非金属材料论文

第一篇：非金属材料论文

非金属材料论文：

无机非金属材料工程技术专业学生就业形势分析

摘要：文章论述了无机非金属材料工程技术专业与地方社会经济发展的联系，并对该专业学生实习与就业基地建设状况加以介绍，通过分析该专业学生就业形势和就业前景，为指导学生今后就业指明方向。

关键词：无机非金属材料工程技术专业；学生就业；形势分析

无机非金属材料工程技术专业原名为硅酸盐材料技术，为全国高职高专指导性专业目录内三年制专科专业，对应本科专业为无机非金属材料工程。我院2004年7月申报该专业，2005年秋季开始招生。通过充分的调研，精心组织教学，积极探究教学改革，尤其是加强实践教学，走产、学、研相结合和校企联合办学之路。

一、专业发展前景及与地区经济发展的联系1．无机非金属材料涉及范围极其广泛，玻璃、水泥、陶瓷和耐火材料是硅酸盐材料最主要的形式，其中水泥制品业目前已成为全球第二大制品业，之一。安徽省是建材大省，有“华光”、璃和水泥企业，陶瓷、涂料等建材产量也很大。蚌埠市及周边地区矿产资源丰富，相距20千米的凤阳县境内，已探明的石英石、石灰石的储量均为位居华东之首。

我们在中国凯盛国际工程公司蚌埠玻璃工业设计研究院、埠华益导电膜玻璃有限公司、海螺水泥集团蚌埠分厂及临近的凤阳县、材企业以及有关行政职能部门调研都得到相似信息，作能力的无机非金属材料技术人才，均有相当大的需求。2．良好的产业基础、丰富的优质石英砂资源、便捷通畅的交通运输条件，为蚌埠市玻璃产业的快速健康发展创造了先决条件。模上还是产品质量上都得到了较大提升，业体系，已成为3大支柱产业之一。我市现有规模以上玻璃企业达17亿元，实现销售收入突破7亿元。从2004年6月起，蚌埠玻璃工业设计研究院受市发展和计划委员会委托，埠市玻璃产业发展规划》，2004年12总投资119.7亿元，项目建成后，可新增销售收入按照该规划，凯盛蚌埠玻璃科技产业园工程已于埠玻璃工业设计研究院投资，总占地面积多亩，建设3个高科技项目，包括年产电熔氧化锆生产线、年产5000吨超细硅酸锆制品生产线。工程总投资将实现年销售收入4亿元、利税1.5亿元。此外，凤阳县目前有在建或待建玻璃项目年产30000吨超宽幅光学玻璃板材生产线、年产产300万平方米中空玻璃生产线、年产色玻璃生产线、年产50万平方米电磁波屏蔽玻璃生产线、日产产线、日产1200吨白玉玻璃生产线等。可以预计上述企业的建设，将会对该专业的人才产生较大需求。

我院制定了切实可行的教学计划，优化课程设置，玻璃更是我市的三大支柱产业”、“海螺”、“巢东”、“珍珠”、“德力”等众多知名玻仅与我市100亿吨，其品位和储量华光玻璃建材集团、安徽省蚌宿州市、淮南市的建他们对掌握一定专业知识，具有较强操

经过多年的发展，蚌埠市玻璃产业无论在产业规目前形成了以华光集团为龙头的独具特色的玻璃工11家，2004年资产总额着手编制玻璃产业发展规划共包含50个项目，136亿元，利税约42.6亿元。

2007年5月开工建设，该产业园由蚌2000亩，计划分期建设。一期工程占地面积6000吨球型石英粉生产线、年产6000吨高纯超细3.2 亿元，投产后，9项：日产300吨电子级浮法玻璃生产线、20000吨防辐射光学玻璃板材生产线、年20万吨玻璃家具生产线、年产50万平方米电致变1200吨自洁净浮法玻璃生《蚌350“华益月初编制完成。

3．耐火材料生产厂矿也成为具有工业窑炉企业的必需，并随钢铁等产业的快速发展，愈显重要；同样陶瓷在建材、化工、高新技术领域起着非常大的重要作用。

4．我院地处华东地区，华东地区经济发达，尤其是玻璃、水泥及水泥产品支撑的房地产业、以及现代化的耐火材料、陶瓷工业在全国占有极其重要的地位。这些企业需要大量的从事硅酸盐材料技术专业的技术人才和熟练的技术工人。在我省高校中，仅有5所高校设有无机非金属材料工程专业，其中大多以水泥、耐火材料为主要专业方向，尚没有以玻璃为主要专业方向的学校。因此，我院所开设的无机非金属材料工程技术专业，以玻璃、水泥材料为主，耐火材料、陶瓷为辅，完全符合地方经济的发展需要，与兄弟院校形成专业互补，也符合我院以工科为主的发展方向。

二、实习与就业基地众多

蚌埠市及周边地区建材企业多、力量强、水平高，如华光建材集团平板玻璃厂、海螺水泥集团蚌埠分厂、巢东水泥集团蚌埠分厂、蚌埠保温瓶厂、安徽德力玻璃器皿有限公司、凤阳水泥总厂、蚌埠铁路分局水泥厂等厂矿，还有蚌埠玻璃工业设计研究院、蚌埠化工研究所、蚌埠市建筑材料检测中心等科研、职能部门均是理想的实习基地。近年来，通过多方努力，我们与安徽德力玻璃器皿有限公司、蚌埠鑫淼粉体材料有限公司、华光建材集团平板玻璃厂等签订了实习就业协议。特别值得一提的是，2007年6月我院与安徽德力玻璃器皿有限公司签订了校企合作协议，内容包括人才培养、技术合作、联合办学等方面。依据该协议，安徽省德力玻璃器皿有限公司将长期作为我院学生实习就业基地；该公司在我院设立“德力集团奖学金”、“德力集团助学金”；在化学实验楼与我院共建“德力集团研发中心”，该中心的任务是开展新技术的研究、新产品的开发和技术人员的培训。该协议的签署，将有力地促进我系学生社会实践和专业实习活动、提高毕业生就业率、改善我系办学条件、提升教师科研水平等。

三、社会需求量大，学生就业前景良好

无机非金属材料工程技术专业毕业生可在无机非金属材料的生产企业从事生产岗位操作、技术管理、技术改造、产品检测与质量控制、参与新产品试制与开发等工作。也可以在建材设计、建筑部门和政府相关职能部门从事规划、管理、标准、监督、检测、技术咨询等工作。从市场需求来看，该专业就业前景一片光明。

四、今后发展方向

通过与相关企业较为广泛接触，用人单位给我们提供了丰富的办学信息，也对毕业生提出更高的要求。用人单位普遍要求学生要有很好的敬业精神和团队协作精神，能吃苦耐劳、深入生产一线，具有较强的实际动手能力和创新能力。今后要加强教育教学改革，加强实验室和实习基地建设，走产、学、研相结合之路，紧跟社会需求，培养出更多更好的人才。

第二篇：无机非金属材料论文

无机非金属材料的研究与应用前景

摘要

无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)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。无机非金属材料的提法是20世纪40 年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。在材料学飞速发展的今天，无机非金属材料有这广阔的应用前景和良好的就业形势。

关键字 无机非金属，材料，方向，前景，智能

引言

新材料涉及的领域众多，无机非金属新材料领域是其重要的一个组成部分。“十二五”期间，我国无机非金属新材料应，围绕功能材料确定发展重点无机非金属材料包括水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料、人工晶体和半导体材料等，下面就其无机非金属材料的研究与应用前景进行简单介绍。

一、无机非金属材料的特点及应用

无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)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。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。

在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类 材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好 的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。

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。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材 料两大类。

普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此 外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材 料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与 金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。特种无机非金属材料的特点是：①各具特色。例如： 高温氧化物等的高温抗氧化特性；氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性；铁氧体 的磁学性质；光导纤维的光传输性质；金刚石、立方氮化硼的超硬性质；导体材 料的导电性质；快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。②各种物理效应和微观现象。例如：光敏材料的光-电、热敏材料的热－电、压电材料的力－电、气敏材料的 气体-电、湿敏材料的湿度-电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。③不 同性质的材料经复合而构成复合材料。例如：金属陶瓷、高温无机涂层，以及用 无机纤维、晶须等增强的材料。

传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种 重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规 格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大,用途广。其他产 品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。主要有先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。

二、无机非金属材料材料的发展现状及前景

20世纪以来，随着电子技术、航天、能源、计算机、通信、激光、红外、光电子学、生物医学 和环境保护等新技术的兴起，对材料提出了更 高的要求，促进了特种无机非金属材料的迅速发展。30～40年代出现了高频 绝缘陶瓷、铁 电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体（又称磁性瓷）和热敏电阻陶瓷等。50～60年代开 发了碳化硅和氮化硅等高温结构陶瓷、氧化铝透明陶瓷、β－氧化铝快离子导体 陶瓷、气敏和湿敏陶瓷等。至今，又出现了变色玻璃、光导纤维、电光效应、电 子发射及高温超导等各种新型无机材料。近些年，随着科学技术的进步，无论是传统无机非金属材料，还是无机非金属材料都有了一些新的发展趋势。

1、生态与环保意识加强,建立科学的评价体系,实现可持续发展

西方发达国家在促进传统无机非金属材料产业健康、可持续发展方面的采取 了许多重要措施。世界发达国家十分重视建材工业的可持续发展与绿色评价。生 态评价也成为世界可持续发展的一个重要手段。目前,许多国家正在进行“生态城市”的建设与实践,推广建筑节能技术材料,使用可循环材料等,改善城市生态系统状况。由此，提出了绿色建材、环保建材与节能建材的概念,并开展了大量的研究与实践工作。与西方发达国家相比,我国还存在很大的差距,特别是缺乏立法支持与技术标准的指导以及相应组织的管理与监督,使我国的传统无机非金属材料工业发展还有很大的提升空间。面对资源和环境对我国经济发展的严峻考验,国民经济的可持续发展战略显得愈加重要。

2、向着节能、降耗的方向发展

传统的无机非金属材料工业是能源消耗大户,在世界能源日益短缺的今天,如何生产节能、降耗,以及如何生产出高质量的建筑节能、保温产品是建材工业发展的重要趋势。选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式。新型墙体材料、高质量门窗、中空玻璃将大量应用。向着提高材料性能、使用寿命的方向发展。低寿命设计、大量重复建设已经严重制约城市建设的发展。现代化建筑需要高性能建筑材料的支持,而提高建筑的耐久性又对建筑材料的使 用寿命提出了更高的要求。

3、单线生产能力向大型化发展

无论是水泥工业、玻璃工业，还是陶瓷工业，单条生产线的生产能力有大型 化的趋势。生产线的大型化可以有效提高产品的质量，降低能源消耗。

4、向着智能化方向发展

建筑的智能化需要建筑材料的支持。随着技术的进步和生活水平的提高,建筑材料的安全性智能诊断等智能技术将更多的应用于建筑中。

5、向着复合化、多功能化方向发展

复合材料具有单一材料所无法满足的使用功能,是建筑材料的发展趋势,对建筑材料的功能要求越来越趋向于多功能化。

在美国、日本、西欧等所有发达国家在其科技发展战略中都把无机非金属新 材料的发展放在优先发展的重要位置。例如，美国为了保持在高技术和军事装备 方面的领先地位，在先后制定的《先进材料与技术计划（AMPP）》和《国家关键技术报告》中，新材料为六大关键技术之首，而无机非金属新材料占有相当比例；日本发表的《21世纪初期产业支柱》所列的新材料领域的14项基础研究计划中，其中七项涉及无机非金属新材料的研究领域。

未来科学技术的发展，对各种无机非金属材料，尤其是对特种新型材料提出 更多更高的要求。材料学科有广阔的发展前景，复合材料、定向结晶材料、增韧 陶瓷以及各种类型的表面处理和涂层的使用，将使材料的效能得到更大发挥。由 于对材料科学基础研究的日益深入，各种精密测试分析技术的发展，将有助于按 预定性能设计材料的原子或分子组成及结构形态的早日实现。

三、个人研究方向的选择及分析

经过对无机非金属材料发展的历史及现状的研究与分析，以及对其未来发展方向的展望，我初步的确定了个人在无机非金属材料技术的研究方面的方向选 择。

现代技术中的信息、航空航天、能源、生物工程、环境工程等的迅速发展对于材料的性能提出了各种需求，促进了无机非金属材料的发展。由此出现许多新型材料，其中工程陶瓷材料，陶瓷高临界温度Tc超导材料和智能材料等的出现提出了无机非金属材料学的新的研究方向，而复合材料和纳米材料则为无机非金属材料开辟了新的研究领域。

近10年来，整个世界从信息时代进入了高智能化的人机交互时代，人机交互技术已经进入了每个人生活的方方面面。前一段时间，苹果公司出的一个视频 很受欢迎，里面描述了对未来高智能化生活的展望，而标题是“玻璃中的一天”，新型无机非金属智能材料，在这个对未来生活的展望中，占据着不可或缺的地位。虽然这只是个简单的视频，但我们可以从中看到未来的影子，以及智能材料的广 阔的发展前景。

智能材料是指对环境具有可感知、可响应并具有功能发现能力的新材料。日本高木俊宜教授将信息科学融于材料的物性和功能，于1989年提出了智能材料概念。至此智能材料与结构的研究也开始由航空航天及军事部门逐渐扩展到土木工程、医药、体育和日常用品等其他领域。

自l989年以来，先是在日本、美国，尔后是西欧，进而世界各国的材料界 均开始研究智能材料。科学家们研究将必要的仿生(biominetic)功能引入材料，使材料和系统达到更高的层次，成为具有自检测、自判断、自结论、自指令和执行功能的新材料。智能结构常常把高技术传感器或敏感元件与传统结构材料和功能材料结合在一起，赋予材料崭新的性能，使无生命的材料变得有了“感觉”和“知觉”，能适应环境的变化，不仅能发现问题，而且还能自行解决问题。而其理论意义就在于此，智能材料给了新型材料无限的可能性。

同时，智能材料的实践意义在目前已有的应用中可见一斑：

1、智能陶瓷

材料中的t-ZrO2 晶粒在烧成后冷却至室温的过程中仍保持四方相形态，当材料受到外应力的作用时，受应力诱导发生相变，由t相转变为m相。由于ZrO2晶粒相变吸收能量而阻碍裂纹的继续扩展，从而提高了材料的强度和韧性。相转变发生之处的材料组成一般不均匀，因结晶结构的变化，导热和导电率等性能随之而变，这种变化就是材料受到外应力的信号，从而实现了材料的自诊断。

2、智能水泥基材料

在现代社会中，水泥作为基础建筑材料应用极为广泛，使水泥基材料智能化具有良好的应用前景。智能水泥基材料包括：应力、应变及损伤自检水泥基材料；自测温水泥基材料；自动调节环境湿度的水泥基材料；仿生自愈合水泥基材料及仿生自生水泥材料等。

水泥基材料中掺加一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维后，材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。因此，该材料可以监测拉、弯、压等工况及静态 和动态载荷作用下材料内部情况。在水泥净浆中0.5%（体积）的碳纤维用做传感器，其灵敏度远远高于一般的电阻应变片。

在水泥净浆中掺加多孔材料，利用多孔材料吸湿量与温度的关系，能够使材 料具有调湿功能。

目前，智能材料尚处在研究发展阶段，它的发展和社会效应息息相关。飞机 失事和重要建筑等结构的损坏，激励着人们对具有自预警、自修复功能的灵巧飞 机和材料结构的研究。以材料本身的智能性开发来满足人们对材料、系统和结构 的期望，使材料结构能“刚”“柔”结合，以自适应环境的变化。在未来的研究中，应以以下几个方面为重点。（1）如何利用飞速发展的信息技术成果，将软件功能引入材料、系统和结构中；

（2）进一步加强探索型理论研究及材料复合智能化的机理研究，加速发展智能材料科学；

（3）加强应用基础研究。

结束语

目前，我国TCO 玻璃的镀膜技术及设备被少数国外厂商垄断。国内只有深圳南玻集团引进的一条离线TCO 玻璃生产线实现了量产，生产规模为46 万m2/ 年。国内薄膜电池生产厂家需要的TCO 玻璃基片几乎全部依赖进口。国内薄膜 太阳能电池组件生产商对TC O 玻璃的需求存在较大缺口。“十二五”期间，实现TCO 玻璃的技术、装备国产化是发展的重点。新材料涉及的领域众多，无机非金属新材料领域是其重要的一个组成部分。“十二五”期间，我国无机非金属新材料应围绕功能材料确定发展重点。随着我国新能源、航空航天、节能环保、电子信息等产业的快速发展，特别是风力发电、大飞机、高速列车等重大工程的 推进，对高性能无机材料的需求会快速增长。

参考文献

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第三篇：无机非金属材料

绪论

1.在晶体结构上，某结合力主要包括离子键，共价键或离子共价键混合离子。由于这些化学键的特点，例如高的键能和强大的键极性等，赋予了这一大类材料以高熔点，高强度，耐磨损，高硬度，耐腐蚀及抗氧化的基本属性和宽广的导电性，导热性，透光性以及良好的铁电性，铁磁性和压电性等特殊性能，高温超导性也是新近在这类材料上发现的。

2.在化学组成上，随着无机新材料的发展，无机非金属材料已不局限于硅酸盐还包括其他含氧酸盐，氧化物，氮化物，碳与碳化物，硼化物，氟化物，硫系化合物，硅，锗，Ⅲ-V族及Ⅱ-VI族化合物等，其形态和形状也趋于多样化，复合材料，薄膜，纤维，单晶和非晶材料占有越来越重要的地位。

第一章 玻璃的结构 和性质 玻璃的结构

晶态：周期性，对称性，几何形态，质点排列，自限性，均一性，异向性，稳定性，远程有序。非晶态：进程有序，远程无序。玻璃的通性

1）各向同性

2）介稳性：

玻璃是由熔体急剧冷却而得，由于在冷却过程中粘度急剧增大，质点来不及形成晶体的有规则排列，系统的内能尚未处于最低值，从而处于介稳态，在一定的外界条件下，它们仍具有 自发转化为内能较低的晶体的趋势。

3）无固定熔点

4）性质变化的连续性和可逆性 无规则网络学说

1）玻璃结构与晶体一样，具有三位方向发展的连续无序网架形式，硅氧四面体为最小结构单位，但不象晶体那样，对称均匀地联结成空间网络（有序），而是相互不规则地联结在一起（无序），配位数小的结构团构成无限伸展的无序空间网络。）玻璃中的质点虽然不具有规则的格子 排列，但在大致固定的平衡位置上震动的玻璃网络中的正常离子数与晶体中的配位数 也应该近似。）网络外体的离子填充在网络结构空隙中，对于整体来说 是统计分布的，为了使网络结构

具有一定的稳定性，这些阳离子必须是半径大而电荷小的。

4）形成氧化物玻璃必须满足的四条规则: A 每个氧离子应该与不超过两个阳离子相联。

B 在中心阳离子周围的氧离子 配位数必须小于或等于4；

C 氧多面体相互共角而不共棱或共面。

D 每个多面体至少有三个顶角是共用的。

形成的氧多面体为三角体或四面体

RO2,R2O2,R2O5类型氧化物能满足这一条件，并以玻璃形式出现

简答题： 石英玻璃-碱硅玻璃-钠钙硅玻璃结构性能发生很大的变化，分析碱金属，碱土金属氧化物在其中的作用：

1）熔融石英玻璃其硅氧比值1：2与SiO2分子式相同，可以把它近似的看成是由硅氧网络形成的独立‘大分子’

2）如果在熔融石英玻璃中形成加入碱金属氧化物(如Na2O).就使原来的大分子发生解聚 作用，由于氧的比值增大，玻璃中每个氧已不可能都为两个硅原子所共用，开始出现非桥氧，使硅氧网络产生断裂，非桥氧的存在，使【SiO4

】四面体失去原有 完整性和对称性，结果使玻璃结构减弱，疏松，并导致一系列物理化学性质的变坏，而且碱金属含量越高，性能变差越 严重，因此，二元碱硅玻璃一般无使用价值

3）当在碱性二元玻璃中加入CaO时，性能变差情况大为改观，使玻璃结构和性能发生明显变化，主要表现 为使结构加强，从而表现为一系列物化性质的加强，从而使钠钙硅玻璃性能优良，CaO的这种作用，是由钙离子和钠离子半径相似，但电荷比钠离子大一倍，因此场强比钠离子大得多，具有强化玻璃结构和限制钠离子活动的作用

补网作用：使中间体氧化物全部或部分由6 配位变成4 配位的作用，主要是铝离子取代硅离子。硼氧反常性：

碱金属或碱土金属氧化物加入B203玻璃中，将产生硼氧四面体[B04],而形成硼酸盐玻璃。在一定范围内，碱金属氧化物提供的氧使硼氧三角体[B03]转变为完全由桥氧组成的硅氧四面体，导致B203玻璃从原来的两度空间的层状结构部分转变为三度空间的架状结构，从而加强了网络，使玻璃的各种物理性质与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，相应地向着相反的方向变化。玻璃结构中的阳离子的分类

1）按元素与氧结合的单键能（即化合物分解能与配位数之商）的大小和能否生成玻璃，将氧化物分成：网络生成体氧化物，网络外体氧化物和中间体氧化物。2）网络生成体氧化物应满足以下的条件：

A 每个氧化物应与不超过两个阳离子相连；

B 在中心阳离子周围的 氧离子配位数必须小于或等于4；

C氧多面体相互共角而不共棱或共面；

D 每个多面体至少有三个顶角共用。3）这类氧化物主要有SiO2,B2O3,BO5,GeO2,As2O5等。网络外体或网络修饰体：某些氧化物不能单独生成玻璃，不参加网络而使其阳离子分布在四面体之间的空隙中，以保持网络中局部地区的电中性，因为他们的主要作用是提供额外的氧离子，从而改变网络，故称为网络外体或网络修饰体。如Li2O,Na2O,K2O,CaO,SrO,BaO等。

1）中间体氧化物:比碱金属和碱土金属化合价高而配位数小的阳离子，可以部分地参加网络结构，如BeO,MgO,ZnO, Al2O3等。各种氧化物在玻璃中的作用：

1）碱金属氧化物

A 碱金属氧化物加入到熔融石英玻璃何总，促使硅氧四面体间连接断裂，出现非桥氧，使玻璃结构疏松，导致一系列性能变化，但由于碱金属离子的断网作用使它具有了高温助熔，加速玻璃融化的性能。

B 混合碱效应：在二元碱硅玻璃中，当碱金属氧化物的总量不变，用 一种碱金属 氧化物取代另一种时，玻璃的性质不是呈直线变化的，而出现明显的极值。2）二价金属氧化物：

CaO是网络外体氧化物，Ca2+离子的配位数一般为6，有极化桥氧和减弱硅氧键的作用，CaO的引入可以降低玻璃的高温粘度，玻璃中CaO含量过多，一般会使玻璃的料性变短，脆性增大。

MgO在硅酸盐矿物中存在着两种配位状态（4或6），但多数位于八面体中，属于网络外体，在钠钙硅玻璃中，若以MgO取代CaO，将使玻璃结构疏松，导致玻璃的 密度，硬度下降，但却可以降低玻璃的析晶能力和调节玻璃的料性，含镁玻璃在水和碱液的作用下，易在表面形成硅酸盐薄膜，在一定条件下剥落进入溶液，产生脱片现象。

PbO 铅离子位八个氧离子所包围，其中四个氧离子与铅离子距离较远（0.429nm）,另外四个较近（0.23nm）.形成不对称配位铅离子外层的 惰性电子对，受较近的四个氧的排斥，推向另外四个氧离子的一边，因此在晶态 PbO中组成一种四方锥体[PbO4]的结构单元，一般 认为，在高铅玻璃中均存在这种四方锥体，它形成一种螺旋形的网络，这种网络使PbO-SiO2系统

具有很大的 玻璃形成区，同时也决定了PbO在硅酸盐熔体中的高度助熔性。2）其他金属氧化物：

玻璃中Al3+离子与在硅酸盐矿物中一样，有两种配位状态，在钠硅酸盐玻璃中，当Na2O/Al2O3大于1 时，Al3+均位于四面体中，小于1时，则作用为网络外体位于八面体中，当Al3+位于铝氧四面体[AlO4]中时，则与硅氧四面体组成了统一的网络，在一般的钠钙硅玻璃中，引入少量的Al2O3，Al3+就可以夺取非桥氧形成铝氧四面体，进入硅氧网络中，把由于Na+的引入而产生的断裂网络通过[AlO4]重新连接起来，使玻璃结 构趋向紧密，并使玻璃的许多性能得以改善，但它对玻璃的电学性能有不良影响，在硅酸样玻璃中，当以Al2O3取代SiO2时，介电损耗和导电率升高，故在真空玻璃中，一般不含或少含Al2O3.B2O3是玻璃形成氧化物，有良好的助熔性，可降低玻璃的高温粘度和提高玻璃的低温粘度，但使用B2O3时要注意硼反常现象。玻璃的生成规律及其相变

简答题： 怎样避免在降温过程中玻璃析晶？

为了避免玻璃析晶，关键是从动力学角度研究以多快速度冷却给定熔体，以避免出现可探测的晶体，卡曼认为：A 晶核生成速率。B 晶体生长速度起主要作用。随着典型玻璃熔体过冷度增加，粘度迅速增大，而成核速率和过冷度关系曲线，晶核生长速率与过冷关系曲线都是具有限量最大值，对典型玻璃熔体，其两个极大值所在的过冷度，分开越大时，越容易冷却成玻璃，因此成速率出现极大值时，熔体在此温度设有适宜的结晶条件，当 两个极大值重合在一个过冷度时，熔体即具有最大的成核速率，又具有最大的生长速率，熔体较易析出晶体而不形成玻璃。影响玻璃生成的因素：

1）热力学条件 2）动力学条件 3）结晶化学条件:

①键强---元素与氧结合的单键强度，负离子团[SiO4] 4-,[Si2O7] 6-

A 网络形成体单键强度大于334.9。

B中间体251.2~334.9。

C 网络外体（修饰体）小于251.2。

②键型---A 离子键化合物----离子，如NaCl.B 金属键物质—电子，正离子状态，无方向性。C 共价键化合物---分子结构---分子间范德华力。

D 离子键金属键---共价键过度时或极性过渡键具有离子共价的双重性质，形成玻璃的概率越大.极性共价键成分促使生成具有固定结构的配位多面体，构成进程有序性而离子成分促使配位多面体不按一定方向连接，造成不对称变形，构成远程无序的网络结构，形成玻璃的倾向大。

③熔体结构----[SiO4] 4-,[Si2O7] 6,[Si6O8]12-,[SiO3]2n-n,[Si4O14]6n-n。O/Si从2到4，聚合程度降低，粘度变小，结晶易，形成玻璃难。O/Si决定着负离子团的大小和聚合度。负离子团结构越大，越易形成玻璃。熔体和玻璃体的成核过程

1）均匀成核

定义：指在宏观均匀的玻璃中，在没有外来物质参与下相界、结构缺陷等无关的成核过程，又称为本征成核或自发成核。

当玻璃熔体处于过冷态时，由于热运动引起组成和结构上的起伏，一部分变成晶相。晶相内质点的有规则排列导致体积自由能减小。然而在新相产生的同时，又将在新生相和液相之间形成新的界面，引起界面自由能的增加，对成核造成势垒。当新相颗粒太小时，界面对体积的比例增大，整个体系自由能增大。当新相达到一定大小（临界值）时，界面对体积的比例就减小，系统的自由能减小，这时新生相就可能稳定成长。这种可能稳定成长的新相区域成为晶核。那些较小的不能稳定成长的新相区域成为晶胚。

2）非均匀成核

定义：依靠相界、晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程，又称为非本征成核。晶体生长

晶体的生长速度随着过冷度的增大而增大。

影响结晶的因素主要有：

1）温度

当熔体从Tm冷却时，ΔT增大，成核和晶体生长的驱动力增大；与此同时，粘度上升，成核和晶体生长的阻力也增大。

2）粘度 当温度降低时（远在Tm点以下），粘度对质点扩散的阻碍作用限制着结晶速度，尤其是限制晶核长大的速度。

3）杂质 杂质的引入会促进结晶，杂质起成核作用，同时增加界面处的流动度，使晶核更快的长大。杂志往往富集在分相玻璃的一相中，富集到一定浓度时将促使这些微相由非晶相转变为晶相。4）界面能 固体的界面能越小，核的生长所需的能量越低，结晶速度越大。11 玻璃的分相

定义：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（偏聚），从而形成化学组成不同的两个相，此过程称为分相。玻璃的理论强度和实际强度

1）实际玻璃的抗折强度比理论强度小2~3个数量级，是由于实际玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂纹及不均匀区所致。

2）提高玻璃机械强度的方法： 退火，钢化，表面处理与涂层，微晶化与其他材料成复合材料等。

钢化：均热后自然冷却，形成温度梯度内应力由粘滞流动而松弛；冷却到最后，温度梯度消失，松弛的应力保留为永久应力。

表面处理：膨胀系数小的涂层。

微晶化：析出细小晶体，分散应力，阻止裂纹扩散。

第二、三章 玻璃原料及配合料制备

玻璃辅助原料: 澄清剂，着色剂，脱色剂，氧化剂和还原剂，乳浊剂和其他原料。

玻璃熔制的综合结果是使隔着原料的化合物形成透明的玻璃液。玻璃熔制的五个阶段：

硅酸盐形成的阶段：玻璃形成的阶段；玻璃液的澄清阶段； 玻璃液的均化阶段；玻璃液的冷却阶段。硅酸盐形成阶段的七点变化：

多晶转变； 盐类分解； 生成低共融混合物； 形成复盐； 生成硅酸盐； 排出结晶水和吸附水； 固相熔融向液相转变。玻璃的形成

玻璃形成过程的速度实际上取决于石英砂粒的溶解扩散速度。

石英砂的分解扩散过程分为两步,首先是砂粒表面发生溶解，而后溶解的SiO2向外扩散 玻璃液中气体的三种状态：（1）可见气泡，（2）物理溶解的气体，（3）化学结合的气体。5 玻璃液的均化

玻璃液的均化包括对其化学均化和热均化两个方面的要求

1）定义：在玻璃形成阶段结束后，在玻璃液中，仍带有与主体玻璃化学成分不同的不均体，消除这种不均体的过程成为玻璃液的均化。

玻璃液的均化过程：

2)不均体的溶解与扩散的均化过程；玻璃液的对流均化过程；因气泡上升而引起的搅拌均化作用。玻璃液的冷却

产生二次气泡的原因:（1）硫酸盐的热分解；（2）物理溶解的气体析出；（3）玻璃中某些组分易产生二次气泡。玻璃的熔制制度：

温度制度，压力制度和气氛制度 坩埚窑中玻璃熔制的温度制度五个阶段：

加热熔窑；熔化；澄清与均化；冷却；成型 玻璃的浮法成型

定义：指熔窑熔融的玻璃液流入锡槽后在熔融金属锡液的表面上成型平板玻璃的方法。

金属锡液的优缺点: 1)锡中所含各种杂质都是组成玻璃的元素；

2）锡的密度大大高于玻璃的密度，有利于对玻璃托浮；

3）锡熔点远低于玻璃出锡槽口的温度，有利于保持玻璃的抛光面； 4）锡的导热率为玻璃的60~70倍，有利于玻璃版面温度的均匀等； 5）锡液的表面张力高于玻璃的表面张力，有利于玻璃的拉薄；

6）锡液有极低的粘度，这表明有良好的热对流的运动性能，这对均匀浮法表面温度有较大的影响。7）使用锡液作浮抛介质的主要缺点是Sn极易氧化为SnO和SnO2，它不利于玻璃的抛光，同时又是产生虹彩、沾锡、光畸变等玻璃缺陷的主要原因，为此采用保护气体。

第四章 玻璃的退火与淬火

玻璃的应力：

热应力、结构应力和机械应力

1）热应力：玻璃中由于 存在温差而产生的应力。

按其存在特点分为：暂时应力和永久应力。

暂时应力： 在温度低于应变点时，处于弹性变形温度范围内（即脆性状态）的玻璃在经受不均匀的温度变化时所产生的热应力，随着温度梯度的存在而存在，随温度梯度的消失而消失，这种应力成为暂时应力。

永久应力: 当玻璃内外温度 相等所残留的热应力

将一玻璃板加热到高于玻璃应变点以上的某一温度，待均热后板两面均匀自然冷却，经一定时间后玻璃中的温度场呈抛物线分布。玻璃外层为张应力而内层为压应力，由于应变点以上的玻璃具有粘弹性，即此时的玻璃为可塑状态，在受力后会产生位移和变形，使由温度梯度 所产生的内应力消失。这个过程成为应力松弛过程，这时的玻璃内外层虽存在着温度梯度但不存在应力。当玻璃冷却到应变点以下，玻璃已成为弹性体，以后的降温与应力变化与前述的产生暂时应力情况相同，待冷却到室温时，虽然消除了应变点以下产生的应力，但不能消除应变点以上所产生的应力，此时，应力方向恰好相反，即表面为压应力，内部为张应力，这种应力为永久应力。

结构应力：玻璃因化学组成不均导致结构上的不均而产生的应力。

机械应力： 由外力作用在玻璃上引起的应力，当外力除去时应力随之消失，此应力为机械应力。玻璃的退火

定义：为了消除玻璃中的永久应力，必须将玻璃加热到低于玻璃转变温度Tg附近的某一温度进行保温均热，以消除玻璃各部分的温度梯度，使应力松弛。

这个选定的温度成为退火温度。玻璃的淬火

定义：将玻璃制品家人到转变温度Tg以上50~60度，然后在冷却介质中（淬火介质）急速均匀冷却，在这一过程中玻璃的内层和表面将产生很大的温度梯度，由此引起的应力由于玻璃的粘滞流动，所以造成了有温度梯度而无应力的状态。

玻璃淬火后所产生的应力大小与淬火温度，冷却速度，玻璃的化学组成以及厚度等有直接关系。

第五章 玻璃的缺陷

通常所谓玻璃缺陷是指 玻璃体内存在的、引起玻璃体均匀性破坏的各种夹杂物，如 气泡、结石、条纹、节瘤等。

结石：是出现在玻璃中的结晶夹杂物。结石是玻璃制品中最严重的缺陷，它不仅 破坏了玻璃制品的外观和光学均一性，而且降低了制品的使用价值。

玻璃夹杂物（条纹和节瘤）：玻璃主体内存在的异类玻璃夹杂物

第六章 建筑玻璃及其深加工

深加工的产品主要有： 钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等。

微晶玻璃：把加工晶核剂（或不加晶核剂）的特定组成的玻璃在有控条件下进行晶化处理，使原单一的玻 璃形成了有微晶和玻璃相均匀分布的复合材料，称之为微晶玻璃。

微晶玻璃与传统玻璃不同，它是利用晶核剂或紫外辐射等方法使玻璃内形成晶核，再经过 热处理使晶核长大，成为一种受控结晶过程，形成玻璃与某些晶体共存的材料，能制成零膨胀，高强度及特定的电性质和机械性质的微晶玻璃。

夹层玻璃：是由两片或两片以上的玻璃用合成树脂胶片（是聚乙烯丁醛薄膜）粘结在一起而制成的一种安全玻璃。

为什么又叫安全玻璃？ 由于透明树脂胶片的粘结作用使得玻璃保持良好的透明性外，玻璃体的抗冲击能力也得到提高。

第七章 陶瓷原料

陶瓷原料的分类：粘土，石英和长石。

可塑性：指粘土与适量的水混炼以后形成的泥团，可在外力的作用下产生变形但不开裂；并在外力除去后，仍能保持原有形状的性质。

触变性:指粘土泥浆或泥团受到振动或搅拌时，粘度降低而流动性增加，静置后渐恢复原状或泥料在放置一段时间后，在水分不变时泥料变稠和固化的性质。

石英在陶瓷生产中的作用：

1）是瘠性料，可降低可塑性，减少收缩变形，加快干燥；

2）在高温时可部分 溶于长石玻璃中，增加液相粘度，减小高温时的坯体变形； 3）未熔石英与莫来石一起可构成坯体骨架，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，提高釉的耐磨性和抗化学腐蚀性。长石类原料对陶瓷的作用: 1)高温下熔融在乳白色玻璃，溶解石英颗粒和部分高岭土，分解物促进成瓷反应的进行--助熔作用。2）高温形成的玻璃具较大粘度，起到高温热塑作用和高温胶结作用，防止高温变形。

3）高温形成的玻璃在冷却时，不析晶，以透明玻璃体状态存在，增加瓷的透明度，提高光泽度，改善瓷的外观质量和使用性能。

4）极性物料可提高坯的疏水性和干燥速度。硅灰石 Ca[SiO3]或CaO.SiO2 无水

因本身不含有机物和结构水，干燥收缩和烧成收缩都很小，作为陶瓷原料有特殊的优良性能，故用途很广。其热膨胀系数小，适于快速烧成。烧成后，瓷坯中的针状硅灰石晶体交叉排列成网状，使制品的强度提高，并有抗热冲击性能高、介电损失小等优点。

第八章 配料计算及坯料制备

传统陶瓷的坯料组成：瓷器、炻器、精陶

区别： 瓷器有良好的色泽，一定的透明度和热稳定性，机械强度

炻器介于陶器和瓷器之间，于陶的区别是气孔率较低，是致密烧结；于瓷器的区别是坯体带色且无半透明性。如铺地砖，缸器，茶具。多孔性坯体结构，机械强度不高，且有吸湿膨胀性。如建筑釉面瓷砖和卫生器皿

其中瓷器分为三种：长石质瓷、骨灰质瓷、日用滑石质瓷。

第九章 成型

坯料在加入（或含有）液体（一般是水）后，可形成一种特殊状态，具有了锁需要的工艺性能。加入大量的 水（28%~~35%）可使 坯料颗粒形成稠厚的悬浮液、为注浆坯料；少量的水时，则形成能捏成团的粉料，在8%~15%时为水量干压坯料；3%~~7%之间为 干压坯料；水量适中时（18%~~25%）则形成可塑坯料。影响可塑性的因素：

1）液相含量与性质； 2）颗粒尺寸和形状； 3）矿物种类； 4）吸附阳离子 可塑成型工艺：

1）雕塑与拉坯； 2）旋压成型； 3）滚压成型； 4）挤压与车坯成型； 5）塑压成型； 6）注塑成型； 7）轧模成型 注浆成型工艺：

1）空心注浆； 2）实心注浆； 3）真空注浆； 4）离心注浆； 5）压力注浆 压制成型工艺：

1）干压或半干压成型 2)等静压成型

第十章 釉料制备及施釉 釉的分类：习惯以主要溶剂的名称命名如铅釉、石灰釉、长石釉等。

长石釉----釉式中的K2O+Na2O的摩尔数等于或少大于RO的摩尔数，长石釉的高温粘度大，烧成范围宽，硬度较大。各成分在釉料中的作用：

1）玻璃形成剂； 2）助溶剂； 3）乳浊剂； 4）着色剂； 5）其他辅助剂 釉料配方的总原则是--釉料必须适应于坯料。釉料配方的经验规律：

1）(SiO2+B2O3):(R2O+RO)=(1:1)~(3:1),这样不致使熔块温度太高而引起PbO,B22O3和碱性氧化物大量挥发； 2）在熔块中碱性金属氧化物与碱土金属氧化物之比应小于1；

3）含硼熔块中，SiO2/B2O3应在2以上； 4）熔块中Al2O3的摩尔数应小于0.2.4 坯釉中间层的形成与作用

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，坯体的某些成分也会扩散到釉中，熔解到釉中。通过熔解与扩散的作用，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，该层吸收了坯体中的Al2O3,SiO2等成分，又吸收了釉料中的碱性氧化物及B2O3等。它对调整坯釉之间的差别、缓和釉层中应力、改善 坯釉的结合性能起一定的作用。釉的熔融温度范围

化学组成对熔制性能的影响主要取决于釉式中的Al2O3, SiO2含量的增加，釉的成熟温度相应提高，而Al2O3的贡献大于SiO2..碱金属和金土金属氧化物作为熔剂 可降低釉的熔融温度。Li2O,Na2O,K2O,PbO和B2O3都是强助溶剂，又称软熔剂，在低温下起助熔作用。而CaO,MgO,ZnO 等，主要在较高温度下发挥熔剂作用而成硬熔剂。坯和釉的适应性

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，不剥落的能力。

影响坯、釉适应性的因素主要有四个方面： 1）热膨胀系数对坯、釉适应性的影响

因釉和坯是紧密联系着的，对釉的要求是釉熔体在冷却后能与坯体很好的结合，既不开裂也不剥落，为此要求坯和釉的热膨胀性系数相适应。一般要求釉的热膨胀系数略小于坯。2）中间层对坯、釉适应性的影响

中间层可促使坯釉间的热应力均匀。发育良好的中间层可填满坯体表面的隙缝，减弱坯釉间的应力，增大制品的机械强度。

3）釉的弹性、抗张强度对坯、釉适应性的影响

具有较高弹性（即弹性模量较小）的釉能补偿坯、釉接触层中形变差所产生的应力和机械作用所产生的应 变，即使坯、釉热膨胀系数相差较大，釉层也不一定开裂、剥落。釉的抗张强度高，抗釉裂的能力就强，坯釉适应性就好。化学组成与热膨胀系数、弹性模量、抗张强度三者间的关系较复杂，难以同时满足这三方面的要求，应在考虑热膨胀系数的前提下使釉的抗张强度较高，弹性较好为佳。4）釉层厚度对坯、釉适应性的影响

薄釉层在煅烧时组分的改变比厚釉层大，釉的热膨胀系数降低得多，而且中间层相对 厚度增加，有利于提高釉中的压力，有利于提高釉适应性。对于厚釉层，坯、釉中间层厚度相对降低，因而不足以缓和两者之间因热膨胀 系数差异而出现的有害应力，不利于坯釉适应性。

釉层厚度对于釉面外观质量有直接影响，釉层厚会加重中间层的负担，易造成釉面开裂及其它缺陷，而釉层过薄则易发生于釉想象，一般釉层通常小于0.3mm或通过实验来确定。7 基本施釉的方法有浸釉、烧釉和喷釉。

发展中的施釉方法：流化床施釉、热喷施釉、干压施釉。

第十一章 干燥 坯体在干燥过程中变化的主要特征是随干燥时间的延长，坯体温度升高，含水率降低，体积收缩；气孔率提高，强度增加。影响干燥速度的因素及其作用

1）坯料的性质 粘土的可塑性越强，加入量越多，颗粒越细，干燥速度就越难提高；瘠性物料越多，颗粒越粗，越有利于提高干燥速度。

2）坯体形状、大小和厚度 形状复杂，体大壁厚的坯体在干燥时易产生收缩应力，故其干燥速度应加以控制，不宜太快。

3）坯体温度 坯体温度高，水的粘度小，有利于水分表面移动。

4）干燥介质的性质 干燥介质温度越高，湿度越小，则吸收水分的能力越大。增大干燥介质速度，减小边界层的厚度，增大对流传质系数，则可加快干燥速度。

5）使热扩散与湿扩散的方向一致 坯体中水分的内扩散包括湿扩散和热扩散。湿扩散是坯体内部由于存在湿度梯度引起的水分移动，其方向由坯体内部指向坯体外部；热扩散是坯体内部由于存在温度梯度而使水分移动，其方向由坯体表面指向坯体中心。当温度梯度与湿度梯度方向一致时会显著加快内扩散速度。

第十二章 烧成 烧成过程中的物理化学变化

1）低温阶段（室温~300度）

低温阶段也成坯体水分蒸发期。主要是排除在干燥过程中没有除掉的残余水分。随水分的 排除，组成坯体的固体颗粒逐渐靠拢，坯体发生少量收缩哦，气孔率增加。2）中温阶段（300~950度）

坯体内部发生较复杂的物理化学变化，瓷坯中所含有机物、碳酸盐、硫酸盐及铁的化学物等，大多要在此阶段发生氧化与分解，此外还伴随有晶型转变，结构水排除和一些物理变化。

坯体中存在的碳素及有机物在600度以上开始氧化分解，这类反应一直要进行到高温。碳素、硫化物及有机物必须在本阶段氧化，产生的气体必须完全排除掉，不然会引起坯体起泡。3）高温阶段（950度~~最高烧成温度）

高温阶段也称为玻化成瓷期，是烧成过程中温度最高的阶段。在本阶段坯体开始烧结，釉层开始融化。由于各地陶瓷制品晶胚、釉组成和性能的不同，对烧成温度和烧成气氛的要求也不相同。

弱还原阶段：在此阶段，由于熔融长石和其他低共融物形成的液相大量增加液相的表面张力作用，使坯体颗粒重新排列紧密，使颗粒相互胶结并填充空隙，颗粒间距缩小，坯体逐渐致密。同时促进莫来石的生成和发育，降低烧成温度，促进烧结。莫来石晶体长大并 形成‘骨架’，坯体强度增大。2 烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度。气氛的作用：

1）气氛对陶瓷坯体过烧膨胀的影响

瓷石-高岭土瓷坯在还原气氛中过烧，产生的膨胀比在氧化气氛小得多；高岭土-长石-石英-膨润土瓷坯却在还原气氛下的过烧膨胀较大。2）气氛对坯体的收缩和烧结的影响

二者在还原气氛中的烧结温度都比在氧化气氛中低，随含铁量的减少而减小。瓷石质坯体在还原气氛中的收缩大，长石和膨润土坯则相反。

3）气氛对坯的颜色和透光性以及釉层质量的影响 A 影响铁、钛的价数

氧化焰烧成产生胶态Fe2O3而显黄色，还原焰则形成FeO显淡青色。含钛坯料应避免还原焰，因为其会使坯体颜色加深，而失去增白作用。

B 使SiO2和CO还原 SiO2经还原分解作用，生成单质硅，产生黑斑；CO则会分解出C而产生烟熏，也可产生釉泡。瓷器的烧成缺陷： 记五个

开裂；变形；气泡； 毛孔和桔釉； 色黄、火刺、落渣、斑点、烟熏； 生烧和过烧； 釉裂（惊釉）； 釉缕与缺釉。

第十四章 气硬性胶凝材料 石膏的脱水转变图 P170-图14-2 2 石膏浆体的硬化

石膏哦浆体硬化并形成具有强度的人造石，一般认为其结构变化经历两个阶段，即凝聚结构形成阶段和结晶结构网的形成和发展阶段。在凝聚结构形成阶段，石膏浆体中的微粒彼此之间存在一个薄膜，粒子之间通过水膜以范德华分子引力互相作用，仅具有低的强度，这种结构具有触变复原的特性。在结晶结构网的形成和发展阶段，水化物晶粒已大量形成，结晶不断长大，且晶粒之间相互接触和连生，使整个石膏浆体形成一个结晶结构网，具有较高的强度，并且不再具有触变复原的特点。

尤为指出的是，石膏浆体在其自身硬化过程中，存在着结构的形成和结构的破坏这一对矛盾，其影响因素是多方面的，但是最本质的因素是与过饱和度有关。过饱和度较高时液相中形成的晶核数量多，晶粒细小，因而产生的结晶接触点多，容易形成结构网，反之，过饱和度较低则液相中形成的晶核数量少，晶粒粗大，因而结晶接触点也较少，形成同等结晶结构网所消耗的水化物较多。在初始结构形成以后，水化物继续生成，有利于结晶结构网的密实强化。但是，当达到某一限度值后，若过饱和度仍然过大，水化物势必会继续增加，就会对已形成的结晶结构网产生一种内应力（成为结晶应力），当结晶应力大于结构所能承受的限度时，就会导致结构破坏。此外，在结晶接触点的区段，晶格不可避免地发生歪曲和变形，因此，它与规则晶体相比较，具有较高的溶解度。所以，在潮湿条件下，产生接触点的溶解和较大晶体的再结晶，也会明显地影响石膏硬化浆体的结构强度。实际生产中，应注意控制石膏的质量和细度、养护温度、水灰比以及外加剂的 种类和掺量，从而保证石膏制品的质量。

3石灰浆体的硬化： 干燥硬化和碳化硬化。

第十五章 硅酸盐水泥 煅烧过程中的物理和化学变化

1）干燥和脱水； 2）碳酸盐分解； 3）固相反应； 4）孰料烧结； 5）孰料冷却。水泥孰料中各种氧化物的作用;1)CaO.CaO是水泥孰料的主要成分。作用：与酸性氧化物作用，生成C2S,C3S,C3A,C4AF等孰料矿物，其中C3S是由CaO与C2S作用后形成的，因此CaO的含量会直接影响到C3S的含量。CaO含量过少，生成的C3S就少； 若CaO过量，会产生游离CaO，使水泥的安定性不良。一般含量在62~68%。

2）SiO2.SiO2也是水泥的主要成分之一，其含量决定水泥孰料中CaSiO3矿物的数量。当CaO含量一定时，SiO2的含量影响C3S和C2S的相对含量。SiO2含量较高时，C3S的生成量减少，其含量一般在20~24%。

3）Al2O3,Fe2O3.与CaO作用，生成C3A,C4AF.在CaO-Al2O3-Fe2O3组成中，首先是CaO+ Al2O3形成C3A，随后C3A+ Fe2O3生成C4AF.只有Fe2O3及时作用完了，才有C3A的存在，所以配比应考虑Al2O3/ Fe2O3比。4）MgO.MgO超过一定含量时，会以方镁石的形式存在，使水泥安定性不良。水泥孰料的组成：

1）硅酸三钙

A矿：硅酸三钙并不以纯的形式存在，而是含有少量氧化镁，氧化铝等形成的固溶体。

硅酸三钙加水调和后，凝结时间正常。它水化较快，粒径为40μm~45μm的硅酸三钙颗粒，加水后28D其水化程度可达到70%左右。所以硅酸三钙强度发展比较快，早期强度较高，且强度增进率较大，28D强度可以达到其一年强度的70%~80%。但硅酸三钙水化热较高，抗水性较差，且孰料中硅酸三钙含量过高时，会给煅烧带来困难，往往使孰料中游离氧化钙增高，从而降低水泥强度，甚至影响水泥安定性。2）硅酸二钙

B矿：以固熔有少量氧化物的β-C2S的形式存在的硅酸二钙。

贝利特水化较慢，至28D 龄期仅水化20%左右，凝结硬化缓慢，早期强度较低，但28D以后，强度仍能较快增长，在一年后，可以赶上阿里特。贝利特水化热较小，抗水性较好，因而对大体积工程或处于一定侵蚀环境下的工程用水泥，适量提高贝利特含量，降低阿里特含量是有利的。3）中间相

填充在阿里特，贝利特之间的铝酸盐，铁酸盐，组成不定的玻璃体和含碱化合物等成为中间相。

A.铝酸钙：铝酸三钙水化迅速，放热多，凝结很快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。铝酸三钙硬化也很快，它的强度3天内就大部分发挥出来；故其早期强度较高，但绝对值不高，以后几乎不再增大，甚至倒缩。铝酸三钙的干缩变形大，抗硫酸盐性能差。

B.铁铝酸四钙的水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙之间，但随后的发展不如硅酸三钙。它的强度早期发展较快，后期还能不断增长，类似于硅酸二钙，才利特（C矿）的抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好，但有一定的水硬性。

4）游离氧化钙和方镁石 4 孰料的率值

率值作为生产控制的一种指标，可以比较方便地表示化学成分和矿物组成之间的关系，明确地表示对水泥孰料的性能和煅烧的影响。

1）硅率：表示孰料中SiO2与Al2O3,Fe2O3之和的质量比值，以SM或n表示。

硅率表达了水泥孰料矿物中硅酸盐矿物与熔剂性矿物C3A+C4AF)之间的数量对比关系。硅率越大，则硅酸盐矿物含量越高，熔剂性矿物含量越少，煅烧过程中出现的液相含量越小，所要求的烧成温度越高；但硅率过小，则煅烧过程中容易形成孰料大块甚至结圈。通常硅率控制在1.7~2.7之间。

2）铝率：又称铁率，表示孰料中Al2O3和Fe2O3含量的质量比，以IM或P表示。

若孰料中Al2O3和Fe2O3的总含量已确定，那么铝率表示C3A和C4AF的相对含量。3）石灰饱和系数

在水泥孰料中，氧化钙总是与酸性氧化物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的比值成为石灰饱和系数，以KH表示。它表示SiO2与CaO 饱和形成C3S的程度。C3S的水化

C3S的水化作用、产物以及所形成的结构对硬化水泥浆体的性能起主导作用。P198-图15-4说明C3S的水化过程五个阶段。表15-10.6 硅酸盐水泥的水化（三个阶段）：

1)钙矾石形成期 C3A率先水化，在石膏存在条件下，迅速形成钙矾石，是导致第一放热峰的主要因素。2）C3S水化期 C3S开始迅速水化，大量放热，形成第二放热峰。有时会有第三放热峰或在第二放热峰上，出现一个‘峰肩’，一般认为是由于钙矾石转化成单硫型水化硫铝（铁）酸钙而引起的，当然，C2S与铁相亦以不同程度参与了这两个阶段的反应，生成相应的 水化产物。

3)结构形成和发展期 放热速率很低，趋于稳定。随着各种水化产物的增多，填入原先由水所占据的空间，再逐渐连接，相互交织，发展成硬化的浆体结构。水化速度 ：常以单位时间内的水化程度或水化深度来表示。8 水泥浆体的水化硬化：

水泥的水化反应在开始主要为化学反应所控制；当水泥颗粒四周形成较为完整的水化物膜层后，反应历程又受到离子通过水化产物层时扩散速率的影响。随着水化产物层的不断增厚，离子扩散速率即成水化历程动力学行为的决定性因素。在所生成的水化产物中，有许多是属于胶体尺寸的晶体。随着水化反应的不断进行，各种水化产物逐渐填满原来由水所占据的空间，固体粒子 逐渐接近。由于钙矾石针、棒状晶体的相互搭接穿插，特别是大量箔片 状、纤维状C-S-H的交叉攀附，从而使原先分散的水泥颗粒以及水化产物连结起来，够长一个三维空间牢固结合、密实的整体。孔分布及总孔隙率

在水化过程中，水化产物的体积要大于孰料矿物的体积。据计算，每1cm³的水泥水化后约需占据2.2cm³的空间。即约45%的水化产物处于水泥颗粒原来的周界之内，成为内部水化产物；另有55% 则为外部水化产物，占据着原来冲水的空间。这样，随着水化过程的进展，原来冲水的空间减少，而没有被水化产物填充的空间，则逐渐被分割成形状极不规则的毛细孔。另外，在C-S-H凝胶所占据的空间内还存在着孔，尺寸极为细小，用扫描电镜也难以分辨。

一般在水化24h以后，硬化浆体中绝大部分（70~80%）的孔已经在100nm以下。随着水化过长的进展，孔径小于10nm，即凝胶孔的数量由于水化产物的增多而增加，毛细孔则逐渐填充减小，总的孔隙率则相应降低。凝结速度

从矿物组成后，铝酸三钙水化最为迅速，硅酸三钙水化也快，数量也多，因而这两种矿物与凝结速度的关系最为密切。强度及影响因素： 1）浆体组成和强度的关系； 2）密实度和强度的关系； 3）温度和压力对强度的影响 环境介质的侵蚀

对水泥侵蚀的环境介质主要有：淡水、酸和酸性水、硫酸盐溶液和碱溶液等。其侵蚀作用可以概括为：溶解浸析、离子交换以及膨胀性产物等三种形式。

第十六章 掺混合材料的水泥 水泥混合材料

常用的激发剂有两类:碱性激发剂（石灰或水化时能析出Ca(OH)2的 硅酸盐水泥孰料）和硫酸盐激发剂（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），起作用机理如下: 碱性激发剂的Ca(OH)2与活性混合材料中所含呈活性状态的SiO2和Al2O3发生化学反应，发生水化硅酸钙和水化铝酸钙。在同时有硫酸盐激发剂存在的条件下，石膏与活性Al2O3化合，生成水化硫铝酸钙。矿渣水泥的水化硬化过程

矿渣水泥调水后，首先是 孰料矿物与水作用，生成水化硅酸盐，水化铝酸钙、氢氧化钙、水化硫（铁）铝酸钙等。还可能生成水化铝硅酸钙（C2ASH3）等水化产物。因此，矿渣水泥早期硬化速度就较慢。矿渣水泥的性质和用途：矿渣水泥早期强度低，后期强度可赶上甚至超过硅酸盐水泥。

第十七章 其他品种水泥

高铝水泥的水化，主要是铝酸一钙的水化，其水化产物与温度关系极大。2 膨胀水泥:是指在水化过程中，由于生成膨胀性水泥产物，使水泥在硬化后体积不收缩或膨胀的水泥。由强度组分和膨胀组分组成。

铝酸盐自应力水泥

铝酸盐自应力水泥加水拌和后，高铝水泥中的CA和CA2等铝酸盐矿物与石膏进行水化。

在水化形成钙矾石的同时，会析出相当数量的氢氧化铝（AH3）凝胶，不但有效地增进了水泥石的密实性，而且在钙矾石晶体生长、膨胀过程中，起着极为重要的塑性衬垫作用，使水泥石在不断增高强度的情况下，具有较大的变形能力。又由于钙矾石析晶时的过饱和度较小，生成的钙矾石就比较分散，而且分布均匀，结晶压力不会过分集中，对水泥石结构的破坏就相对较小。因此，可以任务钙矾石和氢氧化铝凝胶共同构成了强度因素和膨胀因素。

第十八章 耐火材料的组成、结构和性能 耐火材料

定义: 是由多种不同化学成分及不同结构矿物组成的非均质体。

耐火材料的若干性质取决于其中的物相组成、分布和各相的特性。

1）化学组成： 是耐火材料的基本特征。为了抵抗高温作用，必须选择高熔点化合物。2）矿物组成

耐火材料一般是多相组成体，其矿物相可分为结晶相和玻璃相两类，又可分为主晶相和基质。主晶相是构成耐火材料的主题，一般来说，主晶相是熔点较高的晶体，其性质、数量及结合状态决定制品性质。基质又称为结合相，是填充在主晶相之间的结晶矿物和玻璃相。其含量不多，但对制品的某些性质影响极大，是制品使用过程中容易损坏的薄弱环节。耐火材料中气孔可分为三类:（1）封闭气孔；（2）开口气孔；（3）贯通气孔 高温蠕变性： 在高温条件下，承受应力作用的耐火制品随时间变化而发生的等温变形 4 抗热震性

耐火材料对于急热急冷式的温度变动的抵抗能力较抗热震性，又称为抗温度急变性、耐火热崩裂性、耐热冲击性、热震稳定性、热稳定性、耐急冷急热性等。

第十九章 耐火材料生产工艺 陶瓷结合：主晶相间低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成的结合较陶瓷结合 2 化学结合

化学结合指耐火材料制品中由化学结合剂形成的结合，即加入少量结合物质，在低于烧结温度的条件下，发生一系列的化学反应使制品硬化而形成的结合。直接结合

由耐火主晶相直接接触所产生的一种结合方式称之为直接结合，它既不同于化学结合，也不属于陶瓷结合。

第四篇：学习非金属材料心得体会

学习非金属材料心得体会

经过半个学期的学习，我们开始接触到非金属材料的世界，可以说，非金属材料占领着材料世界的半壁江山，非金属材料的庞大家族深深地影响着我们的生活！

我觉得《非金属材料》是对《机械制造基础》的扩展，从《机械制造基础》中我们知道了金属比重大，耐腐蚀性差，制造工艺复杂，而且人类世界所拥有的金属矿产资源是有限的！而材料的进步是人类文明的里程碑，随着人类社会的发展，人们对材料要求水平的愈益提高要求我们必须找到新的材料，具有独特优点的塑料便在时代激流的作用下应运而生！从非金属材料这门课程中，我们学习到了非金属材料弥补了金属材料的不足，非金属材料来源丰富，原料价格低廉，成型工艺性和化学稳定性好，比强度高，电绝缘性强，且具有耐磨、吸震和自润滑等特点！非金属材料的这些决定了它在机械工程中的伟大地位，而非金属材料技术水平将决定一个国家的发达水平！

在课程即将结束之际，我们进行了非金属材料的调查，发现在日常生活中，几乎每个地方都可以看到非金属材料的踪迹，例如我们的衣鞋帽、厨房用具、食物包装、建筑材料等等，非金属材料几乎遍布各个行业领域！

然而任何事物都具有两面性，非金属材料也不例外，非金属材料有着很多优点，然而它的缺点也不少，例如它的力学性能远不如金属，而且很多塑料的耐热性、导热性差，易发生老化，而且塑料不易降解，易产生白色污染，对人类赖以生存的环境造成破坏！所以研究出新的改进和增强的方法扩大非金属材料的应用范围成为人类的需求！

第五篇：第四章：无机非金属材料.

材料导论 第四章

第四章：无机非金属材料 本章主要内容

无机非金属材料概论

结构陶瓷材料

功能陶瓷材料

传统日用、建筑材料 什么是无机非金属材料

金属材料和有机高分子材料以外的固体材料通称为无机非金属材 料。

主要特性：

熔点高、硬度高、化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐氧 化、弹性模量大、强度高。一般为脆性材料

陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的结合键

陶瓷材料的组成相的结合键为离子键（MgO、Al2O3）、共价键（金 刚石、Si3N4）以及离子键与共价键的混合键

以离子键结合的晶体称为离子晶体。离子晶体在陶瓷材料中占有很 重要的地位。它具有强度高、硬度高、熔点高、等特点。但这样的 晶体脆性大，无延展性，热膨胀系数小，固态时绝缘，但熔融态可 导电等特点。金属氧化物晶体主要以离子键结合，一般为透明体。以共价键结合的晶体称为共价晶体。共价晶体具有方向性和饱和性，因而共价键晶体的原子堆积密度较低。共价键晶体具有强度高、硬 度高、熔点高、结构稳定等特点。但它脆性大，无延展性，热膨胀 系数小，固态、熔融态时都绝缘。最硬的金刚石、SiC、Si3N4、BN 等材料都属于共价晶体。

陶瓷材料的相组成 晶体相

晶体相是陶瓷材料最主要的组成相，主要是某些固溶体或化合物，其结构、形态、数量及分布决定了陶瓷材料的特性和应用。晶体相 又分为主晶相、次晶相和第三相。陶瓷中晶体相主要有含氧酸盐（硅 酸盐、钛酸盐等）、氧化物（MgO、Al2O3）、非氧化物（SiC，Si3N4）等。

硅氧四面体是硅酸盐陶瓷中最基本的结构单元。

材料导论 第四章

玻璃相

玻璃相是陶瓷材料中原子不规则排列的组成部分，其结构类似于玻 璃。

玻璃相的作用是：将分散的晶体相粘结起来，填充晶体之间的空隙，提高材料的致密度；降低烧成温度，加快烧结过程；阻止晶体转变、抑止晶粒长大。

玻璃相对陶瓷强度、介电常数、耐热性能是不利的。气相（气孔）

陶瓷中气孔主要是坯体各成分在加热过程中单独或互相发生物理、化学作用所生成的空隙。这些空隙可由玻璃相来填充，还有少部分 残留下来形成气孔。

气孔对陶瓷的性能是不利的。它降低材料的强度，是造成裂纹的根 源。

陶瓷材料的晶体缺陷 点缺陷

陶瓷材料晶体中存在的置换原子、间隙原子和空位等缺陷称之为点 缺陷。陶瓷材料的很多性质如导电性与点缺陷有直接关系。此外，陶瓷材料的烧结、扩散等物理化学过程也与点缺陷有关。线缺陷

位错是陶瓷材料晶体中存在线缺陷。陶瓷材料中位错形成所需要的 能量较大，因此，不易形成位错。陶瓷材料中位错密度很低。

陶瓷材料主要是离子键和共价键。这两种结合键造成位错的可动性 降低。当位错滑移事，离子键中同号离子相斥，导致离子键断裂； 而共价键的方向性和饱和性，具有确定的键长和键角，位错的滑移 也会导致共价键的破断。

面缺陷

陶瓷材料一般是多晶材料。多晶材料中存在的晶界和亚晶界就是陶 瓷材料中的面缺陷。

我们知道晶粒细化可以提高材料的强度。晶界对金属材料和陶瓷材 料强度的提高作用机理是不同的。对金属材料来说，晶界阻碍位错 的运动，从而强化了材料；而对陶瓷材料来说，利用晶界两侧晶粒 取向的不同来阻止裂纹的扩展，提高强度 陶瓷材料的性能特点 力学性能 硬度

陶瓷的硬度很高，多为1000Hv～1500Hv（普通淬火钢的硬度500～ 800Hv）。陶瓷硬度高的原因是离子晶体中离子堆积密度大、以及共 价晶体中电子云的重叠程度高引起的。刚度

陶瓷的刚度很高。刚度是由弹性模量衡量的，而弹性模量又反映其 化学键的键能。离子键和共价键的键能都要高于金属键，因此陶瓷 材料的弹性模量要高于金属材料。强度

陶瓷材料的强度取决于键的结合力，理论强度很高。但陶瓷中由于

材料导论 第四章

组织的不均匀性，内部杂质和各种缺陷的存在，使得陶瓷材料的实 际强度要比理论强度低100多倍。

陶瓷材料的强度也受晶粒大小的影响。晶粒越细，强度越高。此外，陶瓷材料一般具有优于金属材料的高温强度，高温抗蠕变能力强，且有很高的抗氧化性。常用于高温材料。塑性与韧性

陶瓷材料的塑性和韧性较低，这是陶瓷最大的弱点。陶瓷材料受到 载荷时在不发生塑性变形的情况下，就发生断裂。断裂是裂纹形成 和扩展的过程。陶瓷内部和表面所产生的微裂纹，由于裂纹尖端的 应力集中，内部裂纹在受到外应力时扩展很快，这是导致陶瓷材料 断裂的根本原因。热学性能

熔点陶瓷材料由离子键和共价键结合，因此具有较高的熔点。热容

陶瓷材料在低温下热容小，在高温下热容增大。热膨胀

陶瓷材料的热膨胀系数小，这是由晶体结构和化学键决定的。一般为 10－5～10－6/K。陶瓷材料加工方法

配料——成形——煅烧 结构陶瓷材料 结构陶瓷的种类

氧化物结构陶瓷

炭化物结构陶瓷

氮化物结构陶瓷 氧化物结构陶瓷

特点：化学稳定性好、抗氧化性强、熔融温度高、高温强度高。Al2O3陶瓷

Al2O3陶瓷又称高铝陶瓷，主要成分是Al2O3和SiO2。主晶相为刚 玉（α－Al2O3），随着SiO2质量百分数的增加，还出现莫来石和玻 璃相。根据陶瓷坯中主晶相的不同，分为刚玉瓷、刚玉－莫来石瓷 和莫来石瓷。Al2O3有三中结晶形态，即α、β、γ型。α型是高温 型，而γ型是低温型。其中刚玉瓷的性能最佳 Al2O3陶瓷的性能及应用

1。强度高

2。硬度高：机械加工磨料、磨具、切削工具等

3。熔点高、抗腐蚀：耐火材料、炉管、热电偶保护套等

4。化学稳定性好：坩埚、人体关节、人工骨骼

5。电绝缘性好：基板、火化塞、电路外壳

6。光学性能好：制成透光材料、微波整流罩窗口、激光振荡元件等 ZrO2陶瓷

ZrO2陶瓷有三种晶型。常温下是单斜晶系，1000度以上转变为四 方晶系，到2300度以上又转变成立方晶系。由单斜向四方的转变

材料导论 第四章

是可逆的，并伴随7％的体积变化。导致陶瓷在烧结时容易开裂，为此，要加入适量的稳定剂，如Y2O3。

ZrO2陶瓷的特点是热导率小，是理想的高温绝热材料。化学稳定性 好，能抵抗酸性或中性熔渣的侵蚀，可用作特种耐火材料；硬度高，可制作冷成型工具、整形模、切削工具、剪刀等；强度高、韧性好，可制作发动机构件等。BeO陶瓷

BeO晶体无色，属六方晶系，在固态下无晶型转变，结构稳定

BeO陶瓷的导热系数大，线膨胀系数不大，抗热震性高，高温电绝 缘性好，电导率低，介电常数高；硬度与Al2O3差不多，化学稳定 性好，是抵抗炭还原作用最强的一种氧化物.Mgo陶瓷

耐高温，抗金属及碱性熔渣腐蚀，可以用作坩埚冶炼高纯度Fe、Mo、Cu、Mg等。也可用于高温热电偶保护套等

炭化物结构陶瓷

特点：高耐火度、高硬度、高耐磨性。

SiC陶瓷有两种晶体结构：α－SiC和β－SiC。前者属六方晶系，是 高温稳定相；后者属等轴晶系，是低温稳定相。SiC陶瓷的莫氏硬 度13，在1400度的高温下仍能保持相当高的弯曲强度；SiC陶瓷 有很高的热传导能力，抗蠕变性能好，对酸性熔体有很强的抵抗力，但不抗强碱。SiC陶瓷主要用作高温结构材料。如火箭尾喷管的喷 嘴，热电偶套管等高温零件。还可用于高温下热交换器。

氮化物结构陶瓷

特点：高耐火度、高硬度、高耐磨性

Si3N4陶瓷是强共价键材料，原子结合力强，属六方晶系。Si3N4陶瓷具有良好的化学稳定性，能抵抗除氢氟酸以外的 各种酸、碱和熔融金属的侵蚀；具有优异的绝缘性；硬度高，摩擦系数小，是一种优良的耐磨材料；线膨胀系数小，热导 率高，抗热震性好；室温强度虽然不高，但高温强度较高。

功能陶瓷材料

功能陶瓷是指具有电、光、磁以及部分化学功能的多晶无机固体材 料，其功能的实现主要来自于它所具有的特定的电绝缘性、半导体 性、导电性、压电性、铁电性、磁性、生物适应性等

功能陶瓷的种类

电子陶瓷

生物陶瓷

光学陶瓷

磁性陶瓷

超导陶瓷

敏感陶瓷 电子陶瓷 压电陶瓷

当外力作用于晶体时，发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体 两端将出现正负电荷，这种由于形变而产生的电效应，称为压电效 应。反之，当在晶体上施加电场引起极化时，将产生与电场成比例 的变形或压力，称之为逆压电效应。材料的压电效应取决于晶体结 构的不对称性，晶体必须有极轴，才有压电效应。

材料导论 第四章

压电陶瓷是具有压电效应的陶瓷材料 压电陶瓷的种类

压电陶瓷主要有钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸钡（PZT）、改性PZT等。

压电陶瓷的晶体结构随温度的变化而变化。对钛酸钡和钛酸铅，当 温度高于居里温度Tc时，为立方晶体，具有对称性，无压电效应； 低于Tc时，为四方晶体，具有非对称性，有压电效应。压电陶瓷的应用

压电陶瓷的优点是价格便宜，可以批量生产，能控制极化方向，添 加不同成分，可改变压电特性。

压电陶瓷可用作超声波发生源的振子或水下测声聘仪器上的振子； 也可用作声转换器。但压电陶瓷收到机械应力的作用时，由压电效 应发生的电能可用于煤气灶的点火器和打火机等；压电陶瓷还可用 于滤波器等。电子陶瓷 光电陶瓷

光电陶瓷是具有光电导效应的陶瓷材料

当光电陶瓷受到光照射时，由于能带间的迁移和能带与能级间的迁 移而引起光的吸收现象时，能带内产生自由载流子，而使电导率增 加，这种现象称为光电导现象。

利用光电导效应检测光强度的元件称为光敏元件。检测从波长 很短的X射线到波上很长的紫外线的光敏元件主要是烧结GdS多 晶；如果在GdS中添加Cu杂质，可以用作检测可见光的光敏元件 超导陶瓷

1986年超导陶瓷的出现，使超导体的临界温度Tc有了很大提高。出现了高温超导体。超导陶瓷主要有：

1。镧系高温超导陶瓷：以La2CuO3为代表；

2。钇系高温超导陶瓷：以YBa2Cu2Oy为代表；

3。铋系高温超导陶瓷：以Bi-Sr-Cu-O为代表；

4。铊系高温超导陶瓷：以Ta-Ba-Ca-Cu-O为代表； 超导陶瓷的应用

在信息领域：用作高速转换元件、通信元件和连接电路。

在生物医学领域：用于核磁共振断层摄像仪、量子干涉仪、粒子线 治疗装置等。

在交通运输领域：完全抗磁体制造的磁悬浮列车、电磁推进器、飞 机航天飞机发射台等。

在电子能源领域：用于超导磁体发电、超导输电、超导储能等

在宇宙开发、军事领域：潜艇的无螺旋浆无噪声电磁推进器、超导 磁炮等。磁性陶瓷

什么是铁氧体？铁氧体是铁和其他金属的复合氧化物，MO-Fe2O3，M代表一价、二价金属。铁氧体属半导体，电阻率在1-1010Ωm。由 于电阻率高，涡流损失小，介质耗损低，故广泛用于高频和微波领域。

磁性陶瓷主要指铁氧体

铁氧体;软磁铁氧体

硬磁铁氧体

材料导论 第四章

软磁铁氧体

主要有：尖晶石型的Mn-Zn铁氧体、Ni-Zn铁氧体、Mg-Zn铁氧体、Li-Zn铁氧体和磁铅石型的甚高频铁氧体（Ba3Co2Fe24O41）。软磁铁氧体要求起始磁化率高，磁导率温度系数小，矫顽力小，比 损耗因数小。

软磁铁氧体主要用于无线电电子学和电讯工程等弱点技术中，如各 种电感线圈的磁芯、天线磁芯、变压器磁芯、滤波器磁芯以及录音 与录像磁头等。硬磁铁氧体

主要有两类：一类是CoFe2O4-Fe2O3；

另一类是BaO-xFe2O3。

软磁铁氧体要求具有较大的矫顽力Hc、较高的剩余磁Br和高的最 大磁积能（BH）max。

硬磁铁氧体可用作永磁体，用于高频磁场领域。由于Hc值大，可制成片状或粉末状，应用在与橡胶和树脂混合制成的复合磁铁上。光学陶瓷

什么是光学陶瓷？能够透光的陶瓷材料.要求：具有优良的耐热性、耐风化性、耐膨胀性；除了能透过可见光外，还能够波长更长或波 长更短的光；光损耗低，能在远距离进行光传播；经光的照射，其 性质发生可逆或不可逆变化.陶瓷材料怎样才能透明

在各向同性晶体构成的多晶体中，晶界不产生散射，但不存在气孔 等缺陷时，是透明的；在各向异性的晶体中，光从一个晶粒向邻近的晶粒入射时，由于双折射现象而产生散射，是不透明的。若要得 到透明多晶体，双折射必须很小。

制造透明陶瓷的关键：消除气孔和控制晶粒异常长大！消除气孔和控制晶粒异常长大的常用方法;

1。添加微量或少量的添加剂

2。改变烧结气氛

3。改变原料

4。采用先进的烧结技术 氧化物透明陶瓷

Al2O3、Gd2O3、CaO、LiAl5O8、MgO、HfO、BeO等 非氧化物透明陶瓷 红外光学陶瓷

随着红外技术的发展，出现了很多新型的材料和器件。这些材料包 括滤光材料、红外接受材料和红外探测材料。以往这类材料主要采 用单晶或玻璃，最近已开始使用多晶陶瓷。这样的陶瓷材料就称为 红外光学陶瓷。

氧化钇是一种优良的高温红外材料，主要用于红外导弹的窗口和整 体罩、天线罩、微波基板、绝缘支架、红外发生器管壳、红外透镜 和其他高温窗口。激光陶瓷

激光陶瓷的实质是具有适当的能级结构，通过激励，使粒子从低能

材料导论 第四章

级向高能级跃迁。激光晶体通常包括两部分：组成晶格的称为基质 晶体，其主要作用是为激活离子提供适当的晶格场；另一部分是发 光中心，即少量的掺杂离子。

几种典型的激光陶瓷材料：

1。红宝石激光晶体：α-Al2O3单晶为基质，掺入Cr3＋

2。掺钕的钇铝石榴石晶体。生物陶瓷

什么是生物陶瓷？用于人体器官替换、修补以及外科矫形的陶瓷材 料。

要求：具有良好的力学性能，在体内难于溶解，不易氧化，不易腐 蚀变质，热稳定性好，耐磨且有一定的润滑性，和人体组织的亲和 性好，组成范围宽，易于成形等。生物陶瓷的种类 1。生物惰性陶瓷

该陶瓷的物理、化学性能稳定，在生物体内完全呈惰性状态 2。生物活性陶瓷

具有优异的生物相容性，能与骨形成结合面，结合强度高，稳定性 好，参与代谢。生物惰性陶瓷

1）氧化铝陶瓷：传统的生物陶瓷，稳定性好，纯度高。可制成单晶、多晶或多孔材料。

2）氧化锆陶瓷：生物相容性好，稳定性高，具有更高

的断裂韧性和更耐磨。

3）碳素类陶瓷：与血液相容性、抗血栓性好，与人体

组织亲和性好，耐蚀、耐疲劳、量轻。生物活性陶瓷

1。磷酸钙陶瓷：具有生物降解性，能被人体吸收。

2。生物活性玻璃陶瓷

3。Na2O-K2O-MgO-CaO-SiO2-P2O5陶瓷

4。BCG人工骨头 敏感陶瓷

指某些性能随外界条件（温度、湿度、气氛）的变化而发生改变的 陶瓷材料

1。热敏电阻陶瓷

2。压敏电阻陶瓷

3。磁敏电阻陶瓷

4。气敏电阻陶瓷

5。湿敏电阻陶瓷 热敏电阻陶瓷

电阻随温度发生明显变化的陶瓷材料。

正温度系数陶瓷（PCT）

负温度系数陶瓷（PCT）

临界温度系数陶瓷（PCT）正温度系数陶瓷（PCT

电阻随温度升高而增加的陶瓷材料。

钛酸钡陶瓷或以钛酸钡为主晶相的陶瓷

材料导论 第四章

应用：

1.马达的过热保护、液面深度测量、温度控制和报警、非破坏

性保险丝、晶体管过热保护、温度电流控制器等。

2。彩色电视机自动消磁、马达启动器、自动开关等；

3。等温发热件、空调加热器等 负温度系数陶瓷（NCT）

电阻随温度升高而减小的陶瓷材料。

多为尖晶石型氧化物，有二元和三元等。如：MnO-CuO2-O2;Mn-Co-Ni 等。压敏电阻陶瓷

电阻值对外加电压敏感的陶瓷材料。电压提高，电阻率下降。

压敏陶瓷有SiC、Si、Ge、ZnO等。以ZnO的性能最优。具有高非线 形、大电流和高能量承受能力。

稀土氧化镨为主要添加剂的ZnO压敏陶瓷。

应用：微型马达电噪声、彩色显像管放电吸收、继电器节点保护、汽车发动机异常输出功率吸收、电火花、稳压元件等。磁敏电阻陶瓷

将磁性物理量转化成电信号的陶瓷材料。

应用：可用来检测磁场、电流、角度、转速、相位等。

在汽车工业中：用于无触点汽车点火开关；

在计算机工业中：用于霍尔键盘；

在家用电器和工业上：用于无刷电机和无触点开关等 气敏电阻陶瓷

将气体参量转化成电信号的陶瓷材料。它能以物理或化学吸附的方 式吸附气体分子。

气敏陶瓷有氧化铁系气敏陶瓷、氧化锌系气敏陶瓷、氧化锡系气敏 陶瓷等。

应用：可燃气体和毒气的检测、检漏、报警、监控等。它的 灵敏度高，对被测气体以外的气体不敏感。湿敏电阻陶瓷

将湿度信号转化成电信号的陶瓷材料。

MgCr2O4－TiO2陶瓷

Zn－Cr2O3－Fe2O3陶瓷

应用：用于湿度指示、记录、预报、控制和自动化等。传统日用、建筑材料

普通陶瓷

水泥

玻璃

耐火材料 普通陶瓷

1。日用陶瓷

2。普通工业陶瓷

1）建筑陶瓷

2）卫生陶瓷

3）电器绝缘陶瓷 4）化工陶瓷 1。日用陶瓷

一般应具有良好的白度、光泽度、透光性、热稳定性和强度。

日用陶瓷主要应用于茶具、餐具和工艺品

材料导论 第四章

1）建筑陶瓷

以黏土为主要原料而制得的用于建筑物的陶瓷

粗陶瓷：以难熔黏土为主要原料，包括砖、瓦、盆罐等

精陶瓷：以瓷土和高岭土为主要原料，包括釉面砖、建筑卫生陶瓷等

炻瓷：以陶土和黏土为主要原料，包括地砖、外墙砖、耐酸陶瓷等 2）卫生陶瓷

以高岭土为主要原料而制得的用于卫生设施的带釉陶瓷制品，有陶质、炻瓷质和瓷质等。3）电器绝缘陶瓷

又称电瓷，是作为隔电、机械支撑及连接用的瓷质绝缘器件。分为低 压电瓷、高压电瓷和超高压电瓷等。4）电器绝缘陶瓷

要求耐酸、耐高温、具有一定强度。主要用于化学、化工、制药、食 品等工业。水泥

什么是水泥？水泥是一种加入适量水后，成为塑性浆体的，既能在空 气中硬化，又能在水中硬化的，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一 起的水硬性胶凝材料。水泥的种类

硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥

火山灰水泥

材料导论 第四章

硅酸盐水泥的主要矿物成分

硅酸三钙 3CaO·SiO2，C3S

硅酸二钙 2CaO·SiO2，C2S

铝酸三钙 3CaO·Al2O3，C3A

铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3，C4AF 硅酸盐水泥的主要矿物成分对水泥性能的影响

提高C3S可以提高水泥的强度，得到高强水泥

提高C3A，C3S，可以得到快硬水泥

降低C3A和C3S，提高C2S，可以得到中低热水泥

提高C4AF，降C3A，可以得到道路水泥 衡量水泥性质和质量的指标

密度

容重

细度

需水性

凝结时间

安定性

强度

标号

水化热 玻璃

什么是玻璃？凡熔融体通过一定方式冷却，因黏度逐渐增加而具有 固体性质与一定结构特征的非晶态物质，都称为玻璃。玻璃的种类

钠钙玻璃

钢化玻璃

磨光玻璃

铅玻璃

微晶玻璃

磨砂玻璃

硼硅酸盐玻璃

彩色玻璃

压花玻璃

石英玻璃

变色玻璃

夹层玻璃 玻璃的性质

力学性质;理论强度高，实际强度低。抗压强度高，抗拉强度低。硬度高，脆性大。

物理性质;高度透明，具有很重要的光学性质。能透可见光和红外 线。

化学性质;

化学性质稳定。抗酸腐蚀，但不抗碱。玻璃的生产方法

压制成形

拉制成形

吹制成形

加工纤维 耐火材料

什么是耐火材料？耐火度不低于1580度的材料。广泛应用于冶金、硅酸盐、化工、机械等领域的窑炉以及高温容器的耐高温材料。常见的耐火材料

耐火砖;黏土砖

轻质砖

半硅砖

高铝砖

镁砖

碳砖

耐火纤维

耐火混凝土 耐火材料的性能指标

耐火度;材料在高温下不熔化的性质。

荷重软化温度;指耐火材料在温度和荷重的作用下抵抗变形的能力。

高温体积稳定性

;

在高温下外形体积及线度保持稳定的能力。

抗热震性;在高温下，温度急剧变化不破坏的能力。

抗渣性;抵抗熔渣或熔融液侵蚀的能力。

耐真空性;在真空和高温下服役的能力。