无机非金属材料工艺学

合肥学院

Hefei University

无机非金属材料工艺学

课程总结

题目：无机非金属材料工艺学课程总结

年级: XXXXXXXXXX

学号: XXXXXXXXXXXX

姓名: XXXXXX

指导老师：田长安

2017年6月4 日

无机非非金属材料工艺学课程总结

无机非金属材料科学与工艺：是一门研究材料组成、结构、合成与制备、使用效能四者之间的关系与规律的科学。

合成与制备：是研究如何将原子、分子聚合起来并最终转变为有用产品的一系列连续过程，是提高材料质量、降低生产成本的关键，也是开发新材料、新器件的中心环节。

组成：是指构成材料物质的原子、分子、添加剂及其分布。

结构：是指组成原子、分子在不同层次上彼此结合的形式、状态和空间分布。

组成和结构是材料的基本表征。它们一方面是特定的合成与制备条件下的产物，另一方面又是决定材料性能与使用效能的内在因数。

无机非金属材料工艺学的研究内容：了解材料的组成与结构及它们同合成与制备之间、性能与使用效能之间的内在联系。

材料

材料的定义：能够用以加工有用物质的物质。

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。

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

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。

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

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？

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

水泥：湿法和干法制备

玻璃：干法制备

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

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

水泥

1.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

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

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

3、玻璃的分类

元素玻璃：单一元素的原子构成的玻璃。有硫系玻璃、硒玻璃等。

氧化物玻璃：借助桥氧形成聚合结构的玻璃。

非氧化物玻璃：（a）卤化物玻璃（氟化物玻璃如BeF2）和氯化物玻璃（如ZnCl2）等。

（b）硫族化合物玻璃

氧化物和非氧化物的混合玻璃：如BaF2-Al2O3-P2O5玻璃等。

（2）按用途分类

建筑玻璃

日用轻工玻璃

仪器玻璃

3）按性能分类

光学特性分：光敏玻璃、声光玻璃、光色玻璃、高折射玻璃、低色散玻璃、反射玻璃、半透过玻璃、透红外玻璃等等。

热学特性分：热敏玻璃、隔热玻璃、耐高温玻璃、低膨胀玻璃等

电学特性分：高绝缘玻璃、导电玻璃、半导体玻璃、高介电玻璃、超导玻璃等力学特性分：高强玻璃、耐磨玻璃等

化学稳定性分：耐碱玻璃、耐酸玻璃等

4）按形态分类

泡沫玻璃

玻璃纤维

薄膜玻璃等

无色玻璃

颜色玻璃

半透明玻璃

乳白色玻璃等

石英玻璃：其光学性能有独到之处，它既可以透过远紫外线，是所有紫外材料最优者，又可透过可见光和近红外光谱，热膨胀系数极小，化学稳定性好，气泡、条纹、均匀性、双折射有可与一般光学玻璃媲美，所以它是在各种恶劣场合下工作具有高稳定度光学系数的必不可少的光学材料。

产品应用

主要应用于军工、激光、冶金、光学仪器、舞台灯光等行业的高温窗口。

陶瓷

1、陶瓷的定义与分类

传统陶瓷定义：以无机非金属天然矿物或化工产品为原料，经过原料处理、成型、干燥、烧结等工序制成的产品。是陶器和瓷器的总称。

陶瓷的分类：

（1）按组成分类：

硅酸盐陶瓷

氧化物陶瓷

非氧化物陶瓷

（2）按性能分类：

普通陶瓷：包括日用陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷等

特种陶瓷：包括结构陶瓷、功能陶瓷

2、陶瓷的基本性能与特点

（1）陶瓷的显微结构

由结晶相、气孔和玻璃相组成。

（2）陶瓷的基本性能

较高的弹性模量

强度高，抗压强度远远大于抗拉强度

耐磨性能良好

好的耐久性，如抗氧化，耐高温、耐腐蚀

硬度高

优良的电绝缘性能

脆性大，经不起外力撞击，也不能急冷急热。理论强度高，但实际强度远远低于理论强度

原因：①陶瓷材料存在很多微裂纹

②微裂纹一旦形成，就会迅速的扩展

对于金属，在外力的作用下可以产生塑性变形，塑性变形可以吸收扩展裂纹的能量，起到止裂纹的作用。

对于陶瓷，缺乏塑性变形，裂纹一旦形成，材料内部的应力就会集中在裂纹的尖端，推动裂纹的扩展，直至断裂。如果是在热冲击的情况下，由于陶瓷材料导热性差，热应力因此增加，促进裂纹迅速扩展。

无机非金属材料的组成及配料计算

1.无机非金属材料的组成

(1)CaO-Si02-Al203系统

在CaO-Si02-Al203系统中，随着各氧化物之间比例的不同，生成的矿物组成极其复杂。其中主要有：

硅酸三钙C3S

硅酸二钙C2S

钙铝黄长石C2AS

铝酸一钙CA

铝酸三钙C3A

七铝酸十二钙C12A7

二铝酸一钙CA

六铝酸一钙CA6

1) 硅酸三钙(C3S)。

主要由硅酸二钙和氧化钙反应生成。在水泥中其含量为50%左右，有时高达60%

以上。C3S在1250℃~2065℃时稳定，在1250℃以下分解为C2S和CaO。

思考：为什么水泥在常温下有C3S存在？

C3S又分属于三个晶系的七种变型：三方晶系的R型；单斜晶系的MⅢ、MⅡ、M I

型和三斜晶系的TⅢ、TⅡ、T I型。

纯C3S在常温下，通常只能保留三斜晶系(T型)，如含有少量MgO、Al2O3、S03、

ZnO、Cr2O3、Fe2O3和R2O等稳定剂形成固溶体，便可保留M型或R型。故硅酸三

钙通

常为M型或R型。

硅酸三钙固溶体的密度为3140～3250kg／m3。

阿利特或A矿：在硅酸盐水泥熟料中，C3S并不是已纯的形式出现，总含有少量的MgO、

Al2O3、Fe2O3等形成固溶液，称为阿利特或A矿。

硅酸三钙加水调和后，初凝时间大于或等于45min，终凝时间小于或等于12h。

它水化较快。粒径为40～45um的硅酸三钙颗粒加水28d后，有70％左右与水反应。所以硅酸

三钙可产生较高的强度，且强度发展比较快，早期强度较高，且强度增进率较大，28d强度

可以达到它一年强度的70％～80％。但硅酸三钙水化热较高，抗水性较差。

C3S含少量其他氧化物形成的固溶体，将影响它的反应能力和晶型。另外，硅酸三钙固

溶体晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力。

当烧成温度高时，C3S固溶体晶形完整，晶体尺寸适中，几何轴比大(晶体长度与宽度之比L／B=2～3)，矿物分布均匀，界面清晰，强度较高。

当加矿化剂或用急剧升温等新的煅烧方法低温烧成时，虽然很多C3S固溶体晶体比较

细小，但发育完整、分布均匀，熟料强度也很高。

2）硅酸二钙(C2S)

在水泥中C2S一般在20%左右。由氧化

钙与氧化硅反应生成纯硅酸二钙。

贝利特或B矿：C2S与少量MgO 、Al2O3、Fe2O3 、R2O等氧化物形成固溶体，称为贝利特或B矿

在1 450o C温度以下时，C2S进行下列

多晶转变。

当温度低于500o C时，硅酸二钙由β型转变为γ型，体积膨胀10%而导致物料粉化。

γ型几乎无水硬性。

硅酸二钙固溶体与水反应速度较慢，凝结固化较慢，早期强度低，但后期强度增进率较高。

硅酸二钙固溶体的水化热较低，耐水性好。

3）中间体

它填充在阿利特和贝利特之间可包括铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体和含碱化

合物以及游离氧化钙和方镁石。但以包裹体形式存在于阿利特和贝利特中的游离氧化钙和

方镁石除外。中间体在熟料煅烧过程中，熔融成为液相，冷却时结晶，但有部分来不及结晶

而凝固成玻璃体。

无机非金属材料的组成设计及配料计算

(1)硅酸盐水泥的组成设计

1)硅酸盐水泥对矿物组成的要求。

2)硅酸盐水泥组成矿物的选择。

(2)配料计算

1)熟料的率值。

水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物又是由四种主要氧化物化合而成。

率值：控制各氧化物之间的比例即率值。率值作为生产控制的一种指标

①石灰饱和系数(KH)。

熟料中四个主要氧化物是：

CaO、Si02、A1203、Fe2O3

其中：CaO为碱性氧化物，其余三个为酸性氧化物，两者相互化合形成C2S、C3S、C3A、

C4AF四个主要熟料矿物。

从理论上讲，酸性氧化物应形成碱性最高的熟料矿物—C3S、C3A、C4AF、CaO。

CaO含量一旦超过所有酸性氧化物的需求，必然以游离氧化钙形态存在，含量高时将

引起水泥安定性不良，造成危害。

②硅率或硅酸率（P或SM)

硅率是表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比，也表示了熟料中

硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例。

2)配料

①熟料组成的选择及影响因素。

熟料组成的选择，一般应该根据：

a. 水泥品种

b. 原料品质

c. 燃料的品质

d. 生料制备

e. 生料的易烧性

f. 熟料煅烧工艺

进行综合考虑，以达到保证水泥质量、提高产量、降低消耗和设备长期安全运转的目的。

影响生料易烧性的主要因素有：

a. 生料的潜在矿物组成：KH、P高，生料难烧；反之易烧，还可能结圈；P、

n高，生

料难烧，要求较高的烧成温度。

b. 原料的性质和颗粒组成：原料中石英和方解石含量多，难烧，易烧性差；

结晶质粗

粒多。易烧性差。

c. 生料中的次要氧化物和微量元素：生料中的少量次要氧化物MgO、Na20、

K20等有利

于熟料形成，易烧性好，但量过多，不利于煅烧，并对质量产生严重的不良影响。

d. 生料的均匀性和细度：生料的均匀性好，细度细，易烧性好。

e. 矿化剂：掺加各种矿化剂，均可改善生料的易烧性。

f. 生料的热处理：生料易烧性差，烧成温度就高，煅烧时间越长,生料煅烧过程中升温速度快，有利于提高新生态物质的活性。

g. 液相：生料煅烧时，液相出现温度低，数量多，液相黏度小，表面张力小，离子迁移速度大，易烧性好，有利于熟料的烧成。

h. 燃煤的性质：燃煤热值高、煤灰分少、细度细，燃烧速度快，燃烧温度高，有利于熟料l的烧成。

i. 窑内气氛：窑内氧化气氛煅烧，有利于熟料的形成。

因此，生料易烧性好，可以选择较高石灰饱和系数、高硅率、高铝率(或低铝率)的配料方案；反之，只能配低一些。

熟料的石灰饱和系数、硅率、铝率三个率值是互相影响、互相制约的，不能片面强调某一率值而忽视其他两个率值，必须相互配合。如石灰饱和系数较高，则硅率和铝率就要相应低一些，以保证硅酸三钙的顺利形成。

(3)玻璃的组成设计及配料计算

1)玻璃的组成与结构

①玻璃的组成。

许多氧化物或元素是玻璃的组成物质，根据各氧化物在玻璃结构中所起的作用，一般可将它们分为三类：

玻璃形成体(网络形成体)

玻璃中问体(网络中间体)

玻璃调整体(网络外体)

a．玻璃形成体(网络形成体)

能单独形成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的网络体系的氧化物，称为玻璃的网络

形成体。

b．调整体(或网络外体)

凡不能单独生成玻璃，一般不进入网络而是处于网络之外的氧化物，称为玻璃的网

络外体。它们往往起调整玻璃一些性质的作用。

c．中间体。一般不能单独形成玻璃，其作用介于网络形成体和网络外体之间的氧化

物，称之为中间体。

配合料的制备与加工

配合料的一般制备与加工的工艺为：

（原料的）精选→破碎→烘干→配料→破碎→粉磨（配合料的制备）→成型

配合料的制备

配合料的制备过程主要有：

（1）破碎

1）定义：是对块状固体物料施用机械方法，使之克服内聚力，分裂为若干碎块的作业过程。

2）作用：减小块状物料的粒度

（2）粉磨

1）粉磨工艺

①常用的粉磨设备：

球磨机、无介质磨、辊式磨、辊压机、

振动磨、搅拌磨和冲击磨等。

②粉磨方式与工艺

干磨

湿磨

物料在粉磨过程中所采用的工艺流程较

常用的有：

开路

闭路

开路：系统无分级设备，物料从磨机中出来即为产品。

闭路：系统有分级设备，出磨物料经分级设备分选，合格细粉为产品，粗粉返回磨内重

磨。

开路系统优缺点

优点：流程简单，设备少，操作简便，

基建投资少。

缺点：物料必须全部达到合格细度才能出磨，容易产生过粉磨，并在磨内形成缓冲垫层，

妨碍粗料进一步磨细。开路系统粉磨效率低，电耗高，产量低。

闭路系统优缺点

优点：可以消除过粉磨现象，可调控产品粒度，且能提高粉磨效率和产量。

缺点：流程复杂，设备多，基建投资大，

操作复杂。

2）影响粉磨效率的因素

①粉磨物料的性质

a.入磨物料粒度大小。

b.易磨性。

c.入磨物料的温度。物料的温度越高，

易磨性就越差。

d.入磨物料水分应适中。水分过大，易使细颗粒粘在研磨体和衬板上，形成

“物料垫”，或出现堵塞和“饱磨”现象；水分过少，则影响磨内散热，易产生“窜磨”跑粗现象。适宜的物料水分为1%~1.5%。

②助磨剂。指可以消除细粉粘附和聚集

现象，提高粉磨效率，降低能耗，提高产量

的物质。

助磨作用原理

如果能使已有的裂纹不再重新闭合而有助于裂纹扩展以及阻止团聚，就达到助目的。湿

式粉碎的效率高于干粉碎的原因是由于液体介质的劈裂作用，水分子对裂纹的四壁产身约

1.0MPa的压力。

③粉磨产品的细度。

④设备流程。设备越大产量越高。

⑤研磨体。研磨体的形状、大小、装填量、级配以及补充等。

⑥干法磨机通风。

⑦干法磨水冷却。主要是磨内雾化喷水，可有效带出磨内热量，消除静电凝

聚，利于

提高产量。

⑧磨机的操作。喂料量适当且均衡稳定是提高产、质量的重要措施。

（3）水泥生料的粉磨

1）生料细度

2）生料粉磨系统

成型

成型是将制备好的物料（坯料）制成具有一定形状的颗粒或坯体的过程。（1）粒化（成球）

粒化过程：指将粉体（或浆液）加工成形

状和尺寸都比较匀整的球块的机械过程。

粉体粒化的意义：能保持混合物的均匀度在储存、输送与包装时不发生变化；

有利于改

善物理化学反应的过程；可以提高物料流动性，便于输送与储存；大大减小粉

尘飞扬；扩

大微粉原料的适用范围；便于计量以及满足商业上的要求。

在水泥立窑烧成中，物料首先要先成球的

原因是：

增加物料接触的紧密度，利于反应的进行；球状的快料在立窑中煅烧，便于通风煅

烧完全，能达到反应所需的高温。

陶瓷压制成型时为了提高粉料的体积密度、增加物料的流动性等，常将泥浆喷雾干燥造粒。

1）转动粒化

①圆筒粒化机

②圆盘粒化机

影响粒化的主要因素：

a)表面性质（颗粒表面亲水性、形状与

孔隙率）

b)粒径大小和粒径分布

c)粘结剂

2）喷雾干燥造粒

喷雾干燥是从浆体中排除水分并得到近于球形粉状颗粒的过程。

干燥

（1）脱水的方法：

1）根据水和物料的密度不同实现重力脱水；

无机材料工艺学考试重点

可塑性： 粘土与适量水混练后形成的泥团，在外力作用下，可塑造成各种形状而不开裂；当外力除去以后，仍能保持该形状不变的性能 可塑性指数： 表示粘土能形成可塑泥团的水分变化范围。 液限： 指粘土（或坯料）由塑性状态进入流动状态时的含水量，反映粘土颗粒与水分子 亲和力的大小 塑限： 指粘土（或坯料）由粉末状态进入塑性状态时的含水量，表示粘土被水润湿后，形成水化膜，使粘土颗粒能相对滑动而出现可塑性时的含水量 颗粒细有机质含量高；颗粒吸附的阳离子浓度大，半径小、电价高，如 Ca2+，H+，吸附水膜厚；可塑性越好 离子交换性： 粘土粒子因边棱断键和晶格内部离子同晶取代而带电，吸附溶液中异号离子该被吸附离子可被其他离子所置换（离子交换容量—pH＝7时每100g干粘土所附 的阳离子或阴离子的毫摩尔数来表示）（影响因素：粘土的种类、带电机理、结晶度、分散度。 触变性： 粘土泥浆或可塑泥团在静置以后变稠或凝固；受到搅拌或振动时，粘度降低而流 动性增加；放置一段时间后又恢复原来状态。（影响因素：矿物组成、颗粒大小和形状、水分含量、电解质种类与用量、泥浆（或可塑泥料）的温度）（对生产影响:触变性过大：注浆成型后易变形,管道输送泥浆困难;触变性过小：生坯 强度不够，影响成型、脱模与修坯质量） 粘土在陶瓷生产中的重要作用: (1)粘土可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。 (2)粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性，是陶瓷注浆泥料与釉料的必 备性质。 (3)粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性，这可在坯料中结合其他瘠性原 料并使坯料具有一定干燥强度，有利于坯体成型加工。 (4)粘土是陶瓷坯体烧结时的主体，其中Al2O3含量和杂质含量是决定陶瓷坯 体烧结程度、烧结温度和软化温度的主要因素。 (5)粘土形成瓷器的主体结构，是瓷器中莫来石晶体的主要来源，莫来石晶体 能赋予瓷器以良好的机械强度、介电性能、热稳定性和化学稳定性。

考研复试题库无机非金属材料工艺学

一、名词解释 1.无机非金属材料无机非金属材料是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、硼酸盐和非氧化物等物质组成的材料。是除金属材料和有机高分子材料以外的所有材料的统称。 2.玻璃玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的非晶态固体。其内能和构形熵高于相应的晶体，其结构为 短程有序，长程无序。 3.水泥凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将 砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。 4.陶瓷陶瓷是以无机非金属天然矿物或化工产品为原料，经原料处理、成型、干燥、烧成等工序制 成的产品。是陶器和瓷器的总称。 5.澄清剂凡在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃黏度，促进排除玻璃液中气泡的物质称 为澄清剂。 6.胶凝材料凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其它物料而具有一定机械 强度的物质，统称为胶凝材料，又称胶结料。 7.烧成烧成通常是指将初步密集定形的粉块(生坯)经高温烧结成产品的过程。其实质是将粉料集合体 变成致密的、具有足够强度的烧结体，如砖瓦、陶瓷、耐火材料等。 8.玻璃形成体能单独形成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的网络体系的氧化物，称为玻璃的网络形成 体。如SiO2，B2O3和P2O5等。 9.水硬性胶凝材料在拌水后既能在空气中硬化又能在水中硬化的材料称为水硬性胶凝材料，如各种水 泥等。 10.玻璃的化学稳定性玻璃抵抗水、酸、碱、盐、大气及其它化学试剂等侵蚀破坏的能力，统称为玻璃 的化学稳定性。 11.凝结时间水泥从加水开始到失去流动性，即从流体状态发展到较致密的固体状态，这个过程所需要 的时间称凝结时间。 12.玻璃调整体凡不能单独生成玻璃，一般不进入网络而是处于网络之外的氧化物，称为玻璃的网络外 体。它们往往起调整玻璃一些性质的作用。常见的有Li2O，Na2O，K2O，MgO，CaO，SrO和BaO等。 13.坯、釉适应性坯、釉适应性是指熔融性能良好的釉熔体，冷却后与坯体紧密结合成完美的整体不开 裂、不剥脱的能力。 14.假凝假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在水泥用水拌和的几分钟内物料就 显示凝结。假凝放热量极微，而且经剧烈搅拌后，浆体又可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度并无不利影响；但仍会给施工带来一定困难。 15.水泥混凝土由水泥、颗粒状集料以及必要时加入化学外加剂和矿物掺和料，经合理配合的混合料， 加水拌合硬化后形成具有凝聚结构的材料。 16.急凝急凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在水泥用水拌和的几分钟内物料就显 示凝结。急凝放热，急凝往往是由于缓凝不够所引起，浆体已具有一定强度，重拌并不能使其再具塑性。 17.玻璃熔化玻璃配合料经过高温加热转变为化学组成均匀的、无气泡的、并符合成型要求的玻璃液的 过程。 18.玻璃中间体一般不能单独形成玻璃，其作用介于网络形成体和网络外体之间的氧化物，称之为中间 体，如 A12O3，BeO，ZnO，镓Ga2O3，TiO2、PbO等。 19.IM 铝率又称铁率，其数学表达式为： IM = Al2O3/Fe2O3 铝率表示熟料中氧化铝与氧化铁含量的 质量比，也表示熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。 20.萤石含率萤石含率指由萤石引入的CaF2 量与原料总量之比，即：萤石含率=萤石含量×CaF2含量/ 原料总量×100％ 21.煅烧指物料经过高温，合成某些矿物或使矿物分解获得某些中间产物的过程。 22.SM 硅率，又称为硅酸率，其数学表达式是：SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3) 硅率是表示熟料中氧化硅含量

无机非金属材料工艺学

无机非金属材料工艺学-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

合肥学院 Hefei University 无机非金属材料工艺学 课程总结 题目：无机非金属材料工艺学课程总结 年级: XXXXXXXXXX 学号: XXXXXXXXXXXX 姓名: XXXXXX 指导老师：田长安 2017年 6月 4 日

无机非非金属材料工艺学课程总结 无机非金属材料科学与工艺：是一门研究材料组成、结构、合成与制备、使用效能四者之间的关系与规律的科学。 合成与制备：是研究如何将原子、分子聚合起来并最终转变为有用产品的一系列连续过程，是提高材料质量、降低生产成本的关键，也是开发新材料、新器件的中心环节。 组成：是指构成材料物质的原子、分子、添加剂及其分布。 结构：是指组成原子、分子在不同层次上彼此结合的形式、状态和空间分布。 组成和结构是材料的基本表征。它们一方面是特定的合成与制备条件下的产物，另一方面又是决定材料性能与使用效能的内在因数。 无机非金属材料工艺学的研究内容：了解材料的组成与结构及它们同合成与制备之间、性能与使用效能之间的内在联系。 材料 材料的定义：能够用以加工有用物质的物质。 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。 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 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。 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

无机非金属材料工艺学试题

工艺学 一、名词解释 1.澄清剂:凡在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃黏 度，促进排除玻璃液中气泡得物质称为澄清剂。 （作用:排除气泡.) 2.烧成：通常就是指将初步密集定形得粉块(生坯)经高温烧结成产 品得过程。其实质就是将粉料集合体变成致密得、具有足够强度得烧结体,如砖瓦、陶瓷、耐火材料等. 3.玻璃形成体：能单独形成玻璃，在玻璃中能形成各自特有得网络 体系得氧化物，称为玻璃得网络形成体。 4.玻璃中间体:一般不能单独形成玻璃,其作用介于网络形成体与 网络外体之间得氧化物,称之为中间体、 5.玻璃调整体：凡不能单独生成玻璃,一般不进入网络而就是处于 网络之外得氧化物,称为玻璃得网络外体。它们往往起调整玻璃一些性质得作用。 6.凝结时间：水泥从加水开始到失去流动性，即从流体状态发展到 较致密得固体状态，这个过程所需要得时间称凝结时间。 7.坯、釉适应性：坯、釉适应性就是指熔融性能良好得釉熔体，冷 却后与坯体紧密结合成完美得整体不开裂、不剥脱得能力。

8.玻璃熔化：玻璃配合料经过高温加热转变为化学组成均匀得、无 气泡得、并符合成型要求得玻璃液得过程。 9.IM：铝率又称铁率,其数学表达式为： IM = Ａｌ２Ｏ3／Fｅ2O3 铝率表示熟料中氧化铝与氧化铁含量得质量比,也表示熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙得比例。 10.SＭ：硅率，又称为硅酸率,其数学表达式就是：SＭ＝Ｓ iO2/(Al2O3+Fｅ2Ｏ3）硅率就是表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之与得质量比，也表示了熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物得比例。 11.石灰饱与系数KH：就是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙(C3S十 Ｃ2S)所需得氧化钙量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需得氧化钙含量得比值. 12.萤石含率:萤石含率指由萤石引入得CａF2量与原料总量之比, 即:萤石含率=萤石含量×CａF2含量/原料总量×100% 13.水泥硬化：凝结过后,水泥浆产生明显得强度并逐渐发展成为坚 硬得固体，这一过程称为水泥得硬化。 14.水泥安定性：就是指水泥浆硬化后体积变化就是否均匀得性质 15.泥浆得触变性:就是指泥浆在静置后变稠，而一经搅拌又立即恢 复流动得性质。 16.水泥得烧结范围：就是指水泥生料加热至出现烧结所必需得、最

无机非金属材料工艺学习题

第一章 问答题 1.什么是无机非金属材料？如何分类？ 答：无机非金属材料是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，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所有材料的统称。 无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异。因此，还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它分为普通的（传统的）和先进的（新型的）无机非金属两大类。其中传统可分为：水泥，陶瓷，耐火材料，玻璃，搪瓷磨料等，而新型的有：先进陶瓷，非晶态材料，人工晶体，无机涂层，无机纤维等。 2.试简述无机非金属材料生产过程的共性与个性。） 答: 无机非金属材料的特性：①耐高温；②化学稳定性高；③高强度、高硬度；④电绝缘性好；⑤韧性差。 共性：1，原料：水泥、玻璃、砖瓦、陶瓷、耐火材料的原料大多来自储量丰富的非金属矿物 2，粉料的制备与运输：因原料大多来自天然的硬质矿物，必须进行矿物的破粉碎。粉体颗粒的大小、级配、形状及其均匀性往往直接影响产品的质量和产量。 3，高温加热（热处理） 由于无机非金属材料工业所用原料的稳定性和耐高温性，要使它们相互反应生成新的高度稳定的物质或使其形成熔融体，必须要在较高的温度下进行（一般都在1000C以上）， 4，成形 由粉体变成产品都有一个成形过程。 5，干燥 由于有些天然原料如粘土、砂等常含有水分而不好加工，需要烘干。各种浆体都要脱水烘干，成形后的制品必须经过于燥，才能进入烧成。 个性：粉体的制备过程以P来表示，热处理过程用H来表示，成形以F来表示 （一）胶凝材料类 这类产品首先要经过热处理，合成能水化的矿物，然后磨成细粉，最后成形。因此，它的生产过程组合应是H－P－F。

无机非金属材料工艺学题库

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 无机非金属材料工艺学题库 四、简述题 1. 有一瓶罐玻璃生产厂欲提高玻璃的化学稳定性、提高机速，对配比应做如何调整？为什么？碱金属氧化物(Na2O，K2O)对玻璃的化学稳定性影响最大。 为了提高设计玻璃的化学稳定性，必须使设计玻璃中的 Na2O、K2O 比现有玻璃降低；增加机速，可适当增加 CaO ，同时考虑到MgO 对提高化学稳定性有利，而又能防止析晶，为此在设计玻璃中强加了 MgO ，并使 MgO＋CaO 的含量比原有玻璃中 CaO 的含量增高。 2. 硅酸盐水泥熟料烧成后要进行冷却的目的是什么？为何生产实践中要采用急速冷却？熟料冷却的目的：改善熟料质量与易磨性；降低熟料的温度，便于运输、储存、和粉磨；回收热量，预热二次空气，降低热耗、提高热利用率。 急速冷却熟料的优点：急冷能防止或减少β -C2S 转化成γ -C2S ；急冷能防止或减少 C3S 的分解；急冷能防止或减少 MgO 的破坏作用；急冷使熟料中 C3A 结晶体减少；急冷熟料易磨性提高。 3. 无机非金属材料与金属材料在性能上有那些不同？试分析其原因？无机非金属材料的化学组分主要由元素的氧化物、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、硼酸盐和非氧化物等物质，其化学键主要为离子键或离子—共价 1/ 13

混合键。 因此，无机非金属材料的基本属性主要体现为高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高抗压良好的抗氧化性、隔热性，优良的介电、压电、光学、电磁性能及其功能转换特性等。 但大多数无机非金属材料具有抗拉强度低、韧性差等缺点。 4. 简述玻璃熔化过程的各个阶段及其特点？ 1）烧结体的形成在高温作用下，发生一系列物理、化学反应，形成不透明烧结物。 对于普通钠钙硅酸盐玻璃而言，这一阶段结束后，配合料转变为由硅酸盐和残余石英颗粒组成的烧结体。 2）玻璃液的形成不透明烧结体经进一步加热，未完全熔化的配合料残余颗粒溶解，烧结物开始熔融、扩散，并最终由不透明烧结体变为透明玻璃液。 但此时的玻璃液含有大量可见气泡，且玻璃液的化学成分很不均匀。 3）玻璃液的澄清玻璃液的澄清是指气体夹杂物从玻璃液中的消除的过程。 4）玻璃的均化均化过程是为了消除玻璃液中条纹和其他化学组成与玻璃液组成不同的不均体，从而获得化学组成均匀一致的玻璃液。 5）玻璃液的冷却为使玻璃液满足成型所需的粘度要求，经高温澄清、均化后的玻璃液需进一步降温冷却。 整个冷却过程应力求平稳进行，以保证玻璃液的热均匀性，并防

无机非金属材料试题

无机非金属材料工学试卷（B） 一、填空题(每空l分，计20分) 1.无机非金属材料生产过程的共性包括:原料、物料的制备与运输、热处理、成形和干燥等 2.粘土的主要化学组成为:二氧化硅、三氧化二铝、结晶水，还有少晕碱金属氧化物（K2O、Na2O）碱土金属氧化物等。 3.表明煤的组成时，必须指明所选用煤的基准，才能确切说明问题，通常煤有四个基准，即:收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基。 4、玻璃的热膨胀系数是极重要的基本性质，通常分为和。 6.整个物料干燥过程可分为三个阶段，即加热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段。 8.陶瓷注浆成形的基本力方法分空心注浆和实心注浆两种。 9.水泥的石灰饱和系数越大表明硅酸盐矿物中硅酸三钙的比例越高，熟料强度越好。 10，硅质耐火材料是指以二氧化硅为上要成分的耐火材料。 11.玻璃体中的缺陷主要包括三大类:气泡、结石、节瘤和条纹。 二、判断题〔每题l分，计15分) 2.石英品型转变的重建性转变是一石英、一鳞石英、一方石英间的转变。(错） 3 浮法玻璃成形的平衡厚度是指当重力和表而张力达到平衡时玻璃带的厚度，约为7mm（对） 4、.建筑石膏是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。(对） 5.回转窑的主体部分是圆筒体，倾斜放置，物料山圆筒的高端加入，燃烧用空气也由 高端通入（错） 6.立窑中的“带”按窑的高度方大致可分为预热带、碳酸盐分解带、烧成带和冷却 带。（错） 7建筑石膏是将一水石膏〔熟石膏)磨细而成的自色粉末;水玻璃是一种能溶于水的硅酸盐，山不同比例的碱金属和二:氧化硅组成。( 错） 1}.物料中的水分可分为化学结合水、物理化学结合水和机械结合水三类;〔对） 11，立窑在锻烧的时候常会导致立窑中部通风不良、边风过剩的现象，是影响立窑熟料 质量的主要原因之一（） 12.水泥回转窑的窑头是指物料进入回转窑的一端，窑尾是指回转窑出熟料一端。 13 耐火材料的耐火度是评价耐火材料的重要技术指标（对） 14、陶瓷的烧成制度包括温度度制度其中温度制度、气氛制度是关键，压力制度起中保证温度制度、气氛制度顺利实施的作用（对） 15.坯釉适应性是指陶瓷坯体与釉层有相互适应的物理化学性质，使釉面不剥脱、不开裂的 性质。（对） 三、名词解释(每题5分，计25分) 1.玻璃的熔化 2.宾汉体模型 3、石灰饱和系数、硅率、铝率 4.高温体积稳定性 5硅酸铝质耐火材料 四、问答题(第1题8分，第2题1分，第3、4题何题10分，计40分) 1.简要回答胶凝材料的定义及分类，并分析建筑石膏的硬化机理。 2试论述水泥窑中的物料反应带，并分析每个反应带所发生的主要物理化学变化并指出水泥

无机材料工艺学考试重点模板

无机材料工艺学考 试重点模板 可塑性:粘土与适量水混练后形成的泥团，在外力作用下，可塑造成各种形状而不开裂；当外力除去以后，仍能保持该形状不变的性能 可塑性指数:表示粘土能形成可塑泥团的水分变化范围。 液限：指粘土（或坯料）由塑性状态进入流动状态时的含水量，反映粘土颗粒与水分子亲和力的大小 塑限：指粘土（或坯料）由粉末状态进入塑性状态时的含水量，表示粘土被水润湿后，形成水化膜，使粘土颗粒能相对滑动而出现可塑性时的含水量 颗粒细有机质含量高;颗粒吸附的阳离子浓度大，半径小、电价高, 如Ca2+, H+,吸附水膜厚;可塑性越好

离子交换性：粘土粒子因边棱断键和晶格内部离子同晶取代而带电, 吸附溶液中异号离子该 被吸附离子可被其它离子所置换（离子交换容量一一pH = 7 时每100g 干粘土所附的阳离子或阴离子的毫摩尔数来表示）（影响因素:粘土的种类、带电机理、结晶度.分散度。 触变性：粘土泥浆或可塑泥团在静置以后变稠或凝固；受到搅拌或振动时，粘度降低而流动性增加；放置一段时间后又恢复原来状态。（影响因素:矿物组成、颗粒大小和形状、水分含量、电解质种类与用量、泥浆（或可塑泥料）的温度）（对生产影响: 触变性过大：注浆成型后易变形,管道输送泥浆困难；触变性过小:生坯强度不够，影响成型、脱模与修坯质量）

粘土在陶瓷生产中的重要作用 (1)粘土可塑性杲陶瓷坯泥赖以成型的基础。 (2)粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性,是陶瓷注浆泥料与釉料 的必备性质。 (3)粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性，这可在坯料中结合其它 瘠性原料并使坯料具有一定干燥强度，有利于坯体成型加工。 (4)粘土是陶瓷坯体烧结时的主体，其中A12O3含量和杂质含量是决 定陶瓷坯体烧结程度、烧结温度和软化温度的主要因素。 (5)粘土形成瓷器的主体结构，杲瓷器中莫来石晶体的主要来源, 莫来石 晶体能赋予瓷器以良好的机械强度、介电性能、热稳定性和化学稳定性。 石英在陶瓷工业中的作用： 其为瘠性料，调节泥料可塑性，加快坯体干燥,降低干燥收缩，防止变形;提供瓷体石英晶相,与莫来石一起构成结构骨架，增加机械强度,改逬白度和透光度;提高釉的熔融温度与粘度，减少热膨胀系数，赋予高的机械强度.硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性。 陶瓷原料的质量控制 原料质量直接影响陶瓷产品质量，原料的纯度，细度，粒形和活性杲衡量原料质量的四大要素：1)纯度。纯度越高，杂质越少，但矿物的数量和种类也越少，原料不易，生产中应根据工艺要求灵活掌握。2）细度。细度 越高，反应越快，烧结时间越短。细度越高的粘土，可塑性越好，但粉碎时耗电量大，成本高。陶瓷原料细度,最好在1 “以下。3）粒形。一般颗

无机材料工艺学试题

无机材料工艺学测试题 第一篇 1. 材料种类繁多，分类方法也不尽相同，根据性能特征，材料可分为结构材料和（B ） A 金属材料 B 功能材料 C 有机高分子材料 D 复合材料 2. 在无机非金属材料的生产过程中，（D ）是整个生产过程的核心。 A 原料的破碎 B 粉体制备 C 烘干 D 高温热处理 3. 在拌水后既能在空气中硬化，又能在水中硬化的材料称为（A ） A 水硬性胶凝材料 B 非水硬性胶凝材料 C 气硬性胶凝材料 D 水泥 4. 广义的玻璃包括无机玻璃，有机玻璃，金属玻璃等，狭义的玻璃仅指无机玻璃，最常见的是( B ) A 硼酸盐玻璃B硅酸盐玻璃C金属玻璃D硒玻璃 5. 陶瓷按组成可分为（C ）、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷。 A 日用瓷 B 建筑瓷 C 硅酸盐陶瓷 D 结构陶瓷 6. 陶瓷的致命弱点在于（D ）。 A 硬度 B 强度 C 韧性 D 脆性 7. 水泥的工艺流程简单的说就是（A ）。 A 两磨一烧 B 一磨两烧 C 两磨两烧 D 三磨一烧 8. 水泥原料经烘干、配料、粉碎制成生料粉，然后喂到窑内煅烧成熟料的方法称为（B ）。 A 湿法 B 干法C半干法D半湿法 9. 目前各国的水泥生产均以（C）生产技术作为优先发展对象。 A干法中空窑 B 立波尔窑C窑外分解窑D立筒预热器窑 10. 在无机非金属材料的生产过程中，玻璃不需要进行的一个环节是（A ）。 A 粉体制备 B 原料的破碎 C 成型 D 高温热处理 第二篇 11. 无机非金属材料常使用的原料方解石的主要成分是（A ）。 A CaCO3 B CaO C SiO2 D Al2O3 12.钙质原料主要提供材料组成所需的( B )。 A CaCO3 B CaO C SiO2 D Al2O3 13. 陶瓷使用的钙质材料一般为（B ）。 A石灰石 B 方解石C泥灰岩D白垩 14. 用于烧制硅酸盐水泥熟料的钙质原料一般为石灰石和（B ）。 A 方解石 B 泥灰岩 C 白泥 D 白垩 15. 玻璃中的CaO主要作用是（C ）。 A 反应剂 B 助熔剂 C 稳定剂 D 澄清剂 16. 在钠—钙—硅酸盐玻璃中，下列那项不是SiO2的作用？（ D ） A 降低热膨胀系数 B 提高热稳定性C提高机械强度D补偿坯体收缩作用 17.按照[SiO4]4-的连接方式，石英有三种存在状态，870℃以下稳定存在的是（C） A 方石英 B 单斜石英 C 石英 D 鳞石英

无机非金属材料工艺学考试

无机非金属材料工艺学考试

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

工艺学 一、名词解释 1.澄清剂：凡在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃黏 度，促进排除玻璃液中气泡的物质称为澄清剂。 （作用：排除气泡。） 2.烧成：通常是指将初步密集定形的粉块(生坯)经高温烧结成产品 的过程。其实质是将粉料集合体变成致密的、具有足够强度的烧结体，如砖瓦、陶瓷、耐火材料等。 3.玻璃形成体：能单独形成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的网络 体系的氧化物，称为玻璃的网络形成体。 4.玻璃中间体：一般不能单独形成玻璃，其作用介于网络形成体和 网络外体之间的氧化物，称之为中间体. 5.玻璃调整体：凡不能单独生成玻璃，一般不进入网络而是处于网 络之外的氧化物，称为玻璃的网络外体。它们往往起调整玻璃一些性质的作用。 6.凝结时间：水泥从加水开始到失去流动性，即从流体状态发展到 较致密的固体状态，这个过程所需要的时间称凝结时间。 7.坯、釉适应性：坯、釉适应性是指熔融性能良好的釉熔体，冷却 后与坯体紧密结合成完美的整体不开裂、不剥脱的能力。

8.玻璃熔化：玻璃配合料经过高温加热转变为化学组成均匀的、无 气泡的、并符合成型要求的玻璃液的过程。 9.IM：铝率又称铁率，其数学表达式为： IM = Al2O3/Fe2O3 铝率 表示熟料中氧化铝与氧化铁含量的质量比，也表示熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。 10.SM：硅率，又称为硅酸率，其数学表达式是： SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3) 硅率是表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比，也表示了熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例。 11.石灰饱和系数KH：是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙(C3S十 C2S) 所需的氧化钙量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值。 12.萤石含率：萤石含率指由萤石引入的CaF2 量与原料总量之比， 即：萤石含率=萤石含量×CaF2含量/原料总量×100％ 13.水泥硬化：凝结过后，水泥浆产生明显的强度并逐渐发展成为坚 硬的固体，这一过程称为水泥的硬化。 14.水泥安定性：是指水泥浆硬化后体积变化是否均匀的性质 15.泥浆的触变性：是指泥浆在静置后变稠，而一经搅拌又立即恢复 流动的性质。 16.水泥的烧结范围：是指水泥生料加热至出现烧结所必需的、最少

耐火材料工艺学试题-(2006)[1]

2003级《耐火材料工艺学》试题 考生姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿＿ 考生注意：第一题“填空”和第二题“判断题”的答案，请直接写在卷面上。 一、填空（每题2分） 1 耐火材料是指＿＿＿＿＿＿不低于＿＿＿＿的无机非金属材料，其性能主要取决于＿＿＿＿组成和＿＿＿＿组成； 2显气孔率是指制品中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的比值； 3耐火材料的热膨胀、热导率是指其＿＿学方面的物理性质，一般情况下，晶体结构对称性愈强，热膨胀率愈＿＿，晶体结构愈复杂，热导率愈＿＿； 4 为了使硅砖中大量形成鳞石英，通常采用的矿化剂有＿＿＿＿、＿＿＿＿。 5硅酸铝质耐火材料是以＿＿和＿＿为基本化学组成的耐火材料，我国高铝矾土原料的主要矿物组成是＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿，其中＿＿等矾土熟料比＿＿等矾土熟料难烧结； 6天然产的无水硅酸铝原料“三石”是指＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿，其加热膨胀效应最大的：＿＿＿＿＿＿； 7镁碳砖的主要原料是＿＿＿＿和＿＿＿＿以及＿＿＿＿＿＿＿＿结合剂，铝碳质制品主要应用于连铸系统的“三大件”，也即＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿； 8 主晶相是指决定耐火材料性质的主要矿相，直接结合指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的结合，陶瓷结合指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的结合，镁砖的主晶相是＿ ＿＿＿＿＿，镁铝砖（Al 2O 3 5-10%）的主晶相是＿＿＿＿＿＿； 9 不定形耐火材料通常是指原料经混合后不需机压＿＿＿＿和高温＿＿＿＿的散状料和预制块。根据美国材料测试标准，普通水泥结合浇注料CaO为＿＿＿＿＿＿%，低水泥结合浇注料CaO为＿＿＿＿＿＿%，超低水泥结合浇注料CaO为＿＿＿＿＿＿%，无水泥结合浇注料CaO为＿＿＿＿＿＿%；

无机非金属材料工艺学题库

四、简述题 １、有一瓶罐玻璃生产厂欲提高玻璃得化学稳定性、提高机速,对配比应做如何调整? 为什么？ 碱金属氧化物（Nａ２O,K２O）对玻璃得化学稳定性影响最大。为了提高设计玻璃得化学稳定性，必须使设计玻璃中得 Na2O、K2O 比现有玻璃降低；增加机速,可适当增加CａＯ，同时考虑到MgO对提高化学稳定性有利，而又能防止析晶，为此在设计玻璃中强加了MｇＯ，并使MｇO+CaO 得含量比原有玻璃中CａO得含量增高。 2、硅酸盐水泥熟料烧成后要进行冷却得目得就是什么？为何生产实践中要采用急速冷却? 熟料冷却得目得：改善熟料质量与易磨性；降低熟料得温度,便于运输、储存、与粉磨；回收热量，预热二次空气，降低热耗、提高热利用率。急速冷却熟料得优点: 急冷能防止或减少β－Ｃ2S转化成γ—C2Ｓ ; 急冷能防止或减少C3Ｓ得分解 ; 急冷能防止或减少ＭgO得破坏作用 ; 急冷使熟料中Ｃ3A结晶体减少 ; 急冷熟料易磨性提高 . 3、无机非金属材料与金属材料在性能上有那些不同?试分析其原因？ 无机非金属材料得化学组分主要由元素得氧化物、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、硼酸盐与非氧化物等物质，其化学键主要为离子键或离子—共价混合键。因此，无机非金属材料得基本属性主要体现为高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高抗压良好得抗氧化性、隔热性,优良得介电、压电、光学、电磁性能及其功能转换特性等。但大多数无机非金属材料具有抗拉强度低、韧性差等缺点。 4、简述玻璃熔化过程得各个阶段及其特点？ 1)烧结体得形成在高温作用下,发生一系列物理、化学反应,形成不透明烧结物。对于普通钠钙硅酸盐玻璃而言，这一阶段结束后,配合料转变为由硅酸盐与残余石英颗粒组成得烧结体。2）玻璃液得形成不透明烧结体经进一步加热，未完全熔化得配合料残余颗粒溶解，烧结物开始熔融、扩散，并最终由不透明烧结体变为透明玻璃液。但此时得玻璃液含有大量可见气泡,且玻璃液得化学成分很不均匀。3)玻璃液得澄清玻璃液得澄清就是指气体夹杂物从玻璃液中得消除得过程。4)玻璃得均化均化过程就是为了消除玻璃液中条纹与其她化学组成与玻璃液组成不同得不均体,从而获得化学组成均匀一致得玻璃液。5）玻璃液得冷却为使玻璃液满足成型所需得粘度要求,经高温澄清、均化后得玻璃液需进一步降温冷却。整个冷却过程应力求平稳进行,以保证玻璃液得热均匀性,并防止出现温度波动，以免引起二次气泡。 5、在硅酸盐水泥生产中，当氧化钙含量变化时,对煅烧与矿物形成有何影响？ 当氧化钙含量提高时,熟料中得Ｃ３S 增加,熟料强度提高 ,因此, 提高氧化钙含量，有利于提高水泥熟料质量 ;但氧化钙含量过高,熟料煅烧困难，致使ｆ－CaＯ增加,熟料强度降低；降低氧化钙含量，熟料中得C3Ｓ减少,C2S增多，熟料强度降低,熟料易粉化。6、陶瓷厂在采用注浆成型时，对坯料有何要求？ 1）流动性好。保证泥浆浇注成形时要能充满模型得各个部位。2)悬浮性好。浆料中各种固体颗粒能在较长得一段时间悬浮而不沉淀得性质称为泥浆得悬浮性。它就是保证坯体组分均匀与泥浆正常输送、贮放得重要性能之一 .3）触变性适当。受到振动与搅拌时,泥浆粘度会降低而流动性增加, 静置后又恢复原状,此外,泥浆放置一段时间后,在维持原有水分得情况下也会变稠,这种性质称为触变性。泥浆触变性过大，容易堵塞泥浆管道,且坯体脱模后易塌落变形；触变性过小,生坯强度较低,影响脱模与修坯 .4）滤过性好。滤过性也称渗模性，就是指泥浆能够在石膏模中滤水成坯得性能。滤过性好,则成坯速率较快 .当细颗粒过多时,易堵塞石膏模表面得微孔脱水通道，不利于成坯 .熟料与瘠性原料较多时有利于泥浆得脱水成坯。 9、简述钙质原料在典型无机非金属材料中得作用？

无机材料工艺学习题参考答案

复习与思考一 1.材料的定义？材料就是能够用以加工有用物质的物质。 2.无机非金属材料的定义？无机非金属材料就是某些元素的氧化物、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、硼酸盐与非氧化物等物质组成的材料,就是除金属材料与有机高分子材料以外的所有材料的统称。 3.无机非金属材料与金属材料与有机高分子材料区别？⑴一般来说,无机非金属材料在 化学组成以及化学键上与金属材料与有机高分子材料明显不同。无机非金属材料的化学组成主要为元素的氧化物、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、硼酸盐与非氧化物等物质,其化学键主要为离子键或离子-共价混合键;金属材料的化学组成为单质金属元素或一种金属元素与其她元素组成的合金,其化学键为金属键; 有机高分子材料就是以C、H、O为主要元素与其她元素组成的聚合物其化学键为共价键。 ⑵从力学性能上,金属材料有延展性,有机高分子材料有弹性,而大多数无机非金属材料却 没有;从电学性能上,金属材料具有导电性,而无机非金属绝大多数就是绝缘体;从结构上,金属材料有自由电子而无机非金属材料没有自由电子且具有复杂的晶体结构;金属材料抗拉强度高,而无机非金属材料抗拉强度低。(以第一点为主) 4.无机非金属的特性？具有复杂的晶体结构;没有自由电子(石墨除外);高硬度;高熔点; 较好的耐化学腐蚀能力;绝大多数就是绝缘体;制成薄膜时大多就是透明的;一般具有低导热性;大多数情况下变形微笑。 5.为什么金属材料有延展性,有机高分子材料有弹性,而大多数无机非金属材料却没有？ 金属材料有延展性就是因为其含有自由电子,可以移动;有机高分子材料有弹性就是因为高分子材料多为链状,可以扭曲;大多数无机非金属材料却没有就是因为其化学键主要为离子键或离子-共价混合键,而共价键有方向性。 6.为什么绝大多数原料都需要破碎？无机非金属材料生产所用的主要原料,绝大多数就 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进行破碎。破碎后的好处:好均化、烘干、配料;利于成型;利于热处理,节能;产量高,产品性能好,且稳定。对于玻璃与陶瓷,破碎后更容易除铁;对于水泥破碎后再磨细到一定粒度则更适合窑外分解。 7、水泥、玻璃及陶瓷在成型方面有何区别？水泥的成型除立窑之外,在热加工之前不需成型,其成型过程主要在使用时。如加工混凝土制品等。玻璃的成型就是在高温热加工之后。陶瓷的成型较为特殊,一般就是在高温热加工之前,但若就是热等静压法来使陶瓷成型,成型 与高温加热同时进行。 8、为什么陶瓷成型后必须烘干？烘干就是为了除去物料或坯体中一定量的自由水。若不烘干就拿去烧结,会导致陶瓷产生微裂纹、气泡等影响。

考试复习笔记-无机非金属材料工艺学

一、名词解释 1. 无机非金属材料；无机非金属材料是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、硼酸盐和非氧化物等物质组成的材料。是除金属材料和有机高分子材料以外的所有材料的统称。 2. 玻璃；玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的非晶态固体。其内能和构性熵高于相应的晶体，其结构为短程有序，长程无序。 3. 水泥；凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。 4. 陶瓷陶瓷是以无机非金属天然矿物或化工产品为原料，经原料处理、成型、干燥、烧成等工序制成的产品。是陶器和瓷器的总称。 5. 澄清剂凡在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃粘度，促进排除玻璃液中气泡的物质称为澄清剂。 6. 胶凝材料；凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其它物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料，又称胶结料。 7. 烧成；烧成通常是指将初步密集定形的粉块(生坯)经高温烧结成产品的过程。其实质是将粉料集合体变成致密的、具有足够强度的烧结体，如砖瓦、陶瓷、耐火材等。 8. 玻璃形成体能单独形成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的网络体系的氧化物，称为玻璃的网络形成体。如SiO2，B2O3，P2O5，CeO2，As2O5、V2O3 等。 9. 水硬性胶凝材料；在拌水后既能在空气中硬化又能在水中硬化的材料称为水硬性胶凝材料。 10. 玻璃的化学稳定性；玻璃抵抗水、酸、碱、盐、大气及其它化学试剂等侵蚀破坏的能力，统称为玻璃的化学稳定性。 11. 陶瓷陶瓷是以无机非金属天然矿物或化工产品为原料，经原料处理、成型、干燥、烧成等工序制成的产品。是陶器和瓷器的总称。 12. 凝结时间；水泥从加水开始到失去流动性，即从流体状态发展到较致密的固体状态，这个过程所需要的时间称凝结时间。 13. 玻璃调整体；凡不能单独生成玻璃，一般不进入网络而是处于网络之外的氧化物，称为玻璃的网络外体。它们往往起调整玻璃一些性质的作用。常见的有Li2O，Na2O，K2O，MgO，CaO，SrO，BaO等。 14. 坯、釉适应性；坯、釉适应性是指熔融性能良好的釉熔体，冷却后与坯体紧密结合成完美的整体不开裂、不剥脱的能力。 15. 假凝；假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在水泥用水拌和的几分钟内物料就显示凝结。假凝放热量极微，而且经剧烈搅拌后，浆体又可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度并无不利影响；但仍会给施工带来一定困难。 16. 水泥混凝土由水泥、颗粒状集料以及必要时加入化学外加剂和矿物掺和料，经合理配合的混合料，加水拌合硬化后形成具有凝聚结构的材料。 17. 急凝急凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在水泥用水拌和的几分钟内物料就显示凝结。急凝放热，急凝往往是由于缓凝不够所引起，浆体已具有一定强度，重拌并不能使其再具塑性。 18. 玻璃形成体——能单独形成玻璃，在玻璃中能形成个子特有的网络体系的氧化物，成为玻璃的网络形成体，如SiO2、B2O3 和P2O5 等。 19. 水硬性胶凝材料——和水成浆体后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化的胶凝材料，如各种水泥等。

无机非金属材料复习题0001

.言 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0 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。

材料工艺学试题

《无机材料工艺学》过程考核一试题及答案 (硅酸盐水泥组成设计及配料计算) 一、名词解释(4分×5=20分) 1.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 的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥(即国外通称的波特兰水泥)。 2.C3S：3CaO·SiO2，是硅酸盐水泥熟料的主要矿物，含量通常为50%左右，有时甚至高 达60%以上。凝结时间正常，水化较快，放热较多；水化热较高，抗水性较差。 3.黑色中间相：C3A，填充在A矿和B矿之间的中间相，因反光能力弱，呈暗灰色故称 黑色中间相。具水化迅速、放热多、凝结很快、硬化很快等特点。 4.KH：石灰饱和系数，表示水泥熟料中的总CaO含量扣除饱和酸性氧化物（如Al2O3、 Fe2O3）所需要的氧化钙后，剩下的与二氧化钙化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。 5.B矿：熟料中由于常有Al2O3、Fe2O3等氧化物，则熟料中C2S并不以纯的形式存在， 而是与少量MgO、Al2O3、Fe2O3、R2O等氧化物形成固溶体，以β型存在，通常称为Belite矿或B矿。 二、简答题(5分×4=20分) 1.硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成是什么？ 答：硅酸盐水泥熟料化学组成：CaO 62％-67％；SiO2 20％-24％；A12O3 4％-7％；Fe2O3 2.5％-6％，外通常还含有Mg0、SO3、Na2O、TiO2等。 矿物组成：在硅酸盐水泥熟料中CaO、A12O3、Fe2O3、SiO2不是以单独的氧化物存在,而是两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。主要有以下四种矿物： 硅酸三钙3CaO·SiO2可简写为C3S； 硅酸二钙 2CaO·SiO2可简写为C2S； 硅酸三钙 3CaO·Al2O3可简写为C3A； 铁相固镕体，通常为铁铝酸四钙4CaO·Al2O·Fe2O3可简写成C4AF 另外，还有少量游离氧化钙、方镁石、含碱矿及玻璃体。 2.熟料各率值的定义及物理意义？ 答：硅率或硅酸率：表示熟料中SiO2的质量百分数与Al2O3+Fe2O3百分质量之比，还表示硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例，反映熟料质量与易烧性。SM＝SiO2 /（Al2O3+Fe2O3） 铝率与铁率：IM表示熟料中氧化铝与氧化铁的质量百分比或C3A与C4AF的比例关系。IM ＝Al2O3 /Fe2O3 石灰饱和系数：KH表示水泥熟料中的总CaO含量扣除饱和酸性氧化物（如Al2O3、Fe2O3）所需要的氧化钙后，剩下的与二氧化钙化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。 3.配料计算的基本原理是什么？ 答：配料计算依据是物料平衡，即反应物的量＝生成物的量。具体式子如下： 1.干石灰石＋干粘土＋干铁粉＝干生料

无机材料工艺学习题参考答案

复习与思考一 1.材料的定义？材料是能够用以加工有用物质的物质。 2.无机非金属材料的定义？无机非金属材料是某些元素的氧化物、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、硼酸盐和非氧化物等物质组成的材料，是除金属材料和有机高分子材料以外的所有材料的统称。 3.无机非金属材料与金属材料和有机高分子材料区别？⑴一般来说，无机非金属材料 在化学组成以及化学键上与金属材料和有机高分子材料明显不同。无机非金属材料的化学组成主要为元素的氧化物、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、硼酸盐和非氧化物等物质，其化学键主要为离子键或离子-共价混合键；金属材料的化学组成为单质金属元素或一种金属元素与其他元素组成的合金，其化学键为金属键；有机高分子材料是以C、H、O为主要元素和其他元素组成的聚合物其化学键为共价键。⑵从力学性能上，金属材料有延展性，有机高分子材料有弹性，而大多数无机非金属材料却没有；从电学性能上，金属材料具有导电性，而无机非金属绝大多数是绝缘体；从结构上，金属材料有自由电子而无机非金属材料没有自由电子且具有复杂的晶体结构；金属材料抗拉强度高，而无机非金属材料抗拉强度低。 （以第一点为主） 4.无机非金属的特性？具有复杂的晶体结构；没有自由电子（石墨除外）；高硬度； 高熔点；较好的耐化学腐蚀能力；绝大多数是绝缘体；制成薄膜时大多是透明的；一般具有低导热性；大多数情况下变形微笑。 5.为什么金属材料有延展性，有机高分子材料有弹性，而大多数无机非金属材料却没有？ 金属材料有延展性是因为其含有自由电子，可以移动；有机高分子材料有弹性是因为高分子材料多为链状，可以扭曲；大多数无机非金属材料却没有是因为其化学键主要为离子键或离子-共价混合键，而共价键有方向性。 6.为什么绝大多数原料都需要破碎？无机非金属材料生产所用的主要原料，绝大多数是 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进行破碎。破碎后的好处：好均化、烘干、配料；利于成型；利于热处理，节能；产量高，产品性能好，且稳定。对于玻璃和陶瓷，破碎后更容易除铁；对于水泥破碎后再磨细到一定粒度则更适合窑外分解。 7.水泥、玻璃及陶瓷在成型方面有何区别？水泥的成型除立窑之外，在热加工之前不需成型，其成型过程主要在使用时。如加工混凝土制品等。玻璃的成型是在高温热加工之后。陶瓷的成型较为特殊，一般是在高温热加工之前，但若是热等静压法来使陶瓷成型，成型和高温加热同时进行。 8.为什么陶瓷成型后必须烘干？烘干是为了除去物料或坯体中一定量的自由水。若不烘干就拿去烧结，会导致陶瓷产生微裂纹、气泡等影响。