无机材料复习资料

第一篇：无机材料复习资料

1.获得高温的方法：各种高温电阻炉、聚焦炉、闪光放电、等离子体电弧、激光、原子核的分离和聚变、高温粒子。2.常见高温电炉：电阻炉、感应炉、电弧炉、电子束。3.高温测温仪表分为：接触式、非接触式

(一)接触式

热膨胀温度计（-200℃-600 ℃）

压力表式温度计

热电阻温度计（-258 ℃-900 ℃）

热电偶（-200 ℃-1800 ℃）(二)非接触式

光学高温计（800 ℃-3200 ℃）

辐射高温计（400 ℃-2000 ℃）

比色高温计（50 ℃-3200 ℃）

4.热电偶高温计的工作原理：是以热电偶作为测温元件，以测得与温度相对应的热电动势，再通过仪表显示温度。5.热电偶高温计的特点：

1、体积小,使用方便 ；

2、有良好的热感度；

3、能直接与被测物相接触 ；

4、测温范围较广；

5、测量讯号可远距离传送

6.高温合成反应类型：高温下的固相合成反应（制陶反应）；高温下的化学转移反应；高温下的固－气合成反应；高温下的熔炼和合金制备；高温下的相变合成；高温熔盐电解；等离子体激光、聚焦等作用下的超高温合成；高温下的单晶生长和区域熔融提纯 7.获得低温的方法（常用的有气体绝热膨胀制冷和相变制冷）：一般半导体制冷；三级级联半导体制冷；菲利普制冷机；液体减压蒸发(He)；氦涡流制冷；He绝热压缩相变制冷；绝热去磁

8、常见的低温源：冰盐共熔体系；干冰浴；液氮；相变致冷浴

9、常见的低温温度计：低温热电偶、电阻温度计、蒸汽压温度计，实验室中最常用的是蒸汽压温度计。

10、低温的控制方法：恒温冷浴，低温恒温器，相变制冷浴，干冰浴

11、低温分离的方法：低温下的分级冷凝、低温下的分级减压蒸发、低温吸附分离、低温分馏、低温化学分离

12、静高压的定义：利用外界机械加载方式，通过缓慢逐渐施加负荷挤压所研究的物体或试样，当其体积缩小时，就在物体或试祥内部产生高压强。由于外界施加载荷的速度缓慢(通常不会伴随着物体的升温)，所产生的高压力称为静态高压。

13、动高压的定义：利用爆炸(核爆炸、火药爆炸等)、强放电等产生的冲击波，在μs～ps的瞬间以很高的速度作用到物体上，可使物体内部压力达到几十GPa以上，甚至几千GPa，同时伴随着骤然升温。这种高压力称为动态高压。

14、动态高压法和静态高压法的区别：1）动态法产生的压强远比静态法的高，前者可达几百万乃至上千万大气压，而后者一般只能达到十几万大气压； 2）动态高压存在的时间远比静态的短得多，一般只有几微秒，而静态高压原则上可以人工控制，可达几十至上百个小时；3）动态高压是压力和温度同时存在并同时作用到物质上，而静态高压的压力和温度是相对独立的，由两个系统分别控制；4）动态高压法一般不需要昂贵的硬质合金和复杂的机械装 置，并且测量压强较准确。

15、高压测量的方法：红宝石的荧光R线随压力红移的效应进行定标测压，利用NaCl的晶格常数随压力变化来定标。

16、静态高温高压合成方法的设备：实验室和工业生产中常用的静高压高温合成，是利用具有较大尺寸的高压腔体和试样的两面顶和六面顶高压设备来进行的。

17、人造金刚石的合成方法：直接法（在高温高压下使碳素材料转变为金刚石），间接法（用碳素材料和金刚石做原料在高温高压下合成金刚石）

18、高压在合成中的作用：1）高压的作用一般表现为缩短物质的原子间距、改变原子间相互作用、原子壳层结构和组态等。2）高压可提高反应速率和产物的转化率，降低合成温度，大大缩短合成时间。3）高压有增加物质致密度、配位数、对称性的作用和缩短键长的倾向。

4）高压可以提高物质冷凝速度，截获各种亚稳相。5）高压合成较易获得单相物质，可以提高 结晶度。6）高压既可以抑制非晶晶化过程，也可以促进非晶晶化过程。7）高压可使一般常压高温方法难于合成的化合物得以顺利合成。8）在一定的条件下，高压也可促进化合物的分解。

19、先驱物法的定义：解决高温固相反应法中产物的组成均匀性和反应物的传质扩散所发展起来的节能的合成方法。20、先驱物法的特点：1）混合的均一化程度高；2）阳离子的摩尔比准确；3）反应温度低；4）可以消除中间杂质相；5）产物比表面积大。

21、先驱物法的局限性：1）两种反应物在水中溶解度相差很大；2）生成物不是以相同的速度产生结晶；3）常生成过饱和溶液。

22、溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在1～1000nm之间。

23、凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，一般在1％～3％之间。

溶胶-凝胶法的优缺点：

优点：

1、制备过程温度低，比传统方法低400-500℃，且凝胶的比表面积很大；

2、制备的材料组分均匀（其均匀度可达分子或原子尺度）、产物的纯度高；

3、反应过程易于控制，可以实现过程的完全而精准的控制，可以调控凝胶的微观结构；

4、具有流变特性，可用于不同用途产品的制备；

5、容易制备各种形状的材料。

缺点：

1、原料大多为有机化合物，成本较高，可能对健康不利。

2、若烧成不够完善，制品中会残留小孔洞；

3、工艺过程时间较长，有的处理过程时间达1-2个月

4、半成品制品易产生开裂，这是由于凝胶中液体量大，干燥时产生收缩引起。

24、溶胶凝胶法制备过程的五个阶段：

1、溶胶的形成2、凝胶的形成

3、凝胶的老化

4、凝胶的干燥

5、热分解阶段

25、固相化学反应的分类：反应温度低于100℃ 属于低热固相反应、反应温度介于100~ 600℃之间属于中热固相反应、反应温度高于600℃属于高热固相反应

26、低热固相反应机理：扩散—反应—成核—生长的过程。

27、固相反应与液相反应的差别;（1）反应物溶解度的影响;（2）产物溶解度的影响;（3）热力学状态函数的差别;（4）控制反应的因素不同;（5）固相反应的产率高

28、水热与溶剂热合成基础：在一定温度(100-1000℃)和压强(1-100MPa)条件下利用溶液中物质化学反应所进行的合成。

29、水热与溶剂热合成与固相合成研究的差别在于“反应性”不同。这种“反应性”不同主要反映在反应机理上，固相反应的机理主要以界面扩散为其特点，而水热与溶剂热反应机理主要以液相反应为其特点。30、水热合成石沸石分子筛经典和适宜的方法之一。

31、常规的沸石分子筛合成方法为水热晶化法，即将原料按适当比例均匀混合成反应凝胶，密封于水热反应釜中，恒温热处理一段时间，晶化出分子筛产品。

32、装满度：反应混合物占密闭反应釜空间的体积分数。装满度一般控制在60-80%。

33、水热与溶剂热合成程序：

1、按设计要求选择反应物料，并确定配方；

2、摸索配料次序，混料搅拌；

3、装釜，封釜，加压（至指定压力）

4、确定反应温度、时间、状态（静止与动态晶化）

5、取釜，冷却（空气冷，水冷）；

6、开釜取样

7、洗涤，干燥

8、样品检测（包括进行形貌、粒度分布、物相分析、比表面积和晶型检测）

34、化学气相沉积，简称CVD：把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物或单质气体供给基片，利用加热、等离子体、紫外光、激光等能源，借助气相作用或在基片上的化学反应生成所需薄膜。

35、CVD 基本条件：1）反应物的蒸气压 ；2）反应生成物的状态；3）沉积物的蒸气压；4）沉积装置简单，操作方便，工艺上具有重现性，适于批量生产，成本低廉。

36、CVD的过程：(a)反应气体已扩散通过界面边界层，到达基材表面；(b)反应气体分子吸附在基材表面；(c)在基材表面发生化学反应、形核；(d)生成物从基材表面脱离；(e)生成物在基材表面扩散。

37、影响化学气相沉积制备材料质量的因素：(1)反应混合物的供应；(2)沉积温度；(3)衬底材料；(4)系统内总压和气体总流速 ；(5)反应系统装置的因素；(6)原材料的纯度

38、电流效率：实际析出的金属量与法拉第定律计算出来的理论量之比，即实际产量/理论产量×100%

39、电流密度:每单位电极面积上所通过的电流。通常以每平方米电极面积所通过的电流（单位为安培）来表示。40、熔盐的特性：（1）溶解能力非凡；（2）传质、传热、传能速率快、效率高；（3）电极界面间的交换电流高；（4）生成自由能负值大；（5）一定温度范围内具有良好的热稳定性；（6）热容量大、储热和导热性能好；（7）耐辐射，但腐蚀性强。

41、微波：是一种频率在300MHz----3000GHz，即波长在0.1mm~~1000mm范围内的电磁波。波长为1cm~~25cm的用于雷达，国际无线电通讯协会（CCIP)规定家用或工业用微波加热设备的微波频率是2450MHz(波长12.2cm)和915MHz（波长32.8cm)，家用微波炉使用的频率都是2450Hz，915MHz的频率主要用于工业加热。

42、微波加热作用的最大特点是可以在被加热物体的不同深度同时产生热，也正是这种“体加热作用”，使得加热速度快且加热均匀，缩短了处理材料所需的时间，节省了能源。

43、图形加解释，看教材75页。

44、自蔓延高温合成技术(简称SHS)，又称燃烧合成：它是在高真空或介质气氛中点燃原料引发化学反应，反应放出的热量使得临近物料的温度骤升而引起新的化学反应，并以燃烧波的形式蔓延至整个反应物。

45、根据SHS燃烧波的传播方式，可将SHS分为自蔓延和“热爆”两种工艺。自蔓延:利用高能点火，引燃粉末坯体的一端，使反应自发地向另一端蔓延。此工艺适合制备生成焓高的化合物； 热爆:将粉末坯放在加热炉中加热到一定温度，使燃烧反应在整个坯体中同时发生。此工艺适合生成焓低的弱放热反应。

46、SHS的工艺流程大致可归纳为混粉、压制、装入容器、点火引燃、燃烧反应。

47、薄膜：当材料的一维线性尺度远远小于它的其他二维尺度，往往为纳米至微米量级，将这样的材料称为薄膜。

48、薄膜的生长模式可归纳为三种形式：(1)岛状生长（Volmer-Weber）模式；(2)层状生长（Frank-Vander Merwe）模式；(3)层岛复合生长（Stranski-Krastanov）模式

49、薄膜厚度的测量的方法:光学法、机械法和电学法等

50、薄膜的物理制备方法：薄膜的物理制备方法主要以气相沉积方法为主，物理气相沉积（PVD)是指利用某种物理过程，如物质的热蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现原子从源物质到薄膜的可控转移的过程。其特点：（1）需要使用固态或者熔融态物质作为薄膜沉积的源物质；（2）源物质经过物理过程而进入环境（真空腔）；

（3）需要相对较低的气体压力环境；（4）在气相中及在衬底表面并不发生化学反应。

过程：

1、从源物质中发射出粒子；

2、粒子输运到基片；

3、粒子在基片上凝结、成核、长大、成膜。

51、溅射：物质受到适当的高能离子轰击，表面的原子通过碰撞获得足够的能量而逃逸，将原子从表面发射出去的一种方式。优点：薄膜与基片的附着力好，工艺重复性好； 多元合金薄膜成分容易控制； 可在大面积基片上获得均匀薄膜；缺点：沉积速率低；基片与薄膜受等离子的辐射；薄膜纯度不及真空蒸发法。

52、溅射阈值：使靶材料原子发生溅射所需的最小入射离子能量，低于该值不能发生溅射。大多数金属该值为20～40ev。

53、溅射率：正离子轰击靶阴极时平均每个正离子能从靶材中打击出的粒子数，又称溅射产额或溅射系数，S。

54、陶瓷的精确定义—用天然原料或人工合成的粉状化合物，经过成形和高温烧结制成的，由无机化合物构成的多相固体材料。

55、先进陶瓷又称为新型陶瓷、精细陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷，其内涵远远超出了传统普通陶瓷范畴，几乎涉及整个无机非金属领域。采用高度精选且具有特定化学组成的原料，按照便于进行结构设计和控制的工艺进行制备、加工，得到的具有优异性能的陶瓷。

56、先进陶瓷与传统陶瓷的差别：1）原材料不同；2）化学组成不同；3）制备工艺不同；4）品种不同；5）用途不同

57、根据性能和应用不同，先进陶瓷材料可以分为结构陶瓷、功能陶瓷和陶瓷涂层材料等。

58、陶器和瓷器的主要区别：

一、烧成温度不同；

二、坚硬程度不同；

三、使用原料不同；

四、透明度不同；

五、釉料不同；

六、吸水率不同；

七、含铁量不同；

八、胎体特征不同

59、陶瓷的制备过程：原料的制备（粘土——细颗粒含水铝硅酸盐用水混合，具有可塑性，是作为基础。石英——无水SiO2，难熔，可减粘，在瓷坯中起骨架作用。长石——含K、Na、Ca离子的无水硅酸盐，属熔剂。）坯体成型（可塑成形——传统陶瓷用较多；注浆成形——浆料浇注到石膏模中成形，用于制造日用陶瓷和建筑陶瓷等形状复杂件；压制成形——粉料加入塑化剂，在金属模具加压成形）陶瓷的烧结（干燥的毛坯加热高温烧结，相变获得要求的性能）60、纳米（nanometer）是一个长度单位，简写为nm。1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m。纳米是一个极小的尺寸，但它代表着人们认识上的一个新层次，从微米进入到纳米。

61、纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或组装一种新的体系，它包括一维、二维和三维体系。62、纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(10-9～10-7m)或由它们作为基本单元构成的材料。63、纳米材料的基本单元可以分为四类：(1)零维:在空间有三维在纳米尺度

(纳米粉体、纳米团簇)；(2)一维:在三维空间内有两维在纳米尺度；(包括纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带)

(3)二维:在三维空间内有一维在纳米尺度；(包括超薄膜、纤维材料)；(4)三维:尺寸为1-100nm的粒子为主体形成的纳米块体。

64、纳米材料的特殊效应：(1)表面效应；(2)小尺寸效应；(3)量子尺寸效应；(4)宏观量子隧道效应 65、放电平台时间是指在电池满电情况下放电至某电压的放电时间。

66、充放电倍率是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，1C在数值上等于电池额定容量，通常以字母C表示。

67、自放电率又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。68、电池循环寿命是指电池容量下降到某一规定的值时，电池在某一充放电制度下所经历的充放电次数。

69、电池的容量有额定容量和实际容量之分。锂离子电池规定在常温、恒流(1C)、恒压(4.2V)控制的充电条件下，充电3h、再以0.2C放电至2.75V时，所放出的电量为其额定容量。电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。容量单位：mAh、Ah(1Ah=1000)。70、锂离子电池主要组分：正极、负极、电解液、隔膜、外壳 71、隔膜的主要作用：（1）隔离正、负极，并使电池内部的电子不能自由穿过；（2）能够让电解质液中的离子在正负极间自由通过。

72、LiFePO4：充电时，锂离子从FeO6层面间迁移出来，经过电解液进入负极，发生Fe 2+→ Fe 3+的氧化反应，为保持电荷平衡，电子从外电路到达负极。放电时则发生还原反应，与上述过程相反。即：

充电时：LiFePO4－xLi+－xe―→xFePO4+(1x)LiFePO4

放电时：FePO4+xLi++xe―→xLiFePO4+(1－x)FePO4

第二篇：whut无机非金属材料热工设备复习资料

热工设备复习资料

第二章

新型干法水泥回转窑系统

1、新型干法水泥回转窑系统以悬浮预热和窑外分解为技术核心。

2、分解炉的主要目的是增产。

3、分解炉按主气流的运动形式分为四种基本形式：旋流式、喷腾式、悬浮式及流化床式。

4、窑外分解窑的优点：

1、结构方面：在悬浮预热器和回转窑之间加了一个分解炉，分解炉高效地承担了原来主要在回转窑中的碳酸钙的分解任务，这样可以缩短回转窑，从而减少回转窑的占地面积，减少可动设备数和降低回转窑的成本。

2、热工过程方面：分解窑是预分解窑的第二热源，将传统上燃烧全部加入窑头的作法改为小部分加入窑头，大部分燃料加入分解炉，这样有效改善了整个窑炉的热力分布，有效减轻了窑中的耐火材料的热负荷，减少了高温下产生的氮氧化物，有利于保护环境。

3、工艺过程方面：将熟料烧成过程中热耗最大的部分转移到分解炉中，由于燃料和生料高度分散，所以燃料燃烧产生的热能快速的传给生料，于是，燃烧，换热和碳酸钙的分解都的到了优化，水泥工艺的烧成更加完善，熟料的产量、回转窑的单位容量、单机产量都得到了提高，热耗也因此有所降低。

缺点：窑外预分解窑的流体阻力大，电耗高，基建投资大，对原料燃料有一定的限制。

1.5 为什么悬浮预热器系统内气、固之间的传热效率极高？为什么悬浮预热器系统又要分多级串联的形式？

答：（1）生料粉粉进入管道后，随即被上升的气流所冲散，使其均匀的悬浮于气流当中。由于气、固之间的换热面积极大，对流换热系数也较高，因此换热速度极快。

（2）在管道内的悬浮态由于气流速度较大，气固相之间的换热面积极大，所以气固相之间的换热速度极快，气固相在达到动态平衡后，再增加气固相之间的接触面积，其意义已经不大，所以这时只有实现气固相分离进入下一级换热单元，才能起到强化气固之间传热的作用。

1.6 在旋风预热器系统中，旋风筒的作用是什么？气固相之间的换热主要是发生在连续各级旋风筒的管道内还是发生在旋风筒内？ 答：作用：完成气固相的分离和生料粉的收集。

气固相之间的换热主要是发生在连接各级旋风筒的管道内。

5、悬浮预热器是由若干级换热单元组成，每一级换热单元都是由旋风筒和联接管道构成。

6、悬浮预热器的工作原理：生料粉进入联接管道后，随即被上升的气流所冲散，使其均匀地悬浮在气流之中。由于悬浮态时气体和固体之间的接触面积极大，对流换热系数也较高，因此换热速度极快，完成换热的时间极短。

7、气固之间的换热

悬浮预热器内的气、固相之间的传热主要以对流换热为主。根据传热学公式，气、固相之间换热量Q的计算公式为：QF(tgtm)(kW).结合实际生产可知：受各种因素的影响和限制，变化不大，(tgtm)允许波动的幅度不大，因此，影响气、固之间换热的主要因素为接触面积F。生料磨将生料磨的很细，因此其表面积很大，所以换热很快。

8、气、固换热主要发生在固相刚刚加入到气相后的加速阶段，这时再增加气、固相之间的接触时间没多大意义，这时实现气、固分离进入下一个换热单元，才能够起到强化气、固相之间传热作用，所以串联基数越多，换热效果越好。但由于级数越多，阻力越大，所以级数也应有一定的上限。

9、入窑生料有表观分解率和真实分解率的主要差别在什么地方?  表观分解率是指从窑尾入窑的下料管中取料样，经测定烧失量后计算得到的分解率。所取料样中即有预热生料也有被出窑废气携带出窑后又被旋风筒收集下来的飞灰。

 真实分解率排除出窑飞灰对所取样品的影响的分解率。

入窑生料表观分解率与真实分解率的主要差别在于计算表观分解率时所取样品的分解率为预热生料和飞灰的综合分解率，而真实分解率排除了飞灰分解率对预热生料分解率的影响。

10、回转窑的功能：

（1）回转窑是一个燃料燃烧的设备：它具有较大的燃烧空间和热力场，可以供给足够的的助燃空气，是一个装备优良的燃烧装置，能够保证燃料的充分燃烧，可以为水泥的煅烧提供必要的热量。

（2）回转窑是个热交换设备：它是一个比较均匀的温度场，可以满足回转窑是个高温化学反应设备：熟料矿物形成的不同阶段有不同熟料生产过程中各个阶段的换热要求，特别是A矿生成的要求。

（3）的要求，回转窑既可以满足不同阶段，不同矿物对温度、热量的要求，又可以满足它们对停留时间的要求。

（4）（5）回转窑是一个输送设备：用来输送各种物料和让气流通过。回转窑还具有降解和利用一些可燃废弃物的作用。

11、篦冷机是空气骤冷式冷却机，出窑熟料在篦床上铺一定厚度的熟料层，冷却空气垂直地穿过在蓖床上移动的熟料使其骤冷。已经发展了四代，现在主要用的是第四代，推动篦式冷却机。

12、第四代篦冷机的特点

（1）蓖床不再承担输送物料的任务，由新设置的机构来完成，蓖床只起到“充气床’作用,同时蓖床上靠近蓖板的一层静止的物料可保护蓖板及充气梁等部件免受高温侵蚀和磨损及降低蓖板压损。

（2）尽管篦冷机内仍有可动部件，但仅限熟料输送机构，所以可动部件大为减少，而且更换也较为方便，不会对熟料冷却有显著地影响，所以大大提高了冷却效率。

（3）由于是固定蓖床，所以不会通过可动蓖板和固定蓖板之间漏料，下部的收集漏料、输送物料的拉链机就被省了，蓖床下结构变简单，蓖床也可以降低高度。

（4）由于是固定蓖床，似的包括空气梁在内的供气系统与蓖床的联系以及冷却机的操作和调节变得简单，漏风量也大为减小，因此使用阻力蓖板时平衡充气梁内风压所用的空气密封装置被简化掉。

13、篦冷机的显著特点：

熟料的冷却和输送分别用两套机构、固定蓖床使得可动部件的数量大为减少，分区可控制流、不用高阻力蓖板。

第三章

玻璃池窑及有关热工设备

1、玻璃工艺流程：

加料

融化部

冷却

锡槽

退火

蓄热室

2、玻璃是高温熔体冷却硬化后得到的非晶态物质。

3、平板玻璃池窑的熔制部分由投料部分、融化部（分隔设备前）、分隔设备（包括气体空间分隔设备和玻璃液分隔设备）、冷却部(分隔设备之后)、成型部五部分组成。

4、投料池受侵蚀作用比较严重，尤其是在投料池的拐角处，这是由于在拐角处两面受热，散热面小，冷却条件差，又经常受到配合料的强烈侵蚀和机械磨损作用。

5、为什么玻璃池窑的胸墙要单独支撑？玻璃池窑大暄暄喳的作用是什么？ 答：1．由于各部位耐火材料的损坏情况不同，所以其热修的时间有所差异。为了便于分别进行热修，尽量减少胸墙和池壁的承重负荷，延长其使用寿命，所以将大暄，胸墙分别支撑；

2．胸墙的重力通过挂钩砖及其托板和巴掌铁传到立柱上，由立柱再传到池底的次梁和主梁上。这样大谴、胸培和窑池分成三个独立的支撑体系，最后都将负荷传递到窑底的窑柱上。大谴的推力通过喳喳作用于立柱上。

6、玻璃材料选用耐火材料的原则？

（1）根据窑炉的种类以及窑炉各部分的工作特点来合理选用耐火材料。力求做到“合理搭配、与窑龄同步”

（2）根据玻璃成分选用相应的耐火材料。

（3）根据耐火材料的使用性能来选用合适的耐火材料。（4）尽可能选用成批生产的耐火材料。（5）要避免不同耐火材料之间的接触反应。

7、冷却

8、冷却水管为什么可以对玻璃液起到部分分隔作用？P141 答：冷却水管是内部通有冷却水的无缝钢管。由于冷却水管内流通的是冷却水，所以水管管壁附近的玻璃液因温度降低而粘度增大，从而对玻璃液的流动起到阻碍作用，于是就实现了它作为玻璃液分隔装置的目的。

9、分隔装置包括玻璃液分隔装置（为了选取质量较好的玻璃液去成型）和气体空间分隔装置（为了保持冷却部的作业制度）。

其中玻璃液分隔设备有两种：浅层分隔和深层分隔。平板玻璃池窑浅层分隔装置包括卡脖、冷却水管、和窑砍，其中卡脖和冷却水管是主要的，窑砍是一种放在窑池深层的挡墙，是辅助分隔装置，不能单独使用，要和其他分隔装置配套使用。

气体空间分隔装置常在玻璃池窑的融化部和冷却部之间设置，有完全分隔和部分分隔两大类，平板玻璃池窑只用部分分隔装置，常见的气体空间分隔装置有矮碹、吊矮碹、U型吊碹、双J型吊碹。

10、蓄热室内的具体的流型：废气作为高温的热气体从上向下通过蓄热室流动，而作为冷气体的助燃空气则从下向上通过蓄热室流动。目的是使蓄热室内的格子体各个通道内的气流量及温度自然地保持均匀。

11、玻璃窑操作原理-------作业制度

玻璃池窑的作业制度具体包括：温度制度、压力制度、泡界线制度、液面制度和气氛制度。维持稳定的“四小稳”“一大稳”，“四小稳”指的是温度稳、压力稳、泡界线稳和液面稳。“一大稳”指的是热工制度稳。

12、退火窑包括

热绝缘区（保温区）：均热加热区（A区）、重要退火区（B区）、退火后区（C区）、热绝缘区与非热绝缘区的过渡区（D区）

非热绝缘区（非保护区）：热风循环冷却区（Ret区）、过渡区（E区）、强制冷却区（F区）

第四章

隧道窑与辊道窑

1、常见陶瓷窑：隧道窑（连续式、窑车式）、辊道窑（快速烧成、高效节能、自动化程度高、环保程度高）和梭式窑（用于烧制小批量、高质量、高科技、高附加值的陶瓷产品以及实验室或试验室规模的陶瓷新产品小试、中试等）。

2、隧道窑的三个带：预热带、烧成带和冷却带。

3、冷却带分为：急冷部分（有利于保留玻璃体与防止Fe2+重新被氧化以及阻隔烧成带与冷却带之间的气流交换）、缓冷部分（适应573℃时α-石英向β-石英的晶型转变）和快冷部分（提高生产速度）。

4、隧道窑有哪几种气幕？各起什么作用？

封闭气幕：将气体以一定的速度自窑顶或两侧墙喷入形成一道气帘幕，其作用是在窑头形成正压，避免冷空气通过窑门漏入窑内。

搅动气幕：将一定量的热气体以较大流速和一定角度通过位于窑顶的一排小孔喷入隧道窑内，其作用是迫使隧道窑预热带内的热气体向下流动产生搅动而使其内的气流温度更加均匀。

循环气幕：将隧道窑下部的冷气体抽出，再由循环风机将其送到同一断面的上部，其作用与搅动气幕类似。

气氛气幕：其作用是使整个断面的气氛均匀，较好的起到分隔气氛的效果。冷却气幕：其作用是避免冷空气进入窑内。

5、隧道窑的砂封和曲折密封装置的作用是什么? 砂封的作用：隔断窑车上下空间，不使热气体漏出窑外，不使冷空气漏入窖内。

曲折封闭的作用：为了防止烧成带的热量直接辐射给窑车金属部分，并使漏气阻力增加。它是在窑车与窑墙衬砖之间，以及窑车与窑车之间。

6、预热带内冷热气体分层：从烧成带流向预热带的废气，其冷热气流的混合式不均匀的，二者密度的差异就是的热气团上浮，冷气团下降，从而照成预热带内明显的气体产生明显分层。气体自然分层最直接的结果是在预热带内气流的温度不均匀。

采取措施：设立搅动气幕和循环气幕来加强气流的扰动等。

7、辊子为什么要做成空心结构/ 实验表明：辊子的抗弯强度与其壁厚成反比，即，管壁越薄，辊子的抗弯强度越高；但是辊子壁太薄，其工艺制造较为困难。并且空心辊子节约材料、减轻自重。

8、为什么辊道窑能实现快速烧成/ 其一，制品所允许的最短总烧成时间能够大大缩短（可能性）：因为辊道窑烧成过程中，单片坯釉件受到双面加热或冷却，传热的厚度小，表面与中心的温差不大，因而由温差导致的热应力也不大，座椅允许快烧。

其二：辊道窑快速加热和快速冷却能力很强（可实现性）：辊道窑具有很强的传热能力，这主要是因为单片制品无需垫板，因而受到双面加热或者双面冷却，而且辊道窑内的空间气体厚度较大，所以烟气的辐射率较大；冷却带冷风垂直吹向制品，所以冷却的对流换热系数较大。

9、辊道窑之所以比隧道窑节能是因为：

无窑车与窑具的蓄热支出；烟气量减少；可利用助燃热风助燃；加强保温。

第三篇：无机材料答案

无机材料答案 第一单元 1.C 2.加工；有用物件

3.物理学；化学；工程应用 4.水泥；玻璃；陶瓷；橡胶 5.內禀性质；外赋性质

6.材料的內禀性质只决定于材料的组成和晶体结构，而与材料的制备无关，也就是我们常说的化合物的物理性质；

7.外赋性质不仅决定于材料的组成和晶体结构，而且还与材料单晶粒尺寸、材料中的缺陷、杂质和共生相，以及材料的合成方法和加热过程等有关。第二单元

无机材料unit2答案

1.D 2.B 3.B 4.B 5.A 6.B 7.D 8.B 9.C 10.C 11.A 12.无极固态化合物；粉体材料；陶瓷材料 13.金属醇盐

14.机械的方法，即使用“反向砧板”装置；向体系中加入高压水；爆炸法 15.阴极溅射法；真空蒸发法

16.由纯物质制备；由溶液中制备；由熔体中制备；由气相制备 17.提拉法；坩埚下降法；无坩埚区熔法；焰熔法 18.硬化学

19.降温法；蒸发法

20.将水热反应中的介质水换成非水溶剂的合成方法 21.用一种气态反应物作用于一种固相反应物时，生成的气态产物被运输到反应器的另一端，在那里发生反向的分解反应，使原来的的固相反应物沉积出来的过程 22.颗粒之间以范德华力连接形成的团聚现象 23.颗粒之间以共价键形式连接形成的团聚现象

24.高温固相反应将固体原料混合，在极高的温度时化合物中的例子具有足够的动能而从他们固有的格位跳出并通过晶格扩散，跳入临近的空位，使得化学键的断裂和重新组合成为可能，而使反应可以发生。

其优点是操作简便，成本低廉。25.软化学是相对传统的无机材料的制备方法而言的，它比传统方法相比，反应的条件较为缓和，故称之为“软化学”。

26.增大反应固体原料的表面积和各种原料颗粒之间的接触面积；提高产物相的成核速率；加快离子通过各种物相特别是产物相的扩散速率。第三单元 1.A 2.D 3.A

4.点阵；基本结构单元

5.体心立方（bcc）；六方最密堆积（hcp）；立方最密堆积（ccp）和立方--六方最密堆积（hc）

6.顶点；体心；中心位置

7.立方晶系；六方晶系；四方晶系；三方晶系；正交晶系；单斜晶系；三斜晶系

8.核磁共振波谱；红外波谱；质谱

9.点阵；结构基元

10.√ 11.√ 12.√ 13.√ 14.√ 15.√

16.氟化钙结构也称萤石结构，结构中的阳离子构成立方密堆积，阴离子占据了其中全部的四面体空隙。

或者说把氟离子看成简单立方堆积，钙离子占据其中一半的立方体空隙。17.非金属单质的结构是由价电子数目决定的，由此可以得到价电子相同的化合物应当具有类似结构。

18.2dsinθ=nλ d为晶面间距，θ为入射束与反射面的夹角，λ为X射线的波长，n为衍射级数；

衍射方向和强度分别与晶体结构的点阵和结构基元相对应 19.反萤石结构 ；钙钛矿结构 ；NaCl结构；尖晶石结构 20.六方ZnS结构；NiAs结构；TiO2（金红石）结构

2.第四单元

1.B 2.B 3.C 4.C 5.费米（Fermi）能级 6.派尔斯（Peierls)效应 7.√ 8.√

9.电子在能带中的最高占据能级

10.单位能量间隔内的状态数目，即晶体轨道的数目

11.在形成分子时，原子轨道构成具有分立能级的分子轨道。晶体是由大量的原子有序堆积而成的。由原子轨道所构成的分子轨道的数量非常之大，以至于可以将所形成的分子轨道的能级看成是准连续的，即形成了能带。

12.第一过渡系列金属的d轨道径向分布比较小，而且随元素核电荷数增加，原子核对d轨道电子的束缚逐步加强，TiO中的d轨道是离域的，表现为金属性，而CrO中的d轨道基本是局域的，表现为反铁磁性。

13.TiO2中没有d电子，因此表现为半导体性质，而且是抗磁性半导体；四方结构的VO2沿c轴方向上金属离子间的距离小于Rc，因而表现为金属性。14.图见课本P73右下角

15.T=0K时，金属中低于费米能级的能量状态的占有率为1，费米能级以上能量状态占有率为0；当T>K时，低于费米能级的能量状态没有完全占据，而高于费米能级的能量状态有一定的占有率。

16.图见课本P73中部右边

17.在Fe3O4中，Fe3+离子占据四面体格位，Fe2+离子和剩余的Fe3+共同占据八面体格位，故Fe3O4属于反尖晶石结构。

18.4d和5d轨道中的电子排斥作用比较小，因此，很多4d和5d轨道中的过渡金属化合物都以低自旋状态存在，3d轨道中的电子间排斥作用较强，常出现高自旋状态；4d和5d过渡金属离子的晶体场稳定化能比较大，离子属于低自旋状态。19.在k=0时，dz2、dxy

和dx2-y2为成键晶体轨道，在k=πa

时是反键轨道，这些晶体轨道的能带随着k增加而能量上升。在k=0时，轨道，而在k=dxy和dyz构成反键晶体πa时，是成键晶体轨道，因此这两个晶体轨道的能带随k增加而下降。

一维Pt(CN)42-的能带结构图见课本P75中右图

3.第五单元 4.2.A 3.B 4.本征缺陷；掺杂缺陷。

5.Frenkel（弗伦克尔）缺陷；Schottky（肖特基）缺陷；替位缺陷。6.Frenkel（弗伦克尔）缺陷；Schottky（肖特基）缺陷。

7.与氢原子相似，体系中也存在一系列分立的能级，束缚电荷可以在能级间跃迁，使晶体带有一定的颜色，作色心。8.种类：间隙缺陷和空位缺陷 方法：是由Kroeger与Vink于1974年提出的，缺陷符号分主体部分和上下标。空位缺陷用字母V表示（acancy），右下标的元素符号表示空位缺陷所在格位。间隙缺陷的主体部分用处于间隙格位离子的元素表示，下标i表示处于间隙位置（interstitial）。9.（a)V F × VBr ×

(b)V F · VBr ·

据单电子哈密顿方程（c）和EC-0.03eV

可知：这两种F--色心的位置为E

c

-0.06eV（d）产生的电子和电子空穴

10.晶体中电子浓度随氧分压增加而下降

11.掺杂的 S m 3 离子形成替代缺陷 S m c d endmath，由于 S m 3 离子对电子的束缚能力比 C d 2

强，S m c d 缺陷的能级位于导带附近的禁带中，是一个电子陷阱。当在Cd蒸汽中加热掺杂的CdF2晶体时，Cd蒸汽在晶体表面沉积，晶体中的间隙氟离子扩散到表面生成CdF2.同时，Cd原子给出一个电子。这个电子被束缚在amath

S m c d endmath缺陷上，形成施主缺陷amath S m c d endmathx，这里的钐离子仍然是三价离子，电子组态为amath f 5.束缚在 S m c d x上的电子容易电离到导带上去，材料显示出n型半导体性。

第六单元

1.D 2.A 3.D 4.热力学、动力学

5.两种物相的晶胞体积、熵 6.热容、膨胀系数、压缩系数

7.如果指定了温度或指定了压力的情况下，相律可以写成P +F=C+ 1.8.M点上时的温度下，体系中只含有一个AB共熔体； 到M点（温度为S1）时，固相为A，液相为L1； 当温度为S2时，固相A和液相L2；

温度为Se时，表示液相可以存在的最低温度，E点为三相共存点，体系中有固相A、固相B和AB共熔体；

温度继续下降，体系中只含有固相A和固相B

9.在单相图中（F=2）体系的温度和压力可以独立变化，相图中表示为一定的区域。两相区只有一个独立变量（F=1），温度或压力是相互关联的，相图中表示为曲线（两相线））。三相区中没有独立变量（F=0)，相图中用点表示（三相点）。

10.一级相变：自由能的一阶微商规定的热力学参量在相变过程中不连续

二级相变：自由能的二阶微商描述的热力学参量的不连续的相变过程

11.YBO3在发生温度诱导（低温到高温）相变时相变的类型为一级相变，晶体中B-O结构单元部分断裂、B配位数由4变为3，和结构由低温的很接近高对称的六方结构B3O9 9-变为BO3 3-。

12.随温度的升高，CsCl将由CsCl简单立方结构转变为NaCl的面心立方结构，金属离子的配位数从8减小到6，高温物相的摩尔体积增加了10.3cm3，并且具有更高的对称性。

一般规律:在高压下，结构向体积减小、配位数增加的方向转变，这和温度诱导相变的情况是相反的。

第七单元

1.A 2.D 3.C 4.A 5.B 6.D

7.标量；零阶常量

8.矢量；一阶常量

9.二阶张量

10.21；10

11.不变；降低

12.√

13.×

14.×

15.√

16.√

17.×

18.√

19.Neumann规则：晶体任一物理性质所具有的对称性，必然包括晶体点群的全部对称操作。

20.Curie规则：晶体在受到外场作用后，晶体的对称操作仅保留晶体原有对称操作中与外场一致的部分。

21.Neumann规则和Curie规则是讨论晶体对称性与物理性质对称性之间关系的基本原则，也是晶体物理学的基础。Curie规则讨论的是外加物理场对晶体对称性的影响，而Neumann规则是讨论物理性质与晶体对称性之间的联系。

22.所有非金属材料都具有介电性质，32种点群晶体都有介电性质。除432以外，不具有中心对称的晶体都具有压电性质。在不具有中心对称的点群中，有10种为极性晶体，具有热释电性。

凡具有中心对称的晶体都不具有奇数阶张量描述的物理性质；用偶数阶张量描述的物理性质都是中心对称的，所有晶体都具有这类物理性质；只有极性晶体才具有一阶张量描述的物理性质。

第八单元

1.D 2.B 3.C 4.A 5.D 6.C 7.CAB 8.B 9.禁带比较宽

10.矢量；10种极性点群的晶体

11.电子位移极化；离子位移极化；固有电偶极的取向极化；空间电荷极化 12.晶体的自发极化随温度而变化的现象；红外探测器件 13.一定；不一定

14.由于温度的变化,热释电晶体和压电陶瓷等会出现结构上的电荷中心相对位移,使它们的自发极化强度发生变化,从而在它们的两端产生异号的束缚电荷

15.在应力作用下，一些电介质晶体发生极化，在对应的晶面上产生电荷 16.热释电材料的自发极化随温度而变化的性质。在应用中，要求材料的红外吸收系数较大、介电常数小、介质损耗tanδ小、密度小且易加工成型等。17.图见课本P158 18.因为绝大部分的热释电材料自发极化反转需要较高的外加电场，而且所需电场高于击穿电压，所以材料就无法表现出铁电性质。

19.（1）四方结构的BaTiO3可以具有铁电性质，但不具有热释电性质。

（2）立方结构的BaTiO3具有介电性质，压电性质和热释电性质

20.石英晶体沿着【120】方向施加压力可以影响沿此方向上的偶极矩，但正负电荷中心并不改变，不能产生压电效应。只有在【100】方向上的力可以改变电荷分布，所以可以产生压电效应；

当石英晶体受到均匀加热时，电荷沿各个极轴方向上的位移都相同，即极化互相抵消，因此晶体不表现宏观电极化，也就没有热释电性质。

第四篇：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。

第五篇：无机材料作业

无机材料工艺教程作业

无机材料作业

B13020906 曲磊

1.了解一种材料，写出起组成，工艺，结构及性能。硅酸盐水泥：硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料加适量石膏磨细而成，不参加任何混合材。

经过破碎及预均化，生料制备，生料均化，预热分解，水泥熟料的烧成，水泥粉磨过程制造。

具有强度高，凝结硬化快，抗冻性好，耐磨性好和不透水性强等优点。

2.简述胶凝材料的种类。

胶凝材料可以分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。沥青和树脂属于有机胶凝材料，无机胶凝材料按照硬化条件又可以分为水硬性和非水硬性两类。水硬性凝胶材料在掺水后，既能在空气中硬化又能在水中硬化，通常称为水泥。非水硬性凝胶材料只能在空气中硬化，故又称为气硬性凝胶材料，如石灰和石膏等。

3.通用硅酸盐水泥的国家标准规定的废品，不合格品。化学要求、物理要求中任何一项不符合标准技术要求时，判定为不合格品；水泥包装标识中水泥名称、强度等级、生产者名称和出厂编号不全时，判定为包装不合格。只有各项技

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术指标检验合格或者水泥强度等级按照规定龄期确认合格后方可出厂，每批水泥出厂时应附有质量保证书。4.硅酸盐水泥的化学组成和矿物组成分别有哪些？

化学组成：硅酸盐水泥熟料主要由氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化铁四种氧化物组成，通常在熟料中占94%左右。同时，含有约5%的少量其他的氧化物，如氧化镁，硫酐、氧化钛、五氧化二磷以及碱等。

矿物组成：在水泥熟料中，氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁不是以单独的氧化物存在，他们经常在高温煅烧后，以两种或两种以上的氧化物反应生成多种矿物，其结晶细小，通常为30-60微米。因此，水泥的熟料是结晶细小的多种矿物的集合体。在硅酸盐水泥熟料中主要存在以下四种矿物：

1硅酸三钙 ○2硅酸二钙 ○3铝酸三钙 ○4铁相固溶体 ○ 另外，熟料中还含有少量的游离氧化钙、方镁石、含碱矿物以及玻璃体等。通常，熟料中硅酸三钙和硅酸二钙的总含量占75%左右，合称为硅酸盐矿物；铝酸三钙和铁铝酸四钙的总含量占22%左右。在煅烧过程，后两种矿物与氧化镁。碱等，在1250-1280摄氏度开始逐渐融成液相，以促进硅酸三钙的顺利形成，故称为溶剂矿物。

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5.物料破碎的定义和目的？常用的破碎机械有几种？

破碎：使大块的物料碎裂成小块物料（>3mm）的过程称为破碎。目的：将大块的物料破碎成小块后，便于他们的运输、储存、预均化、混合、配料和粉磨等。

在水泥生产企业，使用较为广泛的是锤式破碎机。其他的还有环锤式，双齿辊式，锤式，反击式，辊式。6.新型干法水泥预分解窑系统的组成和工艺过程。

预分解窑系统由预热器、分解炉、回转窑、冷却机和煤粉燃烧器组成。预分解窑的生产流程有多种，一般工艺流程如下图所示。

7.简述水泥的水化过程

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硅酸盐水泥的水化过程：硅酸盐水泥是由多种熟料矿物和石膏共同组成，加水后，C3S迅速析出Ca(OH)2,所掺的石膏和熟料所含的碱也很快溶于水。一席，水泥的水化在开始之后，基本上是在含碱的氢氧化钙和硫酸钙溶液中进行的。液相的组成依赖于水泥中的各组成的溶解度，但是液相组成反过来也会影响到个熟料矿物的水化速率。

具体过程如下，水泥加水后，C3A立即发生反应，C3S和C3AF也很快水化，C2S则较慢；由于钙矾石的不断生长，使液相中SO4 逐渐减少并在消耗尽之后，就会有单硫型水化硫铝（铁）酸钙出现；若石膏不足，还有C3A和C4AF剩余，则会形成单硫型水化物与C4（A，F）H13的固溶体，甚至单独的C4（A，F）H13，而后者再逐渐转变成等轴晶体C3（A，F）H6。

如图所示为硅酸盐水泥在水化过程的放热曲线，其形式与C3S的基本形式基本相同，据此可将水泥的水化过程简单的划分为三个阶段。

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（1）钙矾石的形成期（2）C3S的水化期（3）结构形成和发展期

8.混合材的分类？利用粉煤灰做混合材的意义？

根据来源，混合材分为天然的和人工的（主要是工业废渣），但是通常根据混合材的性质及其在水化过程中所起的作用，分为活性混合材和非活性混合材两大类。

煤粉灰具有是具有一定活性的火山灰质混合材，其活性主要来自低铁玻璃体，其含量越高，则活性越高；适应、莫来石、赤铁矿和自铁矿含量多时，粉煤灰活性下降。粉煤灰水泥在性能上具有干缩性小，抗裂性强，配置混凝土和易性好，水化热低，以及对碱-集料反应有一定的抑制作用等。9.简述用水泥回转窑处置城市生活垃圾的方法和意义。方法：垃圾收集车运送的垃圾在垃圾储仓内储存，用行车进

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行搅拌和均化，然后被送至破碎机。垃圾被破碎后继续用行车进行均化，然后经由供料装置被定量送至气化炉中。垃圾与炉内的高温流动介质充分接触，一部分通过燃烧向流动介质提供热源；另一部分气化后形成可燃的气体被送至分解炉进行燃烧，然后经过预热器及废气处理系统净化后排出，同时，垃圾中的不可燃烧物在流动的介质中沉降移动，并从炉底卸除。从不燃物中分选出的金属可以回收利用，其余灰渣则可作为水泥的原料。

意义：改善了人们的生存环境，将生活垃圾变成了生产水泥的一部分能源，节约了处理生活垃圾的费用，剩余的残渣可以作为水泥的原料，实现了良性循环，在提升了资源利用的同时也创造了较大的经济利益，更为重要的是保护了人类赖以生存的自然环境。符合资源节约型，环境友好型社会。