2004、2005年华南理工大学无机材料工艺原理试题

2004年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）

固溶体，同质多晶体，均匀成核，自扩散。

2.问答题（共40分，每题10分）

（1）烧结和晶粒长大的推动力各是什么？试比较两者的大小？

（2）烧结过程中，晶界遇到气孔时会出现几种情况？

（3）对含有一种非晶相和多种晶相的固体样品，用什么分析方法对各物相进行鉴别？如何安排分析步骤？

（4）举例说明材料结构与性能的关系。

以上不考

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）

①粘土的三大组成：

高岭石，蒙脱石，叶腊石

②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。

③硬质瓷：

高岭土含量多，烧成温度较高，因而莫来石含量也多，瓷及釉面硬度也较其他的瓷高。

④乳浊釉：

在釉层中存在于基础玻璃相性质相同的第二相，使得入射光线在多相的界面上产生复杂的散射、折射、漫反射的光学现象。

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。

（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。

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。

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。

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）

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）

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.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

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}