无机非金属材料导论复习

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第25讲 无机非金属材料-2023届高考化学第一轮复习方案

第25讲 无机非金属材料-2023届高考化学第一轮复习方案

先将纯碱、石灰石、 石英粉碎后放入玻 璃熔炉中强热;再将 所得熔融物冷却即 得玻璃
先将黏土①搅 拌混合;②成 型;③干燥得粗 坯;④在烧结窑 中煅烧;⑤冷 却,即得陶瓷器
第25讲 │ 考点整合
产品 的主 要成

产品 特性
几种 主要 产品
水泥
玻璃
陶瓷
3CaO·SiO2 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3
第25讲 │ 考点整合
考点整合
1.硅酸盐工业的特点 原料均为含硅的固体物质;反应都在高温下进行;都发生复杂的 物理化学变化;产品均为无固定组成,也无一定熔点的混合物。 2.传统无机非金属材料——水泥、玻璃、陶瓷的比较
主要 原料 主要 设备
水泥 石灰石、黏土
水泥窑或回转 炉
玻璃 石灰石、纯碱、石英
玻璃窑
第25讲 │ 要点探究
②电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是 ____________________________________________; (5)W 和 Q 所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下:W 的 氯化物与 Q 的氢化物加热反应,生成化合物 W(QH2)4 和 HCl 气体; W(QH2)4 在高温下分解生成 Q 的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反 应的化学方程式(各物质用化学式表示)是__________________
陶瓷 黏土
烧结窑
第25讲 │ 考点整合
反应 原理
反应 条件
生产 过程
水泥
玻璃
CaCO3+SiO2=高==温==
复杂的物理—化 学变化
CaSiO3+CO2↑ Na2CO3+ SiO2=高==温==
Na2SiO3+CO2↑
高温
高温

无机非金属材料复习题

无机非金属材料复习题

序言、第一章1.无机材料中除金属以外统称为无机非金属材料;传统上的无机非金属材料主要有陶瓷,玻璃,水泥和耐火材料四种;2.无机非金属材料学主要研究无机非金属材料的成分和制备工艺,组织结构,材料性能和使用性能四个要素;3.玻璃结构的物质特点是:短程有序和长程无序;4.网络生成体氧化物四个要素:1每个氧离子应与不超过两个阳离子相连2在中心阳离子周围的氧离子配位数必须小于等于43氧互相共角而不共棱或共面4每个多面体至少有三个顶角是共用的;5、分相:玻璃在高温下为均匀的熔体,在冷却过程中或在一定温度下热处理时,由于内部质点迁移,某些组分分别浓集,从而形成化学组成不同的亮个相,此过程称为分相;6. 玻璃的粘性:粘度随温度变化的快慢是一个重要的玻璃生产指标;短性玻璃:粘度随温度变化的快的玻璃;7.影响玻璃机械强度的因素:1化学组成2玻璃中的缺陷3温度4玻璃中的应力第二章1 .玻璃的原料:凡能用于制造玻璃的矿物原料,化工原料,碎玻璃等统称;配合料:为熔制具有某种组成的玻璃所采用的,具有一定配比的各种玻璃原料的混合物2.玻璃原料通常按其用量和作用的不同分为主要原料和辅助原料;3.一般配合料的制备过程是:计算出玻璃配合料的料方,根据料方称取各种原料,再用混合机混匀即制得了玻璃配合料;4.选择原料是应遵循以下原则:1原料的质量应符合玻璃制品的技术要求2便于日常生产中调整成分3适于融化与澄清,挥发与分解的气体无毒性4对耐火材料的侵蚀要小5原料应易加工,矿藏量大,运输方便,价格低5.设计玻璃组成的原则:1根据组成,结构和性质的关系,使设计的玻璃能满足预定的性能要求2根据玻璃形成图和相图,使设计的组成能够形成玻璃析晶倾向小3根据生产条件使设计的玻璃能适应熔制,成型,加工等工序的实际要求;4所设计的玻璃应当价格低廉,原料易于获得;第三章1.从加热配合料直到熔成玻璃液分为五个阶段:1硅酸盐形成阶段2玻璃形成阶段3玻璃液的澄清阶段4玻璃液的均化阶段5玻璃液的冷却阶段;2.两者膨胀系数不同,则在两者界面上将产生结构应力,这就是玻璃制品炸裂的原因;3.产生二次气泡的主要原因:1硫酸盐的热分解2物理熔解的气体析出3玻璃中某些组分易产生二次气泡4.配合料的湿润能改善配合料的均匀性:因为配合料中保持一定的水分,能使配合料中的芒硝和纯碱等助熔剂覆盖粘附于石英砂颗粒表面,提高了内摩擦系数,并使配合料颗粒的位置相互巩固,减小分层倾向,提高配合料的反应能力及减轻飞料现象;5.玻璃澄清时的最高温度点和成型时的最低温度点是具有决定意义的两点;6.玻璃熔制工艺制度除温度制度外,还有压力制度,气氛制度,泡界线制度及玻璃液面制度;7.暂时应力:在温度低于应变点时,处于弹性变形温度范围内的玻璃在经受不均匀的温度变化时所产生的热应力,随温度梯度的存在而存在,随温度的梯度的消失而消失的应力;8.永久应力:当玻璃内外温度相等时所残留的热应力;9.微晶玻璃:把有晶核剂的特定组成的玻璃在有控条件下进行晶化热处理,使原单一的玻璃形成了有微晶和玻璃均匀分布的复合材料;第七章1.石英在陶瓷生产中作用:1是瘠性材料,可降低可塑性,减少收缩变形,加快干燥2在高温时可溶于长石玻璃中,增加液相粘度,减小高温时的胚体变形;3未熔石英与莫来石可以起构成胚体骨架,增加强度;4在釉料中增加石英含量可提高釉的熔融温度和粘度,提高釉的耐磨性和康化学腐蚀性;2.三种天然材料的作用:粘土提供了可塑性,以保证成型的工艺要求,石英石耐熔的骨架成分,长石则是助熔剂促使烧结时玻璃相的形成;3. 莫来石3Al2O3·2SiO2~2Al2O3·2SiO2莫来石具有良好的化学、力学与耐高温性能,是传统陶瓷中形成的主要晶相之一;第八章、第九章1.坯料:指将陶瓷原料经拣选,破碎等工序后,进行配料,在经混合细磨等工序后得到的具有成型性能的多组分混合物;成型:就是将坯料制成具有一定形状,轻度的的坯体,其过程取决于坯料的成型性能及工艺方法;3.注浆成型:指泥浆注入具有吸水性能的模具中而得到坯体的一种成型方法;4.触变性:指泥浆在外力的作用下,流动性暂时增加,外力去除后具有缓慢可逆的性质;5.泥料出现触变性的原因:粘土片状颗粒的表面尚残留少量电荷未被完全中和,以致形成局部的边--边或边--面结合,构成了空间网络结构;这时泥浆中大量的自由水被分隔和封闭在网络的空隙中,使静止的整个粘土--水系统形成一种好似水分减少,粘度增加的变稠和固化状态;但这种网络结构是疏松和不稳定的,稍有剪切力作用或震动时,就能破坏这种网络结构,使被分隔或封闭在空隙中的自由水又解脱出来,整个系统又会变成一水分充足,粘度降低,流动性增加的状态;在放置一段时间后,上述网络结构又会重新建立,重新又出现变稠现象,此亦叫触变厚化现象6.压制成型:指在坯料中加入少量水分或塑化剂,然后在金属模具中经较高压力被压制成型的工艺过程;第十章1.釉:指覆盖在陶瓷坯体表面上的一层玻璃态物质;一般来说,釉层基本上是一种硅酸盐玻璃;2.釉料配方的总原则:釉料必须适应于坯料;3.坯釉中间层的形成:由于坯釉化学组成上的差异,烧釉时釉的某些成分渗透到坯体的表层中,坯体某些成分也会扩散到釉中,溶解到釉中;通过熔解与扩散的作用,使接触带的化学组成和物理性质介于坯体与釉层之间,结果形成中间层;具体地说,该层吸收了坯体中的Al2O3、SiO2等成分,又吸收了釉料的碱性氧化物及B2O3等;它对调整坯釉之间的差别、缓和釉层中应力、改善坯釉的结合性能起一定的作用;4.坯和釉的适应性:1热膨胀系数对坯、釉适应性的影响;2中间层对坯、釉适应性的影响;3釉的弹性、抗张强度对坯、釉适应性的影响;4釉层厚度对坯、釉适应性的影响;第十一章1.干燥:用加热蒸发的方法出去物料中部分水分的过程;2.干燥是脱水的过程,是一个消耗时间和能量的过程;3.物料中的水分类型:自由水、吸附水、化学结合水;4.影响干燥速度的因素:坯料的性质;坯体形状,大小,厚度;坯体温度;干燥介质的温度;使热扩散与湿扩散的方向一致;5.干燥缺陷及原因分析※:一、原料配制方面①坯料配方中塑性粘土用量太多或太少,并且分布不均匀,原料颗粒大小相差过大,混合不均等,在干燥中易产生开裂;②坯体含水量太大或水分分布不均匀,在干燥中易产生开裂;二、成型方面①成型时受压不均,以致坯体各部位紧密程度不同;或压制操作不正确,坯体中气体不能很好排出,有暗裂等;②练泥或成型时坯体所产生的应力未能完全消除,在干燥时有可能发生形变;③泥料在练泥机处理时,已发生层裂,而又未能消除,则坯体干燥后易发生开裂;④注浆时石膏模过干或模型构造有缺点;脱模过早,坯体在精修、镶接时操作不当或石膏模各部位干湿度不一样,吸水不同,造成密度不一致;三、干燥方面①干燥速度过快,使坯体表面收缩过大易造成开裂;②坯体各部位在干燥时受热不均,或气流流动不均,使收缩不均而造成开裂;③坯体放置的不平稳或放置方法不适当,由于坯体本身重量作用的关系也可能变形;④坯体本身传热传质的条件不同,边角处升温、干燥快,特别是大件产品,边缘及棱角与中心部位干湿差较大,易出现开裂缺陷;⑤干燥时气流中的水气凝在冷坯上,再干燥时易使坯体开裂;5.1解决措施处理干燥缺陷,应具体分析产生缺陷的原因,得出教切合实际的结论,然后采取必要的措施来解决;(1)坯料配方应稳定,粒度级配合应合理,并注意混合均匀;(2)严格控制成型水分,水分应均匀一致;(3)成型应严格按操作规程进行,加强检查以防止有细微裂纹和层裂的坯体进入干燥器; (4)器型设计要合理,避免厚薄相差过大;(5)为防止边缘部位干燥过快,可在边缘部位作隔湿处理,即涂上油脂类物质,以降低边缘部位的干燥速度,减少干燥应力;(6)设法变单面干燥为双面干燥,有利于增大水分扩算面积,减少干燥应力;(7)严格控制干燥过程,使外扩散与内扩散趋向平衡;(8)加强干燥制度和干燥质量的监测,并根据不同的产品,指定合理的干燥制度;第十二章1.烧成:将陶瓷坯体加热至高温,发生一系列物理化学反应,然后冷却至室温,坯体的矿物组成与显微结构发生显著变化,外形尺寸得已固化,强度得意提高,最终获得某种特定使用性能的陶瓷制品的工艺过程;2.烧成就是加热坯体使之发生质变成瓷的过程;第十四章1.石膏浆体硬化并形成具有强度的人造石,一般认为其结构变化经历两个阶段,即凝聚结构形成阶段和结晶网的形成和发展阶段;2.与其它凝胶材料不同,镁质凝胶材料在使用时不用水调和,必须用一定浓度的氯化镁溶液或其他盐类溶液来调和,为什么答:MgO与水拌和,立即发生下列化学反应:MgO+H2O==MgOH2实验证明,经一般煅烧温度600℃~850℃所得的MgO,在常温下水化时,其水化产物MgOH2的最大浓度可达0.8~1.0g/L,而MgOH2在常温下的平衡溶解度为0.01 g/L,所以溶液中MgOH2的相对过饱和度很大为80~100,过大的过饱和度会产生大的结晶压力,使硬化过程中形成的结晶结构网遭到破坏;因此,镁质凝胶材料不能用水调和;第十五章1.硅酸盐水泥的主要技术要求:1细度2凝结时间3体积安定性4强度等级2.普通硅酸盐水泥的主要技术要求:1细度2凝结时间3强度等级3.生产硅酸盐水泥的主要原料:石灰质原料,粘土质原料,铁质校正原料;4.硅酸盐水泥的生产主要经过三个阶段:生料制备、熟料煅烧与水泥粉磨;5.波特兰水泥硅酸盐水泥:凡由硅酸盐水泥熟料,0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料称为硅酸盐水泥,亦称为波特兰水泥;6.六个温度带包括:Ⅰ--干燥带,Ⅱ--预热带,Ⅲ--碳酸盐分解带,Ⅳ--放热反应带,Ⅴ--烧成带,Ⅵ--冷却带;7.熟料经过粉磨,并在粉磨过程中加入少量石膏,达到一定细度,才成为水泥;水泥粉磨的比表面积约在3000cm2/g左右;8.中间相:填充在阿利特、贝利特之间的铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体和含碱化合物等;9.影响阿利特C3S固溶体的因素:熟料烧结形成阿利特的过程,与液相形成温度、液相量、液相性质以及氧化钙、硅酸二钙溶解于液相的溶解速度、离子扩散速度等各种因素有关;10.矿化剂:是指能加速结晶化合物的形成,使水泥生料易烧,提高熟料量的少量外加物;11.游离氧化钙和方镁石:水泥熟料中,常常还含有少量的没有与其他矿物结合的以游离态存在的氧化钙,称为游离氧化钙,又称游离石灰;因多呈死烧状态,因此水化速度极慢,常常在水泥硬化以后,游离氧化钙的水化才开始进行,生成氢氧化钙,体积增大,在水泥石内部产生内应力,使抗拉,抗折强度有所降低严重时甚至引起安定性不良;熟料煅烧时,氧化镁有一部分可和熟料矿物结合成固溶体以及溶于液相中,多余的氧化镁结晶出来呈游离状态的方镁石存在,并对水泥安定性有不良影响;12.在硅酸盐水泥熟料中主要形成四种物质:硅酸三钙3Ca O ·SiO 2、硅酸二钙2Ca O ·SiO 2、中间相4 Ca O ·Al 2O 3·Fe 2O 3、游离氧化钙和方镁石;13. 才利特C 4AF/4 Ca O ·Al 2O 3·Fe 2O 314. 硅率:表示熟料中SiO 2与Al 2O 3、Fe 2O 3之和的质量比值,以SM 或n 表示,计算式如下: SMn=22323SiO Al O Fe O 硅率控制在1.7~2.7 15. 铝率:又称铁率,表示熟料中Al 2O 3和Fe 2O 3含量的质量比,以IM 或P 表示,计算式如下: IMP=2323Al O Fe O 铝率控制在0.9~1.7 16. 石灰饱和系数:在水泥熟料中,氧化钙总是与两性氧化物Al 2O 3、Fe 2O 3饱和生成C 3A,C 4AF ,在生成上述矿物后,所余下的Ca O 与使SiO 2饱和形成C 3S 所需的CaO 的比值称为石灰饱和系数,它表示SiO 2与CaO 饱和形成C 3S 的程度;书P19417.矿物的水化速率,就相对趋势而言,一般总是铝酸三钙最快,硅酸三钙和铁铝酸钙次之,而硅酸二钙最慢;18. 硬化水泥浆体是一非匀质的多相体系,由各种水化产物和残存熟料所构成的固相以及存在于孔隙中的水和空气所组成,所以是固-液-气三相多孔体;19.水泥硬化浆体中的水存在形式:结晶水,吸附水,自由水;20.初凝:在水化的诱导期 ,水泥浆的可塑性基本不变;然后逐渐消失流动能力,开始凝结,到达初凝;21.终凝:初凝结束,接着就进入凝结阶段,继续变硬,待完全失去可塑性,有一定结构强度,即为终凝;22.假凝现象:假凝是指水泥的一种不正常的早起固化或过早变硬现象;与很多因素有关,除熟料的C 3A 含量偏高、石膏掺量较多等条件,一般认为主要还由于水泥在粉磨时受到高温;使二水石膏脱水成半水石膏的缘故;当水泥调水后,半水石膏迅速溶于水,溶解度亦大,部分又重新水化为二水石膏析出,形成针状结晶网状结构,从而引起浆体固化;对于某些含碱较高的水泥,所含的硫酸钾会依下式反应:K 2SO 4+CaSO 4·2H 2O=K 2SO 4·CaSO 4·H 2O+H 2O所生成的钾石膏结晶迅速长大,也是造成假凝的原因;23.抗渗性:是抵抗各种有害介质进入内部的能力;24.抗冻性:抗冻性是指在冻融循环作用下,保持原有性质,抵抗破坏的能力;第十六章1.混合材料的品种很多,在使用中通常按照它的性质分为 活性 和 非活性 两大类;2.活性混合材料:凡是天然或人工的矿物质材料磨成细粉,加水后本身不硬化,但与激发剂混合,加水拌合后,不但能在空气中硬化,而且能在水中继续硬化者,称为活性混合材料或水硬性混合材料;非活性混合材料:凡是天然或人工的矿物质材料,磨成细粉与石灰混合,加水搅拌后,不能或很少生成具有胶凝性的水化产物,掺入水泥中仅起减低强度和增加水泥产量作用者,称为非活性混合材料或称非水硬性混合材料;3. 常用的激发剂有两种:碱性激发剂石灰或水化时能析出CaOH2的硅酸盐水泥熟料、硫酸盐激发剂二水石膏、半水石膏、无水石膏或以CaSO4为主要成分的化工废渣,如磷石膏、氟石膏等;4.粉煤灰:又称飞灰,发电厂锅炉以煤粉为原料从烟道气体中收集下来的灰渣;5.“R ”为早强型水泥;6. 火山灰质硅酸盐水泥:凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料称为火山灰质硅酸盐水泥;7.粉煤灰水泥:凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥,简称粉煤灰水泥;第一章计算奥霍琴法:T=AX+BY+CZ+D例:某玻璃成分为2SiO 74%,O Na 214%,CaO 7%,MgO 4%,32O Al 1%,求粘度为310s Pa •时的温度;查表得s Pa •=310η时的温度为10334.138119.5)47(95.91449.17103=+⨯++⨯-⨯-==ηT ℃校正:MgO 实际含量为4%,4-3%=1%,由表知,以1%的MgO 置换1%的CaO ,温度将提高6℃,因此103961033103=+==ηT ℃。

2024届高考化学一轮复习:无机非金属材料

2024届高考化学一轮复习:无机非金属材料

第15讲 无机非金属材料[课程标准] 1.了解硅酸盐材料及新型无机非金属材料的性质和用途。

2.掌握硅和二氧化硅的性质及应用,了解高纯硅的制备。

考点一 硅和二氧化硅一、硅单质1.存在:硅单质主要有晶体和无定形两大类。

2.物理性质:带有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大,有脆性。

3.化学性质(1)常温下不活泼,一般不与其他物质反应,但可以与氟气、氢氟酸、碱反应,反应的化学方程式分别为:与氟气:Si +2F 2===SiF 4;与氢氟酸:Si +4HF===SiF 4↑+2H 2↑;与碱:Si +2NaOH +H 2O===Na 2SiO 3+2H 2↑。

(2)在加热或者点燃的条件下可以与氢气、氧气、氯气等反应,与氧气反应的化学方程式为Si +O 2=====△ SiO 2。

4.硅的工业制法及提纯 石英砂 ――→①焦炭1 800 ℃~2 000 ℃ 粗硅 ――→②HCl 300 ℃ SiHCl 3 ――→③H 21 100 ℃ 高纯硅 涉及的化学方程式:①SiO 2+2C =====1 800 ℃~2 000 ℃ Si +2CO ↑;②Si +3HCl=====300 ℃SiHCl 3+H 2;③SiHCl 3+H 2=====1100 ℃ Si +3HCl 。

5.用途(1)良好的半导体材料;(2)太阳能电池;(3)计算机芯片。

二、二氧化硅1.存在(1)自然界中,碳元素既有游离态,又有化合态,而硅元素仅有化合态,主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。

(2)天然SiO 2有晶体和无定形两种,统称硅石。

2.物理性质:熔点高,硬度大,难溶于水。

3.化学性质(1)SiO 2可以与碱反应,生成硅酸盐,如与氢氧化钠反应的化学方程式为SiO 2+2NaOH===Na 2SiO 3+H 2O 。

(2)在高温条件下可以与碳酸盐反应,如与碳酸钙反应的化学方程式为SiO 2+CaCO 3=====高温 CaSiO 3+CO 2↑。

无机非金属材料复习重点

无机非金属材料复习重点

一.名词解释:无机非金属材料:无机非金属材料是由某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物及硅酸盐、铝酸盐等物质组成的材料。

陶瓷的显微结构是指各类显微镜所能观察到的结构相.显微结构描述结构中所有的相区及所包含的缺陷。

显微结构应包括: 晶粒和气孔的尺寸大小及分布,相组成及分布,晶界特性、缺陷及裂纹,还包括组成均匀性、畴结构等等。

高温荷重软化温度耐火材料的高温荷重软化温度也称为高温荷重变形温度,表示材料在温度与荷重双重作用下抵抗变形的能力,即指耐火材料试样在固定压力下,不断升高温度,试样发生一定变形量和坍塌时的温度。

不定形耐火材料是由合理级配的粒状和粉状料与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接供使用的耐火材料。

复合材料是指把两种以上在宏观上不同的材料,合理的进行复合,在新制得的材料中,原来各材料的特性得到充分的应用,并且得到了单一材料所不具有的新特性。

桥氧和非桥氧的概念。

(1)桥氧(或公共氧、非活性氧):有限四面体群中连接两个Si4+的氧,其电价已饱和,一般不再与其它正离子配位。

(2)非桥氧(或非公共氧、活性氧):有限四面体群中只有一侧与Si4+相连接的氧。

热容:是质点热运动的的能量随温度变化的一个物理量,是物体温度升高1K所需要增加的热量。

温度不同,物体的热容不一定相同。

电子显微分析:是利用聚焦电子束与试样相互作用所产生的各种物理信号,分析试样物质的微区形貌、晶体结构和化学组成的分析方法,包括透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针X射线显微分析等。

玻璃的概念:一般定义:经熔融冷却基本上不结晶的无机固体物质科学定义:具有玻璃转变现象的非晶态物质无机纤维:是由矿石与焦炭按比例经高温熔融经离心而产出。

二、简答题1、简述耐火材料主晶相与基质的两种结合形态陶瓷结合(硅酸盐结合)与直接结合。

陶瓷结合又称为硅酸盐结合,其结构特征是耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合,如普通镁砖中硅酸盐基质与方镁石之间的结合。

材料导论复习题

材料导论复习题

《材料学导论》无机非金属材料、金属材料思考题一、填空(共10题,每题4分)1、材料按化学组成可分为:金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。

2、材料科学与工程的四要素是:成份/结构、制造工艺(或合成/加工)、性能、使用性能。

3、陶瓷材料是一种多晶多相材料,其相组成通常包括:晶相、玻璃相、气孔(或气相)。

4、根据有机、无机、金属材料拉伸应力-应变曲线知,三种材料的弹性模量E大小顺序为:陶瓷材料(或无机材料)>金属材料>有机高分子材料。

5、硅酸盐水泥熟料的化学组成是Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO。

6、玻璃的结构有很多假说,如微晶学说、凝胶学说、五角形对称学说、高分子学说等等,其中较为公认的晶子学说和无规则网络学说两种。

7、金属有80多种,但其常见的晶体结构有三种,分别是面心立方、密排六方、体心立方。

8、金属的强化机制有:形变强化、固溶强化、细晶强化、弥散强化、相变强化。

9、陶瓷材料具有很多优点,例如:低膨胀系数、低导热系数、化学稳定型高等,但是陶瓷材料的一个重要缺点是:脆性高(或韧性低或热稳定性差)。

10、将SiC制成砂轮和各种磨介是利用其具有高硬度的性质。

11、构成硅酸盐矿物最基本的结构单元是硅氧四面体或[SiO4]。

12、普通陶瓷生产必不可少的三种原料是:石英、长石、粘土。

13、耐火材料是指耐火度不低于1580℃(或≮1580℃)的无机非金属材料。

14、硅酸盐水泥的生产技术可概括为:两磨一烧。

15、不定形耐火材料因不经成型、不经烧结而得名。

16、普通硅酸盐水泥主要的四种矿物组成是:硅酸三钙(或C3S)、硅酸二钙(或C2S)、铝酸三钙(或C3A)、铁铝酸四钙(或C4AF)。

17、平板玻璃的成型方法有:浮法、平板法、垂直引上法。

18、硅酸盐(矿物)材料的基本类型有:岛状、组群状、链状、层状、架状。

它们是根据硅氧四面体在空间的不同连接方式进行分类的。

19、陶瓷材料的烧结技术有:普通烧结(或传统烧结)、热压烧结、反应烧结、热等静压烧结、液相烧结等。

高中化学高考总复习 4.13 无机非金属材料

高中化学高考总复习 4.13 无机非金属材料

生产原料
水泥 石_灰__石__、__黏_ 土
玻璃 纯碱、__石__灰__石__、石英
陶陶瓷窑
②玻璃生产中的两个重要反应:
____________N_a_2C_O__3+__S_iO_2_____N__a2_S_iO__3+__C_O_2_↑____________________;
题组强化训练·形成关键能力 1.新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成为物理、化学、材料 科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。 下列有关说法正确的是( ) A.石墨烯是一种新型化合物 B.氧化石墨烯即石墨烯的氧化物 C.二者和石墨都是碳的同素异形体 D.氧化石墨烯具有一定的亲水性
答案:D
第13讲 无机非金属材料
考点一 高考真题演练
考点二 随堂过关训练
考点一
考点一 碳及其化合物 1.碳单质 (1) 存 在 形 式 : 有 金 刚 石 、 石 墨 、 无 定 形 碳 、 足 球 烯 , 它 们 互 为 _同__素__异_形__体____。
正四面体



正六边形





正五
正六
____________C_aC__O_3+__S_i_O_2_____C_a_S_iO_3_+__C_O_2↑______________________。 (2)新型无机非金属材料 ①以硅为主体的硅芯片、硅太阳能电池。 ②以二氧化硅为主体的光导纤维。 ③新型陶瓷:高温结构陶瓷(碳化硅、氮化硅);压电陶瓷(钛酸盐和 锆酸盐);透明陶瓷(氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙);超导陶瓷等。 ④碳纳米材料:富勒烯、碳纳米管、石墨烯。
如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为_N_a_2_O_·S_i_O_2____________________,

无机非金属材料导论3章陶瓷

无机非金属材料导论3章陶瓷

传统陶瓷
品种 水泥等胶凝材料 陶瓷 耐火材料 玻璃 搪瓷 铸石 研磨材料 多孔材料 碳素材料 非金属矿
品种示例 硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等 粘土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等 硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质、铬镁质等 硅酸盐 钢片、铸铁、铝和铜胎等 辉绿岩、玄武岩、铸石等 氧化锆、氧化铝、碳化硅等 硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸盐和硅酸铝等 石墨、焦炭和各种碳素制品等 粘土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金刚石 等
新型陶瓷
品种 绝缘材料
铁电和压电材料 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 人工晶体 生物陶瓷 无机复合材料
品种示例
氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃 和微晶玻璃等
钛酸钡系、锆钛酸铅系材料等
锰—锌、镍—锌、锰—镁、锂—锰等铁氧体、磁记录 和磁泡材料等 钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等
钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过滤金 属元素氧化物系材料等 钇铝石榴石激光材料,氧化铝、氧化钇透明材料和石 英系或多组分玻璃的光导纤维等 高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物
碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等
铝酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等
长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体材料等
4. 钡长石的熔点更高,其熔融稳定范围不宽,普通陶瓷产品不采 用它。
(三)长石在陶瓷生产中的作用
长石在高温下熔融,形成粘稠的玻璃熔体,是坯料中碱金属氧化物 (K2O,Na2O)的主要来源,能降低陶瓷坯体组分的熔化温度,有利于成瓷 和降低烧成温度。
熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒。
是粘土中常见的粘土矿物,主要由高岭石组成的粘土称为高岭土。

无机非金属材料复习大纲与答案

无机非金属材料复习大纲与答案

复习大纲
一、概念题
1.无机非金属材料
2.熔块釉
3.生料釉
4.二次烧成
5.开始烧结温度
6.示性矿物组成
7.耐火度
8.触变性
9.混凝土.
10.水泥
二、简答题
1. 简述釉的组成(按其在釉中所起的作用)。

2. 在陶瓷生产中对坯料质量有哪些基本要求?
3. 简述真空练泥的作用。

4. 简述耐火材料的使用性质。

5. 简述陈化的作用。

6. 玻璃退火和淬火的目的是什么?各包括几个阶段?
7. 粘土矿物的按照成因分类。

8. 坯料的类型有哪些?
9. 玻璃的通性是什么?
10. 石英在陶瓷生产中发挥的主要作用。

三、问答题
1.试述坯—釉中间层对坯釉适应性的影响。

2.试述陶瓷工业用二氧化硅原料主要结晶矿物—石英随温度变化发生晶型转化的情况。

3.试述我国传统细瓷生产的主要原料—瓷石的主要成分及其作用。

4.试述玻璃的两大结构学说,并比较两者的不同。

5.试述粘土在陶瓷生产中的主要作用。

6.试述轻质耐火材料的优缺点,并列举至少三个生产轻质耐火材料的方法。

7.试述陶瓷三大原料之一的长石的化学式、结构式及作用。

8.试述提高坯料可塑性的措施。

9.试述陶瓷配料的主要依据。

10.试述釉料配方常用的助熔剂并给出使用注意事项。

四、计算题
实验式的计算方法。

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陶瓷是由粉状原料成型后在高温下作用硬化而成地制品,是多晶、多相地聚集体.
分为传统陶瓷和新型陶瓷.新型陶瓷根据功能分类包括:力学功能陶瓷(叶片、转子)热功能陶瓷(高温用坩埚、导弹)电子功能陶瓷(大容量电容器、红外检测元件)磁功能陶瓷(记忆运算元件、磁蕊)光功能陶瓷(窗口材料、胃照相机)化学功能陶瓷(传感器、催化剂)放射性功能陶瓷(核燃料、减速剂)吸声功能陶瓷(吸声板)生物功能陶瓷(人造骨、生物陶瓷).资料个人收集整理,勿做商业用途
陶瓷地制备工艺:原料地制备(天然原料,合成原料);胚料地成形和干燥(可塑成形,注浆成形,压制成形);烧结或烧成. 资料个人收集整理,勿做商业用途
烧结方法:粉末在室温下加压成形后再进行烧结地传统方法、热等静压、水热烧结、热挤压烧结、电火花烧结、爆炸烧结、等离子体烧结等.资料个人收集整理,勿做商业用途
自蔓延高温合成法:利用金属与硅、硼、碳、氮等相互作用地强烈放热效应,不采取外部加热源,而利用元素内部潜在地化学能将原始粉末在几秒到几十秒地极短时间内转化成化合物或致密烧结体.优点:不需要高温炉,过程简单,几乎不消耗电能,制得地产品纯净,能获得复杂相和亚稳相.缺点:不易获得高密度材料,不易严格控制制品地性能,易燃,有毒.资料个人收集整理,勿做商业用途
陶瓷地典型组织结构:晶相,玻璃相,气相.
晶相是陶瓷地主要组成成分,数量较大,对性能影响较大.它地结构、数量、形态和分布,决定了陶瓷地主要特点和应用.资料个人收集整理,勿做商业用途
玻璃相作用()将晶相颗粒粘结起来,填充晶相之间地空隙,提高材料地致密度;()降低烧成温度,加速烧成过程;()阻止晶体转变,抑制晶体长大;()获得一定程度地玻璃特性,如透光性及光泽等. 玻璃相对陶瓷地机械强度、介电性能、耐火性等是不利地,因此不能成为陶瓷地主导组成成分,一般含量为.资料个人收集整理,勿做商业用途
气相是指陶瓷组织内部残留下来未排除地气体,通常以气孔形式出现.根据气孔含量可将陶瓷分为致密陶瓷、无开孔陶瓷和多孔陶瓷.除多孔陶瓷外,气孔都是不利地,它降低了陶瓷地强度和导热性能,也常常是造成裂纹地根源.一般普通陶瓷气孔率,特种陶瓷以下,金属陶瓷以下.资料个人收集整理,勿做商业用途
经历低温(室温至℃)中温(℃)高温(℃至烧成温度)冷却(烧成温度至室温)四个阶段资料个人收集整理,勿做商业用途
陶瓷地性能
力学性能【刚度硬度】决定于化学键地强度
【强度】实际强度比理论值低—组织中存在晶界陶瓷地实际强度受致密度、杂质和各种缺陷地影响很大.资料个人收集整理,勿做商业用途
【塑性】塑性变形是在剪切应力作用下由位错运动引起地密排原子面间地滑移变形.塑性开始地温度约为(为熔点温度).由于开始塑性变形地温度很高,所以陶瓷具有较高地高温强度.资料个人收集整理,勿做商业用途
【韧性或脆性】常温下陶瓷受载时都不发生塑性变形,就在较低地应力作用下断裂,因此,韧性极低或脆性很高.断裂包括裂纹地形成和扩展个过程.脆性是陶瓷地最大缺点,是其作为结构材料被广泛应用地主要障碍.资料个人收集整理,勿做商业用途
热学性能【热膨胀】温度升高时物质原子振动振幅增加及原子间距增大所导致地体积增大现象.
【导热性】热传导主要依靠原子地热振动.几乎没有自由电子参与传热,导热性差,用作绝热材料.
【热稳定】即抗热震性,热稳定性低是陶瓷地另一个主要缺点
其他性能导电性耐火性化学稳定性(陶瓷地结构非常稳定)
总结:陶瓷具有不可燃烧性、高耐热性、高化学稳定性、高地硬度和良好地抗压能力,但脆性很高,热稳定性差,抗拉强度较低.资料个人收集整理,勿做商业用途
第四章玻璃
定义:广义呈现玻璃转变现象地非晶态固体一种较为透明地固体物质,在熔融时形成连续网络结构,冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶地硅酸盐类非金属材料.资料个人收集整理,勿做商业用途
狭义熔融物在冷却过程中不发生结晶地无机物质.
通性:各向同性介稳性无固定熔点物理化学性质渐变性
形成玻璃地方法:熔体冷却法(常规地熔体冷却和极端骤冷)气相冷却技术固态方法溶胶凝胶法资料个人收集整理,勿做商业用途
玻璃形成地条件:热力学条件(介稳状态)动力学条件结晶化学条件
玻璃地结构模型:无序密堆硬球模型无规线团模型晶子模型无规网络模型
第五章水泥
定义凡细磨成粉末状,加入适量水后,可成为塑性浆体,既能在空气中硬化,又能在水中硬化,并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起地水硬性胶凝材料. 资料个人收集整理,勿做商业用途
硅酸盐水泥定义凡是以适当成分地生料烧至部分熔融得到地以硅酸钙为主要成分地硅酸盐水泥熟料,加入适当地石膏,磨细制成地水硬性胶凝材料,称为硅酸盐水泥,也称为纯熟料水泥,又称为波特兰水泥.资料个人收集整理,勿做商业用途
水泥地生产工艺可用‘两磨一烧’来概括,即生料地配制与磨细生料地制备包括生料地配合、粉磨与均化(干法湿法)熟料地烧成()干燥与脱水()碳酸盐分解()固相反应资料个人收集整理,勿做商业用途
水泥熟料地矿物组成——硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙和铁铝酸四钙
结构特征:()硅酸三钙() .常温下存在地介稳地高温型矿物,结构是热力学不稳定性;离子和离子进入晶格形成固溶体,固溶程度越高,活性越大;离子配位数较正常情况低,处于不规则状态,具有较高地活性;.具有大地水化速度.()硅酸钙() 在常温下存在地介稳地高温型矿物,其结构具有热力学不稳定性;.钙离子具有不规则配位,具有较高地活性;.杂质和稳定剂地存在,使之形成固溶体,提高了他地结构活性;.水化速度比硅酸三钙慢.()铝酸三钙()钙离子铝离子具有较大活性水化速度较大. ()铁铝酸四钙()以固溶体形式存在,降低晶格稳定性,提高水化活性.资料个人收集整理,勿做商业用途硅酸三钙地水化; 一初始水解期二诱导期三加速期四衰退期五稳定期
硫铝酸盐快硬水泥以铝质原料(如矾土)、石灰质原料(如石灰石)和石膏,经适当配合后煅烧成含有适量无水硫铝酸钙地熟料,再掺合适量石膏,共同磨细,即可制得.资料个人收集整理,勿做商业用途
无水硫铝酸钙熟料地主要矿物为()和β.此外还有少量地,钙钛矿和含铁相等.资料个人收集整理,勿做商业用途
第六章耐火材料
定义:耐火度不低于℃地无机非金属材料
分类按组成:硅质制品、硅酸铝质制品、白云石制品、铬质制品、碳质制品、锆质制品、纯氧和非纯氧制品.按工艺方法:泥浆浇筑制品、可塑成形制品、半干压成形制品等.根据耐火度:普通耐火材料制品℃、高级耐火材料制品℃、特级耐火材料制品℃以上.根据耐火材料外形:定形耐火材料制品、不定形耐火材料制品、耐火纤维. 资料个人收集整理,勿做商业用途
高温使用性能:耐火度耐火材料在午荷重时抵抗高温作用而不熔化地性质;抗热震稳
定性耐火材料抵抗温度急剧变化而不被破坏地性能.资料个人收集整理,勿做商业用途不定形耐火材料定义:是由耐火骨料和粉料,结合剂或另掺外加剂以一定比例组合地混合料,在使用地点才制成所需要地形状并进行热处理,故称为不定形耐火材料.资料个人收集整理,勿做商业用途
第七章无机非金属基复合材料
定义:以无机非金属类物质为基础组成,包括单质(、)、氧化物及复合氧化物( 、、)、非氧化物( 、、) 、无机盐类(硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐),也包括上述各基体地复合物(、),还包括上述基体复合而成地材料(陶瓷、玻璃、耐火材料、水泥、搪瓷).资料个人收集整理,勿做商业用途
复合材料复合方法:无序复合、有序复合.
复合地目地:使材料地性能达到最佳效果,实现材料功能地转换或使功能更齐全.。

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