傳統的無機非金屬材料工藝學包括那幾個部分？
水泥工藝學、玻璃工藝學、陶瓷工藝學
現代的無機非金屬材料工藝學包括那幾個部分？
水泥工藝學、玻璃工藝學、陶瓷工藝學、耐火材料工藝學、無機複合材料工藝學
無機非金屬材料工藝學需要預先學習的課程
基礎課：物理化學專業基礎課：矽酸鹽物理化學
為什麼要學習無機非金屬材料工藝學？
開闊視野，提高分析問題，解決問題的能力。
1緒論1.1 材料及無機非金屬材料的定義與分類
1.1.1 材料的定義與分類
定義：能夠用以加工有用物質的物質。
1.1.2無機非金屬材料的定義與分類
無機非金屬材料：是除金屬材料和有機高分子材料之外的所有材料的總稱。
1.1.3 無機非金屬材料的特性
1、與金屬材料和有機高分子材料的區別
（a）化學組成：
（1）無機非金屬材料：氧化物、碳化物、鹵素化合物、硼化物以及矽酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽和非氧化物（如氮化物si3n4、碳化物sic、氮化硼bn）等。
（2）金屬材料：一般為固體單質材料（除水銀外）。
（3）有機高分子材料：碳、氫、氧、氮、氯等元素組成的化合物。
（b）化學鍵組成：
（1）無機非金屬材料：主要為離子鍵（如nacl）或離子-共價鍵（如sio2離子鍵和共價鍵各佔50%）。碳材料是例外，如金剛石是共價鍵，石墨是共價鍵和金屬鍵
（2）金屬材料：金屬鍵
（3）有機高分子材料：共價鍵
2、無機非金屬材料的特徵（1）具有複雜的晶體結構（2）沒有自由電子（石墨除外）（3）高硬度（4）較好的耐化學腐蝕能力（5）絕大多數是絕緣體（6）製成薄膜時大多是透明的（7）一般具有低導熱性（8）大多數情況下變形微小
3、無機非金屬材料的基本屬性
（1）高熔點、高硬度、高抗壓（2）耐腐蝕、耐磨損（3）良好的抗氧化性、隔熱性（4）優良的介電、壓電、光學、磁學效能及功能轉換特性（5）抗拉強度低、韌性差
1.1.4 無機非金屬材料生產過程的共性與個性
1、原料
共性：都是以鋁矽酸鹽（粘土、長石等）、矽質、石灰質、鋁質原料為主。
個性：化學組成不同
2、原料的破碎
共性：絕大多數原料都需要破碎
為什麼絕大多數原料都需要破碎？
因為為什麼絕大多數原料都是質地堅硬的大塊狀物料，為了均化、烘乾、配料等工藝過程的需要。
破碎後的好處：（1）好均化、烘乾、配料（2）利於成型（3）利於熱處理，節能（4）產量高，產品效能好，且穩定
3、粉體的製備
陶瓷：一般採用濕法製備粉體為什麼？
水泥：濕法和乾法製備
玻璃：乾法製備為什麼？
4、成型
陶瓷成型：在高溫熱加工之前
玻璃成型：在高溫熱加工之後
水泥成型：在使用時
5、烘乾
水泥：在粉體製備之前，粘土、混合材需要烘乾
陶瓷：成型後的坯體必須烘乾為什麼？
6、高溫熱處理
水泥：通過煅燒獲得水泥熟料
玻璃：熔融獲得均勻、透明、無缺陷的熔體
陶瓷：形成堅硬的燒結體
1.2 典型無機非金屬材料
1.2.1 膠凝材料
1、膠凝材料的定義與分類
水硬性膠凝材料
氣硬性膠凝材料
2、水泥的定義與分類
通用水泥
專用水泥
特種水泥：快硬高強水泥
膨脹水泥
自應力水泥
水工水泥
油井水泥：特別注意在不同溫度和壓力情況下水泥的稠化時間的變化
裝飾水泥
耐高溫水泥
其它特種水泥：道路矽酸鹽水泥、防輻射水泥、耐酸水泥、砌築水泥、高效無聲破碎劑等
注意：使用高效無聲破碎劑一定要考慮溫度的影響
3水泥的基本性質
水泥漿具有良好的可塑性、與其他材料混合後的混合物可擁有適當的和易性
較強的適應性
較好的耐侵蝕、防輻射效能
硬化後的水泥漿具有較高的強度，且強度隨齡期的延長而逐漸增長
良好的耐久性
通過改變水泥的組成，可適當調整水泥的性質
可與纖維、聚合物等多種有機-無機材料配製的各種水泥基複合材料，充分發揮材料的潛能
1.2.2 玻璃
1、玻璃的特性
（1）玻璃的定義及基本特性
傳統玻璃的定義：熔融物冷卻、硬化而得到的非晶態固體
基本特性：（a）透明、堅硬，良好的耐蝕、耐熱、電學和光學性質
（b）適用不同使用條件的要求（c）易於製備各種形狀製品或部件
2、玻璃的通性
1）各向同性2）介穩性3）無固定熔點4）固態和熔融態間轉化的漸變性和可逆性5）性質隨成分變化的連續性和漸變性
3、玻璃的分類
1）按組成分類
元素玻璃：單一元素的原子構成的玻璃。有硫系玻璃、硒玻璃等。
氧化物玻璃：借助橋氧形成聚合結構的玻璃。
非氧化物玻璃：（a）鹵化物玻璃（氟化物玻璃如bef2）和氯化物玻璃（如zncl2）等。
（b）硫族化合物玻璃
氧化物和非氧化物的混合玻璃：如baf2-al2o3-p2o5玻璃等。
2）按用途分類
建築玻璃
日用輕工玻璃
儀器玻璃
光學玻璃：冕牌玻璃：阿貝數（色散係數）>50的光學玻璃通常稱為冕牌玻璃
燧石玻璃：阿貝數（色散係數）<50的光學玻璃稱為燧石玻璃
色散：玻璃的折射率隨入射光波長不同而不同的現象，叫色散。
阿貝數就是色散係數。光線經過三稜鏡可以分解成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。色散係數反映鏡片的分光能力，色散現象最早由歐尼斯.
阿貝先生發現並對色散係數設定了界定的引數，故色散係數被稱為「阿貝數」。
對眼用鏡片來說，鏡片的色散越低越好，色散系數值越大越好，如果色散強烈會出現稜鏡效應，人會感到色彩斑斕，致使頭暈腦漲等不適感，因此色散係數就成為衡量鏡片優劣的重要指標之一。
電真空玻璃
3）按效能分類
光學特性分：光敏玻璃、聲光玻璃、光色玻璃、高折射玻璃、低色散玻璃、反射玻璃、半透過玻璃、透紅外玻璃等等。
熱學特性分：熱敏玻璃、隔熱玻璃、耐高溫玻璃、低膨脹玻璃等
電學特性分：高絕緣玻璃、導電玻璃、半導體玻璃、高介電玻璃、超導玻璃等
力學特性分：高強玻璃、耐磨玻璃等
化學穩定性分：耐鹼玻璃、耐酸玻璃等
4）按形態分類
泡沫玻璃、玻璃纖維、薄膜玻璃等
5）按顏色分類
無色玻璃、顏色玻璃、半透明玻璃、乳白色玻璃等
1.2.3 陶瓷
1、陶瓷的定義與分類
傳統陶瓷定義：以無機非金屬天然礦物或化工產品為原料，經過原料處理、成型、乾燥、燒結等工序製成的產品。是陶器和瓷器的總稱。
陶瓷的分類：
（1）按組成分類：
矽酸鹽陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷
（2）按效能分類：
1）普通陶瓷：包括日用陶瓷、建築陶瓷、化工陶瓷等
2）特種陶瓷：包括結構陶瓷、功能陶瓷
2、陶瓷的基本效能與特點
（1）陶瓷的顯微結構由結晶相、氣孔和玻璃相組成。
（2）陶瓷的基本效能較高的彈性模量；強度高，抗壓強度遠遠大於抗拉強度；耐磨效能良好；好的耐久性，如抗氧化，耐高溫、耐腐蝕；硬度高；優良的電絕緣效能；脆性大，經不起外力撞擊，也不能急冷急熱。理論強度高，但實際強度遠遠低於理論強度
原因：①陶瓷材料存在很多微裂紋②微裂紋一旦形成，就會迅速的擴充套件
對於金屬，在外力的作用下可以產生塑性變形，塑性變形可以吸收擴充套件裂紋的能量，起到止裂紋的作用。
對於陶瓷，缺乏塑性變形，裂紋一旦形成，材料內部的應力就會集中在裂紋的尖端，推動裂紋的擴充套件，直至斷裂。如果是在熱衝擊的情況下，由於陶瓷材料導熱性差，熱應力因此增加，促進裂紋迅速擴充套件。
1.3 無機非金屬材料的研究現狀及發展趨勢
1、陶瓷
怎樣低成本解決陶瓷脆性問題。
2、玻璃
3、水泥
用煤矸石生產水泥的研究
用白雲石替代方解石生產水泥
1.4 無機非金屬材料在人類生活中的地位與作用
1.4.1 對科學技術發展的作用
1.4.2 對工業及社會進步的作用
1.4.3 對鞏固國防、發展軍事用技術的作用
1.4.4 在生物醫學方面的作用
1.5 無機非金屬材料工藝學的研究內容
無機非金屬材料科學與工藝：是一門研究材料組成、結構、合成與製備、使用效能四者之間的關係與規律的科學。
合成與製備：是研究如何將原子、分子聚合起來並最終轉變為有用產品的一系列連續過程，是提高材料質量、降低生產成本的關鍵，也是開發新材料、新器件的中心環節。
組成：是指構成材料物質的原子、分子、新增劑及其分布。
結構：是指組成原子、分子在不同層次上彼此結合的形式、狀態和空間分布。
組成和結構是材料的基本表徵。它們一方面是特定的合成與製備條件下的產物，另一方面又是決定材料效能與使用效能的內在因數。
無機非金屬材料工藝學的研究內容：了解材料的組成與結構及它們同合成與製備之間、效能與使用效能之間的內在聯絡。（為什麼？）
例1：sio2玻璃與sio2與晶體，成分完全一樣但性質截然不同。
sio2玻璃：透明、各向同性，沒有固定熔點，亞穩性，性質隨溫度變化連續性。
sio2與晶體：各向異性，有固定熔點，穩定，性質隨溫度變化不連續
原因：結構不同。
sio2玻璃，矽氧四面體排列無序；
sio2與晶體，矽氧四面體排列有序。
與合成製備的關係：
sio2玻璃，從sio2熔點以上熔體快速冷卻；
sio2與晶體，從sio2熔點以上熔體緩慢冷卻
例2：金剛石和石墨
金剛石：硬度最高；熱導率最高，300k為銅的5倍，77k為銅的25倍；電阻率1016ωcm，極好的電絕緣材料；彈性模量高；無色
石墨：硬度低；彈性模量底；導熱率高；導電性好；抗熱震性好；黑色
原因：結構不同
金剛石：sp3鍵形成共價四面體，鍵長1.54，四個共價鍵
石墨：平面sp2鍵聯形成六邊形網路，p2軌道加入鍵聯網路，鍵長1.42，三個共價鍵；薄層之間鍵聯為范德華力，鍵長3.34 。
與工藝的關係：石墨 →高溫、高壓-→金剛石（顆粒）
ch4+h2-→加熱鎢絲→金剛石（薄膜）
例3：γ-矽酸二鈣和β-矽酸二鈣
γ-矽酸二鈣：在常溫下幾乎是穩定的，不和水反應。
β-矽酸二鈣：在常溫下相當活潑，能與水發生反應，生成水化產物。
原因：結構不同
γ-矽酸二鈣：配位規則（ca2+配位數為6），結構穩定，
β-矽酸二鈣：配位不規則（ca2+配位數為6和8），結構不穩定，有些部位質點較密，有些部位則空隙較大。
鮑林第五規則（節約規則）：在乙個晶體中，本質不同的結構組元的種類，傾向最少數目。
1、無機非金屬材料工藝原理
1.1 原料及其預處理
1.1.1 鈣質原料
（1）鈣質原料的種類及性質
無機非金屬材料工業常使用的主要鈣質原料有：
① 方解石
主要成分：caco3，常混有mg、fe、mn（8%以下）等碳酸鹽。
無機非金屬工藝學
名詞解釋 無機非金屬材料 無機非金屬材料是以某些元素的氧化物 碳化物 氮化物 鹵素化合物 硼化物 以及矽酸鹽 鋁酸鹽 磷酸鹽 硼酸鹽和非氧化物等物質組成的材料。是除金屬材料和有機高分子材料以外的所有材料的統稱。水泥 凡細磨成粉末狀，加入適量水後成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，並能將砂...
無機非金屬材料工藝實踐報告
院 部專業班級 學號學生姓名 指導教師 年月日成績評定表 目錄 必須自動生成 1水泥配方設計 1.1 原料 1.2 配方設計 包括設計依據 2 水泥效能檢測 包括方法及結果 2.1 細度分析 1 實驗名稱 實驗名稱應當明確地表示你所做實驗的基本意圖，要讓閱讀報告的人一目了然。2 實驗目的與要求 實驗...
無機非金屬材料小結
一緒論1 材料按化學組成分類 金屬材料 無機非金屬材料 高分子材料 聚合物 2無機非金屬材料定義 無機非金屬材料是由矽酸鹽 鋁酸鹽 硼酸鹽 磷酸鹽 鍺酸鹽 硫化物 矽化物 鹵化物等原料經一定的工藝製備而成的材料。是除金屬材料 高分子材料以外所有材料的總稱。它與廣義的陶瓷材料有等同的含義。無機非金屬材...