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1、4 无机非金属材料及其性能特点4.1 陶瓷陶瓷是陶器与瓷器的总称。它是一种既古老而又现代的材料，亦称无机非金属材料，具有耐高温、耐腐蚀、硬度高、绝缘等优点。按其原料的来源不同，陶 瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷。4.1.1 普通陶瓷普通陶瓷是以天然硅酸盐矿物为原料（粘土、长石、石英），经过原料加工 成型、烧结而成，因此又叫硅酸盐陶瓷。普通陶瓷分为日用陶瓷和工业陶瓷两大 类。日用陶瓷主要是用作各种日用器皿。工业陶瓷包括建筑卫生瓷、化学化工瓷、表 3.6 各类日用陶瓷的配料、性能特点及应用日用陶瓷类型原料配比（）烧结温度（亡）性能特点主要应用长石质瓷长石20-30石英25-35黏土 40-501250
2、1350洁白，半透明，不透 气，吸水率低，坚 硬.强度高，化学稳 定性好餐具，茶具，陈设瓷 器，装饰美术瓷器， 一般匸业制品绢云母质瓷绢云母3050 高岭土 3050石英15-25其他矿物5-101250-1450同长石质瓷，但透 明度、外观色调好餐具茶具，工艺美 术制品骨灰质瓷、 磷灰石骨灰20-60 长石8-22 高岭土 25-45石英920 黏土 40501220-1250白度高，透明度好， 瓷质软，光泽柔和， 但脆，热稳定性差髙级餐具，茶具，高 级工艺美术瓷器日用滑石质瓷滑石73 长石12 高岭土 11黏土 413001400良好的透明度，热 稳定性好，较尚的 强度和电性能高级日用器皿
3、，一 般电丁陶轻4.1.2 特种陶瓷特种陶瓷，又称现代陶瓷、精细陶瓷、先进陶瓷、高性能陶瓷等，包括特种 结构陶瓷和特种功能陶瓷，是采用纯度较高的人工合成化合物（如 Al2O3、ZrO2、 SiC、Si3N4、BN 等），经配料、成型、烧结而制得。常见的特种陶瓷及其性能 特点和应用在下表给出。分类陶瓷熔点（C）性能特点应用氧 化 物Al2o32050抗氧化性好，硬度高，红硬性高，电 阻率高，导热率低耐火材料，刀具，金属拔丝模，电绝 缘材料，绝热材料ZrCh2715耐高温，能抗熔融金属的侵蚀冶炼堆竭，炉子、反应堆绝热材料， 陶瓷材料增韧剂，汽车冬件BeO2570导热性好，热稳定性高，强度不高， 但
4、抗热冲击性好制造圮竭，真空陶瓷和原子反应堆 陶瓷，气体激光管、晶体管散热片， 集成电路的基片和外壳MgO2800能抗各种金属碱性渣的作用，热稳 定性差，高温易挥发炉衬的耐火砖ThO2305()具有放射性，熔点和密度很高堆甥，动力反应堆中的放热元件， 电炉构件碳 化 物SiC2600热导率高，热膨胀系数小加热元件、石墨表面保护层以及砂 轮和磨料B4C2450硬度极高，抗磨粒磨损能力强，熔 点高，但高温下会快速氧化，并与 热或熔融黑色金属反应磨料，超硬质工具材料氮 化 物Si3N41900硬度高，摩擦系数低，具有自润滑 作用，抗氧化性好，抗热冲击性好， 耐腐蚀优良的耐磨减摩材料，高温结构材 料，耐
5、腐蚀材料BN （六方）3000硬度较低，可切屑加工，导热性、耐 热性好，有自润滑作用，高温耐腐 蚀，绝缘性好高温耐磨材料，电绝缘材料，耐火 润滑剂BN （立方）硬度接近金刚石，抗高温氧化金刚石代用品，耐磨切削刀具，高 温模具、磨料4.2 玻璃玻璃是一类非晶态的无机非金属材料，在现代科学技术和日常生活中有着重 要的应用。玻璃的主要组分及其功能有：SiO2 :硅酸盐玻璃的主要成份，构成玻璃的骨架；Na20：是制造玻璃的助熔剂，可以大大降低玻璃液粘度；CaO：加速玻璃熔化，提高玻璃稳定性；A12O3：提高玻璃机械强度、降低玻璃热膨胀系数等。表 3.8 常用玻璃的成分、性能特点及应用玻璃 种类成分性能
6、特点应用SiQNa2OCaOA】2（）3BzOj其他平板玻璃71 7314 166 100.5-2.5低成本窗玻璃等广泛应用高硅氧玻璃964抗热冲击、耐腐蚀实验室玻璃仪器瓶罐玻璃70 7513.5175.5-9154MgO低熔点、易加工玻璃瓶罐玻璃纤维551615104MgO易拉丝玻璃纤维丝光学铅玻璃137PbO,8K2O高密度、髙折射率光学棱镜等石英玻璃79 852.260.1-0.61.9-2.510.3-13抗热冲击、耐腐 蚀、高机械强度实验室玻璃仪器、 烤箱器皿微晶玻璃43.514305.56.5TiC)2,O.5AS2O3易制造、抗热冲 击、高机械强度烤箱器皿4.3 水泥及混凝土水泥
7、是一种能在空气、水中硬化并将砂子、石头等颗粒黏结成一个整体的水 硬性胶凝性材料。由水泥将砂石黏结成一个整体，就是混凝土，大量应用于修桥 铺路工程。建筑工程中常用的钢筋混凝土是将钢筋搭乘骨架，而后浇筑混凝土而 成。硅酸盐水泥由熟料、石膏和混合材料组成。熟料主要以硅酸钙为主要成分， 是水泥的主要成份。石膏以天然石膏为主，用来调整水泥的凝结时间。混合材料 主要是用来提高水泥抗水性、降低水泥成本、调整水泥标号。水泥的强度是衡量其质量的主要指标。一般标号越大，水泥的强度越高。混凝土可以看着是水泥和砂石组成的复合材料。水泥及混凝土的性能见下表。表 3.9 各标号水泥的强度标号抗压强度/MPa弯曲强度/MP
8、a3d7d28d3d7d28d425R22.042.44.06.552523.052.54.07.0525R27.052.55.07.0硅酸盐水泥62528.062.55.08.0625R32.062.55.58.0725R37.072.56.08.532512.032.52.55.542516.042.53.56.5425R21.042.54.06.5普通硅酸盐水泥52522.052.54.07.0525R26.052.55.07.062527.062.55.()8.0625R31.062.55.58.027513.027.52.532515.032.53.0粉煤灰、火山灰、42521.042.54.0425R19.04254.0矿渣水泥52521.052.54.0525R23.052.54.5625K28.062.55.0表 3.10 常规混凝土的力学性能抗压 强度弯曲 强度抗拉强度弹性 模量延伸率断面收缩率热膨胀系数密度(kg/cm3)普通轻质35 MPa6 MPa3 MPa28 GPa0.0010.05-0.1iox io_6/r23001800
