无机材料工学-考试重点

无机非金属材料：由特定元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤化物、卤化物、硼化物、硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等组成的材料，几乎包括金属材料、有机高分子材料以外的所有材料。(传统武器非材料，新武器非材料)特征：高温、化学稳定性、高强度硬度、电绝缘、韧性差陶瓷：传统上，“陶瓷”是指以粘土为主要原料，与其他天然矿物原料一起经过粉碎、混合、成型、煅烧(结)等过程制成的所有不同产品。广义陶瓷概念：以陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和产品的统称。根据陶瓷用途分类：普通陶瓷、特殊陶瓷(结构陶瓷和功能陶瓷)粘土：各种水性铝硅酸盐矿物的混合物，颜色多样，分布细粘土：泥岩风化后留在原地的黏土层第二次粘土：风化形成的粘土，是由风雨移至别处而沉淀形成的黏土层原因：风化残留、热液变形、沉积类型化学成分：主要化学成分为SiO2、A12O3和结晶水(H2O)矿物组成：高岭石Al2O32SiO22H2O蒙脱土：蒙脱土Al2O34SiO2nH2O(n2)叶蜡石al 2 o 34 SiO 2 H2O伊利诺伊州K2O3Al2O36SiO2 2H2O黏土中的杂质矿石可塑性：可塑性是粘土粉碎后，用适量的水调整，混合后捏成泥块，在一定外力的作用下，可以在没有裂纹的情况下随意改变其形状，消除外力后，仍然保持力施加时的形状的性能。(1)塑料指数：塑料极限和液体极限(含水量)之间的差异；塑料极限：粘土-水系统具有塑性所需的最低含水量。液体极限：粘土-水系统具有塑性允许的最大含水量。(2)塑料指标：在工作水分下，粘土泥计算为外力首次产生裂纹时应力和变形的乘积。触变：粘土泥或塑料泥震动或搅动时，粘度降低，流动性增加，静态后可以逐渐恢复原状。相反，如果将相同的泥浆放置一段时间，在保持原来湿气的情况下，粘度会增加，会出现粘性和硬化现象。上述情况可以重复无数次。黏土的上述特性统称为尿变性。粘土泥收缩：干燥收缩通过收缩燃烧。粘土在陶瓷生产中的作用(1)粘土的塑性是陶瓷坯形成形状，成型后保持形状的必要基础。并且在干燥、煅烧过程中保持形状和强度！2)粘土使注浆泥和釉呈悬浮稳定状态。3)黏土一般是细分散粒子，但有粘结。4)粘土是陶瓷坯烧结时的主体。5)塑性时在一定范围内熔化，有利于烧结致密化。(6)粘土是陶瓷的主要结构和形成陶瓷莫来石晶体的主要来源石英晶体转换应用：控制加热或冷却速度，防止体积效应引起的裂纹。利用体积变化使原料煅烧，有利于粉碎。石英在陶瓷生产中的作用：1)石英是贫瘠的原料，可以对泥浆的可塑性起到调节作用。(2)陶瓷燃烧时石英对陶瓷破坏体体积收缩的影响。(3)在陶瓷中，石英对坯料的机械强度影响很大。4)石英对陶瓷釉的性质影响很大。长石：碱金属和碱土金属铝硅酸盐矿物Albite Na2OAl2O36SiO2钾长石K2OAl2O36SiO2钙长石Ca OAl2O32SiO2钡长石宝Al2O32SiO2长石在陶瓷生产中的作用：1.降低燃烧温度长石是坯料、釉中碱金属氧化物(K2O，Na2O)的主要来源，降低了陶瓷的塑性温度。提高机械强度和化学稳定性熔化的长石融化了部分高岭土分解产物和石英颗粒，促进莫来石晶体的形成和生长，提高了陶瓷的机械强度和化学稳定性3.提高透明度长石熔体填充在每个粒子之间，促进毛坯的致密化。液体过冷在玻璃上起作用，提高陶瓷产品的半透明性。滑石：3mgo 4 SiO 2 H2O；白云石CaCO3MgCO3菱镁矿MgCO3尖晶石MgOAl2O3翡翠MgCO33Al2O35SiO28H2O蛇纹石3 3MgO4SiO22H2O方解石CaCO3硅灰石Cao SiO 2屈光度CaOMgO2SiO2、Sericite (KAl2AlSi3O7(OH，F)2) spodumene Li2OAl2O34SiO2也被称为非云母LiFKFAl2O33SiO2的锂云母。毛坯： (天然或合成)具有通过成分和加工而形成的成型特性的多成分混合物，如原料和添加剂。毛坯准备：原料预处理、原料粉碎、筛选和除铁、泥浆脱水、造粒、陈、泥实践釉适应性：陶瓷坯料和釉具有很好的物理特性，可以防止釉裂或脱落。影响因素：膨胀系数、中间层、釉厚度、吸湿性膨胀颗粒：在原料微粉中添加一定量的增塑剂，产生粒度低、一定假颗粒也有等级、流动性好的块状物(约20 80目)，有利于新陶瓷坯料的压制成型。成型：将配方制成浆料、塑料泥浆、粉末等毛坯或熔体，并将适当的手段和设备变成具有特定形状、强度和特性的毛坯或产品的过程。粘性流动：流体受剪切力作用，剪切变形随着时间的推移而增加，这种变形称为粘性流动。塑胶流：理想本体小于剪应力中的极限值(降伏值)时，不会发生剪切变形，达到极限值时，此变形称为塑胶流。塑性变形：粘性流动和塑性流动引起的变形。影响浆料流动性和稳定性的因素(1)影响固体含量、粒度和形状浆料流动的阻力，1)来自水分子本身的相互吸引；2)固相分子和水之间的吸引力；3)固相粒子相对位移中的碰撞阻力(2)泥浆温度的影响：温度升高，粘度降低。(3)粘土和泥浆处理方法的影响：原料处理、浆料处理。(4)泥浆pH值的影响釉：根据陶瓷坯料的性能要求，以天然矿物原料和部分化学原料为一定比例，在高温下熔化，复盖坯料表面的光泽玻璃质层釉的作用：1)提高钢坯的化学稳定性：提高对液体和气体的可访问性。2)空白表面：美丽，陶瓷艺术价值增加和价值欣赏。提高陶瓷的表面抛光。3)确保维尔莉特不受污染，洗涤方便。4)赋予产品特定的物理和化学特性5)提高陶瓷产品的性能：釉和坯在高温下反应，冷却后整体，正确选择釉公式，釉中产生均匀压缩应力，从而改善陶瓷产品的机械性能、热性能、电性能等影响釉熔化温度的因素主要有釉的化学成分、矿物成分、细度、混合均匀度、煅烧温度、时间等。脱水：全部或部分排除原料或坯中的水分。干燥：脱水的一种形式，通常是干燥，通过加热方法去除材料中的水分。物质中水分结合的方式：化学连接水、(大气)吸附水、自由水(机械连接水)干燥工艺：加热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段、平衡阶段影响干燥速度的因素：1)内部扩散速度2)外部扩散速度3)其他因素：库存形状、大小、设备的结构和大小、干燥方法等。塑料：成型毛坯经过高温处理，形成预期的矿物组成和微结构的一系列物理化学变化，形成一定形状，获得所需性能的过程。烧结：粉末或粉末坯料在特定气氛下在其主要成分熔点以下的温度下加热，以获得具有特定组织和特性的材料或产品的过程。烧结重点考察了组织(气孔)的变化，一般认为烧结以物理变化为主！塑料：将粉末原料加热到一定温度，发生化学反应和相变，获得所需成分和相结构的过程。塑料对原材料大部分进行，主要是特定成分的排除(分解)和结构转换。塑性过程1.化学反应分解、氧化、固相反应、共晶、相变.2.传热对流、传导、辐射传热.3.质量传递扩散.动量传递气体流动繁盛制度：繁盛时实施的温度、压力、气氛的规范，包括温度制度、大气制度、压力制度等。压力制度是保证温度制度和气氛制度实现的条件零压力位置：零压力位置控制方便区分预热(负压)、煅烧(正压)区域之间的火焰，明确氧化和还原阶段。塑料温度：陶瓷坯燃烧时获得最佳特性时的相应温度，即运行时的停止温度。塑料方法：烧一次(本燃烧):上釉的字体直接烧一次，获得产品二次燃烧(此时一次燃烧称为“烧”，二次燃烧称为“上釉燃烧”)“2点一次”:氧化强度减少的温度点，强烈减少的减少，减少气氛的温度在煅烧过程中，陶瓷产品的缺陷包括：变形：泡沫：橙色釉和釉针孔(猪毛孔):坯料染色、烟熏和黑点形成：釉裂、釉、釉不足和釉：裂纹、渣玻璃：未被熔体冷却和结晶的无机物(意思窄)显示玻璃化现象的非晶物质(广义)共性：各向同性、无固定熔点、中间稳定性、凝固梯度和可逆性(变化的可逆性)、从熔化状态转换到玻璃状态时物理和化学性质随温度的连续性(可变性)。玻璃形成温度(Tg)，也称为脆性温度。此温度是玻璃脆性发生的最大温度，也称为退火温度上限，因为它可以消除由于冷却不均而导致的玻璃产品内部应力。Tg=1/2到2/3dm软化温度(Tf)，即玻璃中开始出现液体状态一般特性的温度。粘度相当于109dPaS，也是玻璃灯丝的最低温度。玻璃的构成：硅酸盐玻璃以SiO2为主要成分，还有其他氧化物。玻璃形成体、玻璃中间体、玻璃调节体(网络外体)。玻璃结构的基本特性：短程对齐，远程无序。晶体子理论：玻璃的有序性、不均匀性和不连续性。不规则网络理论：多面体阵列的连续性、均匀性和不规则性硼氧异常：在纯B2O3玻璃中添加Na2O，各种物理特性显示出极值。与在SiO2中添加Na2O后不同。硼异常现象：在钠硅酸盐玻璃中添加氧化硼时，在特性曲线中产生极值的现象。逆玻璃：如果存在两个以上的金属离子，大小和电荷不同，Y2还可以制造玻璃，其特性随着数量的增加而变好。玻璃的热历史：指通过高温下冷却成液体的玻璃使温度区域变形，使温度区域退火的经验。热历史对性格的影响：特性折射率粘度热膨胀系数很快就冷了小尺寸小尺寸大慢慢冷大大小尺寸混合碱效应(中和效应):在二元碱硅玻璃中，当玻璃的碱金属氧化物总量不变时，用一种氧化物代替另一种，与玻璃扩散相关的特性不直线，出现明显的极值。玻璃结构的氧化物分类(根据不规则网络理论，元素与氧的结合，按单结合能量大小划分)网络生成块状氧化物(NF)网络外部氧化物(NM)中间体氧化物(NI)玻璃的相分离：在玻璃高温冷却期间或在一定温度下热处理时，由于内部粒子的移动，某些成分部分聚集在一起，形成两个或多个不同液体或玻璃相的化学过程称为相分离。分相类型：1、液行上方液-液稳定相分离(稳定不混合)2、液相线以下的亚稳态相(亚稳态不溶性)均匀成核：在宏观均匀的玻璃体中，基质内部发生与相边界、缺陷等无关的成核过程(自发成核，固有成核)。不均匀成核：依赖于相边界、晶界或基质的结构缺陷等不均匀部分形成核的过程。微晶玻璃：在控制条件(一定温度制)下，结晶热处理，以具有微晶和玻璃上均匀分布的复合材料取代添加了成核剂(或未添加成核剂)的特定组成的基础玻璃。核剂：贵金属盐；氧化物；氧化物。氟化物；复合核剂。热处理工艺：级联热处理系统：常温核化温度(核化阶段)核化温度结晶温度(结晶阶段)冷却工艺(冷却速度可能更大)。等温系统：等温隔热材料即使适应散热和玻璃热及比热，在成核后也会慢慢结晶。影响粘度的因素：温度、熔体结构、玻璃组成、热历史(由于快速冷却，玻璃粘度较小)粘度测量和计算：鄂霍次克法：T=AX BY CZ D(x、y、Z分别是Na2O、CaO MgO3%、A12O3的质量百分比)工艺重要性：净化、均匀化、成型、热加工玻璃被水侵蚀的过程离子交换反应|-si-o-na h-si-ohnaoh硅羟基水合|-si-oh 1.5 H2O si (oh) 4中和反应Si(OH)4 NaOH Si(OH)3O-Na总反应速度由控制。Si(OH)4是吸水的Si(OH)4硅酸盐凝胶(nH2O)-侵蚀终于停止的保护膜。水分子可以直接进入玻璃*水分子直接破坏网络|-Si-O-Si- H2O 2(-Si-OH)玻璃原料分类：主要原料、辅助原料(净化剂、着色剂、不透明、氧化物、溶剂)、碎玻璃白色307as2o 3 pret用于熔炉熔化，比玻璃液体比重大，沉入坩埚底部，立即升华为蒸汽，吸玻璃的小气泡被排除在玻璃熔体之外。剧毒，蒸汽必须立即排除在野外。作用过程：玻璃的气泡源：a、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氢氧化物等成分的分解；b、成分的挥发性；c、成分之间的氧化还原反应；d，玻璃和耐火材料之间的反应。玻璃液体中存在气体的三种形式1、可见气泡2、物理溶解3、与玻璃液体的某些成分化学结合另外，一些气体吸附在玻璃表面(数量很少)。消除玻璃液体中可见气泡的两种方法1、让大气泡生长，并浮起来，直到裂开。2、小气泡溶解并吸收。措施：1、机械搅拌、鼓泡；2、添加净化剂；3、适当冷却，再利用小气泡均匀化过程的动力学要素扩散，表面张力，玻璃液体的流动。二次气泡：由于温度和火炉的变化而澄清时设定的平衡，从已经净化的玻璃液中产生的小气泡，或通过生长还存在的气泡核而产生的气泡。二次气泡均匀分布在整个玻璃液中，气泡直径小，量大。原因：a、碳酸盐或硫酸盐继续分解。b，含钡玻璃在温度波动时产生气泡。c、溶解气体沉淀；d，产生二次气泡的电化学反应。成型制度：在成型的每个阶段，是指黏度-时间(- t)或温度-时间(T-t)制度。成型方法：首先，人工成型：a)人工吹制：b)自由成型：c)手动