无机非金属材料概论绪论.pptx

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1、会计学1无机非金属材料概论绪论无机非金属材料概论绪论材料发展历史材料发展历史 第1页/共62页 什么是材料？什么是材料？材料是人类赖以生材料是人类赖以生 存和发展的物质基础，是人类存和发展的物质基础，是人类 进步的一个重要里程碑。进步的一个重要里程碑。（人类制造的第一种材料：陶）第2页/共62页n n材料是具有一定配比的若干相材料是具有一定配比的若干相互作用的元素组成、具有一定互作用的元素组成、具有一定结构层次和确定性能，并能用结构层次和确定性能，并能用于制造物品、器件、构件、机于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。器或其他产品的物质。n n材料是物质，但不表示所有物材料是物质，但不表

2、示所有物质都可以称为材料。如燃料和质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。和药物，一般都不算是材料。第3页/共62页n n材料和人类社会的发展材料和人类社会的发展密切相关，当前国际公密切相关，当前国际公认，认，材料、能源和信息材料、能源和信息技术技术是现代文明的三大是现代文明的三大支柱。支柱。n n现代科学技术发展中，现代科学技术发展中，可以看到，每一项重大可以看到，每一项重大的发现，往往有赖于新的发现，往往有赖于新材料的发展材料的发展第4页/共62页 一一种种新新材材料料的的出出现现，常常常常引引起起生生产产力力大大发发展展推推

3、动动社社会会进进步步。正正是是如如此此，才才有有了了今今天天人人类类丰丰富富多多彩彩、璀璀璨璨夺夺目目的的世世界与文化。界与文化。没有半导体没有半导体单晶硅单晶硅材料，便不可能有今天的材料，便不可能有今天的微电子工业微电子工业；有有低低损损耗耗的的光光导导纤纤维维，当当今今世世界界蓬蓬勃勃发发展展的的光光纤纤通通讯讯才才得得以实现以实现。单晶硅棒单晶硅片单晶芯片电子元件第5页/共62页n n天然材料天然材料 陶瓷陶瓷 青铜青铜 铁铁 钢钢 有色金属有色金属 高分子材料高分子材料 新新型材料型材料 材料发展的历史演进材料发展的历史演进第6页/共62页（1 1 1 1）天然材料）天然材料）天然材料

4、）天然材料n n包括竹、木、骨、牙、皮、毛、石等材料。包括竹、木、骨、牙、皮、毛、石等材料。包括竹、木、骨、牙、皮、毛、石等材料。包括竹、木、骨、牙、皮、毛、石等材料。n n自然界当中大量存在，人类可以直接从自然自然界当中大量存在，人类可以直接从自然自然界当中大量存在，人类可以直接从自然自然界当中大量存在，人类可以直接从自然中获取。中获取。中获取。中获取。n n经过简单的加工就可以为人类所利用。经过简单的加工就可以为人类所利用。经过简单的加工就可以为人类所利用。经过简单的加工就可以为人类所利用。竹筷骨针石制品皮毛制品第7页/共62页典型典型的天然材料的天然材料石器石器大约大约25000年前，人

5、类就学会使用材料。年前，人类就学会使用材料。人类只能利用岩石、树木、兽皮、骨骼等天然材料人类只能利用岩石、树木、兽皮、骨骼等天然材料并进行粗糙加工，除此之外别无他物。并进行粗糙加工，除此之外别无他物。从挖掘的人类当年所使用的各种用途的锋利石片，从挖掘的人类当年所使用的各种用途的锋利石片，可想象人类远祖的艰苦和聪明。可想象人类远祖的艰苦和聪明。石石刀刀石石斧斧石石针针第8页/共62页他们能区别、选用各种石头创造出刀、斧、他们能区别、选用各种石头创造出刀、斧、针各种器具，用于生产、生活和战争。针各种器具，用于生产、生活和战争。石器时代的生产工具极其落后，人类社会的石器时代的生产工具极其落后，人类社

6、会的生产力也极端低下，社会发展极其缓慢，人生产力也极端低下，社会发展极其缓慢，人类文化也是相当简单和粗俗的。类文化也是相当简单和粗俗的。石器工具第9页/共62页n n据考古学家分析，距今约一万年前就有陶器出现，据考古学家分析，距今约一万年前就有陶器出现，据考古学家分析，距今约一万年前就有陶器出现，据考古学家分析，距今约一万年前就有陶器出现，n n人们人们人们人们用粘土或以粘土、长石、石英为主的混合物，用粘土或以粘土、长石、石英为主的混合物，用粘土或以粘土、长石、石英为主的混合物，用粘土或以粘土、长石、石英为主的混合物，经成型、干燥、烧制（烧制温度低于经成型、干燥、烧制（烧制温度低于经成型、干燥

7、、烧制（烧制温度低于经成型、干燥、烧制（烧制温度低于12001200），），），），得得得得到坚硬的陶器。到坚硬的陶器。到坚硬的陶器。到坚硬的陶器。n n陶是人类创造的第一种陶是人类创造的第一种陶是人类创造的第一种陶是人类创造的第一种“人造材料人造材料人造材料人造材料”，由于高温烧，由于高温烧，由于高温烧，由于高温烧制产生物理化学变化，得到和粘土不一样的新物质。制产生物理化学变化，得到和粘土不一样的新物质。制产生物理化学变化，得到和粘土不一样的新物质。制产生物理化学变化，得到和粘土不一样的新物质。新石器时代晚期新石器时代晚期(公元前公元前3000一前一前2800年年)黑陶豆黑陶豆陶体的黑色是因

8、为渗入了碳陶体的黑色是因为渗入了碳（2）陶器（无机非金属材料）陶器（无机非金属材料）第10页/共62页我国陶器大我国陶器大约出现在约出现在8000年前，具有悠年前，具有悠久的历史。久的历史。半坡村出土半坡村出土的碗、钵、釜、的碗、钵、釜、罐、瓶等，甚罐、瓶等，甚至还有吹气能至还有吹气能发声的陶埙。发声的陶埙。半坡变体鸟纹盆半坡变体鸟纹盆 半坡小口尖底瓶半坡小口尖底瓶 半坡陶盆半坡陶盆 陶埙陶埙第11页/共62页从著名的仰韶和龙山文化遗址出土的陶从著名的仰韶和龙山文化遗址出土的陶器中，人们发现当时祖先已经掌握了烧器中，人们发现当时祖先已经掌握了烧制黑色陶器和白色陶器的配方和技术。制黑色陶器和白色

9、陶器的配方和技术。仰韶白陶瓶仰韶白陶瓶龙山黑陶瓶龙山黑陶瓶第12页/共62页n n闻名于世的闻名于世的闻名于世的闻名于世的秦始皇兵马俑秦始皇兵马俑秦始皇兵马俑秦始皇兵马俑是典型的陶制品；是典型的陶制品；是典型的陶制品；是典型的陶制品；n n著名的著名的著名的著名的唐三彩唐三彩唐三彩唐三彩创始于唐高宗时期，用白粘土作胎，创始于唐高宗时期，用白粘土作胎，创始于唐高宗时期，用白粘土作胎，创始于唐高宗时期，用白粘土作胎，以以以以CuCu、FeFe、CoCo等矿物作釉的着色剂，两次烧制后等矿物作釉的着色剂，两次烧制后等矿物作釉的着色剂，两次烧制后等矿物作釉的着色剂，两次烧制后成为绚丽多彩的陶器精品；成为

10、绚丽多彩的陶器精品；成为绚丽多彩的陶器精品；成为绚丽多彩的陶器精品；n n江苏宜兴江苏宜兴江苏宜兴江苏宜兴紫砂壶紫砂壶紫砂壶紫砂壶 (紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等组成，其中组成，其中组成，其中组成，其中FeFe2 2OO3 3含量约含量约含量约含量约7 7-10-10，TiOTiO2 21 1)制制制制造技术精湛，色泽淳朴，造型独特，别具一格。造技术精湛，色泽淳朴，造型独特，别具一格。造技术精湛，色泽淳朴，造型独特，别具一格。造技术精湛，色泽淳朴，造型独特，别具一格。兵马俑兵马俑 唐三彩马唐三彩马 方韵紫砂壶方

11、韵紫砂壶第13页/共62页商 陶酒尊唐 三彩俑陶的出现，陶的出现，人类可吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可人类可吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可长时间储存食物长时间储存食物，促进人类进化促进人类进化。陶器也是最初的陶器也是最初的耐火材料耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提为以后的铜、铁冶炼提供物质条件供物质条件。猪纹陶盆第14页/共62页陶器是人类创造的第一种无机非金属材料。陶器是人类创造的第一种无机非金属材料。人类第一次有意识地创造发明自然界没有的，人类第一次有意识地创造发明自然界没有的，并且具有全新性能的并且具有全新性能的“新新”材料材料，从此人类能离，从此人类能离开上天的赐予而进入自力创造材料的时代。开

12、上天的赐予而进入自力创造材料的时代。恩格斯论述恩格斯论述：人类从低级阶段向文明阶段的发：人类从低级阶段向文明阶段的发展是从学会制陶开始的。展是从学会制陶开始的。陶器的出现成为陶器的出现成为新石器时代开始的标志之一新石器时代开始的标志之一。第15页/共62页n n陶器的不足是不致密、易渗陶器的不足是不致密、易渗陶器的不足是不致密、易渗陶器的不足是不致密、易渗漏、强度也不高。漏、强度也不高。漏、强度也不高。漏、强度也不高。n n30003000多年前多年前多年前多年前的殷、周时期发的殷、周时期发的殷、周时期发的殷、周时期发明了釉瓷。明了釉瓷。明了釉瓷。明了釉瓷。n n炉窑温度达到炉窑温度达到炉窑温

13、度达到炉窑温度达到12001200，能能能能将将将将金属氧化物烧制成釉瓷，用金属氧化物烧制成釉瓷，用金属氧化物烧制成釉瓷，用金属氧化物烧制成釉瓷，用途更为广泛，质地比陶更为途更为广泛，质地比陶更为途更为广泛，质地比陶更为途更为广泛，质地比陶更为细腻、外观美观。细腻、外观美观。细腻、外观美观。细腻、外观美观。陶向瓷的过渡陶向瓷的过渡 商朝釉瓷商朝釉瓷第16页/共62页什么是瓷器？什么是瓷器？n n瓷土与陶土相比，瓷土与陶土相比，瓷土与陶土相比，瓷土与陶土相比，FeFe2 2OO3 3、CaOCaO、MgOMgO等助熔等助熔等助熔等助熔剂物质明显减少，剂物质明显减少，剂物质明显减少，剂物质明显减少

14、，SiOSiO2 2含量也降至含量也降至含量也降至含量也降至7070以下，以下，以下，以下，AlAl2 2OO3 3含量显著增加含量显著增加含量显著增加含量显著增加。n n瓷器制造工艺水平有很大改进，瓷器制造工艺水平有很大改进，瓷器制造工艺水平有很大改进，瓷器制造工艺水平有很大改进，烧结温度提高烧结温度提高烧结温度提高烧结温度提高到到到到12001200以上以上以上以上，反映人类改造自然能力的增强。，反映人类改造自然能力的增强。，反映人类改造自然能力的增强。，反映人类改造自然能力的增强。n n釉釉釉釉是用矿物是用矿物是用矿物是用矿物(长石、方解石、石英等长石、方解石、石英等长石、方解石、石英等

15、长石、方解石、石英等)和颜料按和颜料按和颜料按和颜料按一定比例配制，高温下釉料被熔融并均匀地覆一定比例配制，高温下釉料被熔融并均匀地覆一定比例配制，高温下釉料被熔融并均匀地覆一定比例配制，高温下釉料被熔融并均匀地覆盖在瓷器表面，冷却后质地坚硬、光滑、不粘盖在瓷器表面，冷却后质地坚硬、光滑、不粘盖在瓷器表面，冷却后质地坚硬、光滑、不粘盖在瓷器表面，冷却后质地坚硬、光滑、不粘污，并污，并污，并污，并 可调配成各种颜色。可调配成各种颜色。可调配成各种颜色。可调配成各种颜色。第17页/共62页n n江西景德镇的江西景德镇的江西景德镇的江西景德镇的薄胎瓷器薄胎瓷器薄胎瓷器薄胎瓷器被赞为洁如玉、明如镜、被

16、赞为洁如玉、明如镜、被赞为洁如玉、明如镜、被赞为洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磐。薄如纸、声如磐。薄如纸、声如磐。薄如纸、声如磐。n n瓷器作为中华文明象征，大量流传。瓷器作为中华文明象征，大量流传。瓷器作为中华文明象征，大量流传。瓷器作为中华文明象征，大量流传。9 9世纪世纪世纪世纪传至传至传至传至阿拉伯国家，阿拉伯国家，阿拉伯国家，阿拉伯国家，1313世纪世纪世纪世纪传到日本，传到日本，传到日本，传到日本，1515世纪世纪世纪世纪传到欧洲，传到欧洲，传到欧洲，传到欧洲，以其以其以其以其精美绝伦征服西方。精美绝伦征服西方。精美绝伦征服西方。精美绝伦征服西方。辉煌的瓷器之国景德镇四大名瓷景德镇四

17、大名瓷青花、玲珑、颜色釉、粉彩青花、玲珑、颜色釉、粉彩第18页/共62页第19页/共62页 （3）青）青 铜铜n n 我国我国我国我国青铜青铜青铜青铜的冶炼在的冶炼在的冶炼在的冶炼在公元前公元前公元前公元前2140-17112140-1711年开始，年开始，年开始，年开始，目前考察已可追溯到公元前目前考察已可追溯到公元前目前考察已可追溯到公元前目前考察已可追溯到公元前36003600年。年。年。年。n n 到殷、西周时期已经发展到较高水平。到殷、西周时期已经发展到较高水平。到殷、西周时期已经发展到较高水平。到殷、西周时期已经发展到较高水平。青铜即铜锡合金，青铜即铜锡合金，其冶炼温度较低，制作其

18、冶炼温度较低，制作器具的成型性好，是人器具的成型性好，是人类最早大规模利用的金类最早大规模利用的金属材料。属材料。苏美尔文明中的青铜塑像，出现年代苏美尔文明中的青铜塑像，出现年代-公元前公元前4000年年第20页/共62页 铜爵铜爵铜爵铜爵高高高高30.530.5厘米、口径厘米、口径厘米、口径厘米、口径17-1817-18厘米，距今厘米，距今厘米，距今厘米，距今36003600年年年年河南堰师二里头文化河南堰师二里头文化河南堰师二里头文化河南堰师二里头文化 青铜锛青铜锛越绝书越绝书载：禹穴载：禹穴之时，以铜为兵，以凿伊阙，通之时，以铜为兵，以凿伊阙，通龙门，东注入海龙门，东注入海牛首兽面纹鼎牛

19、首兽面纹鼎西周，器形端西周，器形端庄，文饰在商代基础上进一步庄，文饰在商代基础上进一步发展，是今已知我国最大青铜发展，是今已知我国最大青铜器之一，器之一，第21页/共62页 （4 4）铁器）铁器n n铁铁是是地地球球上上储储量量居居于于第第三三的的元元素素（前前两两位位为为硅硅、铝铝），来来源源于大型恒星的聚变。于大型恒星的聚变。n n中中国国同同埃埃及及、美美索索不不达达米米亚亚等等古古国国一一样样，对对铁铁的的认认识识都都是是从从陨铁陨铁开始的。开始的。陨铁陨铁世界最早的铁器世界最早的铁器赫梯铁器赫梯铁器第22页/共62页n n青铜器到铁器并不是偶然的青铜器到铁器并不是偶然的青铜器到铁器并

20、不是偶然的青铜器到铁器并不是偶然的铜的精炼带动铁的冶炼；铜的精炼带动铁的冶炼；铜的精炼带动铁的冶炼；铜的精炼带动铁的冶炼；青铜熔炼时，为造渣和降低熔点，古人往往加入青铜熔炼时，为造渣和降低熔点，古人往往加入青铜熔炼时，为造渣和降低熔点，古人往往加入青铜熔炼时，为造渣和降低熔点，古人往往加入氧化氧化氧化氧化铁作为熔剂铁作为熔剂铁作为熔剂铁作为熔剂，直接为铁矿石还原积累经验；，直接为铁矿石还原积累经验；，直接为铁矿石还原积累经验；，直接为铁矿石还原积累经验；赤铁矿赤铁矿赤铁矿赤铁矿(Fe(Fe2 2OO3 3)与赤铜矿与赤铜矿与赤铜矿与赤铜矿(CuO)(CuO)极为相似，青铜冶炼所极为相似，青铜冶

21、炼所极为相似，青铜冶炼所极为相似，青铜冶炼所需的需的需的需的高温和还原气氛，为一氧化碳与铁矿石接触还原高温和还原气氛，为一氧化碳与铁矿石接触还原高温和还原气氛，为一氧化碳与铁矿石接触还原高温和还原气氛，为一氧化碳与铁矿石接触还原金属铁创造极为有利的条件金属铁创造极为有利的条件金属铁创造极为有利的条件金属铁创造极为有利的条件；第23页/共62页 （5）钢）钢n n含含碳碳量量在在0.0218%-2.11%之之间间的的铁铁碳碳合合金金称称为为钢钢，强强度度较较高高，用途更广。用途更广。n n距距今今1800年年前前出出现现两两步步炼炼钢钢技技术术，即即先先炼炼成成铁铁，再再炼炼成成钢钢，并并一一直

22、直沿沿用用至至今今。但但其其工工艺艺复复杂杂，未未能能大大面面积积推推广广。一一直直到到19世世纪纪前前半半期期，人人类类始始终终生生活活在在“铁器时代铁器时代”。第24页/共62页艾菲尔铁艾菲尔铁塔塔钢的应用钢的应用旧金山金门大桥旧金山金门大桥建筑建筑设备设备第25页/共62页（6 6 6 6）有色金属）有色金属）有色金属）有色金属n n近代以来，人们除了发展钢铁材料以外，还进一近代以来，人们除了发展钢铁材料以外，还进一近代以来，人们除了发展钢铁材料以外，还进一近代以来，人们除了发展钢铁材料以外，还进一步发展了金、银、铜、钛、铝、镁、钼等有色金步发展了金、银、铜、钛、铝、镁、钼等有色金步发展

23、了金、银、铜、钛、铝、镁、钼等有色金步发展了金、银、铜、钛、铝、镁、钼等有色金属及其合金材料。全世界每年金属材料总产量约属及其合金材料。全世界每年金属材料总产量约属及其合金材料。全世界每年金属材料总产量约属及其合金材料。全世界每年金属材料总产量约达八亿吨，其中黑色金属约占达八亿吨，其中黑色金属约占达八亿吨，其中黑色金属约占达八亿吨，其中黑色金属约占9595，有色金属只，有色金属只，有色金属只，有色金属只占占占占5 5。n n有色金属资源的开发和利用，不只是对钢铁材料有色金属资源的开发和利用，不只是对钢铁材料有色金属资源的开发和利用，不只是对钢铁材料有色金属资源的开发和利用，不只是对钢铁材料的补

24、充，更重要的是可发挥和开发钢铁材料不具的补充，更重要的是可发挥和开发钢铁材料不具的补充，更重要的是可发挥和开发钢铁材料不具的补充，更重要的是可发挥和开发钢铁材料不具备的各种特殊性能。备的各种特殊性能。备的各种特殊性能。备的各种特殊性能。n n在特定领域中，还必须采用有色金属才能最大限在特定领域中，还必须采用有色金属才能最大限在特定领域中，还必须采用有色金属才能最大限在特定领域中，还必须采用有色金属才能最大限度满足现代科学技术对各种材科性能所提出的要度满足现代科学技术对各种材科性能所提出的要度满足现代科学技术对各种材科性能所提出的要度满足现代科学技术对各种材科性能所提出的要求。求。求。求。第26

25、页/共62页n n铝合金：铝合金：铝合金：铝合金：2020世纪上半叶，材料学家用合金化和时世纪上半叶，材料学家用合金化和时世纪上半叶，材料学家用合金化和时世纪上半叶，材料学家用合金化和时效强化，把效强化，把效强化，把效强化，把AlAl合金强度提高到合金强度提高到合金强度提高到合金强度提高到700MPa700MPa，其比强，其比强，其比强，其比强度为度为度为度为(强度强度强度强度/密度密度密度密度)2.64)2.6410106 6cmcm，是钢，是钢，是钢，是钢(0.61(0.6110106 6cm)cm)的的的的4 4倍多，这意味着达到同样强度倍多，这意味着达到同样强度倍多，这意味着达到同样强

26、度倍多，这意味着达到同样强度AlAl合金用量只有钢合金用量只有钢合金用量只有钢合金用量只有钢的的的的1/41/4，这为，这为，这为，这为AlAl合金作为一种结构材料带来极大优合金作为一种结构材料带来极大优合金作为一种结构材料带来极大优合金作为一种结构材料带来极大优势，对于结构材料来说无疑是一个飞跃。势，对于结构材料来说无疑是一个飞跃。势，对于结构材料来说无疑是一个飞跃。势，对于结构材料来说无疑是一个飞跃。没有高没有高没有高没有高比强度的比强度的比强度的比强度的AlAl合金，就没有现代的航天航空成就。合金，就没有现代的航天航空成就。合金，就没有现代的航天航空成就。合金，就没有现代的航天航空成就。

27、第27页/共62页铝合金车体铝合金材料铝合金航空材料铝合金轮毂第28页/共62页（7)高高分分子子材料材料从人类文明出现以来，高分子材料就一直陪伴着人们。从人类文明出现以来，高分子材料就一直陪伴着人们。天然高分子，如丝、皮、毛等从远古开始就被人们发现天然高分子，如丝、皮、毛等从远古开始就被人们发现并利用。人们不断改进加工技术，将木、棉、麻、丝、皮并利用。人们不断改进加工技术，将木、棉、麻、丝、皮、毛等用于建筑、工具、用品、纺织、造纸、制衣制革、毛等用于建筑、工具、用品、纺织、造纸、制衣制革、防寒制品；防寒制品；把植物体内的把植物体内的“树脂树脂”(树流出的油脂树流出的油脂)用于涂料、粘合用于涂

28、料、粘合剂、药物和溶剂等。剂、药物和溶剂等。天然橡胶丝绸第29页/共62页波音波音787是世界上首款主体结构采是世界上首款主体结构采用碳纤维复合材料制造的大型客机用碳纤维复合材料制造的大型客机 奔驰奔驰SLR跑车车身由碳纤维复合材跑车车身由碳纤维复合材料制成，车速可达料制成，车速可达334公里公里/小时小时 第30页/共62页复合材料复合材料n n2020世纪人类进入新材料时代，衣、食、住、行以及世纪人类进入新材料时代，衣、食、住、行以及世纪人类进入新材料时代，衣、食、住、行以及世纪人类进入新材料时代，衣、食、住、行以及科学技术的发展都离不开新材料，同时出现了各种科学技术的发展都离不开新材料，

29、同时出现了各种科学技术的发展都离不开新材料，同时出现了各种科学技术的发展都离不开新材料，同时出现了各种材料的复合技术。材料的复合技术。材料的复合技术。材料的复合技术。n n金属与无机材料的复合金属与无机材料的复合金属与无机材料的复合金属与无机材料的复合n n金属与高分子材料的复合金属与高分子材料的复合金属与高分子材料的复合金属与高分子材料的复合n n无机材料与高分子材料的复合无机材料与高分子材料的复合无机材料与高分子材料的复合无机材料与高分子材料的复合金属金属/高分子复合材高分子复合材料料-粘结粘结NdFeB磁体磁体金属金属/无机复合材料无机复合材料-景泰蓝景泰蓝高分子高分子/无机复合材无机复

30、合材料料-绝缘板材绝缘板材第31页/共62页材料发展历史小结材料发展历史小结n n2020世纪前材料进步主要依靠人们经验积累和技巧，世纪前材料进步主要依靠人们经验积累和技巧，世纪前材料进步主要依靠人们经验积累和技巧，世纪前材料进步主要依靠人们经验积累和技巧，发展缓慢在于发展缓慢在于发展缓慢在于发展缓慢在于人们还没能对材料在科学上有深刻的人们还没能对材料在科学上有深刻的人们还没能对材料在科学上有深刻的人们还没能对材料在科学上有深刻的认识和理解，缺乏科学对材料发展的指导。认识和理解，缺乏科学对材料发展的指导。认识和理解，缺乏科学对材料发展的指导。认识和理解，缺乏科学对材料发展的指导。n n2020

31、世纪世纪世纪世纪科学突破成功揭示了微观世界的基本规律，科学突破成功揭示了微观世界的基本规律，科学突破成功揭示了微观世界的基本规律，科学突破成功揭示了微观世界的基本规律，加速了人们对声、光、电、磁、热现象以及材料内加速了人们对声、光、电、磁、热现象以及材料内加速了人们对声、光、电、磁、热现象以及材料内加速了人们对声、光、电、磁、热现象以及材料内部结构的认识部结构的认识部结构的认识部结构的认识，这既促使多种新材料的诞生，也开，这既促使多种新材料的诞生，也开，这既促使多种新材料的诞生，也开，这既促使多种新材料的诞生，也开辟了一系列重大科学技术突破辟了一系列重大科学技术突破辟了一系列重大科学技术突破辟

32、了一系列重大科学技术突破 。n n科学引导和高技术产业发展推动的双重作用，诞生科学引导和高技术产业发展推动的双重作用，诞生科学引导和高技术产业发展推动的双重作用，诞生科学引导和高技术产业发展推动的双重作用，诞生各种各样的新材料，构成各种各样的新材料，构成各种各样的新材料，构成各种各样的新材料，构成2121世纪人类文明的基础。世纪人类文明的基础。世纪人类文明的基础。世纪人类文明的基础。第32页/共62页总之：总之：总之：总之：材料是具有一定性能，可以用来制作器材料是具有一定性能，可以用来制作器材料是具有一定性能，可以用来制作器材料是具有一定性能，可以用来制作器件、构件、工具、装置等物品的物质。件

33、、构件、工具、装置等物品的物质。件、构件、工具、装置等物品的物质。件、构件、工具、装置等物品的物质。材料存在于我们周围，与我们的生活、材料存在于我们周围，与我们的生活、材料存在于我们周围，与我们的生活、材料存在于我们周围，与我们的生活、我们的生命息息相关。我们的生命息息相关。我们的生命息息相关。我们的生命息息相关。第33页/共62页依据化学特征一般划分为：依据化学特征一般划分为：依据化学特征一般划分为：依据化学特征一般划分为：1 1、无机材料、无机材料、无机材料、无机材料 （无机材料中除金属以外统称为无机非金属材料无机材料中除金属以外统称为无机非金属材料无机材料中除金属以外统称为无机非金属材料

34、无机材料中除金属以外统称为无机非金属材料，其，其，其，其主要化学组主要化学组主要化学组主要化学组成均为硅酸盐类成均为硅酸盐类成均为硅酸盐类成均为硅酸盐类。因此无机非金属材料亦称为硅酸盐材料，又。因此无机非金属材料亦称为硅酸盐材料，又。因此无机非金属材料亦称为硅酸盐材料，又。因此无机非金属材料亦称为硅酸盐材料，又因其中陶瓷材料历史悠久，应用甚为广泛，故国际上也将无机因其中陶瓷材料历史悠久，应用甚为广泛，故国际上也将无机因其中陶瓷材料历史悠久，应用甚为广泛，故国际上也将无机因其中陶瓷材料历史悠久，应用甚为广泛，故国际上也将无机非金属材料称为陶瓷材料。）非金属材料称为陶瓷材料。）非金属材料称为陶瓷材

35、料。）非金属材料称为陶瓷材料。）2、有机材料、有机材料 塑料、橡胶等塑料、橡胶等第34页/共62页 无机非金属材料种类繁多，用途各异，无机非金属材料种类繁多，用途各异，无机非金属材料种类繁多，用途各异，无机非金属材料种类繁多，用途各异，目前无统一完善的分类方法，一般分为目前无统一完善的分类方法，一般分为目前无统一完善的分类方法，一般分为目前无统一完善的分类方法，一般分为传统传统传统传统的（普通的）的（普通的）的（普通的）的（普通的）和和和和新型的（先进的）新型的（先进的）新型的（先进的）新型的（先进的）无机非金无机非金无机非金无机非金属材料两大类。属材料两大类。属材料两大类。属材料两大类。第3

36、5页/共62页无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料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新型无机非金属材料新型无机非金属材料水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷瓷光导纤维光导纤维新型陶瓷新型陶瓷耐火材料耐火材料水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷瓷水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷瓷传统无机非金属材料传统无机非金属材料水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷瓷无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料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水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷瓷无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料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水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷

37、瓷新型无机非金属材料新型无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料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水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷瓷光导纤维光导纤维新型陶瓷新型陶瓷新型无机非金属材料新型无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料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水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷瓷光导纤维光导纤维新型陶瓷新型陶瓷新型无机非金属材料新型无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料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水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷瓷光导纤维光导纤维新型陶瓷新型陶瓷新型无机非金属材料新型

38、无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料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水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷瓷光导纤维光导纤维新型陶瓷新型陶瓷新型无机非金属材料新型无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料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水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷瓷耐火材料耐火材料光导纤维光导纤维新型陶瓷新型陶瓷新型无机非金属材料新型无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料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水水 泥泥 玻玻 璃璃陶陶 瓷瓷 半导体材料、超硬半导体材料、超硬耐高温材料耐高温材料、发光材

39、料等发光材料等第36页/共62页传传传传统统统统无无无无机机机机非非非非金金金金属属属属材材材材料料料料主主主主要要要要是是是是指指指指由由由由SiOSiO2 2及及及及其其其其硅硅硅硅酸酸酸酸盐盐盐盐化化化化合合合合物物物物为为为为主主主主要要要要成成成成分分分分制制制制成成成成的的的的材材材材料料料料，包包包包括括括括陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷、玻玻玻玻璃璃璃璃、水水水水泥泥泥泥和和和和耐耐耐耐火火火火材材材材料料料料等等等等。此此此此外外外外，搪搪搪搪瓷瓷瓷瓷、磨磨磨磨料料料料、铸铸铸铸石石石石（辉辉辉辉绿绿绿绿岩岩岩岩、玄玄玄玄武武武武岩岩岩岩等等等等）、碳碳碳碳素素素素材材材材料料料料、非非非

40、非金金金金属属属属矿矿矿矿（石石石石棉棉棉棉、云云云云母母母母、大大大大理理理理石石石石等等等等）也也也也属属属属于传统的无机材料。于传统的无机材料。于传统的无机材料。于传统的无机材料。1、传统无机非金属材料、传统无机非金属材料第37页/共62页陶瓷按其概念和用途不陶瓷按其概念和用途不陶瓷按其概念和用途不陶瓷按其概念和用途不同，可分为两大类，即同，可分为两大类，即同，可分为两大类，即同，可分为两大类，即普通陶普通陶普通陶普通陶瓷瓷瓷瓷和和和和特种陶瓷特种陶瓷特种陶瓷特种陶瓷。根据陶瓷坯体结构及其根据陶瓷坯体结构及其根据陶瓷坯体结构及其根据陶瓷坯体结构及其基本物理性能的差异，陶瓷制基本物理性能的

41、差异，陶瓷制基本物理性能的差异，陶瓷制基本物理性能的差异，陶瓷制品可分为品可分为品可分为品可分为陶器陶器陶器陶器和和和和瓷器瓷器瓷器瓷器。传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料 之一：陶瓷之一：陶瓷之一：陶瓷之一：陶瓷第38页/共62页n n普通陶瓷：普通陶瓷：普通陶瓷：普通陶瓷：即传统陶瓷，指以粘土为主要即传统陶瓷，指以粘土为主要即传统陶瓷，指以粘土为主要即传统陶瓷，指以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过粉碎混练、原料与其它天然矿物原料经过粉碎混练、原料与其它天然矿物原料经过粉碎混练、原料与其它天然矿物原料经过粉碎混练、成型、煅烧等过程而制成的各种

42、制品。包成型、煅烧等过程而制成的各种制品。包成型、煅烧等过程而制成的各种制品。包成型、煅烧等过程而制成的各种制品。包括日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工括日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工括日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工括日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷、电瓷以及其它工业用陶瓷。陶瓷、电瓷以及其它工业用陶瓷。陶瓷、电瓷以及其它工业用陶瓷。陶瓷、电瓷以及其它工业用陶瓷。第39页/共62页相比于瓷器，陶器的坯体结构相比于瓷器，陶器的坯体结构较疏松，致密度较低，有一定吸水率，较疏松，致密度较低，有一定吸水率，断口粗糙无光，没有半透明性，断面断口粗糙无光，没有半透明性，断面成面状或贝壳状成面

43、状或贝壳状。第40页/共62页传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料 之二：玻璃之二：玻璃之二：玻璃之二：玻璃玻璃是由熔体过冷所制得的玻璃是由熔体过冷所制得的玻璃是由熔体过冷所制得的玻璃是由熔体过冷所制得的非晶态材料。非晶态材料。非晶态材料。非晶态材料。根根根根据其形成网络的组分不同可分为硅酸盐玻璃、硼酸据其形成网络的组分不同可分为硅酸盐玻璃、硼酸据其形成网络的组分不同可分为硅酸盐玻璃、硼酸据其形成网络的组分不同可分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等，其网络形成体分为盐玻璃、磷酸盐玻璃等，其网络形成体分为盐玻璃、磷酸盐玻璃等，其网络形成体分为盐玻璃

44、、磷酸盐玻璃等，其网络形成体分为SiOSiO2 2、B B2 2OO3 3和和和和P P2 2OO5 5。习惯上玻璃态材料可分为。习惯上玻璃态材料可分为。习惯上玻璃态材料可分为。习惯上玻璃态材料可分为普通玻璃普通玻璃普通玻璃普通玻璃和和和和特种玻璃特种玻璃特种玻璃特种玻璃两大类。两大类。两大类。两大类。普通玻璃是指采用天然原料，能够大规模生普通玻璃是指采用天然原料，能够大规模生普通玻璃是指采用天然原料，能够大规模生普通玻璃是指采用天然原料，能够大规模生产的玻璃。普通玻璃包括日用玻璃、建筑玻璃、微产的玻璃。普通玻璃包括日用玻璃、建筑玻璃、微产的玻璃。普通玻璃包括日用玻璃、建筑玻璃、微产的玻璃。普

45、通玻璃包括日用玻璃、建筑玻璃、微晶玻璃、光学玻璃和玻璃纤维等。晶玻璃、光学玻璃和玻璃纤维等。晶玻璃、光学玻璃和玻璃纤维等。晶玻璃、光学玻璃和玻璃纤维等。第41页/共62页传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料 之三：水泥之三：水泥之三：水泥之三：水泥水泥：水泥：水泥：水泥：是指加入适是指加入适是指加入适是指加入适量水后可成塑性浆体，既量水后可成塑性浆体，既量水后可成塑性浆体，既量水后可成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水能在空气中硬化又能在水能在空气中硬化又能在水能在空气中硬化又能在水中硬化，并能够将砂、石中硬化，并能够将砂、石中硬化，并能够将砂、石中

46、硬化，并能够将砂、石等材料牢固地胶结在一起等材料牢固地胶结在一起等材料牢固地胶结在一起等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性材料。的细粉状水硬性材料。的细粉状水硬性材料。的细粉状水硬性材料。第42页/共62页水泥的种类很多，按其水泥的种类很多，按其水泥的种类很多，按其水泥的种类很多，按其用途用途用途用途和和和和性能性能性能性能可可可可分为：分为：分为：分为：通用水泥、专用水泥和特性水泥通用水泥、专用水泥和特性水泥通用水泥、专用水泥和特性水泥通用水泥、专用水泥和特性水泥三大三大三大三大类；按其所含的主要类；按其所含的主要类；按其所含的主要类；按其所含的主要水硬性矿物水硬性矿物水硬性矿物水硬性矿物，

47、水泥又可，水泥又可，水泥又可，水泥又可分为分为分为分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥泥、氟铝酸盐水泥泥、氟铝酸盐水泥泥、氟铝酸盐水泥以及以工业废渣和地方材以及以工业废渣和地方材以及以工业废渣和地方材以及以工业废渣和地方材料为主要组分的水泥。目前水泥品种已达一料为主要组分的水泥。目前水泥品种已达一料为主要组分的水泥。目前水泥品种已达一料为主要组分的水泥。目前水泥品种已达一百多种。百多种。百多种。百多种。第43页/共62页n n通用水泥通用水泥通用水泥通用水泥：为大量土木工程所

48、使用的一般用途的为大量土木工程所使用的一般用途的为大量土木工程所使用的一般用途的为大量土木工程所使用的一般用途的水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。水泥和复合硅酸盐水泥等。水泥和复合硅酸盐水泥等。水泥和复合硅酸盐水泥等。n n专用水泥专用水泥专用水泥专用水泥：指有专门用途的水

49、泥，如油井水泥、指有专门用途的水泥，如油井水泥、指有专门用途的水泥，如油井水泥、指有专门用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥等。砌筑水泥等。砌筑水泥等。砌筑水泥等。n n特性水泥特性水泥特性水泥特性水泥：则是某种性能较突出的一类水泥，如则是某种性能较突出的一类水泥，如则是某种性能较突出的一类水泥，如则是某种性能较突出的一类水泥，如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、中热硅快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、中热硅快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、中热硅快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水酸盐水泥、膨胀硫铝酸

50、盐水泥、自应力铝酸盐水酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥等。泥等。泥等。泥等。第44页/共62页传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料 之四：耐火材料之四：耐火材料之四：耐火材料之四：耐火材料 耐耐耐耐火火火火材材材材料料料料：指指指指专专专专门门门门为为为为高高高高温温温温技技技技术术术术服服服服务务务务的的的的耐耐耐耐火火火火度度度度不不不不低低低低于于于于15801580的的的的无无无无机机机机非非非非金金金金属属属属材材材材料料料料，是是是是用用用用作作作作高高高高温温温温窑窑窑窑炉炉炉炉等等等等热热热热工工工工设设设设备备备备的的的