无机非金属材料概论

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1、传统上的无机非金属材料:陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四种，主要化学组成均为硅酸盐类第一章玻璃的结构与性质玻璃态的通性：各向同性、介稳性、无固定熔点、性质变化的连续性和可逆性玻璃态是非晶态固体的一种，习惯上称之为“过冷的液体”玻璃结构的假说：微晶学说1）玻璃的微晶学说，认为玻璃由微晶与无定形物质两部分组成，微晶具有规则的原子排列并与无定形物质间有明显的界限，微晶尺寸为1.0~1.5nm，含量为80%以下，微晶取向无序。2）无规则网络学说：他借助于离子结晶化学的一些原理，描述了离子—共价键的化合物，如熔石英、硅酸盐和硼酸盐玻璃，并指出玻

2、璃的近程有序与晶体相似，即形成氧离子多面体（三角体和四面体），多面体间顶角相连形成三度空间连续的网络，但其排列是拓扑无序的。根据无规则网络学说将氧化物分为：网络生成体氧化物，网络外体氧化物和中间体氧化物网络生成体氧化物应满足一下条件：1、每个阳离子应与不超过俩个阳离子相联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公用的玻璃的粘度：粘度是指面积为S的二平行液层，以一定速度阶梯dv/dx移动时需克服的内摩察力ff=n•S•dv／dx。111111111111常见

3、氧化物对玻璃粘度的作用归纳如下：1、SiO2，AL2O3,ZrO等提高玻璃粘度，2、碱金属氧化物R2O降低玻璃粘度，3、碱土金属氧化物对玻璃粘度的作用较为复杂，稀土金属引起粘度增加的能力为：Mg2+>Ca2+>Sr2+>Ba2+，4、PbO,CdO,Bi2O3,SnO等降低玻璃粘度，此外，Li2O,ZnO,B2O3等增加低温粘度，降低高温粘度。热历史对玻璃密度影响为：1、玻璃从高温状态冷却时，淬冷玻璃密度比退火玻璃小，2、在一定退火温度下保温一段时间后，玻璃密度趋于平衡，3、冷却速度越快，偏离平衡密度越高，其Tg值也越高。玻璃组成

4、对热膨胀系数的影响主要有以下几个方面：1.能形成网络的氧化物使α降低，能引起断网氧化物使α上升2.R2O和RO主要起断网作用，积聚作用是次要的，而高电荷离子主要起积聚作用3.在玻璃中R2O问题不变情况下，引入两种不同的R+离子产生混合碱效应，同样能使α下降，出现极小值4.中间体氧化在有足够“游离氧”条件下，形成四面体参加网络，α降低第二章玻璃原料及料制备玻璃主要原料及辅助原料：1）引入SiO2的原料主要有硅砂和砂岩2）引入Al2O3的原料主要有长石和高岭土3）引入Na2O的原料主要有纯碱（Na2CO3）和芒硝（Na2SO4）4）引

5、入CaO的原料：石灰石和方解石。5）引入MgO的原料：白云石6）引入B2O3：硼酸、硼砂7）引入BaO原料：硫酸钡、碳酸钡SiO2作用：提高玻璃化学稳定性，力学性能，电学性能，热血性能等。澄清剂：在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃粘度促使玻璃液中气泡排除的原料。第三章玻璃的熔制及成型1111111111111111玻璃的熔制过程：1、硅酸盐的形成阶段：有机物的分解，排出结晶水和吸附水❶多晶转变❷生成低熔混合物❸形成复盐❹生成硅酸盐。2、玻璃的形成：生成硅酸钠、硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁及反应后剩余的SiO2开始熔融，它们之间

6、相互熔解和扩散。3、玻璃液的澄清：排除可见气泡：存在于玻璃液中的气体主要有三种状态，即可见气泡、物理溶解的气体、化学结合的气体。熔体中的“无泡”与“去气”是两个不同的概念，“去气”的概念应理解为全部排除前述三类气体，但在一般生产条件下是不可能的，因而澄清过程是指排除可见气泡的过程。在澄清过程中气体间的转化与平衡；在澄清过程中气体与玻璃液的相互作用。4、玻璃的均化：使玻璃内液体成分相同，形成化学成分均匀的透明体。❶不均体的熔解与扩散的均化过程❷玻璃液的对流均化过程❸因气泡上升而引起的搅拌均化作用。5、玻璃的冷却：降低到某一温度，达到

7、成型所需粘度，防止二次气泡的产生，保持合理的热均匀度。第四章玻璃的退火与淬火玻璃中的应力分类：1.热应力–玻璃中由于存在温度差而产生的应力。又分为暂时应力和永久应力（同过退火可消除）2.结构应力；3.机械应力玻璃的退火：为了消除玻璃中的永久应力，必须将玻璃加热到低于玻璃转变温度Tg附近的某一温度进行保温均热，以消除玻璃各部分的温度梯度，使应力松弛。这一选定温度成为玻璃的淬火：是将玻璃制品加热到转变温度Tg以上50~60℃，然后在冷却介质中急速均匀冷却，在这一过程中玻璃的内层和表面将产生很大的温度梯度，由此引起的应力由于玻璃的粘滞流

8、动而被松弛，所以造成了有温度梯度而无应力的状态。玻璃的缺陷：气泡，结石，条纹和节瘤。微晶玻璃（玻璃陶瓷）：把加有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。玻璃钢化方法：热钢化，化学钢化