無機(jī)非金屬?gòu)?fù)習(xí)(上部)

1、種類粗陶普通陶細(xì)陶炻細(xì)炻普通瓷細(xì)瓷吸水率%112061441237110.5燒結(jié)溫度/度8001100120012501280-120013001250140012501400主要區(qū)別主要區(qū)別特種陶瓷材料特種陶瓷材料傳統(tǒng)陶瓷材料傳統(tǒng)陶瓷材料原料原料人工合成高度精選的原料（氧化物、人工合成高度精選的原料（氧化物、非氧化物）非氧化物）天然礦物原料，如黏天然礦物原料，如黏土、石英、長(zhǎng)石等。土、石英、長(zhǎng)石等。成型成型壓制、熱壓制、注射、軋膜、等靜壓制、熱壓制、注射、軋膜、等靜壓成型為主壓成型為主注漿、可塑成型為主注漿、可塑成型為主燒成12002200度，廣泛采用諸如真空燒結(jié)、氣氛燒結(jié)、熱壓、熱等靜壓燒

2、結(jié)，燃料以電、油氣為主。一般在1350度以下、燃料以煤、油、氣為主。性能性能以內(nèi)在質(zhì)量為主，具優(yōu)良的物理化以內(nèi)在質(zhì)量為主，具優(yōu)良的物理化學(xué)性能，高強(qiáng)、高硬、耐磨、耐腐學(xué)性能，高強(qiáng)、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗熱，且在熱、光、蝕、耐高溫、抗熱，且在熱、光、聲、電、磁、化學(xué)、生物等方面具聲、電、磁、化學(xué)、生物等方面具卓越功能。卓越功能。以外觀效果為主。以外觀效果為主。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、拋光）拋光）一般不需要加工一般不需要加工用途用途在石油、化工、鋼鐵、電子、紡織在石油、化工、鋼鐵、電子、紡織和汽車等行業(yè)種、在許多尖端技術(shù)和汽車等行業(yè)種、在許多

3、尖端技術(shù)領(lǐng)域如航天、核工業(yè)、軍事工業(yè)種領(lǐng)域如航天、核工業(yè)、軍事工業(yè)種有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值和潛力。有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值和潛力。炊具、餐具、工藝品。炊具、餐具、工藝品。 6 6、原料的分類方法、原料的分類方法 天然原料1.黏土的成因類型，特點(diǎn)。2. 黏土的組成（化學(xué)組成，礦物組成，顆粒組成）對(duì)工藝性質(zhì)的影響。3. 黏土的礦物組成，黏土礦物的主要類型，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。4.黏土的工藝性質(zhì)（可塑性，結(jié)合性，離子交換性，觸變性，膨脹性，收縮，燒結(jié)性能，（耐火度）粘土在陶瓷生產(chǎn)中的作用5.石英礦石的類型。石英的性質(zhì)，石英的晶型轉(zhuǎn)化類型及其特點(diǎn)。6.長(zhǎng)石的種類和性質(zhì)，長(zhǎng)石的熔融特性。特點(diǎn)特點(diǎn):呈層狀呈層狀,脈狀脈狀,透

4、鏡狀透鏡狀. 180270急冷急冷 石英的晶型轉(zhuǎn)化類型有兩種：石英的晶型轉(zhuǎn)化類型有兩種： （1 1）高溫型的緩慢轉(zhuǎn)化）高溫型的緩慢轉(zhuǎn)化（2 2）低溫型的快速轉(zhuǎn)化）低溫型的快速轉(zhuǎn)化SiO2多晶轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)多晶轉(zhuǎn)變的特點(diǎn) 高溫型的遲緩轉(zhuǎn)化（橫向轉(zhuǎn)化或一級(jí)轉(zhuǎn)化）高溫型的遲緩轉(zhuǎn)化（橫向轉(zhuǎn)化或一級(jí)轉(zhuǎn)化） 由表面向內(nèi)部逐步進(jìn)行，結(jié)構(gòu)變化。因?yàn)樾纬捎杀砻嫦騼?nèi)部逐步進(jìn)行，結(jié)構(gòu)變化。因?yàn)樾纬尚碌姆€(wěn)定晶型，所以需較高的活化能；轉(zhuǎn)變速度新的穩(wěn)定晶型，所以需較高的活化能；轉(zhuǎn)變速度慢；體積變化較大，所以需較高溫度及較長(zhǎng)時(shí)間。慢；體積變化較大，所以需較高溫度及較長(zhǎng)時(shí)間。 低溫型的迅速轉(zhuǎn)變（縱向轉(zhuǎn)變或二級(jí)轉(zhuǎn)變）低溫型的迅速轉(zhuǎn)

5、變（縱向轉(zhuǎn)變或二級(jí)轉(zhuǎn)變） 由表及里瞬間同時(shí)轉(zhuǎn)化，體積變化小，結(jié)構(gòu)由表及里瞬間同時(shí)轉(zhuǎn)化，體積變化小，結(jié)構(gòu)不特殊變化，位移型轉(zhuǎn)變（鍵之間的角度稍做變不特殊變化，位移型轉(zhuǎn)變（鍵之間的角度稍做變動(dòng)為位移型轉(zhuǎn)變），易進(jìn)行，且轉(zhuǎn)化可逆。動(dòng)為位移型轉(zhuǎn)變），易進(jìn)行，且轉(zhuǎn)化可逆。 石英預(yù)燒，利于粉碎：石英預(yù)燒，利于粉碎：1000 C煅燒煅燒 急冷急冷 變變松松 ，利用石英，利用石英573 C晶型轉(zhuǎn)化時(shí)的體積變化效應(yīng)。晶型轉(zhuǎn)化時(shí)的體積變化效應(yīng)。 炻器、建材、彩釉磚，盡量減少石英用量，或使石英炻器、建材、彩釉磚，盡量減少石英用量，或使石英顆粒盡量細(xì)，以適應(yīng)快速燒成的特點(diǎn)。顆粒盡量細(xì)，以適應(yīng)快速燒成的特點(diǎn)。 陶瓷的燒

6、成過程，必須注意陶瓷的燒成過程，必須注意升降溫速度升降溫速度的問題，之所的問題，之所以要控制升降溫速度就是由于一些原材料在加熱或冷卻以要控制升降溫速度就是由于一些原材料在加熱或冷卻過程中伴隨著體積的膨脹或收縮。如果控溫不當(dāng)，這些過程中伴隨著體積的膨脹或收縮。如果控溫不當(dāng)，這些膨脹或收縮在極短的時(shí)間完成，會(huì)造成坯體或制品開裂。膨脹或收縮在極短的時(shí)間完成，會(huì)造成坯體或制品開裂。石英在陶瓷生產(chǎn)中的作用石英在陶瓷生產(chǎn)中的作用1. 石英是瘠性原料，可對(duì)泥料的可塑性起調(diào)節(jié)石英是瘠性原料，可對(duì)泥料的可塑性起調(diào)節(jié)作用。作用。 2. 在陶瓷燒成時(shí)在陶瓷燒成時(shí) ，石英影響陶瓷壞體的體積，石英影響陶瓷壞體的體積收縮

7、。收縮。3. 在瓷器中，石英對(duì)坯體的力學(xué)強(qiáng)度有著很在瓷器中，石英對(duì)坯體的力學(xué)強(qiáng)度有著很大的影響大的影響 。4. 石英對(duì)陶瓷釉料的性能有很大影響。石英對(duì)陶瓷釉料的性能有很大影響。 鉀長(zhǎng)石的熔融溫度不是太高，且其熔融溫度范圍寬。2. 鈉長(zhǎng)石的開始熔融溫度比鉀長(zhǎng)石低，其熔化時(shí)沒有新的晶相產(chǎn)生，液相的組成和未熔長(zhǎng)石的組成相似，即液相很穩(wěn)定，但形成的液相粘度較低。3. 鈣長(zhǎng)石的熔化溫度較高，熔融溫度范圍窄，高溫下熔體不透 明、粘度也小。冷卻時(shí)容易析晶，化學(xué)穩(wěn)定性也差。4. 鋇長(zhǎng)石的熔點(diǎn)更高，其熔融穩(wěn)定范圍不寬，普通陶瓷產(chǎn)品不采用它。 長(zhǎng)石在高溫下熔融，形成粘稠的玻璃熔體，是坯料中堿金屬氧化物（K2O，N

8、a2O）的主要來源，能降低陶瓷坯體組分的熔化溫度，有利于成瓷和降低燒成溫度。熔融后的長(zhǎng)石熔體能熔解部分高嶺土分解產(chǎn)物和石英顆粒新型陶瓷原料新型陶瓷原料 8，氧化鋁的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，Al2O3原料的制備，氧化鋁主要用途。9.氧化鋯（氧化鋯（ZrO2）的三種晶體形態(tài)，相轉(zhuǎn)）的三種晶體形態(tài)，相轉(zhuǎn)變特點(diǎn)，應(yīng)用。變特點(diǎn)，應(yīng)用。10碳化硅的性質(zhì)、種類及應(yīng)用碳化硅的性質(zhì)、種類及應(yīng)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；氮化鈦；氮化鋁和賽隆。結(jié)構(gòu)、特性。鈦；氮化鋁和賽隆。結(jié)構(gòu)、特性。粉體(Powder)，就是大量固體粒子的集合系。它表示物質(zhì)的一種存在狀態(tài)，既不同于氣體、液體，也不完全同

9、于固體。 粒徑是粉體最重要的物理性能，對(duì)粉體的比表面積、可壓縮性、流動(dòng)性和工藝性能有重要影響。 氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變示意圖氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變示意圖 （二）碳化物類原料（二）碳化物類原料1.碳化硅 粉體的制備與合成粉體的制備與合成12.粉體的概念，特性，粉體的粒度粉體的概念，特性，粉體的粒度及其分布。表征方法。及其分布。表征方法。13.機(jī)械法制備粉體的方法。機(jī)械法制備粉體的方法。14. 影響球磨粉碎效率的因素。影響球磨粉碎效率的因素。16.高能球磨粉碎高能球磨粉碎17.助磨劑的助助磨原理及種類。助磨劑的助助磨原理及種類。18. 化學(xué)法合成粉體的概念，特點(diǎn)，分類?；瘜W(xué)法合成粉體的概念，特點(diǎn)，分類。19.

10、典型的合成示例，分析其影響因素典型的合成示例，分析其影響因素20. 自蔓延高溫合成法自蔓延高溫合成法。粉體的粒度與粒度分布 218)(Dgfsstk粒度分布：分為頻率分布和累積分布，常見的表達(dá)形式有粒度分布曲線、平均粒徑、標(biāo)準(zhǔn)偏差、分布寬度等。頻率分布表示與各個(gè)粒徑相對(duì)應(yīng)的粒子占全部顆粒的百分含量。累積分布表示小于或大于某一粒徑的粒子占全部顆粒的百分含量，累積分布是頻率分布的積分形式。粒度分布曲線：包括累積分布曲線和頻率分布曲線。 四、粉體顆粒的測(cè)試方法及原理四、粉體顆粒的測(cè)試方法及原理 粒度測(cè)定分析的一般方法粒度測(cè)定分析的一般方法方法條件技術(shù)和儀器顯微鏡法干或濕光學(xué)顯微鏡干電子和掃描電子顯微

11、鏡篩分法干自動(dòng)圖像與分析儀干或濕編織篩和微孔篩濕自動(dòng)篩沉降法干/重力沉降微粒沉降儀濕/重力沉降移液管，密度差光學(xué)沉降儀，射線返回散射儀，沉降天平，X射線沉降儀濕/離心沉降移液管，X射線沉降儀，光透儀，累積沉降儀感應(yīng)區(qū)法濕電阻變化技術(shù)濕或干光散射，光衍射，遮光技術(shù)續(xù)表方法條件技術(shù)和儀器X射線法干吸收技術(shù)，低角度散射和線疊加濕射線吸收表面積法干外表面積滲透干總表面積、氣體吸收或壓力變化，重力變化，熱導(dǎo)率變化濕脂肪酸吸收，同位素，表面活性劑，溶解熱其他方法干或濕全息照相，超聲波衰減，動(dòng)量傳遞，熱金屬絲蒸發(fā)與冷卻n當(dāng)筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)研磨體旋轉(zhuǎn)，靠離心力和摩擦力的作用，將磨球帶到一定高度。當(dāng)離心力小于其自

12、身重量時(shí)，研磨體下落，沖擊下部研體及筒壁，而介于其間的粉料便受到?jīng)_擊和研磨。n球磨機(jī)對(duì)粉料的作用可以分成兩個(gè)部分。一是研磨體之間和研磨體與筒體之間的研磨作用；二是研磨體下落時(shí)的沖擊作用。 n進(jìn)料粒度為6mm，球磨細(xì)度為1.50.075 mm。影響粉碎效率因素影響粉碎效率因素球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速；研磨體的比重、大小及形狀；球磨方式（球磨方式有濕法和干法兩種）；裝料方式；球磨機(jī)直徑；球磨機(jī)內(nèi)襯的材質(zhì)。一般情況下用不同大小的瓷球研磨普通陶瓷坯料時(shí)，料：球：水的比例約為1: (1.52.0): (0.81.2)。目前生產(chǎn)中趨向于增多磨球，減少水分，從而提高研磨效率的方法。氣流粉碎氣流粉碎粉碎原理：利用高壓流體

13、(壓縮空氣或過熱蒸汽)作為介質(zhì)，將其高速通過細(xì)的噴嘴射入粉碎室內(nèi)，此時(shí)氣流體積突然膨脹、壓力降低、流速急劇增大(可以達(dá)到音速或超音速)，物料在高速氣流的作用下，相互撞擊、摩擦、剪切而迅速破碎，然后自動(dòng)分級(jí)，達(dá)到細(xì)度的顆粒被排出磨機(jī)。粗顆粒將進(jìn)一步循環(huán)、粉碎，直至達(dá)到細(xì)度要求。n進(jìn)料粒度約在0.1 mm之間， 出料細(xì)度可達(dá)m左右。n優(yōu)點(diǎn)：不需要任何固體研磨介質(zhì)，故可以保證物料的純度；在粉碎過程中，顆粒能自動(dòng)分級(jí)，粒度較均勻；能夠連續(xù)操作，有利于生產(chǎn)自動(dòng)化。n缺點(diǎn)是耗電量大，附屬設(shè)備多；干磨時(shí)，噪音和粉塵都較大。高能球磨粉碎高能球磨粉碎粉碎原理：利用球磨的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)，使硬球?qū)υ线M(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊、研

14、磨和攪拌，把粉末粉碎為納米級(jí)微粒的方法。如果將兩種或兩種以上粉末同時(shí)放入球磨罐中進(jìn)行高能球磨，粉末顆粒經(jīng)壓延、壓合、碾碎、再壓合的反復(fù)過程(冷焊粉碎冷焊的反復(fù)進(jìn)行)，最后獲得組織和成分分布均勻的合金粉末。高能球磨的特點(diǎn)：高能球磨的特點(diǎn)：磨球運(yùn)動(dòng)速度較大，使粉末產(chǎn)生塑性形變及固相形變，而傳統(tǒng)的球磨工藝只對(duì)粉末起混合均勻的作用；球磨過程中還會(huì)發(fā)生機(jī)械能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，致使材料發(fā)生結(jié)構(gòu)變化、化學(xué)變化及物理化學(xué)變化。影響高能球磨效率和機(jī)械力化學(xué)作用的主要因素有：原料性質(zhì)、球磨強(qiáng)度、球磨環(huán)境、球磨氣氛、球料比、球磨時(shí)間和球磨溫度等。助磨劑助磨劑粉碎原理：助磨劑通常是一種表面活性劑，它由親水基團(tuán)（如羧基C

15、OOH，羥基OH）和憎水的非極性基團(tuán)（如烴鏈）組成。在粉碎過程中，助磨劑的親水集團(tuán)易緊密地吸附在顆粒表面，憎水集團(tuán)則一致排列向外，從而使粉體顆粒的表面能降低。而助磨劑進(jìn)入粒子的微裂縫中，積蓄破壞應(yīng)力，產(chǎn)生劈裂作用，從而提高研磨效率。表面活性物質(zhì)對(duì)鈦酸鈣瓷料比表面積的影響 常用助磨劑：常用助磨劑：液體助磨劑如醇類（甲醇、丙三醇）、胺類（三乙醇胺、二異丙醇胺）、油酸及有機(jī)酸的無機(jī)鹽類（可溶性質(zhì)素磺酸鈣、環(huán)烷酸鈣）氣體助磨劑如丙酮?dú)怏w、惰性氣體固體助磨劑如六偏磷酸鈉、硬脂酸鈉或鈣、硬脂酸、滑石粉等。助磨劑選擇：助磨劑選擇：一般來說，助磨劑與物料的潤(rùn)濕性愈好，則助磨作用愈大。當(dāng)細(xì)碎酸性物料（如二氧化硅

16、、二氧化鈦、二氧化鈷）時(shí)，可選用堿性表面活性物質(zhì)，如羧甲基纖維素、三羥乙基胺磷脂等；當(dāng)細(xì)碎堿性物料（如鋇、鈣、鎂的鈦酸鹽及鎂酸鹽鋁酸鹽等）時(shí)，可選用酸性表面活性物質(zhì)（如環(huán)烷基、脂肪酸及石蠟等）。液相法液相法液相法是目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上最為廣泛的合成超微粉體材料的方法。與固相法液相法是目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上最為廣泛的合成超微粉體材料的方法。與固相法比較，液相法可以在反應(yīng)過程中利用多種精制手段；另外，通過所得到的超微沉比較，液相法可以在反應(yīng)過程中利用多種精制手段；另外，通過所得到的超微沉淀物，很容易制取各種反應(yīng)活性好的超微粉體材料。淀物，很容易制取各種反應(yīng)活性好的超微粉體材料。液相法制備超微粉體材料可簡(jiǎn)

17、單地分為物理法和化學(xué)法兩大類。液相法制備超微粉體材料可簡(jiǎn)單地分為物理法和化學(xué)法兩大類。物理法物理法是從水溶液中迅速析出金屬鹽，一般是將溶解度高的鹽的水溶液霧化成是從水溶液中迅速析出金屬鹽，一般是將溶解度高的鹽的水溶液霧化成小液滴，使液滴中的鹽類呈球狀迅速析出，然后將這些微細(xì)的粉末狀鹽類加熱分小液滴，使液滴中的鹽類呈球狀迅速析出，然后將這些微細(xì)的粉末狀鹽類加熱分解，即得到氧化物超微粉體材料。解，即得到氧化物超微粉體材料?；瘜W(xué)法化學(xué)法是通過溶液中反應(yīng)生成沉淀，通常是使溶液通過加水分解或離子反應(yīng)生是通過溶液中反應(yīng)生成沉淀，通常是使溶液通過加水分解或離子反應(yīng)生成沉淀物，如氫氧化物、草酸鹽、碳酸鹽、氧化

18、物、氮化物等，將沉淀加熱分解成沉淀物，如氫氧化物、草酸鹽、碳酸鹽、氧化物、氮化物等，將沉淀加熱分解后，可制成超微粉體材料。后，可制成超微粉體材料。固相法固相法 將硫酸鋁銨（Al2(NH4)2(SO4)424H2O）在空氣中進(jìn)行熱分解，即可制備出Al2O3粉末。Al2(NH4)2(SO4)4.24H2OAL2(SO4)3.(NH4)2SO4.H2O+23H2O即主要為結(jié)晶水的失去過程.AL2(SO4)3 .(NH4)2SO4.H2OAL2(SO4)3+2NH3 +SO3 +H2O 產(chǎn)生大量白色煙霧,有嚴(yán)重污染AL2(SO4)3r-Al2O3+3SO3r-Al2O3AL2O3 相變過程所得到的Al

19、2O3粉末顆粒細(xì)(1.0m)，活性高，純度高，可用來制備高純透明的氧化鋁陶瓷，紅藍(lán)寶石晶體等。2.3.2 液相法液相法液相法是目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上最為廣泛的合成超微粉體材料的方法。與固相法液相法是目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上最為廣泛的合成超微粉體材料的方法。與固相法比較，液相法可以在反應(yīng)過程中利用多種精制手段；另外，通過所得到的超微沉比較，液相法可以在反應(yīng)過程中利用多種精制手段；另外，通過所得到的超微沉淀物，很容易制取各種反應(yīng)活性好的超微粉體材料。淀物，很容易制取各種反應(yīng)活性好的超微粉體材料。液相法制備超微粉體材料可簡(jiǎn)單地分為物理法和化學(xué)法兩大類。液相法制備超微粉體材料可簡(jiǎn)單地分為物理法和化學(xué)法兩大類。物

20、理法物理法是從水溶液中迅速析出金屬鹽，一般是將溶解度高的鹽的水溶液霧化成是從水溶液中迅速析出金屬鹽，一般是將溶解度高的鹽的水溶液霧化成小液滴，使液滴中的鹽類呈球狀迅速析出，然后將這些微細(xì)的粉末狀鹽類加熱分小液滴，使液滴中的鹽類呈球狀迅速析出，然后將這些微細(xì)的粉末狀鹽類加熱分解，即得到氧化物超微粉體材料。解，即得到氧化物超微粉體材料。化學(xué)法化學(xué)法是通過溶液中反應(yīng)生成沉淀，通常是使溶液通過加水分解或離子反應(yīng)生是通過溶液中反應(yīng)生成沉淀，通常是使溶液通過加水分解或離子反應(yīng)生成沉淀物，如氫氧化物、草酸鹽、碳酸鹽、氧化物、氮化物等，將沉淀加熱分解成沉淀物，如氫氧化物、草酸鹽、碳酸鹽、氧化物、氮化物等，將沉

21、淀加熱分解后，可制成超微粉體材料。后，可制成超微粉體材料。（1）直接沉淀法）直接沉淀法（化學(xué)沉淀法）（化學(xué)沉淀法）其特點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行，但純度低，顆粒半徑大。適合制備氧化物。其特點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行，但純度低，顆粒半徑大。適合制備氧化物。 采用直接沉淀法合成采用直接沉淀法合成BaTiO3微粉：微粉：a. 將將Ba (OC3H7)2和和Ti (OC5 H11)4溶解在異丙醇或苯中，加水溶解在異丙醇或苯中，加水分解（水解），就能得到顆粒直徑為分解（水解），就能得到顆粒直徑為515 nm（凝聚體的大?。垠w的大小 1m）的結(jié)晶性較好的、化學(xué)計(jì)量的）的結(jié)晶性較好的、化學(xué)計(jì)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)后也能得到高純