無機(jī)材料概論課件

1、無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)第一章 無機(jī)材料概論無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程簡(jiǎn)介 形成 硅酸鹽物理化學(xué) 無機(jī)材料物理化學(xué) 無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ) 地位 物理化學(xué)、結(jié)晶學(xué) 無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ) 無機(jī)材料工藝學(xué)、 無機(jī)材料性能理論基礎(chǔ) 物理化學(xué)、結(jié)晶學(xué)、晶體化學(xué)、缺陷化學(xué)、熔體化學(xué)、 材料熱力學(xué)、過程動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、固體物理 教學(xué)內(nèi)容 無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)是無機(jī)材料科學(xué)與工程專業(yè)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課程之一，主要介紹無機(jī)材料研究、制備和應(yīng)用過程中的共性規(guī)律，即無機(jī)材料的組成結(jié)構(gòu)形成（工藝）條件性能用途之間相互關(guān)系及制約規(guī)律。 內(nèi)容主要包括：晶體結(jié)構(gòu)及其缺陷、熔體及非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、固體表面與界面、相圖、擴(kuò)散、相變、固相反應(yīng)及燒結(jié)等基礎(chǔ)知識(shí)及

2、其應(yīng)用。 第1章：無機(jī)材料概論第25章：物質(zhì)聚集狀態(tài)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)應(yīng)用有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本理論，介紹無機(jī)材料不同聚集狀態(tài)（如：晶體、非晶體、熔體、粉體、膠體、固體表面等）的微觀結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)缺陷以及用結(jié)構(gòu)的規(guī)律性來分析化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，重點(diǎn)討論無機(jī)材料組成結(jié)構(gòu)性能三者之間的關(guān)系；第6章：凝聚多相系統(tǒng)相平衡從相平衡的觀點(diǎn)，介紹凝聚單元系統(tǒng)到四元系統(tǒng)相圖的基本知識(shí)、基本類型和有關(guān)實(shí)際相圖，重點(diǎn)討論凝聚三元系統(tǒng)相圖的規(guī)律性及其在無機(jī)材料研究和生產(chǎn)等方面的應(yīng)用；第710章：過程動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)介紹無機(jī)材料研究和制備中物理化學(xué)變化過程（擴(kuò)散、固相反應(yīng)、相變、燒結(jié)）的機(jī)理、過程的動(dòng)力學(xué)以及影響因素第11章：無機(jī)材料的環(huán)境

3、效應(yīng)重點(diǎn)介紹無機(jī)材料加工和使用過程中的性能變化及環(huán)境行為效應(yīng)，以調(diào)控?zé)o機(jī)材料開發(fā)-使用-消亡的整個(gè)循環(huán)過程。 課程特點(diǎn)1. 死記硬背內(nèi)容少，綜合分析結(jié)論多；2. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖表多，分析方法實(shí)用性強(qiáng)；3. 各章節(jié)之間既相對(duì)獨(dú)立又有有機(jī)的聯(lián)系。 學(xué)習(xí)方法1. 多分析，多思考，舉一反三，理論聯(lián)系實(shí)際；2. 學(xué)習(xí)分析問題方法，這一點(diǎn)比記住結(jié)論更重要；3. 認(rèn)真完成布置的作業(yè)及思考題 。參考書目 1. 浙江大學(xué)等硅酸鹽物理化學(xué)北京：中國建筑工業(yè)出版社，1980年 2. 葉瑞倫等無機(jī)材料物理化學(xué)北京：中國建 筑工業(yè)出版社，1986年 3. 陸佩文無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)（硅酸鹽物理化學(xué)）南京：東南大學(xué)出 版社，1

4、996年 4. 周亞棟無機(jī)材料物理化學(xué)武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1994年5. 美WD金格瑞等著清華大學(xué)無機(jī)非金屬材料教研組譯陶瓷導(dǎo)論. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1982年6. 中國建筑工業(yè)出版社、中國硅酸鹽學(xué)會(huì).硅酸鹽辭典.北京：中國建筑工業(yè)出版社，19847. 宓錦校.無機(jī)材料晶體結(jié)構(gòu)（光盤版）.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，20008. 郭麗萍等.晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（光盤版）.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，2000 Chapter 1 Introduction of Inorganic Materials What is Materials? Materials and human civiliza

5、tion What is Materials science? 1.1 Category of Materials 1.2 Relationship between Composition-Structure-property-technics processWhat is Materials?世界萬物，凡于我有用者，皆謂之材料。材料是具有一定性能，可以用來制作器件、構(gòu)件、工具、裝置等物品的物質(zhì)。材料存在于我們周圍，與我們的生活、我們的生命息息相關(guān)。Materials and human civilization 材料是人類文明、社會(huì)進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導(dǎo)。 歷史上，人們將石器

6、、青銅器、鐵器等當(dāng)時(shí)的主導(dǎo)材料作為時(shí)代的標(biāo)志，稱其為石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代。 在近代，材料的種類及其繁多，各種新材料不斷涌現(xiàn)，很難用一種材料來代表當(dāng)今時(shí)代的特征。 第一次產(chǎn)業(yè)革命的突破口是推廣應(yīng)用蒸汽機(jī)，但只有在開發(fā)了鐵和銅等新材料以后，蒸汽機(jī)才得以使用并逐步推廣。 第二次產(chǎn)業(yè)革命一直延續(xù)到20世紀(jì)中葉，以石油開發(fā)和新能源廣泛使用為突破口，大力發(fā)展飛機(jī)、汽車和其他工業(yè)，支持這個(gè)時(shí)期產(chǎn)業(yè)革命的仍然是新材料開發(fā)。如合金鋼、鋁合金以及各種非金屬材料的發(fā)展。 材料是當(dāng)代文明的三大支柱之一材料、能源、信息是當(dāng)代社會(huì)文明和國民經(jīng)濟(jì)的三大支柱，是人類社會(huì)進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導(dǎo)。 材料

7、是全球新技術(shù)革命的四大標(biāo)志之一新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、信息技術(shù)、生物技術(shù)What is Materials Science? 材料科學(xué)是一門以固體材料為研究對(duì)象，以固體物理、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)、冶金、化工為理論基礎(chǔ)的邊緣交叉基礎(chǔ)應(yīng)用學(xué)科 材料科學(xué)運(yùn)用電子顯微鏡、X射線衍射、熱譜、電子離子探針等各種精密儀器和技術(shù)，探討材料的組成、結(jié)構(gòu)、制備工藝和加工使用過程與其機(jī)械、物理、化學(xué)性能之間的規(guī)律的一門基礎(chǔ)應(yīng)用學(xué)科，是研究材料共性的一門學(xué)科。 1.1.1 按化學(xué)組成（或基本組成）分類1.1.2 按材料性能分類 1.1.3 按服役領(lǐng)域分類 1.1.4 按結(jié)晶狀態(tài)分類1.1.5 按材料尺寸及形態(tài)分類

8、 1.1 Category of Materials 1.1.1 按化學(xué)組成（或基本組成）分類1. 金屬材料（metallic materials） 2. 無機(jī)非金屬材料（inorganic nonmetallic materials） 3. 高分子材料（聚合物）（organic polymer materials） 4. 復(fù)合材料（complex materials） 1. Metallic Materials 金屬材料：由化學(xué)元素周期表中的金屬元素組成的材料。 金屬材料可分為由一種金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)（純金屬）；由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素構(gòu)成的合金。合金又可分為固溶體和金屬

9、間化合物。2. Inorganic Nonmetallic Materials 無機(jī)非金屬材料（簡(jiǎn)稱無機(jī)材料）：由硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽等原料和（或）氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、鹵化物等原料經(jīng)一定的工藝制備而成的材料，是除金屬材料、高分子材料以外所有材料的總稱，與廣義的陶瓷材料有等同的含義。無機(jī)非金屬材料種類繁多，用途各異，目前無統(tǒng)一完善的分類方法，一般分為傳統(tǒng)的（普通的）和新型的（先進(jìn)的）無機(jī)非金屬材料兩大類。 3. Organic Polymer Materials高聚物：由一種或幾種簡(jiǎn)單低分子化合物經(jīng)聚合而組成的分子量很大的化合物。高聚物的種類繁多，性

10、能各異，其分類方法多種多樣。按高分子材料來源分為天然高分子材料和合成高分子材料；按材料性能和用途可將高聚物分為橡膠、纖維、塑料和膠粘劑等。 4. Complex Materials復(fù)合材料：由兩種或兩種以上化學(xué)性質(zhì)或組織結(jié)構(gòu)不同的材料組合而成。復(fù)合材料是多相材料，主要包括：基本相和增強(qiáng)相。 基體相：為連續(xù)相材料，將改善性能的增強(qiáng)相材料固結(jié)成一體，并起傳遞應(yīng)力的作用；增強(qiáng)相：起承受應(yīng)力（結(jié)構(gòu)復(fù)合材料）和顯示功能（功能復(fù)合材料）的作用。復(fù)合材料既能保持原組成材料的重要特色，又通過復(fù)合效應(yīng)使各組分的性能互相補(bǔ)充，獲得原組分不具備的許多優(yōu)良性能。 復(fù)合材料種類繁多，目前無統(tǒng)一分類方法，一般可根據(jù)復(fù)合材

11、料三要素分類。按基體材料分類，有金屬基復(fù)合材料，陶瓷基復(fù)合材料，水泥、混凝土基復(fù)合材料，塑料基復(fù)合材料，橡膠基復(fù)合材料等；按增強(qiáng)劑形狀可分為粒子、纖維及層狀增強(qiáng)復(fù)合材料；按性能可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料。1.1.2 按材料性能分類 根據(jù)材料在外場(chǎng)作用下其性質(zhì)或性能對(duì)外場(chǎng)的響應(yīng)不同，可分為：結(jié)構(gòu)材料功能材料 結(jié)構(gòu)材料：指具有抵抗外場(chǎng)作用而保持自己形狀和結(jié)構(gòu)不變的優(yōu)良力學(xué)性能（強(qiáng)度和韌性等），用于結(jié)構(gòu)目的的材料。通常用來制造工具、機(jī)械、車輛和修建房屋、橋梁、鐵路等，包括機(jī)械制造材料、建筑材料，如結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、鑄鐵、普通陶瓷、耐火材料、工程塑料等傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料（一般結(jié)構(gòu)材料）以及高溫合金、結(jié)

12、構(gòu)陶瓷等高級(jí)結(jié)構(gòu)材料。 功能材料是具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)功能及其相互轉(zhuǎn)化的功能，被用于非結(jié)構(gòu)目的的高技術(shù)材料。1.1.3 按服役領(lǐng)域分類 根據(jù)材料服役的技術(shù)領(lǐng)域可分為信息材料、航空航天材料、能源材料、生物醫(yī)用材料等。 信息材料：指用于信息的探測(cè)、傳輸、顯示、運(yùn)算和處理的光電信息材料。主要包括信息的監(jiān)測(cè)和傳感（獲?。┎牧稀⑿畔⒌膫鬏敳牧?、信息的存儲(chǔ)材料、信息的運(yùn)算和處理材料。 航空航天材料：主要包括新型金屬材料（如先進(jìn)鋁合金、超高強(qiáng)度鋼、高溫合金、高熔點(diǎn)合金、鈹及其合金）、燒蝕防熱材料和新型復(fù)合材料。此外，還包括一些功能材料，如涂層材料、隔熱材料、透明材料、阻尼材料

13、、密封材料、潤滑材料、粘合劑材料等。這些材料大部分屬于高分子材料和陶瓷材料，也有少量是阻尼合金等金屬材料。 能源材料：指能源工業(yè)和能源技術(shù)所使用的材料，按使用目的不同分為新能源材料、節(jié)能材料和儲(chǔ)氫材料等。新能源材料包括增值堆用核材料、聚變堆材料、太陽能電池（單晶硅、多晶硅、非晶硅等）；節(jié)能材料包括非晶體金屬磁性材料（用作變壓器鐵芯的Fe-Mn-B-Si合金）和超導(dǎo)材料（Nb-Ti、Nb-Sn巨型磁體用材料）；儲(chǔ)氫材料以及高比能電池（如鈉硫電池）等。目前鈉硫電池的比能量達(dá)137W.h/kg，而鉛蓄電池的比能量只有30W.h/kg。 生物醫(yī)用材料：是一類合成物質(zhì)或天然物質(zhì)或這些物質(zhì)的復(fù)合，能作用一

14、個(gè)系統(tǒng)的整體或部分，在一定時(shí)期內(nèi)治療、增強(qiáng)或替換機(jī)體的組織、器官或功能。 醫(yī)用金屬及合金 醫(yī)用高分子材料：包括合成和天然高分子，已被廣泛用于韌帶、肌腱、皮膚、血管、角膜、人工臟器、骨和牙等人體軟、硬組織及器官的修復(fù)和制造。 醫(yī)用生物陶瓷：包括惰性和活性生物陶瓷、生物玻璃等，如氧化鋁瓷、氧化鋯瓷、生物碳以及羥基磷灰石、磷酸三鈣陶瓷等。 醫(yī)用復(fù)合材料：表面涂層生物活性人工牙根、人工心臟瓣膜、人造血管等。1.1.4 按結(jié)晶狀態(tài)分類 單晶材料：由一個(gè)較完整晶粒構(gòu)成的材料，如單晶纖維、單晶硅；多晶材料：由許多晶粒組成的材料，其性能與晶粒大小、晶界的性質(zhì)有密切的關(guān)系。非晶態(tài)材料：由原子或分子排列無明顯規(guī)律

15、的固體材料，如玻璃、高分子材料。 準(zhǔn)晶材料：指準(zhǔn)周期性晶體材料的簡(jiǎn)稱，準(zhǔn)晶仍然是晶體，準(zhǔn)晶中的原子分布有嚴(yán)格的位置序，但位置序無周期性，即沒有周期性平移對(duì)稱關(guān)系，在準(zhǔn)晶材料中存在不符合傳統(tǒng)晶體學(xué)的五次、八次、十二次對(duì)稱軸。 準(zhǔn)晶從結(jié)構(gòu)角度看是一種新的物質(zhì)形態(tài)，但實(shí)際上它們僅在特定的金屬合金中形成，是成分范圍較窄的金屬間化合物。 1.1.5 按材料尺寸及形態(tài)分類 零維（納米）材料一維（纖維）材料二維（薄膜）材料三維（塊體）材料 零維材料：即超微粒子，通過Sol-gel法、多相沉積或激光等方法，可以制備出亞微米級(jí)的陶瓷或金屬粉末，大小1100nm的超微粒比表面積大（可作為高效催化劑）、比表面能高、

16、熔點(diǎn)低、燒結(jié)溫度下降、擴(kuò)散速度快、強(qiáng)度高而塑性下降慢、電子態(tài)由連續(xù)能帶變?yōu)椴贿B續(xù)、光吸收也發(fā)生異?，F(xiàn)象（可以成為高效微波吸收材料）。 一維材料： 光導(dǎo)纖維，由于其信息傳輸量遠(yuǎn)比銅、鉛的同軸電纜大，且有很強(qiáng)保密性，所以發(fā)展很快。 增強(qiáng)纖維：脆性塊狀材料變成細(xì)絲后便增加了韌性，可用來增強(qiáng)其它的塊狀。實(shí)用增強(qiáng)纖維有碳纖維、硼纖維、陶瓷纖維。 纖維中強(qiáng)度和剛度最高的為晶須。 二維材料（薄膜）：如金剛石薄膜、高溫超導(dǎo)薄膜、半導(dǎo)體薄膜。 由于薄膜的電子所處狀態(tài)和外界環(huán)境的影響，可表現(xiàn)出不同的電子遷移規(guī)律，完成特定的電學(xué)、光學(xué)或電子學(xué)功能，如成為絕緣體、鐵電體、導(dǎo)體或半導(dǎo)體等，從而有可能作為光學(xué)薄膜用于非線

17、性光學(xué)、光開關(guān)、放大或調(diào)幅、敏感與傳感元件，用于顯示或探測(cè)器，用于環(huán)保或表面改性的保護(hù)膜。三維材料：即塊狀材料。 1.2 Relationship between Composition- Structure-Property-Technics Process 材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素： 合成與制備、組成與結(jié)構(gòu)、性能、使用效能 探索四要素之間的關(guān)系，覆蓋從基礎(chǔ)學(xué)科到工程的全部內(nèi)容，它們之間的密切關(guān)系確定了材料科學(xué)與工程學(xué)科領(lǐng)域。 組成-結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-工藝過程之間關(guān)系示意圖合成與制備使用效能性能組成與結(jié)構(gòu)（化學(xué)）（工程）（物理學(xué)） 合成與制備：包括傳統(tǒng)的制粉、煅燒、冶煉、壓力加工、焊接等，也包

18、括真空濺射、氣相沉積等新工藝，使人工合成材料如超晶格、薄膜材料成為可能。 組成：指構(gòu)成材料物質(zhì)的原子、分子及其數(shù)量關(guān)系； 結(jié)構(gòu)：指組成原子、分子在不同層次上彼此結(jié)合的形式、狀態(tài)和空間分布，包括原子與電子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)、晶粒結(jié)構(gòu)、表面與晶界結(jié)構(gòu)、缺陷結(jié)構(gòu)等 。材料性質(zhì)：指材料對(duì)電、磁、光、熱、機(jī)械載荷的反應(yīng)，主要取決于材料的組成與結(jié)構(gòu)。使用效能：材料在使用狀態(tài)下表現(xiàn)的行為，它與材料設(shè)計(jì)、工程環(huán)境密切相關(guān)，包括可靠性、耐用性、壽命預(yù)測(cè)及延壽措施等。Introduction of Inorganic Materials1.1 Category of Inorganic Materi

19、als 1.1.1 Silicon Materials 1.1.2 Advanced Inorganic Materials 傳統(tǒng)無機(jī)材料主要是指由SiO2及其硅酸鹽化合物為主要成分制成的材料，包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。此外，搪瓷、磨料、鑄石（輝綠巖、玄武巖等）、碳素材料、非金屬礦（石棉、云母、大理石等）也屬于傳統(tǒng)的無機(jī)材料。1.1.1 傳統(tǒng)無機(jī)材料（Silicon Materials）陶瓷按其概念和用途不同，可分為兩大類，即普通陶瓷和特種陶瓷。根據(jù)陶瓷坯體結(jié)構(gòu)及其基本物理性能的差異，陶瓷制品可分為陶器和瓷器。 傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料 之一：陶瓷（ceramic）普通陶瓷：即傳統(tǒng)陶瓷，指

20、以粘土為主要原料與其它天然礦物原料經(jīng)過粉碎混練、成型、煅燒等過程而制成的各種制品。包括日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷、電瓷以及其它工業(yè)用陶瓷。普通陶瓷的分類方法 吸水率（%）特征陶器粗陶器15不時(shí)施釉，制作粗糙普通陶器15斷面顆粒較粗，氣孔較大，表面施釉，制作不夠精細(xì)細(xì)陶器12斷面顆粒較細(xì)，氣孔較小，施釉或不施釉，制作不夠精細(xì)瓷器炻瓷器3透光性差，通常胎體較厚，呈色，斷口呈石狀，制作精細(xì)普通瓷器1有一定透光性，斷而呈石狀或貝殼狀，制作精細(xì)細(xì)瓷器0.5透光性好，斷面細(xì)膩，呈貝殼狀，制作精細(xì)性質(zhì)及特征類別中國日用瓷分類標(biāo)準(zhǔn)相比于瓷器，陶器的坯體結(jié)構(gòu)較疏松，致密度較低，有一定吸水率，斷口粗糙

21、無光，沒有半透明性，斷面成面狀或貝殼狀。 傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料 之二：玻璃（glass） 玻璃是由熔體過冷所制得的非晶態(tài)材料（noncrystal materials）。根據(jù)其形成網(wǎng)絡(luò)的組分不同可分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等，其網(wǎng)絡(luò)形成體分為SiO2、B2O3和P2O5。習(xí)慣上玻璃態(tài)材料可分為普通玻璃和特種玻璃兩大類。普通玻璃是指采用天然原料，能夠大規(guī)模生產(chǎn)的玻璃。普通玻璃包括日用玻璃、建筑玻璃、微晶玻璃、光學(xué)玻璃和玻璃纖維等。 傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料 之三：水泥（cement）水泥：是指加入適量水后可成塑性漿體，既能在空氣中硬化又能在水中硬化，并能夠?qū)⑸?、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的

22、細(xì)粉狀水硬性材料。水泥的種類很多，按其用途和性能可分為：通用水泥、專用水泥和特性水泥三大類；按其所含的主要水硬性礦物，水泥又可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥以及以工業(yè)廢渣和地方材料為主要組分的水泥。目前水泥品種已達(dá)一百多種。通用水泥：為大量土木工程所使用的一般用途的水泥，如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥等。專用水泥：指有專門用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥等。特性水泥：則是某種性能較突出的一類水泥，如快硬硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥、自應(yīng)力鋁酸鹽水泥等。 傳統(tǒng)的無機(jī)非金

23、屬材料 之四：耐火材料 （refractory materials ）耐火材料：指專門為高溫技術(shù)服務(wù)的耐火度不低于1580的無機(jī)非金屬材料，是用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，以及用作工業(yè)高溫容器和部件的材料，并能承受相應(yīng)的物理化學(xué)變化及機(jī)械作用。大部分耐火材料以天然礦石（如耐火粘土、硅石、菱鎂礦、白云石等）為原料制造。采用工業(yè)原料和人工合成原料（如工業(yè)氧化鋁、碳化硅、合成莫來石、合成尖晶石等）制備耐火材料也日益增多。按礦物組成可分為：氧化硅質(zhì)、硅酸鋁質(zhì)、鎂質(zhì)、白云石質(zhì)、橄欖石質(zhì)、尖晶石質(zhì)、含碳質(zhì)、含鋯質(zhì)耐火材料及特殊耐火材料（常用分類方法）；按制造方法可分為：天然礦石、人造制品；按熱處理方式

24、可分為：不燒制品、燒成制品、熔鑄制品；按外觀分為：耐火磚、不定形耐火材料耐火材料的礦物組成分類按耐火度分為：普通（15801770）、高級(jí)（1770 2000）、特級(jí)（2000以上）耐火制品；按化學(xué)性質(zhì)分為：酸性、中性、堿性耐火材料；按密度分為：輕質(zhì)、重質(zhì)耐火材料；按制品的形狀和尺寸分為：標(biāo)準(zhǔn)磚、異型磚、特異型磚、耐火 管、耐火器皿等；按應(yīng)用分為：高爐用、水泥窯用、玻璃窯用、 陶瓷窯用耐火材料等。1.1.2 新型無機(jī)材料 （advanced inorganic materials） 先進(jìn)（或新型）無機(jī)材料是用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各種無機(jī)非金屬化合物經(jīng)特殊的先進(jìn)工藝

25、制成的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料。主要包括特種陶瓷、特種玻璃、人工晶體、半導(dǎo)體材料、無機(jī)涂層（薄膜材料） 、無機(jī)纖維、介孔材料等。1. 特種陶瓷 （advanced ceramic） 特種陶瓷（亦稱為新型陶瓷）是指以精制的高純天然無機(jī)物或人工合成的無機(jī)化合物為原料，采用精密控制的制造加工工藝燒結(jié)，具有優(yōu)異特性，主要用于各種現(xiàn)代工業(yè)及尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的高性能陶瓷，包括： 結(jié)構(gòu)陶瓷（structure ceramic） 功能陶瓷（function ceramic） 結(jié)構(gòu)陶瓷（structure ceramic）指以具有優(yōu)良的力學(xué)性能（高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損） 、熱學(xué)性能（抗熱沖擊、抗蠕變）和化學(xué)

26、性能（抗氧化、抗腐蝕）的陶瓷材料，主要應(yīng)用于高強(qiáng)度、高硬度、高剛性的切削刀具和要求耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐熱沖擊等的結(jié)構(gòu)部件，包括氮化硅系統(tǒng)、碳化硅系統(tǒng)和氧化鋯系統(tǒng)、氧化鋁系統(tǒng)的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷等。 功能陶瓷（function ceramic）指利用其電、磁、聲、光、熱等直接效應(yīng)和耦合效應(yīng)所提供的一種或多種性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)某種使用功能的陶瓷材料，主要包括裝置瓷（即電絕緣瓷）、電容器陶瓷、壓電陶瓷、磁性陶瓷（又稱為鐵氧體）、導(dǎo)電陶瓷、超導(dǎo)陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷（又稱為敏感陶瓷）、熱學(xué)功能陶瓷（熱釋電陶瓷、導(dǎo)熱陶瓷、低膨脹陶瓷、紅外輻射陶瓷等）、化學(xué)功能陶瓷（多孔陶瓷載體等）、生物功能陶瓷等。 特種玻璃（亦稱為

27、非晶態(tài)材料 ）是指采用精制、高純或新型原料，通過新工藝在特殊條件下或嚴(yán)格控制形成過程制成的一些具有特殊功能或特殊用途的玻璃。特種玻璃包括SiO2含量在85%以上或55%以下的硅酸鹽玻璃、非硅酸鹽氧化物玻璃（硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽、碲酸鹽、鋁酸鹽及氧氮玻璃、氧碳玻璃等）、非氧化物玻璃（鹵化物、氮化物、硫化物、硫鹵化物、金屬玻璃等）以及光學(xué)纖維等。根據(jù)用途不同，特種玻璃分為防輻射玻璃、激光玻璃、生物玻璃、多孔玻璃、非線性光學(xué)玻璃和光纖玻璃等。2. 特種玻璃（special glass）3. 人工晶體 （synthetic crystal） 人工晶體指采用精密控制的人工方法合成和生長的具有多種獨(dú)特物

28、理性能的無機(jī)功能單晶材料，主要用于實(shí)現(xiàn)電、光、聲、熱、磁、力等不同能量形式的交互作用的轉(zhuǎn)換。 人工晶體的分類：按化學(xué)分類可分為無機(jī)晶體和有機(jī)晶體（包括有機(jī)-無機(jī)復(fù)合晶體）等；按生長方法分類可分為水溶性晶體和高溫晶體等；按形態(tài)（或維度）分類可分為體塊晶體、薄膜晶體、超薄層晶體和纖維晶體等；按其物理性質(zhì)（功能）分類可分為半導(dǎo)體晶體、激光晶體、非線性光學(xué)晶體、光折變晶體、電光晶體、磁光晶體、聲光晶體、閃爍晶體等。半導(dǎo)體材料（semiconductor materials） 半導(dǎo)體材料是指其電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間，數(shù)值一般在1041010cm范圍內(nèi)，并對(duì)外界因素，如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光、溫度、壓力及周圍

29、環(huán)境氣氛非常敏感的材料。 半導(dǎo)體材料的分類：按成分可分為由同一種元素組成的元素半導(dǎo)體和由兩種或兩種以上元素組成的化合物半導(dǎo)體；按結(jié)構(gòu)可分為單晶態(tài)、多晶態(tài)和非晶態(tài)；按物質(zhì)類別可分為無機(jī)材料和有機(jī)材料；按其形態(tài)可分為塊體材料和薄膜材料；按其性能，多數(shù)材料在通常狀態(tài)下就呈半導(dǎo)體性質(zhì)，但有些材料需在特定條件下才表現(xiàn)出半導(dǎo)體性能。5. 薄膜材料（film materials） 薄膜材料（也稱無機(jī)涂層，inorganic coating ）是相對(duì)于體材料而言，指采用特殊的方法，在體材料的表面沉積或制備的一層性質(zhì)與體材料性質(zhì)完全不同的物質(zhì)層，從而具有特殊的材料性能或性能組合。 薄膜材料分類：按功能特性可分為

30、半導(dǎo)體薄膜，主要有半導(dǎo)體單晶薄膜、薄膜晶體管、太陽能電池、場(chǎng)致發(fā)光薄膜等；電學(xué)薄膜，包括集成電路（IC）中的布線、透明導(dǎo)電膜、絕緣膜、壓電薄膜等；信息記錄用薄膜，如磁記錄材料、巨磁電阻材料、光記錄元件材料等；各種熱、氣敏感薄膜；光學(xué)薄膜，包括防反射膜、薄膜激光器等。6. 無機(jī)纖維（inorganic fibre） 纖維是指長徑比非常大、有足夠高的強(qiáng)度和柔韌性的長形固體。纖維不僅能作為材料使用，而且還作為原料和輔助材料，用來制作纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。 根據(jù)化學(xué)鍵特征，纖維可分為無機(jī)、有機(jī)、金屬三大類。 無機(jī)纖維分類：如按材料來源可分為天然礦物纖維和人造纖維；按化學(xué)組成可分為單質(zhì)纖維（如碳纖維、硼纖維

31、等）、硬質(zhì)纖維（如碳化硅纖維、氮化硅纖維等）、氧化物纖維（如石英纖維、氧化鋁纖維、氧化鋯纖維等）、硅酸鹽纖維（如玻璃纖維、陶瓷纖維和礦物纖維等）；按晶體結(jié)構(gòu)可分為晶須（根截面直徑約l20m，長約幾厘米的發(fā)形或針狀單晶體）、單晶纖維和多晶纖維；如按應(yīng)用可分為普通纖維、光導(dǎo)纖維、增強(qiáng)纖維等，其中玻璃光導(dǎo)纖維和先進(jìn)復(fù)合材料用無機(jī)增強(qiáng)纖維現(xiàn)已在現(xiàn)代高科技領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。7. 多孔材料 （porous materials） 多孔材料：指具有很高孔隙率和很大比表面積的一類材料。 多孔材料的分類：小于2nm為微孔；250nm為介孔;大于50nm為大孔，有時(shí)也將小于0.7nm的微孔稱為超微孔材料。 多孔材

32、料應(yīng)用：多孔材料共同持點(diǎn)是密度小，孔隙率高，比表面積大，對(duì)氣體有選擇性透過作用。由于具有較大的吸附容量和許多特殊的性能，而在吸附、分離、催化等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。近年來，微觀有序多孔材料以其種種特異的性能引起了人們的高度重視。1.2 Characteristic of Inorganic Materials 表現(xiàn)在晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、形態(tài)和顯微結(jié)構(gòu)、合成與制備及應(yīng)用領(lǐng)域上均有其特點(diǎn)。 在晶體結(jié)構(gòu)上，其質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力主要為離子鍵、共價(jià)鍵或離子-共價(jià)混合鍵，具有高鍵能、高鍵強(qiáng)、大極性的特點(diǎn)，賦與高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、耐磨損、高硬度、耐腐蝕和抗氧化的基本屬性，同時(shí)具有寬廣的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和透光性以及良好的鐵

33、電性、鐵磁性、壓電性甚至高溫超導(dǎo)性。 在化學(xué)組成上，隨著新型無機(jī)材料的發(fā)展，已不局限于硅酸鹽，還包括其他含氧酸鹽、氧化物、氮化物、碳與碳化物、硼化物、氟化物、硫系化合物、硅、鍺、IIIV族及IIVI族化合物等。在形態(tài)上和顯微結(jié)構(gòu)上，也日益趨于多樣化，薄膜（二維）、纖維（一維）、納米（零維）材料，多孔材料，單晶和非晶材料占有愈來愈重要的地位。在合成與制備上，為了取得優(yōu)良的材料性能，普遍要求高純度、高細(xì)度的原料并在化學(xué)組成、添加物的數(shù)量和分布、晶體結(jié)構(gòu)和材料微觀結(jié)構(gòu)上能精確加以控制。在應(yīng)用領(lǐng)域上，已成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和現(xiàn)代高新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)以及發(fā)展現(xiàn)代國防和生物醫(yī)學(xué)所不可缺少的重要組成部分而廣泛應(yīng)用于化工、冶金、信息、通訊、能源、環(huán)境、生物、空間、軍事、國防等各個(gè)方