无机非金属思考题解答版201612

1、无机非金属材料概论思考题解答版玻璃： 1. 名词解释： 桥氧：玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起“桥梁”作用的氧离子。 非桥氧：仅与一个成网离子相键连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥氧。 网络形成体氧化物：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。如SiO2，B2O3 网络外体氧化物：均不能单独生成玻璃，一般不参加构成玻璃网络而是填充于玻璃网络中的氧化物。如Li2O，Na2O，K2O，CaO 网络中间体氧化物：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。如Al2O3，MgO，ZnO 混合碱效应（双碱效应）：在二元碱硅玻璃中，

2、当玻璃中碱金属氧化物的总含量不变，用一种R2O逐步取代另一种R2O时，玻璃性质不是呈直线变化，而是出现明显的极值。2. 了解硅酸盐结构形态与桥氧与非桥氧之间的关系。 在无机非金属材料中，硅酸盐晶体结构有一个共同的特点，即均具有SiO4四面体，并遵循由此导出的硅酸盐结构定律。PO4四面体，BO4四面体，BO3三角体，AlO4四面体，AlO6八面体。 硅酸盐矿物的晶体结构中，最基本的结构单元是Si-O络阴离子。除硅灰石膏结构中 Si4+具有6次配位，形成Si-O6配位八面体而属于六氧硅酸盐外，其他所有硅酸盐矿物都属于四氧硅酸盐。其Si4+具有4次配位，形成Si-O4配位四面体。这样的硅氧四面体在结

3、构中可以孤立地存在，彼此间由其他金属阳离子来连接。但硅氧四面体间经常还可通过共用角顶上的O2-(称为桥氧)而相互连接，从而构成四面体群、环、链、层和架等不同连接形式的所谓硅氧骨干。硅氧骨干与硅氧骨干之间再借助于其他金属阳离子来连接。3. 无机非金属材料与其它材料相比在结构性能上有哪些特点？ （1）脆性具有比金属键和纯共价键稳定的离子键和混合键。 （2）.绝大多数是绝缘体,比金属的晶体结构复杂，没有自由电子。 （3）熔点高，硬度高，抗化学腐蚀能力强。（4）导热系数低，受热变形小。（5）透明度低。4. 什么是玻璃态物质的四个通性？解释之。 （1）各向同性：玻璃态物质的质点排列是无规则的，是统计均匀

4、的，所以玻璃中不存在内应力时，其物理化学性质在各方向上是相同的。 （2）介稳性：由于玻璃在冷却过程中粘度急剧增大，质点来不及作形成晶体的有规则排列，系统的内能尚未处于最低值，从而处于介稳状态。 （3）无固定熔点：玻璃在固态和熔融态间的转化是可逆的，没有固定的熔点。 （4）性质变化的连续性和可逆性：性质随温度和组成而变化。5. Tg-Tf玻璃转变温度区域的含义，及对玻璃结构、性质的研究有何意义？ 1）TgTf区域称为玻璃转变温度范围。Tg转变温度（转变点），Tf软化温度（软化点），Tm熔点 2）冷却速度一定，在转变温度区间内的任一温度，温度越低，粘度越大，达到平衡结构的速度越慢，需要的时间越长。

5、 3）冷却速度越快，玻璃结构偏离平衡结构的程度越大，导致玻璃结构疏松，使玻璃密度、折射率等性质下降，冷却速度减慢，密度、折射率等性质上升，所以说固态玻璃的性质是相对的，并不是一个常数。它与TgTf区域的玻璃冷却速度有关。 4）在 Tg温度以下或Tf温度以上，一般认为，冷却速度对玻璃结构性能影响不大。 5）研究这一温度区域内的玻璃转变，对玻璃的退火、分相、析晶、成型等具有重要的实用意义。6. 解释玻璃态结构的晶子学说和无规则网络学说，概括并比较其结构特点。 不同：无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性，无序性和均匀性，而微晶学说则比较强调玻璃的微观不均匀性和有序性。 相同：玻璃结构具有短程有序

6、，长程无序的特点。7. 氧化钙加入玻璃中一般来说会削弱玻璃的结构，但在钠硅玻璃中加入氧化钙反而加强了玻璃的结构，这是为什么？ 石英玻璃中，加入R2O使氧的比值增加，玻璃中的氧不可能由两个硅原子所共用，开始出现一个硅原子键合的氧原子，即非桥氧，使硅氧网络发生断裂，结果使玻璃结构减弱、疏松，导致玻璃的物理化学性能下降，如粘度、膨胀系数等。而钠硅玻璃中加入CaO时，使玻璃的结构和性质发生明显的变化，主要表现在结构的加强，一系列物理化学性能变好，成为各种实用的钠硅玻璃的基础。钙的这种特殊作用来源于它本身的特性及其在结构中的地位。Ca2+的离子半径（0.099nm）与Na+（0.095nm）近似，但Ca

7、2+的电荷比Na+大一倍，它的场强比钠大得多。它具有强化玻璃结构和限制钠离子活动的作用。 8. Na2O-CaO- SiO2玻璃系统非常实用，为什么？都用于哪些玻璃制品？ 这主要由于该系统的玻璃使用的原料资源丰富，来源广泛，价格低廉，其生产工艺成熟、稳定，玻璃的综合性能（玻璃强度、化学稳定性、耐热性能等）优良。 应用于大多数实用玻璃，例如：瓶罐玻璃、器皿玻璃、保温瓶玻璃、灯泡玻璃、平板玻璃等。9. 什么是硼氧反常性？什么是硼反常性？理解组成、结构与极值的关系。 硼氧反常性：在R2O-B203二元玻璃中，碱金属氧化物提供的氧，可使硼从三配位转变成四配位，从而加强了网络，使玻璃的各种物理性质出现极

8、值。 硼反常性：在R2O-B203-SiO2 系统玻璃中，R2O含量不变，用B203取代SiO2 ，如果氧化硼的含量超过一定限度时，结构和性质会发生逆转现象，在性质变化曲线上则出现极大值或极小值。硼反常现象是硼氧四面体B04向硼氧三角体BO3变化，引起玻璃性质突变的结果。10. 常见的卤化物玻璃、硫属化合物玻璃及用途。 （1）卤化物玻璃有架状结构，层状结构，链状结构。BeF4是架状结构，其他卤化物常常形成层状或链状结构。特点：氟化物玻璃具有超低折射率和色散。用途：重要的光学材料，也可作为封接材料。注意：挥发严重，易析晶 （2）硫属化合物玻璃是指硫、硒、碲为主要成分的玻璃，多为链状结构。用途：半

9、导体材料、透红外材料、封接材料。注意：熔制时真空密封，蒸汽有毒11. 玻璃中氧化物作为玻璃网络生成体应满足哪些条件？ （1）每个氧离子应与不超过两个阳离子相连。 （2）在中心阳离子周围的氧离子配位数必须小于或等于4。 （3）氧多面体相互共角而不共棱或共面。 （4）每个多面体至少有三个顶角是共用的。 另外，键能、键性也是重要因素。12. 玻璃中加入少量Al2O3的作用？ 在玻璃中加入少量的Al2O3，可以夺取非桥氧形成AlO4，进入硅氧网络，把断网连接起来，使玻璃结构趋于紧密，从而降低了玻璃的结晶倾向，抑制分相，Al2O3的加入还可以提高玻璃的化学稳定性，热稳定性，机械强度等性能，Al2O3还可

10、以减轻玻璃对耐火材料的侵蚀。13. 玻璃生成的热力学条件？ 由于玻璃态物质的内能大于相应的结晶态物质的内能，因此玻璃总是有降低内能向晶态转变的趋势，所以说玻璃是不稳定的或亚稳的。一般来说，同组分的晶体与玻璃的内能差别越大，玻璃越容易结晶，越难形成玻璃。14. 玻璃生成的动力学条件？生成玻璃的关键是什么？与哪些因素有关？ 动力学上，玻璃析晶必须克服一定的势垒：首先是成核所需建立新界面的界面能，其次是晶核长大所需的质点扩散的活化能。从动力学上看，生成玻璃的关键是熔体的冷却速度（粘度增大的速度）。 冷却速度的影响因素：产品性状：熔体数量，产品大小、厚薄；冷却方式：倾注，喷涂，压片；冷却介质：铁板，油

11、，水或液态氨等。15. 如何理解泰曼将玻璃析晶分为晶核生成与晶体生长两个过程。 泰曼认为：玻璃的形成是由于过冷液体中晶核生成最大速度对应的温度低于晶体生长最大速度对应的温度所致。结论：晶核生成最大速率与晶体生长最大速率所对应的温度之间的温差越大，越易形成玻璃；反之，越易析晶。16. 什么是三T图？三T图的作用？ 温度时间转变。可确定形成玻璃的临界冷却速度。17. 玻璃生成的两个主要因素？ （1） 凝固点(热力学熔点m)附近的熔体粘度越大，越易形成玻璃，反之，粘度越小，越不易形成玻璃。（2）在相似的粘度-温度变化曲线情况下，具有较低的熔点，较高的转变温度的化合物，易于形成玻璃。18. 玻璃生成的

12、晶体化学条件？熔体结构、键强和键性。19. 什么是均匀成核？什么是非均匀成核？ 均匀成核是指在宏观均匀的玻璃中，在没有外来物参与下，与相界、结构缺陷等无关的成核过程。 非均匀成核是依靠相界、晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程。 临界核半径r*越小，成核越易形成。 润湿角越小，核半径越小，成核越容易。20. 微晶玻璃的制备原理？无色透明微晶玻璃的制备？ 微晶玻璃是用适当组成的玻璃控制结晶而成，它含有大量（典型的约占95-98%）细小的（在1 以下）晶体及少量残余玻璃相。微晶玻璃可以采用一般玻璃的熔制、成型方法，然后经过热处理后转变成为微晶材料。选用成核剂是制备微晶玻璃常用的方法。21.

13、 成核剂的分类、选择？常用的成核剂有哪些？贵金属盐类、氧化物、氟化物的成核机理？ 一般来说，成核剂和初晶相之间的界面张力越小，晶格常数越接近，成核就越容易。A. 贵金属盐类 贵金属盐类的成核原理：贵金属盐类熔于玻璃后，高温时，贵金属以离子状态存在，低温时，吸收电子而成原子状态，因溶解度小，热处理后而析出金属胶粒（1）晶格参数相近，小于15%易于成核（2）金属胶粒大小，一般在815nm例如：AgCl、AgNO3、AuCl、CuCl2 应用：光敏微晶玻璃 、光致变色玻璃 B. 氧化物氧化物成核剂成核原理：氧化物成核剂电荷高，场强大，对玻璃的结构有较大的积聚作用，从而导致玻璃分相、结晶。例如：P2O

14、5、ZrO2、TiO2 应用：锂铝硅系统 等 C. 氟化物氟化物成核原理：氟化物加入导致硅氧键断裂，结构减弱，从而促使玻璃成核、晶化，产生结晶状的沉淀物，即氟化物晶核例如：CaF2、Na3AlF6、Na2SiF6 应用：乳浊玻璃 、云母型可切削微晶玻璃 22. 影响玻璃结晶的因素？ 温度、粘度、杂质和界面能。23. 什么是玻璃的分相？玻璃分相的原因？分相对玻璃性质的影响？ 玻璃在高温下是均匀的液体，在冷却过程中或在一定温度下热处理时，由于内部质点迁移，某些组分分别聚集，从而形成化学组成不同的两个相，此过程称为分相。 玻璃分相的原因：氧化物熔体的分相是由于阳离子对氧离子的争夺。 分相对玻璃性质的

15、影响：对具有质点迁移性能的影响：粘度、电导、化学稳定性等影响较大，注意：并且与分相结构有关；对具有加和性能的影响：密度、折射率、热膨胀系数、弹性模量等影响较小；对玻璃结晶的影响。24. 玻璃产生析晶的因素？ （1）玻璃组成是引起玻璃析晶的内因；（2）玻璃结构；（3）玻璃分相对玻璃析晶也有一定作用；（4）工艺因素：原料成分波动、配合料称量误差、混料不匀等。25. 玻璃的粘度、密度、折射率、电阻率、热膨胀系数和化学稳定性与组成、温度、热历史的关系？粘度密度D热膨胀系数化学稳定性电阻率折射率SiO2与密度一致NaOCaOB2O33pw与SiO2相反4pw与SiO2一致Al2O34pw6pw与SiO2

16、相反淬火无退火与淬火相反温度无温度与温度升高相反26. 玻璃表面的侵蚀机理。什么是玻璃的热稳定性？影响因素？ 粘度的几个特性点？ （1）水对玻璃的侵蚀；酸对玻璃的侵蚀（高碱玻璃的耐酸性小于耐水性，高硅玻璃耐酸性大于耐水性）；碱对玻璃的侵蚀（硅酸盐玻璃一般不耐碱、机理:硅氧网络被破坏、玻璃耐碱的侵蚀程度与侵蚀时间成线性关系）；(4)大气对玻璃的侵蚀。 （2）玻璃经受剧烈的温度变化而不破坏的性能为热稳定性。 （3）温度上升10，侵蚀速度增加50150%；压力增加，侵蚀速度明显剧烈加快。 （4）应变点 1013.6 Pa.S 转变点 1012.4Pa.S 退火点 1012 Pa.S 软化点 107.

17、6或（315）*106Pa.S27. 过渡金属离子着色机理及特点？金属胶粒的着色机理？化合物着色的机理？ 过渡金属离子着色机理：过渡金属和稀土金属在玻璃中以离子状态存在，它们的价电子在不同能级间跃迁，由此引起对可见光的选择性吸收，导致着色。过渡金属离子着色特点：在玻璃中，凡是变价的阳离子，由于阳离子与周围氧离子之间有电荷迁移，因此在紫外或近紫外区有强烈的吸收。不同价态，着色不同；钴、镍不变价，着色稳定；两种离子可以形成混合色；离子着色的玻璃不能产生红色。金属胶粒的着色机理：金属胶粒的着色基于它们对光的散射。化合物的着色机理：电子的激发跃迁。28. 影响玻璃着色因素？什么是玻璃的脱色？ 内在因素

18、：离子价态的平衡；配位数间的平衡；着色离子的浓度。外在因素：基础玻璃的组成；玻璃的熔制气氛；熔化温度；冷却速度。 A. 化学脱色 用化学脱色的方法，使着色氧化物的着色程度减弱，也就是使其光吸收减少，以提高透光率。 B. 物理脱色 引入适当的着色剂，来中和原来玻璃所显示的颜色，使玻璃变为白色或灰色。29. SiO2、B2O3、Al2O3、Na2O、K2O、CaO在玻璃中的所起作用？引入的原料？注意事项？ 【SiO2】作用：降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性，耐热性，化学稳定性，软化温度，硬度，机械强度，粘度和透紫外线。原料：石英砂，砂岩，石英岩。 注意：粒径，杂质。【B2O3】作用：增加玻

19、璃的折射率，改善玻璃的光泽，降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性，化学稳定性，机械强度。原料：硼砂，硼酸。 注意：易挥发。【Al2O3】作用：降低玻璃的结晶倾向，抑制分相， 减轻玻璃对耐火材料的侵蚀，增加玻璃的折射率，提高玻璃的热稳定性，化学稳定性，机械强度。原料：长石，粘土，氧化铝，氢氧化铝。 注意：难熔，多用长石引入。【Na2O】作用：降低玻璃粘度，是良好的助熔剂，增加热膨胀系数，降低玻璃的，热稳定性，化学稳定性，机械强度等。原料：纯碱，芒硝，硝酸钠。 注意：混料均匀。【K2O】作用：同Na2O，但粘度比Na2O 玻璃大，能降低玻璃的析晶倾向，增加玻璃的透明度和光泽度。原料：碳酸钾，硝

20、酸钾。【CaO】作用：稳定剂，即增加玻璃的化学稳定性和机械强度，但含量增加，析晶倾向增加，玻璃发脆，高温时，降低粘度，但温度下降，粘度下降快，料性短。原料：方解石，石灰石。30. 玻璃配方中常用的辅助原料有哪些？ 澄清剂（氧化物，硝酸盐，硫酸盐，氟化物等）；着色剂；脱色剂；氧化剂和还原剂（氧化剂：氧化物，硝酸盐等；还原剂：碳，酒石酸钾等）；乳浊剂；碎玻璃。31. 常用的玻璃澄清剂、乳浊剂、氧化剂有哪些及其作用？ （1）澄清剂：氧化物（氧化砷、氧化锑），硫酸盐（硫酸钠），氟化物（萤石、氟硅酸钠）等。 作用：熔制过程中分解产生气泡，或降低玻璃粘度促使玻璃液中气泡排出。 （2）乳浊剂：氟化物（萤石、

21、氟硅酸钠）、磷酸盐（磷酸钙、骨灰、磷灰石）等。 作用：是玻璃产生乳白而不透明。 （3）氧化剂：氧化物（CeO2，AsO2，Sb2O5）、硝酸盐（硝酸钠、硝酸钾、硝酸钡）等。 作用：熔制过程中释放氧。32. 选择玻璃原料的一般性原则？ 1）原料质量符合技术要求 2）易于调整成分 3）适于熔化和澄清，少用过轻和对人体有害的原料 4）对耐火材料的侵蚀要小 5）易加工，成本低，能大量供应33. 玻璃配方计算。教材P33-3534. 玻璃熔制过程中可分为哪五个阶段？1）硅酸盐形成阶段 2）玻璃形成阶段 3）玻璃液的澄清阶段4）玻璃液的均化阶段 5）玻璃液的冷却阶段35. 玻璃熔制的硅酸盐形成阶段有什么特

22、点？影响因素是什么？特点：主要固相反应结束，大部分气态产物从配合料中逸出，得到的是硅酸盐和剩余SiO2组成的不透明烧结物。影响因素：主要因素：熔化温度，时间，各氧化物的含量及性质。次要因素：添加物，原料颗粒度，炉内气氛及分压，耐火材料的侵蚀。36. 玻璃形成过程的速度取决于什么？为什么？ 玻璃形成过程的速度取决于石英砂粒的熔解扩散速度，而石英砂粒的熔解扩散速度又取决于扩散速度。这是因为石英砂砾熔解和扩散速度比其他各种硅酸盐熔解和扩散速度低得多。与此同时，玻璃形成速度还与玻璃成分，砂粒大小，熔制温度有关。37. 玻璃澄清过程中的气体分压的平衡与玻璃澄清的关系？在高温澄清过程中，熔解在玻璃液内的气

23、体、气泡中的气体及炉气这三者间会相互转移与平衡，它决定于某类气体在上述三相中的分压大小，气体总是由分压高的一相转入分压低的另一相中，如果用PA炉，PA液，PA泡分别表示炉气中、玻璃液中和气泡中A气体的分压，则将存在以下转变关系：38. 如何促进玻璃液的均化？玻璃液的均化是指在玻璃液中消除条纹和其他不均匀体，使玻璃液的各部分在化学组成上达到预期的均匀一致。促进玻璃液的均化，在熔制时：1）玻璃组成的熔解和扩散过程；2）玻璃液的对流均化过程；3）气泡上升引起的搅拌均化过程。在工艺上：1）配合料的均匀度；2）熔制工艺稳定性；3）减少耐火材料的侵蚀。39. 玻璃液冷却的目的、要求、应注意事项？ 目的：使

24、玻璃液的粘度增加，达到成型所需的粘度范围（10001100）。 要求：玻璃液的温度均匀一致，有利于成型。注意事项：冷却阶段应控制热均匀性和二次气泡的产生。40. 影响玻璃熔制过程的工艺因素？1）玻璃成分；2）配合料的物理状态；3）采用的加速剂(助熔剂和澄清剂）；4）加料方式；5）熔制制度；6）辅助电熔；7）采用高压或真空熔炼；8）机械搅拌(浆叶形状，大小，转速）；9）鼓泡(鼓泡点的数量，位置，排列；鼓泡的速度，大小，压力；喷嘴的结构等）。41. 玻璃液对耐火材料的侵蚀及影响因素？ 1）温度的影响 温度升高，熔体的粘度降低，使玻璃液与耐火材料之间的扩散速度增加。温度升高，也使耐火材料在玻璃液中的

25、饱和浓度显著增大。2）玻璃液组成和性质的影响玻璃液中半径小、电价高的阳离子具有较大的活动性，因此玻璃中碱性氧化物含量越高，对耐火材料的侵蚀越大。高碱玻璃、高铅玻璃、高钡玻璃、硼酸盐玻璃对耐火材料的侵蚀都很强烈。3）耐火材料组成和结构的影响首先应选用与玻璃液组成相近的耐火材料，其次是耐火材料的气孔率对侵蚀的影响。同时耐火材料中的玻璃相的组成和数量的影响。42. 坩埚窑和池窑中的玻璃熔制过程？坩埚窑：加热熔窑熔化澄清与均化冷却成型。池窑：池窑中玻璃熔制的各个阶段是沿窑的纵长方向按一定顺序进行的，并形成未熔化的、半熔化的和完全熔化的玻璃液的运动路线。也就是玻璃熔制的各个阶段是在同一时间、不同空间进行

26、的。43. 日用空心制品的机械成型分为供料和成型两部分，各有哪些方法？供料：液流供料、真空供料、滴料供料。成型：压制法、吹制法。44. 平板玻璃的成型有哪些方法？浮去成型、垂直引上法成型、平拉法成型、压延法成型。45. 简述浮法玻璃的熔制成型过程。浮法成型过程包括：自由展薄，抛光，拉引，退火。46. 浮法玻璃的拉簿通常采用什么方法？高温拉薄法、低温拉薄法。47. 影响垂直引上法玻璃质量的因素有哪些？玻璃组成、原燃料性能、熔化温度、液面、窑压、成型温度制度、退火和冷却等。48. 什么是玻璃中的暂时应力、永久应力？暂时应力：热应力随着温度梯度的存在(或消失)而存在(或消失)，所以称为暂时应力。永久

27、应力：常温下，玻璃内外层温度均衡后，（即温度梯度消失后），仍然残留的热应力称为永久应力(也叫做残余应力)。49. 玻璃退火的目的？玻璃退火的原理？解释图4-3。玻璃的退火就是消除或减小玻璃中热应力至允许值的热处理过程。即除玻璃中的永久应力。一般根据退火原理，退火工艺可分为四个阶段：加热阶段、均热阶段、慢冷阶段和快冷阶段。按上述四个阶段可作出温度-时间曲线，此曲线称为退火曲线。即图4-3。50. 什么是钢化玻璃？影响玻璃物理钢化的因素？ 通过玻璃淬火，在冷却后，使玻璃内部具有均匀分布的内应力，从而提高玻璃的强度和热稳定性，这种淬火玻璃又称为钢化玻璃。影响玻璃物理钢化的因素：1）淬火温度；2）冷却

28、速度；3）玻璃的化学组成；4）玻璃的厚度。51. 玻璃常见的缺陷及产生的原因？气泡：1）残留气泡的形成；2）二次气泡的形成；3）耐火材料引起的气泡；4）铁引起的气泡；5）其它气泡的形成。结石：1）配合料结石；2）耐火材料结石；3）析晶结石；4）其它结石。条纹：1）熔制不均匀；2）窑碹上的玻璃滴；3）耐火材料的侵蚀；4）结石熔化引起的条纹。52. 简述钢化玻璃制备的工艺流程。 热弯成型风冷弯钢化原板剪裁磨边洗涤干燥检验钢化 检验入库 平板 风冷 平钢化 53. 影响微晶玻璃制备和性质的各种因素 1）原始玻璃组成的影响 产生所需晶相和性能。成型和退火中不能析晶。产生的晶相要均匀分布，晶粒大小适中，

29、1微米左右。工业条件下能够制备。 2）晶核剂的影响 晶格参数、界面张力、有效的晶核剂、加入量。 3）热处理制度的影响 热处理温度、时间要保证晶核的生成、晶粒均匀分布、大小适中。 4）玻璃相的影响产生的应力、玻璃相的数量。54. 简述微晶玻璃制备的工艺流程。配合料制备 晶核剂 压延法 烧结法 玻璃熔化 压延成型 玻璃液水淬成粒 切裁 粉料分级 晶化热处理 装模 切、磨、抛 晶热化处理 检验 切、磨、抛 制品 检验 制品55. 镀膜玻璃的制备方法有哪些？ 从溶液中沉积薄膜；从化学蒸气中沉积薄膜；从物理蒸气中沉积薄膜；电化学沉积薄膜56. 光电功能玻璃有哪些？ 通信光纤；基板玻璃；激光及微光电子学玻

30、璃；微晶玻璃 陶瓷：1. 粘土的分类？粘土的工艺性质？（1）原生粘土也称一次粘土或残留粘土，是钾长石经化学风化（如水解）生成。次生粘土也称二次粘土，是由原生粘土在自然动力条件下转移到其它地方再次沉积而成的。（2） 工艺性质 可塑性：粘土与适量的水混练以后形成的泥团，可在外力的作用下产生变形但不开裂，外力去除后，仍能保持原有形状的性质。粘土的颗粒越细，表面积越大，分散程度越高，可塑性越好。粘土中的无机物杂质会降低粘土的可塑性，但有机杂质增加粘土的可塑性。 结合性：指粘土结合瘠性原料形成可塑性泥料并具有一定干坯强度的能力。一般性可塑性好的粘土结合性也好。 触变性：指粘土泥浆或泥团受到振动或搅拌时流

31、动性增加，粘度降低，而静置后渐渐恢复原状；或泥料在放置一段时间后，在水分不变时泥料变稠和固化的性质。影响触变性的因素有矿物组成、粒度、形状、电介质种类及用量、水分含量等。 收缩性：干燥收缩，指粘土干燥后，自由水及吸附水相继排出，粘土颗粒间距离缩短而产生收缩为干燥收缩；烧成收缩，干燥后粘土经高温煅烧，因产生脱水作用和液相填充在空隙中并将颗粒粘合起来，或某些结晶物质生成使体积进一步收缩为烧成收缩。干燥收缩和烧成收缩构成了粘土的总收缩。总收缩与粘土的结构和颗粒尺寸有关 烧结特性：1） 无固定熔点：粘土是多组分矿物的混合物。2） 开始烧结温度：粘土在加热到一定温度后，开始出现液相，气孔率下降，体积收缩

32、，对应于这个体积开始剧烈变化的温度是开始烧结温度。3）烧结温度：当粘土完全烧结，气孔率降至最低，收缩率最大的温度是烧结温度。 4）软化温度：继续升温，坯体因液相太多而发生变形的最低温度或开始发生变形的温度称为软化温度。5）烧成温度范围：烧结温度至软化温度的区间为烧成温度范围。6）粘土的烧结特性与构成粘土的矿物组成和化学组成有关。2. 普通陶瓷的三种基本矿物组成是什么？它们各有什么特点以及在陶瓷制备过程中的作用？（1）粘土类原料特点：粘土是含水铝硅酸盐,多种微细矿物的混合体；为细颗粒，层状结构； 与水混合时，有很好的可塑性、粘合性，可保证干坯的强度和制品性能。 作用：提供了可塑性，保证成型的工艺

33、要求。 （2）石英类原料作用：石英是瘠性料，可降低可塑性，减少收缩变形，加快干燥。 高温时，增加粘度，减小坯体变形。 未熔石英与莫来石一起构成坯体骨架，增加强度。 在釉料中增加石英含量可提高釉的熔融温度，提高釉的耐磨性和抗化学腐蚀性。石英是耐熔的骨架成分。（3）长石类原料特性：长石作熔剂使用，降低烧成温度。 长石是瘠性物质，可提高坯体的疏水性。 钾长石高温粘度大，钠长石相对粘度小，K2O 、Na2O能降低长石的熔化温度和粘度。 长石有利于提高坯体的力学强度和化学稳定性。 斜长石、钡长石因熔融温度范围窄，只在特种陶瓷中使用。作用：助熔剂，促进烧结时玻璃相的形成。陶瓷的不同性能可通过改变坯料配比（

34、控制瘠性料和熔剂）、坯料的细度、坯体的致密度来获得。 3. 氧化铝的分类及特点？氧化铝预烧的目的和注意事项。分类（三种变体）：- Al2O3、- Al2O3、- Al2O3。 特点：熔点高、硬度大、绝缘性好等。目的：使- Al2O3通过预烧变为稳定的- Al2O3后使用以减少烧成收缩，此外还可去除原料中的杂质，提高原料纯度。注意事项：要在1000以上才能有较大的转化速度，一般多取1450。提高预烧温度，可加速的转化，但如温度选得过高，可使形成的- Al2O3活性降低，硬度增大，不利磨细和烧结。而预烧温度偏低，则不能完全转化为型，且不利杂质去除，电性能亦降低。4. 碳化物特点及制备？5%25%

35、特点：电阻率小、导热系数高、熔点高、硬度高、热膨胀系数小。 制备：直接化合 (W+CWC) 氧化物与碳反应 (TiO2 +CTiC +CO2) 碳化法（Mo+CH4MoC +H2 ) 气相沉积 (ZrCl4+CH4+H2ZrC+HCl)5. 氮化物特点及制备？20%40% 特点：氮化物的晶体结构与碳化物相似，熔点高、硬度大；但抗氧化能力差，高温下直接升华。制备：氮化物都是人工合成，方法与碳化物相似。6. 陶瓷坯料配方的计算。教材P102-1097. 原料预烧的目的，为什么？帮助碎化原、减少坯料收缩、改变结构形态、稳定晶型。8. 原料精选的目的、方法？目的：对原料进行分离、提纯、除去各种杂质，使

36、化学组成、矿物组成、颗粒尺寸更符合原料的质量要求。方法：物理方法：分级法、磁选、超声波等。 化学方法：溶解法、升华法。9. 陶瓷坯料的混合制备包括哪几个过程？混合制备分为细粉碎，泥浆的脱水，造粒，陈腐，练泥及真空处理。10. 常用的陶瓷成型方法及其含水量？ 常用成型法：注浆成型、可塑成型、压制成型。 注浆成型：含水量28-35% 可塑成型：含水量18-25% 含水量 半干压成型：含水量8-15% 干压成型：含水量3-7% 先进陶瓷的干压成形：含水量小于1%11. 陶瓷成型方法的选用依据？产品的形状、大小、厚薄，坯料的性能，产品的产量和质量要求。12. 什么是可塑成型？影响陶瓷坯料可塑性的因素？

37、旋压成型和滚压成型各有哪些优缺点？可塑成型：加入水分或塑化剂，将坯料混合，捏练成为有塑性的料团，然后，通过手工或各种成型机械成型。影响因素：1）液相含量与性质：可塑水量指可塑性最大时的含水量（图92）。 2）颗粒尺寸和形状：颗粒越细，可塑性越大；板状、柱状颗粒比球状颗粒等的可塑性好。3）矿物种类：可塑性：蒙脱石高岭石伊利石，吸附阳离子。施压成型的优点是设备简单、适应性强、可以旋制大型深孔制品。问题是成型质量不高，劳动强度大，要有一定的操作技术，效率低等。滚压成型有胚体质量好，产量大，适于自动化生产的特点。13. 什么是注浆成型？影响陶瓷注浆成型吸浆速度的因素？注浆成型有哪些工艺？解释图9-4。

38、 注浆成型：将含有一定水分的流体状泥浆注入所需形状的石膏模内，泥浆中水分逐渐被多孔石膏吸收，泥料便沉积在石膏模内壁上，逐渐形成泥层并具有石膏模赋予的形状。影响因素：1）泥浆流动性：固相含量、颗粒尺寸和形状、温度、干燥温度、pH值、电解质。 2）吸浆速度：颗粒的比表面积，压力差，泥浆的粘度，注浆温度，模型中的气孔数。 3）触变性：厚化系数大，触变性大。成型工艺：空心注浆、实心注浆、真空注浆、离心注浆、压力注浆。14. 什么是压制成型？影响陶瓷坯体压制成型的与粉料有关的因素？解释图9-6。压制成型：将含有一定水分的粒状粉料填充到模型之中，施加压力，使之成为具有一定形状和强度的陶瓷坯体。影响因素：1

39、、粒度和粒度分布；2、粉料的流动性；3、粉料的含水率。15. 什么是釉？釉的分类及作用？釉是指覆盖在陶瓷坯体表面上的一层玻璃态物质。是根据瓷坯的成分和性能要求，采用陶瓷原料和某些化工原料按一定比例配方、加工、施覆在坯体表面，经高温熔融而成。作用：改善陶瓷制品的表面性能，保护釉下彩绘，提高制品的机械强度、电学性能、化学稳定性、热稳定性。 分类依据种类名称 坯体种类 瓷釉 陶釉 制备方法 生料釉 熔块釉 成熟温度 低温釉 中温釉 高温釉 外观特征 透明釉 乳浊釉 无光釉 主要熔剂 长石釉 石灰釉 铅釉 用 途 装饰釉 粘接釉 商标釉 普通釉分类：16. 釉料配方的原则？釉料配方选用的一般规律？原则

40、：1）釉料应在坯体烧结范围内成熟；2）熔化范围要宽些；3）釉的膨胀系数要与坯体相适应； 4）形成良好的中间层；5）釉料性质应符合工艺要求；6）正确选用原料。一般规律：酸性强的坯体配酸性弱的釉，酸性弱的坯体配偏碱性的釉，含SiO2高的坯体配长石釉，含Al2O3高的坯体配石灰釉。还原气氛对陶瓷烧成釉料的表面张力有提高作用，一般可达2025%。17. 什么是坯釉中间层，它的作用？中间层的形成：由于坯和釉化学组成上的差异，在高温烧成时，某些成分通过溶解、渗透与扩散作用，使接触面的化学组成和物理性质介于坯体和釉层之间，结果形成中间层。中间层的组成：它吸收溶解了坯体中的SiO2、 Al2O3，釉层中的R2

41、O、B2O3等成分。中间层的厚度及晶相：厚度为1520m，存在莫来石、钙长石、硅灰石等析晶相。中间层的作用：起到改善坯釉结合性，缓冲坯釉间应力的作用。18. 什么是釉的始熔温度、流动温度、釉的熔融温度范围、釉的成熟温度？始熔温度：熔融温度的下限指釉的软化点，习惯上称之为釉的始熔温度。流动温度：熔融温度的上限指完全熔融时的温度，又称为流动温度。釉的熔融温度范围：始熔温度流动温度釉的成熟温度：就是生产中烧釉温度，可理解为在某温度下釉料充分熔化，并均匀分布于胚体表面，冷却后呈现一定光泽的玻璃层时的温度。19. 釉层的性质包括哪些？釉的性质对陶瓷制品的影响？教材P131-133熔融温度范围、粘度、表面

42、张力、膨胀系数、弹性、光泽、化学稳定性、适应性。粘度小：流动性大，造成流釉、堆釉、干釉。粘度大：造成釉面无光、不光滑，产生气泡、桔釉、针眼等。釉的粘度主要取决于釉的化学组成和烧成温度。釉的表面张力过大，阻碍气体排出，表面张力过小，造成流釉、针孔等表面张力的大小取决于釉的化学组成、烧成温度和烧成气氛。烧成温度上升10，釉层表面张力降低12%。还原气氛烧成，釉层表面张力可上升2025%。釉的膨胀系数取决于组成，并直接影响坯釉的适应性，即匹配。弹性大能减缓或消除釉层内出现的应力。釉的弹性模量与弹性呈倒数关系。釉层的弹性和其内部组成单元之间的键强有直接关系。釉的光泽度反映釉面平整光滑的程度。釉层折射率

43、越高，光泽度越好。釉的光泽度还取决于坯体表面的平整光洁程度。釉层的化学稳定性取决于硅氧四面体相互连接的程度。连接程度越大，稳定性越好。20. 什么是坯釉适应性？影响坯釉适应性的因素有哪些？坯釉适应性：是指熔融性能良好的釉熔体，冷却后与胚体紧密结合成完美的整体，不开裂，不剥脱的能力。影响因素：热膨胀系数、中间层、釉的弹性、抗张强度、釉层厚度。21. 釉料的制备与施釉？釉料分为生料釉和熔块釉。生料釉制备与坯料类似，可直接配料磨成釉浆。熔块釉是经配料、熔制、球磨、制成浆体。施釉时应注意事项：生坯经干燥、吹灰、抹水等工序处理后，再施釉。施釉的方法：浸釉、浇釉、喷釉。22. 如何控制釉料浆体的质量？ 细

44、度、釉浆比重（含水量）、流动性与悬浮性。23. 陶瓷干燥的定义、目的？ 定义：用加热蒸发的方法除去物料中部分水分的过程称为干燥目的：降低水分，提高强度。提高坯体吸附釉层的能力。提高烧成窑的效率，缩短烧成周期。24. 影响干燥速度的因素？解释图11-1。常用的干燥方法？ 影响因素：坯料的性质；坯体形状大小和厚度；坯体温度；干燥介质的性质；热扩散与湿扩散的方向。 常用方法：对流干燥；工频电干燥；远红外干燥；微波干燥。25. 陶瓷烧成过程中的几个阶段的作用及注意事项1） 低温阶段（室温300）胚体水分蒸发期作用：主要是排除在干燥过程中没有除掉的残余水分。注意：安全升温。2） 中温阶段（300950）

45、氧化分解及晶型转化期作用：脱水、分解、化合、晶型转变、氧化。 注意：适当控制升温速度，并保证窑内氧化气氛，加强通风。3） 高温阶段（950最高烧成温度）玻化成瓷期作用：此阶段大量液相生成，填充于空隙，颗粒重排，间距缩小，坯体致密，并促进莫来石的生成和发育，降低烧成温度，促进烧结。注意：应注意控制升温速度，其次注意控制还原气氛的浓度，最后应注意减小窑内温差。4）冷却阶段（烧成温度室温）冷却阶段可细分急冷（烧成-850）、缓冷（850- 400）和快冷（400-室温）三个阶段。作用：前期急冷：缩短烧成周期；抑制莫来石长大；防止釉层过渡析晶和晶粒过大；防止低价铁的再度氧化。 中期缓冷：液相凝固、石英

46、晶型转化，产生应力。 后期快冷：但是方石英含量高的陶瓷制品仍应缓冷注意：控制冷却速度，控制氧化分解反应在胚釉烧结之前进行充分，因此在950以上应缓慢升温，减小温差，加强通风。26. 陶瓷烧成的冷却阶段可分为急冷、缓冷、快冷，这是为什么？从最高烧成温度到850为极冷阶段，此时胚体内液相还处于塑性状态，固可进行快冷而不干裂。850以下液相开始凝固，初期凝固强度很低。因含碱高的玻璃热膨胀系数大，加之石英晶型转变引起的体积收缩应力很大，故应缓慢冷却。从400到室温为最终冷却阶段，一般为快冷。但由于温差逐渐减小，实际上冷却速度提高将受到限制。对于含大量方石英的胚体在晶型转变区间仍应缓冷。27. 陶瓷烧成

47、制度的拟定应考虑的因素？原料颗粒度与活性，添添加剂的种类和含量，坯料在加热过程中的性状变化，坯体形状、厚度和入窑水分，窑炉结构、燃料性质、装窑密度，烧成方法。28. 陶瓷添加剂的作用机理？ 1）添加剂能与烧结物生成固溶体，形成晶格缺陷，降低烧结温度。 2）加入添加剂，使晶型转变、体积变化较大的氧化物，生成稳定的固溶体。 3）添加剂可以与某些组分在低温下生成液相。 4）添加剂可以富集于晶粒表面或反应生成新晶相，抑制晶相异常生长。29. 陶瓷烧成时的温度制度的拟定所包含的内容？ 1）升温速度 应考虑坯料的性能、坯体的特性、窑炉特性 2）烧成温度 应考虑产品的性能、配方、坯料的细度、保温时间 3）保

48、温时间 应考虑产品的性能、烧成温度 4）冷却速度应考虑玻璃相、晶形转变30. 陶瓷烧成时气氛、压力制度的对制品有哪些影响？教材P148-149 气氛对坯体的过烧膨胀、烧结温度和收缩、颜色和透光性、升温和窑内温差的影响。压力制度的影响：陶瓷烧成中，通常负压有利于氧化气氛的形成，正压有利于还原气氛的形成。31. 陶瓷常见的缺陷有哪些？ 开裂、变形、生烧和过烧、起泡、毛孔和桔釉、色黄、火刺、落渣、斑点、烟薰、釉裂、釉缕与缺釉。32. 热等静压烧结的特点？热等静压烧结的陶瓷制品的烧结温度仅为熔点的5060%。热等静压烧结可使陶瓷瓷件的致密度基本上达100%。热等静压烧结的陶瓷制品只需很少的精加工甚至无

49、需加工就能使用。33. 特种陶瓷中结构陶瓷有哪些？功能陶瓷有哪些？ 结构陶瓷：氧化物陶瓷（氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等）、非氧化物陶瓷（氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等）。 功能陶瓷：铁电陶瓷（压电陶瓷，热释电陶瓷等），敏感陶瓷（热敏、压敏、光敏陶瓷等），磁性陶瓷（软磁铁氧体，硬磁铁氧体等）。敏感陶瓷多属半导体陶瓷。水泥：1. 硅酸盐水泥的定义？由硅酸盐水泥熟料、适量石膏混合磨细制成的水硬性胶凝材料。2. 硅酸盐水泥生产的主要流程？ 两磨一烧：生料制备石灰质原料、粘土质原料和少量校正原料经破碎后，按一定的比例配合，磨细，并调配成为合适、质量均匀的生料；熟料煅烧生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要

50、成分的硅酸盐水泥熟料；水泥粉磨熟料加适量石膏，有时还加适量混合材料共同磨细为水泥。煅烧窑有回转窑、立窑、机械化立窑。3. 硅酸盐水泥的主要技术指标？ 1）细度：80m方孔筛不得超过10%。 2）凝结时间：初凝不早于45min，终凝不迟于10h。3）强度等级：用3天和28天强度表示。4. 水泥的主要原料有哪些？以及作用？ 1）石灰质原料2）粘土质原料提供熟料所需要的酸性氧化物，主要是SiO2和Al2O3，其次是Fe2O3。3） 校正原料弥补SiO2、Al2O3、Fe2O3的不足。5. 校正原料的分类及作用？ 为了弥补SiO2、Al2O3、Fe2O3的不足，分别选用硅质、铝质、铁质三种校正原料。6

51、. 什么是生料制备？ 依据是什么？生料制备：指生料入窑前对原料的全部加工过程。主要依据：熟料的率值。7. 硅酸盐水泥生产方法按生料的制备方法分为几类？ 1）湿法：将原料加水粉磨成生料浆（含水3340%）后，送入湿法回转窑内煅烧成熟料，称为湿法生产。 2）半湿法：将湿法制备的生料浆脱水后，制成生料块入窑煅烧，称为半湿法，含水18-22% 。 3）干法：将原料烘干与粉磨同时进行或烘干后粉磨成生料粉，而后送入干法窑内煅烧成熟料，称为干法生产。 4）半干法：将生料粉加入适量水份制成生料浆，而后送入立窑内煅烧成熟料的方法叫半干法，含水12-15%。8. 水泥煅烧的设备有哪些？ 回转窑、立窑、机械化立窑。9. 什么是水泥熟料？生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。水泥熟料的性能由水泥的矿物组成决定，矿物组成由率值决定。10. 熟料的强制冷却的目的？ 1）防止相变，-C2S转化为 -C2S。 2）防止C3S分解出游离氧化钙,防止