测性。

在晶体结构中另外一种更容易移动的点缺陷式间隙离子（或原子）。

当温度超过273K间隙原子或离子的移动就具有可测性。

间隙（原子或离子）扩散的典型机制就是间隙原子从一个间隙位置跃迁到另一个间隙位置。

这种原子跃迁也可能通过这种方式实现，即一个间隙离子撞击它的一个近邻的晶格节点处的离子而占据这个位置，而晶格节点处的离子则跳跃到间隙位置处。

后者被称为间隙取代扩散机制。

相邻离子（或原子）直接互换位置而没有点缺陷参与的是轮换扩散机制，也叫环形扩散机制。

这种互换是通过同种离子之间按照环形圆周同一方向运动实现的。

晶体中的扩散机制可能还有许多其他的变种和修正，然而由于篇幅有限这里不再赘述。

有兴趣的读者可以参考本文后面所列的参考文献。

在像钨青铜和βAl2O3型多聚铝酸盐等有些晶体中，完整结构中存在很多空隙，其比例相当于超过了平衡空位浓度。

在含有空隙的结构中，其扩散能力可能远大于紧密堆积结构中的扩散能力。

非晶与晶体相比结构松散。

尽管前面的讨论主要涉及晶体整体中的扩散，但应该牢记的是，在许多情况下，高扩散率通道才最为重要。

出了结构空隙外，高扩散率通道还包括对多晶体中扩散有重要作用的晶粒表面和晶界。

正是由于上述原因，关于块体晶体材料中扩散的讨论得到高扩散率通道数据的补充，不论这种扩散式可能的还是可行的。

由于原子在扩散时需要周围结构有应变，因此对于最紧密堆积结构晶体最直接的证据就是空位扩散机制和间隙扩散机制更容易。

图1.2描述的是一种间隙扩散机制，一个在间隙位置A处的原子跃迁到相邻的间隙位置C处。

这里，这个原子必须通过一个中间位置B，只有当它的能量足以克服周围原子施加的斥力，它才能做到这一点。

对应于离子（或原子）连续位置变化的能量变化示意图如图1.2所示。

因此，一个原子如果想从一个位置跃迁到另一个位置就需要克服能量势垒，这一能量势垒大小由位置B处的能量与位置A或C处的能量差决定。

因此原子跃迁需要一个激活能E*。

在平衡位置的每一个原子震动实际上都可以看成是向相邻原子位置的跃迁。

然而大多数情况下，由于存在能量势垒这种跃迁都不能实现；当某一晶格节点处的热波动足以使原子克服能量势垒时，这种跃迁就可以实现。

因此作为一级近似，原子在相邻间隙位置间跃迁的频率正比于原子震动频率与原子（离子）出现热起伏并获得大于或等于E*的能量的几率的乘积。

如果用Tat，t代表间隙扩散时原子的跃迁频率，v代表原子（离子）的震动频率，Pt代表热起伏传给间隙原子能量大于等于E*的几率，则原子跃迁频率就可以表示为Tat，t与vPt的函数。

其中k为波尔兹曼常数，T为绝对温度。

我们可以通过跃迁频率知道原子不在其正常位置的频率，但是无法确定原子跃迁的方向。

间隙原子的连续跃迁的方向与预期的一样是随机的。

在1300K，原子的震动频率v在10-13S-1数量级，在典型的激活能E*条件下，原子的跃迁频率T在10-7到10-8S-1左右。

换句话说，原子（或离子）在两次连续跃迁之间在间隙位置停留很长时间。

期间原子与晶体环境之间建立了平衡条件，10到50次震动足以影响此平衡。

结果在原子跃迁是传递给该原子某一方向的动力在下一次跃迁时已经消失。

另外间隙位置处的原子周围的环境各方向相同，例如在适度的点缺陷按浓度条件下，立方结构的原子周围有六个完全相同的间隙位置，无论向哪一方向跃迁都是可能的。

第二部分陶瓷

第6六单元陶瓷的制备工艺：

传统的陶瓷制备方法

固相陶瓷块体通常都是先经过粉末压坯然后在高温下烧结而制备的。

在加热处理过程中粉末发生烧结和致密化，同时伴有颗粒的粘结，体积收缩空隙减少以及晶粒长大。

本文介绍了烧结过程中陶瓷内部的相分布及显微组织情况以及陶瓷成型的制备技术。

这些技术的目的是制备出满足特殊要求的显微组织。

（a）溶液沉淀法

矾土矿中含有氧化铝，可通过bayer法提炼出来，Bayer法是先将矿物在压力条件下溶解在氢氧化钠中，这样固体杂质SiO2，TiO2及Fe2O3就可以与铝酸钠溶液分离。

通过向铝酸钠溶液加入α三水铝石晶种结晶或通CO2气体中和反应自动沉淀出β三水铝石。

温度，氧化铝的过饱和度以及晶种的量都会影响结晶过程中的颗粒度。

当两种或多种成分发生共沉淀就会出现问题。

而在相同的溶液PH值下不同物质并不是同时沉淀，因此清洗过程可以选择性的去除某种沉淀物或电解液。

保持化学均一性是很困难也是很重要的，因为陶瓷的不均匀性对其机械性能和电性能都是有害的。

因为沉淀会产生团聚的粉体，因此研磨、干磨或者使用水或非水性液体的湿磨可用于减小粒径，以便粉末密实体可以烧结至接近理论密度。

沉淀反应并不只局限于氧化物和氢氧化物。

因此对于高Tc氧化物超导体La1.85Ba0.15CuO4，La，Ba及Cu的草酸盐都可以从电解液中析出并在1373K空气气氛下烧结。

由于这些材料与O2可发生可逆反应，因此对超导特性有影响的退火温度、冷却速率以及Cu3+/Cu2+比例必须严格控制。

（b）粉末混合技术

多组分氧化物是通过传统的混合技术制备的，首先将金属氧化物和碳酸盐混合然后将混合物研磨或球磨。

然后将粉碎后的粉末进行煅烧，有时可能先压坯然后煅烧，煅烧工艺可能需要重复多次而且每两次煅烧工艺之间都需要研磨。

与共沉淀工艺一样，研磨工艺也