中南大学粉冶院无机非材料期末复习

中南大学粉冶院无机非材料期末复习1、举例说明无机非金属材料如何引领科技进步。

2、从化学键说明无机非金属材料的物理特性。

3、硅酸盐晶体结构的类型有几种?各类型的典型矿物有哪些,4、粘土的化学组成与矿物组成,粘土的工艺性能包括哪些,5、长石、粘土、石英在无机材料生产中的作用,6、二氧化锆、石英的晶体结构转变有何特点,如何在实际生产中加以应用?7、如何理解原料粉碎球磨过程中的机械力化学行为和助磨剂的助磨机理,8、先进无机材料粉末的制备方法有哪些,、原料为什么要进行预处理, 910、简述陶瓷的显微结构的内容及其分析方法11、无机材料烧结过程的主要传质机理12、什么是晶界,晶界的特点有哪些,什么是晶界工程,13、什么是二次再结晶,在工艺上如何防止,14、固相烧结和液相烧结的机理15、简述普通陶瓷烧成过程的主要物理化学变化。

烧成制度制定的依据有哪些,16、针对高熔点难烧结材料如TiB2、ZrB2等，根据所学内容，在不影响高温性能前提下，设计一可行的制备工艺。

17、阐述水泥熟料的煅烧过程及发生的主要物理化学变化18、阐述硅酸三钙的水化及其硬化过程。

19、阐述硅酸二钙的水化及其硬化过程。

20、侵蚀硅酸盐水泥的环境介质有哪些,有哪些侵蚀方式,1、举例说明无机非金属材料如何引领科技进步。

航空航天材料利用无机材料的耐高温、高强度、耐磨和比刚度大等特性，用作航天飞机的外层蒙皮材料(耐热、隔热)、耐高温烧蚀材料、热保护处理、卫星表面温控涂层、火箭喉衬材料、透波与吸波材料等2、从化学键说明无机非金属材料的物理特性。

3、硅酸盐晶体结构的类型有几种?各类型的典型矿物有哪些,4、粘土的化学组成与矿物组成,粘土的工艺性能包括哪些,化学组成:SiO2、Al2O3和结晶水，少量碱金属氧化物(K2O 、Na2O)，碱土金属氧化物(CaO、MgO)，着色氧化物(Fe2O3、TiO2)矿物组成三大类别:高岭石、叶腊石、蒙脱石可塑性结合性:粘土结合瘠性料形成可塑泥料并具有一定干坯强度的能力。

触变性:粘土浆料或泥团受到振动或搅拌时，粘度降低而流动性增加，静置后泥料变稠。

触变性可用厚化度来表示，指泥浆放置30 min和30 s后相对粘度之比。

收缩性烧结特性:烧结温度(收缩率最大的温度)与软化温度间的区域为烧结范围。

5、长石、粘土、石英在无机材料生产中的作用,长石的作用:1. 在高温下熔融，形成粘稠的玻璃体，是坯料中碱金属氧化物的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，利于成瓷和降低烧成温度。

2. 熔融后的长石熔体能溶解部分高岭土分解产物和石英颗粒;液相中Al2O3和SiO2互相作用，促进莫来石的形成和长大，提高瓷体的机械强度和化学稳定性。

3. 长石熔体能填充坯体孔隙，减少气孔率，增大致密度，提高坯体机械强度，改善透光性能及电学性能。

4. 作为瘠性原料，提高坯体渗水性，提高干燥速度，减少坯体的干燥收缩和变形。

5. 在釉料中做熔剂，形成玻璃相。

粘土的作用:1. 赋予泥坯的可塑性;2. 使注浆料与釉料具有悬浮性和稳定性;3. 在坯料中结合其它瘠性原料，使具有一定干坯强度及最大堆积密度;4. 是瓷坯中Al,O,的主要来源，也是烧成时生成莫来石晶体的主要来源。

石英的作用:1. 烧成前，石英为瘠性料，可调节泥料的可塑性，是生坯水分排出的通道，降低坯体的干燥收缩，增加生坯的渗水性，缩短干燥时间，防止坯体变形;利于施釉。

2. 烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消坯体的收缩;高温时石英部分溶解于液相，增加熔体的粘度，未溶解的石英颗粒构成坯体的骨架，防止坯体软化变形。

3. 可提高坯体的机械强度，透光度，白度。

4. 釉料中,SiO2是玻璃质的主要成分，提高釉料的机械强度，硬度，耐磨性，耐化学侵蚀性;提高釉料的熔融温度与粘度。

1、6、二氧化锆、石英的晶体结构转变有何特点,如何在实际生产中加以应用?在使用石英类制品时，可以通过控制升温和冷却速度，来避免体积效应引起的开裂。

利用其热膨胀效应，如将石英原料在进行预烧，又有利于石英类的破碎。

7、如何理解原料粉碎球磨过程中的机械力化学行为和助磨剂的助磨机理,物料颗粒受机械力作用而被粉碎时，还会发生物质结构及表面物理化学性质的变化，这种因机械载荷作用导致颗粒晶体结构和物理化学性质的变化称为机械力化学。

颗粒结构变化，如表面结构自发地重组，形成非晶态结构或重结晶。

颗粒表面物理化学性质变化，如表面电性、物理与化学吸附、溶解性、分散与团聚性质。

在局部受反复应力作用区域产生化学反应，如由一种物质转变为另一种物质，释放出气体、外来离子进入晶体结构中引起原物料中化学组成变化。

助磨剂能促使已有裂纹不再重新闭合而有助于裂纹扩展以及阻止团聚。

8、先进无机材料粉末的制备方法有哪些,9、原料为什么要进行预处理,原料含有杂质、粒度较粗、人工合成原料不符合要求，须进行原料的精选、细碎球磨、预烧等预处理。

10、简述陶瓷的显微结构的内容及其分析方法显微结构的组成:晶相、玻璃相、晶界、气孔和缺陷等组成。

陶瓷显微结构的内容:相的数量、大小、形状、边界状态和几何分布。

普通陶瓷:液相烧结，显微结构由晶相、玻璃相和气孔组成;扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱及波谱微区分析仪;环境扫描电镜、高分辨透射电镜与电子衍射相结合，促进显微结构分析的分辨尺度扩大到亚显微结构及微观结构区域;11、无机材料烧结过程的主要传质机理粘性流动、塑性流动、蒸发凝聚、体扩散、表面扩散、晶界扩散六种。

12、什么是晶界,晶界的特点有哪些,什么是晶界工程, 晶界:固体和固体相接触的界面，分为晶界和相界。

晶界特性:?晶界偏析与杂质聚集 (相偏析(相分离)与化学偏析)三个原因:弹性应变能;静电势;固溶度。

层状偏析与粒状偏析，晶界偏析大多是无益的，但也可用其材料改性。

如半导体的晶粒半导化;? 晶界扩散:晶界无序开放的结构，有过量的自由体积;? 晶界势垒和空间电荷;? 晶界是位错汇集和应力集中的区域:? 晶界区的物理性能与晶粒有很大的不同所谓晶界工程即是通过改变晶界状态，提高整个材料性能的研究领域。

13、什么是二次再结晶,在工艺上如何防止,二次再结晶:晶粒异常生长或晶粒不连续生长。

是指少数巨大晶体在细晶消耗时成核-长大过程。

防止二次再结晶的方法:控制烧结温度、烧结时间，控制原料粒径的均匀性，引入烧结添加剂14、固相烧结和液相烧结的机理15、简述普通陶瓷烧成过程的主要物理化学变化。

烧成制度制定的依据有哪些,1、低温阶段(室温-300?)---坯体水分蒸发期2 中温阶段(300-950 ?)----氧化分解及晶型转化期(1)结构水的排除(2)碳酸盐分解(3)碳素、硫化物及有机物的氧化(4)石英的晶型转变和少量液相的形成3 高温阶段( 950 ?-最高烧成温度玻化成瓷期，是烧成过程中温度最高的阶段。

坯体开始烧结，釉层开始熔化.烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度。

16、针对高熔点难烧结材料如TiB2、ZrB2等，根据所学内容，在不影响高温性能前提下，设计一可行的制备工艺。

17、阐述水泥熟料的煅烧过程及发生的主要物理化学变化18、阐述硅酸三钙的水化及其硬化过程。

1)C3S的早期水化加水后发生急剧的反应放出热量，Ca2+、 OH-迅速从表面释放，几分钟内上升pH超过12，溶液具有强碱性。

2)2)C3S的中期水化水化主要时期。

在C3S水化的加速期内，伴随Ca(OH)2及C,S,H的形成和长大，液相中Ca(OH)2和C,S,H的过饱和度降低，又会相应地使Ca(OH)2和C,S,H的生长速度逐渐变慢。

随着水化产物在颗粒周围的形成， C3S的水化受阻，水化过程逐渐进入减速阶段。

3)C3S的后期水化水化过程中存在一个界面区，并逐渐推向内部。

水离解所形成的H+在内部产物中从氧原子(或水分子)转移到另一个氧原子，一直到达C3S并与之作用，而界面区的Ca2+和 Si4+部分则通过内部产物向外迁移，转入Ca(OH)2和外部C,S,H。

4)水泥加水拌成浆体进行水化反应，浆体逐渐失去流动性而转变为具有一定强度的固体的过程，即水泥的凝结与硬化。

19、阐述硅酸二钙的水化及其硬化过程。

和C3S水化过程极为相似，但水化速度极慢，约为C3S的1/2020、侵蚀硅酸盐水泥的环境介质有哪些,有哪些侵蚀方式,主要包括:淡水、酸、硫酸盐和碱溶液环境介质。

侵蚀方式:溶解浸析、离子交换以及形成膨胀性产物5、名词解释:水泥的安定性:反映水泥浆在硬化后因体积膨胀不均匀而变形的情况，是评定水泥质量的重要指标之一，是保证混凝土工程质量的必要条件。

造成水泥安定性不良的主要原因是由于水泥中存在过量的游离氧化钙、游离氧化镁或硫酸盐所致。

硅率:熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比。

表示了熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例。

铝(铁)率:铝率:熟料中氧化铝和氧化铁含量的质量比，也表示溶剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。

化学减缩水化热:水泥与水作用会产生放热反应,在水泥硬化过程中,不断放出的热量称为水化热指物质与水化合时所放出的热1、无机非金属材料与其它材料相比在结构性能上有哪些特点,相对于金属键，共价键与离子键具有较高的能量，约高出金属键键能的一倍左右，所以，离子键或共价键构成的无机非金属材料一般熔点高、硬度高，脆性大，透明度高，导电性低。

具有金属键的金属材料有弹性，可延展，导电性高，透明度低。

由于共价键的晶体的配位数比离子晶体还要小，所以共价键的晶体的熔点、硬度比离子晶体还要高。

2、什么是玻璃态物质的四个通性,各向同性。

介稳性、无固定的熔点。

性质变化的连续性和可逆性3、Tg-Tf玻璃转变温度区域对玻璃的结构、性质有何意义,在转变温度区域内的任一温度，玻璃熔体有对应于该温度的平衡结构。

温度越低，粘度越大，达到平衡结构的速度越慢，需要的时间越长。

因此，固态玻璃的性质与冷却速度有关，冷却速度越快，玻璃结构偏离平衡结构的程度越大，导致玻璃结构疏松，使玻璃密度、折射率等性质下降，冷却速度减慢，密度、折射率等性质上升，所以说固态玻璃的性质是相对的，并不是一个常数。

4、解释晶子学说和无规则网络学说。

无规则网络学说:原子在玻璃中和在晶体中的作用是相同的，应形成连续的、三维空间的网络，但在玻璃中是不规则的，非周期性的，因而玻璃的内能大于晶体的内能，而晶体的结构是规则的、周期性的。

晶子学说:在玻璃中存在着有规则排列的微小区域，这种有规则排列的微小区域与晶体的晶格相比又是极度变形的，他是相对的，距晶子中心的距离越远，不规则程度越显著。

无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性，无序性和均匀性，而晶子学说则比较强调玻璃的微观不均匀性和有序性。

3、石英玻璃具有哪些结构、性能特点,1. [Si04]是熔融石英和结晶态石英的基本机构单元，2. Si-O键是极性共价键，3. Si-O键的键能非常大，4. [Si04]正负电荷重心重合，不带极性，5.[Si04]以顶角相连。