华中科技大学陶瓷学试题库

简答1.简述粘土的化学组成和矿物组成？评价粘土工艺性能的指标有哪些？2．长石在陶瓷工业生产中有何作用？钾长石和钠长石的熔融特性有何不同？3．常压下二氧化硅有哪些结晶态？石英在陶瓷生产中的作用是什么？4．氧化铝有哪些结晶型态？简述氧化铝原料的制备工艺。

5．氧化锆有哪些结晶型态？各种晶型之间的相互转变有何特征？6．碳化硅原料的结晶形态及物理性能。

名词解释1.可塑性――固体在外力作用下发生形变并保持形变的性质。

多指胶泥、塑料、大部分金属等在常温下或加热后能改变形状的特性。

2．触变性――粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低而流动性增加，静置后又能恢复原来状态；或者，相同的泥料放置一段时间后，在维持原有水分的情况下，出现变稠和固化现象。

以上性质通称为触变性。

3．耐火度――耐火度是耐火材料的重要技术指标之一，它表征材料无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能。

简答1.简述粘土的化学组成和矿物组成。

答：粘土的化学组成主要为SiO2、A12O3和结晶水（H2O）。

随着生成的地质条件不同，粘土还含有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O，碱土金属氧化物CaO、MgO，以及着色氧化物Fe2O3、TiO2等。

粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母），等等。

粘土中有益的杂质矿物为石英、长石等，有害的杂质矿物为碳酸盐、硫酸盐、金红石和铁质矿物。

乃粘土矿物常集中于3um以下的颗粒中。

2．评价粘土工艺性能的指标有哪些？答：可塑性、结合性、离子交换性、触变性、膨胀性、收缩性、烧结性能、耐火度。

3．常压下二氧化硅有哪些结晶态？答：二氧化硅在常压下有七种结晶态和一个玻璃态。

它们是α-石英、β-石英；α-鳞石英、β-鳞石英、γ-鳞石英；α-方石英、β-方石英。

4．石英在陶瓷生产中的作用是什么？答：瘠性原料，提供了生坯水分快速排出的通道，增加了生坯的渗水性，有利于施釉工艺，且能减少干燥时间和坯体的干燥收缩。

烧成中石英的体积膨胀可补偿坯体的收缩。

冷却过程中，如在熔体固化温度以下降温过快，坯体中未反应石英（残余石英）及方石英会因晶型转化的体积效应给坯体产生相当大的内应力而产生微裂纹，甚至开裂，影响产品的抗热震性和机械强度。

高温下石英会部分地溶解于液相中，提高液相粘度。

未熔融的石英颗粒构成了坯体骨架，起增强作用，减少坯体变形的可能性。

5．长石在陶瓷工业生产中有何作用？钾长石和钠长石的熔融特性有何不同？答：长石是一种熔剂性原料，高温下熔融，提供K2O、Na2O，有利于成瓷和降低烧成温度；熔融后的长石熔体能够熔解部分高岭石分解产物和石英颗粒，促进莫来石晶体形成和长大，赋予坯体力学和化学稳定性；有助于提高坯体的致密度和减少空隙；是瘠性原料，可缩短坯体干燥时间，减少干燥收缩和变形。

钾长石和钠长石的熔融特性差别：钾长石：异成分熔融，熔融温度较高，熔融温度范围宽，高温下熔体粘度大。

钠长石：同成分熔融，熔融温度较低，熔融温度范围窄，高温下熔体的粘度低。

6．氧化铝有哪些结晶型态？简述氧化铝原料的制备工艺。

答：氧化铝常见的晶型有三种：α-Al2O3，属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体；β-Al2O3，是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物的总称；γ-Al2O3，是氧化铝的一种低温型态，等轴晶系（a＝0.791nm），尖晶石型结构，晶体结构中氧原子呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中。

工业上制取Al2O3的原料为铝土矿，主要步骤为：烧结、溶出、脱硅、分解和煅烧。

铝土矿中的Al2O3成分以一水硬铝石（Al2O3·H2O）、一水软铝石（Al2O3·H2O）和三水铝石（Al2O3·3H2O）等氧化铝水化物的形式存在，它们可以溶解于氢氧化钠(NaOH)中。

这时，铝土矿中的杂质、氧化铁和氧化钛等都不溶于NaOH。

虽然SiO2能溶解，但与氧化钠（Na2O）、氧化铝结合生成纳长石（3Na2O·3Al2O3·5SiO2），后者也不溶解于NaOH中。

将得到的偏铝酸钠(NaAlO2)溶液冷却至过饱和态加水分解，就会析出氢氧化铝（A1(OH)3）的沉淀。

再将它煅烧，即得到工业氧化铝。

工业氧化铝以γ-Al2O3为主，其次是α-Al2O3和少量的β-Al2O3，所含杂质主要是SiO2、Fe2O3、Na2O。

将工业氧化铝或富含铝的原料在电弧炉中熔融，缓慢冷却使晶体析出得到各种电熔刚玉，它的α-Al2O3含量可达99％以上。

7．氧化锆有哪些结晶型态？各种晶型之间的相互转变有何特征？答：ZrO2有三种晶型，常温下为单斜晶系；在约1170℃以上转化为四方晶系；更高温度下转变为立方晶系。

各种晶形的转化关系为：这种转变是可逆的，且单斜相与四方相之间的转变伴随有7％左右的体积变化。

加热时由单斜ZrO2转变为四方ZrO2，体积收缩，冷却时由四方ZrO2转变为单斜ZrO2，体积膨胀。

但这种收缩与膨胀并不发生在同一温度，前者约在1200℃，后者约在1000℃，伴随着晶型转变，有热效应产生。

8．碳化硅原料的结晶形态及物理性能。

答：最常见的SiC晶型有α-SiC、6H-SiC、15R-SiC、4H-SiC和β-SiC型。

SiC的硬度很高，莫氏硬度为9.2～9.5，显微硬度为33.4GPa，仅次于金刚石、立方氮化硼、B4C等少数几种材料。

SiC具有高的导热性和负的温度系数，500℃时热导率l＝67W/(m·K)，875℃时l＝42 W/(m·K)。

SiC的热膨胀系数介于Al2O3和Si3N4之间，约为4.7×10-6/K，随着温度的升高，其热膨胀系数增大。

高的热导率和较小的热膨胀系数使得它具有较好的抗热冲击性能。

简答1.何谓粉体的粒度和粒度分布？2.粒度测定分析的方法有哪些？3.粉体颗粒的化学表征方法有哪些？4.机械制粉的主要方法有哪些？5.影响球磨机粉碎效率的主要因素有哪些？6.化学法合成粉体的主要方法有哪些？答案1.何谓粉体的粒度和粒度分布？答：粒度是颗粒在空间范围所占大小的线性尺寸，这是所有颗粒的平均大小。

粒度分布是指各种不同大小颗粒所占的百分比。

分为频率分布和累积分布。

频率分布表示与各个粒径相对应的粒子占全部颗粒的百分含量；累积分布表示小于或大于某一粒径的粒子占全部颗粒的百分含量。

2.粒度测定分析的方法有哪些？答：显微镜法，筛分法，沉降法，感应区法，X射线法，表面积法，全息照相，超声波衰减，动量传递，热金属丝蒸发与冷却、激光法、显微图像法、电阻法，等。

3.粉体颗粒的化学表征方法有哪些？答：一、粉体化学成分确定（1）分析化学方法（2）X射线荧光技术(X-ray fluorescence technique)(XRF)（3）质谱(mass spectroscopy)(MS)（4）中子激活分析(neutron activation analysis)（5）电子微探针(electron probe microanalyzer)(EPMA)（6）离子微探针(ion probe microanalyer)(IPMA)二、表面化学成分(surface chemical composition)（1）X射线质子发射谱(X-ray photoemission spectroscopy)(XPS)或化学分析电子谱(electron spectroscopy for chemical analysis)(ESCA)（2）俄歇电子谱(Auger electron spectroscopy)(AES)（3）二次离子质谱(secondary-ion mass spectrometry)(SIMS)（4）扫描俄歇电子显微镜(scanning Auger microscopy)(SAM)4.机械制粉的主要方法有哪些？答：机械冲击式粉碎（破碎）；球磨粉碎；行星式研磨；振动粉碎；行星式振动粉碎；雷蒙磨；气流粉碎；搅拌磨粉碎；胶体磨粉碎；高能球磨粉碎；助磨剂。

5.影响球磨机粉碎效率的主要因素有哪些？答：a、球磨机的转速。

b、研磨体的比重、大小及形状。

c、球磨方式。

球磨方式有湿法和干法两种。

d、料、球、水的比例。

e、装料方式。

f、球磨机直径。

g、球磨机内衬的材质。

6.化学法合成粉体的主要方法有哪些？答：化学法合成粉体的方法分为固相法、液相法和气相法。

其中固相法包括热分解反应法、化合反应法、氧化物还原法等；液相法包括沉淀法、醇盐水解法、溶胶－凝胶法、溶剂蒸发法、微乳液法、水热法；气相法包括蒸发-凝聚法（PVD）和气相化学反应法（CVD）。

1．请依据坯料配方：SiO262.10%,CaO0.25%,Al2O33.52%，MgO29.04%，TiO20.08%,R2O0.12%,Fe2O30.08%,ZnO 3.35%选用合适的原料，并计算各种原料的质量百分数。

2．采用钾长石、生粘土、煅烧粘土、碳酸钙和石英作为原料，按下式配制釉料，请计算所需各种原料的物质的量和质量百分数：3．简述制定制釉料配方的主要原则。

4．试计算釉式的配料量。

答案1．请依据坯料配方：SiO262.10%,CaO0.25%,Al2O33.52%，MgO29.04%，TiO20.08%,R2O0.12%,Fe2O30.08%,ZnO 3.35%选用合适的原料，并计算各种原料的质量百分数。

答案略。

2．采用钾长石、生粘土、煅烧粘土、碳酸钙和石英作为原料，按下式配制釉料，请计算所需各种原料的物质的量和质量百分数：答案略。

3．简述制定制釉料配方的主要原则。

答：（1）根据坯体的烧结性质调节釉料的熔融性质；（2）釉料的膨胀系数与坯体膨胀系数相适应；（3）釉料与坯体的化学组成相适应；（4）釉的弹性模量与坯的弹性模量相匹配；（5）合理选用原料。

4．试计算釉式的配料量。

答案略。

简答1．列举陶瓷坯体的基本成型方法。

2．试分析浇注成型过程中影响泥浆流动性和稳定性因素有哪些？3．简述半干压制成型过程中坯体易于出现层裂的原因。

4．可塑成型法具体包括哪些？5．试分析坯体干燥缺陷的常见原因及避免产生废品的措施。

答案1．列举陶瓷坯体的基本成型方法。

答：常用方法有：注浆成型、干压成型、可塑成型；其他成型方法有：纸带成型、滚压成型、印刷成型、喷涂成型、爆炸成型等。

2．试分析浇注成型过程中影响泥浆流动性和稳定性因素有哪些？答：影响泥浆流动性和稳定性因素有：（1）固相的含量、颗粒大小和形状的影响；（2）泥浆温度的影响；（3）粘土及泥浆处理方法的影响；（4）泥浆的pH值的影响。

3．简述半干压制成型过程中坯体易于出现层裂的原因。

答：压制过程中坯体产生层裂，这是一个非常复杂的过程，其影响因素较多且复杂，如坯料本身的影响（颗粒组成、水分、可塑性等等）、操作条件（压机结构、加压操作情况等等）的影响。