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1、无机非金属材料2 复习3 考试有关事宜安排：4 时间：第十七周周四（11 月 29 日）9:5011:405 地点：S-15316 考试题型：7 一、填空题(每空 1 分，共 30 分)8 二、判断改错题（对的打“”，错的打“”，9 每小题 1 分，共 10 分）10 三、名词解释（共 12 分）11 四、简答题（共 48 分）12 无机非金属材料13 014 绪论15 第 1 章无机非金属材料的结构基础16 第 2 章无机非金属材料的性能17 第 3 章陶瓷18 第 4 章玻璃19 第 5 章水泥20 第 6 章耐火材料21 第 7 章无机非金属基复合材料22 第 8 章功能无机非金属材料2
2、3 绪论24 1 材料的重要性25 2 材料的分类26 3 无机非金属材料27 4 新型无机非金属材料28 2.材料的分类29 无机材料30 有机材料31 金属材料32 无机非金属材料33 无机材料34 或硅酸盐材料35 或陶瓷材料36 陶瓷37 玻璃38 水泥39 耐火材料40 复合材料、功能材料等41 3.无机非金属材料42 （1）定义43 无机非金属材料是指非金属单质以及由金属和非金属44 元素组成的化合物中，能使人们生活更加富裕、丰富45 而可以利用的物质。46 （铝矾土，把其粉末作成单晶宝石或激光材料；47 质地细密的多晶体高温电炉用的炉管和切削用的工具材料；48 多孔的多晶体可用作
3、催化剂载体或敏感材料；49 纤维状可用作具有高强度性能的优质绝热材料。）50 （2）无机非金属材料的特点51 在晶体结构上，无机非金属材料的结合力主要为：52 离子键、共价键或离子-共价混合键。53 高熔点、高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、54 导电性、导热性、透光性、铁电性、压电性、铁磁性等。55 4 新型无机非金属材料56 （1）定义57 新型无机非金属材料（简称新型无机材料，或称先进无机58 非金属材料或无机新材料）是指那些正在发展的或将要发59 展的，具有优异性能或特殊功能，在不久的将来可能达到60 实用化阶段的无机非金属材料。61 （2）新型无机材料的特点62 品种多、式样多
4、、更新换代快；对其性能的要求越来63 越趋向功能化、复合化和精细化。64 （3）新型无机材料与传统无机材料的区别65 材料的组成已远超出了硅酸盐的范围；66 在用途上，由主要利用材料的静态物理性状67 利用各种物理效应和微观现象的功能性；68 电光效应全固态电致变色窗；69 磁致伸缩效应换能器、传感器、驱动器、精密控制器等。70 制备的工艺方法、制品的形态。71 成型工艺：可塑成型、注浆成型、压制成型等静压成型、注射成型等;72 烧结工艺：室温下加压成型后再烧结热压烧结、热等静压烧结等；73 形态：块状复合材料、薄膜、纤维，单晶和非晶材料。74 第 1 章无机非金属材料的结构基础75 1.1
5、结合键76 1.2 晶体结构77 1.3 非晶体结构78 1.4 表面结构79 1.5 准晶体80 1.1 结合键81 依靠电子相互作用的结合键。82 化学键结合键中相互作用力强，为主价键，如：离子键、83 共价键和金属键等。84 物理键键合较弱，为次价键，如氢键、范德华键等。85 在无机非金属材料结构中，主要含有离子键、共价键86 和离子-共价混合键。87 无机非金属材料也就包括了离子晶体、共价晶体、88 离子共价混合晶体以及非晶体几种类型。89 1.3 非晶体结构90 非晶态物质由无机玻璃(传统氧化物、重金属氧化物及氯化物玻璃等)、凝胶、91 非晶态半导体(硫系化合物及元素)、无定形炭以及
6、金属玻璃等组成。92 1.3.1 非晶态材料的种类93 表 1-5 非晶态材料的种类94 又称非晶态合金,它既有95 金属和玻璃的优点,又克96 服了它们各自的弊病。97 金属玻璃强度高，硬度98 大，且具有一定的韧性和99 刚性。所以,人们赞扬金100 属玻璃为“敲不碎、砸不101 烂”的“玻璃之王”。102 金属玻璃水果盘103 1.3.2 非晶态的 X 射线散射特征104 非晶态物质呈现出非常宽的散射峰105 1.3.3 非晶态结构106 非晶态结构的特征是原子排列是不规则的，107 即近程有序而长程无序，表现为各向同性，108 又称玻璃态，109 属于亚稳相。110 1.5 准晶体11
7、1 准晶的发现，是一个划时代的发现112 准晶体对称性113 准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。114 准晶具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移115 对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。116 十分高的电阻值，磁性较强，在高温下比晶体更有弹性，117 十分坚硬，抗变形能力也很强，低摩擦、耐腐蚀、耐热性和118 非粘性，以及特殊的光学性能和足够的热稳定性。119 第 2 章无机非金属材料的性能120 使用性能121 工艺性能122 热学性能123 力学性能124 物理和化学性能125 可塑性126 成型性127 干燥收缩性等128 2.1 热学性能129 热容130
8、蓄热材料要求比热大，而用于加热的材料要求比热小。131 热膨胀132 热传导133 线膨胀系数134 体积膨胀系数135 热传导系数136 热膨胀系数小的材137 料能耐温度的剧变138 与比热成正比139 固体= 晶格+ 电子140 无机材料 晶格141 无机材料的热传导性比金属差142 材料气孔的多少，原子排列的有序性等都影响其热导性。143 热传导性好的材料耐温度的急变性强，适用于制造热交换器、蓄热器等；144 而对需要保温的部位，则要用热传导性低的材料。145 2.2 力学性能146 弹性变形147 硬度148 强度149 弹性是指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，150 材料变
9、形即可消失并能完全恢复原来形状的性质。151 这种可恢复的变形称为弹性变形。152 工程上常用刚度来表征材料弹性变形抵抗力的大小。153 刚度愈大，材料在一定应力下产生的弹性变形愈小。154 硬度是指材料抵抗硬物压入其表面的能力，即压入硬度。155 一般无机非金属材料的硬度随温度升高而降低。156 强度是指在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。157 无机非金属材料强度主要是指抗拉、抗压和抗弯强度。158 导电性159 介电性能160 2.3 物理和化学性能161 2.3.1 导电性能导体：电阻率109cm163 磁性164 光学性能165 化学性能166 1.离子导电167 半导体：10-
10、4109cm168 当固体中存在离子扩散运动时，就有可能产生离子导电。169 2.电子导电170 导体中主要的载流子为电子的导电过程171 导带172 导体：禁带宽度2.5(3 或 4)eV175 禁176 带177 能隙178 带隙179 价带180 2.3.2 介电性能181 介电性能是指在电场作用下，表现出对静电能的储蓄和损耗的性质。182 相对介电常数：介电质引起电容量增加的比例，即183 是表征绝缘能力特性的一个系数。184 介质损耗：指电介质在交变电场中，由于消耗部分电能而使电解质185 本身发热的现象。186 介电损耗愈小，绝缘材料的质量愈好，绝缘性能也愈好。187 2.3.3
11、磁性188 具有正磁化率的物质称为顺磁质，磁化率与温度成反比；189 具有负磁化率的物质为抗磁质，磁化率不随温度变化；190 磁化率超过一般物质许多倍的为铁磁质，T居里温度 TC顺磁性；191 反铁磁性:磁畴是无磁性的，磁化率是正的，T尼尔温度 TN顺磁性；192 铁氧体磁性：两种磁矩呈相反方向排列，有磁畴结构以及磁滞回线。193 2.3.4 光学性能194 物质的光学性质来源于它与光线的相互作用，这种相互作195 用可以在整个物体上或只在物体表面上发生，与光的波长196 有紧密的联系。197 光的吸收率 A、透过率 T 和反射率 R 有如下关系：198 A+T+R=1199 物质吸收光时，外
12、层电子从基态跃迁到激发态，只要基态与200 激发态的能量差大于可见光的能量，物质就显示出颜色。201 能量差愈小，颜色愈深。202 呈现的颜色与物质吸收光的波长有关，利用这一原理可设计203 制造不同颜色的材料。204 2.3.5 化学性能205 耐蚀性或化学稳定性是指材料抵抗外部物质侵蚀的能力。206 对于常温下使用的材料，其化学稳定性通常指的是抵抗周207 围介质中水、酸、碱的各种化学作用的能力，这种能力与208 材料化学组成、结构的稳定性等因素有关。209 对于高温下使用的材料的化学稳定性来说，除了受材料组210 成、结构、侵蚀介质影响外，还与温度关系密切。211 第 3 章陶瓷212
13、3.1 陶瓷材料的分类和制备工艺213 3.2 陶瓷的组织结构与性能214 3.3 传统陶瓷材料215 3.4 新型陶瓷216 众多学者认为我国陶瓷的发展历程，经历了三次217 重大的飞跃：218 第一次飞跃：陶器瓷器（汉代以后）219 第二次飞跃：传统陶瓷特种陶瓷（20 世纪 5070 年代）220 第三次飞跃：特种陶瓷纳米陶瓷（20 世纪 80 年代中期）221 具有超塑性、高强度和高韧性的特点。222 三、陶瓷的定义223 陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品，224 是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。225 传统上，陶瓷是指所有以粘土为主要原料，与其他天然矿物2
14、26 原料经过粉碎混炼、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。227 广义的陶瓷是用陶瓷生产方法（原料处理-成型-煅烧）228 制造的无机非金属固体材料和制品的通称。229 3.1 陶瓷材料的分类和制备工艺230 3.1.1 陶瓷的分类231 1、按陶瓷概念和用途来分类232 日用陶瓷、建筑陶瓷233 传统陶瓷（普通陶瓷、粘土陶瓷）234 氧化物陶瓷235 新型陶瓷（特种陶瓷、精密陶瓷）236 2、按坯体的物理性能特征来分类237 坯体结构较疏松，致密度较差，没有半透明性，238 陶器239 瓷器240 有一定的吸水率，断面粗糙无光，敲之声音粗哑。241 重度较小，很少变形，易于制造大件器物，脆性
15、相对242 较小，原料易得，烧成温度低，工艺技术要求不高。243 坯体致密，有一定的半透明性，244 基本上不吸水，断面呈石状或贝壳状。245 3.1.2 陶瓷的制备工艺246 原料（坯料）的制备247 坯料的成形248 坯料的干燥249 制品的烧成或烧结250 （表面加工）251 具有很好的可塑性和烧结性，252 是成型能够进行的基础，253 也是粘土质陶瓷成瓷的基础。254 粘土255 主要天然原料256 石英257 是减塑剂；是耐熔的骨架成分。258 长石259 是助熔剂，促使烧结时玻璃相的形成。260 2.坯料的成型和干燥261 .坯料的定义及其制备262 定义：坯料是指将陶瓷原料经拣
16、选、破碎等工序后，263 进行配料，再经混合、细磨等工序后得到的具有成型264 性能的多组分混合物。265 注浆坯料（泥浆）：含水量约 2835。266 可塑坯料（可塑泥料）：含水量约 1825。267 粉料：含水量约 3l5。268 原料处理269 坯270 料271 制配料272 备273 帮助碎化原料274 减少坯料收缩,提高纯度：尤其是可塑性强的粘土熟料。275 预烧改变结构形态：片状结构的滑石偏硅酸镁。276 稳定晶型：避免具有同质异构转变的多晶型原料在晶型转变277 时的体积效应。278 物理方法：有分级法、磁选、超声波选等。279 化学方法：有溶解法和升华法（）等。280 电化学方法：分解含铁杂质。281 表面电化学方法：浮选剂（捕集剂）。282 增加颗粒比表面，有利于坯料的成型，降低283 细粉碎烧结温度、提高致密度。湿磨干磨。284 泥浆的脱水：机械脱水(2025%)、热风脱水(喷雾干燥，10-5cm 毛细管中的水份。449 干燥时容易除去。体积收缩自由水
