无机非金属材料概论
无机非金属材料概论
无机非金属材料概论无机非金属材料（inorganicnonmetallicmaterials）是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。
是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。
无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。
常见种类二氧化硅气凝胶、水泥、玻璃、陶瓷。
成分结构在晶体结构上，无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。
具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。
这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性，以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。
硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。
应用领域无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异，因此，还没有一个统一而完善的分类方法。
通常把它们分为普通的（传统的）和先进的（新型的）无机非金属材料两大类。
传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。
如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术，尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。
它们产量大，用途广。
其他产品,如搪瓷、磨料（碳化硅、氧化铝）、铸石（辉绿岩、玄武岩等）、碳素材料、非金属矿（石棉、云母、大理石等）也都属于传统的无机非金属材料。
新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的，具有特殊性能和用途的材料。
它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。
主要有先进陶瓷（advancedceramics）、非晶态材料（noncrystalmaterial〉、人工晶体（artificialcrys-tal〉、无机涂层（inorganiccoating）、无机纤维（inorganicfibre〉分类传统陶瓷：其中，瓷是粉体的致密烧结体，较之较早的陶，其气孔率明显降低，致密度升高。
材料科学概论第四章无机非金属材料.
2. 玻璃相 玻璃相是陶瓷材料中原子不规则的组成部分，其 结构如同玻璃。 (1) 玻璃相作用 ① 粘连晶体相，填充晶体相间空隙，提高材料 致密度； ② 降低烧成温度，加快烧结； ③ 阻止晶体转变，抑制其长大； ④ 获得透光性等玻璃特性； 但是，对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热耐 火性等不利。因此，不能成为陶瓷的主导组成部分， 一般含量在20%-40%。
总结
陶瓷材料具有高耐热性、高化学稳定性、高
的硬度和良好的抗压能力。 但脆性很高，温度急变抗力很低，抗拉性能 差。
4.2 普通陶瓷材料
生 产 工 艺 过 程
烧结过程：目的是通过一系列物理化学变化，
去除坯内所含有溶剂、黏结剂、塑化剂等，减少 坯体中的气孔，增强颗粒间的结合强度。
蒸发阶段（室温-300℃）：脱水 氧化物分解和晶型转化阶段（300-950℃）：发 生物理化学反应，包括黏土脱水；有机物、无 机物氧化；碳酸盐等分解；石英的晶型转变。 玻化成瓷期（950℃-烧成温度）：烧成阶段 冷却阶段（烧成温度-室温）
三、陶瓷材料的相组成及其结构
陶瓷包括三种相： 晶体相、玻璃、气相
1. 晶体相 是陶瓷的主要组成相。有硅酸盐、氧化物和 非氧化合物等。其结构、形态。数量及分布决定 陶瓷的主要性能和应用。 (1) 硅酸盐 陶瓷常为多晶，可分为主晶相、次晶相及第 是普通陶瓷的主要原料，结合键为离子键与 三相，陶瓷的性能主要取决于主晶相。 共价键的混合键。 构成硅酸盐的基本单元是硅氧四面体。
陶器
陶器
陶器
元代
一、陶瓷材料的分类
唐山骨质瓷茶器
建筑卫生陶瓷
电瓷
二、陶瓷材料的结合键
离子键特点：结合力是正、负离子间的 静电作用力，没有方向性。离子晶体强度高、 硬度高、熔点高，但是脆性大、无延展性， 受热膨胀小，且完整晶体多为透明。 共价键特点：结合力很大，具有方向性 和饱和性。共价晶体强度高、硬度高、熔点 高、但是脆性大、无延展性，受热膨胀小。
无机非金属材料工厂设计概论
无机非金属材料工厂设计概论1. 引言说到无机非金属材料，咱们常常会觉得它们离我们很远，似乎是个高大上的词汇，跟我们平常的生活没啥关系。
其实，真相恰恰相反！这些材料可是咱们生活中无处不在的“小伙伴”。
从建筑的水泥到陶瓷的餐具，再到电器的绝缘材料，它们每天都在默默地为我们的生活添砖加瓦。
今天呢，我就带大家聊聊无机非金属材料工厂设计的那些事儿，保证你听完后能一拍大腿，恍然大悟！2. 无机非金属材料的魅力2.1 材料的分类首先，咱们得搞清楚这些材料到底有哪些。
无机非金属材料其实就是不含金属元素的材料，分为几大类，比如陶瓷、玻璃、混凝土等等。
每一类材料都有自己的特点，像陶瓷那样耐高温、耐磨，玻璃则透光性好，混凝土坚固耐用，简直是“百搭”之选。
你说，日常生活中能没它们的影子吗？2.2 应用的广泛性说到应用，那真是太广泛了！想象一下，没有陶瓷的杯子，咱们喝水得多麻烦？没有混凝土的建筑，那我们可就得在大风大浪中寻求庇护了。
而且，最近无机非金属材料还被用到了新兴的科技领域，像太阳能电池、光纤材料等，真是步步高升，让人眼前一亮。
3. 工厂设计的重要性3.1 功能布局说完了材料的本事，咱们来聊聊工厂设计。
一个好的工厂设计就像一位优秀的指挥家，能让各个乐器和谐地奏出美妙的交响曲。
工厂的功能布局非常关键，得确保原材料的存放、生产线的流畅，以及产品的存储等各个环节都能高效运转。
想象一下，如果你把原材料放在了一边，成品却在另一边，那简直是“东边日出西边雨”，效率肯定低得吓人。
3.2 环境与安全当然，工厂的环境与安全也得放在首位。
无机非金属材料在生产过程中会产生一些粉尘和废气，咱们可不能让这些对环境造成影响。
要是工厂设计得好，通风系统到位，那可真是“春风得意马蹄疾”，生产安全又环保，大家都开心。
4. 现代工厂设计的趋势4.1 智能化再说说现代工厂设计的趋势。
现在可是“智能化”大行其道，咱们的工厂也不能落后。
利用自动化设备、智能控制系统，不仅提高了生产效率，还能减少人工成本，真是一举两得。
材料导论第十一章 无机非金属材料
专用水泥 油井水泥 砌筑水泥 大坝水泥
快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、 特性水泥 膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥。
水泥
硅酸盐水泥
石灰石 粘土 校正原料 煤粉 石膏 混合材料
CaO
Al2O3 SiO2
Fe2O3 SiO2 Al2O3
功能陶瓷的种类
压电陶瓷
光学陶瓷
超导陶瓷 磁性陶瓷
生物陶瓷 敏感陶瓷
功能电子陶瓷
压电陶瓷
压电陶瓷是具有压电效应的陶瓷材料 压电效应：
外力作用于晶体
介质极化
压电效应
材料的压电效应取决于晶体结构的不对称性，
晶体有极轴，才有压电效应。
压电陶瓷－钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅（PZT）等。
压电陶瓷的应用－超声换能器、滤波器、声转换器、 谐振器、点火器等。
第一节、无机非金属材料概述
一、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。
由硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸 盐等和氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、 硫化物、硅化物等原料经一定的工艺制备而 成的材料。涉及元素周期表上所有元素。
二、主要特性：
熔点高、硬度高、强度高、
水泥混凝土材料是最大宗人造材料
理由：基本建设的持续发展 城乡建设、水利水电建设、交通建设
我国是水泥大国
水泥的应用 建筑、修路 配制水泥砂浆和混凝土 机制－水化反应，使砂浆和混凝土凝结、硬化。
水泥的分类
按矿物组成分
硅酸盐水泥
铝酸盐水泥
硫铝酸盐水泥
氟铝酸盐水泥
少熟料和无熟料水泥
水泥的分类
无机非金属材料概论 教学大纲
无机非金属材料概论一、课程说明课程编号：060509Z10课程名称：无机非金属材料概论/ Introduction to Inorganic non-metallic materials课程类别：必选修/学科专业基础课程学时/学分：32/2.0先修课程：《无机化学》、《物理化学》、《固体物理》、《硅酸盐物理化学》、《材料科学基础》、《无机材料物理性能》等适用专业：材料科学与工程教材、教学参考书：1、林宗寿主编．无机非金属材料工学．武汉：武汉工业大学出版社，20082、王培铭主编．无机非金属材料学．上海：同济大学出版社，19993、王琦主编．无机非金属材料工艺学．哈尔滨工业大学出版社，2010二、课程设置的目的意义无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料，主要包括玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料和无机非金属基复合材料等非金属类材料。
是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。
无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。
《无机非金属材料概论》课程设置的目的与意义如下：1、《无机非金属材料概论》是材料科学与工程专业培养方案中的主干课程和专业基础课程，是学生的必修的一门重要专业课程，也是学生在校形成专业知识结构的关键环节。
通过该课程的学习，使学生掌握无机非金属材料的制备原理和生产过程，工艺流程的共性和影响因素，从而对无机非金属材料的性能、生产过程、应用和发展有较全面的了解。
2、《无机非金属材料概论》课程目的是加强学生的基础知识，拓宽知识面，使学生建立无机非金属材料系统知识体系，为专业模块课程的学习奠定扎实的专业基础知识与理论。
同时是不断利用材料科学及其他相邻学科的发展成就，实现按使用性能要求来设计和制造无机非金属材料的目标。
无机非金属材料概论绪论
唐三彩马
方韵紫砂壶
第13页/共62页
商 陶酒尊
唐 三彩俑
陶的出现，人类可吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可长时间储存食物，促进人类进化。陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提供物质条件。
猪纹陶盆
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陶器是人类创造的第一种无机非金属材料。人类第一次有意识地创造发明自然界没有的，并且具有全新性能的“新”材料，从此人类能离开上天的赐予而进入自力创造材料的时代。恩格斯论述：人类从低级阶段向文明阶段的发展是从学会制陶开始的。陶器的出现成为新石器时代开始的标志之一。
2、有机材料
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无机非金属材料种类繁多，用途各异，目前无统一完善的分类方法，一般分为传统的（普通的）和新型的（先进的）无机非金属材料两大类。
第35页/共62页
耐火材料
传统无机非金属材料
无机非金属材料
传统无机非金属材料
无机非金属材料
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
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总之：材料是具有一定性能，可以用来制作器件、构件、工具、装置等物品的物质。材料存在于我们周围，与我们的生活、我们的生命息息相关。
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依据化学特征一般划分为：
1、无机材料 （无机材料中除金属以外统称为无机非金属材料，其主要化学组成均为硅酸盐类。因此无机非金属材料亦称为硅酸盐材料，又因其中陶瓷材料历史悠久，应用甚为广泛，故国际上也将无机非金属材料称为陶瓷材料。）
第21页/共62页
（4）铁器铁是地球上储量居于第三的元素（前两位为硅、铝），来源于大型恒星的聚变。中国同埃及、美索不达米亚等古国一样，对铁的认识都是从陨铁开始的。
陨铁
世界最早的铁器赫梯铁器
第四章----无机非金属材料【可编辑全文】
可编辑修改精选全文完整版第四章无机非金属材料第一节概述一、无机非金属材料的定义除金属和高分子材料以外的固体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，主要组成成分大多为硅酸盐类，因此有时也称为硅酸盐材料。
二、化学键的特点☺化学健主要是离子键、共价健以及它们的混合键；☺硬而脆、韧性低、抗压不抗拉、对缺陷敏感；☺熔点高，具有优良的耐高温和化学稳定性；☺一般自由电子数目少、导热性和导电性较小；☺耐化学腐蚀性好；☺耐磨损。
四、无机非金属材料的分类传统无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。
无机非金属材料传统无机非金属材料——硅酸盐材料新型无机非金属材料——半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等1、玻璃态材料－熔融后，在低温下仍保持熔体结构的固态物质2、陶瓷材料－粉末状材料经过成型和烧结形成的多相固体材料3、水泥－能够在水或空气中硬化的水硬性粉体材料4、耐火材料－指能够耐高温（耐受1580度以上温度）的固体材料，包括耐火砖、耐火纤维和耐火水泥等五、无机非金属材料在自然界的分布分布广泛，存在形式多样，有晶体结构和非晶态结构，有人工产品也有天然产物六、无机非金属材料的加工工艺包括热加工工艺和冷加工工艺第二节陶瓷一、陶瓷材料的分类及性能1、普通陶瓷（传统陶瓷）指以天然硅酸盐为原料，经过粉碎、成型、烧结制成的固体材料和器皿。
包括日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、绝缘陶瓷、化工陶瓷等。
2、现代陶瓷（特种陶瓷）一般指以高纯度化工原料或人工合成材料为原料烧结成的固体材料。
也称为新型陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷、高性能陶瓷等。
根据功能分类有电子陶瓷、光学陶瓷、高硬度陶瓷等根据化学成分划分有氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等（碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等）。
根据使用性质划分有结构陶瓷（工程陶瓷）和功能陶瓷。
3、陶瓷材料的相组成及结构：陶瓷的组成相主要有晶体相、玻璃相和气相结构。
无机非金属材料
《无机非金属材料》xx年xx月xx日contents •无机非金属材料概述•无机非金属材料的性质与性能•无机非金属材料的制备与加工•无机非金属材料的应用•无机非金属材料的可持续发展与环保•无机非金属材料的研究与发展趋势目录01无机非金属材料概述无机非金属材料是指以无机非金属元素为主要成分，通过高温或低温烧结而成的材料。
定义无机非金属材料可分为陶瓷、玻璃、水泥、石墨等，其中陶瓷是最重要的无机非金属材料之一。
分类定义与分类重要性无机非金属材料具有优异的性能，如耐高温、耐腐蚀、绝缘、强度高等，在工业、建筑、航空航天、电子等领域具有广泛的应用。
应用领域无机非金属材料广泛应用于汽车、航空航天、电子、生物医学等领域，如发动机部件、人造骨、人造牙等。
重要性及应用领域无机非金属材料的发展历程可以追溯到古代，如陶瓷的发明。
随着科技的发展，无机非金属材料的制备技术和性能不断提高。
未来，无机非金属材料将朝着高性能、多功能、环保等方向发展，如新型陶瓷材料、生物相容性材料等。
同时，随着3D打印技术的不断发展，无机非金属材料的制备和应用也将更加灵活和多样化。
发展历程趋势发展历程与趋势02无机非金属材料的性质与性能物理性质无机非金属材料的密度一般较大，具有较高的稳定性。
密度电绝缘性热稳定性光学性能大多数无机非金属材料具有优异的电绝缘性能。
无机非金属材料具有较好的热稳定性，能够在较高温度下保持其性质。
无机非金属材料具有广泛的光学性能，如玻璃、陶瓷等具有高透光性。
化学性质无机非金属材料的耐腐蚀性能较强，能够抵抗多种化学物质的侵蚀。
耐腐蚀性在大多数化学环境下，无机非金属材料都能保持其稳定性。
化学稳定性无机非金属材料在高温环境下不易氧化，具有良好的抗氧化性能。
抗氧化性部分无机非金属材料具有磁性，如铁氧体等。
磁性能无机非金属材料的硬度一般较高，具有较好的耐磨性。
硬度部分无机非金属材料具有较好的韧性，能够吸收冲击能量。
韧性无机非金属材料的强度较高，能够承受较大的外力。
无机非金属材料概论
传统上的无机非金属材料: 陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四种，主要化学组成均为硅酸盐类第一章玻璃的结构与性质玻璃态的通性：各向同性、介稳性、无固定熔点、性质变化的连续性和可逆性玻璃态是非晶态固体的一种，习惯上称之为“过冷的液体”玻璃结构的假说：微晶学说1）玻璃的微晶学说，认为玻璃由微晶与无定形物质两部分组成，微晶具有规则的原子排列并与无定形物质间有明显的界限，微晶尺寸为1.0~1.5nm，含量为80%以下，微晶取向无序。
2）无规则网络学说：他借助于离子结晶化学的一些原理，描述了离子—共价键的化合物，如熔石英、硅酸盐和硼酸盐玻璃，并指出玻璃的近程有序与晶体相似，即形成氧离子多面体（三角体和四面体），多面体间顶角相连形成三度空间连续的网络，但其排列是拓扑无序的。
根据无规则网络学说将氧化物分为：网络生成体氧化物，网络外体氧化物和中间体氧化物网络生成体氧化物应满足一下条件：1、每个阳离子应与不超过俩个阳离子相联2、在中心阳离子周围的氧离子配位数必须小于或等于4。
3、氧多面体相互共角而不共棱或共面4、每个多面体至少有三个顶角是公用的玻璃的粘度：粘度是指面积为S的二平行液层，以一定速度阶梯dv/dx移动时需克服的内摩察力f f=n•S•dv／dx。
1常见氧化物对玻璃粘度的作用归纳如下：1、SiO2，AL2O3,ZrO等提高玻璃粘度，2、碱金属氧化物R2O降低玻璃粘度，3、碱土金属氧化物对玻璃粘度的作用较为复杂，稀土金属引起粘度增加的能力为：Mg2+>Ca2+>Sr2+>Ba2+，4、PbO,CdO,Bi2O3,SnO等降低玻璃粘度，此外，Li2O,ZnO,B2O3等增加低温粘度，降低高温粘度。
热历史对玻璃密度影响为：1、玻璃从高温状态冷却时，淬冷玻璃密度比退火玻璃小，2、在一定退火温度下保温一段时间后，玻璃密度趋于平衡，3、冷却速度越快，偏离平衡密度越高，其Tg值也越高。
玻璃组成对热膨胀系数的影响主要有以下几个方面：1.能形成网络的氧化物使α降低，能引起断网氧化物使α上升2.R2O和RO主要起断网作用，积聚作用是次要的，而高电荷离子主要起积聚作用3.在玻璃中R2O问题不变情况下，引入两种不同的R+离子产生混合碱效应，同样能使α下降，出现极小值4.中间体氧化在有足够“游离氧”条件下，形成四面体参加网络，α降低第二章玻璃原料及料制备玻璃主要原料及辅助原料：1）引入SiO2的原料主要有硅砂和砂岩2）引入Al2O3的原料主要有长石和高岭土3）引入Na2O的原料主要有纯碱（Na2CO3）和芒硝（Na2SO4）4）引入CaO 的原料：石灰石和方解石。
无机非金属材料资料
02 无机非金属材料性能特点
物理性能
密度与比重
导电性与绝缘性
无机非金属材料的密度和比重通常较低， 这使得它们在许多应用中具有优势，如航 空航天、汽车制造等。
大多数无机非金属材料具有良好的绝缘性 能，但也有一些材料（如石墨、金属氧化 物等）具有一定的导电性。
磁性与非磁性
光学性能
无机非金属材料通常表现出非磁性，但也 有一些特例，如铁氧体等具有一定的磁性 。
ABCD
X射线光电子能谱（XPS）
分析材料表面元素及其化学状态、分子结构和化学键合 情况。
热重分析（TGA）
在程序控制温度下，测量材料的质量与温度关系，研பைடு நூலகம் 材料的热稳定性和组分。
物理性能测试方法
密度和孔隙率测定
通过测量材料的体积和质量， 计算其密度和孔隙率，了解材
料的致密程度。
力学性能测试
包括硬度、压缩强度、弯曲强度 、断裂韧性等指标的测试，评估 材料的力学性能和可靠性。
在高温氧化环境中，测量材料 的氧化速率和氧化层厚度，评
估材料的抗氧化性能。
化学稳定性测试
将材料置于不同化学环境中， 观察其化学反应和变化情况，
评估材料的化学稳定性。
毒性测试
通过生物实验或化学分析方法 ，检测材料中的有毒物质及其
含量，评估材料的毒性。
05 无机非金属材料应用领域 举例
陶瓷材料在航空航天领域应用
热学性能测试
测量材料的热导率、热膨胀系 数、比热容等参数，了解材料 的热传导和热稳定性。
电学性能测试
测量材料的电阻率、介电常数 、击穿电压等电学参数，评估
材料在电场作用下的性能。
化学性能测试方法
01
02
第4章 无机非金属材料
4.2.2 陶瓷的制备工艺 2.坯料成型 •坯料 可塑泥料、粉料或浆料 •成型 可塑成型 注浆成型 压制成型
可塑成型——配料中加入一定量水分(16-25%),调成具有可塑性的 坯料,用机器挤压或手捏成型。传统陶瓷用较多。
注浆成型——浆料浇注到石膏模中成型，用于制造形状复杂、精度 要求不高的日用陶瓷和建筑陶瓷。
热学性能: 热膨胀系数小，导热性比金属差（作绝热材 料）。
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。
18
4.2.3 陶瓷的结构与性能 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，抗拉强度较低。
2
§4.1 无机非金属材料概述
无机非金属材料是20世纪40年代以后,随着现代科学技术 的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是 与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。
2.分类 无机非金属材料
传统无机非金属材料 新型无机非金属材料
水泥 玻璃 陶瓷
先进陶瓷 无机纤维 人工晶体 非晶态材料 无机涂层
晶相 -- 陶瓷晶相主要有硅酸盐、氧化物和非氧化物 玻璃相 --原子不规则排列的组成部分。 气相 --陶瓷组织内部残留下来而未排出的气体。
致密陶瓷、无开孔陶瓷、多孔陶瓷
17
§4.2 陶 瓷
4.2.3 陶瓷的结构与性能 2.陶瓷的性能
气相（气孔）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
力学性能: 刚度高、硬度高、强度高、几乎没有塑性，但 是很脆（缺点之一）。
第四章 无机非金属材料
主要内容
4.1 无机非金属材料概述 4.2 陶瓷 4.3 玻璃 4.4 水泥
材料导论 第五章 无机非金属材料
15
§5.1 无机非金属材料概述
生活中的无机非金属材料
水晶石头眼镜 石英手表
金刚石钻头
炭/炭复合材料航空刹车副
16
压电陶瓷
5.1.4 无机非金属材料的地位和作用 1.无机非金属材料是国家建设和人民生活中不可缺少的重要 物质基础。
2.无机新材料是科学技术的物质基础，是现代技术的发展支 柱。 3.无机非金属材料是建立与发展新技术产业、改造传统工业、 节约资源、节约能源和发展新能源及提高我国国际竞争力 所不可缺少的物质条件。 4.无机非金属材料工业在国民经济中占有重要的先行地位， 具有超前特性,其发展速度通常高于国民经济总的发展速度。 可以说元机非金属材料工业是整个国民经济兴衰的“晴 雨表"，与人类的文明生活和国民经济的发展息息相关。
33
进的平板玻璃生产方法。它具有产量高、质量好、规模 大，板宽、板厚可调范围较大等优点。
5.3.2 玻璃的制造方法 浮法玻璃：浮法生产的成型过程是在通入保护气体（N2及 H2）的锡槽中完成的。熔融玻璃从池窑中连续流入并漂浮 在相对密度大的锡液表面上，在重力和表面张力的作用下， 玻璃液在锡液面上铺开、摊平、形成上下表面平整、硬化、 冷却后被引上过渡辊台。辊台的辊子转动，把玻璃带拉出锡 槽进入退火窑，经退火、切裁，就得到平板玻璃产品。
理 解
6
①工业原料除二氧化硅、硅酸盐外还可加其它辅助成分。 ②原料与产品虽都为含硅物质，但主要成分并不相同。 ③将硅酸盐工业的原料变为硅酸盐产品的条件是：
高温加热
§5.1 无机非金属材料概述
新型无机非金属材料
新型无机非金属材料是指20世纪中期以后发展起来的， 具有特殊性能和用途的材料。
应用于高性能领域，在组成上已不局限于硅酸盐，还 包括其它含氧酸盐、氧化物、氮化物、碳与碳化物、硼化 物、氟化物、硫系化合物、硅、锗、Ⅲ-V 族及 Ⅱ-VI 族化 合物等，其形态和形状也趋于多样化，例如结构陶瓷、复 合材料、功能陶瓷、半导体、新型玻璃、非晶态材料和人 工晶体等。
无机非金属材料概论新教学大纲
无机非金属材料概论》课程教学大纲第一部分：课程设置概述一、课程定位1．课程性质无机非金属材料概论是建筑装饰材料及检测专业的一门主干课程，是建筑装饰材料管理和产品质量控制人员检验和控制产品质量，进行产品质量管理、合理地处理生产过程中出现的问题所必备的基本知识和能力。
本课程的实践性较强，与检测、生产和工程实际结合紧密，需要学生较多地参与教学活动。
2．课程作用培养学生掌握无机非金属材料结构、性能以及制备方面的知识和能力。
二、课程教学目标1．能力目标（1）具有熟练地掌握材料性能、用途和生产工艺基本知识的能力；（2）具有一定的生产工艺技能；（3）具有设备使用、维护的能力以及相应的产品生产技术和检测技能。
2．知识目标（1）掌握玻璃的结构、性能以及制备工艺；（2）掌握陶瓷的结构、性能以及制备工艺；（3）掌握水泥的结构、性能以及制备工艺；（4）掌握耐火材料的结构、性能以及制备工艺；3．素质目标培养学生树立严谨、认真、刻苦的学习态度，养成善于观察周围事物，及时发现相互间的差异，积极接受新鲜事物的素质。
三、课程教学设计本课程主要讲授水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料方面的知识内容，教学上以理论教学为主，以参观和现场教学为辅。
主要是通过各种有效的教学方法向学生介绍各种水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料产品性能、生产工艺、检测方法和施工应用，增加学生对生产工艺、生产设备和检测要求的感性认识。
第二部分：课程教学内容纲要一、课程教学内容学时分配表《无机非金属材料概论》课程教学内容学时分配见表551620-1。
无机非金属材料概论》课程教学内容学时分配表表551620-1二、课程教学内容纲要（一）绪论1、教学要求了解无机材料的发展历史和发展方向；材料的分类及功能；掌握各种材料材料的物理、力学性能。
2、教学内容材料的发展历史和发展方向；材料的分类及功能；各种材料材料的物理、力学性能。
3、教学建议重点：材料材料的物理、力学性能，工艺技术难点：材料材料的结构。
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授课教师命题教师或命题负责人签字付玉彬
年月日
院系负责人签
字年月日
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中国海洋大学2007-2008学年第2学期期末考试试卷
材料科学与工程院《无机非金属材料概论》课程试题(A卷) 共3页第3页
四．名词解释（每题2分，共12分）
1，材料硬度；答:用来表示固体材料软硬程度的力学性能指标，表示材料表面局部区域抵抗压缩和断裂的能力。
2，高温蠕变性；答：无机非金属材料在常温下呈脆性，但在高温下承受小于其极限强度的某一恒定荷重时，会产生塑性变形。
变形量随时间增长而逐渐增加，甚至会使材料破坏，此即高温蠕变。
3，耐火度；答：材料在高温下达到特定软化程度时的温度。
4，热震稳定性（热稳定性）；答：指材料承受温度的急剧变化活在一定温度范围内冷热交替变化而不致破坏的能力。
5，水玻璃的模数；答：分子式中二氧化硅与氧化钠活氧化钾摩尔数的比值
6，混练；答：是两种以上不均匀物料的成分与颗粒度均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程。
五．简答与例举题（每题3分，共18分）
1，简要比较玻璃态结构的微晶学说和不规则网络学说，并概括其结构特点。
答微晶学说认为，玻璃是由无数微晶体组成，晶子是具有变形晶格的有序排列区域，分布在无定形介质中，从“晶子”到无定形部分是逐渐过度的，两者无明显界限。
它强调玻璃的微观不均匀性、不连续性和有序性；不规则网络学说则认为，玻璃是由硅氧四面体为结构单元的三度空间网络所组成，，但其排序不像晶体那样有序，而是完全无规则的，缺乏对称性与周期性的重复，它主要强调玻璃结构的连续性、无序性和均匀性。
2，简述多晶材料中玻璃相的作用和分布形式。
作用：1，填充气孔与空隙，把多晶材料内松散的晶粒结合在一起，降低烧成温度，
3, 举例说明如何克服无机非金属材料的脆性，改善韧性，提高强度。
答：
4, 简述非等径球最紧密堆积原理在实际工程中的应用并举例。
5，何谓石灰浆体的碳化，并写出反应方程式。
6，简述碳元素家族成员巴基球的结构特征和应用领域。
六．综合论述题（每题5分，共20分）
1，论述玻璃态物质的基本结构特征和五大特性，并简单描述用何种方法可以简单区分玻璃态和晶态。
2，叙述晶界定义并论述晶界对材料性能的影响。
3，论述传统陶瓷和特种陶瓷的一般概念；以及陶瓷技术发展的三个阶段和技术特点。
4，论述生态环境材料的基本概念和特征，并举例说明其重要意义。