材料概论 教学配套课件 许并社 第4章 无机非金属材料.pdfVIP

第4章 无机非金属材料 4.1 无机非金属材料概述 4.2 陶瓷 4.3 玻璃 4.4 水泥 4.1 无机非金属材料概述 无机非金属材料是除了有机高分子材料和金属材料以外的所有材 料的统称，是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之 一，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。 它主要有陶器、瓷器、砖、瓦、玻璃、搪瓷、水泥、混凝土、耐 火材料和天然矿物材料等传统材料，以及氧化物陶瓷、非氧化物 陶瓷、复合陶瓷、微晶玻璃、光纤玻璃、MDF水泥和纤维混凝土 等新型材料 4.2 陶瓷 4.2.1 陶瓷的定义及分类 4.2.2 陶瓷的制备工艺 4.2.3 陶瓷的结构与性能 4.2.4 普通陶瓷 4.2.5 特种陶瓷 4.2.1 陶瓷的定义及分类 传统上，陶瓷是指以粘土和其他天然矿物为原料，经过粉碎、成 型、焙烧等工艺过程所制得的各种制品，是陶器、炻器、瓷器等 粘土制品的统称，亦即普通陶瓷。 组成可分为硅酸盐陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷；按用途可 分为传统陶瓷(普通陶瓷)和新型陶瓷(特种陶瓷) ；按基本物理性能 特征可分为陶器和瓷器。 4.2.2 陶瓷的制备工艺 1.原料制备 2.坯料成型 3.制品烧成或烧结 1.原料制备 (1) 天然原料 天然矿物原料通常可分为可塑性原料、瘠性原 料、助熔原料三大类。 (2)合成原料 陶瓷在发展过程中对原料的要求越来越高，有时希 望采用均一纯净的原料，而且大多数特种陶瓷所用的原料自然界 几乎没有或完全没有，此时只能用人工合成的方法来制备所需的 原料。 3.制品烧成或烧结 (1) 低温阶段(室温～300℃) 坯体中的残余水分排出，大气孔形 成。 (2) 中温阶段(300～950℃) 粘土等矿物中的结构水排出，有机 物、炭素和无机物等氧化，碳酸盐、硫化物等分解，石英由低温 型晶型转变为高温型晶型。 (3) 高温阶段(950℃～烧成温度) 氧化分解反应继续进行，长石- 石英-高岭石三元共熔体、长石-石英、长石-高岭石共熔体、 (4) 冷却阶段(烧成温度～室温) 主要是原长石部位析出或长大成 粗大针状二次莫来石晶体，但数量不多；液相则因粘度增大，质 点来不及调整为晶格结构而转变为非晶态玻璃；残留石英由高温 晶型向低温晶型转变。 4.2.3 陶瓷的结构与性能 1.陶瓷的组织结构 2.陶瓷的性能 1.陶瓷的组织结构 (1) 晶相 晶相是陶瓷的主要组成相，一般数量较大，对性能的 影响也较大。 (2) 玻璃相 玻璃相是陶瓷材料中原子不规则排列的组成部分， 其结构如同玻璃。 (3) 气相 气相是指在陶瓷组织内部残留下来而未排除的气体， 通常以气孔形式出现，其形成原因较复杂，几乎与原料和生产工 艺的各个阶段都有密切关系，影响因素也较多。 2.陶瓷的性能 (1) 陶瓷的力学性能 (2) 陶瓷的热学性能 (3) 其他性能 4.2.4 普通陶瓷 1.陶器 2.炻器 3.瓷器 1.陶器 (1) 砖瓦 砖瓦是用天然原料在950～1050℃温度范围内直接烧制 而成的，包括墙砖、屋瓦、墙面砖、下水管道、烟囱用砖和电缆 保护筒用砖等许多制品。 (2) 精陶 精陶由高岭石、烧成白色的粘土、石英和助熔剂制 成，有时也