无机非金属材料简介
无机非金属材料的定义
无机非金属材料的定义无机非金属材料，也称非金属，是指不含金属元素作为基本组分的材料。
无机非金属材料的主要特点是由非金属原子组成的晶体和多种化合物，其物理性质介于金属和非金属之间，如磷、硅、氮和碳等。
无机非金属材料大致可以分为奥氏体钢、非晶硅、碳素材料和特殊材料等几类，常见的无机非金属材料有搪玻璃、陶瓷、氧化物、化学材料和合成石英等。
奥氏体钢是无机非金属材料中最常用的材料，它是一种氧化铁，是由氧原子和铁原子，其余部分由碳原子组成的复合材料。
它有良好的热力学性质和电学性质，容易制成非晶状态的棱柱，有高的抗腐蚀性、高的硬度，导电性和热导性较高，能够耐热和耐冲击，也具有一定的机械性能和高抗磨损性。
非晶硅属于无机非金属晶体材料，是一种典型的半导体材料，由硅原子和氧原子组成，它有很高的热稳定性，耐晒和耐酸碱腐蚀性，适合用作电子元件的基材、密封垫片等，在航空、航天和国防领域中有广泛应用，也用于半导体器件的制造。
碳素材料指的是由碳原子组装的无机非金属材料。
它具有良好的机械性能和耐火性能，可以用来制造各种微电子设备和低频电子设备，还可以用来制造电池和磁性材料，也可用于制造重要的无机结构部件。
石墨是常见的无机非金属材料之一，它是由高纯度的碳原子组成，有优良的抗热冲击性，具备良好的高温抗氧化性，可以用作动力发电机、电动机等电机的内层保护层材料。
石墨也被用于高温润滑剂的制备，用于制造机械零件的密封材料。
它还可以用作炉壁的耐火材料，用于制造航空航天电子器件、三相变压器的绝缘套件等。
特殊材料是指合成的石英及其它的复杂的无机非金属材料，比如金刚石和碳化物、二氧化碳复合体，玻璃纤维、陶搪玻璃、釉陶、镶嵌物等。
它们具有优良的电子特性、机械性能和化学稳定性，应用于太阳能电池、半导体器件、热电偶灯等电子产品的制造。
Inorganic nonmetallic materials, also known as nonmetals, refer tomaterials which are not composed of metallic elements as the basic components. The main characteristics of inorganic nonmetallic materials are crystals and various compounds composed of nonmetal atoms, with physical properties between metals and nonmetals, such as phosphorus, silicon, nitrogen and carbon, etc. Inorganic nonmetal materials can be divided into several categories such as austenite steel, amorphous silicon, carbon materials and special materials,and common inorganic nonmetallic materials include enamel, ceramics, oxides, chemical materials and synthetic quartz, etc.。
无机非金属材料简介
目
录
一、材料的地位及分类 二、无机非金属材料 三、无机非材料的分类 四、传统无机非材料简介 五、新型无机非材料简介 六、我国无机非金属现状 七、无机非金属材料展望
什么是材料？
材料：指为人类社会所需要并能
用于制造有用器物的质。 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） 环境污染严重 水泥工业每年排放 温室气体 CO2 约 5.55 亿吨、SO2 68.6 万吨、 NOx 约 206 万吨；目前其他先进 国家平均吨熟料的粉尘排放1Kg，而 我国 高达 13Kg，全国水泥生产年排放的粉尘 竟高达 1000 万吨以上
（4） 单线生产规模小，落后工艺 大量存在 以悬浮预热和预分解技 术为核心技术的“新型干法”工艺， 是目 前世界水泥工业普遍采用的 最先进的现代化水泥生产技术。
无机非金属 材料
传统无机 非金属材料 新型无机 非金属材料
材 料
金属材料 高分子材料
1.无机非金属材料 是以某些元素的 、 、 、 、 以及 、 、 、 等物质组成的材料。 2.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 演变 而来的，是与有机高分子材料和金属材料并列的 。
新型无机非材料：
新型的无机非金属材料主要指 用氧化物、氮化物、碳化物、 硼化物、硫化物、硅化物以及 各种无机非金属化合物经特殊 的先进工艺制成的具有特殊性 质和用途的材料。例如铁电、 压电陶瓷、微晶玻璃、光导纤 维等。
其他分类方法：
按照材料中的主要成分分类，有硅酸盐、铝酸盐、钛酸盐、磷
酸盐、氧化物、氮化物、碳化物材料等； 根据材料的用途分，有日用、建筑、化工、电子、航天、通信、 生物、医学材料等； 根据材料的性质分，有胶凝、耐火、隔热、耐磨、导电、绝缘、 耐腐蚀、半导体材料等 ；根据材料的物质状态分，有晶体(单晶体、多晶体、微晶体)、 非晶体及复合材料等, 材料的外观形态分,有块状、多孔、纤维、晶须、薄膜材料等。
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。
无机非金属材料
无机非金属材料无机非金属材料是一种重要的工程材料，它们的应用范围很广泛，从航空航天到节能环保、从冶金制造到医学等都有广泛的应用。
它们的性能优势使它们成为任何一个行业的重要分支。
本文将简要介绍无机非金属材料的性质和应用，以及未来发展趋势。
无机非金属材料包括有机非金属材料（如树脂、涂料和塑料）和无机非金属材料（如玻璃、瓷器、氧化物和碳材料）。
这些材料具有良好的硬度、韧性和抗热性，可以抵抗化学腐蚀、酸碱腐蚀、高温腐蚀和机械冲击。
此外，它们还可以被加工成不同的形状，满足特定的功能要求。
因此，它们的应用非常广泛，在很多行业中都有重要的作用。
无机非金属材料主要用于航空航天、节能环保、冶金制造和医学领域。
在航空航天领域，无机非金属材料用于制造飞行器的外壳和隔热板，以及电缆、电机和其他电子元件。
在节能环保领域，它们用于制造储能材料、太阳能电池板、高效吸收材料以及污染物治理设施等。
在冶金制造领域，用于制造锈蚀防护材料、耐热防护材料、耐腐蚀防护材料以及加工介质等。
在医学领域，无机非金属材料被用于制造植入物、支架、人工器官等。
无机非金属材料未来发展趋势包括更高精度加工、更高效率生产、更低能耗以及更多新型应用等。
智能制造技术将在无机非金属材料的生产过程中发挥重要作用，可以提高产品精度、效率和稳定性。
同时，新型材料发展技术将促进材料性能的提升，如低成本、超疏水、高强度等。
此外，新型应用也将不断涌现，以满足不断变化的市场需求。
综上所述，无机非金属材料是一种相当重要的工程材料，它们的应用范围广泛，可以满足不同的行业需求。
展望未来，无机非金属材料将继续发展，智能制造技术和新型应用将成为其重要发展方向，以满足社会经济发展的需要。
无机非金属材料定义
无机非金属材料定义
无机非金属材料是指一类不含金属元素的物质，主要包括硅酸盐
材料、氧化物材料、硼化合物材料、碳化合物材料等。
这些材料在生
产和生活中都有着广泛的应用，是现代科技和工业发展的基础材料之一。
硅酸盐材料是指由硅酸盐组成的材料，如石英、长石、沸石等。
这类材料具有高温稳定性、耐腐蚀性和电绝缘性能等优良性质，广泛
用于制备陶瓷、耐火材料、玻璃等。
其中玻璃是一种无机非金属材料
的经典代表，其透明、光滑、坚硬等特性，使其被广泛应用于建筑、
汽车、电子、医学等领域。
氧化物材料是指以氧化物为主要成分的材料，如氧化铝、氧化锆等。
这类材料具有高温抗热性、电绝缘性能、化学稳定性等特性，主
要应用于电子、陶瓷、建筑、化工等领域。
其中氧化铝广泛用于研磨剂、陶瓷、电解质、催化剂等领域，氧化锆则被用于制备金属陶瓷等
高端材料。
硼化合物材料是指由硼和非金属元素组成的材料，如碳化硼、氮
化硼等。
这类材料具有极高的硬度、高温稳定性和良好的导热性能，
广泛应用于制备车削、磨削工具、防弹材料、耐腐蚀材料等领域。
碳化合物材料是指由碳和其他非金属元素组成的材料，如碳化硅、碳化钼等。
这类材料具有高温稳定性、硬度高和耐腐蚀性能好等特点，广泛应用于制备切削工具、陶瓷、电子技术、新材料等领域。
无机非金属材料的研究与应用，已经成为现代科技与工业发展的重要领域。
随着人类对环境和生态的重视，绿色环保无机非金属材料的研究和应用也逐渐受到关注。
未来，无机非金属材料将继续在各个领域发挥更加重要的作用。
三大无机非金属材料
三大无机非金属材料无机非金属材料是指除金属材料以外，由无机物质组成的材料。
这类材料具有许多优良的性能，如高温耐热、耐腐蚀、绝缘、光学性能等，被广泛应用于工业、建筑、电子、医疗、化工等领域。
本文将介绍三大无机非金属材料：陶瓷、玻璃和复合材料。
一、陶瓷陶瓷是一种固态无机非金属材料，主要由氧化物、硅酸盐、氮化物、碳化物等组成。
陶瓷具有高硬度、高强度、高耐磨、高耐腐蚀、高耐高温等特点，是一种理想的结构材料。
陶瓷可以分为普通陶瓷和高级陶瓷两类。
普通陶瓷是指以粘土、瓷土等为原料，经过成型、干燥、烧结等工艺制成的陶瓷制品。
普通陶瓷主要用于建筑、陶瓷器皿、卫生洁具等方面。
高级陶瓷是指以氧化铝、氮化硅、碳化硅等为原料，采用高温烧结、化学气相沉积等工艺制成的陶瓷制品。
高级陶瓷具有优良的物理、化学、机械性能，广泛应用于航空、航天、电子、机械、化工等领域。
二、玻璃玻璃是一种非晶态无机非金属材料，主要由二氧化硅、碳酸钙、氧化钠、氧化钾等组成。
玻璃具有透明、硬度大、耐腐蚀、绝缘等特点，是一种重要的建筑、装饰、容器材料。
玻璃可以分为普通玻璃和特种玻璃两类。
普通玻璃是指以石英砂、碳酸钙、氧化钠、氧化钾等为原料，经过熔化、拉伸、冷却等工艺制成的玻璃制品。
普通玻璃广泛应用于建筑、装饰、家具、车辆等领域。
特种玻璃是指以硼酸、氟化物、硅酸盐等为原料，采用特殊工艺制成的玻璃制品。
特种玻璃具有高透明度、高抗冲击性、高耐高温、高防辐射等特点，广泛应用于电子、光学、医疗等领域。
三、复合材料复合材料是指由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料。
复合材料具有优良的性能，如高强度、高刚度、高耐磨、高耐腐蚀、高耐高温等，被广泛应用于航空、航天、汽车、体育器材等领域。
复合材料可以分为无机复合材料和有机复合材料两类。
无机复合材料主要由陶瓷、玻璃等无机材料组成，具有高耐高温、高耐腐蚀等特点，广泛应用于航空、航天等领域。
有机复合材料主要由树脂、纤维等有机材料组成，具有高强度、高韧性等特点，广泛应用于汽车、体育器材等领域。
传统无机非金属材料
配料计算：根据原料的化学成分和物理性质进行配料计算
混合与成型：将原料混合均匀后，采用成型设备制成所需形状的耐火材料
烧成与冷却：将成型后的耐火材料进行烧成和冷却处理，以获得所需的物理和化学性能
陶瓷的性能特点
耐高温：陶瓷材料具有较高的熔点和化学稳定性，能够在高温下保持优良的性能。
硬度高：陶瓷材料具有较高的硬度，能够承受较大的压力和磨损。
耐久性好：水泥材料具有较好的耐久性，能够抵抗自然环境中的侵蚀和破坏。
耐火性差：水泥的耐火性较差，容易受到高温的影响而失去强度。
抗渗性差：水泥的抗渗性较差，容易受到水分和化学物质的侵蚀。
耐腐蚀性差：水泥的耐腐蚀性较差，容易受到低温的影响而失去强度。
无机非金属材料具有高硬度、高耐磨耗性、高熔点等特性，被广泛应用于建筑、机械、电子等领域。
无机非金属材料的分类
传统无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等
新型无机非金属材料：功能陶瓷、功能玻璃、新型碳材料等
传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别
无机非金属材料的应用领域
无机非金属材料的应用领域
建筑材料：如水泥、玻璃、陶瓷等
玻璃的制备工艺
原料选择与配料
熔制过程
玻璃成型
玻璃退火与淬火
水泥的制备工艺
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生产过程：破碎、配料、均化、煅烧、冷却、粉磨等
原料：石灰石、粘土、铁矿粉等
生产设备：立窑、回转窑、磨机等
生产工艺流程：原材料准备、配料、生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨等
耐火材料的制备工艺
原料选择：根据耐火度要求选择合适的原料
陶瓷案例分析：以陶瓷刀具为例，介绍其性能特点、应用领域及市场前景。
传统无机非金属材料简介
A
玻璃特性
玻璃是一种无规则结构的非晶态固体，具有：
各向同性
无固定熔点
介稳性
玻璃是一种亚稳态固体材料。
渐变性可逆性
熔融状态
固体状态，没有新相产生。
20
A
浮法玻璃的制造过程示意图
21
玻璃中各成分的作用
玻璃的组成是指其化学成分组成，反映了构成玻璃的各 种氧化物的含量，通常用质量分数表示。
A
传统无机非金属材料简介
1
A
目录
材料分类 常见的硅酸盐材料的原料 传统无机非金属材料简介 玻璃 陶瓷
2
一、 材料的分类
A
无机非金属材料 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
金属材料 —— 金属、合金
高分子材料 —— 塑料、合成橡胶、合成纤维
A
2、CaO和MgO
引入CaO和MgO的原料 引入的CaO原料主要有白云石（CaCO3·MgCO3以，又以用白云石为主，
CaO不足部分用石灰石或方解石补充。
26
A
粒度的要求
过细的白云石颗粒会吸附在较大的硅质颗粒周围， 阻碍砂粒参与反应；
钠长石特点（与钾长石比较） 1、在高温时对石英、粘土、莫来石的熔解快，
溶解度大。 2、熔融温度低，透明度好。 3、熔融温度范围较钾长石窄，熔体高温粘度
较小，随温度的变化较快。
11
A
4、石英
由二氧化硅组成的矿物，化学式SiO2。纯净 的石英无色透明，因含各种杂质，颜色各异， 有以下异种：
水晶（rock crystal):无色透明 紫水晶（amethyst): 紫色透明或半透明，加
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其他分类方法：
✓ 按照材料中的主要成分分类，有硅酸盐、铝酸盐、钛酸盐、磷
酸盐、氧化物、氮化物、碳化物材料等；
✓ 根据材料的用途分，有日用、建筑、化工、电子、航天、通信、
生物、医学材料等；
✓ 根据材料的性质分，有胶凝、耐火、隔热、耐磨、导电、绝缘、
耐腐蚀、半导体材料等
✓ ；根据材料的物质状态分，有晶体(单晶体、多晶体、微晶体)、
传统无机
非金属材料 无机非金属
材
材料
新型无机 非金属材料
料 金属材料
高分子材料
1.无机非金属材料
是以某些元素的
、
、
、
、
以及
、
、
、
等物质组成的材料。
2.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
演变
而来的，是与有机高分子材料和金属材料并列的
。
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。这种化学键具有十分高的键能和 键强。
用途：建筑材料
2、玻璃（Glass）： 普通玻璃生产原料：纯碱、石灰石、石英
生产原理及条件：
Na2CO3+SiO2=高温==Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2 高==温= CaSiO3+CO2 ↑
普通玻璃的成分： Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
3、陶瓷（Ceramics） 土器： 砖瓦 陶器： 彩陶 江苏宜兴的紫砂壶、 秦汉兵马俑
谢谢
用有限资源，造成了极大浪费。
（3） 环境污染严重 水泥工业每年排放 温室气体 CO2 约 5.55 亿吨、SO2 68.6 万吨、 NOx 约 206 万吨；目前其他先进 国家平均吨熟料的粉尘排放1Kg，而 我国 高达 13Kg，全国水泥生产年排放的粉尘
竟高达 1000 万吨以上
（4） 单线生产规模小，落后工艺 大量存在 以悬浮预热和预分解技 术为核心技术的“新型干法”工艺， 是目 前世界水泥工业普遍采用的 最先进的现代化水泥位及分类 二、无机非金属材料 三、无机非材料的分类 四、传统无机非材料简介 五、新型无机非材料简介 六、我国无机非金属现状 七、无机非金属材料展望
什么是材料？
材料：指为人类社会所需要并能
用于制造有用器物的质。
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。
炻器： 水缸、砂锅
瓷器： 碗盘 茶具 烟缸 瓷都景德镇
卫生瓷
瓷雕
材料名称 压电陶瓷 磁性材料 导体陶瓷 半导体陶瓷
光学材料 高温结构陶瓷
超硬材料 生物陶瓷
举例 电子打火器、铝钛酸铅系材料
阿尔法质谱仪 钠、锂、氧的离子导体、碳化硅等 氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过渡金属元素的氧化物
钇铝石榴石激光材料、石英、氧化铝等多组分的光导纤维 高温氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等难熔化合物 人造金刚石、人造红宝石等 植入陶瓷、人造牙、人造骨、人造关节等
2.新型无机非金属材料：
未来科学技术的发展，对各种无机非金属材料， 尤其是对特种新型材料提出更多更高的要求。材料学 科有广阔的发展前景，复合材料、定向结晶材料、增 韧陶瓷以及各种类型的表面处理和涂层的使用，将使 材料的效能得到更大发挥。由于对材料科学基础研究 的日益深入，各种精密测试分析技术的发展，将有助 于按预定性能设计材料的原子或分子组成及结构形态 的早日实现。
新型无机非金属材料的特征
（1）耐高温、强度高 （2）具有电学性质 （3）具有光学性质 （4）具有生物功能
1.传统无机非金属材料：
（1） 产品等级低 在传统 无机非金属材料中，无论是 水泥、玻璃还是陶瓷的产品
等 级普遍偏低。
（2） 资源能源消耗高 在资源的消 耗方面，水泥和陶瓷工业更为突出。 由于大量的无序 开采，未能充分利
非晶体及复合材料等,
✓ 材料的外观形态分,有块状、多孔、纤维、晶须、薄膜材料等。
1、水泥（Cements） 生产原料：黏土、石灰石为主 生产过成及条件：两磨加一烧、高温
普通水泥的成分：硅酸三钙 3CaO • SiO2 硅酸二钙 2CaO • SiO2 铝酸三钙 3CaO • Al2O3
水泥的性能：水硬性 （水泥砂浆 、混凝土）
传统无机非材料：
传统的无机非金属材料指以 硅酸盐为主要成分的材料并 包括一些生产工艺相近的非 硅酸盐材料。例如，水泥、 玻璃、陶瓷、镁质、铬镁质 耐火材料和碳素材料等。通 常这一类材料生产历史较长、 产量较大，用途也较广。
新型无机非材料：
新型的无机非金属材料主要指 用氧化物、氮化物、碳化物、 硼化物、硫化物、硅化物以及 各种无机非金属化合物经特殊 的先进工艺制成的具有特殊性 质和用途的材料。例如铁电、 压电陶瓷、微晶玻璃、光导纤 维等。