中南大学粉冶院无机非材料期末复习

1、实用标准文案1、举例说明无机非金属材料如何引领科技进步。2、从化学键说明无机非金属材料的物理特性。3 、硅酸盐晶体结构的类型有几种 ?各类型的典型矿物有哪些？4、粘土的化学组成与矿物组成？粘土的工艺性能包括哪些？5、长石、粘土、石英在无机材料生产中的作用？6、二氧化锆、石英的晶体结构转变有何特点？如何在实际生产中加以应用7、如何理解原料粉碎球磨过程中的机械力化学行为和助磨剂的助磨机理？8、先进无机材料粉末的制备方法有哪些？9、原料为什么要进行预处理？10 、简述陶瓷的显微结构的内容及其分析方法11 、无机材料烧结过程的主要传质机理12、什么是晶界？晶界的特点有哪些？什么是晶界工程？13、什么是

2、二次再结晶？在工艺上如何防止？14、固相烧结和液相烧结的机理15、简述普通陶瓷烧成过程的主要物理化学变化。烧成制度制定的依据有哪些？16、针对高熔点难烧结材料如 TiB2、ZrB2等，根据所学内容，在不影响高温性能前提下, 设计一可行的制备工艺。17、阐述水泥熟料的煅烧过程及发生的主要物理化学变化18、阐述硅酸三钙的水化及其硬化过程。19、阐述硅酸二钙的水化及其硬化过程。20、侵蚀硅酸盐水泥的环境介质有哪些？有哪些侵蚀方式？文档1、举例说明无机非金属材料如何引领科技进步航空航天材料利用无机材料的耐高温、高强度、耐磨和比刚度大等特性，用作航天飞机的外层蒙皮材料（耐热、隔热）、耐高温烧蚀材料、热保

3、护处理、卫星表面温控涂层、火箭喉衬材料、透波与吸波材料等2、从化学键说明无机非金属材料的物理特性。1）离子键（极化键）正负离子间的静电作用所产生的化供其没 有方向性，作用范围较大，原子间距与相对几何位置容易改变，因此当 熔体在冷凝过程中.质点易排咸有规则的离子晶体.（氧化物和卤化物） 离予晶体的结陶（匣位多而体.离子间斑等）主要取决于达到电中性 所需姿的毎个元素的原子数目和正负离子的相对尺寸亠离子緩形成的材料一般有特点如下iL可透过可见披长的光b-能吸收红外破长的光C在低温下的导电率低（L在高温下离子有导电性匕盛于毬强随电荷的增加而增大，由多电荷廐子组成的许多氧化物是 坚换的，熔点较轧恻：Ah

4、thi Zrthi Y2O32共价継（非极化健原子间倍用公用电子对而形试的化学键其 貝有方向性和饱和性，作卅范围较小常以分子状态存在，分子间以分 子间连接在熔体冷凝过程中，易形成分子酩格乜（金刖石、戰化硅）具有共价铤结构的陶瓷材料一股很坚怏、强皮大、熔点高.有机材料 通常也有共价SL但由于縫内以井价饥相连協间以分子键相连，周 与陶瓷材料完全不同*共价轉的方向性使参加成键的原子具冇非嵯密堆积的結构，同该种材 料的热膨胀系数相对较低这是因为单个塢子产生的热量有一部分被 结构中开口的空隙所吸收3金属錠自由电子和正离子组成的晶体賂予之间的相互作用力共是由数日众多的宜轨逍所组成*間无方向性和饱和性，倾向

5、最議密的持 列*形成一种商配位数，原于相遇时组成晶格的几率最大.相邻原予的数目在空间允许的条件下无严格的限制，固紧密堆积的结 构含有许多位钳和滑移即，在受到机械负荷时能沿着滑移面产生滑 动，这就是金属的延展性純金属在彼坏之前能延伸；40-60%,超 级台金也有紧密堆积的结构，但是不同尺寸的合金境子能扰乱滑移面 的运动而降低延展性，一股为：520%.由于口由电子的作用，能便金属在电场的影响下具有很高的导电性F 在热源F具有很高的导热性 K N氏等，由于外自层电子讎乩 锂能较低，同其强度低、熔点低， 且不稳肚。但阳 W等由内层电子鹽合，具有所得参的觇臥固茸 具有高强度、高熔点和髙稳定性.注：以上三

6、种键是原子间发生化学反应而彼此结合的根本动力，称为化学SL4）份于键由于是分子间的结合力*又称范徳华力，气体分子就是依 藏这种力得以凝聚成液体和同体的。吋化学键相比，分子间逆要弱得多。貝有层状结构的材料，如粘上r云眼石墨和六方晶系的氮化硼等中都有分子铤存在。所有它们在层内具有很强的辭令力.但在层间结合 力就很弱J易于滑移.所以这类材料具有低摩擦系数门疔润滑的表 而“/III.III分子犍有以下三种形式：乩 色故效应对称的分子和惰性气体原子，由于电子运动的结果，有时 在分子或原子的内部会发生电子的偏离而引起瞬时的根化就会形成 很弱的吸引力”这 样的吸引力在其它力不存在时能使分子间产生结 件n惰性

7、气体在很低的温度下的冷凝性、有机化合物分子之简的键合 力、活性就的吸附现象均届于这种效应*b.分子极化：在原子、离子及分子相互靠近时，它们中的电荷会发生偏 移，开成电偶极“* HF中的H +和F的艾有电子在罔绕两个不同尺寸核运转时，所化费的时间也不Rb囲而正负电荷中心并不重合，产生弱电偶极子 就会汗致一个分子对另一牛分子的弱結合.a sa：也杲由于分子极化形成的键是含有氧铤的典型.0的尺寸大，閑绕有较多的电子而帯有戾电荷在而发生极化.10多个水分子之屁就会由于这种极化而产生3、硅酸盐晶体结构的类型有几种 ？各类型的典型矿物有哪些?25硅It盐晶休的结构类型SiOj 共用数理状堵阴离子SitO实

8、例3 状0四面休rstoj*-1撲檢欖石MK3SiOj1双四面徉辭旷 1硅钙石CajFSi,三节环Si3o,y-)1 = 3蓝锥矿 BflTiShOj四节环,suo13*-六节环SiQjA绿宝石 Be3AlaSitOLaK 状2单琏|rsisot?-1(3透婷右GMj?吳6氛34U1透闪石 OeMg5LSi*Oll2(OH)s艮状3甲面层fSF4,10滑石M酮SiQJWHh状4骨架CSiOj| lt2石英SiOzN-EAlShOd4、粘土的化学组成与矿物组成？粘土的工艺性能包括哪些?K20、Na2O ），碱土金属氧化学组成：SiO2、AI2O3和结晶水，少量碱金属氧化物（ 化物（CaO、MgO

9、 ），着色氧化物（Fe2O3、Ti02） 矿物组成三大类别: 高岭石、叶腊石、蒙脱石可塑性结合性：粘土结合瘠性料形成可塑泥料并具有一定干坯强度的能力。触变性：粘土浆料或泥团受到振动或搅拌时，粘度降低而流动性增加，静置后泥料变稠。触变性可用厚化度来表示，指泥浆放置30 min和30 s后相对粘度之比。收缩性烧结特性：烧结温度（收缩率最大的温度）与软化温度间的区域为烧结范围。5、长石、粘土、石英在无机材料生产中的作用?长石的作用：1. 在高温下熔融，形成粘稠的玻璃体，是坯料中碱金属氧化物的主要来源， 能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，利于成瓷和降低烧成温度。2. 熔融后的长石熔体能溶解部分 高岭土 分

10、解产物和石英颗粒；液相中 Al2O 3 和 SiO2 互相作用，促进莫来石的形成和长大，提高瓷体的机械强度和化学稳 定性。3. 长石 熔体能填充坯体孔隙， 减少气孔率，增大致密度， 提高坯体机械强度， 改善透光性能及电学性能。4. 作为瘠性原料， 提高坯体渗水性， 提高干燥速度， 减少坯体的干燥收缩和 变形。5. 在釉料中做熔剂，形成玻璃相。粘土的作用：1. 赋予泥坯的可塑性；2. 使注浆料与釉料具有悬浮性和稳定性；3. 在坯料中结合其它瘠性原料，使具有一定干坯强度及最大堆积密度；4. 是瓷坯中Al 2 O 3的主要来源，也是烧成时生成莫来石晶体的主要来源。 石英的作用：1. 烧成前，石英为瘠

11、性料，可调节泥料的可塑性，是生坯水分排出的通道， 降低坯体的干燥收缩，增加生坯的渗水性，缩短干燥时间，防止坯体变形；利于 施釉。2. 烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消坯体的收缩； 高温时石英部分溶解于 液相，增加熔体的粘度， 未溶解的石英颗粒构成坯体的骨架， 防止坯体软化变形。3. 可提高坯体的机械强度，透光度，白度。4. 釉料中,SiO2是玻璃质的主要成分，提高釉料的机械强度，硬度，耐磨性,耐化学侵蚀性；提高釉料的熔融温度与粘度。1、A石英在陶瓷生产中的作用瘠性料，可降低塑性，减少收缩变形，加快千燥。在高温 时可部分溶于长石玻璃中增加液相粘度，减少高温时的变形；未熔石英与莫来石一起可构成坯体

12、骨架，提高釉的耐磨性和 抗化学腐蚀性。应用领域王要作用品质要求玻璃工业提供玻璃生产必需的SiO:SiO298%F Fe:O30.2耐火材料 T业硅砖及硅质耐火制品的主要原 料Si 0,含量王 96%, Al.OixTiO节碱金厲氧化畅等杂质 总量玉2 %陶逐工业加速坯体干燥、增加坯休机械 强度、提高釉的耐磨和耐化学 侵蚀性&O含量土 90%水泥工业# 1硅质校正原料F1Si 6含量 70TQ%rJ长石在无机材料工业中的应用领域主要作用品质要求陶瓷囂碱翹氧賤斎噪蘇 长石熔体能熔輕粘土和石英等原料， 促进冀来石的形成和长大，提高坯体 的机械强度和化学稳定性.长石熔体填充于各竅粒间，促进坯体 致密化

13、，提高堪瓷制品的透光度长石熔化温度 l)13%：含量 16% ；F岂0产03%；R2O12%6、二氧化锆、石英的晶体结构转变有何特点？如何在实际生产中加以应用？石英的晶型转变A重建性转变： 中的横向转变。不同结构型式变体间的转变，又称慢转变图（键的断裂）位移性转变： 中的纵向转变。同一结构型式变体间的转变，又称快转变。團（键角和键长的变化，无需键的断裂STOP-石英it160%了讨0益輻石英14701?才鳞石英=麟石英丁-踪石英石英品型转喪温度和体积变化情况1713*0方石奂熔体2列陆3TOP尸方石英晶体结构与性能单斜w E四方g厂心立方g人门汽、液相在使用石英类制品时，可以通过控制升温和冷却

14、速度，来避免体积效应引起的开裂。利用其热膨胀效应，如将石英原料在进行预烧，又有利于石英类的破碎。7、如何理解原料粉碎球磨过程中的机械力化学行为和助磨剂的助磨机理？物料颗粒受机械力作用而被粉碎时， 还会发生物质结构及表面物理化学性质的变化， 这种因 机械载荷作用导致颗粒晶体结构和物理化学性质的变化称为机械力化学。颗粒结构变化，如表面结构自发地重组，形成非晶态结构或重结晶。颗粒表面物理化学性质变化，如表面电性、物理与化学吸附、溶解性、分散与团聚性质。在局部受反复应力作用区域产生化学反应，如由一种物质转变为另一种物质，释放出气体、 外来离子进入晶体结构中引起原物料中化学组成变化。助磨剂能促使已有裂纹

15、不再重新闭合而有助于裂纹扩展以及阻止团聚。8、先进无机材料粉末的制备方法有哪些？落潦中还原法（硼氟立韧还原；减金属还瞬一固相法固相化学应法-热分解法（有机熬类自夏延高温燃烧合成法机械力一化学法液相汪囁零干愎迭灭焰干膜冷冻干慢埶煤:由法:爆炸法低温粉碎法瀋胶凝腌法 体基法 熱連射适 潜剂热法三、气相法一、热化学气相反应法（CVD法）激光诱导气相沉积法士如存等离子气相合成法气相法亠亠 H高频等离子法气相热分解反应法 油面蒸发法9、原料为什么要进行预处理?原料含有杂质、粒度较粗、人工合成原料不符合要求，须进行原料的精选、细碎球磨、预烧 等预处理。10 、简述陶瓷的显微结构的内容及其分析方法显微结构的

16、组成：晶相、玻璃相、晶界、气孔和缺陷等组成。陶瓷显微结构的内容：相的数量、大小、形状、边界状态和几何分布。普通陶瓷：液相烧结，显微结构由晶相、玻璃相和气孔组成；扫描电子显微镜、透射电子显微镜、 能谱及波谱微区分析仪； 环境扫描电镜、高分辨透射电 镜与电子衍射相结合，促进显微结构分析的分辨尺度扩大到亚显微结构及微观结构区域；11 、无机材料烧结过程的主要传质机理粘性流动、塑性流动、蒸发凝聚、体扩散、表面扩散、晶界扩散六种。12 、什么是晶界？晶界的特点有哪些？什么是晶界工程？晶界：固体和固体相接触的界面，分为晶界和相界。晶界特性： 晶界偏析与杂质聚集 （相偏析（相分离）与化学偏析）三个原因：弹性

17、应变能；静电势；固溶度 。层状偏析与粒状偏析，晶界偏析大多是无益的，但也可用其材料改性。如半导体的晶粒半导化； 晶界扩散：晶界无序开放的结构，有过量的自由体积； 晶界势垒和空间电荷； 晶界是位错汇集和应力集中的区域： 晶界区的物理性能与晶粒有很大的不同所谓晶界工程即是通过改变晶界状态，提高整个材料性能的研究领域。13、什么是二次再结晶？在工艺上如何防止？二次再结晶：晶粒异常生长或晶粒不连续生长。是指少数巨大晶体在细晶消耗时成核-长大过程。王工艺丙素从工艺控制考虑，造成二次再结晶的原因主要览爆始粒度 不均匀、烧结温度偏高、烧结速率过快；K他原開还有坯 体成型压力不均匀、局部右不均匀液相存在等。*

18、为了避免气扎封闭在晶粒内，避免晶粒异常生氏，应防止 致密化速率志快.在烧结体到一定的体积密度以前，网该 用控制温度來抑制晶界移动的速率0防止二次再结晶的方法最好的方法是罩引入适当的外加剂,使外加剂或外加剂与 烧结主体形成化合物色裹在晶粒表渐”从而抑制晶界的移 动速率，肴效的加速气孔的排除。在烧结透明的AL%制品时，为抑制二次再结晶、清除晶界 上的气孔，一般加入膽0或艙 在髙温下形成的钱铝尖 品石(MgAl.04)包裹杵Al?%对品粒农1虬 从1用抑匍晶界 的移动速率，充分排除晶界上的气孔，对促进坏体的致密 化有丑若的作用，制成品可以到达理论密度。防止二次再结晶的方法：控制烧结温度、烧结时间，控

19、制原料粒径的均匀性，引入烧结添加剂14、固相烧结和液相烧结的机理1) 蒸发凝聚传质在高温过程中，由于表面初率不同.必然在系统的不同部 位有不同的蒸汽压，于是通过气相有裁发凝聚传质的烧结机 理。在球形颗粒表面有1H曲率下径，而在两个颗粒连接处有 一个小的负曲率半径的颈部，根据开尔文公式可以得出，物 质将从蒸汽压高的凸形颗粒表面蒸发”通过气相传递而凝聚 到蒸汽压低的凹形颈部，从rfn使颈部逐渐被填充。蒸发凝聚传质的特点是烧结时颈部区域扩大，球的形状 为櫛圆，气孔形状改变，但球与球之间的中心距不变，也就 是在这种传质过程中坏体不发主收缩。流动传质：指在表面张力作用下通过变形、流动引起的物质迁 移。属

20、于这类机理的有粘性流动和塑性流动。塑性流动：若表面张力足以使晶体产生位错，这时质点通过整 排原子的运动或晶面的滑移来实现物质传递，这种过程称塑性流 动。塑性流动只有当作用力超过固体屈服点时才能产生。粘性流动：存在着某种外力场如表面张力作用时，质点（或空 位）就会优先沼此表面张力作用的方向移动并呈现相应的物质流， 其迁移量与表面张力大小成比例，并服从粘性流动的关系。扩散传质：是指质点（或空位）借助于浓度梯度推动而迁移的传 质过程。液相传质机理：1 流动传质机理2 溶解一沉淀传质机理15、简述普通陶瓷烧成过程的主要物理化学变化。烧成制度制定的依据有哪些?1、低温阶段（室温-300 C ）-坯体水分

21、蒸发期2中温阶段（300-950 C ）-氧化分解及晶型转化期（1）结构水的排除（2）碳酸盐分解（3 ）碳素、硫化物及有机物的氧化（4）石英的晶型转变和少量液相的形成3高温阶段（950 C -最高烧成温度玻化成瓷期，是烧成过程中温度最高的阶段。坯体开始烧结，釉层开始熔化烧成制度包括温度制度、 气氛制度和压力制度烧成制度的拟定(1) 坯料在加热过程中的物理化学变化；(2) 坯体形状、厚度和入窑水分；(3) 窑炉结构、燃料性质、装窑密度；(4) 所用的烧成方法16、针对高熔点难烧结材料如 TiB2、ZrB2等，根据所学内容，在不影响高温性能前提下，设计一可行的制备工艺本实验采用碳热还原法制取二硼化

22、钛粉 木。该法是基于如下反应进行的：TiO2+ IbO3+ 5仁二 Tilb+ 5C0(1)石2二硼化钛制取流程3. 2. 2 混料制团按比例8； 8. 4： 6分别称取TiO2, B203和 C,然后把料放入混料罐中再放入几粒硕质合 金球，在滚筒机上进行混料。混料时间为24小 时也称取30克左右混好的料，在不加黏结剂的 条件下-将料放入模具屮在压力机上压制成试 样.压强为60M Pa,加压时间为5分钟.压制 出的试样尺寸是*525 x 40mmo3, 2” 3 烧夕吉试样的忑结在碳管炉屮进行所用的圮竭 为石墨站埸勺比堀尺寸是D32x 60nnn.炉内用 氟气进行保护，炉子两头的密封圈用冷却水

23、进 行冷却，炉内测温用鸽铢偶。电偶保护管用刚 玉管。由卩钙铢偶在高温时变脆，所以其使用 寿命不长口(1碳热还原法生成二硼化钛的反应起始温 度理论计算为1307r,但通过实验我们在 1450时发现二硼化钛的生成-比理论计算値 高出143 617、阐述水泥熟料的煅烧过程及发生的主要物理化学变化熟料锻烧过程的物理化学变化生料经高蛊焼发生一系列葩物理化学支优册成熟料。昔通配料慌制历程为:（1） 1刊顶匸 粘土干隔脱水与分解。于燥即物料中目由水的蒸気 脱水则是矿辆 分解旅岀的结枸水。以粘土犷物中的言岭石为彳叭其脱水及分解反应如下；4/?2 25/CA ”0 叫 也亿 25/0.（ft高蟻石A：sq 販它

24、 Mp+zsq （为高丙空 高分散度、无定形吊乳s）（门eoo-goor,碱酸盐分解。生料中的瞇酸蟻与曦酸钙在爐烧喧程中分解.放出二 氧化碳,伴有低钙矿枸岀现Afecg 如Ta“ 2CaO S0aCaD Fc_0：+Ca02CiO FcA7（CaO A11O0 + SCaO-12CaO - 7Al;0s2CaO + Al303 + SiO：CaO -肛G - SiO形成后又分解 llOO-lSOOt!3CaO+AlA3CaO - A1A4CaO + AlsOs+Fe：03-*4Ca0 - Al A - Fe；Os（4）熟料烧结（烧咸）“反应式为1350 14o0C-1350tC3 + CaOC

25、3S（5）熟料冷却材当熟料慢冷时，会发生分解或晶型转变乜例如CV Q c A. fCaO3丁 20q一沁*qsy -c；s无水鞭性，使熟料粉化，降低熟料活性。18、阐述硅酸三钙的水化及其硬化过程。1）C3S的早期水化加水后发生急剧的反应放出热量，Ca2+、OH-迅速从表面释放，几分钟内上升pH超过12，溶液具有强碱性。2) 2)C3S 的中期水化水化主要时期。在 C3S 水化的加速期内，伴随 Ca(OH)2 及 CS H 的形成和长大，液相中 Ca(OH)2 和 C SH 的过饱和度降低，又会相应地使 Ca(OH)2 和 CS H 的生长速度逐渐变慢。随着水化产物在颗粒周围的形成，C3S 的水

26、化受阻，水化过程逐渐进入减速阶段。3) C3S 的后期水化水化过程中存在一个界面区，并逐渐推向内部。水离解所形成的 H+ 在 内部产物中从氧原子(或水分子)转移到另一个氧原子，一直到达 C3S 并与之作用，而界 面区的 Ca2+ 和 Si4+ 部分则通过内部产物向外迁移，转入 Ca(OH)2 和外部 CSH 。 4)水泥加水拌成浆体进行水化反应，浆体逐渐失去流动性而转变为具有一定强度的固体的 过程，即水泥的凝结与硬化。19 、阐述硅酸二钙的水化及其硬化过程。和 C3S 水化过程极为相似，但水化速度极慢，约为 C3S 的 1/2020 、侵蚀硅酸盐水泥的环境介质有哪些？有哪些侵蚀方式？ 主要包括

27、：淡水、酸、硫酸盐和碱溶液环境介质。侵蚀方式：溶解浸析、离子交换以及形成 膨胀性产物5、名词解释：水泥的安定性 :反映水泥浆在硬化后因体积膨胀不均匀而变形的情况，是评定水泥质量 的重要指标之一， 是保证混凝土工程质量的必要条件。 造成水泥安定性不良的主要原因是由 于水泥中存在过量的游离氧化钙、游离氧化镁或硫酸盐所致。硅率 :熟料中氧化硅含量与氧化铝、 氧化铁之和的质量比。 表示了熟料中硅酸盐矿物与溶 剂矿物的比例。铝(铁)率 ： 铝率：熟料中氧化铝和氧化铁含量的质量比，也表示溶剂矿物中铝酸三钙 与铁铝酸四钙的比例。化学减缩水化热 ：水泥与水作用会产生放热反应 ,在水泥硬化过程中 ,不断放出的热

28、量称为 水化热指物质与水化合时所放出的热1 、无机非金属材料与其它材料相比在结构性能上有哪些特点？相对于金属键， 共价键与离子键具有较高的能量， 约高出金属键键能的一倍左右， 所以， 离子键或共价键构成的无机非金属材料一般熔点高、 硬度高， 脆性大， 透明度高， 导电性低。 具有金属键的金属材料有弹性， 可延展， 导电性高， 透明度低。 由于共价键的晶体的配位数 比离子晶体还要小，所以共价键的晶体的熔点、硬度比离子晶体还要高。2 、什么是玻璃态物质的四个通性？各向同性。 介稳性、无固定的熔点。性质变化的连续性和可逆性3、Tg-Tf 玻璃转变温度区域对玻璃的结构、性质有何意义？在转变温度区域内的

29、任一温度， 玻璃熔体有对应于该温度的平衡结构。 温度越低， 粘度 越大，达到平衡结构的速度越慢， 需要的时间越长。 因此，固态玻璃的性质与冷却速度有关， 冷却速度越快， 玻璃结构偏离平衡结构的程度越大，导致玻璃结构疏松，使玻璃密度、 折射 率等性质下降， 冷却速度减慢， 密度、折射率等性质上升， 所以说固态玻璃的性质是相对的， 并不是一个常数。4、解释晶子学说和无规则网络学说。无规则网络学说： 原子在玻璃中和在晶体中的作用是相同的， 应形成连续的、 三维空间 的网络，但在玻璃中是不规则的，非周期性的，因而玻璃的内能大于晶体的内能， 而晶体的 结构是规则的、周期性的。晶子学说： 在玻璃中存在着有

30、规则排列的微小区域， 这种有规则排列的微小区域与晶体 的晶格相比又是极度变形的，他是相对的，距晶子中心的距离越远，不规则程度越显著。无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性， 无序性和均匀性， 而晶子学说则比较强 调玻璃的微观不均匀性和有序性。3、石英玻璃具有哪些结构、性能特点？1. Si04 是熔融石英和结晶态石英的基本机构单元，2. Si-O 键是极性共价键， 3. Si-O 键的键能非常大， 4. Si04 正负电荷重心重合，不带极性， 5. Si04 以顶角相连。 6.性能：石 英玻璃粘度大，机械强度高，热膨胀系数小，耐热耐化学稳定性好。Na2O - SiO 2 二元系统玻璃：石英玻璃

31、中，加入 R2O 使氧的比值增加，玻璃中的氧不可能由两个硅原子所共用， 开始出现一个硅原子键合的氧原子， 即非桥氧， 使硅氧网络发生断裂， 结果使玻璃结构减弱、 疏松，导致玻璃的物理化学性能下降，如粘度、膨胀系数等。4、氧化钙加入玻璃中一般来说会削弱玻璃的结构，但在钠硅玻璃中加入氧化钙反而加强了 玻璃的结构，这是为什么？此时形成的 Na 2 O-CaO- SiO 2 玻璃系统非常实用，又是为什 么？ 在钠硅酸盐玻璃中掺入 CaO ，可使玻璃的结构和性质发生明显改善。其原因： Ca2+ 与 Na+ 的半径相近，而电荷大一倍，可产生大的场强， Ca2+ 处于网络 空穴中具有显著的强化玻璃结构和可限

32、制 Na+ 活动的作用，因此具有良好的性能。5、玻璃中氧化物分成哪三类？常见的玻璃网络生成体有哪些（至少三种）？ 由无规则网络学说的观点可分为三大类：网络生成体氧化物、网络外体氧化物和中间体氧化物SiO2 b?o3 P2O5GeO2AsjOg8、玻璃中加入少量 AI2O3的作用?在玻璃中加入少量的AI2O3，可以夺取非桥氧形成 AIO 4，进入硅氧网络，把断网AI2O3的加入连接起来，使玻璃结构趋于紧密，从而降低了玻璃的结晶倾向，抑制分相,AI2O3还可以减轻玻璃对耐还可以提高玻璃的化学稳定性，热稳定性，机械强度等性能, 火材料的侵蚀。9、玻璃生成的热力学条件：一般来说，同组分的晶体与玻璃的内

33、能差别越大，玻璃越容易结晶，越难形成玻璃。10、如何理解泰曼将玻璃析晶分为晶核生成与晶体生长两个过程。泰曼认为：玻璃的形成是由于过冷液体中晶核生成最大速度对应的温度低于晶体生长最大速度对应的温度所致。 熔体冷却过程中，首先降到晶体生长最大速率所对应的温度， 这时 玻璃中晶核数量较少， 不至于使玻璃析晶，然后再降到晶核生成最大速率所对应的温度，这时玻璃中有可能产生大量晶核，但此时的温度低于晶体生长最佳温度，致使晶核难以长大。晶核生成最大速率与晶体生长最大速率所对应的温度之间的温差越大，越易形成玻璃；反之，越易析晶。在均匀成核中，存在一临界成核半径，其值越小晶核越易形成，玻璃越易析晶。玻璃成核剂的

34、选择 ：一般来说， 成核剂和初晶相之间的界面张力越小， 晶格常数越接近， 成核就越容易。贵金属作为玻璃的晶核剂：金属颗粒一般要达到 810nm ，才能诱导主体玻璃析晶。11 、成核剂分成哪三类、原理？常用的成核剂有哪些？贵金属成核剂高温时溶解于玻璃液中， 当对玻璃热处理时， 它在该析晶温度溶解度达到过饱和， 析出胶 体状晶核。大小为 810nm 。主要有 Au 、Ag 、Cu、Pt。氧化物成核剂。TiO2 、 ZrO2 、P2O5 等可以溶解于硅酸盐玻璃，由于配位数较高，阳离子场强较大，容 易在玻璃热处理过程中，导致分相、结晶。. 氟化物 成核原理：氟化物加入导致硅氧键断裂，结构减弱，促使玻璃

35、成核、晶化，产生结晶状的沉淀物，即氟化物晶核CaF2 、Na3AlF6 、 Na2SiF612 、什么是玻璃的分相？ 玻璃分相的原因？分相对玻璃性质的影响？分相的特点定义：高温下， 均匀的玻璃态物质在冷却过程中或在一定的温度下热处理时，由于内部质点的迁移， 而分成两种或以上化学组成不同的互不相溶的液相或玻璃相的过程。分成稳定分相和亚稳分相。玻璃分相的实质 结晶化学认为，氧化物溶体的液相分离是由于阳离子对氧离子的争夺所引起。在硅酸盐溶体中， 硅离子以硅氧四面体形式， 将桥氧离子吸引到自己周围， 而网络中间体 力图将非桥氧离子吸引到自己周围， 按其自身结构要求进行排列。 网络外体或中间体与硅氧 网

36、络结构上的差别， 使场强较大， 含量较多的网络外体离子由于系统自由能较大而不能形成 稳定均匀的玻璃，而从硅氧网络中分离出来，使玻璃产生分相。分相对玻璃性质的影响？ 1.对具有迁移性能的有关性质会产生影响，如粘度、电导、化 学稳定性等，2.对具有加和性能的有关性质影响较小，如密度、折射率、热膨胀系数、弹性 模量等。分相的特点：分相是不混溶现象， 分相区一般可从几个纳米至几百个纳米，因而属于亚微观结构不均匀性。相同组成的玻璃如热处理条件不同，可以出现连通结构或球形孤立滴状结构。13、玻璃产生析晶的因素？1.玻璃组成是引起玻璃析晶的内因。2玻璃结构。3 .玻璃分相对玻璃析晶也有一定作用。4 工艺因素

37、：原料成分波动、配合料称量误差、混料不匀等。14、玻璃粘度与组成的关系？玻璃粘度与温度的关系？ Si。?、AI2O3、ZrC)2等提高粘度。J 碱金属氧化物降低粘度 碱土金属氧化物对粘度的影响复杂。；增加粘度的顺序Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+ PbO、CdO、Bi2O3 SnO等降低粘度。 吐0、ZnO、B2O3等都有增加低温粘度，降低高温粘度的作用。彳温度温度高时，熔体的空隙较多较大， 有利于小型四面体群的穿插移动，表现 为粘度下降乜温度下降时，自由体积变小，四面体 群移动受阻而且小型四面体群聚合为 大型四面体群，网络连接程度变大，表 现为粘度上升。在Tg-T/H,粘度随温度的变化非常

38、急剧Q影响玻璃机械强度的主要因素？提高玻璃的强度的方法？1）玻璃的化学组成桥氧越多，强度越高：在玻璃结构中，桥氧形成的键要比非桥氧形成的键强得多。a）化学组成：玻璃的化学组成是决定玻璃强度的重要因素i. 各氧化物对玻璃抗张强度的作用CaOB 2O3BaOAl 2O3SiO 2PbOK 2ONa 2O（MgO,Fe 2O3）ii. 各氧化物对玻璃抗压强度的作用Al 2O3SiO 2（MgO,ZnO）B 2 O3Fe 2O3BaO（CaO,PbO）b）高电荷阳离子：因较高的场强而比低电荷阳离子与氧离子结合的键强得多。2）玻璃的微不均匀性3）玻璃的宏观缺陷4）玻璃的表面微裂纹5）玻璃使用环境的活性介

39、质6）玻璃的使用温度7）玻璃中的应力8）玻璃的疲劳现象9）随着玻璃几何尺寸的减小，试样表面和内部的缺陷生成的几率也随之减小，因而强度提高4.强化 Strengthen提高玻璃强雯的方法统称为强化。程化的途径有很多，大致分为以下几方面: 调整玻璃组或：提高组我丰网络形成物的含量，使豉璃的结构更趋紧密.组 成中引入的孰化物禹子的电荷要高、半径娶小。如SiO;. Al:Oj. TiOZrO, CaO. MgO筹都能使玻灌强度增肛 无碱玻璃具有较鬲的金嗖。钢化处理匸将玻璃加热到低干较化隘度2630匸时，用空气或液体作冷却介 质进行突港泠却适或制品表面因突於收绢而形戎压应力层剖品氏部的冷 却因滞后于表面

40、，故是张虫力身。兰这两种主力分布合理时，戎瑁的强度可 以或倍提鬲。 化学钢化：对琰璃进厅离子交换处理，菽得极高的表面压应力，从而提髙强 度。表面酸处理：玻溝表面鞭裂纹的殍在是影响玻璃強度的主要匡素而经酸处 理肓的璇璃可以灌除表直较大数量的微裂纹或使裂纹钝化，减小应力集中。 综合増强将前面两种或两种以上的强化方法搖一定工艺综合使朋*可以将 破璃强度提高十信左右n16、玻璃的化学稳定性：高碱玻璃的耐酸性小于耐水性，高硅玻璃的耐酸性大于耐水性。温度上升10 C,侵蚀介质对玻璃的侵蚀速度增加50150% 。17、玻璃折射率：玻璃的密度越大，光在玻璃中的传播越慢，折射率越大，反之密度越小, 则折射率越小

41、。离子极化率越高，摩尔折射度越大，玻璃折射率越高。18、玻璃配方中常用的辅助原料有哪些？常用的玻璃着色剂、澄清剂、乳浊剂、氧化剂有哪些？过渡金属离子着色机理：过渡金属在玻璃中以离子状态存在，它们的价电子在不同能级 间跃迁，由此引起对可见光的选择性吸收，导致着色。19、玻璃熔制过程中可分为哪五个阶段？硅酸盐形成阶段的特征，发生哪些物理化学反应？1 ）硅酸盐形成阶段 2 ）玻璃的形成阶段 3）玻璃液的澄清 4）玻璃液的均化 5 ）玻 璃液的冷却1)硅酸盐形成阶段配台料间相互间发生物理化学反应，形成了由硅酸盐和剩余 SiO?组成的不透明烧结物，主要的变化有：多晶转变：如斗的多晶转变#斜方晶型k单斜晶

42、型;盐类分解：5nCaCO3 一 CaO +CO2形成复盐三 MgCO + CaCO5 MgCa(CO3)2生成硅酸盐；CaO -+SiO2 aSiO3排出结晶水和吸附水:N址SOfMfO Na2SO4 + 10HO物理过程：有配合料的加热、吸附水的排除、组分的熔化、多晶转变及个别组分的挥发。化学过程：有固相反应、各种盐类的分解、水化物的分解、化学结合水的排除、组分间的相互作用及硅酸盐的形成。物理化学过程：低共熔物的生成、组分或生成物间的相互溶解、玻璃液与炉气介质间的相互作用，玻璃液与耐火材料间的相互作用等。20、玻璃形成过程的速度取决于什么？为什么？玻璃形成过程的速度取决于石英砂粒的溶解扩散

43、 速度，石英砂粒的溶解扩散速度取决于扩散速度。石英砂粒的熔解扩散速度与溶解的SiC从表面向 熔体的扩散系数、砂粒表面的SiO?与熔体屮SiC2的 浓度很 交界层厚度及接触面积有关。熔体的扩散系数又与熔体的黏度有关乜硅酸盐形成和玻璃形成两阶段之间没有明显的界限, 两阶段所需时间相差很人。21、玻璃液的均化是如何实现的？玻璃液冷却的目的、要求、应注意事项？熔制时：1)玻璃组成的熔解和扩散过程2) 玻璃液的对流均化过程3) 气泡上升引起的搅拌均化过程冷却的目的：使玻璃液的粘度增加，达到成型所需的粘度范围(10001100 C )。冷却后的要求：玻璃液的温度均匀一致，有利于成型。冷却应注意事项：冷却阶

44、段应控制热均匀性和二次气泡的产生22、玻璃熔制设备：分为坩埚窑和池窑23、日用空心制品的机械成型： 分为供料和成型两部分，各有哪些方法？吹制法有哪四种？(P48 )供料：液流供料、真空吸料、滴料供料。成型：压制法、吹制法。吹制：压一吹法、吹一吹法、带式吹次法、转吹法24、平板玻璃的成型有哪些方法？简述浮法玻璃的成型过程?浮法成型、垂直引上法成型、平拉法成型、压延法成型熔窑的配合料经熔化、 澄清均化、冷却为11501100 C左右的玻璃液，连续流至锡槽， 浮在金属锡液上，摊成厚度均匀平整玻璃带， 冷却硬化后脱离金属液， 再经退火切割而成的 透明无色平板玻璃。25、什么是玻璃中的暂时应力、永久应力

45、？暂时应力：在温度低于应变点时， 玻璃处于弹性变形温度范围，在经受不均匀温度变化时产生热应力。当温度梯度消失，应力也消失。永久应力：常温下，玻璃内外层温度均衡后，（即温度梯度消失后），仍然残留的热应力称为永久应力（也叫做残余应力）。26、 玻璃退火的目的：玻璃的退火就是消除或减小玻璃中热应力至允许值的热处理过程。防止炸裂和提高玻璃的机械强度。27、什么是钢化玻璃？通过玻璃淬火，在冷却后，使玻璃内部具有均匀分布的内应力，从而提高玻璃的强度和热稳定性，这种淬火玻璃又称为钢化玻璃。影响玻璃物理钢化的因素：1.淬火温度，2.冷却速度，3.玻璃的化学组成，4.玻璃的厚 度。28、 玻璃常见的缺陷及产生的

46、原因？（P65）气泡：1残留气泡的形成2二次气泡的形成3耐火材料引起的气泡4. 铁引起的气泡5. 其它气泡的形成结石：1. 配合料结石2. 耐火材料结石3. 析晶结石4. 其它结石条纹：1. 熔制不均匀2. 窑碹上的玻璃滴3. 耐火材料的侵蚀4. 结石熔化引起的条纹29 、镀膜玻璃的制备方法有哪些？ 气溶胶法，溶胶凝胶法，真空镀膜法，阴极溅射法，离子镀膜法等 陶瓷：1. 什么是粘土的可塑性 ? 粘土的烧结特性 ? 粘土的颗粒越细，表面积越大，分散程度越高，可塑性越好。 干燥收缩和烧成收缩构成了粘土的总收缩。陶瓷原料中的粘土，石英，长石按其主要作用分别为可塑料，瘠性料，熔剂。 陶瓷的不同性能可通

47、过改变坯料配比 （控制瘠性料和熔剂） 、坯料的细度和坯体的致密 度来获得。2. 石英在陶瓷生产中的作用？a）石英是瘠性料，可降低可塑性，减少收缩变形，加快干燥b）高温时，增加粘度，减小坯体变形c）未熔石英与莫来石一起构成坯体骨架，增加强度d）在釉料中增加石英含量可提高釉的熔融温度，提高釉的耐磨性和抗化学腐蚀性3. 氧化铝的三种晶型及特点？氧化铝预烧目的和注意事项。a- Al 2O33- Al 203 y Al 2O31-氧化铝的殮由于工业氧忆铝煤料適常A12O乳因比.用氧化铝粉末制成弐4匕铝陶侥前，必须对拿北 铝粉末进行预烧，或称为煨烧。1预烧的目抄颅烧可以排除氧优铝闻料中的氟优钠.理高闻料的

48、輔度忑产品冠昼，IlkA12O3的预烧通常要加入負莹的瘵加物，如H3BO3、NM4F、A1T3等，加入重一册为o. 3%3%.王娈目的呆为了除去碱送主产工业氧化铝时舎有的杂质Na20预烧贡童可预烧渥度有关。预慌盥复偏低，就不能完全转变成二120芥若预艇度过 高就宸主烧结，不易耕辞，且活性偉低*气氛对A123的班烧质量影响也很尢。逞庶在14501?ft-r在不同气嬴申预烧ALJ8. 苴Na2O的含星也不和同、预烧的目的：帮助碎化原料；减少坯料收缩；改变结构形态；稳定晶型4. 碳化物的特点：熔点高、硬度高、热膨胀系数小、电阻率小、导热系数高。碳化物的制备方法：金属和碳直接化合，氧化物与碳反应，气相

49、沉积等5. 陶瓷坯料的混合制备包括哪几个过程:混合制备分为细粉碎，泥浆的脱水，造粒，陈腐，练泥及真空处理。6. 特种陶瓷的坯料组成：主料：Si3N4,SiC,BaTiO 3,Al2O3,ZrO2,BeO，辅料：解凝剂、塑化剂，改性料：展宽剂、移动剂等7. 常用的陶瓷成型方法及其坯料含水量？ （p114）8. 影响陶瓷坯料可塑性的因素：液相含量与性质，颗粒尺寸和形状，矿物种类。9. 影响陶瓷注浆成型吸浆速度的因素：颗粒的比表面积，压力差，泥浆的粘度，注浆温度,模型中的气孔数量。解释图9-4。（ p119）哄浆if M9-4 注集过刊的阳力与 吸娠連度的姜展10. 影响陶瓷坯体压制成型的与粉料有关

50、的因素？粒度和粒度分布，粉料的流动性，粉料的含水率，解释图9-6。图9-6 单面1111压时坯体內邯崔力分申情况UI -坯休髙厦 D 坯体恵径11.釉的作用：改善陶瓷制品的表面性能，保护釉下彩绘，提高制品的机械强度、电学性能、化学稳定 性、热稳定性。釉料配方的原则：1.釉料应在坯体烧结范围内成熟， 2.熔化范围要宽些，3.釉的膨胀系 数要与坯体相适应，4.形成良好的中间层，5.釉料性质应符合工艺要求， 6.正确选用原 料。釉料配方选用的一般规律：酸性强的坯体配酸性弱的釉，酸性弱的坯体配偏碱性的釉， 含SiO2高的坯体配长石釉，含 AI2O3高的坯体配石灰釉。还原气氛对陶瓷烧成釉料的表面张力有提

51、高作用，一般可达2025%。12什么是坯釉中间层，它的作用？由于坯和釉化学组成上的差异，在高温烧成时，某些成分通过溶解、渗透与扩散作用，使接触面的化学组成和物理性质介于坯体和釉层之间，结果形成中间层，它吸收溶解了坯体中的SiO2、 AI2O3，釉层中的R2O、B2O3等成分，中间层的厚度 1520 诃,存在莫来石、钙长石、硅灰石等析晶相，起到改善坯釉结合性， 缓冲坯釉间应力的作用。13.干燥的作用降低水分，提高强度，提高坯体吸附釉层的能力，提高烧成窑的效率，缩短烧成周期。14. 影响干燥速度的因素：坯料的性质，坯体形状大小和厚度，坯体温度，干燥介质的性质，热扩散与湿扩散的方 向。解释图 11-

52、1。（ p137）嗟3-16 坯体I幔过碎阳段小息1 一坯坤常L F*遗度$ 3 堆体我血世廈常用的干燥方法？1. 对流干燥2.工频电干燥3.远红外干燥4.微波干燥15. 陶瓷烧成中液相的作用:1促进晶粒长大，2促进致密化、性能提高，3使坯体变成白色或半透明， 釉面有光泽。16. 陶瓷烧成的冷却阶段可分为急冷、缓冷、快冷，这是为什么？冷却初期急冷：1缩短烧成周期，2抑制莫来石长大，3防止釉层析晶，4防止低价铁的再度氧化。 冷却中期缓冷：防止液相凝固、石英晶型转化，产生应力。后期因温差小可快冷。17. 陶瓷烧成制度的拟定应考虑的因素？原料颗粒度与活性，添加剂， 坯料在加热过程中的性状变化，坯体形状、厚度和入窑水 分，窑炉结构、燃料性质、装窑密度，烧成方法。18. 压力制度的影响： 陶瓷烧成