無機非金屬材料知識點一、重要概念無機非金屬材料=1\＊GB3①以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。＝2＼*GB3②是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。陶瓷=1\*ＧB3①從制備上開看,陶瓷是由粉狀原料成型后在高溫作用下硬化而形成的制品。=2\*GB3②從組分上來看,陶瓷是多晶、多相(晶相、玻璃相和氣相)的聚集體。玻璃=1\*GB３①狹義：熔融物在冷卻過程中不發(fā)生結(jié)晶的無機物質(zhì)②一般：若某種材料顯示出典型的經(jīng)典玻璃所具有的各種特性性質(zhì)，則不管其組成如何都可稱為玻璃(具有玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg）。玻璃轉(zhuǎn)變溫度：熱膨脹系數(shù)和比熱等物理性質(zhì)的突變溫度。具有Tg的非晶態(tài)材料都是玻璃。水泥凡細磨成粉末狀，加入適量水后,可成為塑性漿體,既能在空氣中硬化,又能在水中硬化,并能將砂、石、鋼筋等材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料，通稱為水泥。耐火材料耐火度不低于1580℃的無機非金屬材料復合材料復合材料是兩種或兩種以上物理、化學性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種新的多相固體材料。通過復合效應獲得原組分所不具有的性能。可以通過材料設(shè)計使各組分的性能互相補充并彼此關(guān)聯(lián),從而獲得更優(yōu)秀的性能。二、陶瓷知識點1、陶瓷制備的工藝環(huán)節(jié)原材料的制備→坯料的成型→坯料的干燥→制品的燒成或燒結(jié)2、陶瓷的天然原料=１\*ＧB3①可塑性原料:黏土質(zhì)陶瓷成瓷的基礎(chǔ)(高嶺石、伊利石、蒙脫石）=2\*ＧB3②弱塑性原料:葉蠟石、滑石=3\*GB3③非塑性原料：減塑劑：石英助熔劑：長石3、坯料的成型的目的將坯料加工成一定形狀和尺寸的半成品，使坯料具有必要的機械強度和一定的致密度4、陶瓷的成型方法＝１＼＊GB３①可塑成型：在坯料中加入水或塑化劑，制成塑性泥料,然后通過手工、擠壓或機加工成型；（傳統(tǒng)陶瓷）②注漿成型:將漿料澆注到石膏模中成型＝3\*GB３③壓制成型：在金屬模具中加較高壓力成型；(特種陶瓷)5、燒結(jié)將初步定型密集的粉塊(生坯)高溫燒成具有一定機械強度的致密體。固相燒結(jié):燒結(jié)發(fā)生在單純的固體之間液相燒結(jié):有液相參與，加助溶劑產(chǎn)生液相好處：減少燒結(jié)溫度，促進燒結(jié)6、陶瓷的組織結(jié)構(gòu)：晶相、玻璃相、氣相=1＼＊GＢ３①晶相:陶瓷的重要組成;分為主晶相和次晶相=2\＊GB3②玻璃相：玻璃相對陶瓷的機械強度、介電性能、耐熱性等不利,不能成為陶瓷的主導組成部分。玻璃相在陶瓷中的作用:粘結(jié)：粘結(jié)晶粒,填充空隙，提高致密度減少燒成溫度，促進燒結(jié)＝3\*GＢ3③氣相:氣孔；減少強度，導致裂紋。陶瓷力學性能的特點＝1\*GB3①硬度:高＝２\*GB3②強度:抗拉強度很低、抗壓強度非常高＝3\＊GＢ3③塑性:塑性極差＝4＼*GB3④韌性：韌性差、脆性大陶瓷熱學性能的特點=1＼*ＧB３①導熱性：差,良好的絕熱材料=2\*GＢ3②熱穩(wěn)定性（抗熱震性）：概念：材料承受溫度的急劇變化而不至于被破壞的能力。陶瓷抗熱震性一般較差結(jié)構(gòu)陶瓷=1＼*GＢ3①概念:能作為工程結(jié)構(gòu)材料使用的陶瓷,一般具有高強度、高硬度、高彈性模量、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等優(yōu)異性能，可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴酷工作環(huán)境。＝2\*GB３②常見種類：Ａl2O３、ZrO2、ＳｉＣ、Sｉ３N４…陶瓷＝3\*ＧB3③應用：……陶瓷增韌技術(shù)：【機理：阻礙裂紋的擴展】=1\*GB3①相變增韌：相變可吸取能量；體積膨脹可松弛裂紋尖端的拉應力，甚至產(chǎn)生壓應力。=２＼*GB3②微裂紋增韌:溫度變化引起的熱膨脹差或相變引起的體積差，均會產(chǎn)生彌散分布的微裂紋；微裂紋與主裂紋聯(lián)結(jié),使主裂紋分叉,改變主裂紋尖端應力場，吸取其能量，阻礙其擴展。＝３\＊GB3③第二相顆粒彌散增韌：在基體中彌散分布的第二相顆粒阻礙裂紋的擴展。④與金屬復合增韌:金屬是一種韌性相，通過其自身的塑性變形，可松弛裂紋尖端應力,并吸取裂紋能量。=5\＊GＢ３⑤增強纖維或晶須增韌阻礙裂紋擴展。11、功能陶瓷概念：具有光、電、磁、聲、力、生物、化學等功能的陶瓷材料。1２、透明陶瓷①概念：能透過可見光的陶瓷材料②使陶瓷透明的方法：不透明因素:雜質(zhì)、氣孔、晶界使光線吸取和散射透明的手段：采用高純度、高細度的原料，同時摻入添加物或采用其他工藝上得措施,把氣孔充足排除，適當控制晶粒尺寸，使制品接近于理論密度，盡也許減少陶瓷材料對光的吸取和散射13、壓電陶瓷＝1＼*ＧＢ3①壓電效應：機械力→應變?表面荷電=2＼*GＢ3②壓電陶瓷是一種多晶燒結(jié)體＝3\*GB３③壓電陶瓷的壓電效應機理:材料內(nèi)部自發(fā)極化產(chǎn)生電疇。極化解決前：電疇分布無序,宏觀極化強度為零。極化解決后:電疇在一定限度上按外電場取向排列，宏觀極化強度不為零,表現(xiàn)為束縛電荷。機械作用導致電疇轉(zhuǎn)向,束縛電荷發(fā)生變化。壓電陶瓷只有經(jīng)極化解決后才具有壓電效應。14、熱釋電陶瓷=1\*GB3①熱釋電效應：溫度變化→應變?表面荷電=2\*GB3②機理：跟壓電陶瓷類似15、半導體陶瓷PTC半導體陶瓷：=1\*GB３①PTC效應:正電阻溫度系數(shù)效應=2\*GB3②應用：限流、恒溫發(fā)熱、過熱保護……三、玻璃知識點1、可形成玻璃的物質(zhì)=1\*ＧB3①硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽=2＼*GB3②重金屬氧化物=3\*GＢ3③硫化物、鹵化物=4\*GＢ３④金屬=５\*GＢ3⑤高分子2、玻璃制備方法的通性使材料不發(fā)生結(jié)晶、或破壞晶體的有序結(jié)構(gòu)使其非晶化=１\＊GB3①熔體冷卻法：冷卻速度必須大于原子調(diào)整成晶體的速度。=2\*GB3②非熔融法：氣相沉積法、水解法、高能射線輻照法、沖擊波法、濺射法等。３、玻璃性能上的通性=1\*GB3①各向同性：玻璃態(tài)物質(zhì)的質(zhì)點排列無規(guī)則，滿足記錄均勻分布,因此其物理、化學性質(zhì)在任何方向都是相同的=2\*GB3②介穩(wěn)性：玻璃介于熔融態(tài)和晶態(tài)之間,屬于介穩(wěn)態(tài)＝3\*GB3③無固定熔點=4\*GB3④物理化學性質(zhì)的漸變性:玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融狀態(tài)冷卻(或加熱)過程中，其物理化學性質(zhì)產(chǎn)生逐漸、連續(xù)地變。4、形成玻璃的手段=1\*ＧB3①冷卻速度足夠快冷卻速度快到足夠使熔體中原子來不及重組成有序的點陣，從而使液態(tài)或氣態(tài)的無定形結(jié)構(gòu)得以被保存。＝２\＊GB３②使原子無序堆積,不形成晶格。=3＼*GＢ３③破壞晶體的有序結(jié)構(gòu)，使之非晶化機械研磨;高能輻照、強沖擊波。5、傳統(tǒng)玻璃熔制玻璃液的澄清：排除液中的可見氣泡玻璃液的均化：消除尚未熔化的砂粒、條紋等不均勻相,以保證玻璃液中化學組分的均勻,溫度較高,為1200~14０0℃,此時玻璃液粘度極小。6、玻璃形成的熱力學條件同組成的晶體與玻璃體的內(nèi)能差別越大,玻璃越容易結(jié)晶,即越難形成玻璃。7、玻璃形成的動力學條件形成玻璃的關(guān)鍵是熔體的冷卻速度(粘度增大的速度）大于質(zhì)點排列成晶體的速度8、玻璃形成的結(jié)晶化學條件＝１\*GB3①熔體中陰離子團的聚合限度陰離子團低聚合：位移、轉(zhuǎn)動、重排容易，易調(diào)整成晶體,不易形成玻璃。陰離子團高聚合:位移、轉(zhuǎn)動、重排困難,難調(diào)整成晶體,容易形成玻璃。=２\＊GＢ3②化學鍵的性質(zhì)只有當離子鍵和金屬鍵向共價鍵過渡時,形成由離子—共價、金屬—共價混合鍵所組成的大陰離子時，就最容易形成玻璃。=3\*GB3③化學鍵的強度網(wǎng)絡(luò)形成體氧化物:能單獨形成玻璃，如SiO2、B2O3、P2Ｏ5、GeＯ2。網(wǎng)絡(luò)變性體氧化物:不能單獨形成玻璃，但能改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一般使結(jié)構(gòu)變?nèi)?如Ｎa2Ｏ、Ｋ２O、CaO。網(wǎng)絡(luò)中間體：兩者之間，能改善玻璃性能,如Ａl2O3、TiO2、ZnＯ、BeO。9、氧化物玻璃的無規(guī)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)單元:金屬離子——氧多面體正離子在多面體中央;氧在頂角，為公共氧，一個氧最多與兩個形成網(wǎng)絡(luò)的正離子相連。多面體頂角無規(guī)則相連，通過公共氧（橋氧)搭成無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)。R2Ｏ或RO（如Na2O、CａO）,氧橋被切斷出現(xiàn)非橋氧。10、氧化物玻璃的晶子模型晶子：晶格極不完整、有序區(qū)域極小的晶體。晶子模型：晶子分散在無定形介質(zhì)中，晶子與無定形區(qū)域無明顯界線。玻璃有近程有序，遠程無序的結(jié)構(gòu)特點。1１、高分子玻璃的結(jié)構(gòu)模型無規(guī)線團模型：分子鏈成無規(guī)線團狀,各線互相交織、互相穿插。12、金屬玻璃的結(jié)構(gòu)模型無規(guī)硬球堆積模型：把原子視為硬球，盡也許地緊密堆積,球的排列是無規(guī)則的(金屬鍵無方向性,原子具有密堆傾向)。１3、硼反常在Ｂ2O3中加入加R２O,剛開始加時,和硅酸鹽相反,非但不會破壞橋氧，反而加固網(wǎng)絡(luò)。這是由于剛開始加R２O時，R２O給出了游離氧，使一部分硼由三角體[BＯ３]變成四周體[BO４］。14、微晶玻璃將加有成核劑的特定組成的基礎(chǔ)玻璃，在一定溫度下熱解決后,就會變成具有微晶體和玻璃相均勻分布的復合材料,又稱玻璃陶瓷。四、水泥知識點1、硅酸鹽水泥熟料+石膏；也稱為純熟料水泥，又叫波特蘭水泥。２、普通硅酸鹽水泥(普通水泥)熟料＋石膏+５%~2０%的混合材料３、礦渣硅酸鹽水泥（礦渣水泥）熟料＋石膏+20%~７0%的?；郀t礦渣４、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（火山灰水泥）熟料+石膏+20％~4０％的火山灰質(zhì)材料5、粉煤灰硅酸鹽水泥(粉煤灰水泥）熟料+石膏+20％~４０％的粉煤灰6、硅酸鹽水泥熟料的化學成分氧化鈣（CaO)、氧化硅(ＳiO2)、氧化鋁(Al２Ｏ3)和氧化鐵（Fe2O3）７、硅酸鹽水泥熟料的礦物組成硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵酸鋁四鈣、玻璃相8、生成硅酸鹽水泥熟料所用的工業(yè)原料石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料和校正性原料9、石膏在水泥中的作用石膏的作用重要是調(diào)節(jié)凝結(jié)時間；適量的石膏對提高水泥強度有利，特別是初期強度;但石膏也不宜過多，否則會使水泥產(chǎn)生體積膨脹而使強度減少，甚至影響水泥的安定性。1０、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝：兩磨一燒生料的配制與磨細→將生料煅燒使之部分熔融形成以硅酸鈣為重要成分的熟料礦物→將熟料與適量石膏或適量混合材料共同磨細為水泥。1０、水泥的強度等級五、耐火材料知識點1、耐火材料按其主成分的化學性質(zhì)可分為酸性：含較多SiO2;硅質(zhì)、半硅質(zhì)、黏土質(zhì)中性：碳質(zhì)、高鋁質(zhì)