材料工艺学复习资料

材料工艺学复习资料材料工艺学复习资料 1 无机非金属材料定义无机非金属材料 inorganic nonmetallicmaterials 是以某些元素的氧化物 碳化物 氮化物 卤素化合物 硼化物以及硅酸盐 铝酸盐 磷酸盐 硼酸盐等物质 组成的材料 是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称 无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后 随着现代科学技术的 发展从传统的硅酸盐材料演变而来的 无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之 一 2 无机非金属材料工艺学的任务本课程是材料化学专业学生的专业 必修课 通过本课程的学习 使得学生系统掌握无机非金属材料生 产的基本知识 掌握生产工艺的基本原理及生产技术 理解无机非 金属材料生产的基本知识 掌握无机非金属材料基本概念 生产工 艺的基本原理 生产技术 典型无机非金属材料的物化性能 建立 科学系统的无机非金属材料的体系与结构 熟悉无机非金属材料生 产过程的共性与个性 为将来从事无机非金属材料的生产 研发 技术管理的知识和能力 奠定必要的理论基础3 黏土的主要工艺性能4 黏土与适量的水混合 后形成泥团 在外力的作用下 泥团发生变形但不开裂 外力散去 后 仍能保持原有形状不变 黏土的这种性质称为可塑性 5 结合性6 黏土的结合性是指黏土结合非塑性原料而形成良好的可 塑泥团并且有一定的干燥强度的能力 黏土的结合性对于半成口的干燥 修坯和上釉存在着重要的影响 黏土垢结合性由其结合瘠性料的结合力的大小所决定的 而结合力 的大小又和黏土矿物的种类 结构等因素相关 一般来讲 可塑性强的黏土 其结合力也大 7 触变性8 黏土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时 黏度会降低 而其流动性则会增加 静止后逐渐恢复原状 此外 泥浆放置一段时间后 在保持原水分不变的条件下也会出现 变稠和固化的现象 黏土的这种性质称为触变性 9 收缩黏土泥料在一定温度下干燥时 由于颗粒间水分的排出 颗 粒之间相互靠拢以及颗粒间距缩短而引起的体积收缩 称为干燥收 缩 干燥后的黏土泥料经过高温煅烧时 由于发生诸如脱水作用 分解 作用 莫来石的生成 石英的晶型转化 易熔杂质的转化以及各类 熔融物填充质点间空隙等一系列物理化学变化 使得黏土泥料进一 步收缩 称为烧成收缩 成型黏土样品经过干燥和煅烧后的尺寸总变化称为总收缩 10 烧结黏土是由多种矿物混合而成的 没有固定的熔点 而是在一 定的温度范围内逐渐软化 11 当黏土在加热煅烧的过程中 到达一定温度 800 900 后 继续升高温度时 黏土中低共熔物质开始熔化 液相出现并逐渐 增加 填充在固体颗粒之间 由于液相表面张力的作用 使得未熔 颗粒进一步靠拢 引起体积急剧的收缩 气孔率下降 密度提高 这种对应体积开始急剧变化时的温度称为开始烧结温度 12 当温度继续升高时 收缩将不断增大至最大值 气孔率降至最小 值 密度达到最大值 黏圭完全烧结 此时对应的温度称为烧结温 度13 洁净燃料14 清洁燃料是指燃烧时不产生对人体和环境有害的 物质 或有害物质十分微量 如天然气 液化石油气 清洁煤气 醇醚燃料 甲醇 乙醇 二甲醚等 生物燃料 氢燃料等 15 陈腐16 含义在陶瓷制造中 陈腐还指把混合好的泥料放置一段 时间 使泥料之间充分反应和混合均匀 也叫陈化 17 玻璃分相的实质和多孔玻璃的制造原理18 所谓的分相就是在一 定温度下 玻璃里面的硼 钠等离子出现的一定程度的聚集 形成 了富硼相 富钠相区域 玻璃的材质不再均匀分布 而是形成的有较大区别的不同区域 这类现象称为分相制备原理及方法 以玻璃分相法为例 1 玻璃熔融 选择具有分相能力的玻璃组成 将其原料在1200 1500 的高温下 熔融 冷却后获得均匀的玻璃 2 分相处理 将得到的玻璃在稍高于玻璃转变温度条件下热处理一定的时间 使 玻璃分相 通过调节热处理的温度和时间可以自由控制多空玻璃的孔径 3 酸处理 通过分相处理而分离成两相的玻璃 通常一相易溶于酸 而另一相 难溶于酸 所以 将分相玻璃浸渍在酸性溶液中 易溶于酸的一相 被溶解 而另一相被作为骨料保存下来 就形成了多孔玻璃19 触变 性触变性物体 如涂料 受到剪切时 稠度变小 停止剪切时 稠 度又增加或受到剪切时 稠度变大 停止剪切时 稠度又变小的性 质 即一触即变的性质 20 玻璃退火的作用玻璃的退火主要是指将玻璃置于退火窑中经过足 够长的时间通过退火温度范围或以缓慢的速度冷却下来 以便不再 产生超过允许范围的永久应力和暂时应力 或者说是尽可能使玻璃 中产生的热应力减少或消除的过程 21 煅烧在一定温度下 于空气或惰性气流中进行热处理 称为煅烧 或焙烧 煅烧过程主要发生的物理和化学变化有 1 热分解 除去化学结合水 CO2 NOx等挥发性杂质 在较高温度下 氧化物 还可能发生固相反应 形成有活性的化合状态 2 再结晶 可得到一定的晶形 晶体大小 孔结构和比表面 3 微晶适当烧结 以提高机械强度 煅烧是天然化合物或人造化合物的热离解或晶形转变过程22 烧成烧 成是将硅酸盐制品在一定条件下进行热处理 使之发生一系列物理 化学变化 形成预期的矿物组成和显微结构 从而达到固定外形并 获得所要求性能的工序 生产硅酸盐制品的主要工序之一 将生坯或生料在高温下煅烧而成制品或熟料的过程23三传过程 三 传一反 概括了化工生产过程的全部特征 传递过程被认为是单元操 作的理论基础 开辟了化学工程发展过程的第二个历程 三传 为动量传递 流体输送 过滤 沉降 固体流态化等 遵 循流体动力学基本规律 热量传递 加热 冷却 蒸发 冷凝等 遵循热量传递基本规律 和质量传递 蒸馏 吸收 萃取 干燥 等 遵循质量传递基本规律 一反 为化学反应过程 简称为 三传一反 24 无机胶凝材料 inorganic cementingmaterial 建筑材料中 凡是自身经过一系列物理 化学 作用 或与其他物质 如水等 混合后一起经过一系列物理 化学 作用 能由浆体变成坚硬的固体 并能将散粒材料 如砂 石等 或块 片状材料 如砖 石块等 胶结成整体的物质 称为胶凝材 料 26 耐火材料耐火度不低于1580 的一类无机非金属材料 耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下 抵抗高温作用 而不软化熔倒的摄氏温度 但仅以耐火度来定义已不能全面描述耐火材料了 1580 并不是绝 对的 现定义为凡物理化学性质允许其在高温环境下使用的材料称为耐火 材料 耐火材料广泛用于冶金 化工 石油 机械制造 硅酸盐 动力等 工业领域 在冶金工业中用量最大 占总产量的50 60 27 混泥土拌合物的和易性和易性是指混凝土拌合物易于施工操作并 能获得质量均匀 成型密实的性能28 水玻璃的硬化机理29 石灰的 硬化机理石灰硬化石灰浆体的硬化包括两个同时进行的过程干燥和 碳酸化 石灰浆在干燥环境中 多余的游离水逐渐蒸发 使颗粒聚结在一起 同时生石灰浆体的内部形成大量的毛细孔隙 另外 当水分蒸发时 液体中氢氧化钙达到一定程度的过饱和 从 而会产生氢氧化钙的析晶过程 加强了石灰浆中原来的氢氧化钙颗 粒之间的结合 石灰浆能吸收空气中的二氧化碳而碳酸化30 混凝土的常用外加剂种 类和主要作用 2 混凝土外加剂是指为改善和调节混凝土的性能而掺加的物质 混凝土外加剂在工程中的应用越来越受到重视 外加剂的添加对改 善混凝土的性能起到一定的作用 但外加剂的选用 添加方法及适 应性将严重影响其发展 二 混凝土外加剂按其主要功能分为四类 1 改善混凝土拌合物流变性能的外加剂 包括各种减水剂 引气剂和泵送剂等 2 调节混凝土凝结时间 硬化性能的外加剂 包括缓凝剂 早强剂和速凝剂等 3 改善混凝土耐久性的外加剂 包括引气剂 防水剂和阻锈剂等 4 改善混凝土其它性能的外加剂 包括加气剂 膨胀剂 着色剂 防冻剂 防水剂和泵送剂等 三 外加剂在改善混凝土的性能方面具有以下作用 1 可以减少混凝土的用水量 或者不增加用水量就能增加混凝土的 流动度 2 可以调整混凝土的凝结时间 3 减少泌水和离析 改善和易性和抗水淘洗性 4 可以减少坍落度损失 增加泵