硅酸鹽材料的考試題

1、1. 以長(zhǎng)石質(zhì)瓷為例，論述普通硅酸鹽陶瓷原料的種類(lèi)，組成，結(jié)構(gòu).原料在陶瓷燒結(jié)中的相變特點(diǎn)，以及在陶瓷中的主要作用答案：陶瓷原料組成有Al2O3,SiO2,CaO,MgO,Na2O,K2O以及Fe2O3等，分為黏土類(lèi)，石英類(lèi)，長(zhǎng)石類(lèi)。黏土類(lèi)包括高嶺石，蒙脫石，蛇紋石等，黏土類(lèi)礦物為層狀結(jié)構(gòu)（鋁硅酸鹽），其間可能含有吸附水，結(jié)構(gòu)水等。石英，長(zhǎng)石類(lèi)為架裝結(jié)構(gòu)（硅酸鹽）硅（鋁）氧四面體在三維空間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。粘土類(lèi)：種類(lèi)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)類(lèi)型高嶺石Al2O3.2SiO2.2H2O1:1層狀結(jié)構(gòu)，層間以氫鍵結(jié)合，晶格內(nèi)較少離子置換高嶺石類(lèi)礦物多水高嶺石Al2O3.2SiO2.nH2ON=46結(jié)構(gòu)同高嶺石，層間充

2、滿(mǎn)水（稱(chēng)層間水），層間以分子鍵結(jié)合蒙脫石Al2O3.4SiO2.nH2ON>22:1層狀結(jié)構(gòu)，層間O-O連接力小，易形成層間水，【AlO6】中Al3+易置換蒙脫石類(lèi)葉臘石Al2O3.4SiO2.H2O2：1層狀結(jié)構(gòu)，層間以氫鍵結(jié)合，晶格內(nèi)無(wú)離子置換伊利石類(lèi)白云母水化產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)與蒙脫石相似，層間嵌入K+，晶格結(jié)構(gòu)牢固伊利石類(lèi)石英類(lèi)石英包括脈石英，石英砂，石英巖。脈石英的主要成分主要為SiO2，含有微量Fe2O3、Al2O3、CaO、P2O5及氣、液包裹體雜質(zhì)。特點(diǎn):課本作用：石英和長(zhǎng)石在課本上 粘土： 坯體的成型是借助于粘土的可塑性，注坯泥漿則賴(lài)于粘土的細(xì)分散性而獲得良好的懸浮性與穩(wěn)定性，

3、故配料中必須用一定量的粘土。 粘土是瓷坯組成中A12O3的主要來(lái)源，是坯體耐火性質(zhì)的主要依靠。 粘土富有可塑性，在瓷坯中用以對(duì)一些非可塑性原料產(chǎn)生結(jié)合能力，使瓷坯在干燥過(guò)程中避免變形與開(kāi)裂的缺陷，并產(chǎn)生了強(qiáng)度。同時(shí)因粘土的粒子很細(xì)，而非可塑性原料的粒子較粗，二者相混，可得堆積密度很高的坯體結(jié)構(gòu)。 坯泥在加熱到1000度以上時(shí)，由于脫水后粘土礦物高嶺石分解，而有莫來(lái)石結(jié)晶生成，并賦予坯體的強(qiáng)度。2. 硅酸鹽陶瓷配體的顯微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，及燒結(jié)過(guò)程中的物象組成變化規(guī)律顯微結(jié)構(gòu)：顯微鏡下觀察的陶瓷相組成的種類(lèi)，形狀，大小，數(shù)量，分布及取向，各種雜質(zhì)與顯微缺陷的存在形式，分布及晶界特征，主要有晶體相（殘留石

4、英，莫來(lái)石），玻璃相（長(zhǎng)石玻璃）和氣相。3. 簡(jiǎn)述硅酸鹽陶瓷的力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)組成之間的關(guān)系課本機(jī)械強(qiáng)度：陶瓷材料的世紀(jì)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其理論強(qiáng)度，一般要低2個(gè)數(shù)量級(jí)，其原因在于世紀(jì)警惕中存在許多晶格缺陷和微裂紋格里菲斯微裂紋理論假設(shè)條件下的強(qiáng)度公式（課本）影響因素：半裂紋長(zhǎng)度：材料中的裂紋數(shù)量，大小及其分布狀態(tài)是影響材料強(qiáng)度的極其重要的因素，因此，控制裂紋的數(shù)量，大小，避免裂紋集中存在是提高材料強(qiáng)度的重要手段。彈性模量：E與材料的化學(xué)組成，鍵強(qiáng)及顯微結(jié)構(gòu)，氣孔有關(guān)。斷裂表面能：與材料的化學(xué)組成，鍵強(qiáng)，顯微結(jié)構(gòu)有關(guān)晶相：晶相種類(lèi)及含量：對(duì)材料強(qiáng)度的影響，陶瓷中SiO2，莫來(lái)石晶相可以提高胚體機(jī)械強(qiáng)度，

5、莫來(lái)石含量在一定范圍內(nèi)越高，強(qiáng)度越大斷裂強(qiáng)度和晶粒直徑的關(guān)系：（課本），晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高，因此控制晶粒生長(zhǎng)尺寸對(duì)提高材料的額機(jī)械強(qiáng)度意義重大。晶體形貌的影響：燒結(jié)不好的普通陶瓷制品中，主晶相基本上由鱗片狀一次莫來(lái)石構(gòu)成，而燒結(jié)良好的陶瓷胚體中，主晶相構(gòu)成中既有鱗片狀一次莫來(lái)石，也有相當(dāng)數(shù)量的針狀，粒狀二次莫來(lái)石，后者強(qiáng)度明顯大于前者，粗大針狀莫來(lái)石晶體的網(wǎng)狀分布對(duì)提高制品強(qiáng)度極為有利4. 論述無(wú)氣孔陶瓷的制備，顯微結(jié)構(gòu)的演變，性能及測(cè)試方法，并舉例說(shuō)明老師給的文章）制備：豬喲啊制備過(guò)程有顆粒研磨，成型，胚體干燥，燒結(jié)；要求顆粒磨細(xì)力度在1050nm之間，形成的漿體顆粒分散均勻，氣孔尺寸小于顆

6、粒平均尺寸，密度達(dá)到64%，燒結(jié)壓力大約1Mpa，燒結(jié)方法可采用熱壓燒結(jié)，熱等靜壓（200Mpa）或微波和火花等離子體燒結(jié)。例如：BaTiO3無(wú)氣孔陶瓷，原始顆粒力度在10-30nm，顆粒首先分散在有機(jī)溶劑中。通過(guò)精確的氣氛控制，多步燒結(jié)和摻雜，得到晶粒尺寸小于100nm的BaTiO3陶瓷，甚至<50nm。隨著相對(duì)密度的增大，晶粒尺寸不斷增大，開(kāi)始燒結(jié)時(shí)，晶粒增長(zhǎng)速率較慢，若相對(duì)密度達(dá)到92%的時(shí)候，孔道分離形成隔離氣孔，晶粒增長(zhǎng)速率增快。氣孔不斷通過(guò)質(zhì)量傳遞排除。無(wú)氣孔陶瓷透明度高，強(qiáng)度大，在激光醫(yī)療和電子器件領(lǐng)域有著優(yōu)越的光學(xué)，力學(xué)，電學(xué)和其他性質(zhì)（這一部分配上文章中的那個(gè)圖）測(cè)試：

7、磁共振成像，X射線(xiàn)斷層攝影術(shù)（研究氣孔變化），聚焦光學(xué)顯微鏡（探測(cè)晶界結(jié)構(gòu)，觀測(cè)亞微氣孔），近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡，掃描聲學(xué)顯微鏡，掃描電子顯微鏡，掃描近場(chǎng)聲學(xué)顯微鏡（探測(cè)亞表面氣孔，高壓微米分辨率）5. 硅酸鹽玻璃的特征，結(jié)構(gòu)理論，以及影響玻璃性質(zhì)的主要因素硅酸鹽玻璃的通性（課本+課本圖，同一張PPT）結(jié)構(gòu)理論（兩種，課本）影響因素：課本6. 硅酸鹽玻璃的粘度，表面張力及其主要影響因素先介紹概念，再介紹性能的影響因素（課本）7. 論述硅酸鹽玻璃的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)組成（課本）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（兩種結(jié)構(gòu)理論的特點(diǎn)）8. 硅酸鹽玻璃的主要性能及影響因素粘度，表面張力及物理化學(xué)性能，各自的影響因素（課本）9. 舉

8、例分析低膨脹透明微晶玻璃和透明陶瓷制備的主要因素微晶玻璃的組成，影響因素：組分，熱處理工藝，成核劑，晶相種種類(lèi)數(shù)量和晶粒大小。主要因素（課本上的）透明陶瓷：自己明天查閱文獻(xiàn)找一下，王歡寫(xiě)的是Al2O3)以氧化鋁透明陶瓷為例，主要影響因素有：原料純度，摻加劑，胚體顯微結(jié)構(gòu)和工藝因素。1） 當(dāng)氧化鋁含量>99.9%，透光率>80%，當(dāng)他的含量>99.999%,透光率>90%。2） 加入氧化鎂摻加劑適量，可以抑制晶粒長(zhǎng)大，提高透光度3） 氣孔存在會(huì)降低制品透光率，玻璃相含量增加，在一定程度上會(huì)增加透光度，多晶陶瓷晶相組成，晶界增多，透光率下降。4） 工藝因素，如胚料細(xì)度，燒成

9、溫度，氛圍，燒結(jié)方法，配方組成提高燒成溫度可增加玻璃相含量，有利于提高透光度。但過(guò)燒時(shí)，氣孔率增大，降低透光度?？捎脷錃鈿夥諢Y(jié)，采用熱壓熱等靜壓方法，有利于提高透光度。10. 硅酸鹽水泥孰料的化學(xué)組成，礦物組成及特特征，極其水化過(guò)程 化學(xué)組成和礦物組成（課本）特性：（課本+下面的） 鋁酸三鈣：形成固溶體和黑色中間相，水化快，凝結(jié)快，水化熱高，早期強(qiáng)度高，抗硫酸鹽強(qiáng)度高。鐵鋁酸四鈣：不純，形成固溶體c礦，水花速度在C3A，C3S之間，后期發(fā)展不如C3S，早期強(qiáng)度似C3A，后期能增長(zhǎng)似C2S，水化熱較C3A低?？箾_擊性能和抗硫酸鹽性能好。水化過(guò)程：課本上各個(gè)礦物的水化方程式11. 硅酸鹽水泥在水

10、化過(guò)程中的熱行為，礦物組成和微結(jié)構(gòu)變化規(guī)律課本上的圖水泥水化后的礦物組成為：二水石膏CSA，水化鋁酸鈣，鈣礬石，氫氧化鈣，水化硫鋁酸鈣，水化鐵酸鈣等。最后附圖（照相+課本上的水化含量曲線(xiàn)圖）12. 氣硬性膠凝材料的主要種類(lèi)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其應(yīng)用性能，舉例分為石膏石灰，水玻璃石膏礦物組成為CaSO4.2H2O，CaSO4.1/2H2O，CaSO4，單斜晶系，層狀結(jié)構(gòu)凝結(jié)硬化過(guò)程：CaSO4.0.5H2O+1.5H2O>CaSO4.2H2O半水石膏溶解度（8g/L）>二水石膏（2g/L ），二水石膏沉淀結(jié)晶生長(zhǎng)表觀密度小，凝結(jié)塊，孔隙率大，強(qiáng)度較低應(yīng)用：墻板，天花板，藝術(shù)裝飾品，水泥調(diào)凝劑

11、石灰：生石灰CaO，熟石灰粉，Ca(OH)2，石灰漿：Ca(OH)2.H2OCaO+H2O>Ca(OH)2+Q 可分為干燥硬化，碳化硬化（CaCO3，提高耐久性）應(yīng)用：配制建筑礦漿，無(wú)熟料水泥，碳化水泥板水玻璃：硅酸鹽鉀水玻璃（K2.mSiO2）硅酸鹽鈉水玻璃（Na2O.nSiO2）水玻璃吸CO2形成無(wú)定形SiO2凝膠，逐漸干燥硬化，凝結(jié)硬化后粒結(jié)能力強(qiáng)，不燃，耐高溫，耐酸應(yīng)用：涂刷材料表面，配制防水劑，土壤加固，制備氣凝膠SiO2，礦漿13. 礦物聚合材料組成結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，舉例結(jié)構(gòu)組成（課本）性能：與普通硅酸鹽水泥相比，抗壓強(qiáng)度增加，耐酸性增加，含水率和吸水率增加。舉例：課本上

12、的三個(gè)離子舉一個(gè)就可以。說(shuō)明一下他的性能變化就可以。14. 硅酸鈣保溫材料的物相組成，結(jié)構(gòu)，工藝極其應(yīng)用硅酸鈣保溫材料的概念（課本）、物相組成和結(jié)構(gòu)（課本分類(lèi)中可以看到），工藝（三種方法+制備硬硅鈣石型保溫材料的方法） 應(yīng)用（課本）15. 舉例說(shuō)明多孔陶瓷的主要性能和應(yīng)用具有一下特性：化學(xué)穩(wěn)定性好，適用各種腐蝕環(huán)境的多孔陶瓷孔道分布較均勻，適于成型燒結(jié)耐熱性好，耐高溫，耐腐蝕，具有高度開(kāi)口內(nèi)連的氣孔率具有均勻透過(guò)性，吸收能量的性能具有高的比表面積，良好的抗熱沖擊性，可控的低阻流體流動(dòng)具有低密度，低質(zhì)量，低熱傳導(dǎo)率的性能具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，及變溫下的高強(qiáng)度由白剛玉制成的耐堿多孔陶瓷，吸水率

13、大30%，氣孔率達(dá)50%，熱穩(wěn)定性（850度冷水）6次，耐酸耐堿度達(dá)到95%，抗折強(qiáng)度達(dá)到37.57%應(yīng)用：多孔陶瓷作為一種性能優(yōu)異，前景廣闊的新型陶瓷材料，應(yīng)用廣泛，大量用于環(huán)保化工，石油冶金，醫(yī)藥及生物等領(lǐng)域，作為過(guò)濾分離，吸聲，隔熱，生物陶瓷及催化劑等1） 催化劑載體多孔陶瓷比表面積高，具有良好的吸附性能和活性，作為催化劑載體，可有效增加催化劑與反應(yīng)物的接觸面積，提高轉(zhuǎn)化效率2） 廢氣處理多孔陶瓷耐熱，不污等，機(jī)械性能高，可加工成型，成本低，因而可用于汽車(chē)尾氣處理和有害氣體處理3） 過(guò)濾和分離氣孔陶瓷過(guò)濾面積大，耐高溫耐磨損，強(qiáng)度高，可用于水的凈化處理，濁類(lèi)，有機(jī)溶液，煤氣等的分離，可有效的分離流體中的放射性物質(zhì)4） 吸聲材料多空結(jié)構(gòu)會(huì)分散聲波能量，進(jìn)而吸聲。要求多孔陶瓷孔徑小，氣孔率