1、無機非金屬材料 2 復習 3 考試有關事宜安排： 4 時間：第十七周周四（11月29日）9:5011:40 5 地點：S-1531 6 考試題型： 7 一、填空題(每空1分，共30分) 8 二、判斷改錯題（對的打“”，錯的打“”， 9 每小題1分，共10分） 10 三、名詞解釋（共12分） 11 四、簡答題（共48分） 12 無機非金屬材料 13 0 14 緒論 15 第1章無機非金屬材料的結構基礎 16 第2章無機非金屬材料的性能 17 第3章陶瓷 18 第4章玻璃 19 第5章水泥 20 第6章耐火材料 21 第7章無機非金屬基復合材料 22 第8章功能無機非金屬材料 23 緒論 24 1

2、材料的重要性 25 2材料的分類 26 3無機非金屬材料 27 4新型無機非金屬材料 28 2.材料的分類 29 無機材料 30 有機材料 31 金屬材料 32 無機非金屬材料 33 無機材料 34 或硅酸鹽材料 35 或陶瓷材料 36 陶瓷 37 玻璃 38 水泥 39 耐火材料 40 復合材料、功能材料等 41 3.無機非金屬材料 42 （1）定義 43 無機非金屬材料是指非金屬單質以及由金屬和非金屬 44 元素組成的化合物中，能使人們生活更加富裕、豐富 45 而可以利用的物質。 46 （鋁礬土，把其粉末作成單晶寶石或激光材料； 47 質地細密的多晶體高溫電爐用的爐管和切削用的工具材料；

3、48 多孔的多晶體可用作催化劑載體或敏感材料； 49 纖維狀可用作具有高強度性能的優(yōu)質絕熱材料。） 50 （2）無機非金屬材料的特點 51 在晶體結構上，無機非金屬材料的結合力主要為： 52 離子鍵、共價鍵或離子-共價混合鍵。 53 高熔點、高強度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、 54 導電性、導熱性、透光性、鐵電性、壓電性、鐵磁性等。 55 4新型無機非金屬材料 56 （1）定義 57 新型無機非金屬材料（簡稱新型無機材料，或稱先進無機 58 非金屬材料或無機新材料）是指那些正在發(fā)展的或將要發(fā) 59 展的，具有優(yōu)異性能或特殊功能，在不久的將來可能達到 60 實用化階段的無機非金屬材料。 6

4、1 （2）新型無機材料的特點 62 品種多、式樣多、更新換代快；對其性能的要求越來 63 越趨向功能化、復合化和精細化。 64 （3）新型無機材料與傳統(tǒng)無機材料的區(qū)別 65 材料的組成已遠超出了硅酸鹽的范圍； 66 在用途上，由主要利用材料的靜態(tài)物理性狀 67 利用各種物理效應和微觀現象的功能性； 68 電光效應全固態(tài)電致變色窗； 69 磁致伸縮效應換能器、傳感器、驅動器、精密控制器等。 70 制備的工藝方法、制品的形態(tài)。 71 成型工藝：可塑成型、注漿成型、壓制成型等靜壓成型、注射成型等; 72 燒結工藝：室溫下加壓成型后再燒結熱壓燒結、熱等靜壓燒結等； 73 形態(tài)：塊狀復合材料、薄膜、纖維

5、，單晶和非晶材料。 74 第1章無機非金屬材料的結構基礎 75 1.1結合鍵 76 1.2晶體結構 77 1.3非晶體結構 78 1.4表面結構 79 1.5準晶體 80 1.1結合鍵 81 依靠電子相互作用的結合鍵。 82 化學鍵結合鍵中相互作用力強，為主價鍵，如：離子鍵、 83 共價鍵和金屬鍵等。 84 物理鍵鍵合較弱，為次價鍵，如氫鍵、范德華鍵等。 85 在無機非金屬材料結構中，主要含有離子鍵、共價鍵 86 和離子-共價混合鍵。 87 無機非金屬材料也就包括了離子晶體、共價晶體、 88 離子共價混合晶體以及非晶體幾種類型。 89 1.3非晶體結構 90 非晶態(tài)物質由無機玻璃(傳統(tǒng)氧化物、

6、重金屬氧化物及氯化物玻璃等)、凝膠、 91 非晶態(tài)半導體(硫系化合物及元素)、無定形炭以及金屬玻璃等組成。 92 1.3.1非晶態(tài)材料的種類 93 表1-5非晶態(tài)材料的種類 94 又稱非晶態(tài)合金,它既有 95 金屬和玻璃的優(yōu)點,又克 96 服了它們各自的弊病。 97 金屬玻璃強度高，硬度 98 大，且具有一定的韌性和 99 剛性。所以,人們贊揚金 100 屬玻璃為“敲不碎、砸不 101 爛”的“玻璃之王”。 102 金屬玻璃水果盤 103 1.3.2非晶態(tài)的X射線散射特征 104 非晶態(tài)物質呈現出非常寬的散射峰 105 1.3.3非晶態(tài)結構 106 非晶態(tài)結構的特征是原子排列是不規(guī)則的， 10

7、7 即近程有序而長程無序，表現為各向同性， 108 又稱玻璃態(tài)， 109 屬于亞穩(wěn)相。 110 1.5準晶體 111 準晶的發(fā)現，是一個劃時代的發(fā)現 112 準晶體對稱性 113 準晶是一種介于晶體和非晶體之間的固體。 114 準晶具有完全有序的結構，然而又不具有晶體所應有的平移 115 對稱性，因而可以具有晶體所不允許的宏觀對稱性。 116 十分高的電阻值，磁性較強，在高溫下比晶體更有彈性， 117 十分堅硬，抗變形能力也很強，低摩擦、耐腐蝕、耐熱性和 118 非粘性，以及特殊的光學性能和足夠的熱穩(wěn)定性。 119 第2章無機非金屬材料的性能 120 使用性能 121 工藝性能 122 熱學性

8、能 123 力學性能 124 物理和化學性能 125 可塑性 126 成型性 127 干燥收縮性等 128 2.1熱學性能 129 熱容 130 蓄熱材料要求比熱大，而用于加熱的材料要求比熱小。 131 熱膨脹 132 熱傳導 133 線膨脹系數 134 體積膨脹系數 135 熱傳導系數 136 熱膨脹系數小的材 137 料能耐溫度的劇變 138 與比熱成正比 139 固體=晶格+電子 140 無機材料晶格 141 無機材料的熱傳導性比金屬差 142 材料氣孔的多少，原子排列的有序性等都影響其熱導性。 143 熱傳導性好的材料耐溫度的急變性強，適用于制造熱交換器、蓄熱器等； 144 而對需要保

9、溫的部位，則要用熱傳導性低的材料。 145 2.2力學性能 146 彈性變形 147 硬度 148 強度 149 彈性是指材料在外力作用下產生變形，當外力取消后， 150 材料變形即可消失并能完全恢復原來形狀的性質。 151 這種可恢復的變形稱為彈性變形。 152 工程上常用剛度來表征材料彈性變形抵抗力的大小。 153 剛度愈大，材料在一定應力下產生的彈性變形愈小。 154 硬度是指材料抵抗硬物壓入其表面的能力，即壓入硬度。 155 一般無機非金屬材料的硬度隨溫度升高而降低。 156 強度是指在外力作用下，材料抵抗變形和斷裂的能力。 157 無機非金屬材料強度主要是指抗拉、抗壓和抗彎強度。 1

10、58 導電性 159 介電性能 160 2.3物理和化學性能 161 2.3.1導電性能導體：電阻率109cm 163 磁性 164 光學性能 165 化學性能 166 1.離子導電 167 半導體：10-4109cm 168 當固體中存在離子擴散運動時，就有可能產生離子導電。 169 2.電子導電 170 導體中主要的載流子為電子的導電過程 171 導帶 172 導體：禁帶寬度2.5(3或4)eV 175 禁 176 帶 177 能隙 178 帶隙 179 價帶 180 2.3.2介電性能 181 介電性能是指在電場作用下，表現出對靜電能的儲蓄和損耗的性質。 182 相對介電常數：介電質引起

11、電容量增加的比例，即 183 是表征絕緣能力特性的一個系數。 184 介質損耗：指電介質在交變電場中，由于消耗部分電能而使電解質 185 本身發(fā)熱的現象。 186 介電損耗愈小，絕緣材料的質量愈好，絕緣性能也愈好。 187 2.3.3磁性 188 具有正磁化率的物質稱為順磁質，磁化率與溫度成反比； 189 具有負磁化率的物質為抗磁質，磁化率不隨溫度變化； 190 磁化率超過一般物質許多倍的為鐵磁質，T居里溫度TC順磁性； 191 反鐵磁性:磁疇是無磁性的，磁化率是正的，T尼爾溫度TN順磁性； 192 鐵氧體磁性：兩種磁矩呈相反方向排列，有磁疇結構以及磁滯回線。 193 2.3.4光學性能 19

12、4 物質的光學性質來源于它與光線的相互作用，這種相互作 195 用可以在整個物體上或只在物體表面上發(fā)生，與光的波長 196 有緊密的聯系。 197 光的吸收率A、透過率T和反射率R有如下關系： 198 A+T+R=1 199 物質吸收光時，外層電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，只要基態(tài)與 200 激發(fā)態(tài)的能量差大于可見光的能量，物質就顯示出顏色。 201 能量差愈小，顏色愈深。 202 呈現的顏色與物質吸收光的波長有關，利用這一原理可設計 203 制造不同顏色的材料。 204 2.3.5化學性能 205 耐蝕性或化學穩(wěn)定性是指材料抵抗外部物質侵蝕的能力。 206 對于常溫下使用的材料，其化學穩(wěn)定性通常指

13、的是抵抗周 207 圍介質中水、酸、堿的各種化學作用的能力，這種能力與 208 材料化學組成、結構的穩(wěn)定性等因素有關。 209 對于高溫下使用的材料的化學穩(wěn)定性來說，除了受材料組 210 成、結構、侵蝕介質影響外，還與溫度關系密切。 211 第3章陶瓷 212 3.1陶瓷材料的分類和制備工藝 213 3.2陶瓷的組織結構與性能 214 3.3傳統(tǒng)陶瓷材料 215 3.4新型陶瓷 216 眾多學者認為我國陶瓷的發(fā)展歷程，經歷了三次 217 重大的飛躍： 218 第一次飛躍：陶器瓷器（漢代以后） 219 第二次飛躍：傳統(tǒng)陶瓷特種陶瓷（20世紀5070年代） 220 第三次飛躍：特種陶瓷納米陶瓷（2

14、0世紀80年代中期） 221 具有超塑性、高強度和高韌性的特點。 222 三、陶瓷的定義 223 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， 224 是多晶、多相（晶相、玻璃相和氣相）的聚集體。 225 傳統(tǒng)上，陶瓷是指所有以粘土為主要原料，與其他天然礦物 226 原料經過粉碎混煉、成型、煅燒等過程而制成的各種制品。 227 廣義的陶瓷是用陶瓷生產方法（原料處理-成型-煅燒） 228 制造的無機非金屬固體材料和制品的通稱。 229 3.1陶瓷材料的分類和制備工藝 230 3.1.1陶瓷的分類 231 1、按陶瓷概念和用途來分類 232 日用陶瓷、建筑陶瓷 233 傳統(tǒng)陶瓷（普通陶瓷、

15、粘土陶瓷） 234 氧化物陶瓷 235 新型陶瓷（特種陶瓷、精密陶瓷） 236 2、按坯體的物理性能特征來分類 237 坯體結構較疏松，致密度較差，沒有半透明性， 238 陶器 239 瓷器 240 有一定的吸水率，斷面粗糙無光，敲之聲音粗啞。 241 重度較小，很少變形，易于制造大件器物，脆性相對 242 較小，原料易得，燒成溫度低，工藝技術要求不高。 243 坯體致密，有一定的半透明性， 244 基本上不吸水，斷面呈石狀或貝殼狀。 245 3.1.2陶瓷的制備工藝 246 原料（坯料）的制備 247 坯料的成形 248 坯料的干燥 249 制品的燒成或燒結 250 （表面加工） 251 具

16、有很好的可塑性和燒結性， 252 是成型能夠進行的基礎， 253 也是粘土質陶瓷成瓷的基礎。 254 粘土 255 主要天然原料 256 石英 257 是減塑劑；是耐熔的骨架成分。 258 長石 259 是助熔劑，促使燒結時玻璃相的形成。 260 2.坯料的成型和干燥 261 .坯料的定義及其制備 262 定義：坯料是指將陶瓷原料經揀選、破碎等工序后， 263 進行配料，再經混合、細磨等工序后得到的具有成型 264 性能的多組分混合物。 265 注漿坯料（泥漿）：含水量約2835。 266 可塑坯料（可塑泥料）：含水量約1825。 267 粉料：含水量約3l5。 268 原料處理 269 坯

17、270 料 271 制配料 272 備 273 幫助碎化原料 274 減少坯料收縮,提高純度：尤其是可塑性強的粘土熟料。 275 預燒改變結構形態(tài)：片狀結構的滑石偏硅酸鎂。 276 穩(wěn)定晶型：避免具有同質異構轉變的多晶型原料在晶型轉變 277 時的體積效應。 278 物理方法：有分級法、磁選、超聲波選等。 279 化學方法：有溶解法和升華法（）等。 280 電化學方法：分解含鐵雜質。 281 表面電化學方法：浮選劑（捕集劑）。 282 增加顆粒比表面，有利于坯料的成型，降低 283 細粉碎燒結溫度、提高致密度。濕磨干磨。 284 泥漿的脫水：機械脫水(2025%)、熱風脫水(噴霧干燥，10-5

18、cm毛細管中的水份。 449 干燥時容易除去。體積收縮自由水排出體積。 450 自由水（機械結合水、收縮水） 451 吸附水（物理化學結合水、平衡水） 452 化學結合水 453 指包含在物料分子結構內的水 454 分，如結晶水、結構水等。 455 化學結合水的排出屬燒成問題。 456 存在于物料內直徑10-5cm毛細管中、膠體顆粒 457 表面及纖維皮壁所含的水份。取決于外界條件 458 的溫度和相對濕度。是物料在一定的空氣狀態(tài) 459 下干燥的極限。干燥時較難除去。 460 干燥時不能除去。 461 坯體干燥過程的實質是排除自由水。 462 b.干燥過程 463 坯體表面的水分以蒸汽形式從

19、表面擴散到周圍介質中 464 ? 465 外擴散（或表面蒸發(fā)） 466 熱擴散：內部存在溫度梯度，坯體外部坯體內部。 467 內擴散 468 ：內部存在濕度梯度，坯體內部坯體外部。 469 當表面水分蒸發(fā)后，坯體內部和表面形成濕度梯度， 470 使坯體內部水分沿著毛細管遷移至表面。 471 坯體在干燥過程變化的主要特征是：隨干燥時間的延長，坯體 472 溫度升高，含水率降低，體積收縮；氣孔率提高，強度增加。 473 坯體的干燥經歷了三個階段： 474 排除自由水； 475 干燥速度下降； 476 坯體已具有一定的機械強度，可以被運輸及修坯和施釉。 477 第一干燥階段第二干燥階段第三干燥階段

20、478 干燥初始階段，水分能不受 479 阻礙地進入周圍空氣中； 480 干燥速度恒定。 481 排除毛細孔中殘余的水分 482 及坯體原料中的結合水。 483 需要較高的干燥溫度。 484 c.影響干燥速度的因素 485 坯料的性質 486 坯體形狀、大小和厚度 487 坯體溫度 488 干燥介質的性質 489 使熱擴散與濕擴散的方向一致 490 d.干燥方法 491 對流干燥 492 工頻電干燥 493 遠紅外干燥 494 微波干燥 495 e.干燥缺陷及原因分析 496 坯體的變形和開裂 497 A.干燥缺陷產生原因 498 原料制備 499 成型 500 干燥 501 (a)原料制備方

21、面 502 （1）坯料配方中塑性粘土用量太多或太少，并且分布不均勻； 503 （2）原料顆粒大小相差過大，混合不均； 504 （3）坯體含水量太大或水分分布不均。 505 (b)成型方面 506 （1）成型時受壓不均，以致坯體各部位緊密程度不同； 507 （2）壓制操作不正確，坯體中氣體不能很好排除； 508 （3）練泥或成型時坯體所產生的應力未能完全消除； 509 （4）泥料在練泥機處理時，已發(fā)生層裂，而又未能消除； 510 （5）注漿時石膏模過干或模型構造有缺點； 511 （6）脫模過早，坯體在精修、鑲接時操作不當； 512 （7）石膏模各部位干濕程度不一致，吸水不同，造成密度不一致。 5

22、13 (c)干燥方面 514 （1）干燥速度過快，使坯體表面收縮過大； 515 （2）坯體各部位在干燥時受熱不均，或氣流流動不均； 516 （3）坯體放置的不平穩(wěn)或放置方法不適當； 517 （4）坯體本身傳熱傳質的條件不同； 518 （5）干燥時氣流中的水氣凝在冷坯上，再干燥時易使坯體開裂。 519 B.解決措施 520 1、坯料配方應穩(wěn)定，粒度級配應合理，并注意混合均勻； 521 2、嚴格控制成型水分，水分應均勻一致； 522 3、成型應嚴格按操作規(guī)程進行，加強檢查以防止有微細裂紋 523 和層裂的坯體進入干燥器； 524 4、器型設計要合理，避免厚薄相差過大； 525 5、為防止邊緣部位干

23、燥過快，可在邊緣部位作隔濕處理； 526 6、設法變單面干燥為雙面干燥； 527 7、嚴格控制干燥過程，使外擴散與內擴散趨向平衡； 528 8、加強干燥制度和干燥質量的監(jiān)測， 529 并根據不同的產品，制定合理的干燥制度。 530 .坯料的燒結或燒成 531 燒結或燒成是指將陶瓷坯體加熱至高溫，發(fā)生一系列物理、化學或 532 物理化學反應，然后冷卻至室溫，坯體的礦物組成與顯微結構發(fā)生 533 顯著變化，外形尺寸得以固定，強度得以提高，最終獲得某種特定 534 使用性能的陶瓷制品的工藝過程。包括固相燒結和液相燒結。 535 燒結并不依賴化學反應的發(fā)生。燒結區(qū)別于固相反應 536 伴隨燒結發(fā)生的主

24、要變化是顆粒間接觸界面擴大并逐漸 537 形成晶界；氣孔從連通逐漸變成孤立狀態(tài)并縮小，最后 538 大部分甚至全部從坯體中排除，使成形體的致密度和強 539 度增加，成為具有一定性能和幾何外形的整體。 540 燒成就是加熱坯體使之發(fā)生質變成瓷的過程。 541 傳統(tǒng)燒結 542 熱等靜壓 543 粉末在室溫下加壓成型后再進行燒結。 544 燒 545 結 546 方 547 法 548 水熱燒結 549 熱擠壓燒結 550 電火花燒結 551 爆炸燒結 552 等離子體燒結 553 自蔓延高溫合成 554 又稱為燃燒合成技術，是利用反應物 555 之間高的化學反應熱的自加熱和自傳 556 導作用

25、來合成材料的一種技術，當反 557 應物一旦被引燃，便會自動向尚未反 558 應的區(qū)域傳播，直至反應完全，是制 559 備無機化合物高溫材料的一種新方法。 560 通過燒成，坯體在原料加工、成型、施釉、 561 干燥各工序中的隱患都可能暴露出來； 562 不適當的燒成將造成難以回收的廢品。 563 開裂 564 變形 565 瓷 566 器 567 的 568 燒 569 成 570 缺 571 陷 572 起泡 573 毛孔 574 色黃、火刺、落渣、斑點（黑斑）、煙薰（吸煙） 575 生燒和過燒 576 釉裂 577 釉縷與缺釉 578 （1）開裂 579 開裂是指當坯體在干燥、燒成和冷卻

26、過程中受到的 580 應力大于其本身的結合強度時出現的斷裂現象。 581 練泥時，練泥機真空度不足、偏心； 582 泥料水分不均，顆粒級配不合理等； 583 上釉后，搬運過程中被碰傷、引起碰裂； 584 干燥時速度過快坯壁較厚部位出現“雞爪”裂口； 585 入窯生坯含水分大,升溫快,水分劇烈汽化或有機物劇烈氧化； 586 高溫階段，升溫過快，收縮過大，形成應力而燒裂； 587 冷卻階段,降溫過快,出窯溫度過高,或晶型轉變時控制不當。 588 （2）變形 589 制品失去所要求的規(guī)則形狀稱為變形。 590 變形是陶瓷生產中最常見的缺陷。 591 是由于坯體所受重力和應力的作用超過坯體彈性限度所致

27、。 592 原料方面：塑性粘土用量過多，擠泥質量差，配方不當； 593 成型方面：器型設計不合理，成型操作不當，強制脫膜； 594 燒成方面：燒成時裝缽不當，燒成溫度過高，保溫時間過長， 595 窯內溫差大，局部溫度過高，受熱不均等。 596 （3）起泡 597 起泡是由于釉面氣孔封閉或釉的粘度過大， 598 氧化分解放出的氣體無法排除而引起的。 599 氧化泡（小米泡）：氧化不徹底造成的。發(fā)生在窯的低溫部位。 600 ：還原不足造成的。發(fā)生在高溫靠近噴火口部位。 601 釉泡：細小，鼓在釉層表面（“水邊泡”在制品邊緣或棱角處聚集） 602 （4）毛孔（針孔或棕眼） 603 降低釉面光澤 60

28、4 制品釉面出現的凹痕或小孔稱毛孔、針孔或棕眼。 605 若針孔密集，外觀似桔皮時稱桔釉。 606 原因：坯體表面質量差，氣孔率高或有積灰，釉層有 607 凹痕，或者釉泡破裂后，當釉的粘度和表面張力較大 608 時，不能填平釉面。 609 （5）色黃、落渣、斑點（黑斑）、火刺、煙薰（吸煙） 610 瓷器表面發(fā)黃是因升溫太快,釉的熔融過早,使Fe2O3未能充分還 611 原成FeO,或在還原后利用氧化氣氛或冷卻過慢又造成再次氧化. 612 落渣是由于裝缽的坯體表面不清潔或沾有匣缽碎屑，而使制品表 613 面有凸起的小顆粒。 614 斑點（黑斑）,主要由于原料中含鐵量高且粒度粗在燒成的高溫 615

29、 階段會產生熔洞、鼓泡和黑斑。 616 火刺是由于匣缽密封不嚴，火焰直接侵蝕制品或火焰溫度太高， 617 使制品邊緣局部呈黃色或褐色而形成的，同時釉面粗糙。 618 煙薰（吸煙），制品表面呈灰黑色。是由于碳素、有機物等沉積 619 于坯釉中未被氧化而成。 620 （6）生燒和過燒 621 未達到成瓷?；瘻囟鹊漠a品為生燒。 622 （生燒的瓷質吸水率偏高，釉面光澤度差而粗糙，敲擊時聲音不脆。） 623 燒成溫度超過成瓷溫度，制品發(fā)生腫脹變形稱為過燒。 624 原因：坯釉料的配方不適當，燒成溫度不是偏低就是偏高， 625 保溫時間控制不當，裝窯密度不合理或燒成帶溫差太大。 626 （7）釉裂與剝釉

30、 627 釉裂的特征是釉面有微細如發(fā)絲狀的裂紋，而不深入到坯體內。 628 原因：坯釉膨脹系數不適應，釉的熱膨脹系數比坯的大時，釉層處 629 于張應力，超過一定限度，即造成釉層開裂；急冷不夠，緩冷階段 630 降溫過快；釉層過厚；或生成有害的坯釉中間層，均會引起釉裂。 631 剝釉即釉層剝脫。 632 原因：當釉的熱膨脹系數比坯的小時，釉層處于壓應力，若壓應力 633 太大或釉層彈性差，強度低時，易產生釉層剝脫。 634 （8）釉縷與缺釉 635 釉縷的特征是釉面出現厚釉條痕或滴狀釉痕。 636 原因：燒成溫度過高或釉的熔點過低，立裝燒成時釉向下流淌呈 637 現縷狀；施釉不均或釉層太厚。

31、638 缺釉的特征是局部表面呈現無釉的現象。 639 原因：施釉前坯體上有灰塵、油污；裝燒時釉層被擦碰而剝落； 640 坯體施釉太濕，坯與釉之間分層；坯釉配方不適應；釉的高溫粘 641 度和表面張力過大造成縮釉性質的缺釉等。 642 燒成設備 643 窯爐 644 （戴金輝.無機非金屬材料概論（第十二章）(P144146).哈爾濱工業(yè)大學出版社,2004.） 645 根據所用燃 646 料的不同分 647 燒固體燃料的窯爐 648 燒液體燃料的窯爐 649 燒氣體燃料的窯爐 650 以電為能源的窯爐 651 根據制品 652 與火焰分 653 ? 654 明焰窯 655 隔焰窯 656 半隔焰

32、窯 657 根據燒成 658 的作用分 659 ? 660 素燒窯 661 釉燒窯 662 烤花窯 663 根據燒成過程 664 的連續(xù)與否分 665 ? 666 間歇式窯 667 連續(xù)式窯 668 .釉 669 硅酸鹽玻璃 670 釉是指覆蓋在陶瓷坯體表面上的一層玻璃態(tài)物質。 671 它是根據瓷坯的成分和性能要求，采用陶瓷原料和 672 某些化工原料按一定比例配方、加工、施覆在坯體 673 表面，經高溫熔融而成。 674 改善陶瓷制品的表面性能； 675 提高制品的機械強度、電學性能、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。 676 3.2陶瓷材料的組織結構與性能 677 3.2.1陶瓷的組織結構 678 陶

33、瓷和金屬不同，總是得到未達到平衡的組織， 679 組織很不均勻、很復雜。 680 陶瓷的主要組成成分，決定陶瓷的主要特點和應用。 681 陶 682 晶相 683 主晶相：如日用陶瓷的主晶相為莫來石。 684 次晶相：主要有硅酸鹽、氧化物和非氧化物。 685 瓷 686 將晶相顆粒粘結起來，填充晶相之間的空隙， 687 的 688 提高材料的致密度； 689 組 690 織 691 玻璃相 692 降低燒成溫度，加速燒結過程； 693 阻止晶體轉變，抑制晶體長大； 694 獲得一定程度的玻璃特性。 695 結 696 構 697 致密陶瓷 698 氣相無開孔陶瓷 699 多孔陶瓷 700 但對

34、陶瓷的機械強度、介電性能、耐熱性 701 等不利，不能成為陶瓷的主導組成部分， 702 含量約2040。 703 陶瓷組織內部殘留下 704 來而末排除的氣體， 705 常以氣孔形式出現。 706 氣孔是不利的，能降低陶瓷的 707 強度和導熱性能，易造成裂紋。 708 在加熱和冷卻過程中，坯體相繼發(fā)生以下四個階段的變化： 709 低溫階段 710 中溫階段 711 燒成 712 高溫階段 713 冷卻階段 714 （1）低溫階段（室溫300） 715 （坯體水分蒸發(fā)期） 716 排除在干燥過程中沒有除掉的殘余水分 717 正常燒成時入窯坯體水分一般控制在2； 718 加強通風，以提高干燥速度

35、； 719 煙氣溫度應高于露點，防止坯體表面出現冷凝水(“白霜”)。 720 （2）中溫階段（300950） 721 （氧化分解及晶型轉化期） 722 粘土等礦物中結構水排除；有機物、碳素、無機物氧化及碳酸鹽、硫化物 723 等分解；晶型轉變（如石英由低溫型晶型轉變?yōu)楦邷匦途停?724 （3）高溫階段（950最高燒成溫度） 725 （?；纱善冢?726 坯體開始燒結，釉層開始熔化，氧化分解反應繼續(xù)進行。坯體體積收 727 縮、致密度提高，產生機械強度，實現由坯體到陶瓷體的轉變。 728 （4）冷卻階段（燒成溫度室溫） 729 急冷階段 730 （最高燒成溫度850） 731 緩冷階段 7

36、32 （850400） 733 最終冷卻階段 734 （400室溫） 735 快冷可以縮短燒成周期； 736 有效防止液相析晶和晶粒長大； 737 有效防止低價鐵的再度氧化； 738 可以提高坯體的機械強度、白度和釉面光澤度。 739 850以下液相開始凝固； 740 有石英晶型轉變引起的體積收縮，應緩冷。 741 一般采用快冷；但對于含大量方石英的 742 坯體在晶型轉化區(qū)間仍應緩冷。 743 3.2.2陶瓷的性能 744 1.陶瓷的力學性能 745 （1）剛度彈性模量 746 陶瓷都有很高的彈性模量。 747 （2）硬度 748 陶瓷材料是各類材料中硬度最高的。 749 消除晶界的不良作用

37、，是提高陶瓷強度的基本途徑 750 組織中存在著晶界； 751 陶瓷的實際強度比理論強度低很多陶瓷的實際強度受致密度、 752 雜質和各種缺陷的影響很大。 753 陶瓷對應力狀態(tài)特別敏感 754 抗拉強度很低，抗彎強度較高，抗壓強度則非常高。 755 （4）塑性 756 陶瓷在室溫下幾乎沒有塑性； 757 但是當組織中存在玻璃相時，陶瓷也能表現出一定的塑性； 758 陶瓷具有較高的高溫強度。 759 （5）韌性或脆性（最大缺點） 760 陶瓷的韌性極低或脆性很高，是典型的脆性材料。 761 陶瓷的脆性對表面狀態(tài)特別敏感。 762 納米陶瓷 763 （超塑性、高強度和高韌性） 764 2.陶瓷的

38、熱學性能 765 （1）熱膨脹 766 陶瓷熱膨脹系數的大小與晶體結構和結合鍵強度密切相關。 767 鍵強度高的材料其熱膨脹系數很低； 768 氧離子緊密堆積結構的氧化物，一般線膨脹系數較大。 769 （2）導熱性 770 陶瓷的導熱性比金屬差，多為較好的絕熱材料。 771 （3）熱穩(wěn)定性（另一個主要缺點） 772 即抗熱震性，可衡量陶瓷在不同溫度范圍波動時的壽命， 773 一般用試樣急冷到水中不破裂所能承受的最高溫度來表示。 774 陶瓷材料的熱穩(wěn)定性比金屬的低得多。 775 3.其他性能 776 （1）導電性 777 大多數陶瓷是良好的絕緣體，但也有一些陶瓷是重要的半導體材料。 778 （

39、2）耐火性及化學穩(wěn)定性 779 陶瓷具有很好的耐火性，也是化學穩(wěn)定性很高的材料。 780 陶瓷材料的性能特點如下： 781 陶瓷材料具有不可燃燒性、高耐熱性、高化學穩(wěn)定性、 782 高的硬度和良好的抗壓能力；但脆性很高，熱穩(wěn)定性差， 783 抗拉強度較低。 784 3.3傳統(tǒng)陶瓷材料 785 是助熔劑，促使燒結時玻璃相的形成。 786 具有很好的可塑性和燒結性， 787 是成型能夠進行的基礎， 788 也是粘土質陶瓷成瓷的基礎。 789 粗陶瓷制品：不均一的坯體。 790 是減塑劑；是耐熔的骨架成分。 791 致密材料 792 3.3.1不致密陶瓷材料 793 泥料中含助熔劑少及燒成溫度低時制

40、成的制品是不致密陶瓷。 794 以當地有的粘土或黃土為原料 795 粗陶瓷：磚瓦制品、熟料粘土磚等。 796 細陶瓷 797 陶器 798 精陶 799 原料類似于制磚瓦的泥料 800 由高嶺石、燒成為白色的粘土、石英及助熔劑制成， 801 有時還添加些方石英或粘土熟料。 802 3.3.2致密陶瓷材料 803 炻器 804 瓷器 805 是一種介于陶器和瓷器之間的制品； 806 帶色且不透明，質地致密堅硬。 807 是致密燒結的白色坯體； 808 硬質瓷、軟質瓷、骨灰質瓷、滑石質瓷、絹云母質瓷等。 809 軟瓷相對硬瓷而言，胎體內含有更多的玻璃相， 810 半透明性好，機械強度較硬質瓷差。

41、811 3.3.3傳統(tǒng)陶瓷的用途 812 主要為瓷器。一般要求有良好的白度、光澤度、熱穩(wěn)定性和機械強度。 813 包括長石質瓷、絹云母質瓷、骨灰質瓷和滑石質瓷等。 814 工業(yè)用主要為炻器和精陶。包括建筑瓷、衛(wèi)生瓷、電瓷和化學化工瓷等。 815 3.4新型陶瓷 816 新型陶瓷是指以精制高純、超細人工合成的無機粉末為原料， 817 采用精密控制燒結工藝而制備的具有高強、耐溫、耐蝕特性或 818 具有各種敏感特性的陶瓷。又稱先進陶瓷、特種陶瓷、高性能 819 陶瓷、高技術陶資、精細陶瓷。 820 新型陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷的主要區(qū)別 821 是指具有機械功能、熱功能和部分化學功能的陶瓷。 822 具有耐

42、高溫、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、低膨脹系數、 823 高導熱性和質輕等優(yōu)點。 824 氧化物陶瓷 825 非氧化物陶瓷 826 （工程陶瓷）氧化物與非金屬氧化物的復合系統(tǒng) 827 特種陶瓷 828 功能陶瓷敏感陶瓷 829 鐵電陶瓷 830 磁性陶瓷 831 具有電、光、磁、化學和生物體特性，且具有相互轉換功能的陶瓷。 832 3.4.1氧化物陶瓷 833 氧化物陶瓷材料可以一種元素的氧化物(如Al2O3、MgO等)為 834 原料，也可在它們的晶格中除氧離子外還含幾種元素的陽離 835 子(如BaTiO3、ZnFe2O4等)。 836 用途最廣泛的氧化物陶瓷材料 837 高純型 838 普通型

43、 839 氧化鋁陶瓷 840 氧化鈹陶瓷 841 氧化鎂陶瓷 842 氧化鈣陶瓷 843 氧化鋯陶瓷 844 耐高溫、抗蝕、耐磨、絕緣等。 845 很高的導熱性、抗熱震性極好；是現有材料中最好的絕緣材料； 846 化學性質穩(wěn)定，抗腐蝕能力很強。但粉末有劇毒。 847 抗熱震性能不是很好；但高溫下抗壓強度較高； 848 耐堿蝕，但不耐酸蝕(HF除外)；良好的絕緣體；典型的堿性耐火材料。 849 缺點：易水化；熔渣化作用。 850 優(yōu)點：熱力學性質穩(wěn)定；抵抗金屬侵蝕性優(yōu)良。 851 高韌性、高抗彎強度、高耐磨性、優(yōu)異的隔熱性能； 852 耐高溫、有較高的折射率。 853 鈦酸鈣陶瓷廣泛應用的電容器陶瓷材料之一。 854 鈦酸鎂陶瓷 855 廣泛用于制造熱穩(wěn)定陶瓷電容器和微波介質諧振器等。 856 應用最廣泛的壓電陶瓷。 857 x1-x3 858 3.4.2非氧化物陶瓷 859 高溫強度大 860 硬度高 861 化學穩(wěn)定性好 862 非氧化物陶瓷是由金屬的碳化物、氮化物、硅化物和硼化物等制造的陶瓷總稱。