无机非金属原料常识点

母婴用户    2019-10-15 15:25     浏览 33333 

  

无机非金属原料常识点

  无机非金属材料知识点 一、重要概念 1、 无机非金属材料 ①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。 ②是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 2、 陶瓷 ①从制备上开看,陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 ②从组分上来看,陶瓷是多晶、多相(晶相、玻璃相和气相)的聚集体。 3、 玻璃 ①狭义:熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质 ②一般:若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质,则不管其组 成如何都可称为玻璃(具有玻璃转变温度 Tg) 。 玻璃转变温度:热膨胀系数和比热等物理性质的突变温度。 具有 Tg 的非晶态材料都是玻璃。 4、 水泥 凡细磨成粉末状,加入适量水后,可成为塑性浆体,既能在空气中硬化,又 能在水中硬化, 并能将砂、 钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料, 石、 通称为水泥。 5、 耐火材料 耐火度不低于 1580℃的无机非金属材料 6、 复合材料 复合材料是两种或两种以上物理、 化学性质不同的物质组合而成的一种新的 多相固体材料。 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。 可以通过材料设计使各组分的性 能互相补充并彼此关联,从而获得更优秀的性能。 二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤 原材料的制备 → 坯料的成型 → 坯料的干燥 → 制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 ①可塑性原料:黏土质陶瓷成瓷的基础(高岭石、伊利石、蒙脱石) ②弱塑性原料:叶蜡石、滑石 ③非塑性原料:减塑剂:石英 助熔剂:长石 3、坯料的成型的目的 将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品 使坯料具有必要的机械强度和一定 半成品, 半成品 的致密度 4、陶瓷的成型方法 ①可塑成型:在坯料中加入水或塑化剂,制成塑性泥料,然后通过手工、挤压或 机加工成型; (传统陶瓷) ②注浆成型:将浆料浇注到石膏模中成型 ③压制成型:在金属模具中加较高压力成型; (特种陶瓷) 5、烧结 将初步定型密集的粉块(生坯)高温烧成具有一定机械强度的致密体。 固相烧结:烧结发生在单纯的固体之间 液相烧结:有液相参与,加助溶剂产生液相 好处:降低烧结温度,促进烧结 6、陶瓷的组织结构:晶相、玻璃相、气相 陶瓷的组织结构:晶相、玻璃相、 ①晶相:陶瓷的主要组成;分为主晶相和次晶相 ②玻璃相:玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等不利,不能成为陶瓷 的主导组成部分。 玻璃相在陶瓷中的作用:粘结:粘结晶粒,填充空隙,提高致密度 降低烧成温度,促进烧结 ③气相:气孔;降低强度,造成裂纹。 7、 陶瓷力学性能的特点 ①硬度:高 ③塑性:塑性极差 ②强度:抗拉强度很低、抗压强度非常高 ④韧性:韧性差、脆性大 8、 陶瓷热学性能的特点 ①导热性:差,良好的绝热材料 ②热稳定性(抗热震性) :概念:材料承受温度的急剧变化而不至于被破坏的能 力。 陶瓷抗热震性一般较差 9、 结构陶瓷 ①概念:能作为工程结构材料使用的陶瓷,一般具有高强度、高硬度、高弹性模 量、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优异性能,可以承受金属材料和高分 子材料难以胜任的严酷工作环境。 ②常见种类:Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4…陶瓷 ③应用:…… 10、 10、 陶瓷增韧技术: 机理:阻碍裂纹的扩展】 【机理 陶瓷增韧技术: 机理:阻碍裂纹的扩展】 【 ①相变增韧:相变可吸收能量; 体积膨胀可松弛裂纹尖端的拉应力,甚至产生 压应力。 ②微裂纹增韧:温度变化引起的热膨胀差或相变引起的体积差,均会产生弥散分 布的微裂纹; 微裂纹与主裂纹联结, 使主裂纹分叉, 改变主裂纹尖端应力场, 吸收其能量, 阻碍其扩展。 ③第二相颗粒弥散增韧:在基体中弥散分布的第二相颗粒阻碍裂纹的扩展。 ④与金属复合增韧:金属是一种韧性相,通过其自身的塑性变形,可松弛裂纹尖 端应力,并吸收裂纹能量。 ⑤增强纤维或晶须增韧阻碍裂纹扩展。 11、 11、功能陶瓷 概念:具有光、电、磁、声、力、生物、化学等功能的陶瓷材料。 12、 12、透明陶瓷 ①概念:能透过可见光的陶瓷材料 ②使陶瓷透明的方法: 不透明原因:杂质、气孔、晶界使光线吸收和散射 透明的手段:采用高纯度、高细度的原料,同时掺入添加物或采取其他工艺 上得措施,把气孔充分排除,适当控制晶粒尺寸,使制品接近 于理论密度,尽可能减少陶瓷材料对光的吸收和散射 13、 13、压电陶瓷 ①压电效应:机械力→应变?表面荷电 ②压电陶瓷是一种多晶烧结体 ③压电陶瓷的压电效应机理:材料内部自发极化产生电畴。 极化处理前:电畴分布无序,宏观极化强度为零。 极化处理后: 电畴在一定程度上按外电场取向排列, 宏观极化强度不为零, 表现为束缚电荷。 机械作用导致电畴转向,束缚电荷发生变化。 压电陶瓷只有经极化处理后才具有压电效应。 压电陶瓷只有经极化处理后才具有压电效应。 14、 14、热释电陶瓷 ①热释电效应:温度变化→应变?表面荷电 ②机理:跟压电陶瓷类似 15、 15、半导体陶瓷 PTC 半导体陶瓷: ①PTC 效应:正电阻温度系数效应 ②应用:限流、恒温发热、过热保护…… 三、玻璃知识点 1、可形成玻璃的物质 ①硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐 ④金属 ⑤高分子 2、玻璃制备方法的通性 使材料不发生结晶、 使材料不发生结晶、或破坏晶体的有序结构使其非晶化 ①熔体冷却法:冷却速度必须大于原子调整成晶体的速度。 ②非熔融法:气相沉积法、水解法、高能射线辐照法、冲击波法、溅射法等。 3、玻璃性能上的通性 ①各向同性:玻璃态物质的质点排列无规则,满足统计均匀分布,因此其物理、 化学性质在任何方向都是相同的 ②介稳性:玻璃介于熔融态和晶态之间,属于介稳态 ③无固定熔点 ④物理化学性质的渐变性:玻璃态物质从熔融状态冷却(或加热)过程中,其物 理化学性质产生逐渐、连续地变。 4、形成玻璃的手段 ①冷却速度足够快 冷却速度快到足够使熔体中原子来不及重组成有序的点阵,从而使液态或气 态的无定形结构得以被保留。 ②使原子无序堆积,不形成晶格。 ③破坏晶体的有序结构,使之非晶化机械研磨;高能辐照、强冲击波。 5、传统玻璃熔制 玻璃液的澄清:排除液中的可见气泡 玻璃液的均化:消除尚未熔化的砂粒、条纹等不均匀相,以保证玻璃液中化 学组分的均匀,温度较高,为 1200~1400℃,此时玻璃液粘度极小。 6、玻璃形成的热力学条件 同组成的晶体与玻璃体的内能差别越大, 玻璃越容易结晶, 即越难形成玻璃。 7、玻璃形成的动力学条件 形成玻璃的关键是熔体的冷却速度(粘度增大的速度)大于质点排列成晶体 的速度 8、玻璃形成的结晶化学条件 ①熔体中阴离子团的聚合程度 阴离子团低聚合:位移、转动、重排容易,易调整成晶体,不易形成玻璃。 阴离子团高聚合:位移、转动、重排困难,难调整成晶体,容易形成玻璃。 ②重金属氧化物 ③硫化物、卤化物 ②化学键的性质 只有当离子键和金属键向共价键过渡时,形成由离子—共价、金属—共价混 合键所组成的大阴离子时,就最容易形成玻璃。 ③化学键的强度 网络形成体氧化物:能单独形成玻璃,如 SiO2、B2O3、P2O5、GeO2。 网络变性体氧化物:不能单独形成玻璃,但能改变网络结构,一般使结构变 弱,如 Na2O、K2O、CaO。 网络中间体:两者之间,能改善玻璃性能,如 Al2O3、TiO2、ZnO、BeO。 9、氧化物玻璃的无规网络模型 结构单元:金属离子——氧多面体 正离子在多面体中央;氧在顶角,为公共氧,一个氧最多与两个形成网络的 正离子相连。 多面体顶角无规则相连,通过公共氧(桥氧)搭成无规则网络。 R2O 或 RO(如 Na2O、CaO) ,氧桥被切断出现非桥氧。 10、 10、氧化物玻璃的晶子模型 晶子:晶格极不完整、有序区域极小的晶体。 晶子模型:晶子分散在无定形介质中,晶子与无定形区域无明显界限。 玻璃有近程有序,远程无序的结构特点。 玻璃有近程有序,远程无序的结构特点。 11、 11、高分子玻璃的结构模型 无规线团模型:分子链成无规线团状,各线互相交织、互相穿插。 12、 12、金属玻璃的结构模型 无规硬球堆积模型:把原子视为硬球,尽可能地紧密堆积,球的排列是无规 则的(金属键无方向性,原子具有密堆倾向) 。 13、 13、硼反常 在 B2O3 中加入加 R2O,刚开始加时,和硅酸盐相反,非但不会破坏桥氧, 反而加固网络。这是因为刚开始加 R2O 时,R2O 给出了游离氧,使一部分硼由三 角体[BO3]变成四面体[BO4]。 14、 14、微晶玻璃 将加有成核剂的特定组成的基础玻璃,在一定温度下热处理后,就会变成具 有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料,又称玻璃陶瓷。 四、水泥知识点 1、硅酸盐水泥 熟料 + 石膏; 也称为纯熟料水泥,又叫波特兰水泥。 2、普通硅酸盐水泥(普通水泥) 普通硅酸盐水泥(普通水泥) 熟料 + 石膏 + 5%~20%的混合材料 3、矿渣硅酸盐水泥(矿渣水泥) 矿渣硅酸盐水泥(矿渣水泥) 熟料 + 石膏 + 20%~70%的粒化高炉矿渣 4、火山灰质硅酸盐水泥(火山灰水泥) 火山灰质硅酸盐水泥(火山灰水泥) 熟料 + 石膏 + 20%~40%的火山灰质材料 5、粉煤灰硅酸盐水泥(粉煤灰水泥) 粉煤灰硅酸盐水泥( 煤灰水泥) 熟料 + 石膏 + 20%~40%的粉煤灰 6、硅酸盐水泥熟料的化学成分 氧化钙(CaO)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化铁(Fe2O3) 7、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁酸铝四钙、玻璃相 8、生成硅酸盐水泥熟料所用的工业原料 石灰质原料、粘土质原料和校正性原料 9、石膏在水泥中的作用 石膏的作用主要是调节凝结时间;适量的石膏对提高水泥强度有利,尤其是 早期强度;但石膏也不宜过多,否则会使水泥产生体积膨胀而使强度降低,甚至 影响水泥的安定性。 10、硅酸盐水泥的生产工艺:两磨一烧 硅酸盐水泥的生产工艺: 硅酸盐水泥的生产工艺 生料的配制与磨细 分的熟料矿物 → 10、 10、水泥的强度等级 → 将生料煅烧使之部分熔融形成以硅酸钙为主要成 将熟料与适量石膏或适量混合材料共同磨细为水泥。 五、耐火材料知识点 1、耐火材料按其主成分的化学性质可分为 酸性:含较多 SiO2;硅质、半硅质、黏土质 中性:碳质、高铝质、铬质 碱性:含大量的 MgO 和 CaO;镁质和白云石质耐火材料(强碱性) ;铬镁系、 镁橄榄石质、尖晶石耐火材料(弱碱性) 2、几个指标 气孔率 = 气孔气体/制品总体积(表观体积) 体积密度:试样烘干后的质量与其体积之比值,即制品单位体积(表观体积) 的质量。 真密度:耐火材料的质量与其真体积(即不包括气孔体积)之比。 3、耐火材料热导率 ~ 气孔 耐火材料中所含气孔对其热导率的影响最大。一般说来,气孔率越大,热导 率越低。 4、耐火度 耐火材料在无荷重条件下,抵抗高温作用而不熔化的性质。 无机非金属材料知识点_理学_高等教育_教育专区。无机非金属材料知识点 一、佛山家具配件公司黄页,重要概念 1、 无机非金属材料 ①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。 ②是除有机高分子材料和金属材料

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