材料工藝與設備

1、1. 理解材料對人類文明進步的地位和作用？2. 玻璃的定義？玻璃是呈現(xiàn)玻璃轉(zhuǎn)變現(xiàn)象的非晶態(tài)固體（or是由熔融物冷卻硬化而得到的非晶態(tài)固體）。廣義的玻璃包括單質(zhì)玻璃、有機玻璃和無機玻璃，狹義的指無機玻璃。3. 什么是玻璃轉(zhuǎn)變現(xiàn)象？指當玻璃由固體加熱或由熔體冷卻時，在相當于晶態(tài)物質(zhì)熔點絕對溫度的1/22/3溫度附近出現(xiàn)熱膨脹等性能的突變，這一溫度成為玻璃轉(zhuǎn)變溫度。4. 如何理解玻璃的四個通性？（1）各向同性：玻璃態(tài)物質(zhì)的質(zhì)點排列是無規(guī)則的，是統(tǒng)計均勻的，其理化性質(zhì)在任何方向都是相同的。（2）無固定熔點：玻璃態(tài)物質(zhì)由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w是在一定的溫度范圍內(nèi)進行的，并且沒有新的晶體生成。（3）亞穩(wěn)性（熱力學

2、不穩(wěn)定，動力學穩(wěn)定）玻璃是由熔體急劇冷卻而得到的，因為溫度下降黏度增加。質(zhì)點來不及做有規(guī)則排列形成晶體，沒有放出結晶潛熱。（4）性質(zhì)變化的連續(xù)性與可逆性：玻璃的性質(zhì)隨成分發(fā)生連續(xù)和逐漸變化；從熔體狀態(tài)冷卻過程中，可以多次進行，其物理化學性質(zhì)產(chǎn)生逐漸和連續(xù)的變化，而且是可逆的，沒有生成新相。5. 玻璃的結構及特點？玻璃結構是指玻璃中的質(zhì)點的幾何配置、有序程度以及他們之間的結合狀態(tài)。玻璃結構的三種尺度：原子排布范圍、亞微結構范圍、顯微組織或宏觀結構范圍。特點：近程有序，遠程無序。6. 玻璃的結構理論及其學術內(nèi)容？晶子學說：宏觀上強調(diào)了玻璃中多面體間排列的連續(xù)性、均勻性和無序性。無規(guī)則網(wǎng)絡學說：強調(diào)

3、了不連續(xù)性、微不均勻性和有序性。7. 什么是鋁（硼）反常現(xiàn)象，解釋其原因？當加入Na2O后，提供游離氧，使硼氧三角體BO3轉(zhuǎn)變?yōu)榕鹧跛拿骟wBO4，層狀結構轉(zhuǎn)化為架狀結構，性質(zhì)變化曲線上出現(xiàn)極值或折點。（硼反常）8. 玻璃生產(chǎn)工藝中的四大穩(wěn)、玻璃熔制過程的四小穩(wěn)？四大穩(wěn)：原料穩(wěn)，燃料穩(wěn)，熔化穩(wěn)，成型、退火穩(wěn)；四小穩(wěn)：溫度穩(wěn)、壓力穩(wěn)、液面穩(wěn)、氣氛穩(wěn)。9. 玻璃的熔制過程五個階段及其特點？（P83）（1）硅酸鹽形成：很大程度在固體狀態(tài)下進行，粉料和各組分發(fā)生一系列物理化學反應，粉料由固相反應完成，大量氣體物質(zhì)逸出。這一階段結束時，配合料變成由硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結物，8001000完成。（

4、2）玻璃形成：繼續(xù)加熱，燒結物開始熔融。硅酸鹽和剩余的二氧化硅相互熔解，燒結物變成了透明體。此時已沒有未起反應的配合料，但在玻璃種還存在著大量的氣泡和條紋，化學組成和性質(zhì)尚未均勻一致。12001250。 （平板玻璃12001400）（3）澄清：溫度繼續(xù)升高，粘度下降，氣泡逐漸逸出，即去除可見氣泡的過程。14001500，粘度10 Pa*s左右。（4）均化：高溫，玻璃液熱運動及相互擴散、條紋逐漸消失，玻璃液各處的化學組成與折射率逐漸趨向一致，均化溫度可在低于澄清溫度下完成。（5）冷卻成型：將玻璃液溫度冷卻200300，使粘度102103 Pa*s。10. 成分對玻璃的粘度的影響？（1）玻璃的粘度

5、首先取決于硅氧四面體網(wǎng)絡的連接程度，即隨O/Si比上升而下降。（2）化學鍵強度也影響玻璃粘度。其他條件相同下，粘度隨陽離子與氧的鍵力的增大而增大。如二價金屬對粘度增加的順序為Mg>Ca>Sr>Ba。O/Si大時，粘度Li2O>Na2O>K2O；O/Si小時，鍵力大的使Si-O鍵斷裂，故粘度Li2O<Na2O<K2O。（3） 結構對稱性。結構不對稱，粘度下降。（4） 配位數(shù)B2O3%增大（相當于Na2O減少），粘度先增大后減小（硼反常）。11. 玻璃的料性及其對生產(chǎn)的指導意義？料度表示粘度隨溫度的變化率，對玻璃成型有指導意義料性短快凝短性玻璃料性長慢凝長

6、性玻璃12. 粘度如何測量？（1） 旋轉(zhuǎn)法1107 Pa*s測扭力矩（2） 落球法1103 Pa*s（3） 拉絲法1071014 Pa*s13. 溫度對玻璃粘度的影響？溫度升高，粘度下降。應變點（Ts）對應1013.6 Pa*s的溫度。在此溫度下，幾小時可消除玻璃中的應力。轉(zhuǎn)變點（Tg）對應1012.4 Pa*s的溫度。溫度高于此點，玻璃進入粘滯狀態(tài)，開始塑性變形。退火點對應1012 Pa*s的溫度。此溫度下，幾分鐘即可消除應力。變形點對應101011 Pa*s的溫度。玻璃開始變形，可進行熱彎處理。軟化溫度（Tf）對應（315）*106 Pa*s的溫度操作范圍對應103106.6 Pa*s的溫

7、度。相當于玻璃成型時，玻璃液表面溫度范圍。14. 影響玻璃表面張力有哪些因素？（1） 溫度升高，表面張力減小（2） 外界氣氛。非極性氣體影響小，極性氣體影響大（降低越多）。（3） 還原氣氛比氧化氣氛下玻璃表面張力大20%（4） 氧化物15. 玻璃表面張力的測量原理？拉脫法：用測量一個已知周長的金屬片從待測液體表面脫離時所需要的力，來求得該液體表面張力的系數(shù)的方法。16. 玻璃為什么會析晶？玻璃具有亞穩(wěn)性有控制的析晶或誘導析晶是制造微晶玻璃的基礎，而成核和晶體長大是實現(xiàn)有控制析晶的關鍵。17. 玻璃結晶成核的機理？（P86）（塔曼雙曲線）均相核化:指在宏觀均勻的熔體和玻璃體中在沒有外來物參與下，

8、與相界、結構缺陷等無關的成核過程，又稱本征成核或自發(fā)成核。異相核化：依靠相界、晶界或基質(zhì)的結構缺陷等不均勻部位而成核的過程，又稱非本征成核或不均勻成核。成核吸熱，晶化放熱。 可用差熱法測量18. 玻璃的原料（了解）主要原料：SiO2、Al2O3、B2O3、Na2O、K2O、MgO、CaO。輔助原料：澄清劑、著色劑、脫色劑、乳濁劑、氧化劑、還原劑、助溶劑等。19. 玻璃熔制所用的設備（了解）20. 玻璃的熔制過程可分為哪幾個階段？硅酸鹽形成、玻璃形成、澄清、均化、冷卻成型。21. 影響玻璃形成速率的因素？玻璃成分。一般來說值越小，玻璃越易熔。沙粒大小（石英顆粒）。半徑越大，形成時間越久。t=K*

9、R3熔制溫度（熔融體溫度）。溫度越高，時間越短。=a*e-bt ，t是溫度形成速率因素都是復雜的，不能單一決定。22. 浮法玻璃的成型原理？23. 玻璃液中，氣體的存在形式包括： 可見氣泡、物理溶解、化學結合24. 玻璃配合料的質(zhì)量要求有哪些？25. 排出玻璃液中可見氣泡的方式有哪些？氣泡的上升逸散。大直徑氣泡比小直徑氣泡更容易逸出。氣泡的收縮消除。通常。氣泡半徑小于1m時，容易溶解于玻璃液中而消失。26. 玻璃澄清的方法有：化學澄清和物理澄清?；瘜W澄清的原理是：利用化學物質(zhì)（澄清劑）在高溫下釋放出氣體，氣體在上升的過程中，將玻璃液中的小氣泡吸收，并排出玻璃液。27. 玻璃的均化過程的任務是：

10、在澄清溫度附近，使玻璃達到化學均勻和熱均勻。影響均化的因素： 擴散、表面張力、熱對流。28. 玻璃浮法工藝為什么選擇金屬錫作為浮拋介質(zhì)？密度、蒸氣壓、不反應、成本29. 玻璃退火的工藝制度？30. 論述玻璃的缺陷及其產(chǎn)生原因？缺陷：氣泡（氣體夾雜物）、結石（結晶夾雜物）、條紋和節(jié)瘤（玻璃態(tài)夾雜物）。原因：氣泡（1）一次氣泡：澄清不良、爐內(nèi)氣氛或氣壓控制不當。（2） 二次氣泡：溫度升高溶解度降低（物理）、 過氧化物或高價態(tài)氧化物分解（化學）（3） 耐火材料氣泡（孔隙）、外界空氣氣泡（配合料和成型操作）、金屬鐵引起的氣泡結石（1）配合料結石：與配合料制備質(zhì)量、熔制時加料方式和熔制工藝制度有關（2）

11、 耐火材料結石：耐火材料質(zhì)量差、熔化溫度過高、助熔劑用量過大、易起反應的耐火材料堆砌在一起。（3） 析晶結石：在一定溫度范圍內(nèi)，自身析晶。條紋和節(jié)瘤（1）熔制不均勻引起（2） 窯碹玻璃滴引起（3） 耐火材料被侵蝕（4） 結石熔化31. 玻璃中產(chǎn)生應力有哪些原因？熱應力（溫度差）永久&暫時結構應力（組成不一致）永久機械應力（因外力作用）暫時32. 玻璃中永久熱應力是如何產(chǎn)生的？水泥33. 水泥的定義、分類？定義分類：通用硅酸鹽水泥、專用水泥、特性水泥。34. 水泥、水泥熟料、硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥概念的區(qū)別？水泥熟料：由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按適當比例

12、磨成細粉燒至部分熔融所得以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質(zhì)成為硅酸鹽水泥熟料，簡稱熟料。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥區(qū)別：摻混合材比例不同。35. 水泥的組成材料、水泥熟料的礦物以及生產(chǎn)水泥的原料等概念的區(qū)別？水泥組成材料：硅酸鹽水泥熟料、石膏、活性混合材、非活性混合材、窯灰。水泥熟料的礦物：C3A、C3S、C2S、C4AF。生產(chǎn)水泥的原料：石灰石質(zhì)原料（鈣質(zhì)原料）、粘土質(zhì)原料（SiO2、Al2O3）、鋁質(zhì)原料、鐵質(zhì)原料、燃料、混合材、石膏。36. 水泥熟料中主要礦物的性能及其水化反應？性能：水化速率：C3A>C3S>C4AF>C2S。 C4AF早起介于C3A和C3S之間，

13、隨后不如C3S。水化熱：C3A>C3S>C4AF>C2S。凝結時間：C3A很快，C3S正常，C2S緩慢。強度：C3S早強高后期強度增進率大；C2S早強低后期強度增進率較大，一年可趕上C3S；C3A強度3d內(nèi)發(fā)揮出來，絕對值不高，以后幾乎不增長；C4AF早強高類似C3S，后期還能不斷增長類似C2S?？顾裕篊3S差，C2S好抗硫酸鹽性：C3A差，C4AF好。37. 水泥的品質(zhì)指標有哪些？38. 廢品與不合格品有什么不同？39. 簡述水泥的生產(chǎn)工藝？40. 在水泥生產(chǎn)工藝中，三個率值的計算、含義？石灰飽和系數(shù)硅率: 熟料中SiO2百分含量和Al2O3、Fe2O3百分含量之比， S

14、M鋁率（鐵率）:Al2O3和Fe2O3百分含量之比， IM41. 如何提高水泥的粉磨效率？42. 什么是“兩磨一燒”？見39題1） 第一階段：生料粉磨。石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料、以及少量的校正原料，（立窯生產(chǎn)還要加入一定量的煤）經(jīng)破碎或烘干后，按一定比例配合、磨細，并制備為成分合適、質(zhì)量均勻的生料；2） 第二階段：熟料煅燒。將生料加入水泥窯中煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料；3） 第三階段：水泥粉磨。熟料加入適量的石膏，有時還加入一些混合材料，共同磨細為水泥。43. 推導石灰飽和系數(shù)的計算公式？44. 什么是水泥的安定性及其影響因素？水泥加水硬化后體積變化的均勻性稱為水泥安定性，

15、即水泥加水以后，逐漸水化硬化，水泥硬化漿體能保持一定形狀，不開裂、不變形、不潰散的性質(zhì)。影響因素：一般是由于熟料中的f-CaO、結晶MgO或水泥中摻入石膏過多等原因造成的。 其中f-CaO是最常見也是影響最嚴重的因素。生成Ca(OH)2體積膨脹。 其次是結晶MgO。生成Mg(OH)2體積膨脹 第三是水泥中SO3含量過多，多余的SO3在水泥硬化后與水和C3A反應生成鈣礬石，體積膨脹。45. 水泥熟料的煅燒過程及其特點？（仔細看書P196-200）（1） 干燥與脫水（2） 碳酸鹽分解（3） 固相反應（4） 熟料的燒結（5） 熟料的冷卻46. 為什么說快速冷卻可以提高水泥熟料的質(zhì)量？47. 影響水泥

16、水化速率的因素有哪些？48. 窯外分解窯（預分解窯）干法水泥生產(chǎn)工藝的特點？49. 懸浮預熱器的工作原理？懸浮預熱器的主要功能在于充分利用回轉(zhuǎn)窯及分解爐內(nèi)排出的熾熱氣流所具有的熱焓加熱生料，使之進行預熱及部分碳酸鹽分解，然后進入分解爐或回轉(zhuǎn)窯內(nèi)繼續(xù)加熱分解，完成熟料煅燒任務。陶瓷50. 陶瓷材料的性能、成分、結構和成型工藝之間的關系？陶瓷材料的性能與系統(tǒng)的化學成分、顯微結構是密切相關的，而成型工藝對顯微結構也有重要影響。陶瓷性能與原子或分子的排列方式和結構也有很重要關系。結構缺陷對陶瓷也有顯著影響。51. 陶瓷生產(chǎn)的主要原料及其作用是什么？（+書P327）（1）粘土：高嶺石、蒙脫石、伊利石。（

17、2）石英類原料：砂巖、石英巖、石英砂。（主要為SiO2少量Al2O3、Fe2O3）（3）長石類原料（熔劑類原料）：鈉長石、鉀長石、鈣長石。（4）其他原料：碳酸鹽類原料（起熔劑作用）、滑石（引入MgO）、硅灰石（引入CaO）。52. 粘土的工藝性能及其影響因素有哪些？（1） 可塑性：指含工作水分的泥團，在一定外力作用下產(chǎn)生形變，除去外力仍保持其形變性能的能力。（2） 觸變性（3） 燒結性能燒結溫度范圍取決于粘土中熔劑礦物質(zhì)類和數(shù)量。（4）離子交換性（5）膨化性（6）收縮（7）耐火度53. 如何確定造渣材料的用量？54. 陶瓷制品的成型方法？注漿成型、塑性成形、壓制成型55. 陶瓷施釉的基本方法？

18、浸釉、淋釉、噴釉56. 什么是釉的適應性？P350-351坯釉適應性是指陶瓷坯體與釉層有相互適應的物理化學性質(zhì)，使釉面不剝脫、不開裂的性能。在工藝上主要是控制釉的膨脹系數(shù)。坯體和釉面有兩種不適應：（1）釉層受張應力，釉層開裂 （2）釉層受壓應力，釉層剝離57. 已知某陶瓷坯料的組成,如何寫出其實驗式？P329-331（1） 先將坯料化學式換算成不含燒失量的化學組成百分數(shù)（2） 將各氧化物的質(zhì)量除以該氧化物的摩爾質(zhì)量，得到物質(zhì)的量（3） 將中性氧化物的總的物質(zhì)的量算出（4） 將各氧化物的物質(zhì)的量分別除以中性氧化物總的物質(zhì)的量，得到一套以中性氧化物系數(shù)為1的各氧化物的系數(shù)（中性和為1）（5） 將所得的各氧化物按規(guī)定的順序排列，即得到所要求的的實驗式（堿、中、酸）58. 如何制定陶瓷的燒成溫度制度（陶瓷燒成過程中所發(fā)生的物理化學變化）？從以下幾個方面來制定：（1）升溫速率a. 低溫預熱階段（水分排出）：質(zhì)量減輕；氣孔率增加；體積收縮。b. 氧化分解期：結構水的排出；碳酸鹽、