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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 无机非金属材料学问点一、重要概念1、 无机非金属材料 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、硼酸盐等物质组成的材料；是除有机高分子材料和金属材料以外的全部材料的统称；2、 陶瓷 从制备上开看,陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品；从组分上来看,陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的集合体；3、 玻璃狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质 一般：如某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特点性质,就不管其组 成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg ）；玻璃转变温度：热膨胀系数
2、和比热等物理性质的突变温度；具有 Tg 的非晶态材料都是玻璃；4、 水泥 凡细磨成粉末状,加入适量水后,可成为塑性浆体,既能在空气中硬化,又 能在水中硬化, 并能将砂、石、钢筋等材料坚固地胶结在一起的水硬性胶凝材料,通称为水泥；5、 耐火材料 耐火度不低于 1580的无机非金属材料 6、 复合材料 复合材料是两种或两种以上物理、 化学性质不同的物质组合而成的一种新的 多相固体材料；通过复合效应获得原组分所不具备的性能；可以通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此关联,从而获得更优秀的性能；二、陶瓷学问点 1、陶瓷制备的工艺步骤原材料的制备 坯料的成型 坯料的干燥 制品的烧成或烧结2、陶瓷的自然
3、原料 可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石）弱塑性原料：叶蜡石、滑石名师归纳总结 非塑性原料：减塑剂：石英助熔剂：长石第 1 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 3、坯料的成型的目的将坯料加工成肯定外形和尺寸的 的致密度 4、陶瓷的成型方法半成品 ,使坯料具有必要的机械强度和肯定可塑成型：在坯料中加入水或塑化剂,制成塑性泥料,然后通过手工、挤压或 机加工成型；（传统陶瓷）注浆成型：将浆料浇注到石膏模中成型 压制成型：在金属模具中加较高压力成型；（特种陶瓷）5、烧结 将初步定型密集的粉块（生坯）高温烧成具有肯定机械强度的致
4、密体；固相烧结：烧结发生在单纯的固体之间 液相烧结：有液相参加,加助溶剂产生液相 好处：降低烧结温度,促进烧结 6、陶瓷的组织结构：晶相、玻璃相、气相晶相：陶瓷的主要组成；分为主晶相和次晶相 玻璃相：玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等不利,不能成为陶瓷 的主导组成部分；玻璃相在陶瓷中的作用：粘结：粘结晶粒,填充间隙,提高致密度 降低烧成温度,促进烧结 气相：气孔；降低强度,造成裂纹；7、 陶瓷力学性能的特点 强度：抗拉强度很低、抗压强度特别高 硬度：高塑性：塑性极差 韧性：韧性差、脆性大 8、 陶瓷热学性能的特点 导热性：差,良好的绝热材料 热稳固性（抗热震性） ：概念：材料承担温度的
5、急剧变化而不至于被破坏的能 力；陶瓷抗热震性一般较差 9、 结构陶瓷 概念：能作为工程结构材料使用的陶瓷,一般具有高强度、高硬度、高弹性模 量、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优异性能,可以承担金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境；常见种类： Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4 陶瓷 应用： 名师归纳总结 10、陶瓷增韧技术：【机理：阻碍裂纹的扩展】甚至产生第 2 页,共 7 页相变增韧： 相变可吸取能量；体积膨胀可放松裂纹尖端的拉应力,- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 压应力；微裂纹增韧： 温度变化引起的热膨胀差或相变引起的体积差,均会产
6、生弥散分 布的微裂纹；微裂纹与主裂纹联结, 使主裂纹分叉, 转变主裂纹尖端应力场, 吸取其能量,阻碍其扩展；其次相颗粒弥散增韧：在基体中弥散分布的其次相颗粒阻碍裂纹的扩展；与金属复合增韧： 金属是一种韧性相, 通过其自身的塑性变形, 可放松裂纹尖 端应力,并吸取裂纹能量；增强纤维或晶须增韧阻碍裂纹扩展；11、功能陶瓷 概念：具有光、电、磁、声、力、生物、化学等功能的陶瓷材料；12、透亮陶瓷 概念：能透过可见光的陶瓷材料 使陶瓷透亮的方法：不透亮缘由：杂质、气孔、晶界使光线吸取和散射 透亮的手段： 采纳高纯度、 高细度的原料, 同时掺入添加物或实行其他工艺 上得措施, 把气孔充分排除, 适当掌握
7、晶粒尺寸, 使制品接近 于理论密度,尽可能削减陶瓷材料对光的吸取和散射 13、压电陶瓷 压电效应：机械力应变 . 表面荷电 压电陶瓷是一种多晶烧结体 压电陶瓷的压电效应机理：材料内部自发极化产生电畴；极化处理前：电畴分布无序,宏观极化强度为零；极化处理后：电畴在肯定程度上按外电场取向排列, 宏观极化强度不为零,表现为束缚电荷；机械作用导致电畴转向,束缚电荷发生变化；压电陶瓷只有经极化处理后才具有压电效应；14、热释电陶瓷 热释电效应：温度变化应变 . 表面荷电 机理：跟压电陶瓷类似15、半导体陶瓷 PTC半导体陶瓷：PTC效应：正电阻温度系数效应 应用：限流、恒温发热、过热爱护 名师归纳总结
8、- - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三、玻璃学问点1、可形成玻璃的物质硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐重金属氧化物硫化物、卤化物金属高分子2、玻璃制备方法的通性 使材料不发生结晶、或破坏晶体的有序结构使其非晶化 熔体冷却法：冷却速度必需大于原子调整成晶体的速度；非熔融法：气相沉积法、水解法、高能射线辐照法、冲击波法、溅射法等；3、玻璃性能上的通性 各向同性：玻璃态物质的质点排列无规章,满意统计匀称分布,因此其物理、化学性质在任何方向都是相同的 介稳性：玻璃介于熔融态和晶态之间,属于介稳态无固定熔点 物理化学性质的渐变性：玻璃态物质从熔
9、融状态冷却（或加热）过程中,其物 理化学性质产生逐步、连续地变；4、形成玻璃的手段 冷却速度足够快 冷却速度快到足够使熔体中原子来不及重组成有序的点阵,从而使液态或气 态的无定形结构得以被保留；使原子无序积累,不形成晶格；破坏晶体的有序结构,使之非晶化机械研磨；高能辐照、强冲击波；5、传统玻璃熔制 玻璃液的澄清：排除液中的可见气泡 玻璃液的均化：排除尚未熔化的砂粒、条纹等不匀称相,以保证玻璃液中化学组分的匀称,温度较高,为 6、玻璃形成的热力学条件12001400,此时玻璃液粘度微小；同组成的晶体与玻璃体的内能差别越大, 玻璃越简单结晶,即越难形成玻璃；7、玻璃形成的动力学条件形成玻璃的关键是
10、熔体的冷却速度 的速度 8、玻璃形成的结晶化学条件 熔体中阴离子团的聚合程度（粘度增大的速度） 大于质点排列成晶体阴离子团低聚合：位移、转动、重排简单,易调整成晶体,不易形成玻璃；阴离子团高聚合：位移、转动、重排困难,难调整成晶体,简单形成玻璃；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 化学键的性质只有当离子键和金属键向共价键过渡时,形成由离子共价、 金属共价混合键所组成的大阴离子时,就最简单形成玻璃；化学键的强度网络形成体氧化物：能单独形成玻璃,如SiO2、B2O3、P2O5、GeO2；网络变性体氧化物：不能单独形成玻璃,
11、但能转变网络结构,一般使结构变 弱,如 Na2O、K2O、CaO；网络中间体：两者之间,能改善玻璃性能,如 9、氧化物玻璃的无规网络模型 结构单元：金属离子氧多面体Al2O3、TiO2、ZnO、BeO；正离子在多面体中心；氧在顶角,为公共氧,一个氧最多与两个形成网络的 正离子相连；多面体顶角无规章相连,通过公共氧（桥氧）搭成无规章网络；R2O或 RO（如 Na2O、CaO）,氧桥被切断显现非桥氧；10、氧化物玻璃的晶子模型 晶子：晶格极不完整、有序区域微小的晶体；晶子模型：晶子分散在无定形介质中,晶子与无定形区域无明显界限；玻璃有近程有序,远程无序的结构特点；11、高分子玻璃的结构模型 无规线
12、团模型：分子链成无规线团状,各线相互交错、相互穿插；12、金属玻璃的结构模型 无规硬球积累模型：把原子视为硬球,尽可能地紧密积累,球的排列是无规 就的（金属键无方向性,原子具有密堆倾向）；13、硼反常 在 B2O3中加入加 R2O,刚开头加时,和硅酸盐相反,非但不会破坏桥氧,反而加固网络；这是由于刚开头加 角体 BO3变成四周体 BO4；14、微晶玻璃R2O时,R2O给出了游离氧,使一部分硼由三将加有成核剂的特定组成的基础玻璃,在肯定温度下热处理后, 就会变成具有微晶体和玻璃相匀称分布的复合材料,又称玻璃陶瓷；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - -
13、- - - - - - - 四、水泥学问点1、硅酸盐水泥 熟料 + 石膏；也称为熟练料水泥,又叫波特兰水泥；2、一般硅酸盐水泥（一般水泥）熟料 + 石膏 + 5%20%的混合材料 3、矿渣硅酸盐水泥（矿渣水泥）熟料 + 石膏 + 20%70%的粒化高炉矿渣 4、火山灰质硅酸盐水泥（火山灰水泥）熟料 + 石膏 + 20%40%的火山灰质材料 5、粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰水泥）熟料 + 石膏 + 20%40%的粉煤灰 6、硅酸盐水泥熟料的化学成分氧化钙 CaO、氧化硅 SiO2 、氧化铝 Al2O3 和氧化铁 Fe2O3 7、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁酸铝四钙、玻璃
14、相 8、生成硅酸盐水泥熟料所用的工业原料石灰质原料、粘土质原料和校正性原料 9、石膏在水泥中的作用 石膏的作用主要是调剂凝聚时间；适量的石膏对提高水泥强度有利,特别是早期强度； 但石膏也不宜过多, 否就会使水泥产生体积膨胀而使强度降低,甚至影响水泥的安定性；10、硅酸盐水泥的生产工艺：两磨一烧 生料的配制与磨细将生料煅烧使之部分熔融形成以硅酸钙为主要成分的熟料矿物将熟料与适量石膏或适量混合材料共同磨细为水泥；10、水泥的强度等级名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 五、耐火材料学问点1、耐火材料按其主成分的化学性质可分为
15、 酸性：含较多 SiO2；硅质、半硅质、黏土质 中性：碳质、高铝质、铬质碱性：含大量的 MgO和 CaO；镁质和白云石质耐火材料（强碱性） ；铬镁系、镁橄榄石质、尖晶石耐火材料（弱碱性）2、几个指标 气孔率 = 气孔气体 / 制品总体积 表观体积 体积密度：试样烘干后的质量与其体积之比值,即制品单位体积 表观体积 的质量；真密度：耐火材料的质量与其真体积（即不包括气孔体积）之比；3、耐火材料热导率 气孔耐火材料中所含气孔对其热导率的影响最大；率越低；4、耐火度一般说来, 气孔率越大, 热导耐火材料在无荷重条件下,抗击高温作用而不熔化的性质；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页