无机非金属材料复习题.doc

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1、序言、第一章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争辩无机非金属材料的成分和制备工艺，组织构造，材料性能和使用性能四个要素。3. 玻璃构造的物质特点是：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) 在中心阳离子四周的氧离子配位数必需小于等于 4 (3)氧相互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，在冷却过程中或在确定温度下热处理时，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

2、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玻璃中的应力其次章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；协作料：为熔制具有某种组成的玻璃所承受的，具有确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关心原料。3. 一般协作料的制备过程是：计算出玻璃协作料的料方，依据料方称取各种原料，再用混合机混匀即制得了玻璃协作料。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

3、求（2） 便于日常生产中调整成分（3） 适于溶化与澄清，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，运输便利，价格低5. 设计玻璃组成的原则：（1） 依据组成，构造和性质的关系，使设计的玻璃能满足预定的性能要求（2） 依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） 依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. 从加热协作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

4、在两者界面上将产生构造应力，这就是玻璃制品炸裂的缘由。3. 产生二次气泡的主要缘由：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. 协作料的潮湿能改善协作料的均匀性：由于协作料中保持确定的水分，能使协作料中的芒硝和纯碱等助熔剂掩盖粘附于石英砂颗粒外表，提高了内摩擦系数，并使协作料颗粒的位 置相互稳固，减小分层倾向，提高协作料的反响力气及减轻飞料现象。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打算意义的两点。6. 玻璃熔制工艺制度除温度制度外，还有压力制度，气氛制度，泡界限制度及玻璃液面制度。7. 临时应力：在温度低于应变点时，处于弹性变形温度范围内的玻璃

5、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，随温度的梯度的消逝而消逝的应力。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展晶化热处理，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，削减收缩变形，加快枯燥（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 。 2.三种自然材料的作用：粘土供

6、给了可塑性，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。莫来石3.3Al O 2SiO 2Al O 2SiO232232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，裂开等工序后，进展配料，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确定外形，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，流淌性临时增加，外力去除后具有缓慢可逆的性质。

7、5. 泥料消灭触变性的缘由：粘土片状颗粒的外表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， 构成了空间网络构造。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削减，粘度增加的变稠和固化状态。但这种网络构造是疏松和不稳定的，稍有剪切力作用或震惊时，就能破坏这种网络构造，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分，粘度降低，流淌性增加的状 态。在放置一段时间后，上述网络构造又会重建立，重又消灭变稠现象，此亦叫触变 厚化现象6. 压制成型：指在坯料中参与少量水分或塑化剂，然后在金属模具中经较高压力被压制成型的

8、工艺过程。第十章1. 釉：指掩盖在陶瓷坯体外表上的一层玻璃态物质。一般来说，釉层根本上是一种硅酸盐玻璃。2. 釉料配方的总原则：釉料必需适应于坯料。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层中，坯体某些成分也会集中到釉中，溶解到釉中。通过熔解与集中的作用，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。具体地说，该层吸取了坯体中 的 Al2O3、SiO2 等成分，又吸取了釉料的碱性氧化物及 B2O3 等。它对调整坯釉之间的差异、缓和釉层中应力、改善坯釉的结合性能起确定的作用。4. 坯和釉的适应性：（1） 热膨胀系数对坯、釉适应性的影响

9、。（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. 枯燥：用加热蒸发的方法出去物料中局部水分的过程。2. 枯燥是脱水的过程，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. 影响枯燥速度的因素：坯料的性质；坯体外形，大小，厚度；坯体温度；枯燥介质的温度； 使热集中与湿集中的方向全都。5. 枯燥缺陷及缘由分析：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，在枯燥中易产生开裂。坯体含水量太大或水分分布不均匀，在枯燥中易产生开

10、裂。二、 成型方面成型时受压不均，以致坯体各部位严密程度不同；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退，在枯燥时有可能发生形变。泥料在练泥机处理时，已发生层裂，而又未能消退，则坯体枯燥后易发生开裂。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，造成密度不全都。三、枯燥方面枯燥速度过快，使坯体外表收缩过大易造成开裂。坯体各部位在枯燥时受热不均，或气流流淌不均，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

11、处升温、枯燥快，特别是大件产品，边缘及棱角与中心部位干湿差较大，易消灭开裂缺陷。枯燥时气流中的水气凝在冷坯上，再枯燥时易使坯体开裂。5.1 解决措施处理枯燥缺陷，应具体分析产生缺陷的缘由，得出教切合实际的结论，然后实行必要的措施来解决。（1） 坯料配方应稳定，粒度级协作应合理，并留意混合均匀。（2） 严格把握成型水分，水分应均匀全都。（3） 成型应严格按操作规程进展，加强检查以防止有微小裂纹和层裂的坯体进入枯燥器。（4） 器型设计要合理，避开厚薄相差过大。（5） 为防止边缘部位枯燥过快，可在边缘部位作隔湿处理，即涂上油脂类物质，以降低边缘部位的枯燥速度，削减枯燥应力。（6） 设法变单面枯燥为双

12、面枯燥，有利于增大水分扩算面积，削减枯燥应力。（7） 严格把握枯燥过程，使外集中与内集中趋向平衡。（8） 加强枯燥制度和枯燥质量的监测，并依据不同的产品，指定合理的枯燥制度。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响，然后冷却至室温，坯体的矿物组成与显微构造发生显著变化，外形尺寸得已固化，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，一般认为其构造变化经受两个阶段，即分散构造形成阶段和结晶网的形成和进展阶段。2. 与其它凝胶材料不同，镁质凝胶材料在使用时不用水调

13、和，必需用确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，马上发生以下化学反响：MgO+H2O=Mg(OH)2试验证明，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) 的最大浓度可达 0.81.0g/L，而 Mg(OH) 在常温下的平衡溶解度为 0.01 g/L，22所以溶液中 Mg(OH) 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2压力，使硬化过程中形成的结晶构造网遭到破坏。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分散时间3体积安定性4强度等级2. 一般硅酸盐水泥的主要技术

14、要求：1细度2分散时间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，亦称为波特兰水泥。6. 六个温度带包括：-枯燥带，-预热带，-碳酸盐分解带，-放热反响带，-烧成带，-冷却带。7. 熟料经过粉磨，并在粉磨过程中参与少量石膏，到达确定细度，才成为水泥。水泥粉磨的比外表积约在 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

15、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、离子集中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，经常还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，经常在水泥硬化以后， 游离氧化钙的水化才开头进展，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峻时甚至引起安定性不良。熟料煅烧时，氧化镁有

16、一局部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：22硅酸三钙3CaOSiO 、硅酸二钙(2CaOSiO )、中间相(4 CaOAl O Fe O )、游离氧化钙和方镁石。2 32 313. 才利特C4AF/4 CaOAl O Fe O 2 32 3314. 硅率：表示熟料中 SiO2 与 Al2O 、Fe2O3 之和的质量比值，以S M 或 n 表示，计算式如SiO下：SM(n)= Al O2 硅率把握在 1.72.7Fe O323215. 铝率：又称铁率，表示熟料中 Al2O3 和

17、 Fe2O3 含量的质量比，以 IM 或 P 表示，计算式如下： IM(P)=Al O23 铝率把握在 0.91.7Fe O2316. 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 SiO2 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 P19417. 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

18、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 ，水泥浆的可塑性根本不变；然后渐渐消逝流淌力气，开头分散， 到达初凝。21. 终凝：初分散束，接着就进入分散阶段，连续变硬，待完全失去可塑性，有确定构造强度，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由。当水泥调水后，半水石膏快速溶于水，溶解度亦大，局部又重水化为二水石膏析出，形成针

19、状结晶网状构造，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响：444K2SO4+CaSO 2H2O=K2SO CaSO H2O+H2O所生成的钾石膏结晶快速长大，也是造成假凝的缘由。23. 抗渗性：是抵抗各种有害介质进入内部的力气。24. 抗冻性：抗冻性是指在冻融循环作用下，保持原有性质，抵抗破坏的力气。第十六章1. 混合材料的品种很多，在使用中通常依据它的性质分为 活性 和 非活性 两大类。2. 活性混合材料：但凡自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，而且能在水中连续硬化者，称为活性混合材料或水硬性混合材料。非

20、活性混合材料：但凡自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

21、。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 SiO2为103 Pa s 时的温度。74%, NaO 14%， CaO 7%, MgO 4%, Al O2231%，求粘度查表得h = 103 Pa s时的温度为T = 103 = -17.49 14 - 9.95 (7 + 4) + 5.9 1+1381.4 = 1033 h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Th= 103= 1033 + 6 = 1039