无机非金属材料概论 2.docx

绪论 传统上的无机非金属材料主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四种，其主要化学组成均为硅酸盐类 玻璃的结构与性质 玻璃态的通性：各向同性、介稳性、无固定熔点、性质变化的连续性和可逆性 玻璃态是非晶态固体的一种，习惯上称之为“过冷的液体” 玻璃结构的假说：微晶学说、无规则网络学说 如果在熔融石英玻璃中加入非金属氧化物（Na2O），就使原有的“大分子”发生解聚作用 在碱硅二元玻璃中加入CaO，可使玻璃的结构和性质发生明显的改善 根据无规则网络学说将氧化物分为：网络生成体氧化物，网络外体氧化物和中间体氧化物 玻璃组成对热膨胀系数的影响主要有以下几个方面： 1.能形成网络的氧化物使α降低，能引起断网氧化物使α上升 2.R2O和RO主要起断网作用，积聚作用是次要的，而高电荷离子主要起积聚作用 3.在玻璃中R2O问题不变情况下，引入两种不同的R+离子产生混合碱???应，同样能使α下降，出现极小值 4.中间体氧化在有足够“游离氧”条件下，形成四面体参加网络，α降低 玻璃原料及料制备 玻璃主要原料： 1.引入SiO2的原料主要有硅砂和砂岩；2.引入Al2O3的原料主要有长石和高岭土 3.引入Na2O的原料有纯碱、芒硝（Na2SO4） 玻璃的熔制及成型 玻璃的熔制过程： 1.硅酸盐形成阶段 – 多晶转变、盐类分解、生成低共熔混合物、形成复盐、生成硅酸盐、排出结晶水和吸附水2.玻璃液的形成3.玻璃液的澄清 – 排除可见气泡4.玻璃液的均化 – 化学均匀、热均匀5.玻璃液的冷却 – 玻璃的热均匀度和是否产生二次气泡影响玻璃的产量和质量 第四章 玻璃的退火与淬火 玻璃中的应力： 1.热应力 – 玻璃中由于存在温度差而产生的应力。又分为暂时应力和永久应力（同过退火可消除）2.结构应力；3.机械应力 玻璃的退火： 为了消除玻璃中的永久应力，必须将玻璃加热到低于玻璃转变温度Tg附近的某一温度进行保温均热，以消除玻璃各部分的温度梯度，使应力松弛。这个选定的温度，称为退火温度 玻璃的淬火： 是将玻璃制品加热到转变温度Tg以上50~60℃，然后在冷却介质中急速均匀冷却，在这一过程中玻璃的内层和表面将产生很大的温度梯度，由此引起的应力由于玻璃的粘滞流动而被松弛，所以造成了有温度梯度而无应力的状态。淬火使玻璃得到增强 第七章 陶瓷原料 陶瓷原料按其来源可分为：天然原料和化工原料两大类 1.粘土类原料 – 当其与水混合时，有很好的可塑性，在坯料中起塑化和粘合作用，赋予坯体以塑性变形或注浆能力，并保证干坯的强度及烧结制品的使用性能；是成型能够进行的基础，也是粘土质陶瓷成瓷的基础2.石英类原料；3.长石类原料 第九章 成型 1.可塑成型 – 是指对具有一定可塑能力的泥料，如可塑坯料，进行加工成型的工艺过程。 2.注浆成成型 – （触变性：指泥浆在外力作用下，流动性暂时增加，外力去除后具有缓慢可逆的性质）；3.压制成型 第十一章 干燥 用加热蒸发的方法除去物料中部分水分的过程称为干燥（除自由水和部分吸附水） 按坯体含水的结合特性分为三类：自由水、吸附水和化学结合水 第十二章 烧成 将陶瓷坯体加热至高温，发生一系列物理化学反应，然后冷却至室温，坯体的矿物组成与显微结构发生显著变化，外形尺寸得以固定，强度得以提高，最终获得某种特定使用的陶瓷制品，这一工艺过程称为烧成 第十三章 特种陶瓷概述 结构陶瓷：将具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷列为结构陶瓷 功能陶瓷：将具有电、光、磁、化学和生物体特性，且具有相互转换功能的陶瓷 特种陶瓷与传统陶瓷的主要区别 区别点传统陶瓷特种陶瓷原料天然矿物原料人工精制合成原料（氧化物和非氧化物两大类）成型注浆、可塑成型为主压制、热压制、注射、轧膜、流延、等静压成型为主烧成温度一般在1350℃以下，燃料以煤、油、气为主结构陶瓷常需1600℃左右高温烧结，功能陶瓷需精确控制烧成温度，燃料以电、气、油为主性能以外观效果为主以内在质量为主，常呈现耐磨、耐腐蚀、耐高温等各种敏感特性加工一般不需加工常需切割、打孔、研磨和抛光用途炊、餐具、陈设品主要用于宇航、能源、冶金、交通、电子、家电等行业第十四章 气硬性胶凝材料 石灰消化：煅烧后的生石灰呈块状，使用时应将其变成粉末状，通常，可利用其与水发生反应时能自动松散的特性将其变成干的粉末CaO + H2O == Ca(OH)2 + 64.9kJ：反应可逆、反应放热、反应伴随外观体积增大。 第十五章 硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥孰料，0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥 硅酸盐水泥的生产主要经过三个阶段：生料制备、孰料煅烧与水泥粉磨 孰料的矿物组成：硅酸三钙、硅酸二钙、中间相、游离氧化钙和方镁石 水泥与水的化学反应是造成