《无机非金属》PPT课件

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1、第4章无机非金属材料传统陶瓷、特种陶瓷水泥玻璃耐火材料材料概论4.1无机非金属材料概述什么是无机非金属材料？金属材料和有机高分子材料以外的固体材料通称为无机非金属材料。硅酸盐材料：陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等以天然硅酸盐为原料的制品。新型无机材料：用人工合成方法制成的不含硅或很少含SiO2的材料，如一些氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、卤化物、硫化物和碳素材料等。可分为：熔点高耐高温硬度高强度高弹性模量大无机非金属材料主要特征绝缘性好耐磨损耐氧化耐腐蚀化学稳定性好脆性大，韧性差正长石K2O.Al2O3.6SiO2K

2、2Al2Si6O16白云母K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2OK2H4Al6(SiO4)6高岭土Al2O3.2SiO2.2H2OAl2H4Si2O9石棉CaO.3MgO.4SiO2Mg3Ca(SiO3)4滑石3MgO.4SiO2.H2OMg3H2(SiO3)4泡沸石Na2O.Al2O3.2SiO2.nH2ONa2Al2(SiO4)2.nH2O天然硅酸盐在自然界中分布很广,是构成地壳的主要组分。其化学式很复杂，可看成是二氧化硅和金属氧化物的复合氧化物。天然硅酸盐(silicate)矿物石棉片黄玉正长石高岭石水

3、晶白云母滑石粘土天然硅酸盐不论组成多么复杂，在其晶体内部，基本结构单元都是SiO4四面体。硅占据四面体的中心，4个氧则占据4个顶角。OSiSiO44-Si2O76-Si3O96-Si6O1812-4.2陶瓷材料陶瓷与中国？第一阶段：火与土的文明，陶器诞生第二阶段：瓷器诞生，从此瓷器与中国结缘；西晋青瓷羊！China的来源？白瓷诞生，精纯原料Kaolin的使用；法门寺五瓣花口瓷碗！瓷器在中国的演变？中国瓷器的顶峰，青花及五彩彩色瓷器的诞生！第三阶段，传统工业陶瓷，陶瓷技术+工业革命；瓷器文明中心的转移？瓷器技术的飞

4、跃？第四阶段：特种陶瓷的诞生，陶瓷理论的推动！“陶瓷”是指所有以粉状粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过粉碎、混炼、成形、烧结等过程而形成的多晶、多相的聚集体。性能：耐高温、耐磨、耐腐蚀、高硬度、高强度及其它特殊性能(压电性、磁性和光学性能)，但脆性大4.2陶瓷材料4.2.1概述4.2陶瓷材料4.2.2陶瓷材料的结构和性能陶瓷材料的结合键离子键、共价键以及离子键与共价键的混合键离子晶体－以离子键结合的晶体。金属氧化物晶体：MgO、Al2O3共价晶体－共价键结合的晶体。金刚石、SiC、Si3N4、BNAl2O3金刚

5、石1.结晶相：主要组成相，由离子键或共价键结合而成，决定陶瓷的性能：高熔点、高耐热性、高化学稳定性、高绝缘性、高脆性。2.玻璃相：非晶态固体，将晶相粘结在一起，降低烧结温度，抑制晶相晶粒长大和填充气孔。3.气相：气孔（5％－10％）。对性能的不利影响：增加脆性、降低强度、是造成裂纹的根源。电击穿强度降低，绝缘性能降低。对性能的有利影响：提高吸振性，使陶瓷密度减小陶瓷的组成陶瓷材料的性能—力学性能理论强度高—离子键和共价键实际强度要较理论强度低—组织的不均匀性，内部杂质和各种缺陷晶粒越细，强度越高。高温强度、高温抗

6、蠕变能力、抗氧化性优于金属材料—常用于高温材料陶瓷材料的力学性能强度陶瓷的塑性和韧性较低，无塑性变形，脆性断裂——陶瓷最大的弱点。断裂过程：裂纹形成和扩展的过程断裂的原因：陶瓷内部和表面所产生的微裂纹，在受到外应力时快速扩展。陶瓷材料的力学性能塑性与韧性陶瓷材料的热学性能陶瓷材料的电学和光学性能4.2.3陶瓷的分类结构陶瓷功能陶瓷日用陶瓷建筑陶瓷电绝缘瓷化工陶瓷传统陶瓷陶瓷特种陶瓷按性能划分区别常见陶瓷分类方法？区别传统陶瓷特种陶瓷原料天然矿物材料人工精致合成原料成型注浆、可塑成型注射、轧膜、等静压、流延等烧成1

7、350℃以下，煤、油、气结构陶瓷需1600℃，功能陶瓷需精确控制，电、油、气性能外观效果为主内在质量为主，高强、耐磨、耐高温、耐腐蚀等加工一半不需要加工切割、打孔、研磨、抛光传统陶瓷与特种陶瓷的区别结构陶瓷强度较高，绝缘电阻大，硬度大，耐磨、耐蚀介电损耗低透光性耐高温用途最广泛，原料最丰富，价格最低廉金属熔炼的坩埚、炉管、炉芯、热电偶保护管等各种耐热部件化工领域输送酸的管道内衬、阀门以及各种耐酸泵的泵体、叶轮电工电子：火花塞绝缘瓷、装置瓷，大功率电子管支架、窗口、管壳，大规模集成电路的基片及原件等各种刀具、模具、

8、磨料及耐磨件透光材料：钠蒸汽灯管红外窗口等Al2O3陶瓷仅次于氧化铝陶瓷的另外一种重要的结构陶瓷硬度高、强度高、韧性好、耐腐蚀、敏感所有陶瓷中最高的冷成型工具切削工具耐磨材料发动机活塞帽、汽缸内衬、轴承、连杆惰性生物陶瓷气敏元件熔点很高（2667℃），高温抗腐蚀能力非常强，用作特种耐火材料、浇注口，熔炼铂、钯、铑等金属的坩埚等。ZrO2陶瓷功能陶瓷功能陶瓷:利用电、磁、声