无机非金属材料总结

精品文档---下载后可任意编辑 • 硅酸盐晶体结构 • 硅酸盐结构中的四价Si间不存在直接的键，而四价Si原子之间的连接是通过O原子来实现。 • 每个Si原子存在于四个O原子为顶点的[SiO4]四面体的中心， [SiO4]是硅酸盐晶体结构的基础。 • [SiO4]四面体的每一个顶点即O原子最多只能为两个[SiO4]四面体所共有。 • 两个邻近的[SiO4]四面体间只能以共顶而不能以共棱或共面相连接。 • [SiO4]四面体间可以通过共用顶角O原子而形成不同聚合程度的络阴离子团。 答：（1）、在晶体结构上，其原子间的结合力主要为离子键、共价键或离子-共价混合键 （2）、具有高熔点、耐磨损、高硬度、耐腐蚀和抗氧化的基本属性 （3）、具有宽广的导电性、导热性、透光性 （4）、具有良好的铁电性、铁磁性、压电性、高温超导性 1、 了解玻璃原料，掌握玻璃原料的选择，玻璃组成的设计及确定。 答：主要原料：1.引入SiO2的原料：硅砂、砂岩 2.引入Al2O3的原料：长石、高岭土 3.引入Na2O的原料：纯碱、芒硝 4.引入CaO的原料：石灰石、方解石 5.引入MgO的原料：白云石 6.引入B2O3的原料：硼酸、硼砂 7.引入BaO的原料：硫酸钡、碳酸钡 8.引入其它成分的原料：ZnO（ZnO粉、菱锌矿） PbO（铅丹、密陀僧） 辅助原料：1.澄清剂 · 氧化砷和氧化锑 · 硫酸盐：硫酸钠 · 氟化物：萤石、氟硅酸钠 2.着色剂 · 离子着色剂 · 胶体着色剂 · 化合物着色剂 3.脱色剂 4.氧化剂和还原剂 5.乳浊剂 6.其它原料 n 碎玻璃 n 钽铌尾矿 n 珍珠岩 n 天然碱 原料的选择与加工： 1. 选择原料的原则： n 组成合格而稳定：化学（矿物）组成、粒度组成、含水量 n 易于加工处理 n 工艺性能合适 n 价廉而供应稳妥 n 不易扬尘而无害 1.设计玻璃组成的原则 · 满足预定的性能要求。 · 使形成玻璃析晶的倾向小。 · 能适应熔制、成型、加工等工序的实际要求。 · 原料易于获得，所设计玻璃成本低。 2.设计与确定玻璃组成的步骤 · 列出设计玻璃的性能要求。 · 拟定玻璃的组成。 · 实验、测试、确定组成。 2、 了解和掌握玻璃的熔制过程的物理和化学变化。 答：熔制过程分为五个阶段： 1、 硅酸盐形成2、玻璃形成 3、澄清 4、均化 5、冷却 物理过程：1.配合料加热 2.配合料脱水 3.各个组分熔化 4.晶相转化 5.个别组分的挥发。 化学过程：1.固相反应 2.各种盐分解 3.水化物分解 4.结晶水分解 5.硅酸盐形成与相互作用。 物理化学过程：1.共熔体的生成 2.固态熔解、液态互熔 3.玻璃液、炉气、气泡间的相互作用 4.玻璃液与耐火材料间的作用。 3、 掌握玻璃的澄清过程和均化过程，掌握影响玻璃熔制过程的工艺因素，熔制过程的温度制度及成型。 答：澄清过程是指排除可见气泡的过程。 澄清机理： 1.在澄清过程中气体间的转化与平衡 2.在澄清过程中气体与玻璃液的相互作用 3.澄清剂在澄清过程中的作用机理 4.玻璃性质对澄清过程的影响 均化过程：消除玻璃液中条纹和其他化学组成与玻璃液组成不同的不均匀体。 均化过程按以下三个方式进行： 1.不均体的熔解与扩散的均化过程 2.玻璃液的对流均化过程 3.因气泡上升而引起的搅拌均化作用 影响玻璃熔制过程的工艺因素： 玻璃成分、原料及配合料的性质、加速剂的使用、加料方式、玻璃的熔制制度、辅助电熔和搅拌。 n 坩埚窑中玻璃熔制的温度制度： 特点：玻璃熔制在同一空间、不同时间内进行。 影响温度制度因素: 熔化温度、澄清均化温度、冷却温度 玻璃熔制各阶段在坩埚窑中的操作方式： 加热熔窑、熔化、澄清与均化、冷却、成型 池窑中玻璃熔制的温度制度： 特点：玻璃熔制在不同空间、同一时间内进行。 池窑的温度制度指沿窑长方向的温度分布。 玻璃熔制的五大工艺制度： 温度、压力、泡界线、液面、气氛 玻璃的成型： 玻璃的成型方法：热塑成型、冷成型（物理成型、化学成型） 热塑成型的方法：吹制法、压制法、压延法、浇铸法、焊接法、浮法、拉制法等。 日用玻璃的成型： 供料：液流供料、真空吸料、滴料供料 成型：压制法和吹制法 平板玻璃的成型： 平板玻璃的成型方法：浮法、垂直引上法、平拉法、压延法。 4、 了解玻璃的退火与淬火，玻璃退火工艺；掌握淬火玻璃的特性。 答：玻璃的退火： 玻璃的退火温度： 3.最高退火温度： 器皿玻璃550±20ºC；平板玻璃550-570ºC；瓶罐玻璃550-600ºC。 玻璃的淬火： 玻璃的淬火就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（淬火介质）急速均匀冷却的过程。 玻璃退火工艺： 玻璃淬火工艺： 淬火玻璃的特性：1.抗弯强度增大 2.抗冲击强度增大 4.其它性能（淬火玻璃在破裂时，只产生没有尖锐角的小碎片；一般不能再行切割） 5、 了解玻璃的缺陷。 答：由配合料经熔制所得的玻璃，在未经成型加工之前，玻璃体内存在的各种夹杂体，造成玻璃体均匀性破坏。这些夹杂体称为玻璃缺陷。 玻璃的缺陷：1、气泡 2、结石 3、条纹和节瘤 条纹和节瘤产生原因： 1、熔制不均匀引起的条纹和节瘤 2、耐火材料被侵蚀引起的条纹和节瘤 3、结石熔化引起的条纹和节瘤 4、表面张力引起的条纹和节瘤 6、 了解几种玻璃深加工产品，掌握微晶玻璃和钢化玻璃的生产工艺，了解几类特种玻璃。 答：目前，深加工的产品有：钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等。 微晶玻璃：把加有晶核剂（或不加晶核剂）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。 微晶玻璃的生产方法有两种： 1、压延法 2、烧结法 微晶玻璃的工艺流程： 1、原料 2、玻璃熔制 3、成型 4、晶化热处理 玻璃钢化方法： 1、热钢化 2、化学钢化 钢化玻璃生产工艺： 玻璃的化学钢化：1.低温型处理工艺、2.高温型处理工艺、3.电辅助处理 特种玻璃： 1、光电子功能玻璃 2、微晶玻璃 3、Sol-gel 及ORMOSIL（溶胶-凝胶及有机-无机材料） 4、生物玻璃 7、 了解几种天然陶瓷原料及化工原料，掌握天然陶瓷原料的组成、结构及工艺性质。 答：天然陶瓷原料：粘土类原料、石英类原料、长石类原料 粘土类原料：结构基础为n层Si2O5硅氧四面体和一层AlO(OH)2 铝氧八面体。按粘土成因分类为原生粘土、次生粘土；按粘土可塑性分类为高塑性粘土、低塑性粘土；按粘土耐火度分类为耐火粘土、难熔粘土、易熔粘土；按粘土的主要矿物分类为高岭土类粘土、蒙脱石类粘土、伊利石类粘土、水铝英石类粘土。（分类按PPT） 粘土主要化学组成为SiO2和Al2O3。 粘土工艺性质： 1、可塑性 2、结合性 3、触变性 4、收缩性 5、烧结特性 石英类粘土：石英