无机非金属材料概论绪论
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材料科学概论第四章无机非金属材料.
2. 玻璃相 玻璃相是陶瓷材料中原子不规则的组成部分，其 结构如同玻璃。 (1) 玻璃相作用 ① 粘连晶体相，填充晶体相间空隙，提高材料 致密度； ② 降低烧成温度，加快烧结； ③ 阻止晶体转变，抑制其长大； ④ 获得透光性等玻璃特性； 但是，对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热耐 火性等不利。因此，不能成为陶瓷的主导组成部分， 一般含量在20%-40%。
总结
陶瓷材料具有高耐热性、高化学稳定性、高
的硬度和良好的抗压能力。 但脆性很高，温度急变抗力很低，抗拉性能 差。
4.2 普通陶瓷材料
生 产 工 艺 过 程
烧结过程：目的是通过一系列物理化学变化，
去除坯内所含有溶剂、黏结剂、塑化剂等，减少 坯体中的气孔，增强颗粒间的结合强度。
蒸发阶段（室温-300℃）：脱水 氧化物分解和晶型转化阶段（300-950℃）：发 生物理化学反应，包括黏土脱水；有机物、无 机物氧化；碳酸盐等分解；石英的晶型转变。 玻化成瓷期（950℃-烧成温度）：烧成阶段 冷却阶段（烧成温度-室温）
三、陶瓷材料的相组成及其结构
陶瓷包括三种相： 晶体相、玻璃、气相
1. 晶体相 是陶瓷的主要组成相。有硅酸盐、氧化物和 非氧化合物等。其结构、形态。数量及分布决定 陶瓷的主要性能和应用。 (1) 硅酸盐 陶瓷常为多晶，可分为主晶相、次晶相及第 是普通陶瓷的主要原料，结合键为离子键与 三相，陶瓷的性能主要取决于主晶相。 共价键的混合键。 构成硅酸盐的基本单元是硅氧四面体。
陶器
陶器
陶器
元代
一、陶瓷材料的分类
唐山骨质瓷茶器
建筑卫生陶瓷
电瓷
二、陶瓷材料的结合键
离子键特点：结合力是正、负离子间的 静电作用力，没有方向性。离子晶体强度高、 硬度高、熔点高，但是脆性大、无延展性， 受热膨胀小，且完整晶体多为透明。 共价键特点：结合力很大，具有方向性 和饱和性。共价晶体强度高、硬度高、熔点 高、但是脆性大、无延展性，受热膨胀小。
无机非金属材料1
人 造 关 节
新型无机非金属材料简介
1、结构材料——高温结构陶瓷 高温结构材料与金属材料的性能比较 耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。 易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用 (1) 氧化铝陶瓷 高纯氧化铝透明陶瓷管 性 能 用 途 氧化铝陶瓷制品 熔点高 硬度大 透明、耐高温 坩埚、高温炉管 刚玉球磨机 高压钠灯灯管
无机非金属材料
课程内容
绪论 无机非金属材料的基本性质 无机胶凝材料 水硬性胶凝材料 陶瓷 玻璃 天然和人造金刚石 耐火材料
1 绪论
1.1 定义和研究内容 定义：无机非金属材料学是一门多学科相互 定义：无机非金属材料学是一门多学科相互 交叉的新兴学科， 交叉的新兴学科 ， 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 成分 和 制备工艺 、 组织结构 、 材料性能 和 使用 性能四个要素 以及它们之间相互关系的科学。 四个要素， 性能 四个要素 ， 以及它们之间相互关系的科学 。 无机非金属材料亦称为硅酸盐材料 硅酸盐材料， 无机非金属材料亦称为 硅酸盐材料 ， 其中陶瓷 材料应用最广泛， 历史最悠久， 材料应用最广泛 ， 历史最悠久 ， 故国际上又将 无机非金属材料称为陶瓷材料 陶瓷材料。 无机非金属材料称为陶瓷材料。 研究和学习无机非金属材料就要从结构入手， 研究和学习无机非金属材料就要从结构入手， 认识结构及其性能的关系， 进而掌握结构、 认识结构及其性能的关系 ， 进而掌握结构 、 性 应用三者之间的关系。 能、应用三者之间的关系。
成形工艺简易。提高工作温度是研制的重要课题。 成形工艺简易。提高工作温度是研制的重要课题。各 种塑料、合成橡胶和合成纤维将有很大发展， 种塑料、合成橡胶和合成纤维将有很大发展，成为重 要的新材料
无机非金属材料导论-绪论资料
玻璃不是晶体也不是纯净物
玻
定义
特性
实例
璃
态 物 质
没有一定的熔点
而在某一温度范 围内逐渐软化的 物质。(介于晶体
没有
固定的 熔点。
玻璃
与非晶体之间)
思考：
玻璃为什么会被人工吹制成各种形状？
普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔合在 一起形成的物质，主要成分是SiO2。玻璃不是晶 体，而是玻璃态物质，这类物质没有固定的熔 点，而是在某个温度范围内逐渐软化，在软化 状态时，可被吹制成任何形状的制品。
功能材料——利用材料所具有的电、磁、 光、声、热等特性和效应以实现某种功能 的材料。
生活中的无机非金属材料
⑴玻璃、水泥、陶瓷 ⑵石英钟表 ⑶手表上轴承(人造红宝石) Al2O3 ⑷金刚石钻头 ⑸彩电（荧光材料） ⑹煤气炉中的电子打火 (压电陶瓷) ⑺海底电缆（光导纤维） ⑻电脑的CPU（单晶硅） ⑼隐形飞机（特殊光学材料）
无机非金属材料
什么是材料？
材料是人类赖以生 存和发展的物质基础，是人类 进步的一个重要里程碑。
（制的第一种材料：陶）
• 材料是具有一定配比的若干相互作用的元 素组成、具有一定结构层次和确定性能， 并能用于制造物品、器件、构件、机器或 其他产品的物质。
• 材料是物质，但不表示所有物质都可以称 为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、 食物和药物，一般都不算是材料。
常
红玻璃 化，然光后导急纤速维冷：却19，64年8月华裔
见
化学仪器玻得械璃到强钢度科璃如化比学纤试玻普家维管璃通高代等。玻锟替其璃首金机大先属提导出线用，玻被
玻
光学仪器玻4璃——誉比6倍如为头，放“发不大纤丝易镜维还破光细碎学的。之一父对”光。导
玻
定义
特性
实例
璃
态 物 质
没有一定的熔点
而在某一温度范 围内逐渐软化的 物质。(介于晶体
没有
固定的 熔点。
玻璃
与非晶体之间)
思考：
玻璃为什么会被人工吹制成各种形状？
普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔合在 一起形成的物质，主要成分是SiO2。玻璃不是晶 体，而是玻璃态物质，这类物质没有固定的熔 点，而是在某个温度范围内逐渐软化，在软化 状态时，可被吹制成任何形状的制品。
功能材料——利用材料所具有的电、磁、 光、声、热等特性和效应以实现某种功能 的材料。
生活中的无机非金属材料
⑴玻璃、水泥、陶瓷 ⑵石英钟表 ⑶手表上轴承(人造红宝石) Al2O3 ⑷金刚石钻头 ⑸彩电（荧光材料） ⑹煤气炉中的电子打火 (压电陶瓷) ⑺海底电缆（光导纤维） ⑻电脑的CPU（单晶硅） ⑼隐形飞机（特殊光学材料）
无机非金属材料
什么是材料？
材料是人类赖以生 存和发展的物质基础，是人类 进步的一个重要里程碑。
（制的第一种材料：陶）
• 材料是具有一定配比的若干相互作用的元 素组成、具有一定结构层次和确定性能， 并能用于制造物品、器件、构件、机器或 其他产品的物质。
• 材料是物质，但不表示所有物质都可以称 为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、 食物和药物，一般都不算是材料。
常
红玻璃 化，然光后导急纤速维冷：却19，64年8月华裔
见
化学仪器玻得械璃到强钢度科璃如化比学纤试玻普家维管璃通高代等。玻锟替其璃首金机大先属提导出线用，玻被
玻
光学仪器玻4璃——誉比6倍如为头，放“发不大纤丝易镜维还破光细碎学的。之一父对”光。导
无机非金属材料概论 教学大纲
无机非金属材料概论一、课程说明课程编号：060509Z10课程名称：无机非金属材料概论/ Introduction to Inorganic non-metallic materials课程类别：必选修/学科专业基础课程学时/学分：32/2.0先修课程：《无机化学》、《物理化学》、《固体物理》、《硅酸盐物理化学》、《材料科学基础》、《无机材料物理性能》等适用专业：材料科学与工程教材、教学参考书：1、林宗寿主编．无机非金属材料工学．武汉：武汉工业大学出版社，20082、王培铭主编．无机非金属材料学．上海：同济大学出版社，19993、王琦主编．无机非金属材料工艺学．哈尔滨工业大学出版社，2010二、课程设置的目的意义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、硼酸盐等物质组成的材料，主要包括玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料和无机非金属基复合材料等非金属类材料。
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。
《无机非金属材料概论》课程设置的目的与意义如下：1、《无机非金属材料概论》是材料科学与工程专业培养方案中的主干课程和专业基础课程，是学生的必修的一门重要专业课程，也是学生在校形成专业知识结构的关键环节。
通过该课程的学习，使学生掌握无机非金属材料的制备原理和生产过程，工艺流程的共性和影响因素，从而对无机非金属材料的性能、生产过程、应用和发展有较全面的了解。
2、《无机非金属材料概论》课程目的是加强学生的基础知识，拓宽知识面，使学生建立无机非金属材料系统知识体系，为专业模块课程的学习奠定扎实的专业基础知识与理论。
同时是不断利用材料科学及其他相邻学科的发展成就，实现按使用性能要求来设计和制造无机非金属材料的目标。
第四章----无机非金属材料【可编辑全文】
可编辑修改精选全文完整版第四章无机非金属材料第一节概述一、无机非金属材料的定义除金属和高分子材料以外的固体材料以金属元素或非金属元素的化合物或非金属元素单质为组元，原子与原子之间通过离子键和共价键而键合，主要组成成分大多为硅酸盐类，因此有时也称为硅酸盐材料。
二、化学键的特点☺化学健主要是离子键、共价健以及它们的混合键；☺硬而脆、韧性低、抗压不抗拉、对缺陷敏感；☺熔点高，具有优良的耐高温和化学稳定性；☺一般自由电子数目少、导热性和导电性较小；☺耐化学腐蚀性好；☺耐磨损。
四、无机非金属材料的分类传统无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。
无机非金属材料传统无机非金属材料——硅酸盐材料新型无机非金属材料——半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等1、玻璃态材料－熔融后，在低温下仍保持熔体结构的固态物质2、陶瓷材料－粉末状材料经过成型和烧结形成的多相固体材料3、水泥－能够在水或空气中硬化的水硬性粉体材料4、耐火材料－指能够耐高温（耐受1580度以上温度）的固体材料，包括耐火砖、耐火纤维和耐火水泥等五、无机非金属材料在自然界的分布分布广泛，存在形式多样，有晶体结构和非晶态结构，有人工产品也有天然产物六、无机非金属材料的加工工艺包括热加工工艺和冷加工工艺第二节陶瓷一、陶瓷材料的分类及性能1、普通陶瓷（传统陶瓷）指以天然硅酸盐为原料，经过粉碎、成型、烧结制成的固体材料和器皿。
包括日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、绝缘陶瓷、化工陶瓷等。
2、现代陶瓷（特种陶瓷）一般指以高纯度化工原料或人工合成材料为原料烧结成的固体材料。
也称为新型陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷、高性能陶瓷等。
根据功能分类有电子陶瓷、光学陶瓷、高硬度陶瓷等根据化学成分划分有氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等（碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等）。
根据使用性质划分有结构陶瓷（工程陶瓷）和功能陶瓷。
3、陶瓷材料的相组成及结构：陶瓷的组成相主要有晶体相、玻璃相和气相结构。
无机非金属材料ppt课件
熔融法制备无机非金属材料的缺点是制备出的无机非金属材料结构不够致密，性能不够优异。
热解法制备的无机非金属材料有炭黑、石墨、碳纤维等。
热解法制备无机非金属材料的缺点是制备出的无机非金属材料结构不够致密，性能不够优异。
烧结法是一种将粉末状的物质加热到高温状态，使其发生物理和化学变化，最终形成致密化块状无机非金属材料的方法。
热膨胀系数
无机非金属材料的热膨胀系数差异较大，有些材料在加热时膨胀较小，适用于高温或温度变化较大的环境。
电导率与绝缘性：大多数无机非金属材料具有较高的绝缘性能，是良好的电绝缘材料。例如，陶瓷、玻璃和某些特种水泥可用于高压电器和电子设备的绝缘结构。
折射率与光学常数
无机非金属材料的折射率较高，决定了它们在光学仪器、光纤通讯和照明系统等领域的应用价值。不同材料的光学常数（如折射率、消光系数和色散等）决定了它们在特定波长范围内的光学行为。
烧结法制备无机非金属材料的优点是制备出的无机非金属材料结构致密，性能优异。
烧结法制备无机非金属材料的缺点是制备过程需要高温条件，能耗较高，同时制备出的无机非金属材料尺寸较小。
烧结法制备的无机非金属材料有陶瓷、玻璃、耐火材料等。
无机非金属材料的性能特点
硬度
韧性
强度与断裂韧性
疲劳性能
无机非金属材料的硬度通常较高，具有较好的耐磨性和耐压性能。例如，陶瓷材料具有极高的硬度，广泛用于切割工具、磨料和轴承等领域。
A
B
D
C
化学气相沉积法
利用化学反应产生气体，在气体的扩散和迁移过程中，通过化学反应生成无机非金属材料。
溶胶-凝胶法
将无机盐或金属醇盐溶解在合适的溶剂中，经过水解、缩聚等化学反应，形成稳定的溶胶，再经干燥、烧结固化制备无机非金属材料。
热解法制备的无机非金属材料有炭黑、石墨、碳纤维等。
热解法制备无机非金属材料的缺点是制备出的无机非金属材料结构不够致密，性能不够优异。
烧结法是一种将粉末状的物质加热到高温状态，使其发生物理和化学变化，最终形成致密化块状无机非金属材料的方法。
热膨胀系数
无机非金属材料的热膨胀系数差异较大，有些材料在加热时膨胀较小，适用于高温或温度变化较大的环境。
电导率与绝缘性：大多数无机非金属材料具有较高的绝缘性能，是良好的电绝缘材料。例如，陶瓷、玻璃和某些特种水泥可用于高压电器和电子设备的绝缘结构。
折射率与光学常数
无机非金属材料的折射率较高，决定了它们在光学仪器、光纤通讯和照明系统等领域的应用价值。不同材料的光学常数（如折射率、消光系数和色散等）决定了它们在特定波长范围内的光学行为。
烧结法制备无机非金属材料的优点是制备出的无机非金属材料结构致密，性能优异。
烧结法制备无机非金属材料的缺点是制备过程需要高温条件，能耗较高，同时制备出的无机非金属材料尺寸较小。
烧结法制备的无机非金属材料有陶瓷、玻璃、耐火材料等。
无机非金属材料的性能特点
硬度
韧性
强度与断裂韧性
疲劳性能
无机非金属材料的硬度通常较高，具有较好的耐磨性和耐压性能。例如，陶瓷材料具有极高的硬度，广泛用于切割工具、磨料和轴承等领域。
A
B
D
C
化学气相沉积法
利用化学反应产生气体，在气体的扩散和迁移过程中，通过化学反应生成无机非金属材料。
溶胶-凝胶法
将无机盐或金属醇盐溶解在合适的溶剂中，经过水解、缩聚等化学反应，形成稳定的溶胶，再经干燥、烧结固化制备无机非金属材料。
材料导论 第五章 无机非金属材料
15
§5.1 无机非金属材料概述
生活中的无机非金属材料
水晶石头眼镜 石英手表
金刚石钻头
炭/炭复合材料航空刹车副
16
压电陶瓷
5.1.4 无机非金属材料的地位和作用 1.无机非金属材料是国家建设和人民生活中不可缺少的重要 物质基础。
2.无机新材料是科学技术的物质基础，是现代技术的发展支 柱。 3.无机非金属材料是建立与发展新技术产业、改造传统工业、 节约资源、节约能源和发展新能源及提高我国国际竞争力 所不可缺少的物质条件。 4.无机非金属材料工业在国民经济中占有重要的先行地位， 具有超前特性,其发展速度通常高于国民经济总的发展速度。 可以说元机非金属材料工业是整个国民经济兴衰的“晴 雨表"，与人类的文明生活和国民经济的发展息息相关。
33
进的平板玻璃生产方法。它具有产量高、质量好、规模 大，板宽、板厚可调范围较大等优点。
5.3.2 玻璃的制造方法 浮法玻璃：浮法生产的成型过程是在通入保护气体（N2及 H2）的锡槽中完成的。熔融玻璃从池窑中连续流入并漂浮 在相对密度大的锡液表面上，在重力和表面张力的作用下， 玻璃液在锡液面上铺开、摊平、形成上下表面平整、硬化、 冷却后被引上过渡辊台。辊台的辊子转动，把玻璃带拉出锡 槽进入退火窑，经退火、切裁，就得到平板玻璃产品。
理 解
6
①工业原料除二氧化硅、硅酸盐外还可加其它辅助成分。 ②原料与产品虽都为含硅物质，但主要成分并不相同。 ③将硅酸盐工业的原料变为硅酸盐产品的条件是：
高温加热
§5.1 无机非金属材料概述
新型无机非金属材料
新型无机非金属材料是指20世纪中期以后发展起来的， 具有特殊性能和用途的材料。
应用于高性能领域，在组成上已不局限于硅酸盐，还 包括其它含氧酸盐、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，例如结构陶瓷、复 合材料、功能陶瓷、半导体、新型玻璃、非晶态材料和人 工晶体等。
无机非金属材料概论绪论.答案
总之： 材料是具有一定性能，可以用来制作器件、
构件、工具、装置等物品的物质。
材料存在于我们周围，与我们的生活、我 们的生命息息相关。
依据化学特征一般划分为：
1、无机材料 （无机材料中除金属以外统称为无机非金属材料，其主要化学组 成均为硅酸盐类。因此无机非金属材料亦称为硅酸盐材料，又因 其中陶瓷材料历史悠久，应用甚为广泛，故国际上也将无机非金
天然橡胶
丝绸
波音787是世界上首款主体结构采用 碳纤维复合材料制造的大型客机
奔驰SLR跑车车身由碳纤维复合材 料制成，车速可达334公里/小时
复合材料
• 20世纪人类进入新材料时代，衣、食、住、行以及 科学技术的发展都离不开新材料，同时出现了各种 材料的复合技术。
• 金属与无机材料的复合
• 金属与高分子材料的复合 • 无机材料与高分子材料的复合
酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水
泥等。
传统的无机非金属材料 之四：耐火材料
耐火材料：指专门为高温技术服务的耐 火度不低于 1580℃的无机非金属材料，是用 作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及用 作工业高温容器和部件的材料，并能承受相
铝合金材料
… … 铝合金车体 铝合金航空材料 铝合金轮毂
（7) 高分子材料
•从人类文明出现以来，高分子材料就一直陪伴着人们。 •天然高分子，如丝、皮、毛等从远古开始就被人们发现 并利用。人们不断改进加工技术，将木、棉、麻、丝、皮、 毛等用于建筑、工具、用品、纺织、造纸、制衣制革、防 寒制品； •把植物体内的“树脂”(树流出的油脂)用于涂料、粘合 剂、药物和溶剂等。
• 到殷、西周时期已经发展到较高水平。
青铜即铜锡合金， 其冶炼温度较低，制作 器具的成型性好，是人 类最早大规模利用的金 属材料。
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石器工具
（2）陶器（无机非金属材料）
• 据考古学家分析，距今约一万年前就有陶器出现， • 人们用粘土或以粘土、长石、石英为主的混合物，
经成型、干燥、烧制（烧制温度低于1200℃），得 到坚硬的陶器。 • 陶是人类创造的第一种“人造材料”，由于高温烧 制产生物理化学变化，得到和粘土不一样的新物质。
新石器时代晚期(公元前3000一前2800 年) 黑陶豆 陶体的黑色是因为渗入了碳
以实现。
材料发展的历史演进
• 天然材料 陶瓷 青铜 铁 钢 有色金属 高分子材料 新型材料
（1）天然材料
• 包括竹、木、骨、牙、皮、毛、石等材料。 • 自然界当中大量存在，人类可以直接从自然中
获取。 • 经过简单的加工就可以为人类所利用。
骨针
竹筷
石制品 皮毛制品
典型的天然材料—石器
• 大约25000年前，人类就学会使用材料。
无机非金属材料概论
• 教学内容
《无机非金属材料概论》是材料工程技术专业的一 门专业选修课，主要介绍无机非金属材料的成分与制 备工艺、组织结构、材料性能和使用性能四个要素， 以及它们之间的相互关系；
内容主要包括：玻璃、陶瓷、水泥和耐火材料等基 础知识及其应用。
材料发展历史
什么是材料？
材料是人类赖以生 存和发展的物质基础，是人类 进步的一个重要里程碑。
（3）青 铜
• 我国青铜的冶炼在公元前2140--1711年开始， 目前考察已可追溯到公元前3600年。
• 到殷、西周时期已经发展到较高水平。
苏美尔文明中的青铜塑像，出 现年代-公元前4000年
青铜即铜锡合金， 其冶炼温度较低，制作 器具的成型性好，是人 类最早大规模利用的金 属材料。
•铜爵—高30.5厘米、口径 17-18厘米，距今3600年 河南堰师二里头文化
•恩格斯论述：人类从低级阶段向文明阶段的发 展是从学会制陶开始的。
•陶器的出现成为新石器时代开始的标志之一。
陶向瓷的过渡
• 陶器的不足是不致密、易渗 漏、强度也不高。
• 3000多年前的殷、周时期发 明了釉瓷。
• 炉窑温度达到1200℃，能将 金属氧化物烧制成釉瓷，用 途更为广泛，质地比陶更为 细腻、外观美观。
我国陶器大 约出现在8000 年前，具有悠 久的历史。 半坡村出土 的碗、钵、釜、 罐、瓶等，甚 至还有吹气能 发声的陶埙。
半坡变体鸟纹盆
半坡小口尖底瓶
半坡陶盆
陶埙
从著名的仰韶和龙山文化遗址出土的陶器 中，人们发现当时祖先已经掌握了烧制黑 色陶器和白色陶器的配方和技术。
仰韶白陶瓶
龙山黑陶瓶
商朝釉瓷
什么是瓷器？
• 瓷土与陶土相比，Fe2O3、CaO、MgO等助熔剂 物质明显减少，SiO2含量也降至70％以下， Al2O3含量显著增加。
• 瓷器制造工艺水平有很大改进，烧结温度提高 到1200℃以上，反映人类改造自然能力的增强。
• 釉是用矿物(长石、方解石、石英等)和颜料按一 定比例配制，高温下釉料被熔融并均匀地覆盖
在瓷器表面，冷却后质地坚硬、光滑、不粘污， 并 可调配成各种颜色。
辉煌的瓷器之国
• 江西景德镇的薄胎瓷器被赞为洁如玉、明如镜、 薄如纸、声如磐。
• 瓷器作为中华文明象征，大量流传。9世纪传至 阿拉伯国家，13世纪传到日本，15世纪传到欧洲， 以其精美绝伦征服西方。
景德镇四大名瓷 青花、玲珑、颜色釉、粉彩
兵马俑
唐三彩马
方韵紫砂壶
猪纹陶盆
商 陶酒尊
唐 三彩俑
陶的出现，人类可吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可 长时间储存食物，促进人类进化。
陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提 供物质条件。
•陶器是人类创造的第一种无机非金属材料。
•人类第一次有意识地创造发明自然界没有的， 并且具有全新性能的“新”材料，从此人类能离 开上天的赐予而进入自力创造材料的时代。
• 现代科学技术发展中，可以看到， 每一项重大的发现，往往有赖于 新材料
• 一种新材料的出现，常常引起生产力大发展推动社会进
步。正是如此，才有了今天人类丰富多彩、璀璨夺目的世 界与文化。
•没有半导体单晶硅材料，便不可能有今天的微电子工业；
•有低损耗的光导纤维，当今世界蓬勃发展的光纤通讯才得
陨铁
世界最早的铁器 赫梯铁器
• 青铜器到铁器并不是偶然的
铜的精炼带动铁的冶炼；
青铜熔炼时，为造渣和降低熔点，古人往往加入氧化 铁作为熔剂，直接为铁矿石还原积累经验；
赤铁矿(Fe2O3)与赤铜矿(CuO)极为相似，青铜冶炼所需 的高温和还原气氛，为一氧化碳与铁矿石接触还原金 属铁创造极为有利的条件；
（人类制造的第一种材料：陶）
• 材料是具有一定配比的若干相互作用的元 素组成、具有一定结构层次和确定性能， 并能用于制造物品、器件、构件、机器或 其他产品的物质。
• 材料是物质，但不表示所有物质都可以称 为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、 食物和药物，一般都不算是材料。
• 材料和人类社会的发展密切相关， 当前国际公认，材料、能源和信 息技术是现代文明的三大支柱。
• 人类只能利用岩石、树木、兽皮、骨骼等天然材料并 进行粗糙加工，除此之外别无他物。
• 从挖掘的人类当年所使用的各种用途的锋利石片，可 想象人类远祖的艰苦和聪明。
石刀
石斧
石针
•他们能区别、选用各种石头创造出刀、斧、 针各种器具，用于生产、生活和战争。 •石器时代的生产工具极其落后，人类社会的 生产力也极端低下，社会发展极其缓慢，人 类文化也是相当简单和粗俗的。
•青铜锛—《越绝书》载：禹穴 之时，以铜为兵，以凿伊阙，通 龙门，东注入海
•牛首兽面纹鼎—西周，器形端 庄，文饰在商代基础上进一步 发展，是今已知我国最大青铜 器之一，
（4）铁器
• 铁是地球上储量居于第三的元素（前两位 为硅、铝），来源于大型恒星的聚变。
• 中国同埃及、美索不达米亚等古国一样， 对铁的认识都是从陨铁开始的。
• 闻名于世的秦始皇兵马俑是典型的陶制品；
• 著名的唐三彩创始于唐高宗时期，用白粘土作胎， 以Cu、Fe、Co等矿物作釉的着色剂，两次烧制后 成为绚丽多彩的陶器精品；
• 江苏宜兴紫砂壶 (紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等 组成，其中Fe2O3含量约7％-10％，TiO2＞1％) 制 造技术精湛，色泽淳朴，造型独特，别具一格。
（2）陶器（无机非金属材料）
• 据考古学家分析，距今约一万年前就有陶器出现， • 人们用粘土或以粘土、长石、石英为主的混合物，
经成型、干燥、烧制（烧制温度低于1200℃），得 到坚硬的陶器。 • 陶是人类创造的第一种“人造材料”，由于高温烧 制产生物理化学变化，得到和粘土不一样的新物质。
新石器时代晚期(公元前3000一前2800 年) 黑陶豆 陶体的黑色是因为渗入了碳
以实现。
材料发展的历史演进
• 天然材料 陶瓷 青铜 铁 钢 有色金属 高分子材料 新型材料
（1）天然材料
• 包括竹、木、骨、牙、皮、毛、石等材料。 • 自然界当中大量存在，人类可以直接从自然中
获取。 • 经过简单的加工就可以为人类所利用。
骨针
竹筷
石制品 皮毛制品
典型的天然材料—石器
• 大约25000年前，人类就学会使用材料。
无机非金属材料概论
• 教学内容
《无机非金属材料概论》是材料工程技术专业的一 门专业选修课，主要介绍无机非金属材料的成分与制 备工艺、组织结构、材料性能和使用性能四个要素， 以及它们之间的相互关系；
内容主要包括：玻璃、陶瓷、水泥和耐火材料等基 础知识及其应用。
材料发展历史
什么是材料？
材料是人类赖以生 存和发展的物质基础，是人类 进步的一个重要里程碑。
（3）青 铜
• 我国青铜的冶炼在公元前2140--1711年开始， 目前考察已可追溯到公元前3600年。
• 到殷、西周时期已经发展到较高水平。
苏美尔文明中的青铜塑像，出 现年代-公元前4000年
青铜即铜锡合金， 其冶炼温度较低，制作 器具的成型性好，是人 类最早大规模利用的金 属材料。
•铜爵—高30.5厘米、口径 17-18厘米，距今3600年 河南堰师二里头文化
•恩格斯论述：人类从低级阶段向文明阶段的发 展是从学会制陶开始的。
•陶器的出现成为新石器时代开始的标志之一。
陶向瓷的过渡
• 陶器的不足是不致密、易渗 漏、强度也不高。
• 3000多年前的殷、周时期发 明了釉瓷。
• 炉窑温度达到1200℃，能将 金属氧化物烧制成釉瓷，用 途更为广泛，质地比陶更为 细腻、外观美观。
我国陶器大 约出现在8000 年前，具有悠 久的历史。 半坡村出土 的碗、钵、釜、 罐、瓶等，甚 至还有吹气能 发声的陶埙。
半坡变体鸟纹盆
半坡小口尖底瓶
半坡陶盆
陶埙
从著名的仰韶和龙山文化遗址出土的陶器 中，人们发现当时祖先已经掌握了烧制黑 色陶器和白色陶器的配方和技术。
仰韶白陶瓶
龙山黑陶瓶
商朝釉瓷
什么是瓷器？
• 瓷土与陶土相比，Fe2O3、CaO、MgO等助熔剂 物质明显减少，SiO2含量也降至70％以下， Al2O3含量显著增加。
• 瓷器制造工艺水平有很大改进，烧结温度提高 到1200℃以上，反映人类改造自然能力的增强。
• 釉是用矿物(长石、方解石、石英等)和颜料按一 定比例配制，高温下釉料被熔融并均匀地覆盖
在瓷器表面，冷却后质地坚硬、光滑、不粘污， 并 可调配成各种颜色。
辉煌的瓷器之国
• 江西景德镇的薄胎瓷器被赞为洁如玉、明如镜、 薄如纸、声如磐。
• 瓷器作为中华文明象征，大量流传。9世纪传至 阿拉伯国家，13世纪传到日本，15世纪传到欧洲， 以其精美绝伦征服西方。
景德镇四大名瓷 青花、玲珑、颜色釉、粉彩
兵马俑
唐三彩马
方韵紫砂壶
猪纹陶盆
商 陶酒尊
唐 三彩俑
陶的出现，人类可吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可 长时间储存食物，促进人类进化。
陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提 供物质条件。
•陶器是人类创造的第一种无机非金属材料。
•人类第一次有意识地创造发明自然界没有的， 并且具有全新性能的“新”材料，从此人类能离 开上天的赐予而进入自力创造材料的时代。
• 现代科学技术发展中，可以看到， 每一项重大的发现，往往有赖于 新材料
• 一种新材料的出现，常常引起生产力大发展推动社会进
步。正是如此，才有了今天人类丰富多彩、璀璨夺目的世 界与文化。
•没有半导体单晶硅材料，便不可能有今天的微电子工业；
•有低损耗的光导纤维，当今世界蓬勃发展的光纤通讯才得
陨铁
世界最早的铁器 赫梯铁器
• 青铜器到铁器并不是偶然的
铜的精炼带动铁的冶炼；
青铜熔炼时，为造渣和降低熔点，古人往往加入氧化 铁作为熔剂，直接为铁矿石还原积累经验；
赤铁矿(Fe2O3)与赤铜矿(CuO)极为相似，青铜冶炼所需 的高温和还原气氛，为一氧化碳与铁矿石接触还原金 属铁创造极为有利的条件；
（人类制造的第一种材料：陶）
• 材料是具有一定配比的若干相互作用的元 素组成、具有一定结构层次和确定性能， 并能用于制造物品、器件、构件、机器或 其他产品的物质。
• 材料是物质，但不表示所有物质都可以称 为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、 食物和药物，一般都不算是材料。
• 材料和人类社会的发展密切相关， 当前国际公认，材料、能源和信 息技术是现代文明的三大支柱。
• 人类只能利用岩石、树木、兽皮、骨骼等天然材料并 进行粗糙加工，除此之外别无他物。
• 从挖掘的人类当年所使用的各种用途的锋利石片，可 想象人类远祖的艰苦和聪明。
石刀
石斧
石针
•他们能区别、选用各种石头创造出刀、斧、 针各种器具，用于生产、生活和战争。 •石器时代的生产工具极其落后，人类社会的 生产力也极端低下，社会发展极其缓慢，人 类文化也是相当简单和粗俗的。
•青铜锛—《越绝书》载：禹穴 之时，以铜为兵，以凿伊阙，通 龙门，东注入海
•牛首兽面纹鼎—西周，器形端 庄，文饰在商代基础上进一步 发展，是今已知我国最大青铜 器之一，
（4）铁器
• 铁是地球上储量居于第三的元素（前两位 为硅、铝），来源于大型恒星的聚变。
• 中国同埃及、美索不达米亚等古国一样， 对铁的认识都是从陨铁开始的。
• 闻名于世的秦始皇兵马俑是典型的陶制品；
• 著名的唐三彩创始于唐高宗时期，用白粘土作胎， 以Cu、Fe、Co等矿物作釉的着色剂，两次烧制后 成为绚丽多彩的陶器精品；
• 江苏宜兴紫砂壶 (紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等 组成，其中Fe2O3含量约7％-10％，TiO2＞1％) 制 造技术精湛，色泽淳朴，造型独特，别具一格。