无机非金属材料工艺学

无机非金属材料工艺学

第一章 绪论

(一)材料及无机非金属材料的定义和分类

1. 材料的定义和分类

定义：从广义的角度，材料可定义为能够用以加工有用物质的物质。 分类： 按性能和使用用途分类 结构材料

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按化学组成和显微结构分类 功能材料 金属材料 无机非金属材料 有机高分子材料

2. 无机非金属材料的定义域分类

复合材料 定义：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、硼酸盐和非氧化物等物质组成的材料，是除金属材料和有机高分子材料以外的所有材料的统称。 分类：

无机非金属材料胶凝材料天然材料玻璃陶瓷气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料普通玻璃特种玻璃普通陶瓷特种陶瓷以上两种或两种以上材料组成复合材料 3. 无机非金属的特性

在晶体结构上，无机非金属材料组成元素之间的化学键主要为离子键或离子－共价混合键。与化学键为非金属键的金属材料和共价键的有机高分子

材料相比，无机非金属材料有以下特征：

——具有复杂的晶体结构 ——没有自由电子 ——高熔点 ——高硬度 2

——较好的耐化学腐蚀作用 ——绝大多数是绝缘体 ——制成薄膜时大多是透明的 ——一般具有低导热性 ——大多数情况下变形微小 但大多数无机非金属材料具有抗拉强度低、韧性差等缺点 4. 无机非金属材料生产过程的共性和个性 ? 原料

无机非金属材料生产以铝硅酸盐（黏土、长石等）原料、硅质（石英砂等）原料、石灰质原料、铝质原料等为主 主要提供：CaO、SiO2、Al2O3、Na2O等 ? 原料的破碎

无机非金属材料生产所用的主要原料，绝大多数是质地坚硬的大块状物料，为了均化、烘干、配料等工艺过程的需要进行破碎。 ? 粉体制备

粉体具有较高的比表面积、一定的形状及一定范围的颗粒级配，同时在粉体制备过程中，物料得到进一步均化，这些因素对产品的产量、质量有着极为重要的影响。

粉体制备主要应用于水泥和陶瓷的生产过程 ? 成型

无机非金属材料产品由于使用、进一步加工等过程的需要，成型时生产的环节之一。

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陶瓷成型在高温热加工之前 玻璃成型在高温热加工之后 水泥成型主要在使用时，如加工混凝土制品等 ? 烘干

烘干是为了除去物料或坯体中一定量的自由水。

陶瓷成型后的坯体必须经过干燥，才能进行烧成 ? 高温热处理

无机非金属材料工业所用原料具有很好的稳定性和耐高温性，它们相互反应生成心得物质或使其形成熔融体，必须在较高的温度下进行，因此大多数无机非金属材料生产都需要高温热处理。

高温热处理时整个生产过程的核心

（二）典型无机非金属材料

1. 胶凝材料

1.1 胶凝材料的定义和分类

定义：凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有的、一定机械强度的物质，统称为胶凝材料，又称胶结料。 分类：

有机胶凝材料

按组成物质分类

无机胶凝材料

气硬性胶凝材料

水硬性胶凝材料

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1.2 水泥的定义和分类

定义:凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。 分类：

通用水泥

按用途和性能分类

专用水泥特性水泥

硅酸盐水泥系列铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥

按组成分类

硫铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥系列其他：如无熟料、少熟料水泥

水泥的基本特性

——水泥浆具有良好的可塑性，与其他材料混合后的混合物可拥

有适宜的和易性 ——较强的适应性 ——较好的耐腐蚀、防辐射性能 ——硬化后的水泥浆体具有较高的硬度，且强度随龄期的延长而5

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