无机非金属材料学课件.ppt

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1、无机非金属材料材料材料是指人类社会可接受、能经济地制造有用器件（或物体的）物质。材料的分类材料化学组成使用功能无机非金属材料金属材料有机高分子材料复合材料功能材料结构材料信息材料无机非金属材料无机非金属材料是指某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料。传统无机非金属材料——陶瓷、玻璃、水泥以含硅物质为原料加热制成新型无机非金属材料生活中的无机非金属材料⑴玻璃、水泥、陶瓷⑷金刚石钻头⑶手表上轴承(人造红宝石)⑵石英钟表⑹煤气炉中的

2、电子打火⑸彩电（荧光材料）⑼海底电缆（光导纤维）⑺电脑的CPU（单晶硅）⑻隐形飞机（特殊光学材料）(压电陶瓷)AlO23石英手表金刚石钻头压电陶瓷现代通信用光缆1、传统无机非金属材料1.1陶瓷传统陶瓷又称为普通陶瓷，主要是指硅酸盐陶瓷材料，因其占主导地位的化学组成SiO2是以粘土矿物原料引入的，所以也称为粘土陶瓷。这类材料按其性能特点和用途，可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电器陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷。享有盛誉的中国古代陶瓷建筑陶瓷日用陶瓷化工陶瓷电器陶瓷多孔陶瓷生产过程陶瓷分类土器：砖瓦等炻器：水缸、砂锅

3、等陶器：彩陶、秦汉兵马俑等瓷器：碗盘、茶具等陶与瓷的异同之处共同点：都是硅酸盐产品不同点：原料、温度、陶瓷的强度、颜色、厚度、透水性、质地等方面有区别。陶瓷的性能机械性能刚度高、强度高、硬度大、但是很脆（缺点之一）热学性能导热性比金属差（作绝热材料）、但热稳定性比金属差（缺点之二）其他性能导电性变化范围大（大多是良好的绝缘体，有些可作半导体），耐火性好，化学稳定性高，耐酸碱腐蚀总的来说，陶瓷材料的特点是：具有不可燃烧性、高耐热性、高化学稳定性、高的硬度和良好的抗压能力，但脆性很高，热稳定性差，抗拉强度

4、较低1.2玻璃玻璃的狭义定义为：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质。广义的来讲，只要某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，不管其组成如何，都叫玻璃。所谓经典玻璃的特征是指存在热膨胀系数和比热的突变温度，即存在玻璃化转变温度Tg。从实用角度讲，玻璃是一种透明的无定形固体材料。透明性指的是对可见光有一定的透明度；无定形是指结构中质点的排列是无规则的，在X射线谱上呈现出宽幅的散射峰。1、原料：2、主要设备：3、生产过程：4、反应原理：Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑CaCO

5、3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高温高温纯碱、石灰石和石英玻璃窑原料粉碎，玻璃窑中强热，成型冷却复杂的物理、化学变化，主要反应玻璃5、主要成分：SiO2、Na2SiO3、CaSiO3（Na2O•CaO•6SiO2）玻璃的通性⑴各向同性物理化学性质在任何方向都是相同的⑵介稳性玻璃态物质含有较大内能，不是能量最低的稳定状态，介于熔融态和晶态之间，属于介稳态，⑶无固定熔点玻璃态物质由固体转变为液体是在一定温度区域内进行的，与结晶态物质不同，无固定熔点⑷物理化学性质的渐变性玻璃态物质从熔融状态冷却或加热

6、过程中，其物理化学性质产生逐渐的和连续的变化，而且是可逆的。物质内能与体积随温度的变化图玻璃化转变温度Tg：当熔体冷却到f点时，开始固化成玻璃，这时的温度称为玻璃化转变温度（或脆性温度）。Tg是区分玻璃与其他非晶态固体（如硅胶、树脂等）的重要特征温度。玻璃的种类普通玻璃石英玻璃有色玻璃光学玻璃钢化玻璃玻璃纤维注意：有机玻璃、水玻璃都不是玻璃。玻璃的种类普通玻璃：在高温下易软化，常用来制作窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等玻璃的种类石英玻璃：二氧化硅单一组分的玻璃。用水晶，硅石，硅化物为原料，经高温熔化或化学气相

7、沉积而成。这种玻璃硬度大可达莫氏七级，具有耐高温、膨胀系数低、耐热震性、化学稳定性和电绝缘性能良好，并能透过紫外线和红外线。除氢氟酸、热磷酸外，对一般酸有较好的耐酸性。常用于制造化学仪器、高压水银灯、光导纤维。玻璃的种类有色玻璃：金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现特征颜色。蓝色(Co2O3)红色(Cu2O)淡绿色(FeO)机场出口处的蓝色玻璃隔离墙红色玻璃产品玻璃的种类光学玻璃：对折射率、色散、透射比、光谱透射率和光吸收等光学特性有特定要求，且光学性质均匀的玻璃。生产光学玻璃的原料是一些氧

8、化物、氢氧化物、硝酸盐和碳酸盐,并根据配方的要求,引入磷酸盐或氟化物。为了保证玻璃的透明度，必须严格控制着色杂质的含量，如铁、铬、铜、锰、钴、镍等。配料时要求准确称量、均匀混合。主要的生产过程是熔炼、成型、退火和检验。特点是透光性能好，有折光和色散性，常用于制造眼镜片，照相机、显微镜望远镜用凸凹透镜等光学仪器。玻璃的种类钢化玻璃：玻璃在电炉里加热软化，再急速冷却得钢化玻璃。钢化玻璃其实是一种预应力玻璃,为提高玻璃的强度,通常使用化学或物理的方法，在玻璃表