无机非金属材料工程专业实践教学探讨

第一篇：无机非金属材料工程专业实践教学探讨

龙源期刊网 http://.cn

无机非金属材料工程专业实践教学探讨 作者：邓建国 刘东亮

来源：《科技创新导报》2011年第15期

摘 要:培养工程应用型人才是21世纪普通高校发展的方向,而实践教学是其重要环节。四川理工学院材化学院从实践教学体系的构建和实施两方面进行了细致的探讨,为普通高校结合自身特点,培养具有工程能力的应用型人才进行了探索。

关键词:无机非金属材料实践教学探讨

中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0132-02

四川理工学院材化学院无机非金属材料专业建于1993年,依托材料科学与工程一级学科。一直以来无机非金属材料专业设置各本科院校都存在同质的办学模式,为了形成竞争力,必须走特色办学之路。实践教学是高等学校根据专业培养目标的要求,有计划地组织学生以获取感性知识,进行基本技能训练,提高实践能力,培养创新精神,增强独立工作能力和科研能力的各种教学形式的统称,包括实验、工程实训、课程设计、科研活动、专业实习、毕业论文(设计)等形式的实践课程。对于以培养应用性人才为主的一般本科院校,实践教学在整个教学过程中有着非常重要的地位,起着其他教学形式不可替代的作用。为此,结合我院材料科学与工程的学科优势,注重构建和优化无机非金属材料专业实践教学体系,依托“材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室”这一有利平台,建立具有本校特色的实践教学体系。实践教学体系构建

地方工科类院校主要培养应用型人才,应用型人才主要从事将科学理论转化为可操作应用的工程方案或设计图纸,注重工程技术的素质培养,也就是说更重视工程技术能力的培养。培养学生能将理论与实际结合,应用所掌握的知识和技术解决实际问题和一定的创新能力。因此,我们将无机非金属材料应用型人才实践教学体系目标定位为:“具备基本理论、基本技能和专业知识,能在无机非金属材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事技术开发、工艺和设备设计、技术改造及生产经营管理,适应社会主义市场经济需要的、具有创新精神和实践能力的高素质应用型人才”。要满足应用型人才的培养目标,科学的实践教学体系的构建是完成这个目标的重要保证。我校实践教学体系的构建,采用顶层设计,整体优化的方法。实践教学由人文课程的研讨和实验教学、课程设计、实习和毕业设计等环节构成。体系包括两个并行的子系统:人文课程的学习、研讨与社会实践内容构成社会人文系统;工程训练、实验、实习、课程设计、毕业设计构成工程技术系统。两个子系统分别构成两条并行的连续培养路线。体系明确教学要求和考核办法,教学内容前后衔接、循序渐进、由简单到复杂、层次分明,并且有很强的连接性和完整性。结合我校特点构建工程技术系统涵盖四部分,如图1示。实践教学体系的实施

我校无机非金属材料专业实践教学由通识教育平台实践教学课程、理工学科基础教育实践平台课程和专业教育实践平台三个部分构成,专业实践、毕业实践与基础实践、通识实践各占47%和53%。为使实践教学体系得以充分实施,我们从教师队伍建设、实践教学教材建设、实践教学环节着手,为应用型人才培养奠定坚实的理论基础和物质保障。

2.1 教师队伍建设

实践教学环节的教师既要具备扎实的理论知识和较高的教学水平,又要有丰富的实践经验和很强的专业实践能力。因而建设一支“双师型”的教师队伍,是实践教学教育提高质量、办出特色的基本保证。本专业在十多年的办学实践中,有40%教师来自企业第一线,具备“双师型”资格,有丰富的实践经验。而其余60%的教师,特别是中青年教师强化专业实践锻炼,一是安排到企业第一线进行一年挂职锻炼;二是在生产实习和毕业实习环节安排带队实习,丰富生产现场知识。另外,聘请既有实践技能又有理论水平的企业专家担任客座教授。通过以上措施95%的教师具有了丰富的实践教学经验。

2.2 实践教学教材建设

根据我校本专业以“应用型人才”为培养目的特点,我们强化了实践环节的教学内容。原所用实践教材大多为上世纪九十年代前后出版,随着科学技术的进步,新材料、新理论、新工艺不断产生,而教材由于编写、出版有一个过程,且内容往往滞后于科学技术的发展。同时,为充分利用“材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室”平台资源,体现我校无机非金属材料专业特色,培养出切合时代和市场需求的应用型人才,因此教材的建设变得尤为重要。基于此编写了《粉体材料》、《无机非金属材料工程专业实验》、《工厂设计概论》等系列教材建设。在教材的编写中重点突出基础性、宽口径、前沿性、工程应用性,如:《无机非金属材料专业实验》教材由专业基础实验平台和专业实验平台两部分构成。前者重点突出材料科学与工程一级学科各专业实验的共性,依托四川省高校腐蚀与防腐重点实验室平台,以材料科学与工程专业一级学科编写了“利用DFM扫描模式对粉体材料的形貌进行观察”、“SPM图像的定性及定量分析”、“用X射线荧光光谱仪分析无机材料样品成分”、“差示扫描量热仪测无机材料的热失重”等十二个通识型实验,拓宽实验平台;后者调整本专业的主要理论、材料制备、工艺、工程设计等诸方面的实验内容,以综合性、创新性实验:“陶瓷工艺综合性实验”、“玻璃的彩饰综合实验”、“纳米粉体的制备及其表征”等编入教材,重点突出创新性实验平台特色,融入无机非金属材料最新技术、成果于实验指导书。而《工厂设计概论》采用大量工厂设计实例,一从理论上强化工程实践性,同时结合教学过程每章布置课后设计练习,通过学习学生对工厂设计从全局到局部有详细的掌握,提升同学们的工程设计应用能力。

2.3 实践教学环节建设与管理

建立符合现代工程教育的无机非金属材料专业人才培养体系是专业改革目标,现代工程由“研究→开发→设计→制造→运行→管理”等环节组成工程链,每个环节都存在大量的技术、经济和社会等问题。应用型人才是具有专业基本知识和基本技能实际应用能力的人才,熟悉工程链中所涉及的基本技术。这就要求培养学生掌握基本的专业实践技能,关键是要具有综合职业能力和全面素质。为此我们建立了校内实践教学和校外实习结合的实践教学模式。

2.3.1 校内实践教学建设与管理

校内实践教学包括实验教学、课程设计和毕业设计（论文）。实验教学是培养应用型高级专门人才的基本实践环节,包括基础课实验教学和专业课实验教学,基础课实验教学除本专业常规设置实验《物理化学实验B》、《工程制图C上机》等9门实践课程外,本专业充分利用“材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室”的平台优势,综合材料科学与工程相关课程实验于《无机非金属实验》专业基础实验平台中,丰富学生在金属材料和高分子材料专业的基本实验技能。近几年为了强化实践教学,在实验室建设方面进行了大量投入,新增建5000m2实验楼,购置了扫描探针、透射电子显微镜、差热分析仪、X荧光衍射仪等先进仪器设备1000余万元。在专业基础实验课和专业实验培养方向课中,设置涵盖无机非金属材料工程专业基本理论的验证实验、基本技能培养的综合实验、提高创新能力的开放性实验,同时,改革实验课时,使专业实验课时由原来的45学时增加至75学时,强化专业实验学时数。在实验教学管理上,采取由专职实验教师和专业老师共同指导实验模式,由专职实验教师进行实验前准备与平常开放实验的管理,由具有丰富专业知识教师负责实验的具体指导,教师间分工协作,大大强化实验过程的管理,同学们加深了对专业知识的认识。

课程设计是实践教学中重要的一个环节,是对大学四年学习的专业知识的综合能力的考察,尤其是对专业平台课程知识的一次很好的检验。为了强化课程设计实践教学环节,在第六学期设置“无机材料配方及工艺设计”、第七学期设置“无机材料热工设备设计”课程设计,结合信息技术、计算机技术等先进技术开展课程设计,使学生在整个设计过程中学到最新最实用知识。另外,在“无机材料配方及工艺设计”设计中充分应用CAD设计技术和计算机辅助计算技术,简化传统过程中配方计算的繁复性,提高配方计算的准确性和效率。同时,课程设计选题多样化,灵活化,紧贴时代特色,根据无机非金属材料专业的人才培养目标,结合涵盖的专业方向进行立题,如:透明陶瓷配方与工艺设计等。在开展课程设计教学时,授课方法应科学、合理、恰当,采用启发式,讨论式,研究式的指导思路。在设计过程中,加强对设计环节的检查与监督,一般问题个别纠正,普遍问题及时通报,引导全体同学进行修正。通过采取以上措施,同学们锻炼了动手、动脑能力,工程素养得到提高,理论和实践得以紧密地结合。

毕业设计(论文)实践教学是学生大学四年的最后环节,是实践教学的重要一环。毕业设计(论文)题目的选择必须符合专业培养目标。设计(论文)内容涵盖大学四年所学课程的基本内容,设计(论文)尤其是要突出考虑专业平台课程的内容,使学生经毕业设计(论文)实践环节后,其综合运用所学知识解决工程实际问题的能力得到锻炼和提高。毕业设计(论文)在选题的类型上采用理论课题、实际课题、教师的科研课题、厂校合作课题,或者与就业去向相关的课题等,指导教师根据学生的不同情况和特点,安排不同的设计题目。在毕业设计(论文)实践教学的管理上,指

导教师的方法应科学、切实、有针对性,从思想上确立学生的主体地位,放手让学生独立完成。当题目确定后,指导教师要根据学生的不同情况和特点,制定不同的毕业设计(论文)进度和指导方案,并进行全程质量跟踪。具体可分为几个阶段:第一,资料查阅调研阶段,要求学生以书面的形式完成不少于3000字的综述性报告,对课题涉及的领域现状、水平、发展态势,本课题的设计思路,涉及的相关理论等进行论述,了解学生对该课题理解的深度和设计思路,方案是否可行;第二,实验阶段,监督学生对实验原料的选购、配方的设计、实验进行情况、设备使用的熟练程度、实验结果、实验数据的真实性及处理手段是否合理;第三,论文撰写的检查,对论文写作内容安排是否合理、书写格式是否正确、采用的理论是否恰当、实验结果的分析是否准确等内容进行监督检查,及时发现问题,及时解决。由于采取了全程监督检查,从而保证了毕业设计的效果和质量。

2.3.2 校外实习基地建设与实习管理

校外实习是本科生在校四年学习的一个重要的、必不可少的教学内容,是学生将理论知识联系实际的一个纽带,也是学生在校的唯一一次时间最长、接触面最广的实践活动,对学生认识社会、转化思想、具有十分重要的意义。按照应用型人才培养的途径,由于我校该专业平台课程涵盖面广、涉及知识多,因此,在选择实习企业时充分考虑这一点。我校该专业一开始就建立了稳定的具有行业代表性的实习实训基地,如:乐电天威硅业科技有限责任公司、自贡红星电瓷有限公司等企业单位,现我校的校外实习实训基地已达20余个。选择多样化实习基地,可拓宽专业知识面,加深对专业平台课程知识的理解,同时,校外基地为学生提供了在实际生产和工作中进行应用能力培养的机会,也有利于学生毕业后尽快胜任工作岗位。为达到预期的实习效果,由具有丰富生产实践经验教师担任指导老师,在实习管理上采取:在校内首先由指导教师讲解实习安全要求,进入工厂后由工厂安全员强调本厂实习安全注意事项,保证实习正常进行;其次,针对实习企业指导教师向同学提出具体要求,包括了解企业概况,熟悉工厂布局、车间布局、企业管理,掌握生产工艺、产品规格种类及质量要求等方面内容,上述内容记入实习日志。另外,在实习期间以实习内容组织形式丰富多样的知识竞赛,提高同学们实习兴趣,巩固实习内容,几年来实习效果明显,在乐电天威毕业实习后公司一次性招聘本专业学生达15人。

通过实施上述两方面的实践教学,可以提高人才培养的质量,达到应用型人才培养的要求。2008年涵盖无机非金属材料工程专业的材料科学与工程专业获得了“四川省高等学校省级教学团队”称号。结语

加强无机非金属材料专业工程应用型人才培养是适应市场,满足21世纪人才的需求。经上述实践教学的探索,我校该专业毕业生每年就业率在95%以上,显示了借助重点实验平台,合理构建实践教学体系培养工程应用型人才的优势。

参考文献

[1] 张联盟.材料科学与工程专业教学改革研究与实践[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003.[2] 张长森.应用型本科无机非金属材料专业教学改革探索[J].边疆经济与文

化,2007(04):122～125.[3] 魏兆胜.新建工科院校应用型工程教育探讨[J].中国冶金教育,2004(5):9～14.[4] 汤卉,董丽敏,吴泽.21世纪无机非金属材料专业实践教学探索[J].黑龙江高教研究,2004(4):86～87.[5] 宋晓岚,杨华明,王海东等.无机非金属材料专业创新人才培养的教学体系优化与实践[J].理工高教研究,2007,26(2):91～93.

第二篇：无机非金属材料工程（本站推荐）

无机非金属材料工程

本专业设有博士后科研流动站，具有博士、硕士学位授予权，为国家级特色专业建设点、教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业、陕西省政府确定的省级“名牌专业”、“专业综合改革试点”专业，分为“陶瓷材料”和“玻璃材料”两个专业方向。

本专业注重培养具备无机非金属材料工业的新产品开发、工艺设计、工艺研究、工艺管理、质量检验等方面能力的高级工程技术人才，学生毕业后可在与无机非金属材料学科有关的厂矿企业（陶瓷、玻璃、耐火材料、水泥、玻璃纤维、新型建材等）、研究设计单位从事设计、研究、生产制造、技术开发和管理工作。

主要课程：无机材料物理化学、结晶矿物岩石学、无机材料热工基础、材料分析测试技术、陶瓷工艺学、玻璃工艺学、特种陶瓷、特种玻璃、建筑卫生陶瓷工艺学、耐火材料工艺学、水泥工艺学、热工窑炉及设计、材料机械装备、玻璃陶瓷装饰技术、材料工厂设计概论等。

授予学位：工学学士。

第三篇：080203 无机非金属材料工程

业务培养目标：本专业培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在无机非金属材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。

业务培养要求：本专业学生主要学习无机非金属材料及复合材料的生产过程、工艺及设备的基础理论、组成、结构、性能及生产条件间的关系，具有材料测试、生产过程设计、材料改性及研究开发新产品、新技术和设备及技术管理的能力。

主干学科：材料科学与工程

主要课程：物理化学、无机材料性能、测试及研究方法、粉体工程、材料制备原理、热工过程与设备、无机材料工艺学(含硅酸盐、复合材料)

主要实践性教学环节：包括专业实验、金工实习、生产实习(含毕业实习)、课程设计、计算机应用与上机实践、毕业设计(论文)。

主要专业实验：材料物化性能、材料工艺性能实验、材料晶相分析等

修业年限：四年

授予学位：工学学士

开设院校：西南工学院 贵州工业大学 昆明理工大学 西安建筑科技大学 陕西科技大学 河北理工学院 燕山大学 太原理工大学 内蒙古工业大学 鞍山科技大学 沈阳化工学院 大连轻工业学院 齐齐哈尔大学 哈尔滨理工大学 上海大学 南京化工大学 江苏大学 盐城工学院 安徽工业大学 安徽理工大学 安徽建筑工业学院 南方冶金学院 景德镇陶瓷学院 济南大学 山东轻工业学院 武汉化工学院 武汉科技大学 广西大学 桂林工学院 沈阳建筑工程学院 哈尔滨工业大学 吉林大学 成都理工学院 西安工程学院 石家庄铁道学院 东华理工学院 华北工学院 长春理工大学 北京科技大学 北京化工大学 天津大学 华东理工大学 东南大学 武汉理工大学 湖南大学 中南大学 华南理工大学 四川大学 沈阳工业大学 淄博学院 山东大学 河北工业大学 河北科技大学 河北建筑科技学院 东华大学 河海大学 河南科技大学 甘肃工业大学 大连理工大学 巢湖学院等

第四篇：无机非金属材料专业毕业论文

新型无机非金属材料的发展与挑战

金属材料、高分子合成材料、无机非金属材料与人们的衣、食、住、行关系非常密切。材料是人类生活必不可少的物质基础。没有感光材料，我们就无法留下青春的回忆；没有特殊的荧光材料，就没有彩色电视；没有高纯的单晶硅，就没有今天的“奔腾IV”；没有特殊的新型材料，“神舟号”宇宙飞船就无法上天。随着科学和生产技术的发展以及人们生活的需要，一些具有特殊结构、特殊功能的新材料相继研制出来，如半导体材料：超硬材料、耐高温材料、发光材料等，我们称这些材料为新型无机非金属材料。水泥、玻璃、陶瓷等都属于传统的非金属材料，像玻璃刀上的人造金刚石、作为手表轴承的人造红宝石、煤气炉中用于电子打火的压电陶瓷、传输信息的光导纤维都属于新型无机非金属材料。

在材料中，有一类叫结构材料主要制利用其强度、硬度韧性等机械性能制成的各种材料。金属作为结构材料，一直被广泛使用。但是，由于金属易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。高温结构材料的出现，弥补了金属材料的弱点。这类材料具有能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料，非常适合。

氧化铝陶瓷（人造刚玉）是一种极有前途的高温结构材料。它的熔点很高，可作高级耐火材料，如坩埚、高温炉管等。利用氧化铝硬度大的优点，可以制造在实验室中使用的刚玉磨球机，用来研磨比它硬度小的材料。用高纯度的原料，使用先进工艺，还可以使氧化铝陶瓷变得透明，可制作高压钠灯的灯管。

高温氧化物结构陶瓷

指熔点高于1728℃的氧化物（如氧化硅晶体）或某些复合氧化物（如氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙和氧化钍等）。它们的重要特点是高温下的化学稳定性好，尤其是抗氧化性能好。但弱点是脆性较大，耐机械冲击性差。利用氧化锆相变作用增韧氧化物陶瓷在20世纪70年代末获较大进展，氧化锆增韧氧化铝，断裂韧性参数由2.9MPa/m2提高到 15MPa/m2，抗折强度由 350MPa提高到1200MPa。加有氧化钇的半稳定氧化锆，断裂韧性参数也高达 9～16MPa/m2。增韧氧化物陶瓷可用于制造锤子、水果刀、剪刀、轴和发动机部件等，可以承受一定冲击而不碎裂。高温氧化物陶瓷可用作高温炉衬，熔炼稀有金属和纯金属的坩埚，以及磁流体发电装置的高温电极材料和热机材料。

氧化铝结构陶瓷的生产，采用γ－氧化铝（见氧化铝）为原料与少量添加剂（如MgΟ等），经粉碎和混合后按产品的形状，尺寸及用途，采用不同的方法成型。干压成型时需先将混合后的坯料造粒，然后用油压机压制成坯样。采用注浆成型时，则将混合后的粉料制成悬浮料浆，注入石膏模中成型。采用热压注时，用适量石蜡与混合料制成料浆，用热压注机成型。烧成的坯体需按使用的要求，进行机械加工或研磨。

高温非氧化物结构陶瓷

包括氮化物、碳化物、硅化物、硼化物等。其中有发展前途的是氮化硅、碳化硅和氮化硼等材料。与氧化物比较，难熔化合物的热导率较高，热膨胀系数较低，因此具有良好的抗热震性。氮化硅与碳化硅还具有较高强度，硬度仅次于金刚石，耐磨性好，是很好的热机材料。采用氮化硅或碳化硅作为燃气轮机和陶瓷发动机的高温部件，与金属部件比较，可承受较高的工作温度，省去水冷却系统，减轻自重，因而节能效果显著。由于氮化硼具有优良的热稳定性，而且对金属熔体有很好的耐蚀性，用它作为水平连续铸钢的分离环，可较氮化硅有更长的使用寿命。

氮化硅结构陶瓷的烧成，按氮化硅合成的方式可分为反应烧结法和烧结法。反应烧结法是将硅粉预先成型，然后在通氮的情况下烧结，使氮化硅(Si3N4)的形成和烧结同时完成。烧结法是将预先合成的氮化硅粉末在高温与压力同时作用下热压烧结，或是将氮化硅粉末压成坯体后，在高温下无压烧结。

近20年来，世界各工业发达国家对于发动机用高温结构陶瓷复合材料的研究与开发—直十分重视，相继制定了各自的国家发展计划，并投人了大量的人力、物力和财力，对这一新型材料寄予厚望。如美国NASA制定的先进高温热机材料计划（HITEMP）、DOE／NAsA的先进涡轮技术应用计划、美国国家宇航计划（NASP）、美国国防关键技术计划以及日本的月光计划等都把高温结构陶瓷基复合材料作为重点研究对象，其研制目标是将发动机热端部件的使用温度提高到1650℃或更高，从而提高发动机涡轮进口温度，达到节能、减重、提高推重比和延长寿命的目的，满足军事和民用热机的需要。由于陶瓷材料具有高耐磨性、耐高温和抗侵蚀能力，国外目前已将其应用于发动机高速轴承、活塞、密封环阀门导轨等要求转速高和配合精度高的部件。在航空发动机高温构件的应用上，到目前为止已报道有的法国将CVI法SiC／Cr用于狂风战斗机M88发动机的喷嘴瓣以及将SiC／SiCr用于幻影2000战斗机涡轮风扇发动机的喷管内调节片。此外，有许多陶瓷基复合材料的发动机高温构件正在研制之中。如美国格鲁曼公司正研究跨大气层高超音速飞机发动机的陶瓷材料进口、喷管和喷口等部件；美国碳化硅公司用Si34N／SiCw制造导弹发动机燃气喷管； 杜邦公司研制出能承受1200－1300℃、使用寿命2000h的陶瓷基复合材料发动机部件等。目前导弹、无人驾驶 飞机以及其它短寿命的陶瓷涡轮发动机正处在最后研制阶段，美国空军材料实验室的研究人员认为，12O4-1371℃发动机陶瓷基复合材料已经研制成功。由于提高了燃烧温度，取消或减少了冷却系统，预计发动机热效率可从目前的26%提高到46%。英国罗—罗公司认为，未来航空发动机高压压气机叶片和机匣、高压与低压涡轮盘及叶片、燃烧室、加大燃烧室、火焰稳定器及排气喷管等都将采用陶瓷基复合材料。预计在21世纪初，陶瓷基复合材料的使用温度可提高到1650℃或更高。

氮化硅陶瓷陶瓷也是一种重要的结构材料，它是一种超硬物质，密度小、本身具有润滑性，并且耐磨损，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强；高温时也能抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是氮化硅具有如此良好的特性，人们常常用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。

外观与性状:润滑,易吸潮.氮化硼是白色、难溶、耐高温的物质。将B2O3与NH4Cl共熔，或将单质硼在NH3中燃烧均可制得BN。通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温（1800℃）、高压（800Mpa）下可转变为金刚型氮化硼。这种氮化硼中B－N键长（156pm）与金刚石在C－C键长（154pm）相似，密度也和金刚石相近，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，是新型耐高温的超硬材料，用于制作钻头、磨具和切割工具。

高温结构陶瓷除了氮化硅外，还有碳化硅（SiC）、二氧化锆（ZrO2）、氧化铝等。

透明陶瓷一般陶瓷是不透明的，但光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者使光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓（GaAs）、硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、氟化镁（MgF2）、氟化钙（CaF2）等。这些透明陶瓷不仅有优异的光学性能，而且耐高温，一般它们的熔点都在2 000 ℃以上。如氧化钍-氧化钇透明陶瓷的熔点高达3 100 ℃，比普通硼酸盐玻璃高1 500 ℃。透明陶瓷的重要用途是制造高压钠灯，它的发光效率比高压汞灯提高一倍，使用寿命达2万小时，是使用寿命最长的高效电光源。高压钠灯的工作温度高达1 200 ℃，压力大、腐蚀性强，选用氧化铝透明陶瓷为材料成功地制造出高压钠灯。透明陶瓷的透明度、强度、硬度都高于普通玻璃，它们耐磨损、耐划伤，用透明陶瓷可以制造防弹汽车的窗、坦克的观察窗、轰炸机的轰炸瞄准器和高级防护眼镜等。

光导纤维从高纯度的二氧化硅或称石英玻璃熔融体中，拉出直径约100 μm的细丝，称为石英玻璃纤维。玻璃可以透光，但在传输过程中光损耗很大，用石英玻璃纤维光损耗大为降低，故这种纤维称为光导纤维，是精细陶瓷中的一种。

利用光导纤维可进行光纤通信。激光的方向性强、频率高，是进行光纤通信的理想光源。光纤通信与电波通信相比，光纤通信能提供更多的通信通路，可满足大容量通信系统的需要。

光导纤维一般由两层组成，里面一层称为内芯，直径几十微米，但折射率较高；外面一层称包层，折射率较低。从光导纤维一端入射的光线，经内芯反复折射而传到末端，由于两层折射率的差别，使进入内芯的光始终保持在内芯中传输着。光的传输距离与光导纤维的光损耗大小有关，光损耗小，传输距离就长，否则就需要用中继器把衰减的信号放大。用最新的氟玻璃制成的光导纤维，可以把光信号传输到太平洋彼岸而不需任何中继站。

在实际使用时，常把千百根光导纤维组合在一起并加以增强处理，制成像电缆一样的光缆，这样既提高了光导纤维的强度，又大大增加了通信容量。

用光缆代替通信电缆，可以节省大量有色金属，每公里可节省铜1.1 t、铅2～3 t。光缆有质量轻、体积小、结构紧凑、绝缘性能好、寿命长、输送距离长、保密性好、成本低等优点。光纤通信与数字技术及计算机结合起来，可以用于传送电话、图像、数据、控制电子设备和智能终端等，起到部分取代通信卫星的作用。

光损耗大的光导纤维可在短距离使用，特别适合制作各种人体内窥镜，如胃镜、膀胱镜、直肠镜、子宫镜等，对诊断、医治各种疾病极为有利。

生物陶瓷人体器官和组织由于种种原因需要修复或再造时，选用的材料要求生物相容性好，对肌体无免疫排异反应；血液相容性好，无溶血、凝血反应；不会引起代谢作用异常现象；对人体无毒，不会致癌。目前已发展起来的生物合金、生物高分子和生物陶瓷基本上能满足这些要求。利用这些材料制造了许多人工器官，在临床上得到广泛的应用。但是这类人工器官一旦植入体内，要经受体内复杂的生理环境的长期考验。例如，不锈钢在常温下是非常稳定的材料，但把它做成人工关节植入体内，三五年后便会出现腐蚀斑，并且还会有微量金属离子析出，这是生物合金的缺点。有机高分子材料做成的人工器官容易老化，相比之下，生物陶瓷是惰性材料，耐腐蚀，更适合植入体内。

纳米陶瓷

从陶瓷材料发展的历史来看，经历了三次飞跃。由陶器进入瓷器这是第一次飞跃；由传统陶瓷发展到精细陶瓷是第二次飞跃，在这个期间，不论是原材料，还是制备工艺、产品性能和应用等许多方面都有长足的进展和提高，然而对于陶瓷材料的致命弱点──脆性问题没有得到根本的解决。精细陶瓷粉体的颗粒较大，属微米级（10 m），有人用新的制备方法把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级

（10 m），用这种超细微粉体粒子来制造陶瓷材料，得到新一代纳米陶瓷，这是陶瓷材料的第三次飞跃。纳米陶瓷具有延性，有的甚至出现超塑性。如室温下合成的TiO2陶瓷，它可以弯曲，其塑性变形高达100%，韧性极好。因此人们寄希望于发展纳米技术去解决陶瓷材料的脆性问题。纳米陶瓷被称为21世纪陶瓷

红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。现在，已经 能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。

综上所述是集中高温结构材料的简介，而这仅仅是无机非金属材料的一小部分而已。所以我们可以清楚的明白无机非金属材料领域是一个覆盖面极广、科学含量极高的一个学科。

我知道如果想在无机非金属材料领域有一番作为并非易事。因为科学在发展，科技在进步，各种新兴的材料不断被研发出来，所以必须时时刻刻关心当今世界材料科学的最新动态。现在，而我所能做的就是认认真真的学好所学的基础知识为将来的发展打下坚实的基础。此外，材料科学并不是理论上的，更重要的是实践上的！所以，提高自己的动手能力，创新实验能力也是必不可少的。

既然无机非金属材料是一个前沿学科，那么单单的本科学历显然是不够的，是无法满足社会对此领域的需求的，因此，考研成为了我们继续深造的基本要求。研究生会有更多的机会参与科学的研究，会有更多的机会学习的最新的理论知识，会有更多的机会进行高水平的实验，而且研究生再就业方面更具有竞争力，所以考研势在必行！

此外，我国的材料水平还没有达到世界顶尖，我国是一个材料大国，但是我们不是一个材料强国，虽然我国每年的材料需求都是巨大的，各个领域都依靠材料，但是我国的一些先进材料基本都是进口的，所以我们要赶上其他发达国家比如美国还需要国人的不断努力，不断去奋斗。如果可能的话我想我会去国外继续深造，学习更先进的理论知识，将来能为祖国贡献自己的一份力量！！

我会在河南工业努力学习，为自己的明天而奋斗！！

第五篇：无机非金属材料专业试题

(无机非金属材料专业)试卷答案及评分标准

一、单选：（每题1分，共20分）

1、影响熟料安定性的主要因素是（A）。

A.一次游离氧化钙

B.二次游离氧化钙

C.固溶在熟料中的氧化镁

D.固溶在熟料中的氧化钠

2、粉磨水泥时，掺的混合材料为：矿渣16%，石灰石5%，则这种水泥为（C）

A.矿渣硅酸盐水泥

B.普通硅酸盐水泥

C.复合硅酸盐水泥

D.硅酸盐水泥

3、以下哪种措施有利于C3S的形成？（A）

A.降低液相粘度

B.减少液相量

C.降低烧成温度

D.缩短烧成带

4、国家标准规定，通用硅酸盐水泥中各个品种的初凝时间均不得早于（A）

A.45分钟

B.55分钟

C.60分钟

D.390分钟

5、和硅酸盐水泥相比，掺有混合材料的水泥的如下那个性质较差（C）

A.耐水性

B.后期强度

C.抗冻性

D.泌水性

6、引起硅酸盐水泥熟料发生快凝主要原因是（B）

A.C3S水化快

B.C3A水化快

C.C4AF水化快

D.C2S水化快

7、水泥产生假凝的主要原因是（C）

A.铝酸三钙的含量过高

B.石膏的掺入量太少

C.磨水泥时石膏脱水

D.硅酸三钙的含量过高

8、根据GB/T175-2007，下列指标中属于选择性指标的是（C）

A.KH减小，SM减小，铝率增大。B.KH增大，SM减小，铝率增大。

C.KH减小，SM增大，铝率减小。D.KH增大，SM增大，铝率增大。

9、硅酸盐水泥熟料的烧结范围一般在（C）

A.50-80℃

B.80-100℃

C.100-150℃

D.150-200℃

10、国家标准规定矿渣硅酸盐水泥中SO3（D）

A ＜3.5%

B ≤3.5%

C ＜4.0%

D ≤4.0%

11、复合硅酸盐水泥的代号是（D）

A

P·S

B

P·O

C

P·F

D

P·C

12、国家标准规定骨质瓷的热稳定性为（A）

A.140℃

B.160℃

C.180℃

D.200℃

13、一般来说，凡烧成温度降低幅度在（C）℃以上者,且产品性能与通常烧成的性能相近的烧成方法可称为低温烧成。

A.40-60 ℃

B.60-80℃

C.80-100℃

D.100-120℃

14、电炉炉温为1250-1400℃可采用的电热体是（C）。

A.镍铬丝

B.铁铬钨丝

C.硅碳棒

D.二硅化钼棒

15、一般将日用陶瓷的烧成过程分为几个阶段。（C）

A.2

B.3

C.4

D.5

16、干燥过程中，最容易引起坯体变形的阶段是（B）

A.升速干燥阶段

B.等速干燥阶段

C.降速干燥阶段

D.平衡阶段

17、改善泥浆流动性一般不用NaOH作稀释剂的原因是（B）

A.碱性太强

B.Ca(OH)2溶解度较大

C.Mg(OH)2溶解度较大

D.与泥浆中其它物质发生反应

18、超薄型瓷片的成型可以采用的方法是（A）

A.流延法成型

B.可塑成型

C.压制成型

D.注浆成型

19、压制成型四种加压方式，坯体密度更加均匀的是（C）

A.单面加压

B.双面同时加压

C.四面加压

D.双面先后加压 20、釉与玻璃的不同之处是（D）

A.各向同性

B.无固定熔点

C.具有光泽

D.含较多的Al2O3

二、多选：（每题2分，共20分）

1、水泥的凝聚时间主要有下列哪些矿物控制（A

C）

A.C3A

B.C2S

C.C3S

D.C3A

E.C4AF

2、影响熟料烧结过程的因素有哪些（A B C E）

A.最低共熔温度

B.液相量

C.氧化钙和硅酸二钙溶于液相的速率

D.气氛

E.液相粘度

3、改善硬化水泥浆体耐久性的措施有（A C D E）

A.选择适当组成的水泥

B.提高细度

C.掺适量混合材料

D.提高施工质量

E.进行表面处理

4、当原料的变异系数Cv为（A

B）时，不需要进行预均化

A.2

B.4

C.6

D.6

E.10

5、影响水泥水化程度主要因素是（B C

D）

A.掺入适量混合材料

B.熟料矿物组成 C.细度

D.养护温度

E.液相量

6、影响泥浆流变性的因素是（B

C

E）

A.泥浆矿物组成 B.可溶性盐类

C.陈腐

D.泥浆触变性

E.有机物质

7、骨质瓷是指以磷酸钙Ca3(PO4)2为熔剂的“磷酸盐-高岭土-石英-长石”系统瓷，烧成后坯体构成主要有（B

D

E）。A.莫来石

B.钙长石

C.方石英

D.β-Ca3(PO4)

2E.玻璃相

8、影响乳浊釉乳浊效果的因素是（A

C

E）

A.微晶与玻璃折射率的差值

B.坯体的透光度

C.微晶的大小

D.釉的厚度

E.微晶的分散均匀程度

9、晶界上的杂质往往是以（A

D

E）形式存在。

A.分散沉积物

B.渗透沉积物

C.偏析沉积物

D.扩散沉积物

E.颗粒状沉积物

10、对于什么样的产品我们采用注浆成型方法（A

D

E）

A.形状复杂

B.简单回转体

C.形状规整

D.薄壁

E.大件

三、判断：（对“”，错“”，每题1分，共15分）

1、硅酸盐矿物主要指C3A、C4AF。×

2、安定性不合格的水泥为不合格品。×

3、通过固相反应能形成的矿物有C3S。×

4、石膏是缓凝剂，石膏对水泥凝结时间的影响与掺入量成正比。×

5、熟料的热耗表示生产1kg熟料所消耗的热量。√

6、影响熟料早期强度的矿物主要是C2S。×

7、矿渣中玻璃体的含量越多，矿渣的活性越好。√

8、GB规定矿渣硅酸盐水泥，水泥中MgO的含量不得超过5.0%。×

9、石灰饱和系数表示熟料中二氧化硅被饱和成硅酸三钙的程度。√

10、陶瓷坯料酸度系数增大，坯体脆性降低，强度降低，制品透光度提高。×

11、B2O3是玻璃形成体，以硼氧三角体和硅氧四面体为结构单元，在硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面体共同组成结构网络。×

12、干燥速度主要取决于坯体的内扩散速度和外扩散速度，同时，坯体的干燥速率也受传热效率，坯泥性能，坯体形状和厚度等影响。√

13、双面注浆的模型比较复杂，而且与单面注浆一样，注件的均匀性并不理想，通常远离模面处致密度大。×

14、粘土矿物的基本构造单位是硅氧四面体和铝氧八面体。√

15、结晶方向不同的、直接接触的同成分晶粒间的交界处称为相界×

四、简答（每题5分，共25分）

1、熟料冷却的目的是什么？为什么要急冷？

答 ：熟料冷却的目是：改善熟料质量与易磨性；(1分)降低熟料温度，便于熟料的运输、储存和粉磨；(1分)部分回收熟料出窑带走的热量，预热二、三次空气，从而降低熟料热耗，提高热利用率。(1分)急冷是为了防止或减少 C 3 S的分解；避免β-C 2 S转变成γ-C 2 S；改善了水泥安定性；(1分)使熟料C 3 A晶体减少，提高水泥抗硫酸盐性能；改善熟料易磨性；可克服水泥瞬凝或快凝。(1分)

2、与硅酸盐水泥相比，为什么掺有混合材料的水泥的早期强度低而后期强度却较高？ 答： 由于矿渣水泥中水泥熟料矿物相对地减少了（与硅酸盐水泥相比），而矿渣的 潜在活性早期尚未得到充分激发与发挥，水化产物相对较少，因而矿渣水泥的早期硬化较漫，所表现出来的是水泥的 3d、7d强度偏低。(2分)

随着水化不断进行，矿渣的潜在活性得以激发与发挥，虽然 Ca（OH）2 在不断减少，但新的水化硅酸钙、水化铝酸钙以及钙矾石大量形成，水泥颗粒与水化产物间的连结较硅酸盐水泥更紧密，结合更趋牢固，三维空间的稳固性更好，硬化体孔隙率逐渐变低，平均孔径变小，强度不断增长，其28d以后的强度可以赶上甚至超过硅酸盐水泥。(3分)

3、什么是泥浆触变性？解释泥浆触变性产生的原因。

黏土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，黏度会降低而流动性增加，静止后逐渐恢复原状。(2分)

黏土类矿物大多数是板状颗粒，在板面上往往带负电荷，而端面处带有一定的正电荷，端——板面相互吸引，形成棚架结构．很多水被包围在棚架中，不能自由流动，(2分)所以泥浆的流动性差．这种结构对着搅动而逐步打开，一旦静止时又渐渐恢复．(1分)

4、影响泥浆压滤效率的因素

（1）压力大小压力大小和加压方式。一般来说，送浆压力与压率速度成正比，但随着泥层的增厚，毛细管曲折，阻力加大，会降低压滤速度。(1分)

（2）加压方式。开始压滤时，用低的压力，以免泥层颗粒间的毛细管减少和滤布孔堵塞。(1分)

（3）泥浆温度。液体黏度随着温度的提高而降低。一般控制在30-50 ℃，太高影响泥料的可塑性。(1分)

(4)泥浆比重。泥浆的密度小，往往要延长压滤时间。泥浆的相对密度一般控制在1.45-1.55%(1分)

（5）泥浆的性质。颗粒越细，粘性越强的泥料滤泥越困难。(1分)

5、在我国日用陶瓷生产中，为什么北方常采用烧氧化焰而南方烧还原焰? 我国北方制瓷原料大多采用二次高岭土与耐火粘土，含铁较少而含氧化钛、有机物较多，坯体粘性和吸附性较强，适宜用氧化气氛烧成。(3分)

南方制瓷原料大多采用原生高岭土和瓷石，含铁量较多而含氧化钛、有机物较少，粘性和吸附性较小，适宜用还原气氛烧成。(2分)

五、问答、论述（每题10分，共20分）

1、硅酸盐水泥熟料中主要矿物对强度的发展有什么影响？有哪些因素影响水泥强度？

答：1）主要矿物对经强度发展的影响： C 3 S早期强度高，强度的绝对值和强度的增进率较大；(2分)C 2 S：早期强度低，但28d以后强度仍能较快增长，一年后其强度可以赶上甚至超过阿利特的强度；(2分)C 3 A早期强度较高，但绝对值不高。它的强度3d之内就大部分发挥出来，以后却几乎不再增长，甚至倒缩；(2分)C 4 AF早期强度类似于铝酸三钙，而后期还能不断增长，类似于硅酸二钙。(2分)2)影响水泥强度的因素有：熟料的矿物组成；水泥细度；施工条件包括水灰比及密实程度、养护温度、外加剂等。(2分)

2、烧结过程中出现晶粒长大现象可能与哪些因素有关？其对烧结是否有利？为什么？

答：晶粒的异常长大是指在长大速度较慢的细晶基体内有少部分区域快速长大形成粗大晶粒的现象。(2分)在单相和复相材料中如果混料不均匀就很容易造成晶粒异常长大，通常情况下，在烧结过程中发生异常长大与以下主要因素有关：

① 材料中含有杂质或者第二相夹杂物(2分)

② 材料中存在高的各向异性的界面能，例如固/液界面能或者是薄膜的表面能等(2分)

③ 材料内存在高的化学不平衡性。(2分)烧结过程中的晶粒异常长大同样会降低烧结驱动力，对烧结样品的结构均匀性和性能均匀性都不利，通常提高原始材料的纯度及混料均匀性等方法均能避免晶粒异常长大现象的发生。(2分)