无机非金属材料工艺学.doc

无机非金属材料工艺学
传统的无机非金属材料工艺学包括那几个部分？
水泥工艺学
玻璃工艺学
陶瓷工艺学
现代的无机非金属材料工艺学包括那几个部分？
水泥工艺学
玻璃工艺学
陶瓷工艺学
耐火材料工艺学
无机复合材料工艺学
无机非金属材料工艺学需要预先学习的课程
基础课：物理化学
专业基础课：硅酸盐物理化学
为什么要学习无机非金属材料工艺学？
开阔视野，提高分析问题，解决问题的能力。
1绪论
1.1材料及无机非金属材料的定义与分类
1.1.1材料的定义与分类
定义：能够用以加工有用物质的物质。
1.1.2无机非金属材料的定义与分类
无机非金属材料：是除金属材料和有机高分子材料之外的所有材料的总称。
1.1.3无机非金属材料的特性
1、与金属材料和有机高分子材料的区别
（a）化学组成：
（1）无机非金属材料：氧化物、碳化物、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（如氮化物Si3N4、碳化物SiC、氮化硼BN）等。
（2）金属材料：一般为固体单质材料（除水银外）。
（3）有机高分子材料：碳、氢、氧、氮、氯等元素组成的化合物。
（b）化学键组成：
（1）无机非金属材料：主要为离子键（如NaCl）或离子-共价键（如SiO2离子键和共价键各占50%）。碳材料是例外，如金刚石是共价键，石墨是共价键和金属键
（2）金属材料：金属键
（3）有机高分子材料：共价键
2、无机非金属材料的特征
（1）具有复杂的晶体结构
（2）没有自由电子（石墨除外）
（3）高硬度
（4）较好的耐化学腐蚀能力
（5）绝大多数是绝缘体
（6）制成薄膜时大多是透明的
（7）一般具有低导热性
（8）大多数情况下变形微小
3、无机非金属材料的基本属性
（1）高熔点、高硬度、高抗压
（2）耐腐蚀、耐磨损
（3）良好的抗氧化性、隔热性
（4）优良的介电、压电、光学、磁学性能及功能转换特性
（5）抗拉强度低、韧性差
1.1.4无机非金属材料生产过程的共性与个性
1、原料
共性：都是以铝硅酸盐（粘土、长石等）、硅质、石灰质、铝质原料为主。
个性：化学组成不同
2、原料的破碎
共性：绝大多数原料都需要破碎
为什么绝大多数原料都需要破碎？
因为为什么绝大多数原料都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。
破碎后的好处：
（1）好均化、烘干、配料
（2）利于成型
（3）利于热处理，节能
（4）产量高，产品性能好，且稳定
3、粉体的制备
陶瓷：一般采用湿法制备粉体为什么？
水泥：湿法和干法制备
玻璃：干法制备为什么？
4、成型
陶瓷成型：在高温热加工之前
玻璃成型：在高温热加工之后
水泥成型：在使用时
5、烘干
水泥：在粉体制备之前，粘土、混合材需要烘干
陶瓷：成型后的坯体必须烘干为什么？
6、高温热处理
水泥：通过煅烧获得水泥熟料
玻璃：熔融获得均匀、透明、无缺陷的熔体
陶瓷：形成坚硬的烧结体

1.2典型无机非金属材料
1.2.1胶凝材料
1、胶凝材料的定义与分类
水硬性胶凝材料
气硬性胶凝材料
2、水泥的定义与分类
通用水泥
专用水泥
特种水泥：快硬高强水泥
膨胀水泥
自应力水泥
水工水泥
油井水泥：特别注意在不同温度和压力情况下水泥的稠化时间的变化
装饰水泥
耐高温水泥
其它特种水泥：道路硅酸盐水泥、防辐射水泥、耐酸水泥、砌筑水泥、高效无声破碎剂等
注意：使用高效无声破碎剂一定要考虑温度的影响
3水泥的基本性质
水泥浆具有良好的可塑性、与其他材料混合后的混合物可拥有适当的和易性
较强的适应性
较好的耐侵蚀、防辐射性能
硬化后的水泥浆具有较高的强度，且强度随龄期的延长而逐渐增长
良好的耐久性
通过改变水泥的组成，可适当调整水泥的性质
可与纤维、聚合物等多种有机-无机材料配制的各种水泥基复合材料，充分发挥材料的潜能
1.2.2玻璃
1、玻璃的特性
（1）玻璃的定义及基本特性
传统玻璃的定义：熔融物冷却、硬化而得到的非晶态固体
基本特性：（a）透明、坚硬，良好的耐蚀、耐热、电学和光学性质
（b）适用不同使用条件的要求
（c）易于制备各种形状制品或部件
2、玻璃的通性
1）各向同性
2）介稳性
3）无固定熔点
4）固态和熔融态间转化的渐变性和可逆性
5）性质随成分变化的连续性和渐变性
★重要的粘度参考点：
①应变点：相当于粘度为~1013.6帕•秒的温度，即应力在几小时内消除的温度。
②转变点（Tg）：相当于粘度为1012.4~1013.0帕•秒的温度，又称脆性温度，既玻璃出现脆性的最高温度。
③退火点：大致相当于粘度为1012帕•秒的温度。即应力在几分钟内消除的温度。
④变形点：相当于粘度为1010~1012帕•秒的温度范围。
⑤软化温度（Tf）:即玻璃开始出现液态典型性质的温度，此时是玻璃能拉成丝的下限温度，它与玻璃的密度和表面张力有