复习题无机非金属材料

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）95011405地点S15316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13014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23绪论241材料的重要性252材料的分类263无机非金属材料274新型无机非金属材料282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413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。554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、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7511结合键7612晶体结构7713非晶体结构7814表面结构7915准晶体8011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。8913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、无定形炭以及金属玻璃等组成。92131非晶态材料的种类93表15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103132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105133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。11015准晶体111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12821热学性能129热容130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。14522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16023物理和化学性能161231导电性能导体电阻率109CM163磁性164光学性能165化学性能1661离子导电167半导体104109CM168当固体中存在离子扩散运动时，就有可能产生离子导电。1692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253或4EV175禁176带177能隙178带隙179价带180232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。187233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。193234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198ATR1199物质吸收光时，外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。204235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21231陶瓷材料的分类和制备工艺21332陶瓷的组织结构与性能21433传统陶瓷材料21534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226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。22931陶瓷材料的分类和制备工艺230311陶瓷的分类2311、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）2362、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。245312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。2602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，105CM毛细管中的水份。449干燥时容易除去。体积收缩自由水排出体积。450自由水（机械结合水、收缩水）451吸附水（物理化学结合水、平衡水）452化学结合水453指包含在物料分子结构内的水454分，如结晶水、结构水等。455化学结合水的排出属烧成问题。456存在于物料内直径1000下进行热处理时，可变成具有微晶体和玻璃相均匀分1270布的材料，此为微晶玻璃。也称为陶瓷玻璃、结晶化玻璃、微1271晶玉石，学名叫做玻璃水晶。1272微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点1273微晶玻璃的特性1274它属于玻璃制品，但受热不胀、遇冷不缩、高温不裂；1275而且比天然石材更坚硬，不易受损，砸不碎、碰不破；1276表面具有天然石材的质感，却毫无光污染；1277其耐酸性和耐碱性甚至比花岗岩、大理石都要优良；1278吸水率接近零，因此不必担心冻结破坏及铁锈、混凝土泥浆、1279灰色污染物渗透内部，所以没有石材吐汁的现象；1280像大规格抛光砖一样密实，可铺地，可挂墙，却没有瓷砖釉石1281褪色的弱点；1282像铝塑复合板一样，可任意着色，外表华丽，却不像铝塑板那1283样怕氢化、不耐腐蚀；1284不含任何放射性物质，是一种绿色环保材料；1285易加工成型。1286（2）金属玻璃1287大部分的金属在冷却时都会结晶，原子排列成有规则的图案，1288叫做格构LATTICE。但如果结晶不出现，原子便会随机排列，1289成为金属玻璃，又称非晶态合金。1290金属玻璃并不透明，它拥有独特的机械和磁性特质（强度高，1291硬度大，且具有一定的韧性和刚性），不易破碎和不易变形，1292被人们赞扬为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”。1293是制造变压器、高尔夫球棒和其他产品的理想物料。1294（3）激光玻璃1295激光玻璃由基质玻璃掺入激活离子形成。1296激光玻璃的各种物理化学性质主要由基质玻璃决定，1297而它的光谱性质则主要由激活离子决定。1298透明度高、光学均匀性好、化学稳定性高、有一定的机械强度和1299良好的光照稳定性及热导性等。1300广泛应用于各类型固体激光器中，并成为高功率和高能量激光器1301的主要激光材料。1302（4）光致变色玻璃1303光致变色玻璃受蓝紫、紫外等短波长光和日光照射后，玻璃能1304够在可见光区产生光吸收而自动着色，着色深度会随光照的强弱1305而改变；光照一旦停止又可逆的自动恢复到初始的透明状态。1306（5）电致变色玻璃1307透过率吸收率反射率11308电致变色玻璃是指在电场作用下引起颜色变化的玻璃，这种变化1309为可逆的，连续可调的。1310因此可实现由人的意愿调节光照度的目的；同时，电致变色系统1311通过选择性地吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散，可减少1312建筑物在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须耗费的大量能源。1313（6）防弹玻璃1314防弹玻璃是在夹层玻璃的基础上，经过工艺和结构的改进，制造1315成具有防弹、防爆等特性的玻璃。1316防弹玻璃是由玻璃（或有机玻璃）和优质工程塑料经特殊加工得到1317的一种复合型材料，它通常是透明的材料，是将聚碳酸酯纤维层夹1318在普通玻璃层之中。1319在炸弹攻击和意外爆炸事件中，防炸弹玻璃可以最大限度地减少爆1320炸冲击波超高荷载和高速飞溅的玻璃碎片所造成的直接伤害，减少1321受攻击设施或爆炸中心周围设施的修复费用。1322防护原理1323防炸弹玻璃在爆炸冲击波能量形成的荷载剧增，增大几倍甚至几十倍条件1324下保持不穿透，玻璃保持性值RET1。1325而单片玻璃包括浮法玻璃，钢化玻璃，中空玻璃一旦破碎，只要稍超过1326临界破碎压力RET很快就跌到03以下，玻璃碎片散落，出现穿透性破坏。1327（7）生物玻璃1328主要以NA2OCAOSIO2P2O5体系为基础。1329生物玻璃是利用玻璃或玻璃陶瓷制成的人工骨、人工牙齿1330等，将其植入人体内，玻璃中的磷酸钙在骨骼与玻璃连接的1331骨胶层中形成羟基磷灰石晶体，从而使骨质细胞长入玻璃内1332与生物体牢固结合，起到修复骨组织、恢复其功能的作用。1333445未来的玻璃1334智能玻璃1335冬暖夏凉的玻璃（VO22W的镀膜玻璃）1336能自我清洁的玻璃（“LOTUS”）1337不沾水的玻璃1338纳米涂层二氧化硅磷酸钛化合物氧化锡。1339具有超亲水、防静电、防雾、防结露等特性。1340可代替窗帘的玻璃（电致变色窗）1341第5章水泥134251硅酸盐水泥概述134352硅酸盐水泥熟料矿物的结构特征134453硅酸盐水泥的水化与硬化134554其他品种水泥1346一、胶凝材料概述1347胶凝材料是指那些通过物理、化学作用，能从浆体1348变成坚固的固体，并能胶结其他物料，形成具有一1349定机械强度的固体物质，如石膏、石灰、水泥等。1350既能在空气中硬化，又能在水中硬化，1351并保持和发展其强度。1352耐水性好，可用于潮湿环境或水中。1353有机胶凝材料沥青、树脂、橡胶等1354无机胶凝材料13551356水硬性胶凝材料1357气硬性胶凝材料1358各种硅酸盐水泥1359水硬性石灰1360石膏、气硬性石灰、1361水玻璃等1362只能在空气中凝结硬化，也只能1363在空气中保持和发展其强度。1364耐水性差，不宜用于潮湿环境。1365凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气1366中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶1367结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水硬性水泥，简称水泥。1368气硬性水泥（镁氧水泥）1369应用最广泛、研究最深入的一种。1370硅酸盐水泥1371铝酸盐水泥1372水硬性水泥1373硫铝酸盐水泥1374氟铝酸盐水泥1375铁铝酸盐水泥137651硅酸盐水泥概述1377凡以适当成分的生料烧至部分熔融得到的以硅酸钙为主要成分1378的硅酸盐水泥熟料，加入适量的石膏，磨细制成的水硬性胶凝1379材料，称为硅酸盐水泥，也称为纯熟料水泥，又名波特兰水泥1380PORTLANDCEMENT。1381512水泥的制备工艺1382“两磨一烧”1383石灰质原料1384石膏1385粘土质原料1386配料1387磨细1388生料1389煅烧1390温度达14501391熟料1392粉磨1393水泥1394校正性原料1395混合材料1396水泥的制备工艺示意图1397513硅酸盐水泥的技术性能13981细度1399水泥的细度是表示水泥磨细的程度或水泥分散度的指标，1400它对水泥的水化硬化速度、水泥的需水量和易性、放热速1401度以及强度都有影响。1402我国水泥标准规定008MM方孔筛筛余不超过15。14032需水量1404是水泥为获得一定稠度时所需的水量1405硅酸盐水泥的标准稠度需水量一般为2528。14061水泥细度水泥越细，需水量越大。14072水泥的矿物组成C3A需水量最大，C2S需水量最小。14083泌水性1409在拌制混凝土时，为保证必要的和易性，往往要加入比1410水泥标准稠度需水量更多的水分。这些多余的水分在混凝土1411成形后如能均匀地分布在其中，则对混凝土性能影响较小。1412如果经一段时间后水分离析出来，则会产生混凝土的分层，1413削弱水泥浆与砂、石等骨料的胶结作用，使混凝土的性能变1414坏。这种水分的离析现象称为泌水性。1415矿物组成熟料矿物中C3A含量愈多，泌水性愈小；1416细度细度小，泌水性小。14174凝结时间1418从加水时算起，开始凝结的时间称为初凝时间；1419浆体流动性完全消失的时间称为终凝时间。1420硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45MIN，1421终凝时间不得迟于12H。1422熟料矿物组成与结构如C3A水化最为迅速1423细度和水灰比1424温度1425外加剂等1426假凝现象1427假凝是水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。1428室温下能够稳定存在，当其数量增加到一定程度时，就足以阻碍粒子的相1429对移动，使浆体产生瞬时凝结。所以，在水泥粉磨时通常都掺有石膏。1430熟料中C3A含量偏高（C4AH13）1431石膏掺入量较多1432水泥粉磨时受到高温（二水石膏脱水半水石膏1433水泥调水后1434形成针状结晶网状结构，从而引起浆体固化）1435含碱较高的水泥（硫酸钾石膏钾石膏结晶，迅速长大）14365强度1437水泥的强度随着时间的增长而增加，1438所以必须说明养护年龄143928天以前的强度称为早期强度；144028天及其后的强度称为后期强度；14413个月、6个月或更长时间的强度称为长期强度。1442C3S具有较高的早期强度，1443而C2S的早期强度较低，1444但后期强度较高。14456水化热1446水泥的水化热是由各类熟料矿物水化作用所产生的。1447对大体积的混凝土来说，水泥的放热量大、放热速度快是有害的。1448用于建造大坝的水泥常用低热水泥，或采用人工冷却等措施。1449水化热大小C3AC3S、C4AFC2S14507体积安定性1451水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。1452如果水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即为体积安定性不良，会1453使水泥制品或混凝土构件产生膨胀性裂缝，甚至引起严重事故。1454熟料中所含的FCAO或FMGO都1455是过烧的，熟化很慢，在水泥硬1456化后才进行熟化，这是一个体积1457膨胀的化学反应，会引起不均匀1458的体积变化，使水泥石开裂。1459掺入的石膏过多1460水泥硬化后，过多的石膏会继续与固态的水化1461铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙，体积约1462增大15倍，从而引起水泥石开裂。1463抗渗性14648耐久性抗冻性1465抗侵蚀性1466（1）抗渗性1467抗渗性是指抵抗各种有害介质进入内部的能力。1468渗透系数KC1469R214701471C常数；总孔隙率；流体的粘度1472R孔的水力半径（孔隙体积/孔隙表面积）1473凝胶孔对抗渗性实际上无影响，1474K主要决定于毛细孔060，集料中含有相当1533数量的活性SIO2，并且在有水存在或处于潮湿环境中。1534532硅酸盐水泥的水化反应过程15351水泥熟料矿物的水化1536（1）硅酸钙矿物的水化1537CS在一般条件下不具有水化反应能力。1538C2S在一般条件下具有很小的水化反应能力，以致1539认为它在常温下也不具有水化反应能力。1540C2S具有明显的水化反应能力，但水化反应较慢。1541C3S具有比较强烈的水化反应能力。1542铝酸钙矿物（C3A）的水化1543（迅速）1544常温1545常温1546C3AH61547当液相的CAO浓度达到饱和时，则15483CAOAL2O3CAOH212H2O4CAOAL2O313H2O1549或C3ACH12HC4AH131550（室温下稳定）1551当其数量增加到一定程度时，就1552足以阻碍粒子的相对移动，使浆1553体产生瞬时凝结。所以，在水泥1554粉磨时通常都掺有石膏。15552硅酸盐水泥的水化1556是熟料中各种矿物水化的综合结果1557钙矾石形成期15581559C3A率先水化，在石膏存在的条件下，迅速形成钙矾石；1560C3S、C4AF也很快水化，生成相应的水化产物；C3S水化期1561C2S及其它矿物水化较慢，随着水化过程的不断进行，水化产物1562增多，由于水化产物的溶解度小于熟料矿物，所以就结晶沉淀1563出来，沉淀出来的水化产物晶体互相交叉连生而形成网络结1564构，使水泥浆体硬化并具有强度。结构形成和发展期1565533水泥的凝结与硬化过程1566水泥加水拌成的浆体起初具有可塑性和流动性。随着水化反应的1567不断进行，浆体逐渐失去流动性，转变为具有一定强度的固体，1568这个过程称为水泥的凝结和硬化。1569水化是水泥产生凝结硬化的前提。1570水泥硬化并形成人造石的决定性条件是1571水泥水化能否形成足够数量的稳定的水化物；1572这些水化物能否彼此连生并形成网状结构。1573水泥的凝结与硬化是同一过程中的不同阶段，1574凝结标志着水泥浆体失去流动性而具有一定的塑性强度；1575硬化表示水泥固化后所建立的结构具有一定的机械强度。1576第6章耐火材料157761耐火材料的分类157862耐火材料的组成157963耐火材料的宏观组织结构和性能158064定形耐火材料158165不定形耐火材料158266耐火纤维1583二、耐火材料概述1584耐火材料是指耐火应不低于1580的无机非金属材料，1585是以铝矾土、硅石、菱镁矿、白云石等天然矿石为原料1586经加工后制造的非匀质耐高温结构材料。1587除天然原料外，现在，采用某些工业原料和人工合成莫来石、尖晶石、1588碳化硅等原料制造的耐火材料也日益增多。158962耐火材料的组成1590621化学组成1591高熔点化合物1592（第二周期主族的硼、碳、氮、氧的化合物）1593是构成耐火基体的成分。可以是元素、氧化物或其它化合物1594主成分1595降低耐火性能；1596杂质成分1597副成分1598添加成分结合剂、矿化剂、稳定剂、1599用量少、改性能力强，1600对主性能无严重影响。1601抗氧化剂、烧结剂等。1602622矿物组成1603取决于制品的化学组成和工艺条件1604矿物组成是指由材料中的氧化物或非氧化物形成1605的不同矿物相及其含量。1606结晶相1607耐火材料的矿物相1608微观结构1609主晶相是构成耐火材料的主体。1610指熔点较高起主导作用的结晶相，1611是填充在主晶相之间的其它不同成分的结晶相和玻璃相。1612既可是结晶相，也可是玻璃相，或结晶相和玻璃相的混合物。1613其含量不多，但对制品的某些性质影响极大。161463耐火材料的宏观组织结构和性能1615631宏观组织结构1616从宏观上看，耐火材料是由固相包括结晶相和玻璃相和气孔两1617部分构成的非均匀体。其中各种形状和大小的气孔与固相之间的1618宏观关系包括它们的数量、大小、外布和结合状况等构成耐火1619材料的宏观组织结构，通常能用肉眼和物理方法测定。16201621气孔率1622体积密度1623真密度1624透气度16251、气孔率1626封闭气孔1627封闭气孔（或闭口气孔）1628开口气孔1629开口气孔1630贯通气孔1631开口气孔1632贯通气孔1633图182耐火制品中的气孔类型1634显气孔率（或开口气孔率，B）是指开口气孔（包括1635开口气孔和贯通气孔）和总气孔体积的百分比。1636开口气孔体积1637V1V21638V01639闭口气孔体积1640气孔总体积1641V11642V01643耐火材料中含有的气孔总是能降低材料的导热能力。1644热学性能1645632耐火材料的性能16461热学性能1647预留膨胀缝1648力学性能1649高温使用性能1650（1）热膨胀性1651热膨胀是指制品在加热过程中的1652长度或体积变化。1653线体膨胀率和线体膨胀系数。1654线膨胀系数是预留膨胀缝和砌体1655总尺寸结构设计计算的关键参数。1656温度/1657图62耐火材料的热膨胀曲线16581镁砖；2硅砖；3铬镁砖；4半硅砖；16595粘土砖；6高铝砖；7粘土砖1660（2）热导率1661反映耐火材料的保温效果1662热导率T（或导热率、导热系数）是指单位时间内，1663单位温度梯度时，单位面积试样所通过的热量。1664耐火材料的热导率与其化学组成、组织结构及温度有密切关系。1665材料的化学组成越复杂、杂质越多、添加成分形成的固溶体越1666多，热导率降低越明显；晶体结构越复杂的材料，热导率越小。1667如T,MGAL2O420），对位错的滑移（金属1813基）或分子链运动（聚合物基）没有多大的阻碍作用，强化效果不显著。1814颗粒增强复合主要不是提高强度，而是改善耐磨性或综合力学性能。181574弥散强化型复合材料1816弥散强化复合材料是将颗粒01001M，体积分数约1151817高度弥散地分布在基体中，使其阻碍导致塑性变形的位错运动1818金属基体或分子链运动聚合物基体，增强强度。1819强化效果与颗粒直径、体积分数有关。1820质点尺寸越小，体积分数越高，强化效果越好。1821弥散强化CUAL2O3复合材料1822为了使陶瓷既可以耐高温又不容易破碎，人们在制作陶瓷的粘土里加1823了些金属粉，制成了金属陶瓷（CERMET）。1824因此，金属陶瓷既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、1825抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性。182675纤维增强型复合材料1827纤维增强复合材料是以非金属为基体，以各种纤维（玻璃纤维、碳1828纤维、碳化硅纤维、金属纤维等）作为增强材料的复合材料。1829其中，纤维是材料的主要承载组分，其增强效果主要取决于纤维的1830特征、纤维与基体间的结合强度、纤维的体积分数、尺寸和分布。1831纤维增强无机非金属基复合材料的一般准则是1832为使载荷从基体向纤维传递，应选用高强度高模量纤维，1833即EFEM，最好EF2EM；1834为给基体预加压应力，应选用热膨胀系数相匹配的系列，1835通常纤维的热膨胀系数应大于基体的热膨胀系数，FM；1836为了阻止裂纹扩展，应选用断裂韧性大于基体断裂韧性的1837纤维，纤维成为裂纹扩展的障碍物；1838为了使扩展着的裂纹弯曲，应考虑适当弱的纤维基体界面或1839控制适当的纤维直径小于基体中典型裂纹尺寸；1840从相变韧化考虑，通过剪切变形后应使体积膨胀，即V0；1841纤维与基体在制备条件下不发生有害反应，纤维性能不降低。1842第8章功能无机非金属材料184381物理效应与功能无机非金属材料184482功能无机非金属材料的分类184583功能无机非金属材料举例1846功能材料指的是在力、声、热、电、磁、光等外场作用下，1847其性能会发生改变的材料。1848功能金属材料1849功能无机非金属材料1850功能高分子材料1851复合材料185281物理效应与功能无机非金属材料1853811电光效应与材料1854在电场作用下，材料的光学性质如吸收、透过、折射、反射等1855随电场的变化而变化，这种效应即电光效应。1856全固态电致变色窗或智能窗1857非线性光学材料1858非线性光学材料就是指那些光学性质依赖于入射光强度的材料。1859由于这些性质只有在激光这样的强相干光作用下才能表现出来，1860所以非线性光学性质又被称为强光作用下的光学性质。1861812电致流变效应与材料1862电致流变现象当所加电场强度增大时，体系的表观粘度1863随之增大，体系从液体向凝胶状固态转变；而当去除所加电1864场后，体系可以在瞬间重新回复到原始状态的现象。1865电致流变液体也称机敏液体（分散相颗粒分散介质）的主要1866特征表现在内部结构和表观粘度及屈服应力等流变学性质随1867外加电场强度的变化而发生快速、可逆的变化。1868产生原因施加电场时，液体中的分散相粒子发生极化、电偶1869极作用，导致粒子上正负电荷中心分开，使其一端带正电，一端1870带负电，于是带电粒子间就会依靠静电引力作用而结合成链状或1871网络结构，使得流变特性发生急剧改变；而当去掉电场后，粒子1872间相互吸引作用消失，恢复原有液体结构和性质。1873电致流变材料结构和性能的瞬间可逆变化特性，使它很1874有希望被用作机电一体化和智能机械的理想材料；1875此外，它可作为主动控制材料用于飞机机翼振动控制、1876卫星太阳帆板振动控制、空间站对接过程中的低频振动1877控制、减振器、阀门及汽车的传动离合器等方面。1878813铁电性与材料1879某些材料的极化强度与施加电场间显示出非线性特性，1880形成电滞回线，其性质类似于磁滞回线。这一现象称为1881铁电现象，这类材料叫铁电体其实材料中并不含铁。1882用作铁电体的材料主要有钛酸盐、锆酸盐和铌酸盐，如1883BATIO3、PBTIO3、PBZRO3、LINBO3及它们的固溶体等。1884铁电材料的一个重要应用是用于制作永久半导体存贮器。1885这种存贮器具有高存取速度、高密度、抗辐照及低操作电1886压等特性，可用作微传动器、光学波导装置、立体光学调1887制器、动态随机存取存贮器、薄膜电容器、压电传动器、1888热电探测器及表面声波装置等。1889814铁磁性与材料1890软磁材料铁芯1891硬磁材料永久磁铁、1892“磁记录”材料1893硬磁材料1894软磁材料1895矩磁材料1896矩磁材料存贮元件1897铁磁性材料在生物医学领域也有重要应用。1898如含铁磁性微晶体LIFE5O8的AL2O3SIO2P2O5系统微晶玻璃可1899作为癌肿块人工热处理的热种子。1900其原理是在交变磁场作用下，因微晶体的磁滞回损失而导1901致发热。如将这种铁磁性微晶体导入肿块内，就可以对癌肿1902块进行局部加热，癌细胞结构在43以上温度将被破坏。1903具有类似功能的微晶玻璃还有含FE2O3的CAOSIO2系材料。1904815压电效应与材料1905在外界应力作用下，某些晶体的结构发生变形，好像电场施加在1906铁电体一样，有偶极矩形成，在相应晶体表面产生极化电荷；如1907果施加相反电压，则电位符号改变。这些材料还具有相反效应，1908如将其置于电场中，会发生弹