2004、2005、2006、2007华南理工大学无机材料工艺原理试题

（一）陶瓷部分
名词解释（共12分,每题3分）
1． 二次莫来石；长时熔体中K2O量降低，中心部位组成向莫来石析晶区变化，导致长石熔质中出现二次莫来石。
2． 触变性；粘土泥浆或泥团受到振动或搅拌后黏度会降低而流动性增加，静置后逐渐恢复原状。此外，泥浆静置一段时间后，在维持原有水分的情况下也会变稠和固化现象
（2）人工合成原料的目的与基本方法。
非大纲不考
（3）列出影响陶瓷制品常温强度的基本因素。
答：①气孔率：陶瓷材料的强度随气孔率的增加而降低，气孔的存在一方面使承受负荷的有效截面积减少；另一方面会引起应力集中而强度降低。此外弹性模量会随气孔率增加而降低，间接影响强度
②晶粒的大小与裂纹：晶粒越大强度越小，陶瓷坯体出现的裂纹通常和晶粒尺寸成正比。
(2) 等静压成形；粉料在有弹性的软模中受到液体或气体介质传递的均衡压力被压实成形。
(3) 工频电干燥；将被干燥坯体两端加上电压，通过交变电流，湿坯就相当于电阻并联于电路中，坯体内部产生热量，使水分蒸发。
(4) 静电施釉；将釉料喷至一个不均匀的电场中，使原为中性粒子的釉料带有负电荷，随同压缩空气向带有正电荷的坯体移动，从而达到施釉的目的。
①长石：化学式为K2O.Al2O3.6SiO2,在陶瓷材料中起熔剂作用
②可塑性：粘土与适量的水混炼后形成泥团，这种泥团在一定外力作用下产生形变但不开裂，当外力去掉后仍能保持现状不变。
③高温强度：坯体在高温下抵抗变形的能力
④烧成制度：烧成时温度、气氛、压力的变化的情况
2. 简答题（共40分，每题10分）
3. 降低陶瓷泥浆的含水率有何意义？如何降低？
答：可以降低干燥收缩和烧成收缩，防止坯体变形和开裂，缩短干燥时间，在注浆成型中可以提高吸浆速度。可塑成型中的一定范围内降低含水率可以提高可塑性。
降低方法：提高泥浆温度，加入电解质等方法。
4. 试述提高陶瓷硬度的方法。
答①降低坯体的气孔率②降低晶粒的大小③增加晶相的含量④增加晶界数量
注浆成型优点：①适合各种陶瓷产品②成型方法适应性大，只要有多孔模型就可以生产，不需要专用设备，投产容易。缺点：①含水量大而不均匀，干燥收缩和烧成收缩较大②生产周期长，手工操作多，占地面积大，石膏模用量大
干压成型优点：生产过程简单，坯收缩小，致密度高，产品尺寸精确，且对坯体可塑性要求不高。缺点：对于现状复杂的制品难以成型，多用来成型扁平状制品
三、综合题（必答，共30分，每题15分）
1、举例说明硅酸盐材料生产的热加工过程中必须控制其冷却制度的原因及其要点。
答，快速烧成的坯体缓慢冷却时，由于二次莫来石的生长，会降低抗张强度，而缓慢烧成的坯体缓慢冷却后，其抗张强度可提高20%。冷却最初阶段，冷却速度对坯体中晶粒的大小，尤其对晶体的应力状态有很大的影响。含玻璃相较多的致密坯体，在冷却中玻璃相由塑性状态转为固态时，瓷坯结构有显著的变化，从而产生较大的应力。因此采取高温段快冷，和低温段缓冷，则相当于保温时间延长，影响晶粒大小。高温阶段快冷还能抑制熔体析晶，提高釉面光泽度。对于热膨胀系数大或存在较多SiO2,ZnO等的瓷坯，由于晶型转变伴随体积较大变化，所以在此温度应缓慢冷却。对于厚而大的坯体。若冷却速度太快，体积变化不均匀使应力集中，而引起变形和开裂。
③晶相的数量和形貌：晶相的强度比玻璃相高，对于含玻璃相多的陶瓷来说，瓷坯中晶相含量愈多则其强度越大。
④晶界：由单一晶相组成的陶瓷材料在外力作用下扩展的裂纹遇到晶界往往会终止。若晶界上有气孔存在而出现应力集中，则裂纹会沿晶界伸长。
（4）如何提高有釉陶瓷生产的坯——釉适应性。
答：①降低釉的热膨胀系数：工艺许可条件下降低K2O,Na2O的使用量，改用Li2O或其他膨胀系数低的原料。同时提高釉的烧成温度和保温时间，使釉料中石英熔融。从而降低釉的热膨胀系数。②要在工艺允许的条件下，尽量提高烧成温度，延长烧成时间，增加釉料细度以增加坯釉适应性。③引入离子半径小，极化能力强的氧化物，比如MgO。④降低釉层厚度。
b) 滑石预烧，破坏滑石明显的片状结构
c) 粘土预烧的目的，减少收缩，提高纯度
d) 氧化锌预烧的目的：避免氧化锌在釉料中含量过多时引起缩釉的缺陷
（2）某熔块化学成分的质量百分组成（wt%）如下：
SiO2 K2O Al2O3
65 30 5
(2) 请列举有哪些方法可以制备超细无机粉体？它们各有何优缺点？
(3) 玻璃放置在真空中，其强度不会降低。但把它放在加有表面活性物质的水中时，强度就急剧下降。请解释这一现象。
(4) 举例说明如何对无机材料的组成、物相、热性能及显微结构进行分析？
二、选考题（选以下三套题中的一套题作答。共60分）
2、试论粉体性能对硅酸盐生产及产品性能的影响。
粉体不考。
05华南理工大学无机材料工艺原理试题
一、公共题（必答。共60分）
1． 名词解释（共20分，每题5分）
晶体缺陷，同质多晶体，相变, 固相反应。
2． 问答题（共40分，每题10分）
（1） 为什么常规烧结方法得到的陶瓷材料密度最多只能达到95%的理
06华南理工大学无机材料工艺原理试题
一、公共题（必答。共60分）
1. 名词解释（共12分，每题3分）
（1） 单晶；（2）固溶体；（3）同质多晶体；（4）粒度分布
2. 问答题（共48分，每题12 分）
(1) NaF、NaCl、NaBr、NaI均属NaCl型结构，熔点分别为988℃、846℃、775℃、684℃。请讨论它们的晶格能、熔点、热膨胀系数和硬度的变化趋势。
（4）烧成气氛对陶瓷产品性能有何影响？
a) 对烧结温度：在还原 气氛下的烧成温度比在氧化气氛中低。
b) 对最大烧成线收缩：瓷石质坯体在还原气氛下比在氧化气氛中大。长石质瓷坯在在氧化气氛中低。
c) 对过烧膨胀的影响：所有瓷质坯体在还原气氛过烧40℃的膨胀系数比在氧化气氛小。当长石质坯体加入膨润土，在还原气氛过烧40℃的膨胀系数比在氧化气氛大。
工艺上：①适当使用添加剂，形成固溶体或第二相②采用细粒易烧结的粉磨③选用热压，热等静压④控制速率烧结，如采用快速烧成等方法。
三、综合题（必答。共30分，每题15分）
1. 举例说明，如何选取无机材料结构或性能测试的方法和仪器？
2. 试论制备超细粒级无机材料粉末的常用方法。
{非大纲}
07华南理工大学无机材料工艺原理试题
1. 影响球磨效率的因素有哪些?
答：①球磨转速②球磨介质（多少、大小、级配、形状、密度）③水量及电解质④加料粒度⑤加料方式（一次加料、二次加料）⑥装载量⑦助磨剂
2. 分别讨论K2O, Na2O, Al2O3这几种成分对陶瓷烧成的影响。
答Al2O3可提高化学稳定性，含量多可提高烧成温度，若过少则使坯体易熔，容易变形。K2O, Na2O都降低烧成温度
(3) 试述助磨剂的工作原理和选用原则。
(4) 比较各种烧结传质方式产生的原因、特点和工艺控制要素。
（以上都不考）
二、选考题（选以下三套题中的一套题作答。共90分）
（一）陶瓷部分
3． 名词解释（共25分,每题5分）
(1) 长石质瓷；利用长石在较低温度下熔融形成高粘度液相的性质，以长石，石英，高岭土为主要原料，按一定比例配合成坯料，在一定温度范围内成瓷
当采用钾长石（K2O?Al2O3?6SiO2）、石英、碳酸钾(K2CO3)作为原料进行配方时，请计算出配方中各原料的质量百分组成（wt%）。元素的原子量为：Si: 28.09; K: 39.10 ; Al:26.98; O: 16.00; C: 12.01 。
（3）试比较注浆成型和干压成型的优缺点。
d) 对线收缩速度的影响，除个别外，瓷坯在还原气氛的最大线收缩率比在氧化气氛要大
e) 对瓷坯颜色、透光度及釉面质量的影响。
三、综合题（必答。共30分，每题15分）
1．试述相图在无机材料的研究和开发中的作用。
答：以相图为基本依据来寻找其合理组成，选择烧成温度范围，调整工艺性能、使用性能，改进配方和分析指导生产工艺过程。例如普通陶瓷以K2O-Al2O3-SiO2三元相图为基础，此相图不但可以指导陶瓷的组成和温度特性的选择，而且对高岭土的加热分解，钾长石的加热分解，石英的晶型转化以及釉的组成和熔融特性等具有指导意义，同时也是进行相组成计算的基本依据
论密度？可采取哪些措施使陶瓷烧结后达到或接近理论密度？
（2） 工厂在粉料细磨时，为缩短球磨时间和提高粉磨效率，常添加少量的油酸，请说明原因。
（3） 电子显微镜在材料研究中的作用。
（4） 试述粉体颗粒径分析的方法。
二、选考题（选以下三套题中的一套题作答。共60分）
陶瓷部分
1.名词解释（共20分，每题5分）
(5) 坯釉适应性：熔融性能良好的釉熔体，冷后于坯体紧密结合成完美的整体，釉面不致龟裂和剥脱的性质。
2．问答题（共65分）
(1) 试述钾长石和钠长石在陶瓷制备中的作用，以及这两种长石在使用时的不同之处。（15分）
答：长石在陶瓷生产中的作用：①是坯料中氧化钾和氧化钠的主要来源；起熔
剂作用，有利于成瓷和降低烧成温度。②长石熔体能溶解部分高岭土分解产物和石英颗粒，在液相中氧化铝和氧化硅相互作用，促进莫来石生成。③长石熔体填充于各晶体颗粒之间，提高坯体致密度，透明度等。④是釉的主要熔剂⑤起瘠性物料作用。瓷坯中主要采用钾长石，高温粘度大，随温度变化粘度变化速度慢，熔融范围宽，有利于瓷的形成。保证在成瓷温度下提供足够的玻璃相，使坯体良好烧结。钠长石高温粘度小，流动性大，产品易于变形，烧时不易控制。
2.简答题（共40分，每题10分）
（1）试述粘土原料在陶瓷生产中的作用。
答：①粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成形的基础。②粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性和稳定性。③粘土结合瘠性原料使坯料具有一定干燥强度，有利于成型加工。细分散粘土与瘠性原料相结合而利于烧结。④粘土中氧化铝含量决定陶瓷坯体的烧结程度、烧结温度、软化温度。⑤粘土是形成陶瓷主体结构和瓷中莫来石晶体的主要来源。