《无机非金属材料工学》思考题

绪论（2 学时）一、基本概念1、无机非金属材料的定义2、无机非金属材料的分类二、判断题1、所有无机非金属材料都具有高熔点、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。

（）2、日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷和搪瓷属于传统无机非金属材料，而化工陶瓷和电瓷属于新型无机非金属材料。

（）3、新型无机非金属材料和传统无机非金属材料划分的根本依据是二者的原料不同。

（）三、思考题1、查阅资料，总结陶瓷、玻璃、水泥及耐火材料的发展简史。

（注意：在陶瓷、玻璃、水泥及耐火材料之中任选一种材料来总结，要求注明参考文献的出处。

）2、查阅有关资料，列举1～2种你认为能充分发挥无机非金属材料作用的地方。

（注意：要求注明参考文献的出处。

）第一篇生产过程原理概述（1 学时）一、基本概念二、判断题1、无机非金属材料的大宗产品，如水泥、玻璃、砖瓦、陶瓷、耐火材料的原料大多来自储量丰富的天然非金属矿物，如石英砂、粘土、长石、氧化铝、氧化锆、石灰石、白云石、硅灰石和碳化硅等。

（）2、无机非金属材料的原料大多来自天然的矿物，一般是经过配料后进行各种热处理或成型、煅烧。

（）3、水泥的生产过程可以用P-H-P来表示；而水泥的使用，即混凝土的制备则是一个单独的成型过程P。

（）4、玻璃和铸石的生产过程可以表示为P-H-F。

（）三、思考题1、无机非金属材料生产过程的共性是指什么？2、水泥、陶瓷、玻璃和耐火材料的生产过程有什么异同？第一篇生产过程原理第一章原料（4 学时）一、基本概念1、陶瓷原料标准化2、粘土3、粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标4、粘土的离子交换性、离子交换容量5、触变性、厚化系数6、粘土的干燥收缩、烧成收缩、总收缩7、烧结温度、烧结范围8、膨化性、膨胀容二、判断题1、原料是材料生产的基础，其作用主要是为产品结构、组成及性能提供合适的化学成分和加工处理过程所需的各种工艺性能。

（）2、陶瓷工业中使用的原料品种繁多，可分为天然原料及化工原料，前者是天然岩石或矿物，后者是人工合成的物质。

（）3、影响陶瓷产品性能、质量的因素很多，归纳起来可以分为两类：一类是与原料质量有关的因素；另一类是与生产过程有关的因素。

前者是影响产品性能和质量的内因；后者是影响产品性能和质量的内因，是根本的因素。

（）4、制造硅酸盐水泥的主要原料是石灰质原料（主要提供氧化钙）和粘土质原料（主要提供氧化硅和氧化铝，也提供部分氧化铁）。

5、采用高纯原料是制造高质量耐火材料的前提，用来生产耐火材料的化合物的选择标准，主要考虑熔点。

（）6、粘土是一种含水铝硅酸盐矿物。

具有一定熔点和固定的化学组成。

（）7、原生粘土颗粒细，杂质多，可塑性较好，耐火度较差；次生粘土质地较纯，颗粒稍粗，可塑性较差，耐火度较高。

（）8、粘土的主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO和结晶水，还有少量碱金属氧化物（K2O、Na2O）和着色氧化物（Fe2O3、TiO2）等。

（）9、在陶瓷生产中，根据化学组成可以初步判断粘土的一些性能，如含Al2O3高的粘土难烧结；如K2O和Na2O含量高的烧结温度较低；Fe2O3含量高时可导致制品呈灰白色、黄色，甚至暗红色。

（）10、常见粘土主要为高岭石、蒙脱石和伊利石三大类别。

（）11、石英的晶型变化规律可用于指导硅砖、陶瓷和玻璃制品的生产及使用，重建性转变即α-石英、α-鳞石英、α-方石英间的转变，体积变化小，转化速度慢，对制品的稳定性影响不大。

（）12、硅砖生产中加入矿化剂的目的就是为了提高产品中方石英含量，减少鳞石英生成量，以减少位移性转变所引起的体积变化。

（）13、在陶瓷坯料中，长石是促进坯体烧结的主要熔剂性矿物，在陶瓷生产过程中用的较多的是钠长石。

（）14、滑石是生产镁质瓷的主要原料，在生产陶瓷的时候可以直接配料进行使用。

（）15、Na2O能提供游离氧使玻璃结构中O/Si比值增加，降低玻璃粘度，是良好的助熔剂。

（）16、由单斜ZrO2转变为四方ZrO2，体积膨胀。

冷却时由四方ZrO2转变为单斜ZrO2，体积收缩，转变温度约为1000℃左右。

四方晶型的Z ZrO2加热到2370℃时，出现立方晶型。

（）17、SiC结晶体主要有两种晶型。

一种是α-SiC ，属六方晶系，是低温稳定型；另一种是β-SiC，属等轴晶系，是高温稳定型。

（）18、Si3N4有两种结晶形态。

一种是α- Si3N4，呈针状结晶体；另一种是β- Si3N4，呈颗粒状结晶体。

两者均属六方晶系。

（）三、思考题1、陶瓷、水泥、玻璃和耐火材料所用原料及其对原料的质量要求?2、粘土有哪些特征及其在无机非金属材料生产过程中的作用?3、粘土的成因是什么，有哪些分类?4、粘土的三大组成是指什么?5、粘土的矿物组成有哪些，各具有什么特点?6、粘土的工艺性质有哪些?7、石英类原料的种类和性质及其在无机非金属材料生产中的作用?8、长石的种类和性质及其在无机非金属材料生产中的作用?9、钙质原料的种类和性质及其在无机非金属材料生产中的作用和质量要求?10、高铝矾土、硅线石类原料的性质及其作用?11、镁质原料的种类和性质及其作用?12、Na2O质原料、硼酸盐类原料和铁质原料的种类和性质及其作用?13、常用合成原料有哪些、各自的性质和作用是什么?14、石英的晶型转变其特点?第一篇生产过程原理第二章粉体制备（4 学时）一、基本概念1、破碎2、破碎比、公称破碎比、平均破碎比3、粒度4、分级、牛顿分级效率、部分分级效率二、判断题1、根据作用方式的不同，破碎方法有：挤压、劈裂、折断、磨剥四种。

（）2、公称破碎比是破碎前后物料的平均粒径之比，平均破碎比是破碎机的进料口宽度与出料口宽度之比，对任一破碎机而言，平均破碎比一般会低于公称破碎比。

（）3、颚式破碎机常适宜于破碎中等硬度和中等强度以下的脆性岩石，锤式破碎机适用于粘性物料的二级破碎，也用于煤和数料的破碎。

（）4、按旋转速度的快慢，球磨机筒体内研磨体可能出现三种基本运动状况，其中“倾斜态”，物料受到研磨作用，粉磨效果好。

（）5、粉磨作业流程有开路和闭路两种。

开路系统可以消除过粉磨现象，可在一定范围内调节产品细度，且能提高粉磨效率和产量。

（）6、筛分的方法有干法和湿法两种。

对于非粘性或粒度较粗的干物料，多采用干法筛分；对潮湿及夹带泥质的物料，或粒度较细的物料则多采用湿法筛分。

（）三、思考题1、粉碎的意义和目的？2、破碎的方式有哪些？3、粒度有哪些表示方法？4、破碎设备有哪些，各自的特点和应用场合？5、球磨粉碎的工艺原理、特点及类型？6、影响球磨粉碎效率的主要因素？7、超细粉磨设备有哪些，各自的作用原理、特点及其影响因素？8、分级的原理及其作用？9、超细粉末的固相、液相及气相合成方法及特点？第一篇生产过程原理第三章熔化与相变（2 学时）一、基本概念1、玻璃的熔制2、澄清3、均化4、二次气泡二、判断题1、熔化亦称熔炼，它是制造玻璃、铸石、熔铸耐火材料、水泥和人工晶体等无机非金属材料的主要工艺过程。

（）2、将配合料经过高温加热形成均匀的、无气泡的玻璃液的过程，称为玻璃的熔制。

（）3、玻璃熔制分为四个阶段：硅酸盐形成、玻璃形成、澄清和均化。

（）4、玻璃的熔制过程在硅酸盐形成阶段的物理变化和化学变化有固相反应，气态产物从配合料中逸出，配合料变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物。

（）5、玻璃的熔制过程中的玻璃的形成阶段，玻璃形成速度取决于石英砂粒的熔扩速度。

（）6、熔体温度愈高，玻璃形成时间愈短，玻璃形成速度愈快；石英颗粒愈大，反应时间愈短，玻璃形成速度愈快。

（）7、存在于玻璃液中的气体有三种形态：溶解气体、可见气泡和化学结合气体。

（）8、澄清过程中可见气泡的排除按两种方式进行：①气泡体积增大上升，漂浮于玻璃表面后破裂消失。

②小气泡中的气体组分溶解于玻璃液，小气泡被吸收而消失。

（）9、As2O3澄清机理是低温时吸收硝酸盐放出的O2而形成As2O5，高温时分解又放出O2而促使玻璃液澄清。

10、均化作用就是在玻璃液中消除条纹和其它不均体，使玻璃液各部分在化学组成上达到预期的均匀一致。

11、玻璃液冷却过程中两个因素影响玻璃质量：1、玻璃液的热均匀性2是否产生二次气泡12、组成对熔制速度有很大影响。

化学组成不同，熔化温度亦不同，助熔剂总量对二氧化硅（难熔物）的比值愈高，则愈难熔化。

（）13、原料颗粒度及各种原料的颗粒比，构成配合料颗粒组成。

它影响熔化阶段的熔融速度和熔融时间，颗粒比表面积愈大，反应速度愈慢，影响最大的是碳酸钠的颗粒度。

（）14、连续作业池炉中通常分成：熔化部、澄清部及工作部，它们分别与玻璃熔制的五个阶段大体对应。

（）15、玻璃的析晶过程有晶核形成和晶体生长两个阶段。

晶核形成的最大速度是在较高温度区，而晶体生长的最大速度在较低温度区。

（）16、网络的连接程度大，越易析晶；网络断裂愈多（即非桥氧愈多）玻璃愈不易析晶。

（）17、分相为均匀液相提供界面，为晶相的成核提供条件，是析晶的有利因素。

（）18、玻璃的成分愈简单，相互碰撞排列成一定晶格的几率较大，这种玻璃也愈容易析晶。

三、思考题1、玻璃熔化过程中的物理化学变化有哪些？2、玻璃熔制过程、方法及其温度制度的制定？3、澄清剂有哪些类型，其作用机理和应用？4、促进均化的因素有哪些？5、二次气泡的产生原因及其解决方法？6、影响熔制过程的因素有哪些？7、玻璃的熔制方法有哪些，有什么特点？8、玻璃析晶的原因和影响因素是什么？9、简述玻璃液澄清的动力学过程？10、坩埚窑和池窑的结构、工艺制度有哪些主要区别？分别适用于哪些场合？11、简述玻璃液澄清的动力学过程？第一篇生产过程原理第四章成型（5 学时）一、基本概念1、成型2、流变学3、弹性变形、弹性体4、粘性流动、塑性变形5、牛顿体、假塑性液体、胀性流体、非牛顿液体6、徐变曲线、松弛曲线7、触变性、反触变性8、稀释剂9、注浆成型、可塑成型、压制成型10、等静压成型11、长性玻璃、短性玻璃12、浮法13、退火、暂时应力、永久应力14、退火温度、退火上限温度、退火下限温度二、判断题1、成型是将配合料制成的浆体、可塑泥团、半干粉料或融熔体，经适当的手段和设备变成一定形状制品的过程。

（）2、液体在剪切应力的作用下，剪切应变将随时间而不断增加，这种变形称为粘性流动。

如果剪切应力与剪切应变的速率成正比，则这种理想体为牛顿液体，可用弹簧来表示。

（）3、胀流性液体的表观粘度和粘度是不一致的，它是随剪切应变速率的增大而增加，而假塑性液体的表观粘度则随剪切应变速率的增大而降低。

（）4、玻璃在成型中，由粘性体向固体转化时，因内外温差大，制品的内外层到达固体的时间不一样，当较高温度的内层收缩固化时，对早己固化的外层产生压应力，而自身受到拉应力。

当各层温度都达到室温时，内外层存在较大的内应力，它永久存在于玻璃中不会松弛，这种应力称永久应力。