无机非金属资料
3.1无机材料概述
1.定义：
无机非金属材料:以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤化物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。
无机非金属材料学:一门多学科相互交叉的新兴科学,主要研究无机非金属材料的成分、制备工艺、组织结构、材料性能和使用性能四个要素,以及它们之间相互关系的科学。
2.晶体的宏观特征：自范性，F(晶面数)+V(顶点数) = E(晶棱数) +2；均匀性（源于周期性均匀排布）；物理性质的异向性；稳定性，固定熔点；对称性
3.晶体的微观特征：短程有序，长程也有序，具点阵结构
4.非晶的宏观特征：只有玻璃转化温度，无固定熔点；无规则多面体几何外型，可制成玻璃体，丝，薄膜等特殊形态；物理性质各向同性；均匀性（源于原子无序分布的统计性规律，无晶界）。
5非晶体的微观特征：长程无序，无平移对称性；短程有序，双体概率分布函数
6.传统无机材料
优点：抗腐蚀，耐高温，高强度
缺点：质脆，经不起热冲击，抗拉强度低，韧性差
7.现代科学对无机材料的要求：高强度，耐高温，特殊性能（有利于无机材料的发展）
新型无机材料的
电学特性：一些新型无机非金属材料可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板。
光学特性：有些新型无机非金属材料能发出各色的光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。
生物特性：有些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植入人体内。人造牙齿、人造骨骼，已应用于医疗。
课堂练习：
?晶体和非晶体的宏观性质差别体现在哪几个方面？
?简述晶体和非晶的微观结构差异。
?列举五种你所知的无机非金属材料。
思考题：阐述传统无机材料和新型无机材料的特性差别。
?谈谈无机非金属材料与人类文明的关系
3.2 典型无机材料——玻璃
1.玻璃简介：
（1）玻璃：由熔融体经冷却、固化而成的非晶态固体
玻璃态：非晶态固体的一种。技术词典定义:“从熔体冷却,在室温下还保持熔体结构的固体物质状态”。广义：单质/有机/无机玻璃；狭义：无机玻璃
（2）类型：
——普通玻璃硅酸盐玻璃，用石英砂、纯碱和石灰石共熔而制得的一种无色透明的熔体Na2CO3+CaCO3+6SiO2=Na2O?CaO?6SiO2+2CO2↑
——特殊玻璃改变普通玻璃的化学组成或对玻璃特殊处理，得到各种特殊性能的玻璃（3）玻璃态的物理通性：非晶特性：各向同性；无固定熔点；
玻璃特性：介稳性；性质变化的连续性和可逆性
（4）玻璃的结构-含义：玻璃结构：离子或原子在空间的几何配置及它们在玻璃中形成的
结构形成体
近代玻璃结构的假说：晶子学说，无规则网络学说，凝胶学说，五角形对称学说，高分子学说
（5）.玻璃的结构假说：晶子学说（兰德尔，1930）
基本观点：玻璃由无数“晶子”组成，分散于无定形介质中，且“晶子”部分到无定形部分过渡是逐步完成的，两者无明显界线，是高分散晶子的集合体。
评价：玻璃微观不均匀性的首次揭示，描述玻璃结构近程有序的特点。
不足之处：晶子尺寸太小，无法用x-射线检测晶子的含量、组成。
（6）玻璃的结构：无规则网络学说(查哈里阿明森,1932)
基本观点：近程有序与晶体相似，形成氧离子多面体(三角形、四面体)，多面体间顶角相连形成三度空间连续网络，为拓扑无序。
评价：玻璃为宏观均匀、远程无序的结构，呈各向同性
不足之处：对分相研究不利，不能完满解释玻璃的微观不均匀性和分相现象
（7）玻璃的结构-假说两种学说的异同点
相同点：玻璃为近程有序、远程无序结构的无定形物质
不同点：晶子假说着重于玻璃结构的微观不均匀和有序性（短程有序）
无规则网络学说着重于玻璃结构的无序、连续、均匀和统计性（长程无序）
2.玻璃的常见类型
（1）石英玻璃
硅氧四面体[SiO2]呈顶角相连的三维网络
主体氧化物SiO2（决定性作用）
当R2O或RO加入玻璃中，由于增加O/Si比例，使O/Si比为主的三维结构破坏，导致性质变化。
（2）钠钙硅玻璃
结构：熔融石英玻璃中加入碱金属氧化物(如Na2O), Si-O网络发生断裂，碱金属离子处于非桥氧附近的网穴中，性能不好，无实用价值。
解决方法：加入CaO使玻璃的结构和性质改善，得到性能优良的钠钙硅玻璃。
（3）硼酸盐玻璃
硼氧三角体[BO3]相接的硼氧三元环集团，低温下呈由桥氧连接硼氧三角体和硼氧三元环形成的向两度空间发展的网络，属层状结构。
引入RO或R2O，产生硼氧四面体[BO4]，形成碱硼酸盐玻璃，平面的层状结构立体的架状结构，网络加强。
“硼氧反常性”：与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，引入RO或R2O后，玻璃的各种物理性质向相反的方向变化
3.玻璃的性质：
（1）粘度：面积S的二平行液层，以一定速度梯度移动所需克服的内磨擦力f
影响因素：温度：T低时粘度大
成分：增粘：SiO2,Al2O3,ZrO等；降粘：R2O,PbO,CdO,Bi2O3,SnO减高温粘度，增低温粘度:碱土金属氧化物增低温粘度，降高温粘度: Li2O,ZnO,B2O3等
（2）表面张力和密度：
表面张力：玻璃与另一相接触的相分界面上，在恒温、恒容下增加一个单位的表面时所做的功。提高表面张力：Al2O3, La2O3, CaO, MgO。降低表面张力：K2O, PbO, B2O3, Sb2O3等
密度：与化学组成、温度和热历史有关石英玻璃的密度最小(2000 kg/m3)，普通的钠钙硅玻璃为2500-2600 kg/m3
（3）力学性能：
机械强度：抗压/抗折/抗张/抗冲击强度等。影响因素：组成、缺陷、温度、应力。解决方法：退火、钢化、表面处理与涂层、微晶化、复合
硬度：物体抵抗其他物体侵入的能力。影响因素：化学组成。解决方法：加入氧化物SiO2>B2O3>(MgO,ZnO,BaO)>Al2O3>Fe2O3>K2O>Na2O>PbO
脆性：当负荷超过玻璃的极限强度时立即破裂的特性
（4）热学性能；热膨胀系数。影响因素：温度、化学组成、热历史
（5）化学稳定性：抵抗气体、水、酸、碱、盐和各种化学试剂侵蚀的能力，分为耐水性、耐酸性、耐碱性等。影响因素：化学组成、热处理、温度、压力
（6）光学性质：
着色原理：光能激发使电子从低能量轨道跃迁至高能量轨道。即从基态跃迁到激发态。基态和激发态间的能量差处于可见光的能量范围时，相应波长的光就能被吸收，呈现颜色
常见离子着色剂：棕黄色：钛；深棕色：少量钛、铁或钛、锰共同作用；绿色：钛、铜、Cr3+；黄绿色：Cr6+；深紫色：锰；淡蓝色：钠钙玻璃中加入铁；深蓝色：钴
4．玻璃的生产工艺：
（1）原料的粉碎、过筛：主要原料：SiO2、Na2O 、CaO 、Al2O3、MgO 等五种成分，为引入上述成分而使用的原料。辅助原料：为使玻璃获得某种必要的性质，或为加速玻璃熔制过程而引入的原料
（2）按配方称料、混合
（3）在熔窑中将物料熔融、澄清：过程：在坩埚窑或池窑中进行。温度：普通玻璃：1300-1600℃，低熔点玻璃：600-1200℃
（4）匀质化；
（5）成型加工：
成型：将熔融玻璃加工成有一定几何形状和尺寸的玻璃制品的工艺过程。
成型方法：压制、吹制、拉制、加工成纤维、压延、浇注和烧结法
（6）热处理：
热处理的目的：消除内应力（玻璃制品生产中，表面及内部经受急剧和不均匀温度变化,表现：强度降低、破裂）；消除特性不均(结构不均一，表现：性质变化)
热处理的方法：退火；回火；化学强化
5.用玻日璃生产方法：吹制法，压制法
6.特种玻璃与与传统玻璃(Na2O-CaO-SiO2系统)的组成差别：成分变化；形状变化；玻璃态的变化；功能的变化；制备工艺的变化
7．特种玻璃的功能性类别：光学功能玻璃；电磁功能玻璃；热学功能玻璃；力学功能玻璃；化学功能玻璃；生物功能玻璃
8.变色玻璃(光致变色玻璃):在适当波长光的辐照下改变其颜色，而移去光源时则恢复其原来颜色的玻璃
变色原理：在玻璃原料中加入光色材料制成。两种不同的分子或电子结构状态，在可见光区有两种不同的吸收系数，在光的作用下，可从一种结构转变到另一种结构，导致颜色的可逆变化
?课堂练习
?什么是硼氧反常性？
?玻璃的着色原理是什么？
?玻璃属何种结构？具有哪些特性？
作业题
?玻璃热处理的目的是什么？方法有哪些？
?试解释玻璃结构的两种学说，其异同点？
?试列举几种特殊玻璃的应用。
3.3典型无机材料———陶瓷
? 人类发展史的里程碑，最早不用大自然的现成材料而制成的器具 ? 恩格斯：陶器为新石器时代的开始标志
? 我国是世界上最早生产陶器的国家。有黑陶、白陶、彩陶等多个品种。 “世界奇观兵马佣”：在烧成的陶胎上彩绘而成
? 瓷器由陶器脱胎而来, 要求比制陶器高，需要纯净的粘土作原料，烧制温度也相对
高。
? 瓷器：中华文明的象征。在许多拉丁语系国家中，“瓷器”和“中国”都以“CHINA ”
这同一种字母拼音表示。
1.陶瓷简介：定义：以无机非金属天然矿物或化工产品为原料、经原料处理、成型、干燥、烧成等工序制成的产品。
发展阶段：传统陶瓷；特种陶瓷；纳米陶瓷 2. 特种陶瓷与普通陶瓷的主要区别 .
区别
传统陶瓷
特种陶瓷
原料 天然矿物
人工精制合成（氧化物、非氧化物）
成型
注浆、可塑成型 压制、热压铸、注射、轧膜、流延、等静压成型
烧
成 <1350℃，燃料以
煤、油、气为主 结构陶瓷常需约
1600℃高温烧结，功能陶瓷需精确控制温度，燃料以电、气、油为主
性
能 以外观效果为主
以内在质量为主，常呈现耐磨、耐腐蚀、耐高温等
加工 一般不需加工 切割、打孔、研磨和抛光
用
途
炊、餐具、陈设品
宇航、能源、冶金、交通、电子、家电等
3.陶瓷的结构
（1）结构：多晶
根据物相的类型分类：
单相多晶体：典型单相多晶陶瓷结构，由单一的、规则的多面体形晶粒组成
多相多晶体
（2）显微组织：
晶体相(主相，决定性能的主要因素)
玻璃相(烧结胶粘剂，副作用：降低烧结温度、抑制晶粒长大、填充气孔，应严格控制，越少越好)
气孔相空隙(生产过程）低密度、高保温、可减震；低强度、高介电损耗、差绝缘) 裂纹(大晶粒的热膨胀过程)
4.陶瓷的结构特点：化学稳定性好；耐酸碱侵蚀；抗高温氧化；制备工艺简单；组成可变，控制组成，获得性能
5.陶瓷的生产工艺：混合，成型，干燥，烧结，冷却，陶器
（1）原料选择
可塑性原料：高岭土、木节土、瓷土、膨润土。。。
非可塑性原料：石英、长石、熟料、瓷粉。。。
熔剂原料：长石、滑石，钙、镁碳酸盐。。。
（2）坯料制备
原料经拣选、破碎后，配料、混合、细磨等工序后得到的具有成形性能的多组分混合物。制备三步曲：
★原料处理：预烧：帮助碎化原料；减少坯料收缩；改变结构形态；稳定晶型
精选：经分离、提纯、除杂，更符合质量要求(化学组成、矿物组成、颗料尺寸) ★配料
★混合制备
（3）干燥
涵义：加热蒸发除去物料中部分水分
作用：制取符合水分要求的粉料；一定强度的生坯，便于运输和加工；提高坯体吸附釉层和能力；提高成窑率；缩短烧成周期
机理：水分类型(自由水、吸附水、结合水)；
干燥过程(等速干燥、降速干燥、平衡)
影响因素：坯料性质(形状、大小、厚度、温度)；干燥介质性质(热扩散与湿扩散方向一致) 干燥方法(对流、工频电、远红外、微波
（4）烧成(最重要工序之一) 矿物原料组成的生坯在高温中经受热化学反应得到预期性能的人工合成陶器
物理化学变化：低温(室温-300℃):坯体中水分蒸发期；
中温(300-950℃):氧化分解及晶型转化期
高温(950℃-最高烧成温度):玻化成瓷期
冷却(烧成温度-室温):急冷、缓冷、最终冷
6. 陶瓷制品的表面装饰
（1）目的: 美化外观(色彩、光洁度、亮度…)；改善性质(硬度、憎水、绝缘、导电…) （2）途径：表面加工(研磨、抛光、电火花/离子束加工)；
表面层改性：
★急冷(淬火)：陶瓷体经高温保温烧结后，将坯体从高温急速降温的热处理工艺
目的：①保留高温组成，避免分凝、析晶和相变，满足制品某些性能的要求；②产生表面压应力，提高制品抗张强度。
★缓冷(退火)：坯体经高温烧结后，在炉中缓慢冷却，或在某温度下长时间保温。
作用：①促使坯体在冷却过程中晶体长大、分凝和相变，使制品的某些性能满足要求；②消除坯体表面和内部应力，使相平衡过程进行充分
表面金属化：
作用：形成金属导电层，如制作瓷介电容器电极；形成金属引出端,如集成电路管壳的引出线；用于陶瓷焊接与密封，如装置瓷的焊接和密封；形成陶瓷制品的表面金属装饰
方法:金属膜形成法(烧渗法、化学镀法、真空蒸发等)；金属(Au、Ag、Pt、Mo、Mn、Ni、Cu、Al等)
表面施釉：涵义：在陶瓷表面烧结一层连续玻璃态物质
要求：釉料的热膨胀系数、弹性、抗张强度等应与瓷体相适应，以实现袖层与瓷体的牢固结合，不产生开裂和釉层剥落等缺陷；施釉前坯体的含水量为1-3％。
方法：浸、喷、滚、浇、涂刷。
7.陶瓷材料的应用
结构材料(耐热、耐磨、耐蚀)
功能材料(特殊光、电、磁、热、弹性等直接效应和耦合效应等物理性能)
复合增强剂
导电陶瓷：电子导电体；离子导电体；半导体；超导
压电陶瓷：煤气炉中的电子打火；地质探测仪元件；压电陶瓷探头
增韧陶瓷(氧化锆)：利用氧化锆的相变特性增加陶瓷材料的断裂韧性和抗变强度；良好力学性能；低导热系数；良好耐温急变性。应用：刀具、量具、拉丝模、火箭隔热层、防弹甲板、汽缸套、氧敏感元件、圆珠笔、表壳等。
生物陶瓷：用于人体组织和器官的修复并代行其功能的陶瓷材生物陶瓷；
用途：测量、诊断治疗、生物硬组织的代用材料
纳米陶瓷(1-100 nm)：小尺寸效应；量子尺寸效应；表面效应；宏观量子隧道效应为什么纳米陶瓷具有超塑性？
?颗粒小，界面间构成很多不饱和键，造成沿界面方向的平移不会使材料键力破断，实现超塑性
?纳米材料的塑性变形机制与普通多晶材料不同，依靠纳米相的低温扩散蠕变机制进行
?纳米材料与普通材料相比扩散系数高3个数量级，晶粒尺寸低3个数量级。扩散蠕变速率高出1012倍，低温下其扩散蠕变速率亦可对外应力迅速反应，实现塑性变形，使陶瓷的韧性大大提高，呈现超塑性
?课堂练习：陶瓷为何种晶体？可分为哪几类？
?陶瓷显微结构的相组成是什么？作用分别是什么？
?陶瓷制品的表面装饰的目的是什么？方法有哪些？?作业题：简述陶瓷制备的工艺流程。
?试列举五种常见的功能陶瓷制品。
?为什么纳米陶瓷具有超塑性？
3.4胶凝材料
1.定义的三要素：
自身的物理化学作用
浆体→固体物质
在变化过程中能把一些散粒料或块体材料胶结成一个整体
2.分类：
（1）有机胶凝材料：沥青，树脂
(2)无机胶凝材料：胶凝材料在干燥的空气中通过水分或其它挥发分的蒸发或与空气中的某些成分发生化学反应而产生凝结作用的材料，也包括能在空气中发生水化作用的材料。如石灰、石膏、水玻璃
水硬性胶凝材料拌和水后既可在空气中硬化，亦可于水中或潮湿环境中通过水化作用产生凝结，并保持及发展强度的材料。主要包括各种各样的水泥材料
3.石灰
（1）石灰的生产：原料：石灰岩。原理：CaCO3 CaO+CO2 MgCO3 MgO+CO2
注意事项：可逆反应；三种火候对应不同的石灰品质
石灰岩--- CaCO3 ，生石灰--- CaO ，熟石灰--- Ca(OH)2
欠火石灰---废品过火石灰---次品正火石灰---正品
（2）石灰的熟化(使用前)：
熟化反应：CaO + H2O→Ca(OH)2 ＋64.9×103 J
特点：放热反应；体积膨胀1~2.5倍
（3）石灰的硬化：
过程：（空气中进行）
碳化：表面生成致密碳酸钙薄膜Ca(OH)2 + CO2 + nH2O →CaCO3 +(n＋1) H2O
结晶：内部氢氧化钙结晶
新生CaCO3晶粒是相互共生、晶粒间相互胶接新生的。
（4）石灰的应用：砌筑、抹面、粉白、基础、道路、地面：三合土、四合土。
气硬性胶凝材料，不能用于潮湿、与水接触的建筑物.
石灰的特点：石灰浆在凝结硬化过程中体积收缩大、易开裂。
石灰浆不宜单独使用，常掺入砂、纸筋，以防开裂。
4.石膏
（1）單斜晶系CaSO4+* 2H2O
為一種含水硫酸鈣礦物，硬度2，比重2.32，發育良好的晶體呈透明的稱為透石膏。纖維狀、塊狀變種具絹絲光澤為纖維石膏，細粒塊狀稱為雪花石膏。晶體呈接觸雙晶十分普遍，如燕尾雙晶、箭頭雙晶等。一般具有玻璃光澤，透明到半透明，或灰、黃、紅、棕等色，條痕白色。
主要用於製造燒石膏，因有凝固性，可作為陶器模型、塑像、建築材料、石膏板、石膏磚等。石膏粉亦可作為土壤改良劑，製造肥料和水泥緩凝劑，也是製造豆腐的原料之一。（2）石膏的种类：天然无水石膏、硬石膏---- CaSO4；生石膏、软石膏----CaSO4.2H2O；熟石膏、建筑石膏---- CaSO4.1/2H2O
主要技术性质：白色；密度：2.6—2.7；分为三级
（3）石膏的特性:孔隙率大，强度低；硬化快(5-15 min)；硬化后体积膨胀；耐水性、抗冻性差；防火；保温性、装饰性、可加工性好
（4）石膏的用途：室内粉刷、抹灰和油漆前的打底；石膏装饰品绷带
石膏绷带：生石膏（加热）→熟石膏（加水）→生石膏
5．水玻璃
（1）组成：硅酸钠(泡化碱、水玻璃，Na2O·nSiO2)
（2）性质：无色、淡黄色或青灰色透明的粘稠液体；溶于水呈碱性；遇酸分解(空气中的二氧化碳也能引起分解)而析出硅酸的胶质沉淀；无水物为无定形，天蓝色或黄绿色，为玻璃状；相对密度随模数的降低而增大；无固定的熔点
(3)硬化特点：水玻璃在空气中吸收CO2，析出SiO2凝胶,凝胶逐渐干燥而硬化，硬化过程缓慢（气硬性）。Na2O *nSiO2 +CO2 +m H2O →Na2CO3 +nSiO2 * mH2O
(4)水玻璃的应用：水泥快干剂、防水剂；加固土壤，提高地基承载力；涂刷混凝土表面，提高建筑物抗风化能力；配制防水剂，用于堵漏；配制耐酸、耐热制品；纸合、铸造、建材、焊条的粘合剂；制皂和合成洗涤剂的助剂；分子筛、硅胶、白炭黑、偏硅酸钠等化工产的基本原料
6.水泥: 粉末物质
(1)水泥遇水后，经过化学反应和物理作用，由塑性浆体变成坚硬的石状体(性状相似于英国Portland 的山石因而得名)，并能将散粒材料胶结成整体。
最重要的建筑材料之一，应用最广泛
(2)按用途和性能分类：通用水泥;专用水泥;特性水泥
工程多用硅酸盐类水泥(重点学习内容）
硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0～5％石灰石、粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料
硅酸盐水泥熟料的矿物组成与特性：水泥熟料：煅烧时由生料脱水和分解出的CaO, Al2O3, SiO2, Fe2O3, 在~1450℃的高温下产生化学反应, 生成以硅酸盐为主的新化合物
水泥熟料+石膏+少量掺料→硅酸盐水泥
水泥生料:CaO：62% ～67% ; SiO2: 20% ～24% ;Al2O3: 4% ～7% ; Fe2O3：2.5%～6.0% 水泥熟料的基本组成：硅酸钙。钙质的来源:天然碳酸钙材料：石灰石、白垩、泥灰岩。硅质的来源：粘土(氧化铝、氧化铁和钾、钠)、页岩
水泥熟料的主要成分:硅酸三钙3CaO·SiO2, 36%～60%；硅酸二钙2CaO·SiO2, 15%～37%；铝酸三钙3CaO·Al2O3, 7%～15%；铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3, 10%～18% 其它成分: 游离CaO、MgO、SO3、碱矿物，玻璃体。。。
（3）各种矿物单独与水作用时的特性
如水泥中不加入石膏，则水泥加水后会立即凝结，无法使用。
（4）水泥的生产(“两磨一烧”工艺)：
配料：钙质原料和硅质原料按适当的比例配合，有时为了改善烧成反应过程，还加入适量的铁矿粉和矿化剂
磨料：磨机中磨成生料（粗磨）
煅烧: 将生料入窑煅烧成熟料
磨料：熟料配以石膏，掺入混合材料，入磨
机磨至适当细度，即制成水泥成品（细磨）
(5)硅酸盐水泥的凝结、硬化：
凝固：可塑性浆体，失去塑性
硬化：凝结后的浆体强度逐渐提高最终成为硬的人造石
水泥＋水(水泥浆）(凝结过程)→水泥浆失去塑性但无强度(硬化过程)→水泥石
（6）硅酸盐水泥的主要技术要求：
密度：3.1-3.2 g/cm3
细度(比表面积法)：≤300 m2/kg 细度不符合规定则为不合格品
凝结时间：初凝:≥45分钟(否则为废品); 终凝:≤6.5小时(否则为不合格品)
（7）硅酸盐水泥的主要技术指标：
强度：选用水泥的重要指标
强度等级：反映水泥胶结强度大小的指标
强度的测定方法(ISO法)：水泥∶标准砂=1∶3混合;用0.5的水灰比拌制的塑性胶砂制成试件;标准温度水中养护;测定其3天及28天的抗压、抗折强度值;按强度测定结果，确定水泥的强度等级
（8）掺杂混合材料的硅酸盐水泥：加入一定量的混合料制成其他通用水泥
可掺杂的活性混合材料：凡是细粉加水本身不会硬化，但与激发剂混合、加水拌和后能在空气中和水的材料粒化高炉矿渣、火山灰混合材、粉煤灰。。。
可掺杂的非活性混合材料：凡是经磨细、掺入水泥中仅起调节水泥性质、降低水化热、降低标号、提高产量等作用的材料：磨细石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣、炉渣
（9）掺杂混合材料硅酸盐水泥的性能：
类似于普通水泥与硅酸盐水泥，但强度有所降低，耐腐蚀性有所提高
与矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的比较：
共性：水化热小；早期强度低，后期强度较高；耐腐蚀性强；抗冻性差
特性：抗碳化性差；矿渣水泥（耐热）；火山灰水泥（抗渗性好）；粉煤灰水泥（干缩性较小）
（10）专用水泥和特性水泥：快硬高强水泥；膨胀水泥、自应力水泥；耐高温水泥——高铝水泥；油井水泥；装饰水泥，如白水泥、彩色水泥；水工水泥
课堂练习：
名词解释：水硬性胶凝材料气硬性胶凝材料
石灰、石膏、水玻璃、水泥分别属哪类胶凝材料？
水泥中生料、熟料、混合材料分别是什么？
作业题：
简述石灰的硬化机理。
试解释硅酸盐水泥的“两磨一烧”生产工艺，其目的是什么？
请结合自己的生活经验，说明石灰的碳酸化过程。
3.5．1 纤维材料
1．定义：一种细长而比较柔软的物质(长径比>100)。纺丝用纤维的长径比：100∶1
2.纤维的发展史：一万年前，麻类、兽毛等纤维手工纺织（最早使用的纤维)；19世纪中叶，人造丝的发明；1884年，法国人造丝的工业化生产；1938年，合成纤维；化学纤维……
3.从原料分：天然纤维；化学纤维
从化学成分分:无机纤维，石棉:唯一的无机非金属天然纤维；有机纤维
4.从应用范围分:纺织纤维；医用纤维……
5.从纤维形态分：连续纤维：机械控制长度可无限拉伸的纤维；短纤维：气流喷吹法、离心成纤法所得长度有限的纤维；晶须：直径0-几十μm、长度为直径数百倍的针状单晶材料
6力学性能：应力-应变性；拉伸性能；抗张强度；黏弹性
.7。纤维的力学性能：
（1）应力-应变
应变: 材料在外力作用下不能产生位移时，其几何形状和尺寸变化时的形变
应力: 材料因外力而形变时，其内部产生的大小相等但方向相反的反作用力
（2）拉伸性能指标：纤维在拉伸力的作用下当伸长等于原长的1%时所需的应力
初始模量：刚、软：屈服强度和屈服应变；断裂强度和断裂应变；断裂功：脆、韧
8.抗张强度：断裂前试样承受的最大载荷P与试样宽度b和厚度d的乘积的比值
9.黏弹性
（1）理想弹性固体：虎克定律（应力-应变呈线性关系）
理想黏性液体：牛顿流动定律（应力-应变速率呈线性关系）
实际材料：处于两者之间，呈黏弹性
（2）定义：热塑性塑料承受应力时会结合理想黏性流体和理想弹性固体之特性
（3）在特定的条件下，熔胶像液体一样受剪应力作用而连续变形；然而，一旦应力解除，熔胶会像弹性固体一样恢复原形
（4）黏弹性现象：
静态力学行为：蠕变；应力松弛
动态力学行为：滞后；内耗
蠕变：在一定温度和较小的恒定外力下，纤维形变随时间而逐渐增大的现象
应力松弛：在固定的温度和形变下，纤维内部应力随时间增加而逐渐衰减的现象
10.典型无机纤维：硼纤维；碳纤维；石墨纤维；玻璃纤维；光学纤维(见光学部分) 11．硼纤维定义：化学气相沉积法使硼沉积在钨丝或其它纤维状芯材上制得的连续单丝
规格：100μm ；140 μm ；200μm
性能：抗拉强度3500 Mpa拉伸模量400 Gpa；密度2.5g/cm3 (钢材的1/4)；抗压缩性能好；在惰性气体中高温性能良好；在空气中超过500℃时强度显著降低
用途：复合材料增强剂。航空航天硼纤维增强铝复合材料；军用飞机硼纤维增强环氧树脂；高档体育用品高尔夫球杆、网球拍、钓鱼竿。。
12碳纤维:
(1)定义：由不完全的石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多晶无机纤维
(2)特点：低密度、低电阻、低热膨胀; 高热导、高强度(最高7000 Mpa)、高模量(弹性模量900 Gpa); 耐高温、耐化学辐射、耐化学腐蚀; 柔曲性、可编性; 质脆、抗冲击性和高温抗氧化性差
(3)从原料分类：聚丙烯腈（PAN）基碳纤维;沥青基碳纤维;纤维素基碳纤维;酚醛树脂基碳纤维;其它有机纤维基碳纤维
(4)类型：
普通型碳纤维(900-1200℃碳化)低强度(<1.98N/tex)、低弹性模量(<134.62N/tex)
高强度型碳纤维(1300-1700℃碳化)高强度(2.84N/tex)、高模量(138.42-166.10N/tex)
高模量型碳纤维(石墨纤维): 碳化后再经2500℃高温石墨化.高强度(~2.17N/tex)，模量(高达327N/tex)
13. PAN基碳纤维
(1) 纺丝技术: 湿纺干喷湿纺干纺熔融纺
(2) 应特别理解以下三个过程：预氧化(稳定化) 碳化石墨化
预氧化(稳定化)目的: PAN线性结构即梯形结构提高PAN的高温热稳定性
方法：在稳定化炉、含氧气氛中缓慢加热，升温速度、处理时间、处理温度据情况而定
预氧化(稳定化)
复杂化学变化：环化降解，脱氢，氧化反应。。。
颜色变化：白→黄→棕黑
（3）碳化
目的: 裂解纤维中的非碳原子(N、H、O等) ；预氧化时形成的梯形大分子交联呈稠环状结构
方法：预氧丝在惰性气体保护下通过碳化炉，碳化炉温度、碳化时间据条件而定
（4）变化：
低温区(＜600℃)：分子间脱氢、脱水而交联生成碳网结构；末端链分解放出NH3、HCN、CH4和H2O
高温区(＞600℃)：环开裂、分子间交联；生成HCN、N2，碳网平面扩大
（5）石墨化
目的：获得高模量的CF
方法：密闭石墨化炉、>2000℃、惰性气体保护
结构：完善：排除非碳原子，C—C键重新排列，结晶碳的比例增多，取向度增加
变化：乱层石墨结构层状结晶结构
14．石墨纤维：
定义：碳含量>99%、二维有序晶态结构的一种无机纤维
制作工艺：碳纤维放入热式高温石墨化炉，高纯Ar或N2保护，2000~3000℃热处理
乱层类石墨结构的碳纤维高均匀高取向度结晶的石墨纤维
性能：高抗拉模量、热导率、电导率；低热膨胀系数；比重(~2.0)稍高于碳纤维；表面活性稍低于碳纤维
用途：复合材料增强体
15.玻璃纤维：
定义：以硅酸盐为主要成分的玻璃原料经熔融和拉丝工艺制得的一种无机纤维
组成：SiO2 ，Al2O3，CaO ，MgO ，Na2O ，B2O3
种类：无碱型(E玻璃纤维) 碱金属氧化物＜2%
中碱型(C玻璃纤维)碱金属氧化物10%~12%
高碱型(A玻璃纤维)碱金属氧化物＞14%
特点：轻质、高强、低伸长；不燃；耐腐、耐高温、电绝缘；化学稳定性好用途：复合材料增强体
16.沥青基碳纤维的制备工艺
沥青基碳纤维和石墨纤维
课堂练习：
1名词解释：纤维
2 唯一的无机非金属是什么？
3 纺丝用纤维的长径比
作业：
1设计以丙烯腈为原料制备石墨纤维的工艺流程。
2碳（石墨）纤维制备过程中，预氧化、碳化、石墨化的目的与方法是什么
3.5.2光学材料
1光的定义：固体受到高能射线照射时发生的能量吸收和转换过程
2.光的传输方式：折射，反射，透射
3.从激发能量的种类分类：
光致发光(紫外、可见光激发)；阴极射线发光(电子束激发)
X射线发光(X射线、γ射线激发)；电致发光(直流、交流电场激发)
化学发光(化学反应发生的发光)；放射发光(放射性元素等激发)
生物发光(生物能激发)；摩擦发光(摩擦等机械应力产生的发光
4．从类型分类：激光材料光纤材料红外光材料发光材料
5.四个不同的发光过程：
（1）辐射过程:材料由激发态到基态的跃迁过程量子效率=光量子数(发射)/光量子数(吸收)
(2)无辐射过程：由材料的本性、缺陷和杂质等所产生的发光
(3)浓度淬灭：激活剂浓度超过临界值时，导致发光效率降低
(4)双光子过程
上转换过程：材料吸收2个低能量光子(如红外光或近红外光)，叠加发射出1个高能量的光子(量子效率<0.5)
下转换过程：材料吸收一个高能量光子(如真空紫外光子)，发射出2个低能量光子(如可见光子)(量子效率
6.制备技术：高温固相反应：反应复杂，受原料配比影响;
沉淀法：优良形貌，大晶粒
纳米技术：优良形貌，小晶粒，纳米效应
7．激光材料
(1)激光：受激发射的辐射光放大
特点：单一颜色，单一方向，高亮度，大能量
激光材料:把各种泵浦(电、光、射线)能量转换成激光的材料
性能：小热膨胀系数大弹性模量高热导率高光照稳定性高化学稳定性
(2)人造宝石;宝石的主要成分：Al2O3（刚玉）
红宝石呈红色:少量含铬化合物蓝宝石呈蓝色:少量含钛化合物
应特别关注宝石的主要成分及颜色变化原因。
主体成分：刚玉颜色变化：不同离子引入
8.光线材料：
定义：一种利用光讯号传送电话通话或电脑数据等资料的传输媒介
组成：玻璃纤维、高纯硅、塑料
用途：高质量传导光的玻璃纤维；信息高速公路的“基石”
起源：丁达尔实验(1870年)：让一股水流从玻璃容器的侧壁细口自由流出，以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水中。实验发现:细光束不是穿出这股水流射向空气，而是顺从地沿水流弯弯曲曲地传播。
原理：光的全反射
光导纤维的性能及用途
10红外光材料
红外光：太阳光中除了各彩色可见光外，还包含的一种不可见光，通过棱镜后的偏折程度比红光还小。
波长范围：电磁波0.7~1000 微米
近红外（0.7~15 微米）中红外（15~50 微米）远红外（50~1000 微米）
特点：肉眼不可见；大气层中对红外波段存在一系列吸收很低的透明窗
碱土-卤族化合物：高机械强度和硬度，不溶于水窗口、滤光片、基板等
氧化物：高熔点、大硬度、好化学稳定性火箭、导弹、人造卫星、通讯、遥测等所用窗口和整流器
无机盐：用作红外透射光学材料
半导体：良好的红外透过性光伏列阵器件、焦平面器件
11.发光材料：
（1）发光：发光是指一种物质把吸收的能量，不经过热的阶段，直接转换为特征辐射的现象
用途：显示、显像、探测辐射场等
决定因素：颜色强度发光持续时间
（2）以电视的发展为例
1879，W. Crooks 确定发光特性决定于被电子束轰击的物质；1929，黑白电视机出现；1953，彩色电视机问世；1964，稀土元素的化合物为基质和稀土离子掺杂的发光粉提高了红光材料的亮度，使彩色电视普及
（3）光致发光材料：★荧光灯用发光材料卤磷酸钙白色荧光灯的原料优点：来源丰富、工程成熟、成本低廉缺点：显色性不够★三色基稀土发光材料
阴极射线发光材料
X射线激发发光材料
课堂练习：
1宝石的主要成份是什么？红宝石和蓝宝石为什么呈现不同的颜色？
2光纤材料的制备是基于光的哪种过程？
3电视机呈现彩色是基于哪类无机材料的贡献？
思考题：
简述四种不同的发光过程。
联系你的生活经验，阐述光学材料对人类生活的重要性。
3.5．3磁性材料
1.任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。
2.根据物质在外磁场中表现出的特性分类：
（1）顺磁性物质: 弱（2）抗磁性物质：弱（3）铁磁性物质：强
3.根据磁化后去磁的难易分类：软磁性物质:易去磁；硬磁性物质:难去磁
4．磁畴
铁磁性材料所以能使磁化强度显著增大，在于其中存在着磁畴（Domain）结构
在未受到磁场作用时，磁畴方向是无规的，因而在整体上净磁化强度为零
每个磁矩方向一致的区域就称为一个磁畴
不同的磁畴方向不同，两磁畴间的区域就称为磁畴壁
5.磁导率是磁性材料最重要的物理量之一，表示磁性材料传导和通过磁力线的能力用μ表示；生产上为了获得高磁导率的磁性材料，一方面要提高材料的Ms值，这由材料的成分和原子结构决定；另一方面要减小磁化过程中的阻力，这主要取决于磁畴结构和材料的晶体结构。
6.尖晶石型铁氧体
所有的亚铁磁性尖晶石几乎都是反型的
阳离子出现于反型的程度，取决于热处理条件
锰铁氧体约为80％正型尖晶石，这种离子分布随热处理变化不大
7几种铁氧体：石榴石型铁氧体，磁铅石型铁氧体
3.6纳米材料
新型无机非金属材料有哪些资料
新型无机非金属材料有哪些 新材料全球交易网 新型无机非金属材料有哪些？“新材料全球交易网”收集整理最全新型无机非金属材料知识点。更多增值服务，请关注“新材料全球交易网”。 一、重要概念 1、新型无机非金属材料 （1）是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 （2）包括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、硼酸盐等物质组成的材料。 2、陶瓷 （1）从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 （2）从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃 （1）狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机非金属物质。 （2）一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。 玻璃转变温度：玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度。 具有Tg的非晶态新型无机非金属材料都是玻璃。 4、水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，能在空气或水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 5、耐火材料 耐火度不低于1580℃的新型无机非金属材料 6、复合材料 由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。 二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤 原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 （1）可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） （2）弱塑性原料：叶蜡石、滑石 （3）非塑性原料：减塑剂——石英；助熔剂——长石 3、坯料的成型的目的
《硅酸盐与无机非金属材料》导学案+课时作业
第2课时硅酸盐与无机非金属材料[学习目标] 1.能从材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类，能根据使用要求选择适当的材料，能解释使用注意事项，并能科学合理使用。2.了解硅酸盐的主要性质，知道传统硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料的性能；体会材料性能与应用的关系。 1.硅酸盐及传统无机非金属材料 (1)硅酸盐 ①性质：硅酸盐性质□01稳定，熔点□02较高，多数□03难溶于水。 ②表示方法：硅酸盐的组成比较复杂，常用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠(Na2SiO3)可表示为□04Na2O·SiO2，钠长石(NaAlSi3O8)可表示为□05 Na2O·Al2O3·6SiO2。 ③最简单的硅酸盐——Na2SiO3，其水溶液俗称□06水玻璃。 (2)传统的无机非金属材料——硅酸盐产品
2．新型无机非金属材料 硅酸盐与无机非金属材料 [交流研讨] 一位历史学家说过这样一句话“当中国人烧制出陶器时，西方人还在树上生活，而西方人学会了烧制陶器时，中国人已经烧制出瓷器享受生活”，这说明中国人很早就烧制出陶瓷做餐饮器皿，你认为烧制陶瓷的工艺流程是怎样的？ 提示：用黏土和泥―→成形―→凉干―→烧制。
[点拨提升] 1．水泥在烧制过程中发生了复杂的物理、化学变化，其性能是具有水硬性，广泛应用于建筑。 2．陶瓷：耐腐蚀、耐高温、硬而脆，经不起热冲击。 3．玻璃：硬而脆、耐腐蚀、透光性能好，不易加工，无固定的熔、沸点。 4．Na2SiO3的性质与用途 知识拓展 硅酸盐组成的表示方法 (1)化学式法：如硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)等。 此法一般用于组成比较简单的硅酸盐。 (2)氧化物法：一般用于组成比较复杂的硅酸盐。 ①各氧化物的排列顺序：较活泼金属氧化物→较不活泼金属氧化物→SiO2→H2O。 ②氧化物化学式之间用“·”隔开。 ③氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素均表示成化合价相同的氧化物，并按前后原子个数守恒原则配置系数。 ④系数出现分数时化为整数 如石棉：KAlSi3O8→K2O·Al2O3·6SiO2。 特别提醒(1)由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物的组合形式表示法。实际上硅酸盐不是以简单氧化物的形式存在的，而是以各种结构复杂的盐的形式存在的。
化学无机非金属材料的专项培优练习题(含答案)及答案解析
化学无机非金属材料的专项培优练习题(含答案)及答案解析 一、无机非金属材料练习题（含详细答案解析） 1．某混合物X由Na2O、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成．某校兴趣小组以两条途径分别对X进行如下实验探究． 下列有关说法不正确的是（） A．由Ⅱ可知X中一定存在SiO2 B．无法判断混合物中是否含有Na2O C．1.92 g固体成分为Cu D．15.6 g混合物X中m（Fe2O3）：m（Cu）=1：1 【答案】B 【解析】 途径a：15.6gX和过量盐酸反应生成蓝色溶液，所以是铜离子的颜色，但是金属Cu和盐酸不反应，所以一定含有氧化铁，和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应，二氧化硅可以和氢氧化钠反应，4.92g固体和氢氧化钠反应后，固体质量减少了3.0g，所以该固体为二氧化硅，质量为3.0g，涉及的反应有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，又Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu；结合途径b可知15.6gX和足量水反应，固体质量变为6.4g，固体质量减少15.6g﹣6.4g=9.2g，固体中一定还有氧化钠，其质量为9.2g， A．由以上分析可知X中一定存在SiO2，故A正确； B.15.6gX和足量水反应，固体质量变为6.4g，只有氧化钠与水反应，混合物中一定含有Na2O，故B错误； C．Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu，故C正确； D．设氧化铁的物质的量是x，金属铜的物质的量是y，由Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、 Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+得出：Fe2O3～2Fe3+～Cu，则160x+64y=6.4，64y﹣64x=1.92，解得 x=0.02mol，y=0.05mol，所以氧化铁的质量为0.02mol×160g/mol=3.2g，金属铜的质量为0.05mol×64g/mol=3.2g，则原混合物中m（Fe2O3）：m（Cu）=1：1，故D正确； 【点评】本题考查了物质的成分推断及有关化学反应的简单计算，侧重于学生的分析和计算能力的考查，为高考常见题型，注意掌握检验未知物的采用方法，能够根据反应现象判断存在的物质，注意合理分析题中数据，根据题中数据及反应方程式计算出铜和氧化铁的质量，难度中等． 2．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（） ①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 ②水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐产品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
建材混凝土属于无机非金属材料的介绍
建材混凝土属于无机非金属材料介绍 作者:
---------------- 日期：
1. 常用的建材混凝土属于无机非金属材料 2. 孔隙率增大，材料的表观密度降低 3. 属于气硬性胶凝材料的是石膏 4. 下列材料属于非活性材料的是石灰，石 粉 5. 对于大体混凝土工程应选择矿渣 6. 材料在水中吸收水分的性质称为吸水性 7. 含水率为10% 的湿沙200g ，其水的质量为18 ，2 克 8. 不属于气硬性胶凝材料的是水泥 9. 为了缓水泥的凝结时间，在生产水泥时必须掺入适量石膏 10. 对通用水泥体积安定性不符合标准规定为废品
11. 混凝土配合比例设计中，水灰比的值是 根据混凝土的强度及耐久性要求来确定 12. 选择混凝土骨料时，应使其总表面积少，孔隙率少 13. 普通混凝土立方体强度测试，采用200mm,200mm,200mm, 的试件，其强度换算系数为1，05 14. 普通碳素结构钢随钢号的增加，钢材的强度增加，塑性降低 15. 伸长率是衡量钢材的塑性指标 1．同种材料的孔隙率越小，材料的强度越高，当材料的孔隙率一定时，闭口孔隙率越多，材料的绝热性越好
2 ．建筑工程中的花岗岩属于深层岩，大理石属于 变质岩，石灰石属于沉积岩 3 .建筑石膏的化学式是CaSO 4 ? 1/2 H2O ，天然石膏的化学式是 CaSO 4 ? 2H 2O 4 ．硅酸盐水泥孰料的矿物主要有硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙和铁铝酸四钙，其中决定水泥强度的主要矿物是硅酸2 钙和硅酸3 钙 5 ．混凝土拌合物的和易性包括流动性，粘聚性和保水性三个方面等含义，其流动通常采用坍落度或维勃稠度仪两种方法来测定 6 ．砂浆的流动性大小用沉入度指标来表示7．碳素结构钢牌号Q235-AF 的含义是：屈服点为235N/mm2 的A 级沸腾钢
高中化学 课时作业6 无机非金属材料 新人教版第二册
课时作业6 无机非金属材料 [学业达标] 1．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( ) A ．传统无机非金属材料是指：玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B ．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大强度 C ．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D ．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 解析：新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料易碎、强度不够等缺点，并且具有特殊结构、特殊功能；新型无机非金属材料的主要成分并不一定是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。 答案：D 2．下列关于玻璃的叙述正确的是( ) A ．玻璃是硅酸盐产品，有固定的熔点 B ．玻璃是由几种成分熔化在一起而形成的晶体 C ．玻璃的成分及各成分的比例固定不变 D ．玻璃生产中所涉及的两个主要反应均有CO 2生成 解析：玻璃不是晶体，没有固定的熔点，A 、B 项错误；玻璃的种类较多，不同玻璃的 成分及各成分的比例不同，C 项错误；玻璃生产中所涉及的两个主要反应为CaCO 3＋SiO 2===== 高温CaSiO 3＋CO 2↑、Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，均有CO 2生成，D 项正确。 答案：D 3．下列说法正确的是 ( ) A ．石英玻璃、玛瑙、水泥和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 B ．红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰品的主要成分都是硅酸盐 C ．氢氟酸能够雕刻玻璃 D ．硅酸具有酸的通性，能使石蕊溶液变红 解析：石英玻璃、玛瑙的成分是SiO 2，不属于盐，A 不正确；红宝石的主要成分为三氧化二铝、珍珠的主要成分为CaCO 3、水晶的主要成分为SiO 2、钻石为碳单质，均不属于硅酸盐，B 不正确；氢氟酸能与玻璃的成分之一SiO 2发生反应：4HF ＋SiO 2===SiF 4↑＋2H 2O ，C 正确；硅酸具有酸的通性，例如能与碱反应，但其难溶于水，不能使石蕊溶液变色，D 错。 答案：C 4．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述中，正确的是( )
无机非金属材料教案
无机非金属材料教案 第三节无机非金属材料 ●教学目标 使学生对硅酸盐工业及一些产品和新型无机非金属材料有大致印象。 使学生认识到化学在社会、生活、生产、科学技术中的重要作用。用科学的奇妙和威力激发学生学习化学的兴趣。 通过介绍我国材料科学发展的成就，对学生进行爱国主义教育。 通过社会及科学技术的发展对新型材料的要求，培养学生的社会责任感。 ●教学重点 水泥、玻璃、陶瓷工业的发展及其在现代国民经济中的主要地位 新型无机非金属材料的特点、用途和发展 ●教学难点 激发学生的求知欲 培养学生热爱科学的情感 ●课时安排 课时
●教学方法 实物展示、启发诱导、引导归纳、自学、讲述、实验 ●教学用具 录像机、投影仪 普通玻璃片、红色玻璃片、蓝色玻璃片各一块，普通玻璃管、被碰损的搪瓷碗或杯，稀盐酸、酒精喷灯、火柴、图片、高压钠灯、光导纤维玩具。 ●教学过程 课时 ［引言］请同学们看以下一些住宅图，并注意它们各自的构成材料。 ［图片展示］图片1：原始人居住的洞穴 图片2：用茅草搭起来的房屋 图片3：用树枝、泥巴盖起来的房子 图片4：用石头砌起来的石屋，用木棍、木板搭起来的房子 图片5：用砖、水泥等盖的住宅 图片6：高楼大厦 图片7：现代居室 ［问］大家看了这些图片以后，想到了什么? ［生］甲：人类社会是越来越进步的。 乙：所用材料越来越高级。
丙：人类智慧的力量是无穷的。 丁：人类可以在自然条件材料的基础上进行再加工。 戊：人类加工自然资料的技术越来越高，以至于根本看不出它们的本来面目。 …… ［师］大家回答得很好。以上图片说明这样一个事实，即在人类社会发展的过程中，大自然馈赠予人类的材料，已远远不能满足人类社会发展的需求。为了人类自身发展的需要，人们总是在大自然的馈赠之外，用自己的聪明才智和勤劳的双手，不断地研制、创造着各种各样的新材料，以满足人类物质文明和科学技术不断发展的需要。 人类使用和制造材料有着悠久的历史，从制造出种材料——陶开始，发展到今天，材料的品种越来越多，各种材料组成了一个庞大的材料家族。 在材料家族中，有一类非常重要的材料叫无机非金属材料。 ［板书］第三节无机非金属材料 ［引言］请大家看录像机展示的这些物品。 ［录像机展示］水泥、住宅玻璃、汽车、火车的车窗玻璃、挡风玻璃、各种颜色的玻璃、光学仪器玻璃、器皿玻璃、缸、罐、茶具、瓷质餐具、卫生设施、艺术饰品。 ［师］录像机刚刚展示的这些物品可谓琳琅满目。大家是否能想到，这些形态不一，用途各异的物品却源自于同一
高考化学专题复习无机非金属材料的推断题综合题
高考化学专题复习无机非金属材料的推断题综合题 一、无机非金属材料练习题（含详细答案解析） 1．下列叙述正确的是 ①久置于空气中的氢氧化钠溶液，加盐酸时有气体产生 ②浓硫酸可用于干燥氢气、碘化氢等气体，但不能干燥氨气、二氧化氮气体 ③Na2O2与水反应，红热的Fe与水蒸气反应均能生成碱 ④玻璃、水泥、水晶项链都是硅酸盐制品 ⑤浓硫酸与铜反应既体现了其强氧化性又体现了其酸性 ⑥氢氧化铁胶体与氯化铁溶液分别蒸干灼烧得到相同的物质 A．①④⑤B．①⑤⑥C．②③④D．④⑤⑥ 【答案】B 【解析】 试题分析：①久置于空气中的氢氧化钠溶液和空气中的CO2反应生成变为碳酸钠，碳酸钠可以和盐酸反应生成氯化钠、水以及二氧化碳，①正确；②浓硫酸具有吸水性和强氧化性，浓硫酸可用于干燥中性、酸性且不具有还原性的气体，不能干燥还原性的碘化氢气体，不能干燥碱性气体如氨气等，②错误；③红热的铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，没有碱生成，③错误；④玻璃、水泥主要成分是硅酸盐，都是硅酸盐制品，水晶的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐制品，④错误；⑤浓硫酸具有酸性、吸水性、脱水性和强氧化性，浓硫酸与铜反应既体现了其强氧化性又体现了其酸性，⑤正确；⑥氯化铁属于强酸弱碱盐，溶液中铁离子水解生成氢氧化铁和HCl，加热促进水解，氯化铁胶体加热会聚沉，两者均产生红褐色沉淀氢氧化铁，灼烧后产物都是三氧化二铁，⑥正确．答案选B。 考点：考查常见物质的性质与用途。 2．下列各项操作中不发生先沉淀后溶解现象的是（） ①向饱和碳酸钠溶液中通入过量CO2②向Fe(OH)3胶体中逐滴滴入过量的H2SO4 ③向Ba(NO3)2溶液中通入过量SO2④向石灰水中通入过量CO2 ⑤向硅酸钠溶液中滴入过量的盐酸． A．①②③B．①②⑤C．①②③⑤D．①③⑤ 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 ①中发生的反应是Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，NaHCO3比Na2CO3溶解度小但质量大，且反应中中消耗H2O，所以有沉淀析出且不溶解，符合；②向Fe(OH)3胶体中加入H2SO4首先发生胶体的聚沉，出现Fe(OH)3沉淀，H2SO4过量，Fe(OH)3与H2SO4反应而溶解，不符合；③硝酸钡溶液中通入二氧化硫，二氧化硫溶于水生成亚硫酸，酸性溶液中硝酸根离子具有强氧化性，能氧化亚硫酸为硫酸，溶液中生成硫酸钡沉淀，现象是只生成沉淀，③符合；④向澄清石灰水中通入过量的CO2，先生成碳酸钙沉淀，后沉淀溶解生成碳酸氢钙溶液，反
高中化学 第4章 第1节《无机非金属材料的主角》作业新人教版必修1
第一节无机非金属材料的主角硅 1．熔融氢氧化钠反应选用的器皿是( ) A．陶瓷坩埚B．石英坩埚 C．普通玻璃坩埚D．生铁坩埚 2．下列叙述中，正确的是( ) A．自然界中存在大量的游离态的硅 B．石英、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅 C．二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱的溶液发生化学反应 D．自然界中硅都存在于石英中 3．下列关于硅酸的叙述中错误的是( ) A．硅酸是一种很弱的酸B．硅酸不稳定，加热脱水会产生二氧化硅C．硅酸可由二氧化硅与水反应制得 D．硅酸应由可溶性硅酸盐与盐酸或二氧化碳反应制得 4．下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是( ) A．CO2→H2CO3 B．SiO2→Na2SiO3 C．Na2CO3→Na和CO3 D．SiO2→H2SiO3 5．在反应SiO2＋3C SiC＋2CO↑中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为( ) A．1∶3 B.3∶1 C．2∶1 D.1∶2 6．下列各组物质间，不能发生反应的是( ) A．二氧化硅与氧化钙(高温) B．二氧化硅与氢氧化钠(常温) C．二氧化硅与碳(高温) D．二氧化硅与浓硝酸(常温) 7．下列离子在水溶液中能大量共存的是( )
A．H＋、K＋、HCO－3、Ca2＋B．OH－、Na＋、Mg2＋、HCO－3 C．Na＋、H＋、Cl－、NO－3D．Na＋、SiO2－3、H＋、Cl－ 8．实验室保存试剂的方法正确的是( ) A．氢氟酸存放在带橡皮塞的玻璃瓶中 B．氢氧化钙溶液存放在配有磨口玻璃塞的玻璃瓶中 C．NaOH溶液存放在带橡皮塞的细口玻璃瓶中 D．氢氧化钠固体盛放在带橡皮塞的细口玻璃瓶中 9．下列离子方程式书写不正确的是( ) A．往NaOH溶液中通入过量CO2：CO2＋OH－=HCO－3 B．单质硅与烧碱溶液反应：Si＋2OH－＋H2O=SiO2－3＋2H2↑ C．石英砂与烧碱反应制水玻璃：SiO2＋2OH－=SiO2－3＋H2O D．往水玻璃中通入少量二氧化碳：Na2SiO3＋2H2O＋CO2=H4SiO4↓＋2Na＋＋CO2－3 10．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( ) A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出 B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解 C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成 D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解 11．高岭土的组成可表示为Al2Si2O x(OH)y，其中x、y的数值分别是( ) A.7、2 B.5、4 C.6、3 D.3、6 12.实验室中固体试剂可以放在广口瓶中保存，液体试剂放在细口瓶中储存，但是有些试剂必须储存在具有橡胶塞的试剂瓶中。以下物质必须储存在具有橡胶塞的试剂瓶中的是( )
考研复试题库无机非金属材料工艺学
一、名词解释 1.无机非金属材料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。 2.玻璃玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的非晶态固体。其内能和构形熵高于相应的晶体，其结构为 短程有序，长程无序。 3.水泥凡细磨成粉末状，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。 4.陶瓷陶瓷是以无机非金属天然矿物或化工产品为原料，经原料处理、成型、干燥、烧成等工序制 成的产品。是陶器和瓷器的总称。 5.澄清剂凡在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃黏度，促进排除玻璃液中气泡的物质称 为澄清剂。 6.胶凝材料凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其它物料而具有一定机械 强度的物质，统称为胶凝材料，又称胶结料。 7.烧成烧成通常是指将初步密集定形的粉块(生坯)经高温烧结成产品的过程。其实质是将粉料集合体 变成致密的、具有足够强度的烧结体，如砖瓦、陶瓷、耐火材料等。 8.玻璃形成体能单独形成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的网络体系的氧化物，称为玻璃的网络形成 体。如SiO2，B2O3和P2O5等。 9.水硬性胶凝材料在拌水后既能在空气中硬化又能在水中硬化的材料称为水硬性胶凝材料，如各种水 泥等。 10.玻璃的化学稳定性玻璃抵抗水、酸、碱、盐、大气及其它化学试剂等侵蚀破坏的能力，统称为玻璃 的化学稳定性。 11.凝结时间水泥从加水开始到失去流动性，即从流体状态发展到较致密的固体状态，这个过程所需要 的时间称凝结时间。 12.玻璃调整体凡不能单独生成玻璃，一般不进入网络而是处于网络之外的氧化物，称为玻璃的网络外 体。它们往往起调整玻璃一些性质的作用。常见的有Li2O，Na2O，K2O，MgO，CaO，SrO和BaO等。 13.坯、釉适应性坯、釉适应性是指熔融性能良好的釉熔体，冷却后与坯体紧密结合成完美的整体不开 裂、不剥脱的能力。 14.假凝假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在水泥用水拌和的几分钟内物料就 显示凝结。假凝放热量极微，而且经剧烈搅拌后，浆体又可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度并无不利影响；但仍会给施工带来一定困难。 15.水泥混凝土由水泥、颗粒状集料以及必要时加入化学外加剂和矿物掺和料，经合理配合的混合料， 加水拌合硬化后形成具有凝聚结构的材料。 16.急凝急凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在水泥用水拌和的几分钟内物料就显 示凝结。急凝放热，急凝往往是由于缓凝不够所引起，浆体已具有一定强度，重拌并不能使其再具塑性。 17.玻璃熔化玻璃配合料经过高温加热转变为化学组成均匀的、无气泡的、并符合成型要求的玻璃液的 过程。 18.玻璃中间体一般不能单独形成玻璃，其作用介于网络形成体和网络外体之间的氧化物，称之为中间 体，如 A12O3，BeO，ZnO，镓Ga2O3，TiO2、PbO等。 19.IM 铝率又称铁率，其数学表达式为： IM = Al2O3/Fe2O3 铝率表示熟料中氧化铝与氧化铁含量的 质量比，也表示熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。 20.萤石含率萤石含率指由萤石引入的CaF2 量与原料总量之比，即：萤石含率=萤石含量×CaF2含量/ 原料总量×100％ 21.煅烧指物料经过高温，合成某些矿物或使矿物分解获得某些中间产物的过程。 22.SM 硅率，又称为硅酸率，其数学表达式是：SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3) 硅率是表示熟料中氧化硅含量
无机非金属材料工程专业介绍及就业前景
无机非金属材料工程专业介绍及就业前景 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)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、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 成分结构 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。 应用领域 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大,用途广。其他产品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。主要有先进陶瓷(advanced ceramics)、非晶态材料(noncrystal material〉、人工晶体〈artificial crys-tal〉、无机涂层(inorganic coating)、无机纤维(inorganic fibre〉等。 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的比较传统无机非金属材料新型无机非金属材料具有性质稳定，抗腐蚀耐高温等优点，但质脆，经不起热冲击。除具有传统无机非金属材料的优点外，还有某些特征如：强度高、具有电学、光学特性和生物功能等。 业务培养目标： 本专业培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在
无机非金属材料总结(完整版)
第一章 1. 粘土的定义：是一种颜色多样，细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体。 粘土是自然界中硅酸盐岩石（主要是长石）经过长期风化作用而形成的一种疏松的或呈胶状致密的土状或致密块状矿物，是多种微细矿物和杂质的混合体。 2. 粘土的成因：各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作用可变为粘土。一次粘土（原生粘土）风化残积型：母岩风化后残留在原地所形成的粘土。（深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土）。 二次粘土（次生粘土）沉积型：风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移作用搬离母岩后，在低洼地方沉积而成的矿床，成为二次粘土。 一次粘土与二次粘土的区别： 分类化学组成耐火度成型性 一次粘土较纯较高塑性低 二次粘土杂质含量高较低塑性高 3. 高岭土、蒙脱土的结构特点： 高岭土晶体结构式：Al4[Si4O10](OH)8，1:1型层状结构硅酸盐，Si-O四面体层和Al-(O,OH)八面体层通过共用氧原子联系成双层结构，构成结构单元层。层间以氢键相连，结合力较小，所以晶体解理完全并缺乏膨胀性。 蒙脱土（叶蜡石）是2:1型层状结构，两端[SiO4]四面体，中间夹一个[AlO6]八面体，构成单元层。单元层间靠氧相连，结合力较小，水分子及其它极性分子易进入晶层中间形成层间水，层间水的数量是可变的。 4. 粘土的工艺特性：可塑性、结合性、离子交换性、触变性、收缩、烧结性。 1)可塑性：粘土—水系统形成泥团，在外力作用下泥团发生变形，形变过程中坯泥不开裂， 外力解除后，能维持形变，不因自重和振动再发生形变，这种现象称为可塑性。 表示方法：可塑性指数、可塑性指标 可塑性指数（w）：W=W2-W1W降低——泥浆触变厚化度大，渗水性强，便于压滤榨泥。 W1塑限：粘土或（坯料）由粉末状态进入塑性状态时的含水量。 W2液限：粘土或（坯料）由粉末状态进入流动状态时的含水量。 塑限反映粘土被水润湿后，形成水化膜，使粘土颗粒能相对滑动而出现可塑性的含水量。 塑限高，表明粘土颗粒的水化膜厚，工作水分高，但干燥收缩也大。 液限反映粘土颗粒与水分子亲和力的大小。W2上升表明颗粒很细，在水中分散度大，不易干燥，湿坯强度低。 可塑性指标：在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积，也可以以这时的相应含水率表示。 反应粘土的成型性能：应力大，应变小——挤坯成型；应力小，应变大——旋坯成型根据粘土可塑指数或可塑指标分类： i.强塑性粘土：指数＞15或指标＞3.6 ii.中塑性粘土：指数7～15，指标2.5～3.6 iii.弱塑性粘土：指数l～7，指标<2.5 iv.非塑性粘土：指数<1。 2)结合性：粘土的结合性是指粘土能够结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团，并且有一
无机非金属材料的主角硅教学设计
《无机非金属材料的主角──硅》教学设计 北京潞河中学孟祥雯 1．指导思想与理论依据 高中化学新课程着眼于学生发展、社会发展和学科发展的需要，强调密切联系社会生活实际，关注化学发展的前沿，注重化学与生活、社会、技术之间的相互影响和相互联系，高度重视实验与探究，倡导自主、探究、合作的学习方式。 因此，本节课在内容安排上突破传统的物质中心模式，不再追求元素化合物知识系统（存在、组成、结构、性质、制法、用途）的完整，而是注重STS教育，从学生已有的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中，体现其社会应用价值。这样的学习顺序符合学生的认知规律，有利于学生的学习。 2．教学内容分析 （1）主要内容 本课时位于化学必修1的第四章第一节，主要内容是二氧化硅和硅酸。本节课的主线是： 本节课重点介绍了硅酸凝胶的制取方法、硅胶的用途以及二氧化硅的重要性质和用途。 （2）地位与作用 硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅酸盐──硅酸──二氧化硅(硅的亲氧性)──硅单质(应用)”的纵向学习方法，有别于第三章的横向对比学习法，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料，同时，也为以后学习选修模块2 “化学与技术”中的第三单元“化学与材料的发展”奠定了知识基础。 本节内容与生产生活、材料科学、信息技术等联系较为密切，知识面广，趣味性强，能使学生真正认识化学在促进社会发展，改善人类的生活条件方面所起的重要作用，全面地体现了化学学科的社会应用价值。通过本节的学习，有利于贯彻STS教育的观点，激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。 （3）教材处理 本节课从生活中常见的干燥剂入手，创设问题情景，激发学生的学习兴趣和求知欲，进而主动接受学习任务；通过探究实验，体验硅酸的制取，进一步了解硅胶和变色硅胶；通过对比碳和硅原子结构的相同点和不同点，认识二氧化硅的结构，采用比较的方法学习SiO2的化学性质，并把硅及其化合物在信息技术、材料化学等领域的应用和发展融合在性质的介绍中，从而让生活在信息技术时代的学生体会到常见硅及其化合物知识的价值，深刻理解硅成为无机非金属材料的主角的原因，激发学生对材料科学的兴趣和求知欲望，全面体现化学课程的科学教育功能。 本节课也为不同层次的学生设计了不同的教学目标，基础较弱的学生把重点放在课前的预习和课堂上的性质对比教学中，而学有余力的优秀学生可以在课后对课堂上没有深入研究的一些问题进行挖掘和拓展，如将硅及其化合物的结构理论知识、在材料领域中的应用等作为拓展性内容，通过查阅资料、讨论等方法进行更深入的学习。 3．学生情况分析 （1）本节课的教学对象为高一学生，学生已有知识和未知知识分析： （2）学生学习本单元可能会遇到的障碍点
无机非金属材料知识点
无机非金属材料知识点 一、重要概念 1、无机非金属材料 ①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、硼酸盐等物质组成的材料。 ②是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 2、陶瓷 ①从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 ②从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃 ①狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质 ②一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。 玻璃转变温度：热膨胀系数和比热等物理性质的突变温度。 具有Tg的非晶态材料都是玻璃。 4、水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 5、耐火材料 耐火度不低于1580℃的无机非金属材料 6、复合材料 复合材料是两种或两种以上物理、化学性质不同的物质组合而成的一种新的多相固体材料。 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。 二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤 原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 ①可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） ②弱塑性原料：叶蜡石、滑石 ③非塑性原料：减塑剂：石英助熔剂：长石
3、坯料的成型的目的 将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品，使坯料具有必要的机械强度和一定的致密度 4、陶瓷的成型方法 ①可塑成型：在坯料中加入水或塑化剂，制成塑性泥料，然后通过手工、挤压或机加工成型；（传统陶瓷） ②注浆成型：将浆料浇注到石膏模中成型 ③压制成型：在金属模具中加较高压力成型；（特种陶瓷） 5、烧结 将初步定型密集的粉块（生坯）高温烧成具有一定机械强度的致密体。 固相烧结：烧结发生在单纯的固体之间 液相烧结：有液相参与，加助溶剂产生液相 好处：降低烧结温度，促进烧结 6、陶瓷的组织结构：晶相、玻璃相、气相 ①晶相：陶瓷的主要组成；分为主晶相和次晶相 ②玻璃相：玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等不利，不能成为陶瓷的主导组成部分。 玻璃相在陶瓷中的作用：粘结：粘结晶粒，填充空隙，提高致密度 降低烧成温度，促进烧结 ③气相：气孔；降低强度，造成裂纹。 7、陶瓷力学性能的特点 ①硬度：高②强度：抗拉强度很低、抗压强度非常高 ③塑性：塑性极差④韧性：韧性差、脆性大 8、陶瓷热学性能的特点 ①导热性：差，良好的绝热材料 ②热稳定性（抗热震性）：概念：材料承受温度的急剧变化而不至于被破坏的能力。陶瓷抗热震性一般较差 9、结构陶瓷 ①概念：能作为工程结构材料使用的陶瓷，一般具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优异性能，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境。 ②常见种类：Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4…陶瓷 ③应用：…… 10、陶瓷增韧技术：【机理：阻碍裂纹的扩展】 ①相变增韧：相变可吸收能量；体积膨胀可松弛裂纹尖端的拉应力，甚至产生
无机非金属材料结构知识点整理
一概述 1.材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质。材料性能关系到材料的应用材料含义在于应用，材料的什么决定应用的概念和设计，决定了应用的基础——综合的性能决定最终产品的形态和应用…… 2.材料研究的核心问题：以材料的结构和性能为研究对象，并重点研究结构与材料性能之间的关系，为材料性能的改进和新材料的开发提供指导。 3材料结构层次：原子结构，晶体结构——功能材料密切相关；显微结构，微观组织——结构材料密切相关；宏观结构——复合材料相关；、 4材料的电子结构——指材料中的电子分布和状态，它不同于单个的分子和原子的电子结构，因为这两者不是长程的完整的材料。它是决定材料晶体结构的主要和本质原因。 5. 电子波动反映到原子中，为驻波。 6.现代材料结构和性能测量的重要原理和基础：X光衍射和电子显微技术——微观结构，磁性分布和能隙空间分布等等，其中大都以微观过程或性能直接体现了量子效应和作用…… 7.量子理论是解决电子结构的惟一工具。是以能量的量子化和波函数概念为核心的，可依照薛定额方程确定的第一性原理分析方法。 二、晶体结构 1晶体的特征：均匀性；各向异性；自发地形成多面体外形；晶体具有明显确定的熔点；晶体的对称性；晶体对X射线的衍射； 2晶体的宏观特性是由晶体内部结构的周期性决定的,即晶体的宏观特性是微观特性的反映。 3晶体结构即晶体的微观结构，是指晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列情况 4晶体与非晶体的最本质差别在于组成晶体的原子、离子、分子等质点是规则排列的（长程序），而非晶体中这些质点除与其最近邻外，基本上无规则地堆积在一起（短程序）。晶体与非晶体之间的主要差别在于它们是否有三维长程点阵结构。 5晶体――原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律呈周期性地排列构成的固体 6固体分类(按结构)――晶体:长程有序；非晶体:不具有长程序的特点,短程有序；准晶体:有长程取向性，而没有长程的平移对称性。 7在晶体中适当选取某些原子作为一个基本结构单元，这个基本结构单元称为基元，基元是晶体结构中最小的重复单元，基元在空间周期性重复排列就形成晶体结构。晶格+基元=晶体结构 8晶体的内部结构可以概括为是由一些相同的点子在空间有规则地做周期性无限分布，通过这些点做三组不共面的平行直线族，形成一些网格，称为晶格(或者说这些点在空间周期性排列形成的骨架称为晶格)。9取一格点为顶点，由此点向近邻的三个格点作三个不共面的矢量，以此三个矢量为边作平行六面体即为固体物理学（简称原胞）。 10结晶学原胞（简称单胞）构造：使三个基矢的方向尽可能地沿着空间对称轴的方向，它具有明显的对称性和周期性。 11维格纳--塞茨原胞构造：以一个格点为原点，作原点与其它格点连接的中垂面(或中垂线)，由这些中垂面(或中垂线)所围成的最小体积(或面积)即为W--S原胞。特点：它是晶体体积的最小重复单元，每个原胞只包含1个格点。其体积与固体物理学原胞体积相同。 12原胞与分类—7大晶系 晶系晶轴轴间夹角实例 立方 a = b = c α=β=γ= 900Cu, NaCl 四方 a = b ≠ c α=β=γ= 900Sn, SiO2 正交 a = ≠ b ≠ c α=β=γ= 900I2, BaCO3 三方 a = b = c α=β=γ≠ 900As, Al2O3 a = b ≠ c α=β= 900，γ = 1200 单斜 a ≠ b ≠ c α= γ= 900，β≠ 900KClO3 三斜 a ≠ b ≠ c α≠ β≠ γ≠ 900 K2CrO7 六方 a = b ≠ c α=β= 900，γ =1200 Mg,CuS
无机非金属材料的分类
无机非金属材料的分类 (1)传统陶瓷（其中，瓷是在陶的基础上上一层釉） 陶瓷在我国有悠久的历史，是中华民族古老文明的象征。从西安地区出土的秦始皇陵中大批陶兵马俑，气势宏伟，形象逼真，被认为是世界文化奇迹，人类的文明宝库。唐代的唐三彩、明清景德镇的瓷器均久负盛名。 传统陶瓷材料的主要成分是硅酸盐，自然界存在大量天然的硅酸盐，如岩石、土壤等，还有许多矿物如云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。此外，人们为了满足生产和生活的需要，生产了大量人造硅酸盐，主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。 硅酸盐制品一般都是以黏土（高岭土）、石英和长石为原料经高温烧结而成。黏土的化学组成为Al?O3·2SiO?·2H?O，石英为SiO?，长石为K?O·Al?O3·6SiO?（钾长石）或Na2O·Al2O3·6SiO2（钠长石）。这些原料中都含有SiO2，因此在硅酸盐晶体结构中，硅与氧的结合是最重要也是最基本的。 硅酸盐材料是一种多相结构物质，其中含有晶态部分和非晶态部分，但以晶态为主。硅酸盐晶体中硅氧四面体[SiO4]是硅酸盐结构的基本单元。在硅氧四面体中，硅原子以sp杂化轨道与氧原子成键，Si—O键键长为162 pm，比起Si和O的离子半径之和有所缩短，故Si—O键的结合是比较强的。 (2)精细陶瓷 精细陶瓷的化学组成已远远超出了传统硅酸盐的范围。例如，透明的氧化铝陶瓷、耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷等，它们都是无机非金属材料，是传统陶瓷材料的发展。精细陶瓷是适应社会经济和科学技术发展而发展起来的，信息科学、能源技术、宇航技术、生物工程、超导技术、海洋技术等现代科学技术需要大量特殊性能的新材料，促使人们研制精细陶瓷，并在超硬陶瓷、高温结构陶瓷、电子陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷、超导陶瓷和生物陶瓷等方面取得了很好的进展，下面选择一些实例做简要的介绍。 高温结构陶瓷汽车发动机一般用铸铁铸造，耐热性能有一定限度。由于需要用冷却水冷却，热能散失严重，热效率只有30%左右。如果用高温结构陶瓷制造陶瓷发动机，发动机的工作温度能稳定在1 300 ℃左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷系统，使热效率大幅度提高。用陶瓷材料做发动机，还可减轻汽车的质量，这对航天航空事业更具吸引力，用高温陶瓷取代高温合金来制造飞机上的涡轮发动机效果会更好。 目前已有多个国家的大的汽车公司试制无冷却式陶瓷发动机汽车。我国也在1990年装配了一辆并完成了试车。陶瓷发动机的材料选用氮化硅，
无机非金属材料实验教学的创新路径
无机非金属材料实验教学的创新路径 发表时间：2019-07-16T14:22:17.513Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：丁希玥 [导读] 【摘要】在现阶段的中国高等教育中，已经经历了许多探索和改革创新，许多新的人才模式在各个高校得到推广，而随着实验教学的人才培养模式的不断的推广和发展，一些问题也在不断浮现。 (佳木斯大学材料科学与工程学院2016级本科生 154000) 【摘要】在现阶段的中国高等教育中，已经经历了许多探索和改革创新，许多新的人才模式在各个高校得到推广，而随着实验教学的人才培养模式的不断的推广和发展，一些问题也在不断浮现。作为教育工作者，我们必须进行分析和思考，在实验教学人才培养模式的发展过程中进行总结和探索，进行新的人才培养模式的完善。在新时代的人才需求下，对现阶段高校的人才培养模式进行改革，以满足新形势下对高素质人才的需求，也使得我们的教育体系能够做出对新形势下经济发展建设的贡献。 【关键词】无机非金属；实验教学；教育创新 一、我国无机非金属材料专业出现的问题 （一）无机非金属材料专业人才与社会需求的脱节 随着我国高等教育的扩招，以及我国高等教育人数的快速增长，随着而来的却是我国社会上出现的用工难现象和毕业生找不到工作的现象。用人单位对于人才的要求越来越高，而高等教育却没能跟上社会的需求，对于学校的应届生用人单位大多不太乐意重新培训上岗，更愿意在社会上招收有经验的人员，而应届生因为在学校教育中的学习与社会现实情况的脱节，很容易导致学校学习内容对工作没有帮助[1]。 （二）专业课程与现实需求的脱节 一般的，对于学生的教育来说，是使用固定的教学内容和教学课程，在教材的更新上远远比不上经济的快速发展和用人单位的变化。而新的人才培养模式应该从课程设计到理论教学，从专业技能到综合理论知识，都是根据企业对人才的要求来设立标准，制定学习计划和考核内容。对学生的课程以实践的方式为主。因为实践型的人才培养模式对就业的注重，学生能够接触到社会现状和他们未来的就业压力，增加学生的学习积极性。 二、现阶段无机非金属材料专业的创新路径 （一）创新教学风格和新的教学方法 现阶段的高职教育中，学生们的身心状况与以前的学生不同。现在的学生更侧重于感知认知和理性的学习方法。传统的“教师教学，学生学习”教学方式已经不太合适现在的学生。这不仅需要学校引进新的课程组合模式，还需要学校改变过去的教学方法。这要求我们与时俱进，采用以项目为导向的教学风格和逆向讲座教学风格，包括以“学生为主体，教师起引导作用”的学习方式，使学生的学习由被动学习转向自动自主的学习方式。在学生不断熟悉课程，处理问题的过程中，可以使学生自行讨论以激发对学生们对差异的理解，学校要注意培养学生的思维模式。在教学方法中，采用开放式的教学方法，辅助以互动式，会议式，发散性思维等多种教学模式，这样可以增强学生的自主性和主动性，不易使学生产生厌倦的情绪，学生的疲劳程度也会随之降低[2]。 （二）加强对学生的思想道德教育 学生的基本职业素养包括了德育，体育和文化基础课程。在进行化工专业人才培养的过程中，学校应该加强对学生进行中国文化的教育，同时重视学生的体育锻炼，减少学校文化课的难度。长期以来，因为各种原因，我国的高职学生的整体人文素质不高，但高职的学生处于世界观人生观价值观建立的时期，需要教师们进行正确的价值引导。道德教育的重点是改善学生们的人格和精神生活，引入思想道德教育，有利于学生理解自我，自我完善，塑造良好的道德，逐步形成人，，逐步形成人与社会的良性关系。让学生掌握现在，期待未来，并学会安定下来。思想道德教育有利于学生树立正确的人生观，更快地成熟，自觉进入专业化学领域的学生生活中，有目的地学习与自己专业相关的文化知识。有些学生在刚开始学习的时候进度缓慢，学校应降低学习难度，避免学生厌恶，提高学生的学习兴趣。 （三）加深学生对于行业现状的认知 与此同时，学校应该让学生了解无机非金属材料行业的发展前景和趋势，尽量让学生站在国家发展的高度，了解行业的未来。以此增强学生的信心。在学生入学的第一个学期，建议开设无机非金属材料的专业课程。根据学生学习的进度，制定相应的专业课程以及相应教学内容。开展专业认知课程的教学模式允许学生在参加专业课程之前充分了解行业和专业的具体情况。使学生增加对无机非金属材料专业的兴趣，学生从担心这个行业的就业和安全问题，到慢慢接受无机非金属材料行业，再到逐渐喜欢这个职业[3]。 （四）增加学生的实践机会 在创新精神引导下的专业人才培养模式的目标是使学生能够增加实际工作能力，和增加学生在社会上的竞争力。但因为学校内部的实践条件非常有限，所以对学校来说，很难让学生在校园里体验到企业中的工作氛围和化工环境。在这种要求下，学校应该加强学校与企业之间的合作，并邀请经历过公司理论的员工来学校进行讲解。使企业的一线员工更多地参与教学指导当中。也可以把学生带到工厂进行观光和练习。让学生尽快感受到实际的企业情况，感受到工人们的创新精神和实干精神，培养学生理论能力的同时注重学生创新精神的培养。而创新精神引导下的专业人才培养模式的应用，能够很好的缓解这种社会需求和学校学习中的脱节，帮助学生增加工作经验，帮助用人单位解决招工难的问题。 总而言之，对于高等教育院校学生的专业素质培养是现阶段职业院校教育改革的重点。在高等教学体系中，培养学生的实践能力是非常重要的。在无机非金属材料理论教学中，实践精神应该融入人力资源培养的全过程。加强学生细致，专注和独立的精神品质。 参考文献: [1]朱艳超,郑克玉,黄绍龙, 等.无机非金属材料专业应用型人才培养模式探讨[J].教育教学论坛,2018,(40):186-187. [2]张军剑,李钢,罗旋.无机非金属材料工程专业实践教学体系构建[J].南方农机,2018,49(16):216. [3]胡标,徐望胜,庞贝贝, 等.无机非金属材料工程专业实践教学体系的改革与创新[J].安徽化工,2018,44(5):108-110.