第二章無(wú)機(jī)非金屬材料組成及配料計(jì)算

1、材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院第二章第二章 無(wú)機(jī)非金屬材料組成及配料計(jì)算無(wú)機(jī)非金屬材料組成及配料計(jì)算材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院v 純純C3S只只在在20651250溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定。溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定。v 隨著溫度的降低，隨著溫度的降低，C3S在不同溫度下存在多晶轉(zhuǎn)變。在不同溫度下存在多晶轉(zhuǎn)變。v 硅酸三鈣可以固溶少量的其它氧化物，硅酸三鈣可以固溶少量的其它氧化物，將影響它的反應(yīng)能力將影響它的反應(yīng)能力 和晶型。和晶型。v 硅酸三鈣硅酸三鈣加水調(diào)和后，初凝加水調(diào)和后，初凝45min，終凝，終凝12h。v 水化較快水化較快。v 硅酸三鈣硅酸三鈣可產(chǎn)生較

2、高的強(qiáng)度，且強(qiáng)度發(fā)展比較快可產(chǎn)生較高的強(qiáng)度，且強(qiáng)度發(fā)展比較快，早期強(qiáng)度，早期強(qiáng)度 較高，且強(qiáng)度增進(jìn)率較大，較高，且強(qiáng)度增進(jìn)率較大，28d強(qiáng)度可以達(dá)到一年強(qiáng)度的強(qiáng)度可以達(dá)到一年強(qiáng)度的70 80%。v 硅酸三鈣硅酸三鈣水化熱較高，抗水性較差水化熱較高，抗水性較差。v 硅酸三鈣固溶體晶體尺寸和發(fā)育程度會(huì)影響其反應(yīng)能力。硅酸三鈣固溶體晶體尺寸和發(fā)育程度會(huì)影響其反應(yīng)能力。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 硅酸三鈣單礦物在硅酸三鈣單礦物在1450合成時(shí)，需要多次重復(fù)合成時(shí)，需要多次重復(fù)粉磨再燃燒。如有粉磨再燃燒。如有足夠的熔劑足夠的熔劑(液相液相)存在存在，就可使，就可使C2S在在液相中吸收液相中吸收

3、CaO，比較迅速地形成硅酸三鈣。，比較迅速地形成硅酸三鈣。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院型型C2S水硬性微弱水硬性微弱材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院硅酸二鈣可固溶其它少量氧化物。固溶的氧化物不同，同一硅酸二鈣可固溶其它少量氧化物。固溶的氧化物不同，同一 晶型的硅酸二鈣與水反應(yīng)后所得的強(qiáng)度不同。晶型的硅酸二鈣與水反應(yīng)后所得的強(qiáng)度不同。v 純硅酸二鈣色潔白當(dāng)有氧化鐵時(shí)呈棕黃色。純硅酸二鈣色潔白當(dāng)有氧化鐵時(shí)呈棕黃色。v 硅酸二鈣固溶體硅酸二鈣固溶體與水反應(yīng)速度較慢，與水反應(yīng)速度較慢，28天僅有天僅有20%左右反應(yīng)左右反應(yīng)。v 凝結(jié)硬化較慢，早期強(qiáng)度低凝結(jié)硬化較慢，早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度增

4、進(jìn)率較高，一年但后期強(qiáng)度增進(jìn)率較高，一年 后可趕上或超過(guò)硅酸三鈣固溶體后可趕上或超過(guò)硅酸三鈣固溶體。v 硅酸二鈣固溶體的硅酸二鈣固溶體的水化熱較小，耐水性好水化熱較小，耐水性好。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院等軸晶系，可固溶部分其他氧化物，呈多晶形態(tài)。等軸晶系，可固溶部分其他氧化物，呈多晶形態(tài)。v 在偏光鏡下，無(wú)色透明。在偏光鏡下，無(wú)色透明。 在反光鏡下，快冷呈點(diǎn)滴狀，慢冷呈矩形或柱狀。在反光鏡下，快冷呈點(diǎn)滴狀，慢冷呈矩形或柱狀。 反光能力弱，呈暗灰色。反光能力弱，呈暗灰色。v 水化迅速，放熱多，凝結(jié)很快，如不加緩凝劑，就會(huì)急凝水化迅速，放熱多，凝結(jié)很快，如不加緩凝劑，就會(huì)急凝。v 硬化

5、很快硬化很快，它的強(qiáng)度，它的強(qiáng)度3天內(nèi)就大部分發(fā)揮出來(lái)，故天內(nèi)就大部分發(fā)揮出來(lái)，故早期強(qiáng)度早期強(qiáng)度 較高較高，但，但絕對(duì)值不高絕對(duì)值不高，以后幾乎不再增長(zhǎng)，甚至倒縮。，以后幾乎不再增長(zhǎng)，甚至倒縮。v 干縮變形大，抗硫酸鹽性能差。干縮變形大，抗硫酸鹽性能差。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院主要礦物有：主要礦物有：莫來(lái)石莫來(lái)石二氧化硅二氧化硅剛玉剛玉長(zhǎng)石長(zhǎng)石液相液相材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院組成位于低共熔點(diǎn)或組成位于低共熔點(diǎn)或界線上的熔體中，每界線上的熔體中，每種晶體的析晶能力都種晶體的析晶能力都低。同時(shí)，這些組成低。同時(shí)，這些組成的配料熔化溫度一般的配料熔化溫度一般比較低，比較低，

6、這對(duì)玻璃這對(duì)玻璃的熔制是有利的。的熔制是有利的。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院第二節(jié)第二節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的組成設(shè)計(jì)及配料計(jì)算無(wú)機(jī)非金屬材料的組成設(shè)計(jì)及配料計(jì)算（一）、硅酸鹽水泥的組成設(shè)計(jì)（一）、硅酸鹽水泥的組成設(shè)計(jì)1.1. 硅酸鹽水泥對(duì)礦物組成的要求硅酸鹽水泥對(duì)礦物組成的要求硅酸鹽水泥是一種水硬性膠凝材料，因此水泥熟料礦物硅酸鹽水泥是一種水硬性膠凝材料，因此水泥熟料礦物必須具備：必須具備：v 良好的與水反應(yīng)的能力良好的與水反應(yīng)的能力v 相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度與良好的耐久性相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度與良好的耐久性v 反應(yīng)速度可以滿足生產(chǎn)的要求反應(yīng)速度可以滿足生產(chǎn)的要求一、硅酸鹽水泥一、硅酸鹽水泥材料科學(xué)與工程學(xué)院材

7、料科學(xué)與工程學(xué)院3C2SykC2SC3SC3AC3SC3A2. 2. 硅酸鹽水泥組成礦物的選擇硅酸鹽水泥組成礦物的選擇材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院在反光顯微鏡下為黑色多角形顆粒在反光顯微鏡下為黑色多角形顆粒 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 在反光顯微鏡下呈圓粒狀，快冷常具有黑白交叉雙晶條紋；在反光顯微鏡下呈圓粒狀，快冷常具有黑白交叉雙晶條紋；慢冷常具有黑白平行雙晶條紋。慢冷常具有黑白平行雙晶條紋。 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院鐵鋁酸四鈣和鋁酸三鈣在煅燒過(guò)程中熔融成鐵鋁酸四鈣和鋁酸三鈣在煅燒過(guò)程中熔融成液相液相，又稱，又稱熔劑礦物熔劑礦物

8、，可以，可以促進(jìn)硅酸三鈣的順利形成促進(jìn)硅酸三鈣的順利形成。如果物料中熔劑礦物過(guò)少，易生燒，氧化鈣不易被吸收如果物料中熔劑礦物過(guò)少，易生燒，氧化鈣不易被吸收 完全，導(dǎo)致熟料中游離氧化鈣增加，影響熟料質(zhì)量，降完全，導(dǎo)致熟料中游離氧化鈣增加，影響熟料質(zhì)量，降 低窯的產(chǎn)量，增加燃料消耗。低窯的產(chǎn)量，增加燃料消耗。v 如果熔劑礦物過(guò)多，在立窯內(nèi)易結(jié)大塊，結(jié)爐瘤；在回如果熔劑礦物過(guò)多，在立窯內(nèi)易結(jié)大塊，結(jié)爐瘤；在回 轉(zhuǎn)窯內(nèi)易結(jié)大塊，甚至結(jié)圈等。轉(zhuǎn)窯內(nèi)易結(jié)大塊，甚至結(jié)圈等。粘度的影響？粘度的影響？材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院硅酸鹽水泥中含有硅酸鹽水泥中含有，相應(yīng)的組成相應(yīng)的組成。因?yàn)?。因?yàn)镕e2O3

9、含量較低，可以合并入含量較低，可以合并入Al2O3一并考慮，一并考慮，C4AF則相應(yīng)則相應(yīng)計(jì)入計(jì)入C3A，這樣可以用，這樣可以用CaO- Al2O3- Fe2O3三元系三元系統(tǒng)來(lái)表示統(tǒng)來(lái)表示硅酸鹽水泥的配料組成硅酸鹽水泥的配料組成。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院性質(zhì)：性質(zhì)： 水化很慢；水化很慢； 水化生成氫氧化鈣時(shí)，水化生成氫氧化鈣時(shí)，體積膨脹體積膨脹97.9，在硬在硬 化水泥石內(nèi)部造成局部膨脹應(yīng)力。化水泥石內(nèi)部造成局部膨脹應(yīng)力。作用：作用： 游離氧化鈣含量增加：游離氧化鈣含量增加： 強(qiáng)度降低，甚至倒縮；強(qiáng)度降低，甚至倒縮； 嚴(yán)重時(shí)甚至引起嚴(yán)重時(shí)甚至引

10、起安定性不良安定性不良，使水泥制品變形或，使水泥制品變形或 開(kāi)裂，導(dǎo)致水泥漿體的破壞。開(kāi)裂，導(dǎo)致水泥漿體的破壞。 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院種種 類類產(chǎn)產(chǎn) 生生 原原 因因特特 點(diǎn)點(diǎn)對(duì)水泥安對(duì)水泥安定性的影定性的影響響欠燒游離氧化鈣（欠燒f-CaO）熟料煅燒過(guò)程中因欠燒、漏生，在11001200低溫下形成結(jié)構(gòu)疏松多孔、不大一次游離氧化鈣（一次f-CaO）因配料不當(dāng)、生料過(guò)粗或煅燒不良，尚未與S、A、F反應(yīng)而殘留的CaO呈“死燒狀態(tài)”，結(jié)構(gòu)致密，大二次游離氧化鈣（二次f-CaO）熟料慢冷或還原氣氛下，C3S分解而形成的經(jīng)過(guò)高溫，水化較慢較大游離氧化鈣（游離氧化鈣（f-CaO)材料科學(xué)與

11、工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院氧化鎂的作用氧化鎂的作用：熟料含有少量氧化鎂時(shí)，能降低熟料液相：熟料含有少量氧化鎂時(shí)，能降低熟料液相 生成溫度，增加液相數(shù)量，降低液相粘，有利于熟生成溫度，增加液相數(shù)量，降低液相粘，有利于熟 料形成，還能改善熟料色澤。料形成，還能改善熟料色澤。 方鎂石性質(zhì)：方鎂石的水化比游離氧化鈣更為緩慢；方鎂石性質(zhì)：方鎂石的水化比游離氧化鈣更為緩慢； 水化生成氫氧化鎂時(shí)，體積膨脹水化生成氫氧化鎂時(shí)，體積膨脹148，也會(huì)，也會(huì) 導(dǎo)致安定性不良。水化時(shí)會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)致安定性不良。水化時(shí)會(huì)導(dǎo)致安定性不良安定性不良。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院水泥熟料是一種多礦物集合體，而這些礦物又是由

12、四種水泥熟料是一種多礦物集合體，而這些礦物又是由四種主要氧化物化合而成。因此，在生產(chǎn)控制中，不僅要控制熟料主要氧化物化合而成。因此，在生產(chǎn)控制中，不僅要控制熟料中各氧化物的含量，中各氧化物的含量，。這樣，可以這樣，可以，明確地明確地。因此，在生產(chǎn)中，。因此，在生產(chǎn)中，用率值作為用率值作為。 我國(guó)目前采用的是石灰飽和系數(shù)我國(guó)目前采用的是石灰飽和系數(shù)KH、硅率硅率SM和和鋁率鋁率IM三個(gè)率值。三個(gè)率值。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院當(dāng)當(dāng)Al2O3/Fe2O30.64時(shí)，時(shí)，熟料熟料CaO與另外三種酸性氧與另外三種酸性氧化物化合形成化物化合形成C3S、C2S、C3A、C4AF四個(gè)主要熟料礦物。

13、四個(gè)主要熟料礦物。 將將C4AF看作為看作為“C3A”和和“CF”，并把，并把“C3A”與與C3A視為同一相。視為同一相。 理論上在熟料四個(gè)主要氧化物中，酸性氧化物應(yīng)形成堿理論上在熟料四個(gè)主要氧化物中，酸性氧化物應(yīng)形成堿性最高的熟料礦物性最高的熟料礦物C3S、C3A、C4AF。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院1酸性氧化物所需石灰量，既石灰理論極限含量計(jì)算公式：酸性氧化物所需石灰量，既石灰理論極限含量計(jì)算公式： CaO 2.8SiO2 十十 1.65 Al2O3 + 0.35 Fe2O3 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院KH = （CaO 1.65 Al2O3 0.35 Fe2O3 ）/

14、 2.8SiO2石灰飽和系數(shù)石灰飽和系數(shù)KH是熟料中全部氧化硅生成是熟料中全部氧化硅生成硅酸鈣硅酸鈣(C3S十十C2S)所需的氧化鈣量與全部二所需的氧化鈣量與全部二氧化硅理論上全部生成硅酸三鈣所需的氧化氧化硅理論上全部生成硅酸三鈣所需的氧化鈣含量的比值。即鈣含量的比值。即KH表熟料中二氧化硅被表熟料中二氧化硅被氧化鈣飽和形成硅酸三鈣的程度。氧化鈣飽和形成硅酸三鈣的程度。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院石灰飽和系數(shù)石灰飽和系數(shù)KH與熟料礦物組成的關(guān)系式：與熟料礦物組成的關(guān)系式： 因此，在正常硅酸鹽水泥熟料中，石因此，在正常硅酸鹽水泥熟料中，石灰飽和系數(shù)灰飽和系數(shù)KHKH應(yīng)控制在應(yīng)控制在0.6

15、670.6671.01.0之之間。為了使水泥具有較好的力學(xué)性能，間。為了使水泥具有較好的力學(xué)性能，應(yīng)適當(dāng)提高應(yīng)適當(dāng)提高C3S在熟料中的含量，在熟料中的含量，KH一般控制在一般控制在0.880.94。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院通常，硅酸鹽水泥熟料的硅率在通常，硅酸鹽水泥熟料的硅率在1.72.7之間，之間，有的白色硅酸鹽水泥熟料的硅率可高達(dá)有的白色硅酸鹽水泥熟料的硅率可高達(dá)4.0左右。左右。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院玻璃的化學(xué)組成是計(jì)算玻璃配合料的主要依據(jù)，與玻璃的玻璃

16、的化學(xué)組成是計(jì)算玻璃配合料的主要依據(jù)，與玻璃的物理和化學(xué)性質(zhì)有重要的關(guān)系。改變玻璃的組成即可以改變玻物理和化學(xué)性質(zhì)有重要的關(guān)系。改變玻璃的組成即可以改變玻璃的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，從而使玻璃在性質(zhì)上發(fā)生變化。璃的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，從而使玻璃在性質(zhì)上發(fā)生變化。二、玻二、玻 璃璃材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 能單獨(dú)形成玻璃，在玻璃中能單獨(dú)形成玻璃，在玻璃中的氧化物，稱為玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成體。如的氧化物，稱為玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成體。如SiO2，B2O3，P2O5等。等。v F-O鍵是共價(jià)鍵與離子鍵的混合鍵；鍵是共價(jià)鍵與離子鍵的混合鍵；v 陽(yáng)離子陽(yáng)離子(F)的配位數(shù)是的配位數(shù)是3或或4，

17、陰離子，陰離子O2-的配位數(shù)為的配位數(shù)為2；v 構(gòu)成的配位多面體構(gòu)成的配位多面體FO4或或FO3一般以一般以頂角相連頂角相連。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 凡不能單獨(dú)生成玻璃，一般不進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)而是處于網(wǎng)絡(luò)之外凡不能單獨(dú)生成玻璃，一般不進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)而是處于網(wǎng)絡(luò)之外的氧化物，稱為玻璃的網(wǎng)絡(luò)外體。其作用為的氧化物，稱為玻璃的網(wǎng)絡(luò)外體。其作用為調(diào)整玻璃一些性質(zhì)調(diào)整玻璃一些性質(zhì)。常見(jiàn)的有常見(jiàn)的有Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、SrO和和BaO等。等。v M-O鍵是離子鍵，電場(chǎng)強(qiáng)度較小，鍵是離子鍵，電場(chǎng)強(qiáng)度較小，氧離子易擺脫陽(yáng)離子的氧離子易擺脫陽(yáng)離子的 束縛，成為束縛，成為“游離氧游離氧”，

18、在玻璃結(jié)構(gòu)中，往往起在玻璃結(jié)構(gòu)中，往往起斷網(wǎng)斷網(wǎng)作用；作用；v 陽(yáng)離子給出陽(yáng)離子給出“游離氧游離氧”的能力與其電場(chǎng)強(qiáng)度的大小有關(guān)的能力與其電場(chǎng)強(qiáng)度的大小有關(guān)。陽(yáng)。陽(yáng) 離子場(chǎng)強(qiáng)越小、則給氧能力越大，反之，給氧能力越?。浑x子場(chǎng)強(qiáng)越小、則給氧能力越大，反之，給氧能力越小；v 陽(yáng)離子陽(yáng)離子(特別是高電價(jià)、小半徑的陽(yáng)離子特別是高電價(jià)、小半徑的陽(yáng)離子)的場(chǎng)強(qiáng)較大時(shí)，可的場(chǎng)強(qiáng)較大時(shí)，可 對(duì)非橋氧起積聚作用對(duì)非橋氧起積聚作用，使結(jié)構(gòu)變得較為緊密而在一定程度上，使結(jié)構(gòu)變得較為緊密而在一定程度上 改善玻璃的性質(zhì)，但對(duì)玻璃的析晶也有一定的促進(jìn)作用，改善玻璃的性質(zhì)，但對(duì)玻璃的析晶也有一定的促進(jìn)作用，材料科學(xué)與工程學(xué)院

19、材料科學(xué)與工程學(xué)院 一般不能單獨(dú)形成玻璃，一般不能單獨(dú)形成玻璃，稱之為中間體。如，稱之為中間體。如A12O3，BeO，ZnO，Ga2O3，TiO2、PbO等。等。v 陽(yáng)離子配位數(shù)主要根據(jù)玻璃結(jié)構(gòu)中陽(yáng)離子配位數(shù)主要根據(jù)玻璃結(jié)構(gòu)中“游離氧游離氧”的數(shù)目而定。的數(shù)目而定。v “游離氧游離氧”充足時(shí)，陽(yáng)離子可以?shī)Z取充足時(shí)，陽(yáng)離子可以?shī)Z取“游離氧游離氧”以四配位參加以四配位參加 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；v “游離氧游離氧”不足時(shí)，則以其他配位數(shù)不足時(shí)，則以其他配位數(shù)(比如六配位等比如六配位等)，處于網(wǎng)，處于網(wǎng) 絡(luò)之外，與網(wǎng)絡(luò)外體作用相似。絡(luò)之外，與網(wǎng)絡(luò)外體作用相似。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 玻璃

20、結(jié)構(gòu)是指玻璃中質(zhì)點(diǎn)在空間的幾何配置、有序程度玻璃結(jié)構(gòu)是指玻璃中質(zhì)點(diǎn)在空間的幾何配置、有序程度以及它們彼此間的結(jié)合狀態(tài)。以及它們彼此間的結(jié)合狀態(tài)。0.21nm的尺度或原于排布范圍；的尺度或原于排布范圍； v 3至幾百納米的尺度或亞微結(jié)構(gòu)范圍；至幾百納米的尺度或亞微結(jié)構(gòu)范圍；v 在微米到毫米或其以上的尺度，即在顯微組織或宏觀在微米到毫米或其以上的尺度，即在顯微組織或宏觀 結(jié)構(gòu)的范圍。結(jié)構(gòu)的范圍。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院1930年蘭德?tīng)柼岢?。年蘭德?tīng)柼岢觥２牧峡茖W(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)

21、與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 晶子學(xué)說(shuō)和查氏無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的異同晶子學(xué)說(shuō)和查氏無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的異同材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院晶體石英中晶體石英中SiO鍵距為鍵距為1.61 ，而在石英玻璃中，而在石英玻璃中SiO鍵距為鍵距為1.62 說(shuō)明后者原子間距稍大，結(jié)構(gòu)較為疏松。說(shuō)明后者原子間距稍大，結(jié)構(gòu)較為疏松。（b）(a)相鄰兩硅氧四面體之間的相鄰兩硅氧四面體之間的SiOSi鍵角鍵角 (b)石英玻璃和方石英晶體的石英玻璃和方石英晶體的 SiOSi鍵構(gòu)分布曲線鍵構(gòu)分布曲線OSi材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 R2OSiO2材料

22、科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院在在R2OB2O3二元玻璃中，堿金屬氧化物提供的氧，二元玻璃中，堿金屬氧化物提供的氧，可使硼從三配位轉(zhuǎn)變成四配位，即在一定范圍內(nèi)，它們可使硼從三配位轉(zhuǎn)變成四配位，即在一定范圍內(nèi)，它們提供的氧不像在熔融石英玻璃中使網(wǎng)絡(luò)斷裂而成為非橋提供的氧不像在熔融石英玻璃中使網(wǎng)絡(luò)斷裂而成為非橋氧，相反是氧，相反是這種與這種與相同條件下堿硅酸鹽玻璃相比出現(xiàn)相反變化的現(xiàn)

23、象，人相同條件下堿硅酸鹽玻璃相比出現(xiàn)相反變化的現(xiàn)象，人們稱為們稱為“硼氧反常性。硼氧反常性。”材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院當(dāng)當(dāng)Na2OB2O31時(shí)，認(rèn)為時(shí)，認(rèn)為B3+以四面體結(jié)構(gòu)為主，與以四面體結(jié)構(gòu)為主，與 SiO4組成均勻、連續(xù)、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，組成均勻、連續(xù)、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，Na+則以網(wǎng)則以網(wǎng) 絡(luò)外離子配置在絡(luò)外離子配置在BO4四面體附近，以維持電荷平衡。四面體附近，以維持電荷平衡。v 當(dāng)當(dāng)Na2OB2O31時(shí)，結(jié)構(gòu)中有部分時(shí)，結(jié)構(gòu)中有部分B3+離子仍處于離子仍處于BO3 結(jié)構(gòu)狀態(tài)且不能與結(jié)構(gòu)狀態(tài)且不能與SiO4組成統(tǒng)一、均勻、連續(xù)的結(jié)構(gòu)組成統(tǒng)一、均勻、連續(xù)的結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)，而獨(dú)立形成

24、層狀結(jié)構(gòu)，玻璃會(huì)產(chǎn)生分相現(xiàn)象，網(wǎng)絡(luò)，而獨(dú)立形成層狀結(jié)構(gòu)，玻璃會(huì)產(chǎn)生分相現(xiàn)象，BO3 三角體數(shù)量越多，則分相區(qū)域也越大。三角體數(shù)量越多，則分相區(qū)域也越大。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院列出主要的性能要求，作為設(shè)計(jì)組成的指標(biāo)。列出主要的性能要求，作為設(shè)計(jì)組成的指標(biāo)。v 針對(duì)設(shè)計(jì)玻璃制品的不同，分別有重點(diǎn)的列出其熱膨脹針對(duì)設(shè)計(jì)玻璃制品的不同，分別有重點(diǎn)的列出其熱膨脹 系數(shù)、軟化點(diǎn)、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、光學(xué)系數(shù)、軟化點(diǎn)、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、光學(xué) 性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等。性

25、質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等。v 有時(shí)還要將工藝性能的要求一并列出，如熔制溫度、成型有時(shí)還要將工藝性能的要求一并列出，如熔制溫度、成型 操作性能和退火溫度等，作為考慮因素。操作性能和退火溫度等，作為考慮因素。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 原始組成原始組成：按上述設(shè)計(jì)原則，根據(jù)玻璃的性能要求，參考：按上述設(shè)計(jì)原則，根據(jù)玻璃的性能要求，參考現(xiàn)有玻璃組成，采用適當(dāng)?shù)牟Ａ到y(tǒng)并結(jié)合給定的生產(chǎn)工藝條現(xiàn)有玻璃組成，采用適當(dāng)?shù)牟Ａ到y(tǒng)并結(jié)合給定的生產(chǎn)工藝條件，擬定出設(shè)計(jì)玻璃的最初組成。件，擬定出設(shè)計(jì)玻璃的最初組成。 試驗(yàn)組成試驗(yàn)組成：按有關(guān)玻璃性質(zhì)計(jì)算公式，預(yù)算設(shè)計(jì)玻璃的主：按有關(guān)玻璃性質(zhì)計(jì)算公式，預(yù)算設(shè)計(jì)玻璃的

26、主要性質(zhì)，如不合要求，則進(jìn)行組成氧化物的增刪和量的調(diào)整，要性質(zhì)，如不合要求，則進(jìn)行組成氧化物的增刪和量的調(diào)整，然后，再預(yù)算、調(diào)整，直至初步合乎要求時(shí)，即作為設(shè)計(jì)玻璃然后，再預(yù)算、調(diào)整，直至初步合乎要求時(shí)，即作為設(shè)計(jì)玻璃的試驗(yàn)組成。的試驗(yàn)組成。 對(duì)于新品種玻璃則參考有關(guān)相圖和玻璃形成圖選擇組成點(diǎn)，對(duì)于新品種玻璃則參考有關(guān)相圖和玻璃形成圖選擇組成點(diǎn)，擬出玻璃的原始組成，再進(jìn)一步設(shè)計(jì)出玻璃的試驗(yàn)組成。擬出玻璃的原始組成，再進(jìn)一步設(shè)計(jì)出玻璃的試驗(yàn)組成。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院v 按照擬定的玻璃試驗(yàn)組成，制備配合料，在實(shí)驗(yàn)室電爐中按照擬定的玻璃試驗(yàn)組成，制備配合料，在實(shí)驗(yàn)室電爐中 進(jìn)行熔制試

27、驗(yàn)，并對(duì)熔好的玻璃進(jìn)行有關(guān)性能的測(cè)試。進(jìn)行熔制試驗(yàn)，并對(duì)熔好的玻璃進(jìn)行有關(guān)性能的測(cè)試。v 通過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試，對(duì)組成逐次調(diào)整修改，直至設(shè)計(jì)的玻璃通過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試，對(duì)組成逐次調(diào)整修改，直至設(shè)計(jì)的玻璃 達(dá)到給定的性能要求和工藝要求。達(dá)到給定的性能要求和工藝要求。v 然后在池爐中進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)。在生產(chǎn)試驗(yàn)時(shí)對(duì)熔化、澄清、然后在池爐中進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)。在生產(chǎn)試驗(yàn)時(shí)對(duì)熔化、澄清、 成型、退火等都應(yīng)取得數(shù)據(jù)。必要時(shí)，再對(duì)組成氧化物進(jìn)行成型、退火等都應(yīng)取得數(shù)據(jù)。必要時(shí)，再對(duì)組成氧化物進(jìn)行 調(diào)整，最后即確定為新設(shè)計(jì)玻璃的組成。調(diào)整，最后即確定為新設(shè)計(jì)玻璃的組成。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科

28、學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院80)(450ASS相對(duì)機(jī)速材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 正數(shù)為不析晶，負(fù)數(shù)為有析晶潛力。即當(dāng)玻璃在低溫正數(shù)為不析晶，負(fù)數(shù)為有析晶潛力。即當(dāng)玻璃在低溫供料，成形大尺寸制品或壓制成型時(shí)，有析晶可能。供料，成形大尺寸制品或壓制成型時(shí)，有析晶可能。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院配合料計(jì)算基礎(chǔ)配合料計(jì)算基礎(chǔ)玻璃的玻璃的重量百分組成重量百分組成原料的化原料的化學(xué)成分學(xué)成分熔化熔化100公斤玻璃公斤玻璃所需的各種原料用量所需的各種原料用量算出每付配合料中算出每付配合料中各種原料的用量。各種原料的用量。玻璃以分子玻璃以分子百分組成或百分組成或分子

29、式表示。分子式表示。精確計(jì)算精確計(jì)算：應(yīng)補(bǔ)足各組成氧化物的揮發(fā)損失。：應(yīng)補(bǔ)足各組成氧化物的揮發(fā)損失。如：飛揚(yáng)損失，耐火材料對(duì)玻璃成分的改變等。如：飛揚(yáng)損失，耐火材料對(duì)玻璃成分的改變等。配料計(jì)算方法配料計(jì)算方法？材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院100100純堿用量純堿用量純堿揮散量純堿揮散量純堿揮散率純堿揮散率材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院芒硝含率芒硝含率100材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工

30、程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 21.1217028. 0CaF%85. 02X原料總量含量螢石材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 設(shè)有設(shè)有30的的CaF 2與與SiO2反應(yīng)，生成反應(yīng)，生成SiF4而揮發(fā)，設(shè)而揮發(fā)，設(shè)SiO2的揮發(fā)量為的揮發(fā)量為X kg，SiO2的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為60.09，CaF2的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為78.08，則：，則： kg12. 008.7821%3028.7047. 109.60X材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院5 .144147. 0ONaONaONa%15222X純堿引入的芒硝引入

31、的芒硝引入的需純堿帶入的需純堿帶入的Na2O量量玻璃中玻璃中Na2O含量含量材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院9503. 024. 58411. 0XSONaC%7 . 442含量芒硝含量煤粉材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院玻璃中的玻璃中的SiO2玻璃中的玻璃中的Al2O3材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院Y82.19Y100%1 . 3純堿用量純堿揮散量材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院VII. 校正硅砂和砂巖用量校正硅砂和砂巖用量材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院VIII. 把上述計(jì)算結(jié)果匯成用原料量表把上述計(jì)算結(jié)果匯成用原料量表材料科學(xué)與工

32、程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院粉料濕基水分粉料干基加水量1kg96.1734.98230.100034.9824129.960加水量材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院配料工藝流程：配料工藝流程：砂巖砂巖 硅砂硅砂石灰石石灰石 白云石白云石 螢石螢石 純堿純堿 芒硝芒硝 煤粉煤粉 碎玻璃碎玻璃煅燒煅燒水冷水冷粗碎粗碎粉碎粉碎篩分篩分粉庫(kù)粉庫(kù)稱量稱量水水混合混合運(yùn)輸運(yùn)輸窯頭料倉(cāng)窯頭料倉(cāng)投料機(jī)投料機(jī)選礦選礦干燥干燥篩分篩分粗碎粗碎粉碎粉碎篩分篩分粗碎粗碎粉碎粉碎篩分篩分粗碎粗碎粉碎粉碎篩分篩分粉碎粉碎篩分篩分水洗水洗拆包拆包拆包拆包粉庫(kù)粉庫(kù)粉庫(kù)粉庫(kù)粉庫(kù)粉庫(kù)粉庫(kù)粉庫(kù) 粉

33、庫(kù)粉庫(kù) 粉庫(kù)粉庫(kù) 粉庫(kù)粉庫(kù) 粉庫(kù)粉庫(kù)稱量稱量混合混合洗滌洗滌破碎破碎稱量稱量粉碎粉碎篩分篩分篩分篩分材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院陶瓷材料的鍵性：主要是離子鍵與共價(jià)鍵，而且往往是陶瓷材料的鍵性：主要是離子鍵與共價(jià)鍵，而且往往是 兩種鍵雜交在一起。兩種鍵雜交在一起。v 陶瓷材料中原子或分子的排列方式和結(jié)構(gòu)也是決定性能陶瓷材料中原子或分子的排列方式和結(jié)構(gòu)也是決定性能 的重要依據(jù)。的重要依據(jù)。v 結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)陶瓷材料的性能也有顯著的影響。結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)陶瓷材料的性能也有顯著的影響。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院。材料科學(xué)與

34、工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 降低其總氣孔率，且控制好氣孔的大小、形狀和分布。降低其總氣孔率，且控制好氣孔的大小、形狀和分布。 還要控制晶粒的大小、數(shù)量和形狀。還要控制晶粒的大小、數(shù)量和形狀。 降低脆性降低脆性(即增韌即增韌)對(duì)提高強(qiáng)度有利。對(duì)提高強(qiáng)度有利。 增韌方法：一般有表面補(bǔ)強(qiáng)、復(fù)合增韌和相變?cè)鲰g。增韌方法：一般有表面補(bǔ)強(qiáng)、復(fù)合增韌和相變?cè)鲰g。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 配料比（量）表示法配料比（量）表示法材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院產(chǎn)品的物理產(chǎn)品的物理化學(xué)性質(zhì)、使用要求是考慮坯、釉料組成化學(xué)性質(zhì)、使用要求是考慮坯、釉料組成 的主要依據(jù)。的主要依據(jù)。v 在擬定配方時(shí)可采用一些工廠或研究單位積累的數(shù)據(jù)和在擬定配方時(shí)可采用