无机非金属材料工艺学-绪论60页PPT
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无机非金属材料ppt课件
05
CATALOGUE
无机非金属材料的未来发展趋 势与挑战
发展趋势
01
高性能陶瓷材料
由于其优异的性能，陶瓷材料在许多领域都有广泛的应用，如航空航天
、汽车、医疗等。未来，陶瓷材料的研究将更加深入，应用领域更加广
泛。
02
纳米无机非金属材料
纳米无机非金属材料由于其尺寸效应和量子效应，具有许多优异的性能
THANKS
感谢观看
。随着纳米科技的不断发展，纳米无机非金属材料的研究和应用也将得
到更广泛的推广。
03
绿色无机非金属材料
随着环保意识的不断提高，绿色无机非金属材料将成为未来研究的热点
。这类材料具有低能耗、低污染、高循环利用的特点，符合可持续发展
的要求。
挑战与问题
材料性能的提升
尽管陶瓷等无机非金属材料的性能已经有所提升，但是与金属材料相比，仍然存在一定的 差距。因此，提高无机非金属材料的性能是当前面临的一个重要挑战。
02
CATALOGUE
无机非金属材料的性质与用途
性质
01
02
03
04
一般性质
无机非金属材料具有较高的熔 点、硬度，良好的化学稳定性
，但脆性较大。
力学性质
无机非金属材料具有较高的抗 压强度、抗拉强度，耐磨性较
好，但韧性较差。
电学性质
无机非金属材料具有较好的绝 缘性能和导热性能。
光学性质
无机非金属材料具有较好的光 学性能，如透光性、反射性等
根据性质和用途，无机非金属材料可 分为陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等 几大类。
无机非金属材料的重要性
无机非金属材料在国民经济发展中扮演着重要角色，特别是 在高技术领域，如航空航天、电子、新能源等领域具有不可 替代的作用。
无机非金属材料PPT课件
2021/4/8
43
2021/4/8
氧化铝陶瓷
结 构 陶 瓷
二氧化锆
44
几种典型的新型无机非金属材料
高温结构陶瓷 特点：耐高温、耐腐蚀、硬度大、 耐磨损、不怕氧化、密度小等
(1)氧化铝陶瓷
性能 熔点高
2021/4/8
硬度大 透明、耐高温
用途 坩埚、高温炉管
刚玉球磨机
高压钠灯灯管 45
高纯氧化铝透明陶瓷管
▪ 瓷器：需要纯净的粘土做原料，
温度也更高，瓷器比陶器磁体
白净质地致密。
2021/4/8
29
主要种类：
土器：砖瓦
红瓦 (自然冷却，Fe2O3含量较多) 青瓦 (淋水冷却，Fe3O4、FeO较多)
陶器： 彩陶 江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑
瓷器： 碗盘茶具
收藏珍品
景德镇陶瓷
炻器： 水缸、砂锅
2021/4/8
模具和夹具。
2021/4/8
48
（3）碳化硅陶瓷
碳化硅（SiC--金刚砂）和氮化硅一样，是
稳定的原子晶体。具有高的热传导能力、硬度
大、熔点高、比重小，有较高的强度和较好的
热稳定性，与各种酸都不起作用，其抗氧化性
能在高达1550OC时仍很优良。
用途：制造磨料、模
具、特种耐火材料制品；
用于制造电阻发热元件。
27
3、陶瓷
主原料要 生产过程 反应条件 种类
黏土
①混合 ②成型 ③干燥 ④烧结 ⑤冷却
高温
2021/4/8
土器 陶器 炻器 瓷器
性能
抗氧化、 抗酸碱腐 蚀、耐高 温、绝缘 、易成型
28
▪ 陶瓷是由黏土在高温下烧制而成，根据
无机非金属材料工艺学-绪论共60页文档
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
无机非金属材料工艺学-绪论
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
无机非金属材料工艺原理配合料的制备与加工PPT学习教案
定义：成型就是将制备好的坯料，用 各种不 同的方 法 制成具有一定形状和尺寸的坯件(生坯 )。
成型工序应的要求： ❖ 坯件应符合产品所要求的生坯形状和 尺寸。 ❖ 坯体应具行相当的机械强度，以便于 后续工 序的操 体。 ❖ 坯体结构均匀，且有一定的致密度。 ❖ 成型过程适合于多。快、好、省地组 织生产 。
目的：为了满足制品形状或下一工序 要求， 制备好 的混合 料需要成型。
对水泥生产而言，立窑、立波尔窑的入窑生料，
❖
混凝土的使用需要成型； ❖ 陶瓷生产中坯料需成要型； ❖ 在玻璃生产中，玻璃制品需要成型。
第39页/共135页
粒化（成球）
定义：泛指将粉体(或浆液)加工成型 状和尺 寸都比 较匀整 的球块的机械过程。
粉体粒化的目的：
❖ 能保持混合物的均匀度在贮存、输送与包装时不发生变化； ❖ 有利于改善物理化学反应的过程； ❖ 可以提高物料流动性，便于输送与贮存； ❖ 大大减少粉尘飞扬； ❖ 扩大微粉状原料的适用范围； ❖ 便于计量以及满足商业上要求等。
第40页/共135页
造粒方法及分类
第41页/共135页
第42页/共135页
➢ 另一类结合剂在常温下可提高坯料的 塑性， 高温下 仍 留在坯体中，这类称为粘结剂，多 数为无 机物质 ，如 硅酸盐和硫酸盐等。
塑化剂在特陶坯料生产中起着提高坯 料塑性 和生坯 强度 的作用。生产中使用的塑化剂由粘合 剂、增 塑剂和 溶剂 以适当比例调配而成。
第36页/共135页
（3） 润滑剂
用于提高粉料的湿润性， 减少粉料颗粒之间及粉料与 模壁之间的摩擦，以增大压 制坯体的密度，促进其均匀 化。通常采用含极性官能团 的有机物作润滑剂。
（6）干法磨机通风
磨内通风可冷却磨内物料，改善易磨 性。
成型工序应的要求： ❖ 坯件应符合产品所要求的生坯形状和 尺寸。 ❖ 坯体应具行相当的机械强度，以便于 后续工 序的操 体。 ❖ 坯体结构均匀，且有一定的致密度。 ❖ 成型过程适合于多。快、好、省地组 织生产 。
目的：为了满足制品形状或下一工序 要求， 制备好 的混合 料需要成型。
对水泥生产而言，立窑、立波尔窑的入窑生料，
❖
混凝土的使用需要成型； ❖ 陶瓷生产中坯料需成要型； ❖ 在玻璃生产中，玻璃制品需要成型。
第39页/共135页
粒化（成球）
定义：泛指将粉体(或浆液)加工成型 状和尺 寸都比 较匀整 的球块的机械过程。
粉体粒化的目的：
❖ 能保持混合物的均匀度在贮存、输送与包装时不发生变化； ❖ 有利于改善物理化学反应的过程； ❖ 可以提高物料流动性，便于输送与贮存； ❖ 大大减少粉尘飞扬； ❖ 扩大微粉状原料的适用范围； ❖ 便于计量以及满足商业上要求等。
第40页/共135页
造粒方法及分类
第41页/共135页
第42页/共135页
➢ 另一类结合剂在常温下可提高坯料的 塑性， 高温下 仍 留在坯体中，这类称为粘结剂，多 数为无 机物质 ，如 硅酸盐和硫酸盐等。
塑化剂在特陶坯料生产中起着提高坯 料塑性 和生坯 强度 的作用。生产中使用的塑化剂由粘合 剂、增 塑剂和 溶剂 以适当比例调配而成。
第36页/共135页
（3） 润滑剂
用于提高粉料的湿润性， 减少粉料颗粒之间及粉料与 模壁之间的摩擦，以增大压 制坯体的密度，促进其均匀 化。通常采用含极性官能团 的有机物作润滑剂。
（6）干法磨机通风
磨内通风可冷却磨内物料，改善易磨 性。
无机非金属材料ppt课件
类型：陶瓷、玻璃、水泥 （1）陶瓷 ·主要原料：黏土 ·主要成分：含水的铝硅酸盐，成分复杂
（2）玻璃 ·主要原料：纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2) ·主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
高温
Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑
高温
CaCO3 +SiO2===CaSiO3 + CO2↑
二、新型无机非金属材料
1、硅和二氧化硅
根据元素周期表中硅的位置，思考： 为什么硅能成为应用最为广泛的半导体材料？
第三周期、第IV A族
①硅的存在与性质：
硅在自然界以硅酸盐和氧化物的形式存在
硅酸盐矿石
玛瑙（ SiO2 ）
水晶（ SiO2 ）
高温下，硅能与氧气反应生成SiO2，与氯气反应生成 SiCl4 。
（3）碳纳米材料
碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属 材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、 医药等领域有着广阔的应用前景。
注：碳纳米材料、金刚石、石墨都是碳的同素异形体， 它们因结构不同(碳原子排列方式不同)而具有不同性质。
——富勒烯
富勒烯是由碳原子构成的 一系列笼形分子的总称，其中 的C60是富勒烯的代表物。C60的 发现为纳米科学提供了重要的 研究对象，开启了碳纳米材料 研究和应用的新时代。
③
。
②二氧化硅的性质：
（1）物理性质: 二氧化硅硬度大、熔点高，不溶于水
（2）化学性质:
酸性氧化物：SiO2＋2NaOH=== Na2SiO3＋H2O ；
具有氧化性：SiO2＋2C
Si＋2CO↑；
特 性 ：SiO2＋4HF=== SiF4↑＋2H2O。
无机非金属材料工学-完整-全ppt课件
（一）流动曲线
由流动曲线可知在 某应力下某种材料流动 速度的快慢，粘度、表 观粘度的大小。
无机非金属 材料工学
精选编辑ppt
1
课程内容
第一篇 无机非金属材料成型
第二篇 水泥工艺学
第三篇 玻璃工艺学
第四篇 陶瓷工艺学
第五篇 水泥概述及其生产
精选编辑ppt
2
材料分类：
① 金属材料；
② 无机非金属材料：⑴ 矿物岩石材 料；⑵ 水泥、玻璃；⑶ 陶瓷、耐火 材料；
③ 高分子材料；
氧化铝、石英等的悬浮液具有胀流性；一般陶瓷泥浆为假塑
性。
精选编辑ppt
15
三、流变模型与本构方程
又称流变状态方程，是联系应力、应变、应力速率和应变速
率的方程的总称。
同时具有两种或三种变形，流变模型可以通过各种基本元件 串联及并联方式组成。
油漆、水泥浆等：粘性液体，不致流下，具有固体的性质。
称宾汉体模型。 当剪切力τ<f时，塑性元件不发生变形， 与之并联的粘性元件也只能保持不变。这时， 弹性元件的变形，就是整个系统的变形，因 此：
体，经适当的手段和设备变成一定形状制品的过程。
成型一般由两个步骤组成：
（1）使可流动变形的物料成为所需要的形状
研究在外力作用下物料流动与变形的规律，流变学研究的
内容；
（2）通过不同的机制使其定形。
精选编辑ppt
8
几种体系：
1.无机胶凝材料浆体（如水泥、石灰、石膏等）：水化
产物使浆体固化。
2. 陶瓷泥料的可塑成型：可塑性、定形、干燥后强度提
其流变方程为：
•
τ 剪切应力
η 粘度系数
*
剪切应变精速选编率辑ppt
由流动曲线可知在 某应力下某种材料流动 速度的快慢，粘度、表 观粘度的大小。
无机非金属 材料工学
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1
课程内容
第一篇 无机非金属材料成型
第二篇 水泥工艺学
第三篇 玻璃工艺学
第四篇 陶瓷工艺学
第五篇 水泥概述及其生产
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2
材料分类：
① 金属材料；
② 无机非金属材料：⑴ 矿物岩石材 料；⑵ 水泥、玻璃；⑶ 陶瓷、耐火 材料；
③ 高分子材料；
氧化铝、石英等的悬浮液具有胀流性；一般陶瓷泥浆为假塑
性。
精选编辑ppt
15
三、流变模型与本构方程
又称流变状态方程，是联系应力、应变、应力速率和应变速
率的方程的总称。
同时具有两种或三种变形，流变模型可以通过各种基本元件 串联及并联方式组成。
油漆、水泥浆等：粘性液体，不致流下，具有固体的性质。
称宾汉体模型。 当剪切力τ<f时，塑性元件不发生变形， 与之并联的粘性元件也只能保持不变。这时， 弹性元件的变形，就是整个系统的变形，因 此：
体，经适当的手段和设备变成一定形状制品的过程。
成型一般由两个步骤组成：
（1）使可流动变形的物料成为所需要的形状
研究在外力作用下物料流动与变形的规律，流变学研究的
内容；
（2）通过不同的机制使其定形。
精选编辑ppt
8
几种体系：
1.无机胶凝材料浆体（如水泥、石灰、石膏等）：水化
产物使浆体固化。
2. 陶瓷泥料的可塑成型：可塑性、定形、干燥后强度提
其流变方程为：
•
τ 剪切应力
η 粘度系数
*
剪切应变精速选编率辑ppt
高三化学无机非金属材料PPT教学课件
植入陶瓷、人造牙、人造骨、人 造关节等
传统无机非金属材料 特点
• 1 性质稳定 • 2 抗腐蚀耐高温 • 3 质脆 • 4 经不起热冲击
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
思考 :高温结构材料与金属材 料的性能有什么不同?
高温结构材料与金属材料的性 能比较：
高温结构 陶瓷
超硬材料 生物陶瓷
新型无机非金属材料
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
沙漠车(3)氮化硼陶瓷、碳化硼瓷、氧化锆陶瓷 碳化硅陶瓷
二、现代信息基础材料－硅
硅工业制法
高纯硅的一般纯度要求达99.9999%， 甚至达到99.9999999%以上。
高温
SiO2 + 2C
Si(粗) + 2CO↑（电炉）
Si(粗) + 2Cl2 高温 SiCl4 （分馏提纯） SiCl4 ＋ 2H2 高温 Si(纯) + 4HCl
三、金刚石、石墨和C60—新材料 诞生新科技
金刚石 石墨粉
足球烯(C60)
作业：
通过各种途径查阅有 关新型无机非金属材料的 知识，写一篇科普小论文 题目：未来的材料。
材料诞生新科技
一、新型陶瓷的应用
1. 韧性陶瓷 2. 航天飞机的“陶瓷外衣” 3. 压电陶瓷 4. 防核护目镜 5. 透光陶瓷（制造灯具） 6. 生物陶瓷 7. 军事工业
传统无机非金属材料 特点
• 1 性质稳定 • 2 抗腐蚀耐高温 • 3 质脆 • 4 经不起热冲击
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
思考 :高温结构材料与金属材 料的性能有什么不同?
高温结构材料与金属材料的性 能比较：
高温结构 陶瓷
超硬材料 生物陶瓷
新型无机非金属材料
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
沙漠车(3)氮化硼陶瓷、碳化硼瓷、氧化锆陶瓷 碳化硅陶瓷
二、现代信息基础材料－硅
硅工业制法
高纯硅的一般纯度要求达99.9999%， 甚至达到99.9999999%以上。
高温
SiO2 + 2C
Si(粗) + 2CO↑（电炉）
Si(粗) + 2Cl2 高温 SiCl4 （分馏提纯） SiCl4 ＋ 2H2 高温 Si(纯) + 4HCl
三、金刚石、石墨和C60—新材料 诞生新科技
金刚石 石墨粉
足球烯(C60)
作业：
通过各种途径查阅有 关新型无机非金属材料的 知识，写一篇科普小论文 题目：未来的材料。
材料诞生新科技
一、新型陶瓷的应用
1. 韧性陶瓷 2. 航天飞机的“陶瓷外衣” 3. 压电陶瓷 4. 防核护目镜 5. 透光陶瓷（制造灯具） 6. 生物陶瓷 7. 军事工业
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。