无机非金属基复合材料
无机非金属材料的分类
无机非金属材料的分类无机非金属材料是指不含金属元素的材料，主要包括陶瓷材料、玻璃材料、高分子材料和复合材料。
这些材料在工业和日常生活中都有广泛的应用。
陶瓷材料是一类以非金属氧化物为主要成分的材料。
陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性和高温稳定性等特点。
常见的陶瓷材料包括瓷器、陶器、砖瓦等。
瓷器是一种具有高温烧结而成的陶瓷制品，具有高强度、高密度和高耐磨性。
陶器是一种粘土经过高温烧结而成的陶瓷制品，具有透气性和吸水性。
砖瓦是一种由黏土烧制而成的建筑材料，具有隔热、隔音和防水的特点。
玻璃材料是一种无机非金属材料，主要由石英砂和碱金属或碱土金属的氧化物组成。
玻璃材料具有透明、坚固、耐酸碱腐蚀和导电性能较差的特点。
玻璃材料广泛应用于建筑、家居、光学和电子等领域。
例如，建筑中常用的玻璃制品包括窗户、玻璃门和玻璃幕墙。
光学领域中常用的玻璃制品包括眼镜、镜片和光学仪器。
电子领域中常用的玻璃制品包括显示屏、光纤和太阳能电池板。
高分子材料是一类由高分子化合物组成的材料，具有广泛的应用领域。
高分子材料具有高强度、高韧性、耐磨性和耐腐蚀性等特点。
常见的高分子材料包括塑料、橡胶和纤维。
塑料是一种由合成树脂制成的材料，具有轻、薄、透明和可塑性好的特点。
橡胶是一种由天然橡胶或合成橡胶制成的材料，具有弹性好、耐磨性强和耐腐蚀性好的特点。
纤维是一种由纤维素或合成纤维制成的材料，具有轻、柔软和强度高的特点。
复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的材料。
复合材料具有多种材料的优点，具有高强度、高刚度和轻质化等特点。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料和金属基复合材料。
纤维增强复合材料是一种由纤维增强体和基体组成的材料，具有高强度、高模量和低密度的特点。
金属基复合材料是一种由金属基体和增强体组成的材料，具有高强度、高温稳定性和良好的导热性能。
无机非金属材料包括陶瓷材料、玻璃材料、高分子材料和复合材料。
这些材料在工业和日常生活中都有广泛的应用，具有各自独特的特点和优势。
材料的分类
传统的无机非金属材料 之二：玻璃
玻璃是由熔体过冷所制得的非晶态材料。
传统的无机非金属材料 之三：水泥
水泥是指加入适量水后 可成塑性浆体，既能在空气 中硬化又能在水中硬化，并 能够将砂、石等材料牢固地 胶结在一起的细粉状水硬性
材料。
传统的无机非金属材料 之四：耐火材料
耐火材料是指耐火度不低于 1580℃的无机非金
属材料。
3. 有机高分子材料（高聚物）
高聚物是由一种或几种 简单低分子化合物经聚合而 组成的分子量很大的化合物。
4. 复合材料
复合材料是由两种或两种以上化学性质或组织 结构不同的材料组合而成。
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2. 无机非金属材料
无机非金属材料是由硅酸盐、铝酸盐、硼酸 盐、磷酸盐、锗酸盐等原料和（或）氧化物、氮 化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、卤化 物等原料经一定的工艺制备而成的材料。
传统的无机非金属材料 之一：陶瓷
普通陶瓷即传统陶瓷，是
指以粘土为主要原料与其它天
然矿物原料经过粉碎混练、成
型、煅烧等过程而制成的各种
0.1.1 按化学组成（或基本组成）分类：
1. 金属材料 2. 无机非金属材料 3. 高分子材料（聚合物）
4. 复合材料
1.金属材料
金属材料是由化学元素周期 表中的金属元素组成的材料。可 分为由一种金属元素构成的单质 （纯金属）；由两种或两种以上 的金属元素或金属与非金属元素
构成的合金。合金又可分为固溶
体和金属间化合物。
合金中的金属间化合物：
金属间化合物可分为三类，即由负电性决定的原子
价化合物（简称价化合物）、由电子浓度决定的电子
化合物（亦称为电子相）以及由原子尺寸决定的尺寸 因素化合物。除了这三类由单一元素决定的典型金属 间化合物外，还有许多金属间化合物，其结构由两个 或多个因素决定，称之为复杂化合物。
无机非金属材料概论
无机非金属材料概论无机非金属材料（inorganicnonmetallicmaterials）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。
常见种类二氧化硅气凝胶、水泥、玻璃、陶瓷。
成分结构在晶体结构上，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。
硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。
应用领域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。
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（advancedceramics）、非晶态材料（noncrystalmaterial〉、人工晶体（artificialcrys-tal〉、无机涂层（inorganiccoating）、无机纤维（inorganicfibre〉分类传统陶瓷：其中，瓷是粉体的致密烧结体，较之较早的陶，其气孔率明显降低，致密度升高。
第七章 无机非金属基复合材料
7.1 概述
新型的无机胶凝复合材料：以混凝土或水泥砂浆为基体，在 其中掺入纤维形成的复合材料，称为纤维水泥与纤维混凝土。 纤维种类：包括金属纤维（如不锈钢纤维、低碳钢纤维）、 无机纤维（如玻璃纤维、硼纤维、碳纤维）、合成纤维（如 尼龙、聚酯、聚丙烯等纤维）、植物纤维（如竹、麻纤维）。 由于钢纤维能有效提高混凝土的韧性与强度，能成批生产， 价格便宜，施工方便，一直是研究和应用的重点。
层状复合材料隔热的隔热
石墨片
7.2 复合材料结构
7.2.1 复合材料的结构 叠层复合材料指复合材料中的增强相是分层铺叠的，即按相 互平行的层面配置增强相，而各层之间通过基体材料连接。 叠层复合材料中的“层”，可以是前述的单向无纬布、浸胶 纤维布，如玻璃纤维布、碳纤维布或棉布、合成纤维布、石 棉布等。也可以是片状材料，如纸张、木材以及前述的铝箔 （在混杂叠层复合材料中）。叠层复合材料在其层面方向可 以提供优良的性能。
硼纤维金属基复合材料制成的 火箭履轴的管道输送部件
7.4 复合材料的应用与研究现状
美国B-2隐形轰炸机表面为具 有良好吸波性能的碳纤维复 合材料
由光导纤维构成的光缆
7.4 复合材料的应用与研究现状
(2)在交通运输方面的应用 由复合材料制成的汽车质量减轻，在相同条件下的耗油量
只有钢制汽车的1／4，而且在受到撞击时复合材料能大幅度吸 收冲击能量，保护人员的安全。
7.1 概述
碳碳复合材料密度只有1.3g/cm3,具有很高的比强度。 其强度与模量可依据用途在较大范围内调节。普通碳碳复 合材料的强度可以高达450MPa,连续纤维材料的强度为 600MPa，“先进”碳碳复合材料的强度可以高达2100MPa。 典型的模量值在125～175GPa的范围内。就高温强度而言， 碳碳复合材料是2000℃以上最强的材料，更可贵的是，温 度越高，碳材料的强度越高。但高温氧化是其弱点，基体 与纤维界面的氧化更甚。
1.四大材料的基本概念
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无机非金属材料
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无机非金属材料
无机非金属 材料种类
传统无机非金属材 料： 水泥 搪瓷 铸石 多孔硅酸盐 石墨 非金属矿等
新型无机非金属材 料： 绝缘材料 磁性材料 光学材料 高温结构陶瓷 生物陶瓷 无机复合材料
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无机非金属材料
性能：
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。
物理性能
工艺性能
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金属材料
机械性能
金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作 用时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的机 械性能（也称为力学性能）。金属材料承受的载 荷有多种形式，它可以是静态载荷，也可以是动 态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应 力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力，以及摩擦 、振动、冲击等等，因此衡量金属材料机械性能 的指标主要有以下几项：强度、塑性、硬度、韧 性。
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金属材料
物理性能 密度、熔点、热膨胀性、磁性、电学性能 工艺性能 切削加工性能、可锻性、可铸性、可焊性
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无机非金属材料
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
无机非金属基复合材料成型工艺及设备
• 1 绪论 • 2 手糊成型工艺及设备 • 3 夹层结构成型工艺及设备 •4 •5 模压成型工艺 模压成型模具与液压机
• 6 层压工艺及设备
目 录
• 7 缠绕成型工艺 • 8 缠绕设备 • 9 无机非金属基成型工艺及 设备
• 9.1 概述 • 9.2 水泥基复合材料 • 9.3 陶瓷基复合材料
无机非金属材料复合材料 特性：
1、能承受高温，强度高 2、具有电学特性 3、具有光学特性 4、具有生物功能
F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌火力网， 压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地、重要工业目标， 还可执行侦察任务，具有一定空战能力。
1 陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composite）发展概况 陶瓷具有高硬度、高强度、耐高温和 耐腐蚀等十分突出的优秀性能，但它 又有脆性的缺点，这限制了它的更广 泛应用。工艺上采取陶瓷纤维加入陶 瓷基质的办法，来增大它的韧性，取 得有效的结果，既达到增韧又不降低 强 度 。 现 在 已 经 可 以 满 足 1200 ～ 1900℃高温范围内使用的要求。
9.3 陶瓷基复合材料
• • • • 陶瓷基复合材料发展现状 陶瓷基复合材料所用原材料 陶瓷基复合材料成型工艺及设备 连续纤维增强陶瓷基复合材料生产工 艺
重点： 陶瓷基复合材料纤维（晶须）与基体 间的相容性；低温制备技术；陶瓷纤 维与陶瓷基体复合过程中的匹配原则； 陶瓷基复合材料成型方法及烧结原理。
成型工艺方法：喷射法、预拌法、 注射法、铺网法、缠绕法、离心法、 抄取法和流浆法。
二、陶瓷基和水泥基复合材料性能及其应用
1.陶瓷基复合材料性能及应用
稀土离子掺杂YAG透明
陶瓷的显微结构
无机非金属复合材料概念
无机非金属复合材料概念
无机非金属复合材料是由两种或两种以上的无机非金属材料制成的材料。
这种材料通常由一种有机基体和一种非有机填料组成，基体的作
用是提供材料的力学强度和稳定性，而填料则为基体增加新的性质。
无机非金属复合材料有很多优点，包括高强度、高硬度、高温稳定性等。
由于材料是无机化合物，因此它们在高温和高压环境下的特性相
当优越。
此外，无机非金属复合材料通常有很好的化学稳定性，因此
在化学涉及的领域应用广泛。
例如，碳化硅是一种无机非金属复合材料，具有极高的耐热性和硬度。
它被广泛用于高温应用，例如汽车制造业、航空制造业和切削工具级
硬质合金。
另一个例子是氧化铝复合材料，它通常用于制作汽车轮毂，具有良好的抗腐蚀性和耐热性能。
无机非金属复合材料也有一些缺点，如制备难度高、成本高等。
由于
大多数无机非金属复合材料是在高温和高压下制备的，因此制备难度
很大。
与此同时，这些材料通常昂贵，因为它们需要精密加工和仪器
设备，以及高纯度的原材料。
总的来说，无机非金属复合材料是性能优异的材料，可以在各种行业
中得到广泛应用。
然而，制备成本较高和技术要求较高的限制也使得该材料的应用受到了一定的限制。
未来，随着技术的不断提高，无机非金属复合材料的应用前景将越来越广阔。
新型无机非金属材料有哪些
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一、重要概念1、新型无机非金属材料（1）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）包括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、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非金属物质。
（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：玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度。
具有Tg的非晶态新型无机非金属材料都是玻璃。
4、水泥凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，能在空气或水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。
5、耐火材料耐火度不低于1580℃的新型无机非金属材料6、复合材料由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。
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。
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由两种或两种以上性质不同的物质或材料组合在一起制成的新材料，
统称为复合材料。以无机非金属作为基体添加增强材料的复合材料称为
无机非金属基复合材料。通过适当的方法，将不同材料加以组合、取长
补短，集各种材料优点于一身，可得到兼具各种特性的新材料，这就是
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ无机非金属基复合材料与复合技术迅速发展的根本原因。
无机非金属基复合材料的应用有悠久的历史，例如在石灰浆中掺入 麻绳或其他纤维用作涂墙的材料；用钢筋、水泥、砂子、石块制成 钢筋混凝土等都是。 复合材料有很大的优越性。第一，它改善或克服组成材料的弱点， 可充分发挥它们的优点；第二，它可按照构件的结构和受力要求， 进行材料的最佳设计；第三，它创造了单一材料不易具备的性质或 功能，或同时可发挥多种功能。因此，作为制造新型材料的方法， 已广泛用于国防尖端技术，工农业生产和生活用品中。 所有的复合材料都有两大组分：一是基体材料，起粘结剂的作用； 另一是增强材料，以不同的形式分散于基体材料中，起增加强度 （或韧性）的作用。这两大组分均可是金属，陶瓷和高聚物中的任 意两种或多种组分，因此复合材料的范围是十分广阔的。