無機(jī)非金屬材料復(fù)習(xí)題

序言、第一章無機(jī)材料中除金屬以外統(tǒng)稱為無機(jī)非金屬材料。傳統(tǒng)上的無機(jī)非金屬材料主要有陶瓷，玻璃，水泥和耐火材料四種。無機(jī)非金屬材料學(xué)主要爭辯用性能四個要素。玻璃構(gòu)造的物質(zhì)特點(diǎn)是：短程有序和長程無序。網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物四個要素：每個氧離子應(yīng)與不超過兩個陽離子相連在中心陽離子四周的氧離子配位數(shù)必需小于等于4(3)氧相互共角而不共棱或共面(4)每個多面體至少有三個頂角是共用的。5、分相：玻璃在高溫下為均勻的熔體，在冷卻過程中或在確定溫度下熱處理時，由于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)遷移，某些組分分別濃集，從而形成化學(xué)組成不同的亮個相，此過程稱為分相。玻璃的粘性：粘度隨溫度變化的快慢是一個重要的玻璃生產(chǎn)指標(biāo)；短性玻璃：粘度隨溫度變化的快的玻璃。影響玻璃機(jī)械強(qiáng)度的因素：〔1〕化學(xué)組成〔2〕玻璃中的缺陷〔3〕溫度〔4〕玻璃中的應(yīng)力其次章1.玻璃的原料：凡能用于制造玻璃的礦物原料，化工原料，碎玻璃等統(tǒng)稱；協(xié)作料：為熔制具有某種組成的玻璃所承受的，具有確定配比的各種玻璃原料的混合物玻璃原料通常按其用量和作用的不同分為主要原料和關(guān)心原料。計算出玻璃協(xié)作料的料方，依據(jù)料方稱取各種原料，再用混合機(jī)混勻即制得了玻璃協(xié)作料。選擇原料是應(yīng)遵循以下原則：原料的質(zhì)量應(yīng)符合玻璃制品的技術(shù)要求便于日常生產(chǎn)中調(diào)整成分適于溶化與澄清，揮發(fā)與分解的氣體無毒性對耐火材料的侵蝕要小原料應(yīng)易加工，礦藏量大，運(yùn)輸便利，價格低設(shè)計玻璃組成的原則：依據(jù)組成，構(gòu)造和性質(zhì)的關(guān)系，使設(shè)計的玻璃能滿足預(yù)定的性能要求依據(jù)玻璃形成圖和相圖，使設(shè)計的組成能夠形成玻璃析晶傾向小依據(jù)生產(chǎn)條件使設(shè)計的玻璃能適應(yīng)熔制，成型，加工等工序的實(shí)際要求。所設(shè)計的玻璃應(yīng)當(dāng)價格低廉，原料易于獲得。第三章從加熱協(xié)作料直到熔成玻璃液分為五個階段〔硅酸鹽形成階段〔玻璃形成階段玻璃液的澄清階段〔4〕玻璃液的均化階段〔5〕玻璃液的冷卻階段。兩者膨脹系數(shù)不同，則在兩者界面上將產(chǎn)生構(gòu)造應(yīng)力，這就是玻璃制品炸裂的緣由。產(chǎn)生二次氣泡的主要緣由：〔1〕硫酸鹽的熱分解〔2〕物理熔解的氣體析出〔3〕玻璃中某些組分易產(chǎn)生二次氣泡由于協(xié)作料中保持確定的水分，能使協(xié)作料中的芒硝和純堿等助熔劑掩蓋粘附于石英砂顆粒外表，提高了內(nèi)摩擦系數(shù)，并使協(xié)作料顆粒的位置相互穩(wěn)固，減小分層傾向，提高協(xié)作料的反響力氣及減輕飛料現(xiàn)象。玻璃澄清時的最高溫度點(diǎn)和成型時的最低溫度點(diǎn)是具有打算意義的兩點(diǎn)。玻璃熔制工藝制度除化時所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，隨溫度梯度的存在而存在，隨溫度的梯度的消逝而消逝的應(yīng)力。永久應(yīng)力：當(dāng)玻璃內(nèi)外溫度相等時所殘留的熱應(yīng)力。形成了有微晶和玻璃均勻分布的復(fù)合材料。第七章1.石英在陶瓷生產(chǎn)中作用：是瘠性材料，可降低可塑性，削減收縮變形，加快枯燥在高溫時可溶于長石玻璃中，增加液相粘度，減小高溫時的胚體變形。未熔石英與莫來石可以起構(gòu)成胚體骨架，增加強(qiáng)度。。2.三種自然材料的作用：粘土供給了可塑性，以保證成型的工藝要求，石英石耐熔的骨架成分，長石則是助熔劑促使燒結(jié)時玻璃相的形成。莫來石〔 〕3. 3AlO·2SiO~2AlO·2SiO莫來石〔 〕2 3 2 2 3 2莫來石具有良好的化學(xué)、力學(xué)與耐高溫性能，是傳統(tǒng)陶瓷中形成的主要晶相之一。第八章、第九章坯料：指將陶瓷原料經(jīng)揀選，裂開等工序后，進(jìn)展配料，在經(jīng)混合細(xì)磨等工序后得到的具有成型性能的多組分混合物。成型：就是將坯料制成具有確定外形，輕度的的坯體，其過程取決于坯料的成型性能及工藝方法。注漿成型：指泥漿注入具有吸水性能的模具中而得到坯體的一種成型方法。觸變性：指泥漿在外力的作用下，流淌性臨時增加，外力去除后具有緩慢可逆的性質(zhì)。泥料消滅觸變性的緣由：粘土片狀顆粒的外表尚殘留少量電荷未被完全中和，以致形成局部的邊--邊或邊--面結(jié)合，構(gòu)成了空間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造。這時泥漿中大量的自由水被分隔和封閉在網(wǎng)絡(luò)的空隙中，使靜止的整個粘土--水系統(tǒng)形成一種好似水分削減，粘度增加的變稠和固化狀態(tài)。但這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造是疏松和不穩(wěn)定的，稍有剪切力作用或震驚時，就能破壞這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，使被分隔或封閉在空隙中的自由水又解脫出來，整個系統(tǒng)又會變成一水分充分，粘度降低，流淌性增加的狀態(tài)。在放置一段時間后，上述網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造又會重建立，重又消滅變稠現(xiàn)象，此亦叫觸變厚化現(xiàn)象的工藝過程。第十章釉：指掩蓋在陶瓷坯體外表上的一層玻璃態(tài)物質(zhì)。一般來說，釉層根本上是一種硅酸鹽玻璃。釉料配方的總原則：釉料必需適應(yīng)于坯料。中，坯體某些成分也會集中到釉中，溶解到釉中。通過熔解與集中的作用，使接觸帶的化學(xué)組成和物理性質(zhì)介于坯體與釉層之間，結(jié)果形成中間層。具體地說，該層吸取了坯體中Al2O3、SiO2B2O3等。它對調(diào)整坯釉之間的差異、緩和釉層中應(yīng)力、改善坯釉的結(jié)合性能起確定的作用。坯和釉的適應(yīng)性：熱膨脹系數(shù)對坯、釉適應(yīng)性的影響。中間層對坯、釉適應(yīng)性的影響。釉的彈性、抗張強(qiáng)度對坯、釉適應(yīng)性的影響。釉層厚度對坯、釉適應(yīng)性的影響。第十一章枯燥：用加熱蒸發(fā)的方法出去物料中局部水分的過程?？菰锸敲撍倪^程，是一個消耗時間和能量的過程。物料中的水分類型：自由水、吸附水、化學(xué)結(jié)合水。坯料的性質(zhì)；坯體外形，大小，厚度；坯體溫度；枯燥介質(zhì)的溫度；使熱集中與濕集中的方向全都?？菰锶毕菁熬売煞治鲆弧⒃吓渲品矫姊倥髁吓浞街兴苄哉惩劣昧刻嗷蛱?，并且分布不均勻，原料顆粒大小相差過大，混合不均等，在枯燥中易產(chǎn)生開裂。②坯體含水量太大或水分分布不均勻，在枯燥中易產(chǎn)生開裂。二、成型方面①成型時受壓不均，以致坯體各部位嚴(yán)密程度不同；或壓制操作不正確，坯體中氣體不能很好排出，有暗裂等。②練泥或成型時坯體所產(chǎn)生的應(yīng)力未能完全消退，在枯燥時有可能發(fā)生形變。③泥料在練泥機(jī)處理時，已發(fā)生層裂，而又未能消退，則坯體枯燥后易發(fā)生開裂。④注漿時石膏模過干或模型構(gòu)造有缺點(diǎn)；脫模過早，坯體在精修、鑲接時操作不當(dāng)或石膏模各部位干濕度不一樣，吸水不同，造成密度不全都。三、枯燥方面①枯燥速度過快，使坯體外表收縮過大易造成開裂。②坯體各部位在枯燥時受熱不均，或氣流流淌不均，使收縮不均而造成開裂。③坯體放置的不平穩(wěn)或放置方法不適當(dāng)，由于坯體本身重量作用的關(guān)系也可能變形。④坯體本身傳熱傳質(zhì)的條件不同，邊角處升溫、枯燥快，特別是大件產(chǎn)品，邊緣及棱角與中心部位干濕差較大，易消滅開裂缺陷。⑤枯燥時氣流中的水氣凝在冷坯上，再枯燥時易使坯體開裂。解決措施處理枯燥缺陷，應(yīng)具體分析產(chǎn)生缺陷的緣由，得出教切合實(shí)際的結(jié)論，然后實(shí)行必要的措施來解決。坯料配方應(yīng)穩(wěn)定，粒度級協(xié)作應(yīng)合理，并留意混合均勻。嚴(yán)格把握成型水分，水分應(yīng)均勻全都。成型應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)展，加強(qiáng)檢查以防止有微小裂紋和層裂的坯體進(jìn)入枯燥器。器型設(shè)計要合理，避開厚薄相差過大。為防止邊緣部位枯燥過快，可在邊緣部位作隔濕處理，即涂上油脂類物質(zhì)，以降低邊緣部位的枯燥速度，削減枯燥應(yīng)力。設(shè)法變單面枯燥為雙面枯燥，有利于增大水分?jǐn)U算面積，削減枯燥應(yīng)力。嚴(yán)格把握枯燥過程，使外集中與內(nèi)集中趨向平衡。加強(qiáng)枯燥制度和枯燥質(zhì)量的監(jiān)測，并依據(jù)不同的產(chǎn)品，指定合理的枯燥制度。第十二章燒成：將陶瓷坯體加熱至高溫，發(fā)生一系列物理化學(xué)反響，然后冷卻至室溫，坯體的礦物組成與顯微構(gòu)造發(fā)生顯著變化，外形尺寸得已固化，強(qiáng)度得意提高，最終獲得某種特定使用性能的陶瓷制品的工藝過程。燒成就是加熱坯體使之發(fā)生質(zhì)變成瓷的過程。第十四章分散構(gòu)造形成階段和結(jié)晶網(wǎng)的形成和進(jìn)展階段。與其它凝膠材料不同，鎂質(zhì)凝膠材料在使用時不用水調(diào)和，必需用確定濃度的氯化鎂溶液或其他鹽類溶液來調(diào)和，為什么？答：MgO與水拌和，馬上發(fā)生以下化學(xué)反響： MgO+H2O==Mg(OH)2試驗(yàn)證明，經(jīng)一般煅燒溫度〔600℃～850℃〕所得的MgO，在常溫下水化時，其水化產(chǎn)Mg(OH)0.8～1.0g/LMg(OH)0.01g/L，2 2所以溶液中Mg(OH)的相對過飽和度很大〔為8010，過大的過飽和度會產(chǎn)生大的結(jié)晶2壓力，使硬化過程中形成的結(jié)晶構(gòu)造網(wǎng)遭到破壞。因此，鎂質(zhì)凝膠材料不能用水調(diào)和。第十五章硅酸鹽水泥的主要技術(shù)要求〕細(xì)度〔〕分散時間〕體積安定性〔〕強(qiáng)度等級一般硅酸鹽水泥的主要技術(shù)要求〕細(xì)度〔〕分散時間〕強(qiáng)度等級生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料：石灰質(zhì)原料，粘土質(zhì)原料，鐵質(zhì)校正原料。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)主要經(jīng)過三個階段：生料制備、熟料煅燒與水泥粉磨。波特蘭水泥〔硅酸鹽水泥0～5%石膏磨細(xì)制成的水硬性凝膠材料稱為硅酸鹽水泥，亦稱為波特蘭水泥。六個溫度帶包括：Ⅰ--枯燥帶，Ⅱ--預(yù)熱帶，Ⅲ--碳酸鹽分解帶，Ⅳ--放熱反響帶，Ⅴ--燒成帶，Ⅵ--冷卻帶。熟料經(jīng)過粉磨，并在粉磨過程中參與少量石膏，到達(dá)確定細(xì)度，才成為水泥。水泥粉磨的3000cm2/g左右。中間相：填充在阿利特、貝利特之間的鋁酸鹽、鐵酸鹽、組成不定的玻璃體和含堿化合物等。影響阿利特〔C3S固溶體〕的因素：熟料燒結(jié)形成阿利特的過程，與液相形成溫度、液相量、液相性質(zhì)以及氧化鈣、硅酸二鈣溶解于液相的溶解速度、離子集中速度等各種因素有關(guān)。礦化劑：是指能加速結(jié)晶化合物的形成，使水泥生料易燒，提高熟料量的少量外加物。游離氧化鈣和方鎂石：水泥熟料中，經(jīng)常還含有少量的沒有與其他礦物結(jié)合的以游離態(tài)存在的氧化鈣，稱為游離氧化鈣，又稱游離石灰。因多呈死燒狀態(tài)，因此水化速度極慢，經(jīng)常在水泥硬化以后，游離氧化鈣的水化才開頭進(jìn)展，生成氫氧化鈣，體積增大，在水泥石內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使抗拉，抗折強(qiáng)度有所降低嚴(yán)峻時甚至引起安定性不良。熟料煅燒時，氧化鎂有一局部可和熟料礦物結(jié)合成固溶體以及溶于液相中，多余的氧化鎂結(jié)晶出來呈游離狀態(tài)的方鎂石存在，并對水泥安定性有不良影響。在硅酸鹽水泥熟料中主要形成四種物質(zhì)：2 硅酸三鈣〔3CaO·SiO、硅酸二鈣(2CaO·SiO)、中間相(4CaO·AlO·FeO)2 23 23才利特〔C4AF/4CaO·AlO·FeO〕23 233硅率：SiO2Al2O、Fe2O3之和的質(zhì)量比值，以SMn3SiO下： SM(n)=AlO 2 〔硅率把握在1.7～2.7〕FeO32 3 2鋁率：Al2O3Fe2O3IMP如下：IM(P)=

AlO2 3 〔0.9～1.7〕FeO2 3在水泥熟料中，氧化鈣總是與兩性氧化物Al2O3、Fe2O3飽和生成C3A,C4AFCaOSiO2C3SCaO的比值稱為石灰飽和系數(shù)，它表示SiO2CaOC3S〔P194〕而硅酸二鈣最慢。硬化水泥漿體是一非勻質(zhì)的多相體系，由各種水化產(chǎn)物和殘存熟料所構(gòu)成的固相以及存在于孔隙中的水和空氣所組成，所以是固-液-氣三相多孔體。水泥硬化漿體中的水存在形式：結(jié)晶水，吸附水，自由水。初凝:在水化的誘導(dǎo)期，水泥漿的可塑性根本不變；然后漸漸消逝流淌力氣，開頭分散，到達(dá)初凝。終凝：初分散束，接著就進(jìn)入分散階段，連續(xù)變硬，待完全失去可塑性，有確定構(gòu)造強(qiáng)度，即為終凝。假凝現(xiàn)象：假凝是指水泥的一種不正常的早起固化或過早變硬現(xiàn)象。與很多因素有關(guān)，除熟料的C3A含量偏高、石膏摻量較多等條件，一般認(rèn)為主要還由于水泥在粉磨時受到高溫。使二水石膏脫水成半水石膏的緣由。當(dāng)水泥調(diào)水后，半水石膏快速溶于水，溶解度亦大，局部又重水化為二水石膏析出，形成針狀結(jié)晶網(wǎng)狀構(gòu)造，從而引起漿體固化。對于某些含堿較高的水泥，所含的硫酸鉀會依下式反響：4 4 K2SO4+CaSO·2H2O=K2SO·CaSO·H2O+H24 4 所生成的鉀石膏結(jié)晶快速長大，也是造成假凝的緣由?？?jié)B性：是抵抗各種有害介質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部的力氣?？箖鲂裕嚎箖鲂允侵冈趦鋈谘h(huán)作用下，保持原有性質(zhì)，抵抗破壞的力氣。第十六章混合材料的品種很多，在使用中通常依據(jù)它的性質(zhì)分為活性和非活性兩大類?；钚曰旌喜牧希旱沧匀换蛉斯さ牡V物質(zhì)材料磨成細(xì)粉，加水后本身不硬化，但與激發(fā)劑混合，加水拌合后，不但能在空氣中硬化，而且能在水中連續(xù)硬化者，稱為活性混合材料或水硬性混合材料。非活性混合材料：但凡自然或人工的礦物質(zhì)材料，磨成細(xì)粉與石灰混合，加水?dāng)嚢韬?，不能或很少生成具有膠凝性的水化產(chǎn)物，摻入水泥中僅起減低強(qiáng)度和增加水泥產(chǎn)量作用者，稱為非活性混合材料或稱非水硬性混合材料。常用的激發(fā)劑有兩種：堿性激發(fā)劑〔石灰或水化時能析出Ca(OH)2的硅酸鹽水泥熟料、硫酸鹽激發(fā)劑〔二水石膏、半水石膏、無水石膏或以CaSO4為主要成分的化工廢渣，如磷石膏、氟石膏等。粉煤灰：又稱飛灰，發(fā)電廠鍋爐以煤粉為原料從煙道氣體中收集下來的灰渣?！癛”為早強(qiáng)型水泥?；鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥：凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料及適量石膏磨細(xì)制成的水硬性凝膠材