无机非金属材料复习题.pdf

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1、宠辱不惊，看庭前花开花落；去留无意，望天上云卷云舒。洪应明好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。中庸1.无机材料中除金属以外统称为无机非金属材料。传统上的无机非金属材料主要有陶瓷，玻璃，水泥和耐火材料四种。2.无机非金属材料学主要研究无机非金属材料的成分和制备工艺，组织结构，材料性能和使用性能四个要素。3.玻璃结构的物质特点是：短程有序和长程无序。4.网络生成体氧化物四个要素：(1)每个氧离子应与不超过两个阳离子相连(2)在中心阳离子周围的氧离子配位数必须小于等于 4(3)氧互相共角而不共棱或共面(4)每个多面体至少有三个顶角是共用的。5、分相：玻璃在高温下为均匀的熔体，在冷却过程中或在一定温度

2、下热处理时，由于内部质点迁移，某些组分分别浓集，从而形成化学组成不同的亮个相，此过程称为分相。6.玻璃的粘性：粘度随温度变化的快慢是一个重要的玻璃生产指标；短性玻璃：粘度随温度变化的快的玻璃。7.影响玻璃机械强度的因素：（1）化学组成 （2）玻璃中的缺陷 （3）温度 （4）玻璃中的应力 第二章 1.玻璃的原料：凡能用于制造玻璃的矿物原料，化工原料，碎玻璃等统称；配合料：为熔制具有某种组成的玻璃所采用的，具有一定配比的各种玻璃原料的混合物 2.玻璃原料通常按其用量和作用的不同分为主要原料和辅助原料。3.一般配合料的制备过程是：计算出玻璃配合料的料方，根据料方称取各种原料，再用混合机混匀即制得了玻

3、璃配合料。4.选择原料是应遵循以下原则：（1）原料的质量应符合玻璃制品的技术要求（2）便于日常生产中调整成分（3）适于融化与澄清，挥发与分解的气体无毒性（4）对耐火材料的侵蚀要小（5）原料应易加工，矿藏量大，运输方便，价格低 5.设计玻璃组成的原则：（1）根据组成，结构和性质的关系，使设计的玻璃能满足预定的性能要求（2）根据玻璃形成图和相图，使设计的组成能够形成玻璃析晶倾向小（3）根据生产条件使设计的玻璃能适应熔制，成型，加工等工序的实际要求。（4）所设计的玻璃应当价格低廉，原料易于获得。第三章 1.从加热配合料直到熔成玻璃液分为五个阶段：（1）硅酸盐形成阶段（2）玻璃形成阶段（3）玻璃液的澄

4、清阶段（4）玻璃液的均化阶段（5）玻璃液的冷却阶段。2.两者膨胀系数不同，则在两者界面上将产生结构应力，这就是玻璃制品炸裂的原因。3.产生二次气泡的主要原因：（1）硫酸盐的热分解（2）物理熔解的气体析出（3）玻璃中某些组分易产生二次气泡 4.配合料的湿润能改善配合料的均匀性：因为配合料中保持一定的水分，能使配合料中的芒硝和纯碱等助熔剂覆盖粘附于石英砂颗粒表面，提高了内摩擦系数，并使配合料颗粒的先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。范仲淹谋事在人，成事在天！增广贤文位置相互巩固，减小分层倾向，提高配合料的反应能力及减轻飞料现象。5.玻璃澄清时的最高温度点和成型时的最低温度点是具有决定意义的两点。6.玻

5、璃熔制工艺制度除温度制度外，还有压力制度，气氛制度，泡界线制度及玻璃液面制度。7.暂时应力：在温度低于应变点时，处于弹性变形温度范围内的玻璃在经受不均匀的温度变化时所产生的热应力，随温度梯度的存在而存在，随温度的梯度的消失而消失的应力。8.永久应力：当玻璃内外温度相等时所残留的热应力。9.微晶玻璃：把有晶核剂的特定组成的玻璃在有控条件下进行晶化热处理，使原单一的玻璃形成了有微晶和玻璃均匀分布的复合材料。第七章 1.石英在陶瓷生产中作用：（1）是瘠性材料，可降低可塑性，减少收缩变形，加快干燥（2）在高温时可溶于长石玻璃中，增加液相粘度，减小高温时的胚体变形。（3）未熔石英与莫来石可以起构成胚体骨

6、架，增加强度。（4）在釉料中增加石英含量可提高釉的熔融温度和粘度，提高釉的耐磨性和康化学腐蚀性。2.三种天然材料的作用：粘土提供了可塑性，以保证成型的工艺要求，石英石耐熔的骨架成分，长石则是助熔剂促使烧结时玻璃相的形成。3.莫来石（3Al2O32SiO22Al2O32SiO2）莫来石具有良好的化学、力学与耐高温性能，是传统陶瓷中形成的主要晶相之一。第八章、第九章 1.坯料：指将陶瓷原料经拣选，破碎等工序后，进行配料，在经混合细磨等工序后得到的具有成型性能的多组分混合物。2.成型：就是将坯料制成具有一定形状，轻度的的坯体，其过程取决于坯料的成型性能及工艺方法。3.注浆成型：指泥浆注入具有吸水性能

7、的模具中而得到坯体的一种成型方法。4.触变性：指泥浆在外力的作用下，流动性暂时增加，外力去除后具有缓慢可逆的性质。5.泥料出现触变性的原因：粘土片状颗粒的表面尚残留少量电荷未被完全中和，以致形成局部的边-边或边-面结合，构成了空间网络结构。这时泥浆中大量的自由水被分隔和封闭在网络的空隙中，使静止的整个粘土-水系统形成一种好似水分减少，粘度增加的变稠和固化状态。但这种网络结构是疏松和不稳定的，稍有剪切力作用或震动时，就能破坏这种网络结构，使被分隔或封闭在空隙中的自由水又解脱出来，整个系统又会变成一水分充足，粘度降低，流动性增加的状态。在放置一段时间后，上述网络结构又会重新建立，重新又出现变稠现象

8、，此亦叫触变厚化现象 6.压制成型：指在坯料中加入少量水分或塑化剂，然后在金属模具中经较高压力被压制成型的工艺过程。第十章 1.釉：指覆盖在陶瓷坯体表面上的一层玻璃态物质。一般来说，釉层基本上是一种硅酸盐玻璃。2.釉料配方的总原则：釉料必须适应于坯料。3.坯釉中间层的形成：由于坯釉化学组成上的差异，烧釉时釉的某些成分渗透到坯体的表老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。唐王勃以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。旧唐书魏征列传层中，坯体某些成分也会扩散到釉中，溶解到釉中。通过熔解与扩散的作用，使接触带的化学组成和物理性质介于坯体与釉层之间，结果形成中间层。具

9、体地说，该层吸收了坯体中的 Al2O3、SiO2 等成分，又吸收了釉料的碱性氧化物及 B2O3 等。它对调整坯釉之间的差别、缓和釉层中应力、改善坯釉的结合性能起一定的作用。4.坯和釉的适应性：（1）热膨胀系数对坯、釉适应性的影响。（2）中间层对坯、釉适应性的影响。（3）釉的弹性、抗张强度对坯、釉适应性的影响。（4）釉层厚度对坯、釉适应性的影响。第十一章 1.干燥：用加热蒸发的方法出去物料中部分水分的过程。2.干燥是脱水的过程，是一个消耗时间和能量的过程。3.物料中的水分类型：自由水、吸附水、化学结合水。4.影响干燥速度的因素：坯料的性质；坯体形状，大小，厚度；坯体温度；干燥介质的温度；使热扩散

10、与湿扩散的方向一致。5.干燥缺陷及原因分析（）：一、原料配制方面 坯料配方中塑性粘土用量太多或太少，并且分布不均匀，原料颗粒大小相差过大，混合不均等，在干燥中易产生开裂。坯体含水量太大或水分分布不均匀，在干燥中易产生开裂。二、成型方面 成型时受压不均，以致坯体各部位紧密程度不同；或压制操作不正确，坯体中气体不能很好排出，有暗裂等。练泥或成型时坯体所产生的应力未能完全消除，在干燥时有可能发生形变。泥料在练泥机处理时，已发生层裂，而又未能消除，则坯体干燥后易发生开裂。注浆时石膏模过干或模型构造有缺点；脱模过早，坯体在精修、镶接时操作不当或石膏模各部位干湿度不一样，吸水不同，造成密度不一致。三、干燥

11、方面 干燥速度过快，使坯体表面收缩过大易造成开裂。坯体各部位在干燥时受热不均，或气流流动不均，使收缩不均而造成开裂。坯体放置的不平稳或放置方法不适当，由于坯体本身重量作用的关系也可能变形。坯体本身传热传质的条件不同，边角处升温、干燥快，特别是大件产品，边缘及棱角与中心部位干湿差较大，易出现开裂缺陷。干燥时气流中的水气凝在冷坯上，再干燥时易使坯体开裂。解决措施 处理干燥缺陷，应具体分析产生缺陷的原因，得出教切合实际的结论，然后采取必要的措施来解决。（1）坯料配方应稳定，粒度级配合应合理，并注意混合均匀。（2）严格控制成型水分，水分应均匀一致。（3）成型应严格按操作规程进行，加强检查以防止有细微裂

12、纹和层裂的坯体进入干燥器。（4）器型设计要合理，避免厚薄相差过大。（5）为防止边缘部位干燥过快，可在边缘部位作隔湿处理，即涂上油脂类物质，以降海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。林则徐天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。易经低边缘部位的干燥速度，减少干燥应力。（6）设法变单面干燥为双面干燥，有利于增大水分扩算面积，减少干燥应力。（7）严格控制干燥过程，使外扩散与内扩散趋向平衡。（8）加强干燥制度和干燥质量的监测，并根据不同的产品，指定合理的干燥制度。第十二章 1.烧成：将陶瓷坯体加热至高温，发生一系列物理化学反应，然后冷却至室温，坯体的矿物组成与显微结构发生显著变化，外形尺寸得

13、已固化，强度得意提高，最终获得某种特定使用性能的陶瓷制品的工艺过程。2.烧成就是加热坯体使之发生质变成瓷的过程。第十四章 1.石膏浆体硬化并形成具有强度的人造石，一般认为其结构变化经历两个阶段，即凝聚结构形成阶段和结晶网的形成和发展阶段。2.与其它凝胶材料不同，镁质凝胶材料在使用时不用水调和，必须用一定浓度的氯化镁溶液或其他盐类溶液来调和，为什么？答：MgO 与水拌和，立即发生下列化学反应：MgO+H2O=Mg(OH)2 实验证明，经一般煅烧温度（600850）所得的 MgO，在常温下水化时，其水化产物 Mg(OH)2的最大浓度可达L，而 Mg(OH)2在常温下的平衡溶解度为 g/L，所以溶液

14、中Mg(OH)2的相对过饱和度很大（为 80100），过大的过饱和度会产生大的结晶压力，使硬化过程中形成的结晶结构网遭到破坏。因此，镁质凝胶材料不能用水调和。第十五章 1.硅酸盐水泥的主要技术要求：（1）细度（2）凝结时间（3）体积安定性（4）强度等级 2.普通硅酸盐水泥的主要技术要求：（1）细度（2）凝结时间（3）强度等级 3.生产硅酸盐水泥的主要原料：石灰质原料，粘土质原料，铁质校正原料。4.硅酸盐水泥的生产主要经过三个阶段：生料制备、熟料煅烧与水泥粉磨。5.波特兰水泥（硅酸盐水泥）：凡由硅酸盐水泥熟料，0%5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料称为硅酸盐水泥，亦称为波

15、特兰水泥。6.六个温度带包括：-干燥带，-预热带，-碳酸盐分解带，-放热反应带，-烧成带，-冷却带。7.熟料经过粉磨，并在粉磨过程中加入少量石膏，达到一定细度，才成为水泥。水泥粉磨的比表面积约在3000cm2/g 左右。8.中间相：填充在阿利特、贝利特之间的铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体和含碱化合物等。9.影响阿利特（C3S 固溶体）的因素：熟料烧结形成阿利特的过程，与液相形成温度、液相量、液相性质以及氧化钙、硅酸二钙溶解于液相的溶解速度、离子扩散速度等各种因素有关。10.矿化剂：是指能加速结晶化合物的形成，使水泥生料易烧，提高熟料量的少量外加物。11.游离氧化钙和方镁石：水泥熟料中，常常还

16、含有少量的没有与其他矿物结合的以游离态存在的氧化钙，称为游离氧化钙，又称游离石灰。因多呈死烧状态，因此水化速度极慢，常常在水泥硬化以后，游离氧化钙的水化才开始进行，生成氢氧化钙，体积增大，在水泥石内部产生内应力，使抗拉，抗折强度有所降低严重时甚至引起安定性不良。宠辱不惊，看庭前花开花落；去留无意，望天上云卷云舒。洪应明非淡泊无以明志，非宁静无以致远。诸葛亮熟料煅烧时，氧化镁有一部分可和熟料矿物结合成固溶体以及溶于液相中，多余的氧化镁结晶出来呈游离状态的方镁石存在，并对水泥安定性有不良影响。12.在硅酸盐水泥熟料中主要形成四种物质：硅酸三钙（3CaOSiO2）、硅酸二钙(2CaOSiO2)、中间

17、相(4 CaOAl2O3Fe2O3)、游离氧化钙和方镁石。13.才利特（C4AF/4 CaOAl2O3Fe2O3）14.硅率：表示熟料中 SiO2与 Al2O3、Fe2O3之和的质量比值，以 S M 或 n 表示，计算式如下：SM(n)=22323SiOAl OFe O （硅率控制在）15.铝率：又称铁率，表示熟料中 Al2O3和 Fe2O3含量的质量比，以 IM 或 P 表示，计算式如下：IM(P)=2323Al OFe O （铝率控制在）16.石灰饱和系数：在水泥熟料中，氧化钙总是与两性氧化物 Al2O3、Fe2O3饱和生成 C3A,C4AF,在生成上述矿物后，所余下的 CaO 与使 Si

18、O2饱和形成 C3S 所需的 CaO 的比值称为石灰饱和系数，它表示 SiO2与 CaO 饱和形成 C3S 的程度。（书 P194）17.矿物的水化速率，就相对趋势而言，一般总是铝酸三钙最快，硅酸三钙和铁铝酸钙次之，而硅酸二钙最慢。18.硬化水泥浆体是一非匀质的多相体系，由各种水化产物和残存熟料所构成的固相以及存在于孔隙中的水和空气所组成，所以是固-液-气三相多孔体。19.水泥硬化浆体中的水存在形式：结晶水，吸附水，自由水。20.初凝:在水化的诱导期，水泥浆的可塑性基本不变；然后逐渐消失流动能力，开始凝结，到达初凝。21.终凝：初凝结束，接着就进入凝结阶段，继续变硬，待完全失去可塑性，有一定结

19、构强度，即为终凝。22.假凝现象：假凝是指水泥的一种不正常的早起固化或过早变硬现象。与很多因素有关，除熟料的 C3A含量偏高、石膏掺量较多等条件，一般认为主要还由于水泥在粉磨时受到高温。使二水石膏脱水成半水石膏的缘故。当水泥调水后，半水石膏迅速溶于水，溶解度亦大，部分又重新水化为二水石膏析出，形成针状结晶网状结构，从而引起浆体固化。对于某些含碱较高的水泥，所含的硫酸钾会依下式反应：K2SO4+CaSO42H2O=K2SO4CaSO4H2O+H2O 所生成的钾石膏结晶迅速长大，也是造成假凝的原因。23.抗渗性：是抵抗各种有害介质进入内部的能力。24.抗冻性：抗冻性是指在冻融循环作用下，保持原有性

20、质，抵抗破坏的能力。第十六章 1.混合材料的品种很多，在使用中通常按照它的性质分为 活性 和 非活性 两大类。2.活性混合材料：凡是天然或人工的矿物质材料磨成细粉，加水后本身不硬化，但与激发剂混合，加水拌合后，不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化者，称为活性混合材料或水硬性混合材料。海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。林则徐宠辱不惊，看庭前花开花落；去留无意，望天上云卷云舒。洪应明非活性混合材料：凡是天然或人工的矿物质材料，磨成细粉与石灰混合，加水搅拌后，不能或很少生成具有胶凝性的水化产物，掺入水泥中仅起减低强度和增加水泥产量作用者，称为非活性混合材料或称非水硬性混合材料。3.常用的激

21、发剂有两种：碱性激发剂（石灰或水化时能析出 Ca(OH)2 的硅酸盐水泥熟料）、硫酸盐激发剂（二水石膏、半水石膏、无水石膏或以 CaSO4 为主要成分的化工废渣，如磷石膏、氟石膏等）。4.粉煤灰：又称飞灰，发电厂锅炉以煤粉为原料从烟道气体中收集下来的灰渣。5.“R”为早强型水泥。6.火山灰质硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料称为火山灰质硅酸盐水泥。7.粉煤灰水泥：凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥，简称粉煤灰水泥。第一章计算 奥霍琴法：T=AX+BY+CZ+D 例：某玻璃成分为2SiO74%,ONa214%，CaO7%,MgO4%,32OAl1%，求粘度为310sPa时的温度。查表得sPa310时的温度为10334.138119.5)47(95.91449.17103T 校正：MgO实际含量为 4%，（4-3）%=1%，由表知，以 1%的MgO置换 1%的CaO，温度将提高 6，因此103961033103T