无机非金属复习(上部)ppt

1、种类粗陶普通陶细陶炻细炻普通瓷细瓷吸水率%112061441237110.5烧结温度/度8001100120012501280-120013001250140012501400主要区别主要区别特种陶瓷材料特种陶瓷材料传统陶瓷材料传统陶瓷材料原料原料人工合成高度精选的原料（氧化物、人工合成高度精选的原料（氧化物、非氧化物）非氧化物）天然矿物原料，如黏天然矿物原料，如黏土、石英、长石等。土、石英、长石等。成型成型压制、热压制、注射、轧膜、等静压制、热压制、注射、轧膜、等静压成型为主压成型为主注浆、可塑成型为主注浆、可塑成型为主烧成12002200度，广泛采用诸如真空烧结、气氛烧结、热压、热等静压烧

2、结，燃料以电、油气为主。一般在1350度以下、燃料以煤、油、气为主。性能性能以内在质量为主，具优良的物理化以内在质量为主，具优良的物理化学性能，高强、高硬、耐磨、耐腐学性能，高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热，且在热、光、蚀、耐高温、抗热，且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具声、电、磁、化学、生物等方面具卓越功能。卓越功能。以外观效果为主。以外观效果为主。加工加工一般需要加工（切割、打孔、研磨、一般需要加工（切割、打孔、研磨、抛光）抛光）一般不需要加工一般不需要加工用途用途在石油、化工、钢铁、电子、纺织在石油、化工、钢铁、电子、纺织和汽车等行业种、在许多尖端技术和汽车等行业种、在许多

3、尖端技术领域如航天、核工业、军事工业种领域如航天、核工业、军事工业种有着广泛的应用价值和潜力。有着广泛的应用价值和潜力。炊具、餐具、工艺品。炊具、餐具、工艺品。 6 6、原料的分类方法、原料的分类方法 天然原料1.黏土的成因类型，特点。2. 黏土的组成（化学组成，矿物组成，颗粒组成）对工艺性质的影响。3. 黏土的矿物组成，黏土矿物的主要类型，结构特点。4.黏土的工艺性质（可塑性，结合性，离子交换性，触变性，膨胀性，收缩，烧结性能，（耐火度）粘土在陶瓷生产中的作用5.石英矿石的类型。石英的性质，石英的晶型转化类型及其特点。6.长石的种类和性质，长石的熔融特性。特点特点:呈层状呈层状,脉状脉状,透

4、镜状透镜状. 180270急冷急冷 石英的晶型转化类型有两种：石英的晶型转化类型有两种： （1 1）高温型的缓慢转化）高温型的缓慢转化（2 2）低温型的快速转化）低温型的快速转化SiO2多晶转变的特点多晶转变的特点 高温型的迟缓转化（横向转化或一级转化）高温型的迟缓转化（横向转化或一级转化） 由表面向内部逐步进行，结构变化。因为形成由表面向内部逐步进行，结构变化。因为形成新的稳定晶型，所以需较高的活化能；转变速度新的稳定晶型，所以需较高的活化能；转变速度慢；体积变化较大，所以需较高温度及较长时间。慢；体积变化较大，所以需较高温度及较长时间。 低温型的迅速转变（纵向转变或二级转变）低温型的迅速转

5、变（纵向转变或二级转变） 由表及里瞬间同时转化，体积变化小，结构由表及里瞬间同时转化，体积变化小，结构不特殊变化，位移型转变（键之间的角度稍做变不特殊变化，位移型转变（键之间的角度稍做变动为位移型转变），易进行，且转化可逆。动为位移型转变），易进行，且转化可逆。 石英预烧，利于粉碎：石英预烧，利于粉碎：1000 C煅烧煅烧 急冷急冷 变变松松 ，利用石英，利用石英573 C晶型转化时的体积变化效应。晶型转化时的体积变化效应。 炻器、建材、彩釉砖，尽量减少石英用量，或使石英炻器、建材、彩釉砖，尽量减少石英用量，或使石英颗粒尽量细，以适应快速烧成的特点。颗粒尽量细，以适应快速烧成的特点。 陶瓷的烧

6、成过程，必须注意陶瓷的烧成过程，必须注意升降温速度升降温速度的问题，之所的问题，之所以要控制升降温速度就是由于一些原材料在加热或冷却以要控制升降温速度就是由于一些原材料在加热或冷却过程中伴随着体积的膨胀或收缩。如果控温不当，这些过程中伴随着体积的膨胀或收缩。如果控温不当，这些膨胀或收缩在极短的时间完成，会造成坯体或制品开裂。膨胀或收缩在极短的时间完成，会造成坯体或制品开裂。石英在陶瓷生产中的作用石英在陶瓷生产中的作用1. 石英是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节石英是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作用。作用。 2. 在陶瓷烧成时在陶瓷烧成时 ，石英影响陶瓷坏体的体积，石英影响陶瓷坏体的体积收缩

7、。收缩。3. 在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很大的影响大的影响 。4. 石英对陶瓷釉料的性能有很大影响。石英对陶瓷釉料的性能有很大影响。 钾长石的熔融温度不是太高，且其熔融温度范围宽。2. 钠长石的开始熔融温度比钾长石低，其熔化时没有新的晶相产生，液相的组成和未熔长石的组成相似，即液相很稳定，但形成的液相粘度较低。3. 钙长石的熔化温度较高，熔融温度范围窄，高温下熔体不透 明、粘度也小。冷却时容易析晶，化学稳定性也差。4. 钡长石的熔点更高，其熔融稳定范围不宽，普通陶瓷产品不采用它。 长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，是坯料中碱金属氧化物（K2O，N

8、a2O）的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度。熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒新型陶瓷原料新型陶瓷原料 8，氧化铝的结构和性质，Al2O3原料的制备，氧化铝主要用途。9.氧化锆（氧化锆（ZrO2）的三种晶体形态，相转）的三种晶体形态，相转变特点，应用。变特点，应用。10碳化硅的性质、种类及应用碳化硅的性质、种类及应用11.氮化物原料：氮化硅；氮化硼；氮化氮化物原料：氮化硅；氮化硼；氮化钛；氮化铝和赛隆。结构、特性。钛；氮化铝和赛隆。结构、特性。粉体(Powder)，就是大量固体粒子的集合系。它表示物质的一种存在状态，既不同于气体、液体，也不完全同

9、于固体。 粒径是粉体最重要的物理性能，对粉体的比表面积、可压缩性、流动性和工艺性能有重要影响。 氧化铝的晶型转变示意图氧化铝的晶型转变示意图 （二）碳化物类原料（二）碳化物类原料1.碳化硅 粉体的制备与合成粉体的制备与合成12.粉体的概念，特性，粉体的粒度粉体的概念，特性，粉体的粒度及其分布。表征方法。及其分布。表征方法。13.机械法制备粉体的方法。机械法制备粉体的方法。14. 影响球磨粉碎效率的因素。影响球磨粉碎效率的因素。16.高能球磨粉碎高能球磨粉碎17.助磨剂的助助磨原理及种类。助磨剂的助助磨原理及种类。18. 化学法合成粉体的概念，特点，分类。化学法合成粉体的概念，特点，分类。19.

10、典型的合成示例，分析其影响因素典型的合成示例，分析其影响因素20. 自蔓延高温合成法自蔓延高温合成法。粉体的粒度与粒度分布 218)(Dgfsstk粒度分布：分为频率分布和累积分布，常见的表达形式有粒度分布曲线、平均粒径、标准偏差、分布宽度等。频率分布表示与各个粒径相对应的粒子占全部颗粒的百分含量。累积分布表示小于或大于某一粒径的粒子占全部颗粒的百分含量，累积分布是频率分布的积分形式。粒度分布曲线：包括累积分布曲线和频率分布曲线。 四、粉体颗粒的测试方法及原理四、粉体颗粒的测试方法及原理 粒度测定分析的一般方法粒度测定分析的一般方法方法条件技术和仪器显微镜法干或湿光学显微镜干电子和扫描电子显微

11、镜筛分法干自动图像与分析仪干或湿编织筛和微孔筛湿自动筛沉降法干/重力沉降微粒沉降仪湿/重力沉降移液管，密度差光学沉降仪，射线返回散射仪，沉降天平，X射线沉降仪湿/离心沉降移液管，X射线沉降仪，光透仪，累积沉降仪感应区法湿电阻变化技术湿或干光散射，光衍射，遮光技术续表方法条件技术和仪器X射线法干吸收技术，低角度散射和线叠加湿射线吸收表面积法干外表面积渗透干总表面积、气体吸收或压力变化，重力变化，热导率变化湿脂肪酸吸收，同位素，表面活性剂，溶解热其他方法干或湿全息照相，超声波衰减，动量传递，热金属丝蒸发与冷却n当筒体旋转时带动研磨体旋转，靠离心力和摩擦力的作用，将磨球带到一定高度。当离心力小于其自

12、身重量时，研磨体下落，冲击下部研体及筒壁，而介于其间的粉料便受到冲击和研磨。n球磨机对粉料的作用可以分成两个部分。一是研磨体之间和研磨体与筒体之间的研磨作用；二是研磨体下落时的冲击作用。 n进料粒度为6mm，球磨细度为1.50.075 mm。影响粉碎效率因素影响粉碎效率因素球磨机的转速；研磨体的比重、大小及形状；球磨方式（球磨方式有湿法和干法两种）；装料方式；球磨机直径；球磨机内衬的材质。一般情况下用不同大小的瓷球研磨普通陶瓷坯料时，料：球：水的比例约为1: (1.52.0): (0.81.2)。目前生产中趋向于增多磨球，减少水分，从而提高研磨效率的方法。气流粉碎气流粉碎粉碎原理：利用高压流体

13、(压缩空气或过热蒸汽)作为介质，将其高速通过细的喷嘴射入粉碎室内，此时气流体积突然膨胀、压力降低、流速急剧增大(可以达到音速或超音速)，物料在高速气流的作用下，相互撞击、摩擦、剪切而迅速破碎，然后自动分级，达到细度的颗粒被排出磨机。粗颗粒将进一步循环、粉碎，直至达到细度要求。n进料粒度约在0.1 mm之间， 出料细度可达m左右。n优点：不需要任何固体研磨介质，故可以保证物料的纯度；在粉碎过程中，颗粒能自动分级，粒度较均匀；能够连续操作，有利于生产自动化。n缺点是耗电量大，附属设备多；干磨时，噪音和粉尘都较大。高能球磨粉碎高能球磨粉碎粉碎原理：利用球磨的转动或振动，使硬球对原料进行强烈的撞击、研

14、磨和搅拌，把粉末粉碎为纳米级微粒的方法。如果将两种或两种以上粉末同时放入球磨罐中进行高能球磨，粉末颗粒经压延、压合、碾碎、再压合的反复过程(冷焊粉碎冷焊的反复进行)，最后获得组织和成分分布均匀的合金粉末。高能球磨的特点：高能球磨的特点：磨球运动速度较大，使粉末产生塑性形变及固相形变，而传统的球磨工艺只对粉末起混合均匀的作用；球磨过程中还会发生机械能与化学能的转换，致使材料发生结构变化、化学变化及物理化学变化。影响高能球磨效率和机械力化学作用的主要因素有：原料性质、球磨强度、球磨环境、球磨气氛、球料比、球磨时间和球磨温度等。助磨剂助磨剂粉碎原理：助磨剂通常是一种表面活性剂，它由亲水基团（如羧基C

15、OOH，羟基OH）和憎水的非极性基团（如烃链）组成。在粉碎过程中，助磨剂的亲水集团易紧密地吸附在颗粒表面，憎水集团则一致排列向外，从而使粉体颗粒的表面能降低。而助磨剂进入粒子的微裂缝中，积蓄破坏应力，产生劈裂作用，从而提高研磨效率。表面活性物质对钛酸钙瓷料比表面积的影响 常用助磨剂：常用助磨剂：液体助磨剂如醇类（甲醇、丙三醇）、胺类（三乙醇胺、二异丙醇胺）、油酸及有机酸的无机盐类（可溶性质素磺酸钙、环烷酸钙）气体助磨剂如丙酮气体、惰性气体固体助磨剂如六偏磷酸钠、硬脂酸钠或钙、硬脂酸、滑石粉等。助磨剂选择：助磨剂选择：一般来说，助磨剂与物料的润湿性愈好，则助磨作用愈大。当细碎酸性物料（如二氧化硅

16、、二氧化钛、二氧化钴）时，可选用碱性表面活性物质，如羧甲基纤维素、三羟乙基胺磷脂等；当细碎碱性物料（如钡、钙、镁的钛酸盐及镁酸盐铝酸盐等）时，可选用酸性表面活性物质（如环烷基、脂肪酸及石蜡等）。液相法液相法液相法是目前实验室和工业上最为广泛的合成超微粉体材料的方法。与固相法液相法是目前实验室和工业上最为广泛的合成超微粉体材料的方法。与固相法比较，液相法可以在反应过程中利用多种精制手段；另外，通过所得到的超微沉比较，液相法可以在反应过程中利用多种精制手段；另外，通过所得到的超微沉淀物，很容易制取各种反应活性好的超微粉体材料。淀物，很容易制取各种反应活性好的超微粉体材料。液相法制备超微粉体材料可简

17、单地分为物理法和化学法两大类。液相法制备超微粉体材料可简单地分为物理法和化学法两大类。物理法物理法是从水溶液中迅速析出金属盐，一般是将溶解度高的盐的水溶液雾化成是从水溶液中迅速析出金属盐，一般是将溶解度高的盐的水溶液雾化成小液滴，使液滴中的盐类呈球状迅速析出，然后将这些微细的粉末状盐类加热分小液滴，使液滴中的盐类呈球状迅速析出，然后将这些微细的粉末状盐类加热分解，即得到氧化物超微粉体材料。解，即得到氧化物超微粉体材料。化学法化学法是通过溶液中反应生成沉淀，通常是使溶液通过加水分解或离子反应生是通过溶液中反应生成沉淀，通常是使溶液通过加水分解或离子反应生成沉淀物，如氢氧化物、草酸盐、碳酸盐、氧化

18、物、氮化物等，将沉淀加热分解成沉淀物，如氢氧化物、草酸盐、碳酸盐、氧化物、氮化物等，将沉淀加热分解后，可制成超微粉体材料。后，可制成超微粉体材料。固相法固相法 将硫酸铝铵（Al2(NH4)2(SO4)424H2O）在空气中进行热分解，即可制备出Al2O3粉末。Al2(NH4)2(SO4)4.24H2OAL2(SO4)3.(NH4)2SO4.H2O+23H2O即主要为结晶水的失去过程.AL2(SO4)3 .(NH4)2SO4.H2OAL2(SO4)3+2NH3 +SO3 +H2O 产生大量白色烟雾,有严重污染AL2(SO4)3r-Al2O3+3SO3r-Al2O3AL2O3 相变过程所得到的Al

19、2O3粉末颗粒细(1.0m)，活性高，纯度高，可用来制备高纯透明的氧化铝陶瓷，红蓝宝石晶体等。2.3.2 液相法液相法液相法是目前实验室和工业上最为广泛的合成超微粉体材料的方法。与固相法液相法是目前实验室和工业上最为广泛的合成超微粉体材料的方法。与固相法比较，液相法可以在反应过程中利用多种精制手段；另外，通过所得到的超微沉比较，液相法可以在反应过程中利用多种精制手段；另外，通过所得到的超微沉淀物，很容易制取各种反应活性好的超微粉体材料。淀物，很容易制取各种反应活性好的超微粉体材料。液相法制备超微粉体材料可简单地分为物理法和化学法两大类。液相法制备超微粉体材料可简单地分为物理法和化学法两大类。物

20、理法物理法是从水溶液中迅速析出金属盐，一般是将溶解度高的盐的水溶液雾化成是从水溶液中迅速析出金属盐，一般是将溶解度高的盐的水溶液雾化成小液滴，使液滴中的盐类呈球状迅速析出，然后将这些微细的粉末状盐类加热分小液滴，使液滴中的盐类呈球状迅速析出，然后将这些微细的粉末状盐类加热分解，即得到氧化物超微粉体材料。解，即得到氧化物超微粉体材料。化学法化学法是通过溶液中反应生成沉淀，通常是使溶液通过加水分解或离子反应生是通过溶液中反应生成沉淀，通常是使溶液通过加水分解或离子反应生成沉淀物，如氢氧化物、草酸盐、碳酸盐、氧化物、氮化物等，将沉淀加热分解成沉淀物，如氢氧化物、草酸盐、碳酸盐、氧化物、氮化物等，将沉

21、淀加热分解后，可制成超微粉体材料。后，可制成超微粉体材料。（1）直接沉淀法）直接沉淀法（化学沉淀法）（化学沉淀法）其特点：简单易行，但纯度低，颗粒半径大。适合制备氧化物。其特点：简单易行，但纯度低，颗粒半径大。适合制备氧化物。 采用直接沉淀法合成采用直接沉淀法合成BaTiO3微粉：微粉：a. 将将Ba (OC3H7)2和和Ti (OC5 H11)4溶解在异丙醇或苯中，加水溶解在异丙醇或苯中，加水分解（水解），就能得到颗粒直径为分解（水解），就能得到颗粒直径为515 nm（凝聚体的大小（凝聚体的大小 1m）的结晶性较好的、化学计量的）的结晶性较好的、化学计量的BaTiO3微粉。微粉。b. 在在Ba (OH)2水溶液中滴入水溶液中滴入Ti (OR)4 (R：丙基：丙基)后也能得到高纯