无机非金属重要知识点

绪论

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，其主要化学组成均为硅酸盐类。

无机非金属材料是一门多学科相互交叉的新兴科学，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。

第一章玻璃的结构与性质

玻璃态物质具有下列主要特征：

1、各向同性

2、介稳性

3、无固定熔点

4、性质变化的连续性和可逆性

玻璃特点：可以认为短程有序和长程无序是玻璃物质结构的特点

为什么氧化钙比氧化钠好：

在碱硅二元玻璃中加入CaO，可使玻璃的结构和性质发生明显的改善。由于半径与Na+相近，而电荷比Na+大一倍的Ca2+离子，场强比Na+大的多，当它处于网穴中时具有显著的强化玻璃结构和限制Na+活动的作用。由此得到具有优良性能的钠钙硅玻璃。

网络生成体氧化物应满足以下条件：

1）每个氧离子应与不超过两个阳离子相联。

2）在中心阳离子周围的氧离子配位数必须小于或等于4。

3）氧多面体相互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。

均匀成核：

均匀成核是指在宏观均匀的玻璃中，在没有外来物参与下与相界、结构缺陷等无关的成核过程，又称本征成核或自发成核。

非均匀成核：

非均匀成核是依靠相界、晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程，又称为非本征成核。

填空题：粘度随温度变化的快慢是一个很重要的玻璃生产指标，常称其为玻璃的料性，粘度随温度变化快的玻璃称为短性玻璃，反之称为长性玻璃。

计算粘度（15页）。

判断题（14,21,23,24）

第二章玻璃原料及配合料制备

凡能被用于制造玻璃的矿物原料、化工原料、碎玻璃等统称为玻璃原料。为了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叫做配合料。

玻璃原料通常按其用量和作用的不同而分为主要原料和辅助原料。

主要原料是指向玻璃中引入各种组成氧化物的原料，如石英砂、石灰石、纯碱等。辅助原料是指为使玻璃获得某些必要的性质和加速熔制过程的原料，如澄清剂，着色剂，脱色剂，氧化剂和还原剂，乳浊剂等。这种原料用量少，但它们的作用往往是不可代替的。

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，

再用混合机混合均匀即制得了玻璃配合料。

选择原料的原则应遵循以下原则：

1）原料的质量应符合玻璃制品的技术要求，其中包括化学成分稳定、含水量稳定、颗粒组成稳定，有害杂质（主要指三氧化二铁）少等。

2）便于日常生产中调整成分。

3）适于熔化与澄清，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、价格低等。

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）根据玻璃的形成图和相图，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点、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。

配合料的制备：

1）对配合料的质量要求（1、具有正确性和稳定性2、具有一定的水分3、具有一定的气体率4、混合均匀）

2）配合料的混合

3）配合料的质量检验

第三章玻璃的熔制及成型

玻璃的熔制过程：

合格的配合料经高温加热形成均匀的、无缺陷的并符合成型要求的玻璃液的过程，称为玻璃的熔制过程。

玻璃熔制过程中不同变化而分为五个阶段：

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

解释玻璃炸裂原因：

当玻璃液存在化学不均匀体时，主体玻璃与不均匀体的性质也不同，这对玻璃制造产生不利的影响。例如，两者热膨胀系数不同，则在两者界面上将产生结构应力，这个往往就是玻璃制品产生炸裂的重要原因；两者光学常数不同，则使光学玻璃产生光畸变；两者的粘度不同，是窗用玻璃产生波筋、条纹的原因之一。产生二次气泡的主要情况有：

1）硫酸盐的热分解

2）物理溶解的气体析出

3）玻璃中某些组分易产生二次气泡。

为什么配合料中加水份：

配合料的润湿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溶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，减少分层倾向，提高配合料的反应能力及减轻飞料现象。

加料方式（44页）

玻璃的熔制制度：主要的是温度制度，压力制度和气氛制度。

沿窑长的温度曲线上，玻璃澄清时的最高温度点（热点）和成型时的最低温度点

是具有决定意义的两点。

玻璃熔制的工艺制度除温度制度之外，还有压力制度、气氛制度、泡界线制度及

玻璃液面制度，通常把他们称为玻璃的五大工艺制度。

浮法是指熔窑熔融的玻璃液流入锡槽后在熔融金属锡液的表面上成型平板玻璃

的方法。

玻璃的拉薄：分为高温拉薄和低温拉薄两种方法，低温拉薄比高温拉薄更有利；

低温拉薄可以分为两种，即低温急冷法和低温徐冷法。

第四章 玻璃的退火和淬火

玻璃中的应力一般分为三类：热应力、结构应力及机械应力。

玻璃中由于存在的温度差而产生的应力，称为热应力，按其存在的特点，分为暂

时应力和永久应力。

当玻璃内外温度相等时所残留的热应力称为永久应力。（60页）

第五章 玻璃的缺陷

怎么造成析晶结石：

玻璃体的析晶结石，是由于玻璃在一定温度范围内，本身的析晶所造成的，这种

析晶作用在生产中通常称为“失透”，是影响玻璃质量的一个很重要的因素。

防止产生析晶结石的主要措施有：

1）选择析晶倾向小的玻璃成分，降低析晶氧化物的含量。

2）尽量减小玻璃液在窑炉的易析晶区的停留时间。

3）尽量减少窑炉结构中使玻璃液滞留的死角。

第六章 建筑玻璃及其深加工

微晶玻璃：把加有晶核剂（或不加晶核剂）的特定组成的玻璃在有控条件下进行

晶化热处理，使原单一的玻璃相形成了有微晶和玻璃相均匀分布的复合材料，称

之为微晶玻璃。

第七章 陶瓷原料 陶瓷类原料：粘土 、石英、长石

石英在陶瓷生产中的作用：

1）是瘠性料，可降低可塑性，减少收缩变形，加快干燥。

2）在高温时可部分溶于长石玻璃中，增加液相粘度，减少高温时的坯体变形。

3）未熔石英与莫来石一起可构成坯体骨架，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，提高釉的耐磨性和抗化

学腐蚀性。

莫来石分子式：（3Al 2O 3·2SiO 2—2Al 2O 3·2SiO 2）

陶瓷基本原料的各个作用：

粘土提供了可塑性，以保证成型的工艺要求；石英是耐熔的骨架成分；长石则是

助溶剂，促使烧结时玻璃相的形成。