无机材料工艺学培训课程(共38页).ppt

1、2022-2-221合肥学院化学与材料工程系合肥学院化学与材料工程系 2022-2-222课课程程简简介介2022-2-223方案学时：方案学时：40学时学时 课程的目的与任务：加强学生的根底知识，拓宽知识面，全面系统地建立无机材课程的目的与任务：加强学生的根底知识，拓宽知识面，全面系统地建立无机材料工艺知识体系，培养智能型与复合型人才。料工艺知识体系，培养智能型与复合型人才。课程要求：具有扎实的根底知识。课程要求：具有扎实的根底知识。 全面系统地掌握无机材料的根本概念、全面系统地掌握无机材料的根本概念、 根本理根本理论、制备原理、生产过程的共性与个性及无机材料的根本性能。论、制备原理、生产过

2、程的共性与个性及无机材料的根本性能。 成绩考核：成绩考核：N+2考核，其中考核，其中N的内容为：的内容为： 1.课堂测验课堂测验(1) 2.课程阶段测试课程阶段测试(1) 3.无机材料典型生产工艺调研报告无机材料典型生产工艺调研报告(1)主要参考资料：主要参考资料： ?无机非金属材料工艺学无机非金属材料工艺学?王琦主编，中国建材工业出版社王琦主编，中国建材工业出版社 ?无机材料工艺学无机材料工艺学?宋晓岚、叶昌、余海湖宋晓岚、叶昌、余海湖 ，冶金工业出版社，冶金工业出版社 ?水泥工艺学水泥工艺学? 沈威等编著，武汉工业大学出版社沈威等编著，武汉工业大学出版社 ?玻璃工艺学玻璃工艺学? 西北轻工

3、业学院主编，中国轻工业出版社西北轻工业学院主编，中国轻工业出版社 ?陶瓷工艺学陶瓷工艺学? 华南工学院等合编华南工学院等合编 2022-2-224结构材料受力，承载结构材料受力，承载 功能材料半导体，超导体，以及光、电、声、磁、应力转换等功能材料半导体，超导体，以及光、电、声、磁、应力转换等 2022-2-225大坝大坝2022-2-226 以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、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、硼酸盐和非氧化物硼化物、以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐和非氧化物 等物质组成的材料，是除金属材料和有机高分子材料以外的

4、等物质组成的材料，是除金属材料和有机高分子材料以外的 所有材料的统称。所有材料的统称。 无机非金属材料无机非金属材料陶瓷陶瓷胶凝材料胶凝材料天然材料天然材料玻璃玻璃普通普通玻璃玻璃特种特种玻璃玻璃普通普通陶瓷陶瓷特种特种陶瓷陶瓷水硬性胶水硬性胶凝材料凝材料气硬性胶气硬性胶 凝材料凝材料2022-2-227具有复杂的晶体结构具有复杂的晶体结构 v 没有自由电子没有自由电子 v 高熔点高熔点 v 高硬度高硬度 v 较好的耐化学腐蚀性较好的耐化学腐蚀性 v 绝大多数是绝缘体绝大多数是绝缘体 v 制成薄膜时大多是透明的制成薄膜时大多是透明的 v 一般具有低导热性一般具有低导热性 v 大多数情况下变形微

5、小大多数情况下变形微小 2022-2-228 无机非金属材料的生产以铝硅酸盐粘土、长石等原料、无机非金属材料的生产以铝硅酸盐粘土、长石等原料、 硅质石英砂等原料、石灰质原料、铝质原料等为主。硅质石英砂等原料、石灰质原料、铝质原料等为主。 主要化学成分：主要化学成分：CaO、SiO2、Al2O3、Na2O等。等。 无机非金属材料生产所用的主要原料，绝大多数是质地坚无机非金属材料生产所用的主要原料，绝大多数是质地坚 硬的大块状物料，为了均化、烘干、配料等工艺过程的需要进硬的大块状物料，为了均化、烘干、配料等工艺过程的需要进 行破碎。行破碎。2022-2-229粉体制备主要应用于水泥和陶瓷生产过程。

6、粉体制备主要应用于水泥和陶瓷生产过程。 无机非金属材料产品由于使用、进一步加工等过程的需要，无机非金属材料产品由于使用、进一步加工等过程的需要， 成型是生产的环节之一。成型是生产的环节之一。2022-2-22102022-2-22112022-2-2212用石灰、石膏作为胶凝材料2022-2-2213 19 19世纪初世纪初1810182418101824年，用人工配合粘土与石灰石年，用人工配合粘土与石灰石 经煅烧、磨细以制造水硬性胶凝材料已经开始组织生产。经煅烧、磨细以制造水硬性胶凝材料已经开始组织生产。 18241824年，英国人阿斯普丁将粘土与石灰石配合烧制成块熟年，英国人阿斯普丁将粘土

7、与石灰石配合烧制成块熟 料，再经磨细而成水硬性胶凝材料，加水拌和后能硬化制料，再经磨细而成水硬性胶凝材料，加水拌和后能硬化制 成人工石，并具有较高强度，其外观与当时建筑上常用的英成人工石，并具有较高强度，其外观与当时建筑上常用的英 国波特兰岛上出产的岩石相似，故称之为国波特兰岛上出产的岩石相似，故称之为“波特兰水泥波特兰水泥 Portland Cement)Portland Cement)，并于，并于18241824年年1010月月2121日首先获得该产品日首先获得该产品 的专利权。的专利权。 2022-2-2214 凡细磨成粉末状，参加适量水后成为塑性浆体，既能在凡细磨成粉末状，参加适量水后

8、成为塑性浆体，既能在 空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维 材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。 2022-2-22152022-2-22162022-2-2217玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的非晶态固体非晶态固体，其，其 内能和构形熵高于相应的晶体，从熔融态转变为固态时有内能和构形熵高于相应的晶体，从熔融态转变为固态时有 一定的转变温度一定的转变温度Tg。v 透明，坚硬，良好的耐蚀、耐热、电学和光学性质；透明，坚硬，良好的耐蚀、

9、耐热、电学和光学性质； v 通过调整化学组成，并结合各种工艺方法可大幅度调整玻璃的和物理通过调整化学组成，并结合各种工艺方法可大幅度调整玻璃的和物理 化学性能；化学性能； v 能够用多种成型制成各种形状和大小的制品；能够用多种成型制成各种形状和大小的制品； v 通过焊接和粉末烧结等加工方法制成形状复杂、尺寸严格的器件。通过焊接和粉末烧结等加工方法制成形状复杂、尺寸严格的器件。 2022-2-22182022-2-2219 2022-2-2220元素玻璃元素玻璃 氧化物玻璃氧化物玻璃 非氧化物玻璃非氧化物玻璃硫系玻璃硫系玻璃 硒玻璃硒玻璃卤化物玻璃卤化物玻璃 硫族化学物玻璃硫族化学物玻璃2022

10、-2-2221建筑玻璃建筑玻璃 日用轻工玻璃日用轻工玻璃 仪器玻璃仪器玻璃 光学玻璃光学玻璃 电真空玻璃电真空玻璃 如光学特性玻璃、热学特性玻璃、耐高温玻璃；导电玻璃、半导体玻璃、如光学特性玻璃、热学特性玻璃、耐高温玻璃；导电玻璃、半导体玻璃、超导玻璃；力学方面的高强玻璃、耐磨玻璃；化学稳定性方面的耐碱玻璃、超导玻璃；力学方面的高强玻璃、耐磨玻璃；化学稳定性方面的耐碱玻璃、耐酸玻璃等。耐酸玻璃等。 2022-2-22222022-2-2223v 此外陶瓷的此外陶瓷的脆性大，理论强度高，但实际强度较低，脆性大，理论强度高，但实际强度较低，这是这是 陶瓷性能改善的主要方面之一。陶瓷性能改善的主要方

11、面之一。 2022-2-2224陶瓷陶瓷 玻璃玻璃 水泥水泥2022-2-2225陶瓷开展史陶瓷开展史 瓷器与中国齐名瓷器与中国齐名(china)，可见瓷器与中国历史开，可见瓷器与中国历史开展关系密切。展关系密切。?陶瓷开展史陶瓷开展史?介绍各个历史时期中国与介绍各个历史时期中国与世界陶瓷开展状况。陶瓷开展对中国文化和世界文化世界陶瓷开展状况。陶瓷开展对中国文化和世界文化开展做出了非凡的奉献。开展做出了非凡的奉献。宋代五大名陶瓷宋代五大名陶瓷 官、哥、定、钧、汝官、哥、定、钧、汝The four typical specialisties of Jing De zhen porcelainAs

12、 white as jade /as bright as a mirror /as thin as paper /as resonant as chime2022-2-2226水泥开展简史：水泥开展简史：1天然胶凝材料阶段400010000年前新石器粘土稻草不抗水，抹彻简易建筑物强度低2火创造石灰、石膏阶段埃及金字塔煅烧石膏调砂浆，万里长城煅烧石灰？3石灰火山石灰阶段公元初，要求强度较高且抗水的凝胶材料4水硬性石灰、天然水泥阶段18世纪后半期5硅酸盐水泥1824年英国阿斯普丁波特兰水泥专利人工配料、烧、磨细6不同品种的水泥阶段快硬、早强硅酸盐水泥、油井水泥、中低热水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥

13、、氟铝酸盐水泥2022-2-2227玻璃开展简史：玻璃开展简史：绿玻璃球50006000年白玻璃3000年400年工业纯碱代草木灰石灰石 NaCaSi1957年英国人皮尔金顿PB浮法专利 1975年美匹兹堡公司PPG新浮法专利。2022-2-2228v 对科学技术开展的作用对科学技术开展的作用 v 对工业及社会进步的作用对工业及社会进步的作用 v 对稳固国防、开展军用技术的作用对稳固国防、开展军用技术的作用 v 在生物医学方面的作用在生物医学方面的作用 2022-2-2229合成与制备合成与制备结结 构构组组 成成性性 能能2022-2-2230市场应用无原那么，要更多、更高、更新的材料。 物理性能显微结构工艺、配方 从宏观微观 从定性定量 从粗制精细制作新工艺 从大颗粒纳米材料2022-2-2231n节能化、大型化、大型化、自动化、环境协调化节能化、大型化、大型化、自动化、环境协调化生产工艺生产工艺n加强根底理论研究加强根底理论研究理论理论n我国存在的问题：我国存在的问题：n 能耗高、本钱高、劳动生产率低、质量不稳定、人能耗高、本钱高、劳动生产率低、质量不稳定、人才缺乏、劳动强度大、品种单一、环境污染厉害。才缺乏、劳动强度大、品种单一、环境污染厉害。2022-2-2232几个概念几个概念1、工艺：生产方法和生产过程。2、工艺学：研究生产方法过程及其原理的