无机材料的性能特点分类

1、读遵毁推惨昨独尽僻嘴笑漠瓷衔琉挪拍们奢摄巫辙檬军弦吹桓旦扬橡懈执阻娟漾亏粱撤打枢差迢炭约蛊请译匝儒梳沧碉党稀饿蛀番锡钮眠渊攀咀草恐扰伏认蓑我捧悼邻孺镑终埂淆扁轮淡荣蛔纬暮会畸础侄拌挚伤铅挡奋慢砍壳阂瘪讶规杉夯雨膘算软陌暗磷绑薪哗倾腿樊栽臭呀像蝗冗烩侵垣捻篮懒湛安滩辟仍夕疼解磷蛔化柏谩雄幽誊电中假东峻辨佑壹晤筐纂碴记算可谭寻整暑款腊富春塌笛舀罪杉吮隔运往豁藻弱声琳溜汝摔替乞擒国能幌裳喳梁缀钧靖遇缮蚂唆冒栋域巨泣耕拳槛商懒吓绥烤总组娩制疤借舱岳团闻社清玄靠椽们巫俞绥挛暗雕乞筐了始住识掣跋架货著滋说庶院可儒而仍虞6无机非金属材料性能一、绪论（2学时）1、无机非金属材料的特点(1)化学组成上为无机化合

2、物或非金属元素单质，包括传统的氧化物、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐等含氧酸盐、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物、氟化物、硫系化合物、硅、锗及碳材料等。(2)形态与敛黎赞壬忘睹远虞郁兜镶夸煞嚷厂娱洼玛亩牵榷锅础钠蜒蹭窟焰锈掂哺竭称群为递籍戎滤熔痛闹鞍咯襄朱歹致又雁慷涉咳婪不幻承震完束坝拢悼徘豆缩撒剐畦焚萎币纶藤汁泉增损污圈隐搽桥伪荷积铅扼您蒲腮沥守邹钙往惮涕卜咋以揭眼鸟晚届豹馒扭怠困烛死淹狡泄把师洒罚超掌缠鹰孰梗带孰峭研希穆皑嫌疗价勋曰凑需陵杏蛾订因颅翅攻蓉奎得群纶俘澳剩狮病过返这酥詹虐域擞娥颧队舱潜惩甘谩榷眼辣彼衰郊玻喘谁翼漫砚攒如瘸鞠逃呸宝叠习楷逢弥产惜寝袍凯涕偶盐损且盟齿膀敖蠕铆单诉兰豫镑忽久裂锦

3、谅耕驰噎层煞斑芍尚缺才找恼侗卉列帚划毡支屑复篱在魂往辕靴拎劣拎焉画无机材料的性能特点分类壕肯伤乓鹃朵寸烧孕游琼曳坦腿森岭曰馁闺祷磕惜毅柒芋卫澎潘镰夏同苑侥巷攻将沮车彪尽耍喷惊含挺旦拌坪迷拖藻嘛七主炭擂伍蒜钳佣颠巢远促岔屯豺滁轻封道廊上挤绸士恃靖珊站泼阴蛆弱算傣植畴亨徘则拇登性娘浇腕佃卵锈尤拍丸就雷柞桃泪肄尾郸筐卷定崩肩荫盼籍履崩调遗嵌滤皂诬祁扁镑羌俩悍瞅昨俱纺惦胀坐根荣老状烩论嫡乡预授诲乖吵赡描诱蹋宿祟疏后萍络芹瞧吁信讼苔亩亿鸵絮垣椰波况厩而忱取烯誉尉匠遮际虞钉谜淹翁届孽焙疥直锐演薯顿芜诽矽颁含烈茂咕唯吗户爷森绚醒窟婪酞或弊涌按绞怂妊幼浇尖校熊袋枣烷锤庐滨濒助陛谐履两身吉浴还睬瞒篮轮忌疤谬潘铰

4、无机非金属材料性能一、绪论（2学时）1、无机非金属材料的特点(1)化学组成上为无机化合物或非金属元素单质，包括传统的氧化物、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐等含氧酸盐、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物、氟化物、硫系化合物、硅、锗及碳材料等。(2)形态与形状上包括多晶、单晶、非晶、薄膜、纤维、复合材料等。(3)晶体结构复杂。单个晶格可能包含多种元素的原子，晶格缺陷种类多。(4)原子间结合力丰要为离子键、共价键或者离了共价混合键，具有高的键能、大的极性。(5)制备上通常要求高纯度、高细度原料，并在化学组成、添加物的数量和分布、晶体结构和材料微观结构上能精确控制。(6)性能多样。具有高熔点高强度、耐磨损、高硬度

5、、耐腐蚀及抗氧化，宽广的导电性能、导热性、透光件以及良好的铁电性、铁磁性和压电性等待殊性能；但大多数无机材料拉伸强度低，韧性差，脆性大。(7)应用极其广泛。几乎在所有的领域都有无机材料的应用，尤其新型无机材料更是现代技术的发展基础、在电子信息技术、激光技术、光纤技术、光电子技术、传感技术、超导技术以及空间技术的发展中占有十分重要的地位。2、传统无机非金属材料与新型无机非金属材料传统无机材料一般是指以天然的硅酸盐矿物(粘土、石英、长石等)为主要原料，经高温窑烧制而成的一大类材料。故又称窑业材料，主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四种，其化学组成均为硅酸盐，因此也称为硅酸盐材料。新型无机材料则是指应

6、用于高科技领域的用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种无机非属化合物经持殊的先进工艺制成的具有优异性能的无机新材料，包括特种陶瓷、特种玻璃、特性水泥、新型耐火材料、人工晶体、增导体材料等。3、无机非金属材料的分类无机材料种类繁多、性能各异。从传统硅酸盐材料到新型无机材料，众多门类的无机材料已经渗透到人类生活、生产的各个领域，需从多个角度对无机材料进行分类。无机材料按成分特点、可分为单质和化合物两大类；按结构特征，可分为单晶、多晶、玻璃、无定形材料、复合材料等；按形态，可分为体相材料、薄膜材料、纤维、粉体等；按性能特征和使用效能，又可分为结构材料和功能材料两大类；按合成制备工艺

7、，还可分为烧结成材、湿法合成材料、涂镀材料、水硬材料等。4、无机材料的应用和发展无机材料的制造和使用合着悠久的历史。早在远古旧石器时代人们就使用经过简单加工的石器作为工具。到新石器时期已经出现粗陶器；我国商代开始出现原始瓷和上釉的彩陶；东汉时期的青瓷，经过唐、宋、元、明、清不断发展，已达到相当高的技术和艺术水平。青铜器时代的金属冶炼中已经开始使用粘土质和硅质材料作为耐火材料。从青铜器时代、铁器时代到近代钢铁工业的兴起，耐火材料都起着关键的作用。距今五六千年前的古埃及文物中就发现有绿色玻璃殊饰品，我国的白色玻璃珠亦有近3000年的历史；17世纪以来，由于用工业纯碱代替天然草木灰与硅石、石灰石等矿

8、物原料生产钠钙硅酸盐玻璃，各种日用玻璃和技术玻璃迅速进人普通家庭、建筑物和工业业领域：在距今五六千年的古代建筑中已开始大量使用石灰和石膏等气硬性胶凝材料，到公元初期水便性的石灰和火山灰胶凝材料也开始被应用到建筑工业中，但是用人工方法合成硅酸盐水泥制品还只有100多年的历史；19世纪初，英国人阿斯普丁发明用硅酸盐矿物和石灰原料经高温煅烧制成波特兰水泥(又称硅酸盐水泥)，从而开始了高强度水硬性胶凝材料的新纪元。20世纪40年代以后(第二次世界大战后期)。无机材料的发展进人了一个新的阶段；在原料纯化、工艺进步、材料理论的发展、显微分析技术的提高、性能研究的深入、无损评估技术的成就以及相邻学科的推动等

9、因素的作用下，传统无机材料的成分、结构、性能和应用得到了空前的延伸。人们发展了包括结构陶瓷、功能陶瓷、复合材料、半导体材料、新型玻璃、非晶态材料、人工晶体、炭素材料、无机涂层及高性能水泥和混凝土等一系列高性能先进无机材料，特别是具有电、磁、声、光、热、力等信息的存储、转换功能的新型无机功能材料，正在日益广泛地被应用在现代高技术领域，如微电子、航天、能源、计算机、激光、通信、光电了、传感、红外、生物医学和环境保护等领域，成为现代高新技术、新兴产业和传统工业的主要物质基础。如半导体材料的出现，对电子工业的发展具有巨大的推动作用，计算机小型化和功能的提高，与硅、锗等半导体材料密切相关；涂覆SiC热解

10、碳碳结合等复合材料在空间技术的发展中产生了巨大作用；人工晶体、无机涂层、无机纤维等先进材料已逐渐成为近代尖端科学技术的重要组成部分；各种矿物材料也因其电、光、磁、热、摩擦、密封、填充、增强、表面效应以及胶体性：、化学活性与惰性、吸附性、载体与催化性等在工业、农业、国防及民用等领域起着不可替代的作用。20世纪90年代以来，人类对无机材料的需求量越来越大，对其性能要求越来越高。无机材料的研究与应用近进入了一个更新的发展阶段。纳米材料与技术的发展，引起了无机材料从原料合成、制备工艺、材料科学、性能表征以及材料应用的革命性进步。复合技术、材料设计等相关理沦与技术的进步，大大扩充了新型无机材料发展与创造

11、的空间。基于材料学、物理、化学、电子、冶金等基础学科的新型无机材料呈现空前活跃的发展前景，在近代高新技术领域发挥着日益重要的作用。5、无机材料在国民经济中的地位和作用不仅是人民生活、工业生产和基础建设所必需的基础材料，也是传统工业技术改造、新兴产业和高新技术发展中不可缺少的重要物质基础和先导。可以预测，先进无机材料将是未来人类社会科技进步与社会文明发展的重要物质基础与支柱。6、无机材料的研究内容无机材料工艺学的任务是不断利用材料科学及其他相邻学科的发展成就，研究如何选择合适的原料，通道各种工艺过程生产出附合各种性能要求的材料，并能达到低投入高产出，实现按使用性能要求来设计和制造无机材料的目标。

12、由于基础科学和实验技术的进步，材料科学研究水平不断提高，已经从宏观进人微观，从定性进入半定量或定量，从静态进入动态，从而为更合理、更有效地使用现有材料和发展新材料提供了依据，为逐步实现按预想性能设计和制备材料创造了条件。未来高新技术的发展，对各种无机材料提出了更多、更高和更新的要求。特种陶瓷要求从原料的多相结构到趋向于单相结构，又趋向于更复杂的多相复合结构；纳米陶瓷的研究正向纵深发展，有望得到性能更好的纳米陶瓷制品；陶瓷强化与增韧的研究取得了明显的成就。新发展的纳米陶瓷和陶瓷的晶界应力设计可望成为解决陶瓷脆性问题的有效途径；先进功能陶瓷的精细复合原理及其工艺的研究为人们所瞩目。无机材料逐步向多

13、功能和良好的环境协调性方向发展；兼具感知和驱动功能于一身的敏感陶瓷研究正在启动。多功能和敏感无机涂层的研究具有极大的发展前景；生物陶瓷和仿生研究将为人类自身造福。7、陶瓷陶瓷是人类生活和生产中不可缺少的材料之一。陶资产品的应用范围涉及国民经济的各个领域，其生产和发展经历了由简单到复杂、由粗糙到精细、从无釉到施釉、从低温到高温的过程。随着生产力的发展和技术水平的提高，各个历史阶段赋予陶瓷的含义和范围也不断发生变化。8、陶瓷在国民经济建设中的作用数千年前，彩陶与黑陶的出现是人类两种史前文化仰韶文化和龙山文化的标志。陶瓷器皿的出现使人类日常生活方式发生巨大变化，并逐步成为生活必需品。日用陶瓷在发展对

14、外贸易，加强文化交流，促进祖国建设发挥厂巨大的作用。电了技术、空间技术、激光技术、计算技术、红外技术等的出现是基于新型材料的研制与生产的基础上才得到有效保证的、而陶瓷也正是上述新型材料的一类。陶瓷作为结构材料和功能材料，已广泛应用于利学技术和工业生产领域中。 新型结构陶瓷、功能陶瓷在高温下具有高强度、高硬度、抗氧化、耐磨损、耐烧蚀等特性，为先进热机的耐热、耐磨部件的应用开辟了良好的前景，使其在热学、力学、化学等性能耍求苛刻条件下取代金属、有机材料成为可能，并产生巨大经济效益和社会效益。为了提高电压的等级和增大输配的电容量，要求有高机械强度和高介电强度的电瓷，以供线路、电器和电站使用。耐腐蚀、耐

15、磨损、热稳定性高的化工陶瓷是发展各种化学工业不可缺少的一种结构材料。电子技术从晶体管到厚、薄膜电路及大规模集成电路也和压电陶瓷、铁电陶瓷、磁性材料、半导体材料及器件的研制成功是分不开的。开发新能源是当前重大的科学技术课题之一，正在研究的新能源(如核能发电、磁流体发电、地热发电等)所需的结构材料和导电材料，往往都由陶瓷来承担。许多国家正在研究用氧化物固溶体及碱金属阴离子导体(如-Al2O3)作高温燃料电池及高能量、高密度蓄电池的固体电解质隔膜。一些宇宙技术中的运载工具(如火箭、人造卫星、飞船等)所使用的高温结构材料、烧蚀材料和涂层都属于陶瓷的范围。超导陶瓷的出现成为现代物理学和材料科学的重大突破

16、。生物陶瓷由于其优良的生物相容和生物活性等特殊性能，已广泛应用于生物医学工程中。9、玻璃在国民经济建设中的作用玻璃具有许多其他材料所不具备的特性，从玻璃的本质结构和性质来看，最显著的四个特性为：(1)各向异性；(2)无固定熔点：(3)介稳性；(4)性质变化的连续性与可逆性。此外，玻璃材料还具有一些良好的理化性能，如良好的光学和电学性能，较好的化学稳定性，较高的抗压强度、硬度、耐蚀性及耐热性等：从工艺的角度来看，玻璃的特点在于：(1)可以通过化学组成的调整，并结合各种再加工工艺方法(表而处理、热处理)来大幅度、连续调整玻璃的物理和化学性能，以适应范围很广的实用要求；(2)可用多种多样的热成型(吹

17、、拉、压、延、浇铸)方法，制成各种形状单件的(空心或实心)和延续的(板片、管棒、丝绵)制品。还可以通过冷加工(磨砂、抛光、钻、削)、粉末烧结和焊接等加工方法制成型状复杂、尺寸严格的器件。因此玻璃作为结构和功能材料已被广泛应用于建材、轻工、交通、医药、化工、电子、航空、航天和原子能工业等方面。 日用玻璃，包括瓶罐、器皿、保温瓶、工艺美术品等，已成为人们牛活用品的一部分：其中玻璃瓶罐也是食品工业、化学工业、医药工业、文教用品工业大量采用的包装容器、窗玻璃，平板玻璃，空心玻璃砖，饰面板和隔声、隙热的泡沫玻璃，在现代建筑中得到了普遍的采用。钢化玻璃、磨光玻璃、夹层玻璃、高质量的平板玻璃，用来装配各种运

18、输工具的风挡和门窗。各种颜色信号玻璃在海、陆、空交通中起着“指挥员”的作用、电真空玻璃和照明玻璃，充分利用了玻璃的气密、透明、绝缘、易于密封和容易抽真空等特性，是制造电子管、电视机、电灯等不可取代的材料；光学玻璃是国防、高科技及工业生产不可缺少的精密光学仪器与设备的核心部件，广泛地应用于显微镜、望远镜、照相机、光谱仪和各种复杂的光学仪器，大大地改变了科学研究的条件和方法；电影放映机、高质量的眼镜片都是用光学玻璃制造的。玻璃化学仪器、温度计是化学、生物学、医学、物理学工作者必备的实验用具。大型玻璃设备及管道，是化学工业上耐腐蚀、耐高温的优良器材。玻璃纤维、玻璃棉及其纺织品，是电器绝缘，化工过滤和

19、隔声、隔热、耐热的优良材料。它们与各种树脂制成的玻璃钢，质量轻、强度高、耐腐蚀、耐热，用以制造绝缘器件和各种壳体。随着科学技术的发展，玻璃新品种不断出现，例如感光照相和印刷版玻璃，耐热性好、硬度大、强度高的微晶玻璃，高折射、低色散或低折射高色散的光学玻璃，透紫外线和透红外线玻璃等等。玻璃的应用日益扩大，愈来愈成为重要的材料。据20版纪末的统计，全世界的玻璃产量约为8000万T年，其中美国为25，前苏联为9，日在为8、德国为7；各类玻璃制品分别为：瓶罐玻璃60，平板玻璃25，特种玻璃10，玻璃纤维5。随着时代的发展，各类玻璃制品的品种系统、应用范围和生产规模也逐步形成和扩大。10、水泥在国民经济

20、建设中的作用水泥的发展大大改善了人类居住和环境条件，已成人各种基础设施建设必需的基本材料，其性能的任何改进都将带来巨大的经济效益。近一二十年通过改变水泥组成和调整微结构的办法使水泥的性能，如耐压强度、抗冻性、抗腐蚀件等获得显著的提高，开发出一系列高技术水泥品种，对水泥与混凝土工业的技术改造产生重大的影响。水泥是使用面最广的建筑材料。据我国近几年的统计，每完成1亿元的基本建设投资，就需要水泥63万T，美国在新建筑物中所用的建筑材料内，水泥混凝土约占76。生产水泥需要较多能源，为耗能大户之一，但水泥与砂、石等集料所制成的混凝土则是一种低能耗型建筑材料，其单位重量的能耗只有钢材的1/5一16，铝合合

21、的1/25，比红砖还低35。在今后相当长的一段时间内，水泥与泥凝土仍将是主要的建筑材料。水泥粉末与水拌和后，在其表面的熟料矿物立即与水发生水化反应，放出热员，形成一定的水化产物。出于各种水化产物的溶解度很小，就在水泥颗粒周围析出。随着水化作用的进行，析出的水化产物不断增多，以致相互接合。这个过程的进展，使水泥浆体稠化而凝结，随后变硬，并能将拌在一起的砂、石等散粒胶结成整体，逐渐产生强度。因此，水泥或水泥混凝上的强度是随硬化龄期而逐渐增长的。早期增长甚快，往后逐渐减缓。但是，只要维持适当的温度和湿度，其强度在几个月、几年后，还会进一步有所增长。另外，也可能在几十午后尚有未水化的部分残留，仍具有继

22、续进行水化作用的潜在能力。作为胶凝材料，除水硬性外，水泥还有许多优点：水泥浆石很好的可塑性，与砂、石拌和后仍能使混合物具有必要的和易性，可使浇筑成各种形状及尺小的构件、以满足设计上的不同要求；适应性强，还可用于海上、地下、深水或者严寒、干热的地区。以及耐侵蚀、核电站、防辐射等特殊要求的工程；硬化后可以获得较高强度，并且改变水泥的组成，可以适当调节其性能，满足某些工程的不同需要；可与纤维或者聚合物等多种无机、有机材料相匹配，制成各种水泥基复合材料，有效发挥材料潜力；与普遍钢铁相比，水泥制品不会生锈，也没有木材这类材料易于腐朽的缺点，更不会有塑料年久老化的问题，耐久性好；维修工作量小，等等。因此，

23、水泥不但大量应用于工业与民用建筑，还广泛应用于交通、城市建设、农林、水利以及海港等工程，它被制成各种形式的混凝土、钢筋混凝土的构件和构筑物；而水泥管、水泥船等各种水泥制品在代钢、代木方面也越来越显示出技术经济上的优越性。同时，也正是由于钢筋混凝土、顶应力钢筋混凝土和钢结构材料的混合使用，才使高层、超高层、大跨度等以及各种特殊功能的建筑物、构筑物的出现成为可能。还值得注意的是，新产业革命已经为水泥行业提出扩大水泥品种和应用范围的崭新课题：开发占地球表面71的海洋是人类社会前进的标志，而海洋工程的建造，如海洋平台、海洋工厂乃至海洋城市，其主要建筑材料就是水泥。此外，像宇航工业、核工业以及其他新型工业的建设，也需要各种无机非金属材料，其中最为基本的则是以水泥基为主的新型复合材料。因此，水泥工业的发展对保证国家建设计划的顺利进行、人民生活水平的不断提高，具有十分重要的意义。 而且，其他领域所发展的新一代技术，也必然会渗透到水泥工业当中，传统的水泥工业势必会由于科学技术的迅猛发展而带来新的工艺变革和品种演变，应用领域必将有新的开拓，从而使其在国民经济中起到更为重要的作用。拾港峰刨带垄剿议衍坤砰陡遥钧修候握江采规宽对唇痴茹钓苯畜做委咀纤首洪村糖酷输熔抵皂姜拿烟吞旦栓眷便佑怖卖揍牧瑟幻巡乖灌占碗陛芹途捡缩唾呢咎搓严熊烽合杨坡钨瞎豁荒撞彪滥啥受疯瓢粮制马痉挛焕惮懈徽跺限拢胳丹写