非金属工艺学绪论

无机非金属材料

工艺学-玻璃主讲教师：王守德济南大学材料科学与工程学院课程沿革无机非金属材料工艺学计划学时：80学时参考教材：《玻璃工艺学》西北轻工业学院主编，中国轻工业出版社

课程要求：具有扎实的基础知识。全面系统地掌握无机非金属材料的基本概念、基本理论、制备原理、生产过程的共性与个性及无机非金属材料的基本性能。课程的目的与任务：加强学生的基础知识，拓宽知识面，全面系统地建立无机非金属材料工艺知识体系，培养智能型与复合型人材。绪论一、材料及无机非金属材料的

定义与分类

1.材料的定义与分类

材料（materials）:能够用以加工有用物质的物质。

分类：化学组成和显微结构金属材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料性能结构材料功能材料2.无机非金属材料的定义与分类无机非金属材料的定义：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。分类：无机非金属材料陶瓷胶凝材料天然材料玻璃普通玻璃特种玻璃普通陶瓷特种陶瓷水硬性胶凝材料气硬性胶凝材料3.无机非金属材料的特性组成：元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物等化学键：离子键或离子－共价混合键无机非金属材料的特性：具有复杂的晶体结构没有自由电子高熔点高硬度较好的耐化学腐蚀性绝大多数是绝缘体制成薄膜时大多是透明的一般具有低导热性大多数情况下变形微小4.无机非金属材料生产过程的共性与个性原料原料的粉碎粉体制备成型烘干高温热处理（1）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。主要化学成分：CaO、SiO2、Al2O3、Na2O等。（2）原料的粉碎目的：均化、烘干、配料等工艺过程的需要。（3）粉体制备使粉体具有较高比表面积、一定的形状及一定范围的颗粒级配，同时物料得到进一步均化。粉体制备主要应用于水泥和陶瓷制备。一般情况下玻璃生产无须制备粉体。

（4）成型

陶瓷的成型是在热加工之前，玻璃的成型是在热加工之后，而水泥的成型除立窑立波尔之外在热加工之前不须成型，其成型过程主要在使用时，如加工混凝土制品等。（5）烘干烘干是为了除去物料和坯体中一定量的自由水。（6）高温热处理

水泥是通过煅烧使水泥生料中的有效组分之间发生化学反应，合成水泥熟料矿物；玻璃是通过熔融而获得无气泡结石的均一熔体；陶瓷的烧结是让黏土分解、长石熔化和其他组分生成新的矿物和液相，最后形成坚硬的烧结体。整个生产过程的核心二、典型无机非金属材料典型无机非金属材料胶凝材料玻璃陶瓷2.玻璃玻璃的定义：玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的非晶态固体。结构特征：短成有序，长程无序。狭义上的玻璃仅指无机玻璃，最常见的是硅酸盐玻璃，而广义的玻璃包括无机玻璃、有机玻璃、金属玻璃等。玻璃的特性：1、透明，坚硬，良好的耐蚀、耐热、电学和光学性质；2、通过调整化学组成，并结合各种工艺方法（例如表面处理和热处理等）可大幅度调整玻璃的和物理化学性能；3、能够用多种成型制成各种形状和大小的制品；4、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。玻璃的通性1、各向同性

在任何方向上都具有相同的性质。2、介稳性

玻璃态物质比相应的晶态物质含较大的内能，它不是处于能量最低的稳定状态，而是处于介稳状态。3、无固定熔点

玻璃态物质由固体转变为液体是在一定温度区域内进行的。4、固态和熔融态间转化的渐变性和可逆性（图1-2、图1-3）5、性质随成分变化的连续性和渐变性（图1-4）玻璃的分类按组成分类元素玻璃氧化物玻璃非氧化物玻璃硫系玻璃硒玻璃卤化物玻璃硫族化学物玻璃元素玻璃:

指由单一元素的原子构成的玻璃。

氧化物玻璃:借助氧桥形成聚合结构的玻璃。非氧化物玻璃：

(1)卤化物玻璃：玻璃结构中的连接桥是卤族元素。

(2)硫族化合物玻璃除氧以外的第六族元素为桥连接各种结构单元可以形成一大类硫系玻璃。

氧化物和非氧化物的混合玻璃。如BaF2—A1203—P205玻璃等。

按用途分类建筑玻璃日用轻工玻璃仪器玻璃光学玻璃电真空玻璃按性能分类一般用于一些专门用途、具有某一方面的特定性能的玻璃的分类。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、耐酸玻璃等。三.无机非金属材料工艺学的研究内容

无机非金属材料工艺学的任务------不断利用材料科学及其他相邻学科的发展成就，实现按使用性能要求来设计和制造材料的目标。无机非金属材料科学与工艺就是一门研究无机非金属材料领域内这四者之间的关系与规律的科学。性质组成结构制备四.无机非金属材料现状及发展趋势陶瓷

玻璃

水泥五.无机非金属材料在人类生活中的地位与作用

传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料，无机新材料则是现代新技术、高技术、新兴产业和传统工业改造的物质基础，也是发展现代国防和生物医学所不可缺少，对科学技术发展的作用在科学技术发展中，无机新材料占有十分重要的地位。

1、对科学技术发展的作用

2、对工业及社