2006、2007华南理工大学无机材料工艺原理试题

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。

(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）

（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

3．烧结温度；坯体烧结过程中坯体致密度最大，收缩率最大，气孔最小时的温度。

4．耐火度：高温下虽已发生软化而没有全部熔融，使用中所能承受的最高温度。

1．问答题（共48分,每题12分）

（1）试举例说明对某些原材料在使用前进行预烧处理的作用。

a)石英预烧的目的，利用石英晶型转变发生瞬间膨胀，而使石英内部结构疏松，利于粉碎

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：

SiO2K2O Al2O3

65 30 5

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。

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

（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。

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

2．请举例说明如何降低无机材料烧成（或者熔制）过程的能耗（可选择陶瓷、水泥、玻璃中的一种加以说明）。

答：①采用低温快烧，降低能耗

②使用清洁气体燃料的明焰裸烧是最合适的烧成方式，最大限度简化了传热与传质过程，大大降低了能耗。

③不断提高窑炉技术，重视技术创新

④采用高效轻质保温耐火材料及新型涂料

⑤烧成工序余热要合理利用

07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）

(1) 烧成与烧结;

(2) 表面活性剂与表面改性;

(3) 晶粒生长与二次再结晶;

(4) 比表面积与中位径。

2.问答题（共40分，每题10 分）

(1) 分述透射电子显微镜和扫描电子显微镜的工作方式和提供的信息。

(2) 试述X射线衍射物相定性和定量分析的原理。

(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

(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。

(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) 如何提高注浆成形的速度？(15分)

答①降低泥层阻力，适当减少塑性原料，增粗泥浆颗粒，加入解凝剂改善流动性②提高吸浆过程推动力，石膏的毛细管力要大。③提高泥浆和模型的温度。④采用压力注浆，真空注浆、离心注浆成组注浆、热浆注浆等的强化注浆方式。

(3) 坯体干燥过程有哪几个典型阶段？试列出可以使温度梯度和湿度梯度一致的二种坯体干燥方法，并简述理由。(10分)

答：①升速阶段、②等速干燥阶段、③降速干燥阶段、④平衡阶段

梯度一致：①工频电干燥，由于坯体端面间的整个厚度同时进行加热。②红外线干燥，坯体干燥时所必须的能量由红外线供给，保证坯体内部温度高于外表面温度。

(4) 有的陶瓷产品为了实现某些性能要求晶粒比较细小，假设该陶瓷产品是块体材料（即不