新型无机材料课件（精选7篇）
新型无机材料课件 篇1
新型无机材料
无机非金属材料是人类最先应用的材料。以硅酸盐为主要成分的传统无机材料体系（如陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等）在国民经济和人民生活中起着极为重要的作用，至今仍然是国民经济重要的支柱产业，仍在继续发展。同时，新材料、新工艺、新装备和新技术也不断涌现。随着现代科学技术的发展，在无机材料领域中展现了一个新的领域—新型无机材料。它是以人工合成的高纯原料经特殊的先进工艺制成的材料，与高新技术发展相辅相成的新型材料。
一、新型无机材料的分类：低维材料、高技术陶瓷、无机生物医学材料。
1、低维材料：低维材料分为零维材料（超微粒子）、一维材料（晶须和纤维）、薄膜。
2、高技术陶瓷：先进结构陶瓷、纳米陶瓷、功能梯度材料、晶体、敏感陶瓷、机敏（智能）无机材料、快离子导体陶瓷、高温超导陶瓷、功能精细复合材料。
3、无机生物医学材料：接近惰性的生物陶瓷、生物活性陶瓷。
二、新型无机材料的制备：
1、低维材料：
⑴超微粒子超微粒子主要有三种制备方法：气相法、液相法和固相法。气相法分为加热法、反应气体导入法和等离子体合成法。液相法分为沉淀法、溶剂蒸发法、微波合成法、水热法、超重力场合成法、超临界流体法等。固相法分为固相反应法、超细机械粉碎法、高能机械球磨法、自蔓延高温合成法等。
⑵晶须和纤维
①不同种类的晶须有不同的制备方法，比如金属晶须主要利用金属盐的氢还原法和金属的蒸发和凝聚两种方法制备；氧化物晶须主要通过蒸汽传递法和化学气相生长法制备；SiC晶须的制备方法主要有SiO2的碳热还原法、以硫化硅为中间体的方法、有机硅化合物的热分解法、升华结晶法、稻壳法等。②纤维的主要制造方法为化学气相沉积法。
⑶无机薄膜无机薄膜的制备方法主要有化学气相沉积法、物理气相沉积法、等离子体技术、溶胶—凝胶法和LB技术等。
2、高技术陶瓷：
陶瓷的制备一般要经过配料、成型、烧结三道主要工序。但是每一种产品由于用途、形状和性能等要求不同和选用的材料不同，最终的化学成分和结构也不同。这样一来，生产工艺也就存在差别。但总体上来说，陶瓷的制备还是有很多相似之处的。在配料工序中，为了使技术陶瓷具有独特的优良性能，陶瓷粉料必须高纯、超细。无团聚、球形、均匀等。目前所用的技术有：溶胶—凝胶法、共沉淀法、水热合成法、前驱体法、有机金属法、等离子体法、激光法、自蔓延合成法等。在成型工序中，首先要进行原料的预处理，包括预烧、预合成；然后是配料预混合、塑化、造粒和悬浮。现在应用的新技术主要有等静压成型、热压注成型、注射成型、离心注浆、压力注浆成型、流延成型和凝胶浇注等。烧结阶段主要是应用常压烧结法、真空烧结法、热压烧结法、热等静压烧结法、气压烧结法、反应烧结法、液相烧结法等，近年来兴起的新技术有：超高压烧结法、等离子体烧结、微波烧结等。
举纳米陶瓷为例：在配料阶段运用的主要方法为爆炸丝法、化学气相凝聚法、微波合成法、超声化学法、激光蒸发—凝聚法等，爆炸丝法是利用金属丝在高压电容器的瞬间放电作用下爆炸形成纳米粉体；在成型阶段的主要方法是干法成型（如连续加压成型、脉冲电磁力成型和超高压成型）和湿法成型（如凝胶注模成型、注浆成型、直接凝固注模成型）；烧结阶段运用的方法为惰性气体蒸发—凝聚加压制备法、真空烧结、快速微波烧结、放电等离子体烧结、高温等静压烧结、热压烧结、超高压低温烧结、爆炸烧结等。
3、无机生物医学材料
无机生物医学材料主要包括接近惰性的生物陶瓷和生物活性陶瓷，所以其制备方法都包含在了前两种新型无机材料中了。
三、新型无机材料的性能
1、低维材料：
⑴超微粒子：超微粒子具有许多独特的物理和化学特性：①巨大的比表面积和表面能；②熔点低：超微粒子比同种物质块体要低得多，并可在较低温度下烧结，这与其巨大的表面积是密切相关的；③磁性强；④光吸收性好：超微粒子的大小比太阳的波长还小，超微粒子对光的反射能力差，因此可以很好的吸光。有些超微粒子可以吸收紫外线，如超微细TiO2吸收紫外线的性能被用于化妆品作为紫外线吸收剂以保护皮肤；⑤活性强，易进行各种化学反应；⑥热传导性能好；⑦强吸附能力和催化活性 超微粒子除了具有巨大的比表面积和表面能，其表面原子还存在许多悬空键，使其具有不饱和性质。这些因素都将导致超微粒子的特殊吸附现象和催化性质。
⑵晶须和纤维由于晶须的结构完整，不含有通常材料中存在的缺陷，诸如孔洞、位错和颗粒界面等，因此密度、强度等都接近完整晶体的理论值，并具有理想的弹性模量和特殊的物理性能。一些金属晶须和半导体材料晶须一般具有特殊的磁性、电性和光学性能，可开发为功能材料。
⑶薄膜 由于固体表面自由能比块材高，是的薄膜表面呈现一些独特的功能：①几何形状效应 块状合成材料一般使用粉末的最小尺寸为纳米至微米，而薄膜是由尺寸为10-10左右的原子或分子逐渐生长形成的。采用薄膜工艺可以研制出块材工艺不能获得的物质（如超晶格材料）。②非热力学平衡过程 真空蒸发、溅射镀膜、离子镀等含有物质的气化和急冷过程，此过程在非热力学平衡状态下进行，可制取在平衡状态下进行，可制取在平衡状态下不存在的物质。由于材料薄膜化后在成分结构上与块材有很大差异，加上形状效应影响，薄膜的力学性能、载流子运输机构、超导特性、磁性以及光学特性等都与块材不同。非平衡状态的薄膜形成工艺，是许多材料很容易形成非晶态结构，特别是在制备超薄膜时，易形成岛状或纤维状多晶结构。③量子尺寸效应 当膜厚与载流子的德布罗意波长差不多时，垂直于表面方向载流子的能级将发生分裂。这种量子尺寸效应为薄膜所特有。
2、高技术陶瓷
⑴先进结构陶瓷 不同材料的结构陶瓷性能不同。①氮化硅陶瓷 氮化硅陶瓷具有高强度、高硬度、热膨胀系数和蠕变小、耐高温、抗氧化、耐磨损、耐腐蚀等独特优异的性能。②赛龙陶瓷 赛龙陶瓷具有较低的热膨胀系数、较高耐腐蚀性、高的红硬性、优良的耐热冲击性能，优异的高温强度和硬度等特点。③碳化硅陶瓷 碳化硅陶瓷具有高温强度高、抗蠕变、硬度高、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、高导热、高导电和热稳定性等一系列优异的性能。
⑵纳米陶瓷 纳米陶瓷具有较高的扩散率、烧结温度降低、硬度强度高、超塑性、电阻高、介电常数高压电性强、非线性光学效应、光伏特性和磁场作用下的发光效应等。
⑶敏感陶瓷 陶瓷是由晶粒、晶界、气孔组成的多相系统通过人为掺杂，造成晶粒表面的组分偏离，在晶粒表层产生固溶、偏析及晶格缺陷；在晶界处产生异质相的析出、杂质的聚集、晶格缺陷及晶格各向异性等。这些晶粒边界层的组成、结构变化，显著改变了晶界的电性能，从而导致整个陶瓷电气性能的显著变化。
四、新型无机结构陶瓷的应用
1、低维材料
⑴零维材料—超微粒子超微粒子在化工领域，轻化工，食品、保健品，医学、农药和生物工程方面，磁记录材料，材料科学，高科技领域，国防军事等领域均具有广泛的应用。如在化工领域催化剂、消光剂等，在高科技领域主要用于火箭固体燃料的添加剂。⑵晶须和纤维①光纤主要用于通信工程，碳纤维通常是与某些基体做复合材料用，比如碳纤维能增强特种耐高温橡胶制成性能良好的隔热材料，用于航天飞机、大型火箭助推器的内衬。②一维纳米材料 碳纳米材料可在纳米管之间的结构基础上设计制造纳米尺度电子元器件，如碳纳米管与金属形成隧道结可用作隧道二极管。还可以利用碳纳米管制成高度各向异性材料，与其他材料制成复合材料增强其导电性等。
⑶薄膜 薄膜材料发展最活跃的一些研究领域是新材料的合成与制备、材料表面与界面的研究、非晶态和准晶态的形成、材料的各向异性研究亚稳态材料的探索等。无机薄膜材料在现代科学技术和国民经济中占有重要地位。成膜技术及薄膜产品在各个领域中有多方面的应用，制备的单晶薄膜、多晶薄膜和非晶态薄膜已在现代微电子工艺、半导体光电技术、太阳能电池、光纤通讯、超导技术和保护涂层方面发挥越来越大的作用，特别是在电子工业领域里占有极其重要的地位，例如半导体集成电路、电阻器、电容器、激光器、磁带等都应用到了薄膜技术。
2、高技术陶瓷
⑴纳米陶瓷纳米陶瓷超塑性的产生和韧性的提高已成为推动纳米材料研究的原动力之一。纳米陶瓷的超塑性在电子、磁性、光学以及生物陶瓷方面有潜在应用。超塑性应用于先进陶瓷净尺寸制备成为可能。在材料工程上，利用陶瓷超塑性变形特性，使陶瓷如同金属一样，可用锻压、挤压、拉伸、弯曲和气压膨胀等成型方法，直接制成精密尺寸的陶瓷零件，以及超塑性连接。纳米陶瓷可能具有的低温超塑性、延展性和极高的断裂韧性，将使其成为兼具陶瓷和金属的优良特性的新的结构和功能材料，在航空、航天、机械、电子信息等众多领域具有无限广阔的应用前景。
⑵功能梯度材料 功能梯度材料的研究和应用目标最初是用作新型航天飞机的热应力缓和型超耐热材料，但随着对功能梯度材料研究的不断深入，其应用的领域越来越广泛。功能梯度材料的应用目前已经涉及电子工程、核能工程、生物医学工程、光学工程、机械工程、化学化工等各个领域。
⑶快离子导电陶瓷 快离子导电陶瓷的应用主要为用作各种电池的隔膜材料和用作固体电子器件。
⑷高温超导陶瓷 高温超导陶瓷的强电应用目前主要集中在传输与配电电缆、大电流引线、变压器、故障电流限制器、高温超导电机、磁悬浮列车和超导磁性存储等方面。高温超导陶瓷的弱电应用主要有无源微波器件、超导量子干涉仪、超导高速逻辑运算元件等。
新材料是知识密集、资金密集的新兴产业，他们中的多数是固体物理、固体化学、冶金学、陶瓷学、生物学、信息等科学的新成就。新材料的发展与新技术密切相关，从新材料的合成与制造来看，往往是利用极端条件或技术作为必要的手段，如超高压、超高温、超真空、超高速冷却等等。新材料是多种学科互相渗透的结果。新材料的特点是品种多、式样多、更新换代快，对性能的要求越来越趋向于功能化、极限化、复合化、精细化。由于新型无机材料的高性能与多功能，使它在信息、航空航天、生命科学等现代科学技术各个领域中，发挥了极其重要的作用，甚至，有人预计21世纪将是“第二个石器时代”。
新型无机材料课件 篇2
利用石粉、工业矿渣、尾矿砂、粉煤灰、沙子、建筑垃圾等百余种无机废渣废料中的任一种为主料, 按比例直接加入胶凝材料和HB型强力发泡剂等, 在常温常压下直接混合搅拌成混合浆状(不使用发泡机),再向模具内浇注即可自然发泡并固化成型,成型的产品内含有大量的均匀封闭小气泡,质轻价廉,具有良好的保温、隔热、隔音和阻燃效果,可广泛用在新型保温节能建材和轻质工艺品方面。
由我公司独创的新型无机材料强力发泡专利技术的特点是:生产过程免烧免蒸,节能降耗;产品切割过程不费力、不费锯、不费料、不污染;常温发泡,工艺简单;发泡均匀稳定,产品体积可根据需要膨胀1-10倍; 泡径的大小可根据需要自由调整;废渣废料利用率可达80%; 产品表面可根据需要做成光亮面或粗糙面,也可带有各种颜色、图案或浮雕,集轻质、高强、保温、隔热、隔音、阻燃、装饰于一体。
利用本技术可生产轻体隔墙隔音板、外墙保温板;生产取代空心砌快和加气混凝土产品;现场制作水罐、粮仓、沼气池的外保温层;各种管道、冷库、烘干室、窑炉等的保温隔热;代替聚苯板用于楼顶和外墙外保温,做屋顶保温时,可直接把浆料倒在屋顶自然发泡成型;封阳台、做新型活动房、蔬菜大棚的保温墙等;替代石膏板和防火板的超薄高强轻体发泡板;生产防火门芯、隔热瓦或超轻工艺品;用作防水材料,利用发泡浆料浇注建筑物的裂缝,防水效果特佳;生产新型无梁楼盖;现场浇筑地暖隔热层;和锯末结合可生产柔性新型防火彩钢板。
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为适应保温市场的迫切需要, 我公司又开发出一种环保型A级防火超轻超强超保温无机发泡板 , 其主要性能为 : 容重196kg/m3,抗压强度0.6Mpa,导热系数0.058 W/m·K,在同行业中处于领先水平,材料成本120元/m3(相当于5㎝厚的保温板成本只有6元/㎡),市场需求广泛。
我们完全可以就地取材, 充分利用当地资源生产出更多的新产品,获得很好的利润回报。
地址:北京市通州区安顺路215号北京远景达新技术有限公司
新型无机材料课件 篇3
【关键词】环保型；多功能；建筑材料
1.环保型多功能无机聚合物新型建筑材料所要具备的功能
要对环保型多功能无机聚合物新型建筑材料做出研究，首先是要明确这种材料应该具备的基本功能。建筑的环保功能不仅单纯的体现在环保，还应该具有一定的节能性，从节能和排放等多个方面起到环保作用。
1.1环保型多功能无机聚合物新型建筑材料应该具备的基本要求
要作为环保型多功能无机聚合物新型建筑材料，首先应该具有环保性和一定的节能性。在此基础上，这些建筑材料应该具有耐腐蚀性、质地致密、寿命长、装饰性强等功能。
因为是从建筑环保的功能出发，这些材料的必须具有一定的环保型和节能性，才能够使建筑具有环保功能。具有耐腐蚀性和寿命长的特点，才可以延长材料的使用周期，减少材料的更换，从使用数量上降低浪费，从而增加环保建筑的环保功能。
1.2材料的生产应该具有环保性
以传统的木材为例，用木材进行建筑构造，对木材的需求非常大，在一定程度上极大了对树木的砍伐，从另一方面造成了生态环境的恶化。同时，木材的材料在一定环境下，比如潮湿的环境中，容易腐蚀，使用周期并不长，时常需要维护和更换，进一步加大对木材的需求。
因此，这种传统的材料就不具有相当的环保性。环保型多功能无机聚合物新型建筑材料首先在生产上就具有环保性，而不是像传统木材一样需要对生态环境进行破坏来得到材料。
现如今的无机聚合物建筑材料，是胶凝材料，通过一定的技术手段得到的，在生产过程中，已经极大的降低了对环境的破坏。并且，这种材料具有一定的可持续性和可再生性，一般不会对环境造成不可修复的破坏。
1.3材料应该具有一定的节能性
环保型多功能无机聚合物新型建筑材料除了应该在生产环节具有环保性外，在使用过程中，也应该具有一定的节能性。
节能，是促进环保中不可缺少的一部分。降低能源消耗，从而减少对环境的污染和破坏，减少对环境资源的索取。环保型多功能无机聚合物新型建筑材料本身应该能够进行一些有机作用，给室内提供一定的能源补充，降低原有的能源消耗。
例如智能化建筑中能够自我调节室内温度的墙壁，在墙壁中加入一定的材料，就能够使墙壁具有一定的调温功能，使室内温度始终维持在适宜的温度。有了这种功能，就能够减少空调的使用，从而降低能源消耗，也减少了因为空调而排放出的有害物质。
2.现有的环保型多功能无机聚合物新型建筑材料
随着科学技术的不断发展，现阶段环保型多功能无机聚合物新型建筑材料的研发已经取得了一些实质性的进展，并且已经被逐渐运用到了新兴建筑中。
2.1无机耐腐蚀岗石
无机耐腐蚀岗石，是一种人造石材，其具有與大理石相类似的装饰效果，被广泛的应用于室内和外工程高品质装饰装修中。
这是一种典型的无机聚合物材料，在具有高品质装饰功能的基础上，它还具有耐高温、耐酸碱腐蚀和高放火性能的特点。拥有这些特点，也就使其具有较长的使用周期，减少了维护和更换的工作。这也就从一定程度上降低了材料的消耗，减少了对大自然的索取，起到了环保的作用。
2.2无机耐腐蚀地坪
与无机耐腐蚀岗石的主要功能相同，无机耐腐蚀地坪的主要功能是耐酸碱腐蚀。其主要被运用于电子厂、化工厂和机械工厂等厂房以及酸碱处理池和污水处理池等操作场所。
与有机类的地坪相比，其更加的耐腐蚀，使用寿命也更长，也就减少了更换和维护中需要的材料。同时，因为其是无机聚合物，在与酸碱物质的接触中，不会产生相应的化学反应从而释放有毒的气体，极大的有利于环保。
2.3无机聚合物混凝土
无机聚合物混凝土是近年来国内外在建筑工程、环境工程领域受到极大关注和重视的新型胶凝材料。
在生产方面，无机聚合物混凝土主要以工业废渣为主，价格低廉的同时，能够有效的处理工业废渣，减少工业废渣对环境的污染。同时，无机聚合物混凝土在生产过程中所需要的能源较少，释放的废气也较少，有效的降低了二氧化碳等物质的排放。
这种材料就是从生产的角度上具有明显的环保性，不仅能有效降低对自然资源的索取，还能够消耗工业废渣，减少废气排放，极大的有利于环保。
除了上述三种材料外，无机聚合物水泥、无机纳米复合材料等等也是现有的环保型多功能无机聚合物新型建筑材料。这些材料都是具有一定的环保功能，从建筑材料的生产、使用等各个方面起到建筑的环保功能，本文在此不再赘述。
3.环保型多功能无机聚合物新型建筑材料发展的方向
虽然现有的环保型多功能无机聚合物新型建筑材料已经有了一定的基础，并且已经被逐渐的运用到新兴的环保型建筑中。但其始终还处于发展的初级阶段，还有着众多需要完善的地方。
3.1进一步降低生产中的能源消耗和废气排放
以上述的无机耐腐蚀岗石为例，虽然这是一种具有高耐腐蚀性的环保建筑材料。但在生产这种材料的过程中，因为工艺技术等各种原因，所需要的能源和资源还较多，虽然比传统材料具有明显的环保性，但还能够从能源资源的消耗上，提高它的环保性。
同时，在环保型多功能无机聚合物新型建筑材料生产过程中，部分新型材料在生产中所排放的废弃仍然不可避免。虽然这些材料在使用中的环保性能较高，但在生产过程中，对环保的破坏较为严重。
降低材料生产中的能源和资源消耗，减少废气等物质的排放，是从环保型多功能无机聚合物新型建筑材料生产的角度上进行发展。
3.2考虑材料的节能功能
上文已经提出，环保型多功能无机聚合物新型建筑材料应该具有一定的节能功能，就如上述中可以调节室内温度的材料一样，这种功能也应该作为无机聚合物建筑材料发展的一个方向。
要最大程度的发挥环保型建筑材料的环保功能，除了在生产角度降低能源消耗以外，更应该考虑的是赋予这些材料节能功能。通过一定的化学反应，替代原本需要消耗能源才能够实现的功能，从而降低能源消耗，降低废气和有害物质的排放，从而增加建筑的环保性。
4.结束语
环保型多功能无机聚合物新型建筑材料，是未来环保型智能建筑不可缺少的材料，能够对环保和生态环境有极大的助益。目前，这种材料已经有了一定的发展，取得了一定的成绩。但在实际中还存在较多的问题，其发展的方向和潜力非常巨大。本文已经提出了一些发展方向，这就需要极大的技术支持，需要不断研发，为环保型建筑的发展做出贡献。 [科]
【参考文献】
[1]於斌.新型节能环保功能性建筑材料的性能研究[J].中国建筑金属结构，2013（22）.
无机材料工学 篇4
1、定义：无机非金属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。包括氧化物、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无机材料。主要包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料等。
2、分类
（1）传统无机非金属材料 由SiO2及其硅酸盐化合物为主要成分制成的材料。
（2）新型无机非金属材料指经过微观结构设计、精确化学计量、先进制备技术而达到不含有害元素且具有特定性能的材料。
二、无机非金属材料生产过程的共性
1、原料来源丰富 主要是天然非金属矿物。（1）粘土(Al2O3·2SiO2·2H2O)
（2）石英SiO2（3）长石(K2O·Al2O3·6SiO2等)（4）铝钒土(Al2O3·nH2O)、硅线石(Al2O3·SiO2)（5）方解石、泥灰岩、白垩、石灰石(CaCO3)和硅灰石(CaO·SiO2)等（6）菱镁矿(MgCO3)、滑石(Mg3[Si4O10]（OH）2)和白云石(CaCO3·MgCO3)等
2、粉料的制备与运输
因原料大多来自天然的硬质矿物，要使其重新化合、造型，必须进行矿物的破(粉)碎，再利用粉料配料，然后才能进行各种热处理或成型。
3、脱水和干燥
1、原料；
2、料浆；
3、成型后的制品。目的都是要从物料和制品中将水分除去→输送、储存和其他环节处理
4、成型
目的是将粉体制成某种形状，使其成为具有一定机械强度和准确尺寸的坯体
5、高温加热(热处理)原料稳定、耐高温→生成高度稳定的物质，都在高温下进行。大部分无机非金属材料生产都有加热过程，而且是整个生产的核心过程。
三、原料
粘土：粘土是一种颜色多样，细分散的一种或者多种含水铝硅酸盐矿物的混合体。
1、粘土的组成
粘土的性能取决于粘土的组成，包括粘土的 化学组成、矿物组成 和 颗粒组成 1．
1、粘土的化学组成
主要化学成分为SiO2、A12O3和结晶水（H2O）。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。1.2、粘土的矿物组成
粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体。粘土矿物主要为：
高岭石： 1:1 型层状结构硅酸盐。特点：吸附能力小，可塑性和结合性较差，杂质少、白度高、耐火度高。
蒙脱石：2:1 型层状结构。特点：蒙脱石显著的特点是能吸收大量的水，体积膨胀；离子交换能力强；膨润土可塑性大，触变厚化性强，严重影响泥浆性能；随外界环境的温度和湿度而变化，引起Ｃ轴膨胀与收缩。
伊利石：2:1型层状硅酸盐。一般可塑性低，干后强度小，干燥烧成收缩小，烧结温度低，烧结范围窄。一般在800℃左右开始烧结，完全烧结温度在1000～1150℃ 1.3、粘土的颗粒组成
颗粒组成：粘土中含有的不同大小颗粒的体积百分比含量。颗粒很细，小于l～2um。<1um的细颗粒愈多，则可塑性愈强，干燥收缩大，干后强度高，而且烧结温度低，（比表面积大，表面能高）片状比杆状堆积面积大，塑性大，强度高。
2、石英多晶转变的体积效应：
一级转变（重建性转变）的体积变化大，但由于其转化速度慢，体积效应小，且在高温下有液相存在，对坯体影响不大。
二级转变（位移性转变即纵向系列之间的转变）的体积变化小，但转化速度快，瞬间完成，体积效应大，无液相，对坯体影响大，必须严格控制。
四、粉体制备
1、研磨时间过长对粉体的影响？
在粉碎过程中,当物料的粒度达到一定细度时,如果继续研磨下去,就会出现粒度不但不会越来越细,反而越磨越粗,且这种现象随着超细粉碎的进展而越来越普遍，称为过粉磨现象。固体物料的粉碎首先主要是依靠机械作用的碰撞、研磨导致物料颗粒的粒度变小,比表面积增大。在粒度逐渐细化的过程中,如果物料得不到充分分散,那么又会在同一个机械作用(当然还有其它作用,如范德华作用、双电层静电作用等)下,促使物料颗粒的团聚,从而增大表观粒度,减小比表面积。当达到颗粒尺寸达到极限值，进一步延长粉碎时间是徒劳的，只会提高燃料的消耗和电力消耗，增加生产成本。
五、成型
1、浮法成型的特点及工艺制度？
浮法是指玻璃液漂浮在熔融金属表面上生产平板玻璃的方法。特点是玻璃质量高(接近或相当于机械磨光玻璃)，拉引速度快，产量大，厚度可控制在1.7~30mm，宽度目前可达5.6m，便于生产自动化。浮法成型的工艺制度：
(1)玻璃液通过坎式宽流槽流人锡槽；温度约1100℃。
(2)摊平抛光区，温度在1050~900℃，玻璃液粘度为102.7~103.2Pa·s。连续均匀流入锡槽的玻璃液浮在锡液表面，摊平并被抛光，摊平抛光过程所需的时间约为2min。
(3)徐冷区，温度由900℃降至850℃，玻璃液粘度从103.2Pa·s变为104.25Pa·s。
(4)拉薄区，温度从850℃降至700℃，玻璃液粘度为104.25~105.75Pa·s。在该粘度下，表面张力使玻璃变厚作用已不明显，受拉力作用玻璃易于伸展变薄，且厚度、宽度几乎按比例减小。
2、玻璃的退火目的，包括的工艺阶段及各阶段的要点？
消除玻璃制品在成型或热加工后残留在制品内的永久应力的过程称为退火。
目的是防止炸裂和提高玻璃的机械强度。熔铸耐火材料和铸石等成型后也都要经过退火。玻璃制品的退火包括加热、保温、慢冷及快冷四个阶段。加热阶段：把制品加热到退火温度。加热速度可以较快。
保温阶段：消除快速加热时制品存在的温度梯度，并消除制品中所固有的内应力。慢冷阶段：防止在降温过程中由于温度梯度而产生新的应力。慢冷阶段的结束温度，必须低于玻璃的应变点。
快冷阶段：指应变温度到室温这段温度区间。保证制品不致因热应力而破坏的前提下，可以尽快冷却玻璃制品。
六、脱水与干燥
1、湿扩散与热扩散的区别？
湿扩散是指在水分浓度差的作用下，水分从物料内浓度高的的地方向浓度低的地方的迁移过程。湿扩散速率与物料制品的厚度有关，因此减薄制品的厚度可以提高干燥速率。热扩散是指在温度差的作用下，水分从物料内温度高的地方向温度低的地方的迁移过程。用内部加热方式，物料内部温度高于表面温度，热扩散成为干燥的动力。
2、干燥速率的影响因素
（一）外扩散速率
干燥介质及生坯表面的蒸气分压、干燥介质及生坯表面的温度，干燥介质的流速和方向，生坯表面粘滞气膜的厚度、热量的供给方式、干燥方法。
1、干燥介质的温度
干燥介质的温度t↑，物料与介质的温度差△t↑，传热速度↑，传热量Q↑，干燥速度v↑
2、干燥介质的湿度
介质的相对湿度Ψ↓，水分汽化速度↑，干燥速度w↑。
3、干燥介质的流速
介质的流速w↑，q对流↑，干燥速度v↑；流体与物料表面的层流底层厚度δ层↓，对传热、传质都有利。
4、干燥介质与物料的接触面
干燥介质与物料的接触面F↑，干燥速度v↑。
5、物料的性质、结构
物料的性质、结构不同，它的化学组成与水的结合方式不同，有的物料以非结合水为主，有的物料以结合水为主。物料中结合水↑，干燥时间↑，干燥速度↓。
6、物料的水分量
物料的初水分、终水分、临界水分决定着等速阶段、降速阶段的长短，影响干燥时间，即影响干燥速度。
7、干燥机的构造
合理的尺寸、结构型式，良好的密封和操作情况，以及适当地提高回转烘干机的转速，将有利于提高干燥速度速度，缩短干燥时间。
（二）内扩散速率
内因：含水率、生坯的组成与结构等；外因：生坯温度；内扩散：湿扩散、热扩散。湿扩散速率与物料制品的厚度有关，因此减薄制品的厚度可以提高干燥速率。热扩散用内部加热方式，物料内部温度高于表面温度，热扩散成为干燥的动力。应尽可能采用内部加热方式或其它使热扩散能够成为干燥动力的加热方式。
七、烧成
1、烧成与烧结的比较? 烧成过程:将坯体在一定的条件下进行热处理，坯体经过一系列的物理—化学变化，形成预期的矿物组成和显微结构，从而固定外形并获得所要求性能指标的陶瓷产品的过程。陶瓷的高温热处理过程:烧成.烧结是一种利用热能使粉末坯体致密化的技术，是指多孔状陶瓷坯体在高温条件下，表面积减小、孔隙率降低、机械性能提高的致密化过程。如果侧重考虑高温下粉料填充空隙的过程:烧结
2、低温与快烧的作用，降低烧成温度的工艺措施？ 低温与快烧的作用（1）节约能源
燃料费用占生产成本30%。
1、烧成温度每下降100℃，单位燃耗节省13%。
2、烧成时间每缩短10%，产量可增加19%，单位制品热耗可降低4%。
（2）充分利用原料资源
降低原料成本。地方性原料、低质原料、某些新开发的原料：低熔点成分、来源丰富、价格低廉。（3）提高窑炉与窑具的使用寿命
烧成温度在较大幅度降低，可以减少匣钵的破损和高温荷重变形，延长其使用寿命。
（4）缩短生产周期、提高生产效率
快速烧成，素烧为60分钟，釉烧为40分钟，总的烧成时间不到2小时。
（5）低温烧成，有利于提高色料的显色效果，丰富釉下彩和色釉的品种。
（6）快速烧成可使坯体中晶粒细小，从而提高瓷件的强度、改善某些介电性能。降低烧成温度的工艺措施（1）、调整坯、釉料组成 主要通过引入添加剂（烧结助剂）碱金属、碱土金属氧化物，碱金属氧化物会降低粘土质坯体出现液相的温度和促进坯体中莫来石的形成。（2）、提高坯料细度
颗粒越细则烧结活性越大、烧结温度越低
3、满足快速烧成的工艺条件？
（1）坯、釉料能适应快速烧成的要求
坯料：A、干燥收缩和烧成收缩均小；B、坯料的热膨胀系数要小；C、导热性能好；D、少含晶型转变的成份。
釉料：A、化学活性强，以利于物理化学反应能迅速进行；B、始熔温度要高些；C、高温粘度比普通釉料低些，而且随温度升高粘度降低较多，以便获得平坦光滑无缺陷的釉面；D、膨胀系数较常规烧成时小。
（2）减少坯体入窑水分、提高坯体入窑温度。（3）控制坯体厚度、形状和大小。
（4）选用温差小和保温良好的窑炉。小截面窑炉（5）选用抗热震性能良好的窑具
八、陶瓷
1、陈腐作用主要体现在以下几个方面：
（1）通过毛细管的作用，使坯料中水分的分布更加均匀。
（2）在水和电解质的作用下，粘土颗粒充分水化和离子交换，一些非可塑性的硅酸盐矿物（如白云母，绿泥石，长石等），长期与水接触发生水解变为粘土物质，从而使塑性提高。（3）粘土中的有机物，在陈腐过程中发酵或腐烂，变成腐植酸类物质，使坯料的可塑性提高。
（4）陈腐过程中，还会发生一些氧化还原反应，例如；FeS2分解为H2S，CaSO4还原为CaS，并与H2O及CO2作用生成CaCO3和H2S，产生的气体扩散、流动，使泥料松散均匀
2、釉层的作用以及釉与玻璃的异同点有哪些？ 釉的作用：
（1）使坯体对液体和气体具有不透过性，不吸湿、不透气；（2）改善外观质量，增加艺术性（3）防止沾污坯体
（4）在釉下装饰中，釉层还能起到保护画面
（5）改善陶瓷制品的机械性质、热性能、电性能等。釉与玻璃的异同： 相同点： 各向同性，没有明显的熔点，具有光泽，硬度大，能抵抗酸和碱的侵蚀（氢氟酸和热碱除外）等。不同点：
（1）微观组织结构和化学组成的均匀性都较玻璃为差（2）釉不单纯是硅酸盐，有时还含有硼酸盐或磷酸盐（3）化学组成沿横断面的分布亦有不同程度的差异（4）Al2O3的含量远多于一般玻璃（5）熔融温度范围宽
3、提高釉层的适应性，从哪几方面考虑？
坯釉适应性是指陶瓷坯体与釉层有互相适应的物理性质（主要是热膨胀系数匹配），釉面不致龟裂或剥落的能力。
要提高坯釉的适应性，应从控制釉层应力的性质和应力的大小入手。
（一）坯釉膨胀系数
坯釉膨胀系数的差值是釉层出现应力的来源，选择釉料组成时，希望其膨胀系数接近于坯体而稍低于坯体。
（二）坯釉中间层
对调整坯釉之间的差别、缓和釉层中应力的作用、改善坯釉的结合性起一定作用（1）可以降低釉的膨胀系数，消除釉裂；（2）若中间层生成与坯体性质相近的晶体有利于坯釉的结合；（3）釉料溶解坯体表面，使界面粗糙，提高釉的粘附能力。
（三）釉层的弹性和抗张强度
釉层的弹性是抵抗和缓和釉层应力的另一个因素，其作用是：消除坯、釉膨胀系数差异所引起的缺陷；补偿机械力作用所产生的危害。釉的抗张强度和釉的弹性模量往往交织在一起影响釉面开裂。釉的弹性模量低，抗张强度高。釉层也不一定开裂。当釉的抗张强度低而弹性模量大时,稍受应力就可能使釉层开裂。釉层的弹性大，好。釉的抗张强度大，好。
（四）釉层厚度 当坯釉组成不变时，釉层中产生的应力和其厚度密切相关，釉层的厚薄在一定程度上影响坯釉的适应性。薄釉层有利于坯釉结合：（1）因薄釉层在烧成时组分改变相应大，α釉降低得也大；（2）中间层相对厚度增大；（3）薄釉层的弹性也较厚釉层好。釉层也不可太薄，否则易造成干釉缺陷
九、玻璃
影响玻璃化学稳定性的因素（１）玻璃组成的影响
硅氧含量愈多，硅氧四面体[SiO4]互相连接程度愈大，玻璃的化学稳定性越高。以SiO2、Al2O3、ZrO2最为显著。（２）温度与热处理的影响
温度的升高，侵蚀速度增加。退火时间增长和退火温度提高，化学稳定性增加。（３）表面状态的影响
新断口的表面化学稳定性最低。用表面处理的方法（采用无机、有机涂膜）来提高玻璃的化学稳定性。
玻璃体的缺陷有哪些，各自产生的原因及解决办法？ 气泡、结石、条纹和节瘤。
（一）气泡
分为（1）一次气泡：熔制过程中澄清不良造成。采取措施：
1、提高澄清温度；
2、调节澄清剂用量；
3、降低窑内气体压力；
4、降低玻璃与气体界面上的表面张力。
（2）二次气泡 物理原因：降温后的玻璃液又一次升温超过一定限度，原溶解于玻璃液的气体由于温度升高引起溶解度降低，析出十分细小、数量很多、均匀分布的二次气泡。化学原因：与玻璃的化学组成和使用原料有关。解决办法：
1、稳定的熔制温度制度；
2、气氛；
3、窑压。
（3）耐火材料气泡 来源：
1、耐火材料空隙中的气体被排到玻璃液；
2、耐火材料与玻璃液的某些反应形成气体。防止：
1、提高耐火材料质量；
2、稳定熔窑作业制度。
（二）结石
1、配合料结石 结石的产生与配合料的制备质量，熔制时的加料方式和熔制工艺制度有关。
2、耐火材料结石
原因：
1、受到侵蚀剥落；
2、高温时与玻璃液作用；
3、滴落物夹带到制品中。解决措施：合理选择优质耐火材料；避免熔化温度过高；避免助熔剂用量过大。
3、析晶结石
原因：
1、晶体形成和生长的温度范围；
2、化学组分不均匀。
避免：合理的玻璃化学组成；制定合理的熔化制度和成形制度；合理的熔窑结构。
（三）条纹和节瘤
1、熔制不均匀引起的条纹和节瘤；
2、窑碹玻璃滴引起的条纹和节瘤；
3、耐火材料被侵蚀引起的条纹和节瘤；
4、结石熔化引起的条纹和节瘤
10、耐火材料
耐火度：耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质。耐火度不低于1580℃的材料才能算是耐火材料。
耐火材料的定义 传统：耐火度不小于1580℃的无机非金属材料；ISO：耐火度不小于1500℃的非金属材料及制品。
荷重软化温度是指耐火材料在一定的重力负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度。
荷重软化点：以压缩0.6％时的变形温度作为被测材料的荷重软化开始温度。
硅砖的生产工艺要点
（1）原料：SiO2含量不低于97％的硅石（主要矿物是石英），不煅烧；废硅砖，约20%；（2）矿化剂，轧钢皮、石灰乳；（3）压制成型；
（4）烧成困难(相变、液相少)，不超过1430℃，弱还原，低温缓冷（晶型转变）。
耐火材料与玻璃材料的生产过程有何异同？ 耐火材料的生产过程与陶瓷基本相同。
（一）原料的选择和加工
1.耐火原料的选择 具有高熔点的单质、化合物以及高耐火度的矿物。2.原料的煅烧 原料煅烧有：活化烧结、轻烧、二步煅烧及死烧等。
（二）坯料的制备和混练
1.坯料的制备（1）颗粒配合 坯料的颗粒组成对坯体的致密度有很大影响。考虑颗粒配合，“两头大，中间小”。（2）结合剂 半干压制法要求坯料具有足够的结合性，要加入纸浆废液、结合粘土或石灰乳。（3）混练 使两种以上不均匀物料的成分和颗粒度均匀化，最终达到混合均匀。（4）陈腐
简单的塑化处理方法之一是困料（陈腐）。
（三）成型
大多采用干法、半干法成型。
无机非金属材料1 篇5
1.无机非金属材料：是以某些元素的氧化物，碳化物，10.石英在陶瓷生产中发挥的主要作用。7.试述陶瓷三大原料之一的长石的化学式、结构式氮化物，卤素化合物，硼化物以及硅酸盐，铝酸盐，答：①在烧成前是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作及作用。
磷酸盐，硼酸盐等物质组成的材料，是除有机高分用，能降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变答：化学式子材料和金属材料以外的所有材料的统称。形。结构式
2.熔块釉：在制釉过程中，把一些毒性原料或易溶于②在烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消坯体收缩的影响，钾长石K2O·Al2O3·6SiO2水的原料预先制成不溶于水或微溶于水、无毒的硅当玻璃质大量出现时，在高温下石英能部分熔解于液相中，K[AlSi3O8]
酸盐熔块。增加熔体的粘度，而未熔解的石英颗粒，则构成坯体的骨钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2
3.生料釉：直接以釉料配方称料混合磨细的釉料。架，可防止坯体发生软化变形等缺陷。Na[AlSi3O8]
4.二次烧成：分两种，一种是“高温素烧，低温釉烧”，③在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很大的影响，合钙长石CaO·Al2O3·2SiO2一种是“低温素烧，高温釉烧”，目的是为了减少釉理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体的强度，否则效果相反，Ca[Al2Si2O8]
面和产品的其他缺陷。同时，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。钡长石BaO·Al2O3·6SiO2
5.开始烧结温度：粘土在加热过程中，体积开始剧烈④在釉料中二氧化硅是生成玻璃质的主要成分，增加釉料Ba[Al2Si2O8]
变化气孔率明显减少时的温度。中石英含量能提高釉的熔融温度，并减少釉的热膨胀系数。①长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，是
6.示性矿物组成：坯料配方组成以纯理论的粘土，石同时它是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化学坯料中碱金属氧化物（K2O、Na2O）的主要来源，英，长石等矿物来表示的方法。侵蚀性的主要因素。能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和
7.耐火度：材料在高温下，虽已发生软化而没有全部
三、问答题 降低烧成温度 ②熔融后的长石熔体能溶解部分熔融，在使用中所能承受的最高温度。1.试述坯—釉中间层对坯釉适应性的影响。高岭土分解产物和石英颗粒 ③长石熔体能填充
8.触变性：粘土泥浆或可塑泥团在静置以后变稠或凝答：①降低了釉的膨胀系数，消除釉裂②若中间层生成了于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙 固，当受到搅拌或振动时，粘度降低而流动性增加，与坯体性质相近的晶相，则有利于坯釉结合；反之，则不④在釉料中长石是主要的熔剂 ⑤长石作为瘠性再放置一段时间后又能恢复原来状态，这种性质称利于坯釉结合③有熔解了部分坯体表面，并渗入坯体，坯原料，在生坯中还可以缩短坯体干燥时间，减少为触变性。釉接触面积增大，有利于釉的粘附，增加了坯釉适应性。坯体的干燥收缩和变形等。
9.混凝土：是由胶凝材料，水和粗，细骨料按适当比2.试述陶瓷工业用二氧化硅原料主要结晶矿物—石英随温8.试述提高坯料可塑性的措施。
例配合拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的具有度变化发生晶型转化的情况。答： 提高坯料可塑性的措施有：①将粘土原料进所需形状，强度和耐久度的人造石材。答：石英类原料在加热过程中会发生复杂的多晶转变，同行淘洗或长期风化 ②将润湿的粘土或坯料长期
10.水泥：加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空时伴随体积变化，这是使用石英类原料时必须注意的一个陈腐 ③将泥料进行真空连泥 ④加入无机或有机气中硬化又能在水中硬化，并能将砂，石等材料牢重要性质。具体见书无非材料22页 塑化剂。
固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料。3.试述我国传统细瓷生产的主要原料—瓷石的主要成分及9.试述陶瓷配料的主要依据。
二、简答题 其作用。答：①充分考虑产品的物理化学性能和使用性能
1.简述釉的组成（按其在釉中所起的作用）。答：绢云母、石英为主要成分或未风化岩石状矿物是多种要求 ②参考前人的经验和数据 ③了解各种原料答：① 网络形成剂：作用是氧化物在釉层中以四面状物的集合体，石英40~40%；长石 5~30%；绢云母15~30%；对产品性能的影响 ④应满足生产工艺的要求⑤ 体的形式相互结合的不规则网络 高岭石 0~10%。可塑性不高，结合强度大，但干燥速度了解原料的品味、来源和到厂价格。
②助熔剂：这类成分能促进高温分化反应，加速高快，一般玻化温度在1150~1350C之间，烧成温度较宽。烧10.试述釉料配方常用的助熔剂并给出使用注意事熔点晶体化学键的断裂和生成共熔物。成时能生成莫来石及玻璃相，起促进成瓷及烧结作用，还项。
2.在陶瓷生产中对坯料质量有哪些基本要求？ 可以用于配制釉果。答：① CaO主要由方解石、大理石、白云石、答：要求有：配方准确，组分均匀，细度合理，气4.试述玻璃的两大结构学说，并比较两者的不同。石灰石、白垩、硅石灰、钙长石等引入。一般用孔少。答：玻璃的两大结构学说，是晶子学说和无规则网络学说。量不超过18%，否则导致釉层湿透，形成无光釉 ②
3.简述真空练泥的作用。晶子学说认为玻璃是由无数“晶子”所组成。晶子是具有MgO主要由菱镁矿、白云石、滑石等引入。以菱答：可排除泥饼中的残留空气，提高泥料的致密度晶格变形的有序排列区域，分散在无定形介质中，从“晶镁矿引入时，MgO用量一般不超过3%，否则釉面和可塑性，并使泥料组织均匀，改善成形性能，提子”部分到无定形部分是逐步过渡的，两者之间并无明显难以控制，与CaO同时引入时，对于高温瓷来说高干燥强度和成瓷后的力学强度。界限。无规则网络学说认为像石英晶体一样，熔融石英玻一般应使CaO/MgO摩尔比小于1 ③ Li2O、Na2O、4.简述耐火材料的使用性质。璃的基本结果单元也是硅氧四面体[SiO4]，石英玻璃是由K2O来源于锂云母、锂辉石、钛酸锂、硅酸锂、答：耐火度，荷重软化温度，高温体积稳定性，耐[SiO4]作为结构单元，相互连接而成的三度空间网络，但锆酸锂、碳酸锂等。Li2O引入少量效果就很好，热震性，抗渣性，耐真空性，制品形状规整性和尺[SiO4]的排列是无序的，缺乏对称性和周期性的重复，故Na2O与K2O一般同时引入，其最佳摩尔比为2~4寸的准确性。不同于晶态石英结构。前者强调了不连续性、微不均匀性④ZnO直接以氧化锌或碳酸锌引入，一般用量
05.简述陈化的作用。和有序性；后者强调了玻璃中多面体间排列的连续性、均不宜过多，且ZnO在使用前，要经过1250~1280C
答：陈化即陈腐，作用有：使坯料中水分更加均匀，匀性和无序性。的高温煅烧⑤PbO其有毒，且易挥发，对提高坯料的可塑性，5.试述粘土在陶瓷生产中的主要作用。生铅釉，如果操作不当，易被还原，使釉面呈现
6.玻璃退火和淬火的目的是什么？各包括几个阶答：粘土在陶瓷中的作用：①粘土可塑性是陶瓷坯泥赖以灰黑色。一般做熔块釉使用⑥ B2O3 由硼砂、段？ 形成的基础②粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性硼酸、硼钙石、硼镁石、方硼石引入。用量适当答：退火的目的是为了减小和消除玻璃的永久应力③粘土一般是细分散颗粒，同时具有结合性，这可在坯料否则热膨胀增大，并降低釉的耐酸和抗水侵蚀能
0和提高玻璃的光学均匀性，包括加热，保温，慢冷，中结合其它瘠性原料使坯料具有一定干燥强度，有利于坯力。B2O3在1000C左右时挥发加快，故在配方设
快冷四个阶段。淬火的目的是？ 体的成形，另细分散度颗料与较细瘠性原料相结合，且可计时，需要考虑此项损失⑦BaO 有碳酸钡、7.粘土矿物的按照成因分类。得到较大堆积密度而有利于烧结④Al2O3 形成莫来石，决定硫酸钡、氯化钡引入。钡的化合物大部分有毒，答：可分为：①原生粘土：是母岩风化崩解在原地烧成程度⑤粘土形成陶瓷主体原料。使用时注意。
残留下来的粘土②次生粘土：是由风化形成的粘土，6.试述轻质耐火材料的优缺点，并列举至少三个生产轻质耐
经雨水河流的冲刷与漂流及有时外加风力的作用以火材料的方法。
后，迁移到盆地或水流缓慢的湖泊沼泽地沉积下来，答 ：轻质耐火材料优点是，热导率低，可节省材料消耗；
而形成的粘土层。可以快速升温和冷却，提高设备生产效率；减轻炉体质量；
8.坯料的类型有哪些？ 降低环境温度，改善劳动条件。缺点是，气孔率较大，组
答：有长石瓷，绢云母瓷，骨灰瓷，滑石瓷。织疏松，抗渣性能差，熔渣会很快地侵入砖体气孔内，使
9.玻璃的通性是什么？ 之碎裂；力学强度低，耐磨性能差；热稳定性不好。生产
无机材料在现代社会的角色 篇6
前言
社会的进步和发展离不开无机非金属材料，从远古的石器时代到现在的生活，人们离不开材料，无机材料也一直伴随着人类文明的发展。
在我们日常的生活中，随处可见无机材料的存在，它们利用自身的性质发挥着特别的作用：在交通工具中，有内燃机的陶瓷，汽车的挡风玻璃；在楼房屋子中，有水泥混凝土，以及房子的玻璃；就连日常用的化妆品当中也含有一定的滑石粉……
社会的进步需要材料的新进展，每个国家都会花巨大的人力物力财力做科学研究，探索着材料科学界的奥秘，因此，材料得以长期有效的发展。
无机材料的应用
汽车用陶瓷材料
随着轻量化，节能减排的推行，以及市场对汽车性能要求的不断提高，新型材料在汽车上的应用越来越普遍，以下将对新型材料在汽车上的应用进行简要解析。
陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀以及在导电与介电方面的特殊性能。利用陶瓷材料制作某些汽车部件，可改善汽车部件的运行特征达到汽车轻量化的效果，因而得到了一定程度的应用。这里主要介绍陶瓷材料在汽车发动机零部件上应用的情况。
日本汽车公司在重型载货汽车用柴油机（排量1.5L）的基础上开发了陶瓷复合发动机系统，使功率提高10％，燃料消耗率降低30％。日本五十铃发动机厂研制的陶瓷发动机，采用Si3N4制造气阀头、活塞顶、汽缸套、歧管、蜗轮增压器叶片、转子、轴承等，能经受1200℃高温，取消了散热器和冷却装置，起热效率提高48％。
美国通用汽车公司在其所制成的2.3L柴油机上，采用陶瓷钢套、气门头、燃烧室、排气门通道、气缸盖、活塞顶以及用陶瓷涂镀的气门摇臂、气门挺杆、气门导管和滑动轴承，并已经在轿车上做了20290km路试；用Si3N4陶瓷制造的蜗轮叶轮，其热膨胀系数是金属的1／3，利用这一特点，采用热压肯和钎焊相结合的方法把陶瓷叶轮和金属轴连接起来，使陶瓷叶轮的惯性力矩比金属叶轮减少了1／3，使涡轮增压器的动态响应性提高36%。
此外，为了有效地利用陶瓷的耐磨性，开发了陶瓷凸轮轴和陶瓷摇臂镶块。陶瓷凸轮轴的滑动部位采用ZrO2或SiC，其他部位用金属管制成。陶瓷部位与金属部位的结合采用硬钎焊和扩散法。凸轮接触面部位融接陶瓷片的铝摇臂，大大提高了摇臂寿命。陶瓷片是用微米级的Si3N4粉未在1500℃的高温下烧结而成的。长20mm，宽20mm，厚5mm的带筋陶瓷片，其筋条插进摇臂中。其浇注工艺是把陶瓷片放在摇臂铸型中，然后浇入600℃铝溶液，利用铝的环固紧镶片。
另外，利用陶瓷的绝缘性、介电性、压电性等特性制作汽车陶瓷传感器，已成为汽车电子化的重要方面。沼气池用玻璃钢
沼气是农村建设生态家园的纽带，它不光能解决农村环境污染问题，供应人们生活能源，更重要的是还能提供有机肥料，有机肥的施用可以提高农产品质量。通过“一池三改”建设，更能改善农户生活环境的卫生状况。但从推广沼气至今，沼气行业一直受到建池难、出料难、维护难、产气率低的制约，发展缓慢，形成沼气池实际使用寿命短，综合利用率低的局面。而玻璃钢沼气池的使用，从根本上解决了建池难、维护难、产气率低的难题。
玻璃钢沼气池主要生产原料为HR-191不饱和树脂、中碱玻璃纤维布。玻璃钢是一种高分子复合材料，用这种材料制作沼气池，易成型，便于工厂化生产，建池速度快，沼气池整体密封性能好，具有抗拉、抗压、抗弯曲、抗腐蚀、使用寿命长等优点。玻璃钢沼气池池型为球形，池体由上下两个半球组成，并分别设有出气孔、进料口、水压间（出料口），池体轻，便于运输和安装。
玻璃钢沼气池作为一种产品，它的使用获得了国家的认可。国家农业部2009年3月9日第1177号公告颁布了玻璃钢沼气池中华人民共和国农业行业标准，即NY/T1699-2009《玻璃纤维增强塑料户用沼气池技术条件》，自2009年5月1日起实施。这个标准的出台，意味着我国沼气池建设步入工业化时代，标志着我国户用沼气池进入标准化生产、规范化使用、健康化发展的新级阶段。
玻璃钢沼气池具备如下优点：
1.强度好重量轻，运输安装方便。玻璃钢沼气池，产品强度好，重量轻，6M3产品重量140千克左右。池体由两个半球形组成，可叠装，搬运方便，安装快捷，一经安装即可使用。2.力学性能好，不易变形开裂。冬天气温较低时，地面结冻有可能导致混凝土沼气池的损坏，而玻璃钢沼气池具有一定的弹性，不会被冻土挤裂。玻璃钢沼气池整体性强，在使用过程中不会因沉降而造成进出料间开裂。
3.气密性好、产气率高。相关研究结果与实际应用情况表明，以往沼气池产气率低，很重要的原因是沼气池密封性差。采用玻璃钢材料制作的沼气池，密封性能好，完全能做到不渗水、不漏气。所以产气率高。
4.价格适宜，易于为农民接受。玻璃钢沼气池因工艺先进，故成本不高，售价与混凝土沼气池造价相近。而使用效果优于混凝土沼气池，且建设施工方便快速。一组工人（两人）一天可以组装6～8套玻璃钢沼气池。
5.使用寿命长。玻璃钢沼气池抗老化、耐腐蚀，经测算有效使用寿命可达新型材料沼气池—玻璃钢沼气池 20年以上。
6.操作方便、易于维修和管理。玻璃钢沼气池可以配备抽拉式出料器，采用勤投料勤出料的管理模式，可方便地抽出底部沉渣，且使用期间无须做内部维修，即使气室部位需要进行维修，也可掘开覆土从外部修补，非常简单。玻璃钢沼气池的日常管理与混凝土沼气池的管理一样，无特殊要求。
混凝土结构的研究
一、混凝土耐久性的重要性 混凝土的耐久性是其抵抗大气影响、化学侵蚀和其他劣化过程而长期维持其性能的能力。在结构设计中,耐久性被看成是结构所需的一种功能而不是其固有的内在性能,所以耐久性又被定义为结构及其部件在各种可能导致材料性能劣化的外加因素作用下、并在预期的使用年限内维持其所需功能的能力。而结构及其部件的使用年限（或工作寿命）则是建造完工或生产制成以后,在预定的使用和维修条件下,所有功能均满足预定要求的期限。
长期以来,我国各种土建工程在其设计中对于结构的耐久性和使用年限未能给予足够的重视,其中虽有计划经济年代物资匮乏、经济短缺而无力作更多长远考虑的一面,而对混凝土材料耐久性的认识不足可能更为主要。从世界范围看,混凝土结构虽然已有百年历史,但大量地应用于各类工程则不过50年。混凝土材料在不少环境条件下远不如当初设想的那样耐久,问题不断暴露后一直到20世纪70年代才逐渐引起发达国家的高度重视。随着可持续发展观念的日益觉醒,以及土建工程规模不断扩大并向海洋等更加恶劣的环境中延伸,混凝土作为全球用量最大的人造材料,人们对其结构耐久性的需要就变得更加关切。混凝土结构的耐久性是困扰当今世界各国的普遍问题,并非我国所特有。如果说存在差异,则在于这一问题至今尚未引起国内有关部门和广大设计人员的足够重视,我们未能像许多发达国家一样,随着问题的暴露和认识的深化,将它列为土木工程领域中的头等大事进行研究,积极采取相应对策,并及时修订和补充技术标准来指导工程实践。
二、混凝土耐久性的现状
1、为了满足现代混凝土需要,现行水泥规范对水泥的组成成分作了大的变化,水泥颗粒直径越来越细:与早期的低标号水泥相比,近年来生产的水泥硅酸三钙、铝酸三钙的含量越来越高,导致在极短时间内的水化反应激烈,直接带来混凝土的高水化热、高温差、高收缩量等问题。水泥在较短时间内放出的大量热量,大体量结构(如箱梁)外围的保温隔热不可能达到理想的状态,内外温差伴随极高的早期强度,造成混凝土内部微裂缝的出现,从而影响后期强度及工作性能。
2、混凝土的组成结构发生了很大变化:由于机械化施工、泵送工艺的特殊要求,混凝土的塌落度、骨料粒径都发生了不利于耐久性的变化。混凝土的塌落度的提高,骨料粒径的降低,势必要求在混凝土中增加水泥浆体的含量,通过多种外加剂掺入提高其和易性,水泥用量的增加,进一步加剧水化热,增加徐变及收缩变形;大量相容性不好的外加剂也是混凝土耐久性的隐患。
3、外掺合料已成为现代高性能混凝土不可缺少的重要组成部分:混凝土掺合料是指以粉煤灰、矿渣微粉、硅灰及其他火山质材料经研磨加工后的矿物超细粉,粒径<10μm。超细矿粉具有以下特性: ①表面能量高;②对水泥孔隙的微观填充作用;③化学活性提高。大量试验研究及工程实践表明,掺合料的加入,能改善混凝土的微观结构,增加混凝土的密实性,降低透水性和透气性;对减少水化热、低收缩、徐变作用明显;掺合料还可提高混凝土塌落度,改善混凝土的可施工性能。因此,活性超细矿粉掺合料,是提高现代混凝土耐久性行之有效的措施。但矿物掺合料的加入,会降低混凝土的早期强度,影响施工进度,在一些对施工工期要求较高的工程,特别是在对预应力箱梁的悬臂浇筑施工中,施工单位往往难以接受,这也客观上造成了大量近年建造的这些结构的混凝土耐久性出现劣化的现实。
三、加强混凝土耐久性的具体措施。为解决混凝土的耐久性问题,从20世纪80年代中期起,众多发达国家投入大量资金和人力,掀起了以耐久性为基本要求的高性能混凝土材料的发展研究。混凝土结构的耐久性设计方法也成为研究的重点方向,大体说来,加强混凝土的耐久性可以从以下几方面入手: 1、要注意原材料的选择
（1）水泥。水泥类的材料的强度和工程性能,是通过水泥砂浆的凝结、硬化形成的,水泥石一旦受损,混凝土的耐久性就被破坏,因此水泥的选择需要注意水泥品种的具体性能,选择碱含量小、水化热低、耐用消费品热性、抗腐蚀性、抗冻性能好的水泥,并结合具体情况进行选择。水泥强度并非是决定混凝土强度和性能的唯一标准,因此,工程中选择水泥强度的同时,需要考虑其工程性能,有时,其工程性能比强度更重要。
（2）集料与掺合料。集料的选择应考虑其碱活性,防止碱集料反应造成的危害,集料的耐蚀性和吸水性,同时选择合理的级配,改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土密实度。大量研究表明了掺粉煤灰、矿渣等混合材能有效改善混凝土的性能,改善混凝土内孔结构,填充内部空隙,提高密实度,高掺量混凝土还能抵制碱集料反应,因而掺混合材混凝土,是提高混凝土耐久性的有效措施。、混凝土的设计应考虑耐久的要求（1）混凝土配比的设计配合比设计在满足混凝土强度,工作性的同时应考虑尽量减少水泥用量和用水量,降低水化热,减少收缩裂缝,提高密度实度,采用合理的减水剂和引气剂,改善混凝土内部结构,掺入足量的混合料,提高混凝土耐久性能。
（2）结构构件应按其使用环境设计相应的混凝土保护层厚度,预防外界介质渗入内部腐蚀钢筋。
（3）结构的节点构造设计也应考虑构件受局部损坏后的整体耐久能力。
（4）结构设计尚应控制混凝土的裂缝的开裂宽度。3、混凝土工程施工应考虑结构图耐久性
混凝土的拌制尽量采用二次搅拌,裹砂法、裹砂石法等工艺,提高混凝土拌合料的和易性,保水性,提高混凝土强度,减少用水量,大体积混凝土的浇筑振捣应控制混凝土的温度裂缝,收缩裂缝、施工裂缝,建立混凝土的浇筑振捣制度,提高混凝土密度和抗渗性,重视混凝土振捣后的表面工序,并加以养护,以减少混凝土裂缝。混凝土的施工过程对控制构件外观裂缝、施工裂缝至关重要,应加强施工质量管理,特殊季节施工的混凝土结构,尚应采取特殊措施。、结构在使用阶段, 应注意检测、维护和修理, 对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程更应如此, 建立检测和评估体系,及时发现, 及时修理, 确保混凝土结构的正常使用。以上几种方法对加强混凝土和耐久性有很大帮助。结束语 材料与我们的生活息息相关，轻质高强等多种特殊的要求指引着材料的前进方向，促使科学家们为研究事业而付诸努力，保持社会的和谐稳定发展。无机材料在生活中也是随处可见，使无机材料多元化，色彩化也是当今的追求，在材料行业蕴藏着巨大的潜力，为可持续发展不断的更新提高材料的事使用寿命，节约能源，让我们的社会生活更加的完美。参考文献：
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[3] 张金迎, 周晓军.陶瓷材料在汽车上的应用（浙江大学 机械与能源工程学院）
新型无机材料课件 篇7
在这种背景下, 营口天瑞新型建筑材料有限公司在董事长贾恩荣先生的带领下, 对此进行了大胆的探索。经过多年的努力和实践, 他们终于成功地研发出了具有优良保温与防火性能的QT无机复合保温材料, 并坚持在外墙外保温工程上进行推广与应用, 从而取得了非常可喜的成绩。
一、建筑节能势在必行
建筑外墙通常被人们俗称为“建筑物的外衣”, 对于建筑物内部的保温有着非常重要的作用。随着世界性能源危机和生态环境的进一步恶化, 建筑保温节能产品已引起业内人士的普遍关注, 并得到了日益广泛的应用。
众所周知, 建筑节能不仅仅是建筑节能法规的颁布执行, 它的实现还涉及一个庞大的产业群体, 其中保温隔热材料与制品是影响建筑节能一个重要的影响因素。建筑保温材料的研制与应用越来越受到世界各国的普遍重视, 新型保温材料不断的涌现。从建筑保温材料的材质和品种上看, 国内外对以聚苯乙烯为主要原料的保温材料研究相对广泛, 但绝大部分都是在板材领域, 如聚苯板、钢丝网架夹芯复合内外墙板、金属复合夹芯板等。虽然聚苯板作为保温材料在使用中具有良好的保温效果, 但由于板材的特点使得聚苯板在施工中与主体联接时以点固定为主、面固定为辅, 板材之间要进行必要拼接、粘结, 不适应外形较复杂的建筑物的保温, 施工工艺较复杂, 综合成本高。同时由于聚苯板的憎水性与常规的亲水性材料不适应, 导致其面层以外的后续施工质量不易保证, 容易出现面层砂浆开裂、脱落、空鼓等质量问题, 因此对建筑物的外装饰如面砖、涂料的使用或施工构成了很大的制约。不定型的发泡浆体保温材料可以克服板材类的这些不足, 因此其构成了建筑保温隔热材料的重要组成部分。
目前, 西方发达国家在浆体保温材料研制开发方面是以轻质多功能复合浆体保温材料为主。此类浆体保温材料的各项性能较传统浆体保温材料明显提高, 如具有较低的导热系数和良好的使用安全性及耐久性等。同时这类复合浆体保温材料又具有优异的功能性, 如无氟里昂阻燃型聚氨酯泡沫复合浆体保温材料、超轻质全憎水硅酸钙浆体保温材料等, 可以满足不同使用条件的要求。此外国外非常重视保温材料工业的环保问题, 积极发展“绿色”保温材料制品, 从原材料的准备 (开采或运输) 、产品生产及使用以及日后的处理问题, 都要求最大限度地节约资源和减少对环境的危害。保温材料工业是国外资源重新回收利用的一个很成功的典型, 它节约了自然资源, 降低了废弃物流动环境的压力, 同时在生产过程中消耗较少的能量。
从行业整体情况来看, 我国的保温材料目前尚处于发展调整时期, 虽然取得了一些可喜的进步, 但总体上技术水平落后, 尤其浆体保温材料的研究开发方面, 更是相对落后。目前我国大量应用在土建工程上的浆体保温材料仍然是以传统单一浆体保温材料为主, 其导热系数偏大, 吸水率很高, 抗裂性、耐侯性差, 施工时需多次成活, 施工效率低下, 保温砂浆为现场配制, 其质量不易控制和保证。应用有很大局限性。另外, 中国作为一个发展中的大国, 工农业正呈现出蓬勃发展的新局面, 我国和其它发展中国家一样面临环境污染日益加剧的问题。
因此, 如何利用工业的废弃物开发出性能优异的保温材料实现节能降耗、节约资源、减少环境污染, 是当前我国浆体保温材料研究的热点, 是适合中国国情的保温材料研究方向——这也是营口天瑞新型建筑材料有限公司所要努力进行科技创新与突破的重点。
二、自主创新锐意进取
营口天瑞新型建筑材料有限公司位于营口市中小企业创业园区。为了顺应国家建筑节能与防火安全形势的需要, 董事长贾恩荣先生以“国家兴亡是我的责任”为口号, 从2002年起自选项目、自我投资、自主研发新型建筑保温材料。
经过几年时间的科技攻关, 他们终于在2006年成功地研制开发出了既保温又防火的新型建筑保温材料——QT无机复合保温材料, 并获得国家专利。
据介绍, QT无机复合保温材料是以闭孔球状波化微珠、矿物质纤维、无机胶凝材料为主要原料, 通过添加聚苯乙烯、脲醛、酚醛等有机泡沫颗粒和其他功能组分制成的用于建筑物保温隔热工程的干拌混合物。根据产品的干密度, QT无机复合保温材料可以划分为Ⅰ型 (180~200kg/m3) 和Ⅱ型 (240~260kg/m3) 。产品广泛适用于建筑物的内墙、外墙、间隔墙、楼梯间、电梯间、楼板、地面、屋面以及地热等保温隔热工程。
概而言之, QT无机复合保温材料以废弃聚苯乙烯颗粒为主要的保温骨料, 将其加以回收利用, 既有利于资源的可持续使用又有利于治理“白色垃圾”净化生态环境, 同时此材料生产过程中没有废气、废渣、废液的产生, 生产工艺简单, 噪音很小不会影响工人的健康。材料中所使用的组分, 要考虑到无刺激性和放射性, 在生产、施工及使用过程中安全、无害。经辽宁省建设厅科技成果评估, 该项产品及其制作工艺填补了国内空白, 在国际上也处于同类产品的领先水平。
2010年6月28日, QT无机复合保温材料Ⅱ荣获辽宁省建材行业技术革新一等奖;同年11月18日, 营口天瑞新型建筑材料有限公司和营口市质量技术监督局组织有关专家对营口天瑞新型建筑材料有限公司负责起草的企业标准《QT型无机复合保温材料》进行了审查, 并顺利通过。
2011年11月20日, “QT无机复合保温材料推广应用汇报研讨会”在辽宁省营口红运大酒店正式召开, 重点讨论营口天瑞新型建筑材料有限公司研发的QT无机复合保温材料的推广应用情况及发展前景。通过这次会议, QT无机复合保温材料不仅引起了国家、省市主管部门和专家学者的高度重视, 也吸引了众多建筑设计、开发、施工企业以及业内同行的广泛关注。
那么, QT无机复合保温材料与传统保温材料相比, 有哪些突出的优点呢?
三、绿色产品优点突出
随着人们环保意识的不断加强, 人们选择使用绿色产品的愿望越来越强烈。目前在全球的生产和消费领域已迅速形成了一股绿色浪潮, 据专家估计:在未来十年内, 绿色产品有可能成为世界主要商品市场的主导产品。目前较权威的观点认为绿色产品是指在其寿命周期中通过采用先进的技术能经济地满足用户功能和使用性能的要求, 同时实现节省资源和能源、减小或消除环境污染, 且对劳动者 (生产者和使用者) 具有良好保护的产品。
绿色建筑材料是绿色产品中的一大种类, 但其科学和权威的定义目前仍在研究确定阶段。绿色建筑材料的概念来自于生态环境材料, 其主要特征首先是节约资源和能源;其次是减少环境污染, 避免温室效应与臭氧层的破坏;第三是容易回收和循环利用。作为生态环境材料一个重要分支, 按其含义绿色建筑材料应指在材料的生产、使用、废弃和再生循环过程中以与生态环境相协调, 满足最少资源和能源消耗, 最小或无环境污染, 最佳使用性能, 最高循环再利用率要求设计生产的建筑材料。
具体而言, QT无机复合保温材料作为一种典型的绿色产品, 具有以下几个方面的突出优点。
1. 技术先进性
QT无机复合保温材料采用了特殊的EPS颗粒改性工艺, 使废弃的EPS能够被大量的利用, 通过科学的使用外加剂和增强纤维使用材料的各项性能都达到目前国内同类产品的先进水平。传统的浆体保温材料, 其吸水率很大, 抗裂性, 耐候性差, 应用有很大的局限性, 施工时需要多次成活, 施工效率低下, 且多为现场配制, 其质量不易控制和保证。
QT无机复合保温材料充分利用EPS耐化学腐蚀性优良, 不吸水, 韧性大, 抗裂性好等特点, 采用特殊的技术工艺实现其与无机胶凝材料有效的复合, 是一种导热系数小、施工方便、使用安全的粉体散状涂抹式保温材料。它的保温隔热性施工性好, 可减少施工成活次数, 提高施工效率。抗裂性, 耐侯性有显著提高, 应用于外保温, 突破传统保温砂浆现场配制, 质量不易控制的缺陷。
QT无机复合保温材料是涂抹式保温材料, 能与基体形成一个整体, 不存在类似板材与墙体间形成的空腔;同时靠材料自身的高粘结性, 能够彻底解决负风压对保温层的破坏。本材料以无机材料及耐腐蚀的EPS为主, 自身耐老化性能好。使用时在保温层外面辅以抗裂砂浆和贴瓷、涂料等, 减小了外界环境对保温层侵蚀破坏作用, 因此本产品耐老化使用寿命长、维护费用低。
2. 绿色环保性
绿色环保性是指材料在整个寿命周期内对环境的综合影响。QT无机复合保温材料是以废弃的聚苯乙烯颗粒作为保温骨料的, 因此使这些资源再生利用, 同时减少“白色垃圾”对环境的影响, 起到净化环境的作用。材料的生产工艺、设备简单, 能耗低, 而且生产基本是就地取材, 运输能耗小。材料生产中很少采用不可再生和枯竭资源。
材料的生产具有工艺简单, 对生产条件要求不高等特点, 基本没有化学反应发生, 不需要高温及燃料, 没有“废渣”、“废液”、“废气”的排放。生产过程清洁, 原材料中不含有对人体有害的组分, 确保生产人员的安全。生产噪音小, 不会影响生产人员身体健康及周边居民的正常生活。
3. 经济适用性
一个产品若不具备用户可接受的价格, 就不可能走向市场。因此, 所谓的经济适用性包括材料寿命周期成本和材料寿命周期效益两个方面。
从这个角度而言, QT无机复合保温材料与传统的建筑节能材料相比, 不仅具有成本低廉的特点, 而且材料的使用寿命也更长。
QT无机复合保温材料在其生产及使用过程中, 最大程度的节约资源和能源, 没有环境污染, 具有技术先进性、绿色性、经济性的显著特点, 因此属于绿色建筑材料的范畴。它的成功研制适应了当前社会对建筑产品的要求, 对环境的保护做出了较大的贡献。
随着QT无机复合保温材料的不断发展和完善, 必将对环境材料的发展起到一个推动作用。
四、实践验证前景广阔
经过近几年的实例工程, 营口天瑞新型建筑材料有限公司实现了对QT无机复合保温材料近300万平米的应用, 保温效果良好, 全部达到了理论上的设计要求, 因此应用前景非常广泛。