无机非金属材料工学知识点总结.docx

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无机非金属材料工学知识点总结

1.为什么北方常采用烧氧化焰而南方烧还原焰?

答：

我国北方制瓷原料大多采用二次高岭土与耐火粘土，含铁较少而含氧化钛、有机物较多，坯体粘性和吸附性较强，适宜用氧化气氛烧成。

南方制瓷原料大多采用原生高岭土和瓷石，含铁量较多而含氧化钛、有机物较少，粘性和吸附性较小，适宜用还原气氛烧成。

2.与金属材料相比，无机非金属材料在性能上有那些特点？

原因是什么？

答：

无机非金属材料的化学组分主要由元素的氧化物、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，其化学键主要为离子键或离子—共价混合键。

因此，无机非金属材料的基本属性主要体现为高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高抗压良好的抗氧化性、隔热性，优良的介电、压电、光学、电磁性能及其功能转换特性等。

但大多数无机非金属材料具有抗拉强度低、韧性差等缺点。

3.玻璃浮法成型的原理？

答：

玻璃液从池窑连续流入并浮在有还原气氛保护的锡液上，由于各物相界面张力和重力的综合作用，摊成厚度均匀，上下两平面平行，平整和火抛光的玻璃带，经冷却硬化后脱离锡液，再经退火、切割而得到浮法玻璃。

4.采用陶瓷注浆成型时坯料应满足哪些要求？

为什么？

答：

1）流动性好。

保证泥浆浇注成形时要能充满模型的各个部位。

2）悬浮性好。

浆料中各种固体颗粒能在较长的一段时间悬浮而不沉淀的性质称为泥浆的悬浮性。

它是保证坯体组分均匀和泥浆正常输送、贮放的重要性能之一。

3）触变性适当。

受到振动和搅拌时，泥浆粘度会降低而流动性增加，静置后又恢复原状，此外，泥浆放置一段时间后，在维持原有水分的情况下也会变稠，这种性质称为触变性。

泥浆触变性过大，容易堵塞泥浆管道，且坯体脱模后易塌落变形；触变性过小，生坯强度较低，影响脱模和修坯。

4）滤过性好。

滤过性也称渗

模性，是指泥浆能够在石膏模中滤水成坯的性能。

滤过性好，则成坯速率较快。

当细颗粒过多时，易堵塞石膏模表面的微孔脱水通道，不利于成坯。

熟料和瘠性原料较多时有利于泥浆的脱水成坯。

5.陶瓷制品开裂的主要原因？

答：

生坯在搬运过程中因被碰而产生的细微裂纹；坯体入窑水分过高、升温过急；高温阶段生温太快，收缩过大；坯体在晶体型转化阶段冷却过快；器形设计不合理。

6.实际生产中应该如何选择陶瓷的成型方法？

答：

1）产品的形状、大小、厚薄等。

一般形状复杂或较大，壁较薄的产品，可采用注浆法成形；而具有简单回转体形状的器皿可采用最常用的旋压、滚压法可塑成形。

2）坯料的性能。

可塑性较好的坯料适用于可塑法成形，可塑性较差的坯料可用注浆或干压法成形。

3）产品的产量和质量要求。

产量大的产品可采用可塑法的机械成形，产最小的产品可采用法浆法成形，产量很小质量又要求不高的产品可考虑采用手工可塑成形。

4）设备要简单，劳动强度要小。

5）经济效果要好。

在选择成形方法时，希望在保证产品产量质量的前提下，选用没备最简单，生产周期最短，成本最低的—种成型方法

41.无机非金属材料的定义

无机非金属材料就是除金属材料、高分子材料外的其他所有材料。

陶瓷材料是无机非金属材料的典型代表。

有广义和狭义多重含义。

狭义的陶瓷一般仅为陶器和瓷器的合称，指以可塑性黏土为主要原料，加入瘠性的石英和助熔剂长石，成型后经烧制而成的制品，按制品性质及所用原料、烧成制度的不同可分为土器、陶器、炻器、瓷器等，按用途不同分为日用、建筑、卫生、电工、美术陶瓷等类别

42.叙述玻璃熔制过程的五个阶段及各阶段所经历的主要物理化学过程。

五个阶段：

硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化和冷却。

（1）硅酸盐的形成单组分的反应：

多晶转化；盐类分解；析出结晶水和化学结合水。

多组分的反应：

复盐形成；硅酸盐形成；低共熔混合物形成；石英、低共熔物、硅酸盐熔融

（2）玻璃的形成烧结物继续加热，相互溶解、扩散，由不透明的烧结物转为透明的玻璃液。

（3）澄清玻璃液中的可见气泡的排出。

（4）玻璃液的均化玻璃液中条纹和其它不均体的消除，玻璃液的各部分在化学组成上达到均匀一致。

（5）玻璃液的冷却阶段玻璃液冷却，粘度提高到成型制品所需的范围。

45.简述无机非金属材料的原料来源

传统陶瓷的原料主要来自岩浆岩和沉积岩；耐火材料的原料主要来自岩浆岩，其次为沉积岩和变质岩；水泥原料和化工原料以沉积岩为主；玻璃原料主要来自石英岩类；铸石原料以中集性岩浆岩为主；无机建筑材料的原料几乎遍及了所有的岩石岩类；先进陶瓷材料，大多数也是从天然原料中深加工获得的

46.釉与玻璃区别：

釉与玻璃的相似之处

占优势的相是透明玻璃，许多物理化学性质可以用结构的“无定形――晶子学说”来解释；

没有固定的熔点，只有熔化温度范围；

光学性质具有各向同性之特征；

在光泽、透明、不透水性等方面也很相近，釉的许多性质随温度和组成变化规律也近于玻璃。

釉与玻璃相区别之处

均匀性不及玻璃，釉层的平均厚度为0.1～0.15mm，高温下，坯釉之间的相互反应，且釉的熔融还受到瓷坯烧成制度的限制，影响了釉的均匀性；

釉中含有少量晶体，多见于坯釉中间层中，有两种来源：

一是未熔的晶体残留物，另一是新析出的晶体。

釉中还含有或多或少大小在10～80μ之间气泡，也多数集中于坯釉中间层内，它们主要是在釉熔化后阻碍坯体中碳素燃烧产生的气体逸出而形成的。

虽然可用玻璃的结构理论来解释和调节釉的性质，但会产生不同程度的偏差。

48.陶瓷的原料，你认为应来源于哪种类型的岩石？

耐火材料－－岩浆岩，次为沉积岩和变质岩

水泥原料－－沉积岩为主

化工原料－－沉积岩为主

玻璃原料－－石英岩类为主

铸石原料－－中基性岩浆岩为主；

建材原料－－几乎遍及了所有的岩石类型。

49.粘土类原料的三类组成及工艺性能

化学组成；

矿物组成；

颗粒组成

粘土的工艺性能

颗粒分布可塑性

结合性收缩（干燥性能）

烧结性能耐火度

触变性膨化性

水化试验离子交换性

51.如何确定陶瓷原料中的有益组分和有害组分？

从化学成分来看：

有益组分指：

能有利于提高产品性能的成分，也是原料的主要构成成分，如高岭土中的Al2O3、SiO2。

而高岭土的理想构成为：

Al2O3·2SiO2·2H2O

中性成分，有时也可算成是有益组分，如CaO、MgO、K2O、Na2O，它们也是成瓷的重要组分，但含量高时，会降低高岭土的耐火度，缩短烧结范围，过多时还会引起坯泡。

其中CaO含量多还会影响色面，实验证明坯体中CaO的含量超过1.5%，便会出现淡绿色。

有害组分：

影响产品性能的组分，如Fe2O3和TiO2，其主要影响就是使产品产生不希望的颜色。

富铝高岭土，要求Fe2O3和TiO2的含量＜1.2%，否则对白瓷色面将带来愈加有害的影响。

从矿物组成来看：

有益组成：

如高岭石、长石－高岭石之间的中间矿物、石英：

低温时可削弱粘土质的可塑性、结合性。

超过1450℃时，为强的易熔物，与粘土物质组成易熔共融物，降低耐火度。

有害组成：

铁质矿物（存在形式褐铁矿、黄铁矿、菱铁矿、钛铁矿、赤铁矿等）：

易使产品发生溶洞、鼓胀、斑点或显色。

在还原性气氛中烧成，将呈氧化亚铁，而使坯体显蓝绿色。

随着铁含量的增加，最后可能变成蓝黑色。

在氧化性气氛中烧成，则都成为三价铁。

根据铁含量的多少，坯体将显现淡黄色至深红色。

钛质矿物：

是一种较强的熔剂，对瓷的颜色也有较大的影响，易使粘土呈蓝灰色。

52.评价原料

有两种情况：

一是入厂前的原料评价→决定是否采购该批原料；二是入厂后的原料检验→决定是否可直接用于配方中。

很多频繁变换原料产地，上述工作成了日常的工作，且配方的稳定性工作难度较大

53.无机材料制备工艺原理－－原料评价示例

问题提出

原料性能测试：

理化性能：

原料的化学组成原料的矿物组成煅烧前后外观特征

工艺性能：

原料的可塑性能原料的干燥性能原料的烧结性能

配方试验：

坯体化学组成：

坯料化学组成制坯方法烧后性能强度试验冷热试验

结果与分析

评价结论

67.试述一般陶瓷生产的主要工艺流程

配料→球磨→①注浆成型

②压滤→脱水→真空练泥→陈离→可塑成型}→干燥→施釉→烧成

③喷雾干燥→压制成型

68.试述“陶”与“瓷”的区别？

作胎原料不同：

陶器一般用粘土，少数也用瓷土，而瓷器是用瓷石或瓷土作胎

胎色：

陶器制胎原料中含铁量较高，一般呈红色、褐色或灰色，且不透明；瓷器胎色为白色，具透明或半透明性。

釉的种类：

釉系陶瓷表面具有玻璃质感的光亮层，由瓷土（或陶土）和助熔剂组成。

陶器一般表面不施或施低温釉，其助熔剂为氧化铅。

瓷器表面施有高温釉，有石灰釉和石灰一碱釉两种。

主要烧成温度：

因制胎材料的关系，陶器的烧制温度一般在700～1000℃，瓷器烧制温度一般在1200℃以上。

吸水率：

这是陶瓷烧结度和瓷化程度的重要标志，指器体浸入水中充分吸水后，所吸收的水分重量与器体本身重量的比例。

普通陶器吸水率都在8％以上，细炻器为0．5％～12％，瓷器为0～0．5％

69.试述何谓粘土的触变性，及其产生原因。

粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低而流动性增加静置后能恢复原来状态。

反之，相同泥浆放置一段时间后，在维持原有水分的情况下会增加粘度，出现变稠和固化现象，上述现象可重复无数次，统称为触变性。

产生触变性的原因：

由于粘土片状颗粒的活性边面上尚残留少量电荷未被完全中和，以致形成局部边－边或边－面结合，使粘土颗粒之间常组成封闭的网络状结构。

这时，泥料中的大量的自由水被分隔和封闭在网络的空隙中，使整个粘土－水系统好像水分减少，粘度增加，变稠及固化现象，但这样的网络状结构是疏松和不稳定的，当稍有剪切力的作用或振动时，网络即被破坏，又呈流动状态。

71.无机材料生产共性和个性：

共性：

1、原料都来自储量丰富的天然非金属矿物2、粉料的制备与运输3、高温加热（热处理）4、成型5、干燥。

个性：

P（表示粉体制备过程）H（热处理过程）F（成型过程）1、胶凝材料（水泥）PHP2、玻璃PHF3、陶瓷和耐火材料PFH。

73.问：

何为坯釉适应性？

如何提高改善坯釉适应性？

答：

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。

（1）釉的热膨胀系数接近于坯体而稍低于坯体；

（2）坯釉的化学组成有一定差异但不可太大，以便形成稍厚或适中的中间层；（3）提高釉层的弹性和抗张强度；（4）釉层厚度应较薄。

91、简述石英的晶型转及其在陶瓷工艺过程中的影响。

答：

石英晶型转化主要有高温型的缓慢转化和低温型的快速转化。

高温型的缓慢转化是由表面开始向内部进行的，发生结构变化，形成新的稳定晶型，其体积膨胀大，但时间长，同时生成缓冲液，因而对陶瓷制品影响不大。

相反，低温型的快速转化是晶体表里瞬间同时发生转化，无结构变化，膨胀小，但反应是瞬间的，无液相缓冲，因而破坏性大。

101、 物料干燥过程可以分为几个阶段？

哪个阶段最危险？

简述对流干燥、工频电干燥、微波干燥、红外干燥基本原理及其特点。

答：

干燥过程可以分为三个阶段，加热阶段、等速干燥阶段和降速干燥阶段。

 等速干燥阶段最危险。

对流干燥：

利用热空气或烟气与坯体对流传热使水分蒸发而干燥。

热扩散方向与湿扩散方向相反。

干燥速度慢、周期长。

工频电干燥：

工频交变电流直接通过坯体，将电能转变成热能，使水分蒸发而干燥。

热扩散方向与湿扩散方向一致，整个坯体同时被加热。

微波干燥：

以微波辐射使坯体内极性强的水分子运动加剧发生摩擦转化为热能，使坯体干燥。

热扩散方向与湿扩散方向一致，整个坯体同时被加热。

128.熔块釉：

釉料制浆前，先将部分原料熔制成玻璃状物质并用水淬成