无机非金属材料工学 主讲人：陈益兰（2004年）.pptVIP

主要内容 绪论 第一篇 生产过程原理与设备 第二篇 主要品种各论 第三篇 环境保护 绪 论 一、无机非金属材料的定义与分类 1、定义（inorganic nonmetallic materials) 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。 4、分 类 二、无机非金属材料的发展史 从传统的硅酸盐材料演变而来 陶瓷：旧石器时代（石器工具），原始部落（粗陶器），商代（原 始瓷器、上釉的彩陶），东汉时期（青瓷），唐、宋、元、 明、清（不断发展）。 耐火材料：从青铜器时代—铁器时代—近代钢铁 （对工业的兴起，起重要作用） 玻璃：距今五六千年前的古埃及文物有绿色玻璃珠饰品，中国白 色玻璃珠有3000年的历史。 胶凝材料：古埃及 有石灰、石膏，气硬性性胶凝材料 19世纪初发明水泥，水硬性胶凝材料。 以上传统材料主要成分：硅酸盐 随着技术发展成分扩大到其它氧化物、氮（硼、碳、硫）系化合 物和钛（铝、磷）酸盐等，几乎一切无机化合物，不少制品已不含 硅酸盐，称无机非金属材料较确切。 三、无机非金属材料特征 1、比金属的晶体结构复杂； 2、没有自由电子； 3、具有稳定的离子键和混合键； 4、结晶化合物的熔点高； 5、硬度高，抗化学腐蚀能力强； 6、大多数，是绝缘体，高温导电能力低； 7、光学性能优良，制成薄膜大多是透明的； 8、一般比金属导热性低； 9、大多数情况下观察不到变形。 四、无机非金属材料的地位和作用（三大支柱材料之一） 普通性，功能性，超前性。资源丰富，成本低廉，生产能耗低。 六、无机非金属材料工学的研究对象和任务 先进陶瓷：多相结构—单相结构—多相复合结构； 纳米陶瓷，陶瓷的强化和增韧；机敏陶瓷，生物和仿生陶瓷。 非晶态材料的制备： 玻璃超导体，玻璃快离子和质子导体，热释电微晶玻璃，非线性光学玻璃。 材料学：就是有关材料的组成、结构与工艺流程对于材料性能与用途的影响规 律的知识与运用。 胶凝材料：用仿生、复合技术，获得高强、高韧性能，代替钢、 塑料。 如：DSP水泥—超微密水泥，含超细颗粒（20~25%硅灰 W/C 0.12~0.15 200~700MPa） MDF水泥—无大孔水泥，加入有机高分子乳液，W/C＜0.2，总孔隙 率＜2%，达150MPa。 混凝土：UHPC—超高性能混凝土；GHPC—绿色高性能混凝土 （无机非金属材料制备由经验积累—材料科学型转变） * * 2、特点: 比金属的晶体结构复杂；没有自由电子；具有稳定的离子键和混合键； 结晶化合物的熔点高；硬度高，抗化学腐蚀能力强；大多数是绝缘体，高温 导电能力低；光学性能优良，制成薄膜大多是透明的；一般比金属导热性低；大多数情况下观察不到变形等。 3、性能: 导电性、隔热性、透光性、铁电性、铁磁性、压电性。 三大材料： 有机高分子材料 金属材料 无机非金属材料 根据用途分 建筑材料 航空材料 电子材料 半导体材料 根据性能特征 结构材料 功能材料 普通的（传统的） 如：水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料、非金属矿等。 先进的（新型的） 如：先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、 无机纤维 材料按化学成份 和显微特点分为 金属材料 无机非金属材料（普通的和先进的或新型的） 有机高分子材料 复合材料 胶凝材料 天然矿物材料 玻璃 氧化物陶瓷 非氧化物陶瓷 混凝土 纤维增强混凝土 纤维增强塑料 金属搪瓷 增强陶瓷 钢筋混凝土 金属陶瓷 有机高分子 金属 无机非金属材料 复合材料 水泥设备：立窑—回转窑（湿法）—立波尔窑—悬浮预热器窑—窑外分解窑。 大型化：单机10000t/d熟料； 热耗3000KJ/Kg.sh 以下；电耗100kw.h/t水泥以下 水泥产量:居世界地一位,2003年达8亿多吨. 陶瓷：竖穴窑、横穴窑—物焰式圆窑、方窑—倾斜式龙窑（南方）、 半倒焰的 馒头窑（北方）