《材料化学》第3章无机非金属材料.pptx

第三章

无机非金属材料

世界是由物质组成的，对人类有用的物质即材料，按其组成和化学键性质可将材料分成四大类：金属材料（包括纯金属及其合金）：由金属原子组成，原子与原子之间靠共价键而键合，描述键合的理论为自由电子理论；无机非金属材料：以金属元素或非金属元素的化合物或非金属元素单质为组元，原子与原子之间通过离子键和共价键而键合，描述键合的理论有静电吸引理论、价键理论与分子轨道理论；有机高分子材料：以C原子为主要成分，原子与原子之间靠共价键而键合，描述键合的理论有价键理论和分子轨道理论；复合材料：金属基，非金属基，树脂基，以混合键结合，物理与化合键可能均存在。无机非金属材料是材料科学与工程领域中的重要组成部分，它在工业、农业、人们日常生活、国防及现代科技中都有着非常重要的作用，用途极为广泛，为人类文明作出了重要的贡献。

无机非金属材料概念及分类

无机非金属材料：以金属元素或非金属元素的化合物或非金属元素单质为组元，原子与原子之间通过离子键和共价键而键合；也即指某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒化物及碲化物）和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料。包括陶瓷、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等。其中陶瓷一词，随着与陶瓷工艺相近的无机材料的不断出现，其概念的外延也不断扩大。最广义的陶瓷概念几乎与无机非金属材料的含意相同。无机非金属材料是当代材料体系中的一个重要组成部分。

无机非金属材料的名目繁多，用途各异，目前尚没有统一而完善的分类方法。传统（普通）无机非金属材料：硅酸盐为主要成分的材料并包括一些生产工艺相近的非硅酸盐材料，如碳化硅、氧化铝陶瓷、硼酸盐、硫化物玻璃、镁质或铬质耐火材料和碳素材料等。这一类材料通常生产历史较长、产量较高、用途也很广。新型（特种）无机非金属材料：20世纪以来发展起来的、具有特殊性质和用途的材料，如压电、导体、半导体、磁性、超硬、高强度、超高温、生物工程材料以及无机复合材料等。无机非金属材料概念及分类

与其相似的天然绿色宝石有萤石、绿碧玺、磷灰石、翡翠、绿色蓝宝石、含铬钒钙铝榴石；人造祖母绿及仿制品有合成祖母绿、绿柱石三层石、箔衬祖母绿、注油祖母绿等，其区别如下1、萤石，微带蓝的绿色，均质体，硬度小，为4，密度3.18克/立方厘米，大于祖母绿，荧光浅蓝色。绿碧玺，深蓝色绿碧玺处理后改为纯正的绿色，二色性明显，双折射率高，为0.18，密度大。磷灰石，微带蓝的浅绿磷灰石，有蓝的色调，硬度较小，为5，折光率较大，为1.632-1.667，紫外线下发磷光。2、翡翠，优质半透明翠绿色翡翠较似祖母绿，但翡翠具有纤维交织结构，有较细的纤维，祖母绿无此结构。含铬钒钙铝榴石，翠绿色，均质体，强的亚金刚光泽。3、合成祖母绿，助熔剂生长法和水热法合成，颜色浓艳，紫外线下有较强的红色荧光，滤色镜下呈鲜明的红色。宝石区别萤石又称氟石，是一种常见的卤化物矿物，它是一种化合物，它的成分为氟化钙，是提取氟的重要矿物。萤石有很多种颜色，也可以是透明无色的。

第一节陶瓷材料概述陶瓷的物质结构陶瓷的晶体缺陷陶瓷的性能特点陶瓷的加工方法结构陶瓷的种类陶瓷的应用

介绍现今意义上陶瓷材料的意义和分类，简单叙述工程陶瓷的基本工艺过程，讨论普通陶瓷（包括日用陶瓷和工业陶瓷）、特种陶瓷（氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、氮化物陶瓷）的组成、性能特点和应用。

学习目标：???熟悉特种陶瓷的性能特点、改善性能的途径和应用。???对其它陶瓷材料作一般了解。

第一节陶瓷材料

概述陶瓷——以无机非金属化合物（硅酸盐等）构成的多相固体材料。用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成的材料以及各种制品。性能——刚性、硬度、脆性大，抗压强度大，抗拉强度、塑韧性低。熔点高、高温下不易氧化，但不耐温度的急剧变化。耐蚀性、绝缘性好。

陶与瓷的区别类别原料温度（摄氏度）釉陶一般采用陶土1000以下无釉或底温釉（上釉的陶称“釉陶”，如唐三彩）瓷必须是瓷土1200以上1200摄氏度以上的高温釉

按原料来源分：普通陶瓷、特种陶瓷陶瓷材料的分类普通陶瓷又称传统陶瓷。以天然硅酸盐矿物为主要原料，如粘土、石英、长石等。主要制品有：日用陶瓷、建筑陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷。特种陶瓷是以纯度较高的人工合成化合物为主要原料的人工合成化合物。如Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、BN等。

特种陶瓷与传统陶瓷比较，主要存在以下的区别：特种陶瓷在原材料上，除了保留传统陶瓷的硅酸盐材料以外，还引入了许多新材料，主要有氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物等。成分配比上有了变化传统陶瓷的成分仅是由产地黏土成分自然