非金属材料学

1、1/17/2022 7:32 AM1非金属材料学非金属材料学Non-metallic Materials授课教师授课教师: :马妍马妍1/17/2022 7:32 AM2教教 材材n卢安贤卢安贤 编编，无机非金属材料导论，中南大学出版社，长沙：，无机非金属材料导论，中南大学出版社，长沙：20102010 参考书参考书1王培铭王培铭 主编，无机非金属材料学，同济大学出版社，上海：主编，无机非金属材料学，同济大学出版社，上海：1999年；年； 2张旭东张旭东 等等 主编，无机非金属材料学，山东大学出版社，济南：主编，无机非金属材料学，山东大学出版社，济南：2000年；年；3林宗寿林宗寿 主编，无机

2、非金属材料工学，武汉工业大学出版社，武汉：主编，无机非金属材料工学，武汉工业大学出版社，武汉：1999年；年；4宋希文宋希文 主编，耐火材料工艺学，化学工业出版社，北京：主编，耐火材料工艺学，化学工业出版社，北京：2008年；年；5李楠等李楠等 编著，耐火材料学，冶金工业出版社，北京：编著，耐火材料学，冶金工业出版社，北京：2010. 1/17/2022 7:32 AM3课程课程考核考核平时成绩：平时成绩：30%期末考试成绩：期末考试成绩：70%考试方式：开卷考试方式：开卷1/17/2022 7:32 AM4第一章第一章 绪论绪论 非金属材料学非金属材料学1/17/2022 7:32 AM51

3、.1 无机非金属材料的定义与分类无机非金属材料的定义与分类 一般来讲，材料是指可以用来制造有用的构件、器件或其他物品一般来讲，材料是指可以用来制造有用的构件、器件或其他物品的物质。的物质。 材料：材料：将原料通过物理或化学方法加工制成的金属、无机非金属、将原料通过物理或化学方法加工制成的金属、无机非金属、有机高分子和复合材料等物质。有机高分子和复合材料等物质。作为构件、器件或物品的原材料或半成品（如金属、有机高分子、木作为构件、器件或物品的原材料或半成品（如金属、有机高分子、木材、人造纤维、天然石材等）材、人造纤维、天然石材等）可以在单级工艺过程中同时制成最终产品（如玻璃和陶瓷制品）可以在单级

4、工艺过程中同时制成最终产品（如玻璃和陶瓷制品） 有些材料除应具有一定的性能和功能外，还必须符合结构上的要有些材料除应具有一定的性能和功能外，还必须符合结构上的要求。求。 非金属材料学非金属材料学1/17/2022 7:32 AM6材料材料化学组成化学组成性能特征性能特征无机非金属材料无机非金属材料金属材料金属材料有机高分子材料有机高分子材料复合材料复合材料功能材料功能材料结构材料结构材料力学性能力学性能物理物理、化学性能化学性能非金属材料学非金属材料学用途用途建筑材料建筑材料 航空材料航空材料电子材料电子材料半导体材料半导体材料1/17/2022 7:32 AM71/17/2022 7:32

5、AM8建筑陶瓷建筑陶瓷日用陶瓷日用陶瓷化工陶瓷化工陶瓷电器陶瓷电器陶瓷1/17/2022 7:32 AM9高压水银灯高压水银灯1/17/2022 7:32 AM10混凝土搅拌机混凝土搅拌机水泥回转窑水泥回转窑1/17/2022 7:32 AM11 玻璃纤维短切丝玻璃纤维短切丝 玻璃纤维玻璃纤维光导纤维手术头灯光导纤维手术头灯人造关节人造关节1/17/2022 7:32 AM12n 无机非金属材料：无机非金属材料：由某些元素的氧化物、碳化物、氮化由某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物及硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐等物物、卤素化合物、硼化物及硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。质组成

6、的材料。 无机非无机非金属材料金属材料复合材料复合材料陶瓷陶瓷玻璃玻璃水泥水泥非金属矿物材料非金属矿物材料耐火材料耐火材料混凝土混凝土新型陶瓷、无机涂层、无机纤维新型陶瓷、无机涂层、无机纤维新型无机非金属材料新型无机非金属材料传统无机非金属材料传统无机非金属材料非金属材料学非金属材料学1/17/2022 7:32 AM13 无机非金无机非金属材料的特点属材料的特点F 比金属的晶体结构复杂；比金属的晶体结构复杂； F 没有自由电子；没有自由电子； F 具有比金属键和纯共价键稳定的离子键和混合键；具有比金属键和纯共价键稳定的离子键和混合键；F 结晶化合物的熔点比许多金属和有机高分子高；结晶化合物的

7、熔点比许多金属和有机高分子高； F 硬度高，抗化学腐蚀能力强；硬度高，抗化学腐蚀能力强； F 绝大多数为绝缘体，高温导电能力比金属低；绝大多数为绝缘体，高温导电能力比金属低； F 光学性能优良，制成薄膜时大多是透明的；光学性能优良，制成薄膜时大多是透明的； F 一般比金属的导热性低；一般比金属的导热性低；F 在大多数情况下观察不到变形在大多数情况下观察不到变形。 优点：优点：耐高温、硬度高、抗腐蚀，有介电、压电、光学、电磁耐高温、硬度高、抗腐蚀，有介电、压电、光学、电磁性能及其功能转换特性等。性能及其功能转换特性等。缺点：缺点：抗拉强度低、韧性差抗拉强度低、韧性差 非金属材料学非金属材料学1/

8、17/2022 7:32 AM14无机非金属材料的生产过程特点无机非金属材料的生产过程特点原料原料 以非金属矿物或岩石作为直接原料以非金属矿物或岩石作为直接原料 或间接原料或间接原料 ( (及化工原料）及化工原料）粉料制备与配料混合粉料制备与配料混合 成型成型 干燥干燥 高温处理高温处理 非金属材料学非金属材料学基础工序基础工序条件条件不可缺少的工序之一不可缺少的工序之一关键工序关键工序共性共性1/17/2022 7:32 AM15个性个性陶瓷材料类（包括耐火材料、复合材料）陶瓷材料类（包括耐火材料、复合材料）玻璃材料类（包括部分无机纤维、部分人工晶体）玻璃材料类（包括部分无机纤维、部分人工晶

9、体）水泥类材料水泥类材料 原料预处理或粉料制备原料预处理或粉料制备配料混磨配料混磨混合料制备混合料制备成型成型干燥或脱脂干燥或脱脂上釉上釉烧成或烧结烧成或烧结装饰与加工装饰与加工产品产品原料预处理原料预处理配料混合配料混合熔化熔化晶化、成型、拉丝晶化、成型、拉丝深加工深加工产品产品煅烧煅烧孰料配料孰料配料原料预处理原料预处理生料配料混合生料配料混合细磨细磨产品产品1/17/2022 7:32 AM161.2 无机非金属材料的地位与研究内容无机非金属材料的地位与研究内容陶器：起源于新石器时代非金属材料学非金属材料学河南渑池县仰韶村的新石器时代遗址出土的彩陶河南渑池县仰韶村的新石器时代遗址出土的彩

10、陶黑陶是继仰韶文化彩陶之后的优秀陶种，被誉为黑陶是继仰韶文化彩陶之后的优秀陶种，被誉为“土与火的艺术，力与美的结晶土与火的艺术，力与美的结晶”1/17/2022 7:32 AM17原始瓷器：殷周时代发明了釉料和釉陶真正瓷器：东周时期, 我国伟大发明之一与陶器相比，坚硬耐用，器表有釉不易污染且美观三彩仕女三彩仕女唐三彩：一种盛行于唐代的陶器，以黄、褐、绿为基本釉色，后来人们习惯地把这类陶器称为“唐三彩”。 唐三彩马唐三彩马1/17/2022 7:32 AM18清顺治青花花鸟纹盖罐故宫藏清雍正粉彩蟠桃纹天球瓶 清代景德镇御窑厂制作的玲珑瓷蓝天釉：一种色釉景德镇四大传统名瓷：青花、玲珑、粉彩、色釉1

11、/17/2022 7:32 AM19玻璃：玻璃：已有五千年已有五千年历史历史约公元前约公元前37003700年前，古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿，年前，古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿，当时只有有色玻璃；当时只有有色玻璃；约公元前约公元前10001000年前，中国制造出无色玻璃年前，中国制造出无色玻璃 公元公元1212世纪，出现了商品玻璃，并开始成为工业材料；世纪，出现了商品玻璃，并开始成为工业材料；1818世纪，为适应研制望远镜的需要，制出光学玻璃；世纪，为适应研制望远镜的需要，制出光学玻璃；18741874年，比利时首先制出平板玻璃。年，比利时首先制出平板玻璃。 水泥：水泥：

12、 1818世纪后半期人们才用间歇土窑烧制雏形水泥；世纪后半期人们才用间歇土窑烧制雏形水泥；1919世纪初在英国出现真正的硅酸盐水泥世纪初在英国出现真正的硅酸盐水泥耐火材料耐火材料：先于或至少与金属冶金、陶瓷、玻璃等材料的制造同时发展：先于或至少与金属冶金、陶瓷、玻璃等材料的制造同时发展复合材料：复合材料： 七千年以前七千年以前1/17/2022 7:32 AM20 无机非金属材料在人类发展史、国民经济各个无机非金属材料在人类发展史、国民经济各个领域领域和日常生活中的有着重要地位和作用。和日常生活中的有着重要地位和作用。u是人民日常生活，工业和基础建设的必须基础材料；是人民日常生活，工业和基础建

13、设的必须基础材料；u是传统工业技术改造，新兴产业，高新技术领域的物质是传统工业技术改造，新兴产业，高新技术领域的物质基础和先导；基础和先导； 非金属材料学非金属材料学1/17/2022 7:32 AM21非金属材料学非金属材料学无机非金属材料的研究内容无机非金属材料的研究内容合成效能性质组成四要素及其相互关系基础依据保证关键1/17/2022 7:32 AM22主要内容主要内容F无机非金属材料结构基础无机非金属材料结构基础F无机非金属材料性能无机非金属材料性能F矿物材料矿物材料F玻璃玻璃F陶瓷陶瓷F耐火材料耐火材料F水泥水泥F混凝土混凝土F无机非金属复合材料无机非金属复合材料1/17/2022 7:32 AM23教学目的教学目的n使同