无机非金属材料概论

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1、无机非金属材料概论10无非（3）班201010210341陈巧无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的。材料分类：传统无机非金属材料、新型无机非金属材料。无机非金属材料的特点：耐磨损（磨料）、熔点高（非氧化物陶瓷，硅钼棒）、硬度高（刚玉）、抗化学腐蚀能力强、绝大多数是绝缘体、一般比金属的导热性低、不易变形。一、传统陶瓷材料1.陶瓷的定义狭义：以粘土为主要原料与其他天然矿物原料经过粉碎混练、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。广义：各种原料经过陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的

2、通称。2.陶瓷分类按坯体结构及物理性能分为：陶器和瓷器；按概念和用途分为：普通陶瓷和特种陶瓷。特种陶瓷：具有各种功能—机械、热、声、电、磁、光、超导等的陶瓷材料。通常分为结构陶瓷和功能陶瓷。3.特种陶瓷与传统陶瓷的主要区别：在原料上：传统陶瓷以粘土等天然原料为主，而特种陶瓷则以氧化物、氮化物等化工原料为主。在成分上：传统陶瓷的组成由粘土的成分决定，所以不同产地和炉子的陶瓷有不同的质地，特种陶瓷的原料是纯化合物，因此成分由人工配比决定，其性质的优劣由原料的纯度和工艺，而不是由产地决定。在制备工艺上：广泛采用先进的制备工艺。在性能上：特种陶瓷具有不同的性质和功能

3、4.我国陶瓷工艺发展概述：普通陶瓷（传统陶瓷）——特种陶瓷——纳米陶瓷纳米陶瓷指尺度为1nm-100nm的超微粒经压制、烧结等形成的陶瓷材料。特性：在力(强度高且韧性好)、电（超导性）、磁（超顺磁性）、光学（光吸收，纳米银粉变为黑色）等方面均与普通材料存在明显差异。纳米粉体难以制备、容易团聚、致密性差5.中国古陶瓷发展的五个里程碑新石器时代早期（1万多年）：陶器的出现新石器时代晚期和商周时期（BC16世纪以前）：印纹硬陶和原始瓷的出现汉晋时期（AD25-420）：越窑青瓷（瓷器出现）隋唐时期（581-907）：北方白釉瓷的突破宋代到清代（960-1911)：

4、颜色釉瓷、彩绘瓷和雕塑陶瓷的辉煌成就三大技术的突破：原料的选择和精制；窑炉的改进和烧成温度的提高；釉的形成和发展6.传统陶瓷的生产工艺流程（1）三大原料——粘土、石英和长石①　粘土：含水铝硅酸盐矿物的集合体。自然界的粘土呈白、黄、红、黑、灰等多种颜色，颗粒微细，多数均小于2μm，晶体有片状、管状、球状及六角鳞片状等。将其与水拌和能塑成各类形状，干后形状不变，且有一定机械强度，煅烧后坚硬如石。粘土的成因——矿物的地质循环作用造就的。粘土的形成过程：岩石通过地质构造作用被带到地表；在大气侵蚀和风化下形成一次粘土；在风和水的作用下一些粘土发生搬迁生成二次粘土即球粘

5、土；粘土矿物沉积下来，并发生岩化作用，形成燧石等；发生变质作用来结束整个循环，生成瓷石、蜡石、滑石等）；粘土的特点：较高的耐火度、良好的吸水性、膨胀性、吸附性、结合性、可塑性。粘土的组成：化学组成，主要是SiO2、Al2O3和结晶水；矿物组成，粘土矿物与杂质矿物；颗粒组成，所含不同大小颗粒的体积百分比。粘土在陶瓷生产中的作用：赋予坯料以一定的可塑性能和成型性能；使注浆料和釉料有一定的悬浮性能和稳定性；结合其它的瘠性原料，使其有一定的干坯强度；瓷坯中Al2O3的主要来源，也是莫来石晶相的主要来源 。②　长石——熔剂性原料长石在陶瓷生产中的作用：降低烧成温度；提

6、高机械强度和化学稳定性；提高透光度；缩短干燥时间、减少干燥收缩和变形。③　石英——瘠性原料石英在陶瓷生产中的作用：调节坯料的可塑性和干燥速度，降低干燥收缩，减少干燥变形；提高高温液相粘度，减小坯体的烧成收缩和变形；适当颗粒细度的石英可提高陶瓷制品的强度、透光度和白度；提高釉的熔融温度和釉的粘度，降低釉的膨胀系数，提高釉的耐酸性。（2）成型可塑成型：可塑泥料经手工、挤压或机械加工成型；注浆成型：浆料注入多孔性模型内，吸水形成一定厚度泥层而成型；模压成型：用压力将干粉在模型中压成致密坯体。（3）烧成A.烧成的四个阶段：低温阶段：排除干燥后留下来的残余水分，常温-

7、300℃左右分解及氧化阶段：排除结构水、有机物、碳和无机物等的氧化、碳酸盐、硫化物等的分解、晶型转变。300-950℃高温阶段：氧化分解反应，晶型转变继续进行、形成液相—固相溶解、形成新晶相和晶体长大、釉的熔融。950-烧成温度冷却阶段：液相析晶、液相的过冷凝固、晶型转变B.烧成方式：一次烧成、二次烧成一次烧成的优点：烧成周期短，成本低，坯釉适应性好。二次烧成的优点：①可减少“棕眼”等缺陷，有利于提高釉面质量。②便于后续工序加工，减少破损率。③可减少坯体变形。④素烧后的坯体先经过依次拣选，可提高成品率。C.烧成制度：温度制度、气氛制度和压力制度。温度制度：各

8、阶段的升、降温速度及最高烧成温度、保温时间等。气氛制