无机非金属材料工程专业 >>> 无机非金属材料工程专业本科培养方案
一、专业简介
无机非金属材料工程专业于1995年正式招生，所属一级学科为材料科学与工程，国家A++级专业，湖南省重点专业和湖南省特色专业。专业具有优良的教学、科研条件，拥有1000余平方米的功能实验区和国家级实验教学中心，拥有原子力显微镜、X射线粉末衍射仪、显微图像仪、比表面孔径测试仪、综合力学性能测试仪等结构和性能表征设备，先后在中国建材南方公司、海螺公司、广西渔峰水泥公司、旗滨公司、新华联、湖南航天磁材、湘福建材、兖矿北海高岭土公司等公司建立了实习基地，拥有教职员工16人，15人拥有博士学位，其中两院院士2人，教授5人，副教授5人，讲师3人。立足行业领域，坚持学科交叉，为矿物材料、建筑材料、资源高效利用和功能材料领域培养高级专门人才。
二、培养目标
培养适应社会主义建设需要，德、智、体、美全面发展，具有较强的知识获取能力、实践能力和创新创业能力，具备无机非金属材料工程的基础理论、基本知识、工程技术和研究技能，能从事无机非金属材料生产、质量控制和性能改进、非金属矿物深加工、新型无机材料的开发与设计等无机非金属材料工程及其相关领域的工艺和工程设计、技术开发和改造、科学研究和教学、生产和管理等方面工作的创新型高级工程技术人才。
三、培养要求
主要强化无机非金属材料工程的基础理论、基本知识和基本技能的学习，掌握无机非金属材料的专业知识和专业技术(结构性能、生产工艺和设备、实验研究、设计方法)，应用开发技术、经济管理、相关的机电及计算机知识等，接受科学思维、科学实验以及工程实践能力方面的基本训练，具有运用其基础理论、基本知识和实验技能进行高新无机非金属材料研究创新和技术开发的能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
(1)系统地掌握数学、物理、化学等自然科学基础知识，了解一定的人文社会科学和管理科学基础知识；
(2)掌握本专业所需的工程制图、电工及电子技术、信息及网络技术、计算机应用等方面的基本知识和技能；
(3)熟练掌握一门外语，具有听、说、写、译、阅读基本能力；
(4)全面系统地掌握无机非金属材料专业的基础理论、生产工艺和无机非金属材料工厂设计的基本知识和基本技能，主要包括：无机非金属材料基础知识、无机非金属材料制备与加工专业知识、无机非金属材料结构性能表征和分析以及控制方法、无机非金属材料工厂设计及设备选型配置能力、无机非金属材料科学的研究方法和测试技术；
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(5)具备本专业所需的设计、计算、测试、调研、文献查阅、科学研究和实验操作等基本技能，初步掌握科学研究的能力；
(6)掌握无机非金属材料生产工厂工程设计方法，并具有进行工厂工艺设计的能力；
(7)具有一定的技术经济分析和组织管理能力、语言文字表达能力、社会适应能力和沟通能力。
四、主干课程和特色课程
主干课程：结晶学与岩相学、无机材料科学基础、无机材料工艺学、无机材料物理性能、无机材料热工技术、无机材料测试技术、硅酸盐工厂设计及CAD技术
特色课程：矿物材料加工学、粉体工程、材料试验设计
五、学制与学位
标准学制：4 年，学习年限3-6年
授予学位：工学学士
六、毕业合格标准
本专业学生应达到学校对本科毕业生提出的德、智、体、美等方面的要求，完成培养方案规定的各教学环节的学习，最低修满193学分(其中必修139.5学分)，毕业设计(论文)答辩合格，方可准予毕业。
七、各类课程学分学时分配表
课程模块类别
必修课选修课合计占总学分
比例(%)学分学时(周)学分学时(周)学分学时(周)
通识教育理论教学39 684 10 32 49 716 25.4 实践环节 4.5 7周 4.5 7周 2.3
学科教育理论教学38.5 616 12.5 200 51 816 26.4 实践环节 4.5 144 1 32 5.5 176 2.8
专业教育理论
教学
专业核心类22 352 22 352 11.4
专业类20 320 20 320 10.4 实践环节31 31周 2 2周33 33周17.1
个性培养课外研学8 8 4.1
总计139.5 1796学时
+38周
53.5
584学时
+2周
193
2380学时
+40周
100
其中：实践环节40 144学时
+38周
11
32学时
+2周
51
176学时
+40周
26.4
无机非金属材料工程专业 >>> 八、课程设置
课程编号课程名称课程
性质
学
分
学时
(周)
其中开课
学期
备注
实验上机习题课外
410001T1 军训
必修 1.5 3周 1 Military Training
410002T1 军事理论课
必修 1 36 4 1 Military Theory Course
210101T1 思想道德修养与法律基础
必修 3 48 1 Moral Education and
Foundation of Law
180502T1 英语读写译(一)
必修 2 32 1 English Reading，Writing and
Translating(I)
180501T1 英语视听说(一)
必修 2 32 1 English Viewing，Listening and
Speaking(I)
390001T1 体育(一)
必修 1 32 1 Physical Education(I)
091201T1 大学计算机基础
必修 2.5 40 16 1 The Fundamental of Computers
091215T1 大学计算机基础实践
必修 1 1周 1 Computers Practice
130701X1 高等数学A(一)
必修 5 80 1 Advanced Mathematics A(I)
150201X1 工科大学化学——无机结构基
础
必修 3.5 56 1 Academic Chemistry—
Structural Chemistry of
Molecular and Crystal
080202X1 工程图学(一)
必修 3 48 4 1 Engineering Graphics(Ⅰ)
150213X1 工科大学化学实验——基本操
作与基础数据测定方法
必修0.5 16 16 1
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课程编号课程名称课程
性质
学
分
学时
(周)
其中开课
学期
备注
实验上机习题课外
Experimental Academic Chemistry—Basic Chemical Experiment Methods
210501T1 形势与政策
必修 1 16 1-4 Situation and Policy
030001T1 新生课
必修 1 16 1 Introductory Course For
Freshmen
第一学期必修28学分，最低选修0学分，合计28学分
210102T1 大学生心理健康教育
必修 2 32 16 2 Mental Health Education
390001T2 体育(二)
必修 1 32 2 Physical Education(II)
091202T1 计算机程序设计基础(C++)
必修 3 48 16 2 The Fundamental of Computers
Programming C++
091216T1 计算机程序设计实践(C++)
必修 2 2周 2 Practice of Computers
Programming(C++)
150207X1 工科大学化学——有机物及有
机反应
必修 2 32 2 Academic Chemistry—
Fundamental of Organic
Chemistry
140302X1 大学物理B(一)
必修 4 64 2 University Physics B(I)
180502T2 英语读写译(二)
必修 2 32 2 English Reading，Writing and
Translating(II)
180501T2 英语视听说(二)
必修 2 32 2 English Viewing，Listening and
Speaking(II)
130701X2 高等数学A(二)必修 5 80 2
无机非金属材料工程专业 >>>
课程编号课程名称课程
性质
学
分
学时
(周)
其中开课
学期
备注
实验上机习题课外
Advanced Mathematics A(II)
130703X1 线性代数A
必修 2 32 2 Linear Algebra A
080202X2 工程图学(二)
必修 2 32 6 2 Engineering Graphics(Ⅱ)
150215X1 工科大学化学实验——有机物
合成A
必修0.5 16 16 2 Experimental Academic
Chemistry—Synthesis of
Organic Compound A
第二学期必修27.5学分，最低选修0学分，合计27.5学分
180502T3 英语读写译(三)
选修 2 32 3
四级成绩
为425分
以下的本
科生选修English Reading，Writing and
Translating(III)
180501T3 英语视听说(三)
必修 2 32 3 English Viewing，Listening and
Speaking(III)
390001T3 体育(三)
必修 1 32 3 Physical Education(III)
150208X1 工科大学化学——仪器分析基础
选修 1.5 24 3 Academic Chemistry—
Instrumental Analysis
Chemistry
150221X1 工科大学化学实验——分析化
学实验B
选修 1 32 32 3 Experimental Academic
Chemistry—Analytic Chemical
Experiment B
140302X2 大学物理B(二)
必修 3.5 56 3 University Physics B(II)
150203X1 工科大学化学—物理化学(一)
必修 3 48 3 Academic Chemistry—Physical
Chemistry(I)
130704X1 概率论与数理统计A
必修 3.5 56 3 Probability and Statistics A
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课程编号课程名称课程
性质
学
分
学时
(周)
其中开课
学期
备注
实验上机习题课外
140402X1 物理实验B
必修 1.5 48 48 3 Physics Experiment B
080404X1 制造工程训练D
必修 1 32 3 Manufacture Engineering
Training D
091108X1 电工技术B
选修 3 48 10 3 Electric Technique B
030322Z1 认识实习
必修 2 2周 3 Cognition Practice
第三学期必修17.5学分，最低选修4学分，合计21.5学分
390001T4 体育(四)
必修 1 32 4 Physical Education(IV)
210301T1 马克思主义基本原理
必修 3 48 4 Basic Theory of Marxism
150203X2 工科大学化学——物理化学
(二)
必修 2 32 4 Academic Chemistry—Physical
Chemistry(II)
150218X1 工科大学化学实验——物理化
学实验B
必修 1 32 32 4 Experimental Academic
Chemistry—Physical Chemical
Experiment B
120707X1 流体力学
选修 2 32 4 4
建议优先
选修Fluid Mechanics
120704X1 材料力学B
选修 4 64 8 4
建议优先
选修Mechanics of Materials B
140114Z1 固体物理
选修 4 64 4 solid-State Physics
091109X1 电子技术
选修 5 80 16 4 Electrical Technique
091115X1 电工电子实践B
选修 1 1周 4 Practice in Electrics and
Electronics B
030325Z1 无机材料生产过程控制计算机
模拟课程设计
选修 2 2周 4
建议优先
选修
无机非金属材料工程专业 >>>
课程编号课程名称课程
性质
学
分
学时
(周)
其中开课
学期
备注
实验上机习题课外
Practice of Computer on Inorganic Materials Process
030301Z1 材料学概论
选修 1 16 4
建议优先
选修Introduction of Materials
Science
030302Z1 结晶学与岩相学
必修 4 64 10 4
专业
核心课Crystallographyand
Petrography
第四学期必修11学分，最低选修13学分，合计24学分
390002T1 体育课外测试(一)
必修0.5 5 Physical-Fitness Test(I)
091207T1 科学计算与MA TLAB语言
选修 3 48 20 5 Scientific Computing and
MATLAB Language
080302X1 机械设计基础B
选修 3.5 56 5 Fundamentals of Mechanical
Design B
180201T1 第二外语(日语)
选修 4 64 5 Second Foreign Language
(Japanese)
030303Z1 无机材料科学基础
必修 5 80 5
专业
核心课Fundamentals of Inorganic
Materials Science
030304Z1 无机材料测试技术
必修 2 32 5
专业
核心课Test Method of Inorganic
Materials
030306Z1 无机材料热工技术
必修 2.5 40 5
专业
核心课Inorganic Materials Thermal
Technology
030308Z1 矿物材料加工学
必修 2.5 40 5
专业
核心课Mineral Material Processing
Engineering
030305Z1 无机材料物理性能
选修 2 32 5
建议优先
选修Inorganic Materials Physical
Properties
030313Z1 新型无机材料选修 2 32 5
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课程编号课程名称课程
性质
学
分
学时
(周)
其中开课
学期
备注
实验上机习题课外
Introduction of Novel Inorganic Materials
030321Z1 生产实习
必修 4 4周 5 Production Practice
030324Z1 无机材料工艺实验
必修 1 1周 5 Inorganic Materials Experiment
第五学期必修17.5学分，最低选修5.5学分，合计23学分
390002T2 体育课外测试(二)
必修0.5 6 Physical-Fitness Test(II)
030309Z1 无机材料工艺学
必修 4 64 6
专业
核心课Inorganic Materials Technology
210401T1 毛泽东思想和中国特色社会主
义理论体系概论
必修 5 80 16 6 Introduction to Mao Zedong
Thought and the Theoretical
System of Socialism with
Chinese Characteristics
030311Z1 材料试验设计
选修 2 32 6
建议优先
选修Materials Experiment Design
030316Z1 无机材料工艺设备与自动控制
选修 2 32 6
建议优先
选修Materials Manufacturing
Equipments and Auto-control
030318Z1 半导体材料
选修 2 32 6
建议优先
选修Semiconductor Materials
030307Z1 粉体工程
选修 2 32 6 Powders Processing Technology
030115Z6 矿物加工技术经济
选修 2 32 6 Minerals Processing
Technology Economics
030323Z1 硅酸盐窑炉课程设计
必修 2 2周 6 Course Design of Kiln
030324Z2 无机材料工艺实验
必修 1 1周1周 6 Inorganic Materials Experiment
无机非金属材料工程专业 >>>
课程编号课程名称课程
性质
学
分
学时
(周)
其中开课
学期
备注
实验上机习题课外
410003T1 创新创业导论
选修 2 32 6
建议优先
选修Innovation and
Entrepreneurship Introduction
第六学期必修12.5学分，最低选修8学分，合计20.5学分
390002T3 体育课外测试(三)
必修0.5 7 Physical-Fitness Test(III)
210201T1 中国近现代史纲要
必修 2 32 7 Modern Chinese History
030310Z1 无机材料工厂设计与CAD技术
必修 2 32 7
专业
核心课Inorganic Materials Plant
Design and Auto-CAD
030315Z1 无机材料工厂课程设计
必修 2 2周7 Course Design Inorganic
Materials Plant
030314Z1 纳米材料
选修 2 32 7
建议优先
选修Nano Materials
030312Z1 宝石检测与加工技术
选修 2 32 7
建议优先
选修Gem Detection and Processing
Technology
030319Z1 功能材料
选修 2 32 7 Functional Materials
030213Z1 矿产资源综合利用
选修 2.5 40 7 Comprehensive Utilization of
Ore Resources
030002T1 文献检索与网络技术
选修 2 32 7 Literature Retrieval and
Network Technology
030003Z1 资源加工前沿技术
选修 1 16 7
建议优先
选修Frontiers in Resources
Processing Technologies
030413Z1 生物材料学
选修 1.5 24 7 Biomaterials Science
030329Z1 矿物材料综合实验
必修 1 1周7 Mineral Materials
Comprehensive Experiment
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课程编号课程名称课程
性质
学
分
学时
(周)
其中开课
学期
备注
实验上机习题课外
030326Z1 无机材料综合实验
必修 2 2周7 Inorganic Materials Specialized
Experiment
第七学期必修9.5学分，最低选修7学分，合计16.5学分
410004T1 毕业教育
必修0 1周8 Graduation Education
030327Z1 毕业实习
必修 3 3周8 Graduate Practice
030328Z1 毕业设计(论文)
必修13 13周8 Graduate Project
第八学期必修16学分，最低选修0学分，合计16学分
九、课外研学
项目编号项目名称学分时间备注
990001G1 社会实践
990002G1 竞技竞赛
990003G1 技能考试
990004G1 科研训练
990005G1 创业实践
990006G1 论文成果
990007G1 素质修养
十、其他要求
1．全校性选修课程至少修读8学分，分散在全学程中完成。
2．课外研学至少取得8学分，其中社会实践不少于2学分，具体见《中南大学本科课外研学管理办法》。
3．修读时必须按照课程之间的先修、后修顺序进行。
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新型无机非金属材料有哪些 新材料全球交易网 新型无机非金属材料有哪些？“新材料全球交易网”收集整理最全新型无机非金属材料知识点。更多增值服务，请关注“新材料全球交易网”。 一、重要概念 1、新型无机非金属材料 （1）是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 （2）包括以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。 2、陶瓷 （1）从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。 （2）从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 3、玻璃 （1）狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机非金属物质。 （2）一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。 玻璃转变温度：玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度。 具有Tg的非晶态新型无机非金属材料都是玻璃。 4、水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，能在空气或水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 5、耐火材料 耐火度不低于1580℃的新型无机非金属材料 6、复合材料 由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。 二、陶瓷知识点 1、陶瓷制备的工艺步骤 原材料的制备→坯料的成型→坯料的干燥→制品的烧成或烧结 2、陶瓷的天然原料 （1）可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石） （2）弱塑性原料：叶蜡石、滑石 （3）非塑性原料：减塑剂——石英；助熔剂——长石 3、坯料的成型的目的
化学无机非金属材料的专项培优练习题(含答案)及答案解析 一、无机非金属材料练习题（含详细答案解析） 1．某混合物X由Na2O、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成．某校兴趣小组以两条途径分别对X进行如下实验探究． 下列有关说法不正确的是（） A．由Ⅱ可知X中一定存在SiO2 B．无法判断混合物中是否含有Na2O C．1.92 g固体成分为Cu D．15.6 g混合物X中m（Fe2O3）：m（Cu）=1：1 【答案】B 【解析】 途径a：15.6gX和过量盐酸反应生成蓝色溶液，所以是铜离子的颜色，但是金属Cu和盐酸不反应，所以一定含有氧化铁，和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应，二氧化硅可以和氢氧化钠反应，4.92g固体和氢氧化钠反应后，固体质量减少了3.0g，所以该固体为二氧化硅，质量为3.0g，涉及的反应有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，又Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu；结合途径b可知15.6gX和足量水反应，固体质量变为6.4g，固体质量减少15.6g﹣6.4g=9.2g，固体中一定还有氧化钠，其质量为9.2g， A．由以上分析可知X中一定存在SiO2，故A正确； B.15.6gX和足量水反应，固体质量变为6.4g，只有氧化钠与水反应，混合物中一定含有Na2O，故B错误； C．Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu，故C正确； D．设氧化铁的物质的量是x，金属铜的物质的量是y，由Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、 Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+得出：Fe2O3～2Fe3+～Cu，则160x+64y=6.4，64y﹣64x=1.92，解得 x=0.02mol，y=0.05mol，所以氧化铁的质量为0.02mol×160g/mol=3.2g，金属铜的质量为0.05mol×64g/mol=3.2g，则原混合物中m（Fe2O3）：m（Cu）=1：1，故D正确； 【点评】本题考查了物质的成分推断及有关化学反应的简单计算，侧重于学生的分析和计算能力的考查，为高考常见题型，注意掌握检验未知物的采用方法，能够根据反应现象判断存在的物质，注意合理分析题中数据，根据题中数据及反应方程式计算出铜和氧化铁的质量，难度中等． 2．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（） ①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素 ②水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐产品 ③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
非金属材料的应用现状与发展趋势 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。无机非金属材料工程是材料学中的一个专业。无机非金属材料工程是为了培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在无机非金属材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。 本专业学生主要学习无机非金属材料及复合材料的生产过程、工艺及设备的基础理论、组成、结构、性能及生产条件间的关系，具有材料测试、生产过程设计、材料改性及研究开发新产品、新技术和设备及技术管理的能力。我国无机非金属材料工业的发展中存在很多问题，特别是传统的无机非金属材料与国外先进水平有非常大的差距，主要有： (1) 产品等级低 在传统无机非金属材料中，无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。例如：发达国家的水泥熟料强度一般都在70MPa以上，而我国平均强度仅为50 MPa。我国高等级水泥（ISO≥）仅占18%，大量生产的是中、低等级水泥（ISO≤），而很多发达国家的高等级水泥占90％以上。 (2) 资源消耗高 在资源的消耗方面，水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采，未能充分利用有限资源，造成了极大浪费。例如：生产水泥熟料的主要原料是相对优质的石灰石，其化学成份须满足CaO含量不低于45%、MgO不高于3%等要求。我国符合水泥生产要求，可以使用的量仅约250亿吨。目前每年生产水泥消耗的优质石灰石约亿吨，因此该储量仅可生产水泥熟料约200亿吨，仅能提供约40年的水泥生产
高考化学专题复习无机非金属材料的推断题综合题 一、无机非金属材料练习题（含详细答案解析） 1．下列叙述正确的是 ①久置于空气中的氢氧化钠溶液，加盐酸时有气体产生 ②浓硫酸可用于干燥氢气、碘化氢等气体，但不能干燥氨气、二氧化氮气体 ③Na2O2与水反应，红热的Fe与水蒸气反应均能生成碱 ④玻璃、水泥、水晶项链都是硅酸盐制品 ⑤浓硫酸与铜反应既体现了其强氧化性又体现了其酸性 ⑥氢氧化铁胶体与氯化铁溶液分别蒸干灼烧得到相同的物质 A．①④⑤B．①⑤⑥C．②③④D．④⑤⑥ 【答案】B 【解析】 试题分析：①久置于空气中的氢氧化钠溶液和空气中的CO2反应生成变为碳酸钠，碳酸钠可以和盐酸反应生成氯化钠、水以及二氧化碳，①正确；②浓硫酸具有吸水性和强氧化性，浓硫酸可用于干燥中性、酸性且不具有还原性的气体，不能干燥还原性的碘化氢气体，不能干燥碱性气体如氨气等，②错误；③红热的铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，没有碱生成，③错误；④玻璃、水泥主要成分是硅酸盐，都是硅酸盐制品，水晶的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐制品，④错误；⑤浓硫酸具有酸性、吸水性、脱水性和强氧化性，浓硫酸与铜反应既体现了其强氧化性又体现了其酸性，⑤正确；⑥氯化铁属于强酸弱碱盐，溶液中铁离子水解生成氢氧化铁和HCl，加热促进水解，氯化铁胶体加热会聚沉，两者均产生红褐色沉淀氢氧化铁，灼烧后产物都是三氧化二铁，⑥正确．答案选B。 考点：考查常见物质的性质与用途。 2．下列各项操作中不发生先沉淀后溶解现象的是（） ①向饱和碳酸钠溶液中通入过量CO2②向Fe(OH)3胶体中逐滴滴入过量的H2SO4 ③向Ba(NO3)2溶液中通入过量SO2④向石灰水中通入过量CO2 ⑤向硅酸钠溶液中滴入过量的盐酸． A．①②③B．①②⑤C．①②③⑤D．①③⑤ 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 ①中发生的反应是Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，NaHCO3比Na2CO3溶解度小但质量大，且反应中中消耗H2O，所以有沉淀析出且不溶解，符合；②向Fe(OH)3胶体中加入H2SO4首先发生胶体的聚沉，出现Fe(OH)3沉淀，H2SO4过量，Fe(OH)3与H2SO4反应而溶解，不符合；③硝酸钡溶液中通入二氧化硫，二氧化硫溶于水生成亚硫酸，酸性溶液中硝酸根离子具有强氧化性，能氧化亚硫酸为硫酸，溶液中生成硫酸钡沉淀，现象是只生成沉淀，③符合；④向澄清石灰水中通入过量的CO2，先生成碳酸钙沉淀，后沉淀溶解生成碳酸氢钙溶液，反
第一章 1. 粘土的定义：是一种颜色多样，细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体。 粘土是自然界中硅酸盐岩石（主要是长石）经过长期风化作用而形成的一种疏松的或呈胶状致密的土状或致密块状矿物，是多种微细矿物和杂质的混合体。 2. 粘土的成因：各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作用可变为粘土。一次粘土（原生粘土）风化残积型：母岩风化后残留在原地所形成的粘土。（深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土）。 二次粘土（次生粘土）沉积型：风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移作用搬离母岩后，在低洼地方沉积而成的矿床，成为二次粘土。 一次粘土与二次粘土的区别： 分类化学组成耐火度成型性 一次粘土较纯较高塑性低 二次粘土杂质含量高较低塑性高 3. 高岭土、蒙脱土的结构特点： 高岭土晶体结构式：Al4[Si4O10](OH)8，1:1型层状结构硅酸盐，Si-O四面体层和Al-(O,OH)八面体层通过共用氧原子联系成双层结构，构成结构单元层。层间以氢键相连，结合力较小，所以晶体解理完全并缺乏膨胀性。 蒙脱土（叶蜡石）是2:1型层状结构，两端[SiO4]四面体，中间夹一个[AlO6]八面体，构成单元层。单元层间靠氧相连，结合力较小，水分子及其它极性分子易进入晶层中间形成层间水，层间水的数量是可变的。 4. 粘土的工艺特性：可塑性、结合性、离子交换性、触变性、收缩、烧结性。 1)可塑性：粘土—水系统形成泥团，在外力作用下泥团发生变形，形变过程中坯泥不开裂， 外力解除后，能维持形变，不因自重和振动再发生形变，这种现象称为可塑性。 表示方法：可塑性指数、可塑性指标 可塑性指数（w）：W=W2-W1W降低——泥浆触变厚化度大，渗水性强，便于压滤榨泥。 W1塑限：粘土或（坯料）由粉末状态进入塑性状态时的含水量。 W2液限：粘土或（坯料）由粉末状态进入流动状态时的含水量。 塑限反映粘土被水润湿后，形成水化膜，使粘土颗粒能相对滑动而出现可塑性的含水量。 塑限高，表明粘土颗粒的水化膜厚，工作水分高，但干燥收缩也大。 液限反映粘土颗粒与水分子亲和力的大小。W2上升表明颗粒很细，在水中分散度大，不易干燥，湿坯强度低。 可塑性指标：在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积，也可以以这时的相应含水率表示。 反应粘土的成型性能：应力大，应变小——挤坯成型；应力小，应变大——旋坯成型根据粘土可塑指数或可塑指标分类： i.强塑性粘土：指数＞15或指标＞3.6 ii.中塑性粘土：指数7～15，指标2.5～3.6 iii.弱塑性粘土：指数l～7，指标<2.5 iv.非塑性粘土：指数<1。 2)结合性：粘土的结合性是指粘土能够结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团，并且有一
无机非金属材料工程专业介绍及就业前景 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 成分结构 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。 应用领域 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大,用途广。其他产品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。主要有先进陶瓷(advanced ceramics)、非晶态材料(noncrystal material〉、人工晶体〈artificial crys-tal〉、无机涂层(inorganic coating)、无机纤维(inorganic fibre〉等。 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的比较传统无机非金属材料新型无机非金属材料具有性质稳定，抗腐蚀耐高温等优点，但质脆，经不起热冲击。除具有传统无机非金属材料的优点外，还有某些特征如：强度高、具有电学、光学特性和生物功能等。 业务培养目标： 本专业培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在
一、名词解释 1.无机非金属材料无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物、 以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐和非氧化物等物质组成的材料。是除金属材料和有机高分子材料以外的所有材料的统称。 2.玻璃玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的非晶态固体。其内能和构形熵高于相应的晶体，其结构为 短程有序，长程无序。 3.水泥凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将 砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。 4.陶瓷陶瓷是以无机非金属天然矿物或化工产品为原料，经原料处理、成型、干燥、烧成等工序制 成的产品。是陶器和瓷器的总称。 5.澄清剂凡在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃黏度，促进排除玻璃液中气泡的物质称 为澄清剂。 6.胶凝材料凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其它物料而具有一定机械 强度的物质，统称为胶凝材料，又称胶结料。 7.烧成烧成通常是指将初步密集定形的粉块(生坯)经高温烧结成产品的过程。其实质是将粉料集合体 变成致密的、具有足够强度的烧结体，如砖瓦、陶瓷、耐火材料等。 8.玻璃形成体能单独形成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的网络体系的氧化物，称为玻璃的网络形成 体。如SiO2，B2O3和P2O5等。 9.水硬性胶凝材料在拌水后既能在空气中硬化又能在水中硬化的材料称为水硬性胶凝材料，如各种水 泥等。 10.玻璃的化学稳定性玻璃抵抗水、酸、碱、盐、大气及其它化学试剂等侵蚀破坏的能力，统称为玻璃 的化学稳定性。 11.凝结时间水泥从加水开始到失去流动性，即从流体状态发展到较致密的固体状态，这个过程所需要 的时间称凝结时间。 12.玻璃调整体凡不能单独生成玻璃，一般不进入网络而是处于网络之外的氧化物，称为玻璃的网络外 体。它们往往起调整玻璃一些性质的作用。常见的有Li2O，Na2O，K2O，MgO，CaO，SrO和BaO等。 13.坯、釉适应性坯、釉适应性是指熔融性能良好的釉熔体，冷却后与坯体紧密结合成完美的整体不开 裂、不剥脱的能力。 14.假凝假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在水泥用水拌和的几分钟内物料就 显示凝结。假凝放热量极微，而且经剧烈搅拌后，浆体又可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度并无不利影响；但仍会给施工带来一定困难。 15.水泥混凝土由水泥、颗粒状集料以及必要时加入化学外加剂和矿物掺和料，经合理配合的混合料， 加水拌合硬化后形成具有凝聚结构的材料。 16.急凝急凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在水泥用水拌和的几分钟内物料就显 示凝结。急凝放热，急凝往往是由于缓凝不够所引起，浆体已具有一定强度，重拌并不能使其再具塑性。 17.玻璃熔化玻璃配合料经过高温加热转变为化学组成均匀的、无气泡的、并符合成型要求的玻璃液的 过程。 18.玻璃中间体一般不能单独形成玻璃，其作用介于网络形成体和网络外体之间的氧化物，称之为中间 体，如 A12O3，BeO，ZnO，镓Ga2O3，TiO2、PbO等。 19.IM 铝率又称铁率，其数学表达式为： IM = Al2O3/Fe2O3 铝率表示熟料中氧化铝与氧化铁含量的 质量比，也表示熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。 20.萤石含率萤石含率指由萤石引入的CaF2 量与原料总量之比，即：萤石含率=萤石含量×CaF2含量/ 原料总量×100％ 21.煅烧指物料经过高温，合成某些矿物或使矿物分解获得某些中间产物的过程。 22.SM 硅率，又称为硅酸率，其数学表达式是：SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3) 硅率是表示熟料中氧化硅含量
材料工艺性能与实验期末复习重点 1.火山灰反应：材料木身不只备水硬性，但是在碱性条件下，其水硬性能够被激发，发生 水化反应产生强度。 2.当硅酸盐水泥混凝土建筑工程遇到硫酸盐侵蚀的条件，应如何调整？ 答：⑴减少熟料中的GA的含量； ⑵增加活性混合才掺量，减少水化产物中03（014）2的含量； ⑶增加水泥细度，提高水泥混凝土的致密度； ⑷使用抗硫酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。 3.水泥的三个率值：石灰石饱和系数、硅率、铝率。 IM铝率乂称铁率，其数学表达式为：IM = Al2O3/Fe2O3铝率表示熟料中氧化铝与氧化铁含量的质量比，也表示熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。 硅率表示熟料中氧化硅含量氧化铝、氧化铁之和的质量比。（表示熟料中硅酸盐矿物 与熔剂矿物的比例。）SM=———— ^2°3 + Fe2°3 K H =CaO-' 65Al:O r035Fe A石灰饱和系数KH是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙 2.8S Z O2 （C3S + C25 ）所需的氧化钙量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值。（即KH表熟料中二氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度. 4.碳酸钙滴定值的测定意义及测定原理： （1）测定原理：水泥生料中所有的碳酸盐（包括碳酸钙、碳酸镁）均能与标准盐酸溶液作用，生成相应的盐与碳酸（又分解为（：02与1420）,然后用NaOH标准溶液滴定过剩的盐酸， 根据消耗XaOH标准溶液的体积毫升数与浓度、计算生料中的碳酸钙的滴定值。 ⑵测定意义：①水泥生料的主耍成分是石灰石，提供所需的CaO量，以确保熟料中形成足够 的C3S;②控制生料中CaO含量，亦即控制KH;③控制生料成分的均匀性；④是对生料质量控 制的主要项目之一，可以很好地控制水泥的连续化生产。。 5.游离氧化钙：游离氧化钙是指熟料中没有以化合状态存在而是以游离状态存在的氧化钙，又称游离石灰（f-CaO）o 6.为什么过量的游离氧化钙会引起水泥安定性不良？ 答：游离氧化钙水化很慢，在水泥浆体硬化后体积继续膨胀，造成硬化水泥局部膨胀应力。因而若游离氧化钙过量，会使水泥的强度下降，造成水泥的安定性不良。 7.为什么过量的游离三氧化硫会引起水泥的安定性不良？ 答：水泥熟料在粉磨过程中，必须加入适量的石膏起到缓凝作用，石膏和C3A反应生成钙矶石，包裹在C3A表面，阻止了快速水化和闪凝，AFt （钙矾石）形成需要大量结晶水， 如果水泥中含有过量的S03,水化后会有该反应，在硬化后的水泥中产生针棒状的Aft 晶体， 造成水泥体积膨胀，从而造成水泥安定性不良。
无机非金属材料 以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒化物及碲化物）和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料的泛称。包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等。其中陶瓷一词，随着与陶瓷工艺相近的无机材料的不断出现，其概念的外延也不断扩大。最广义的陶瓷概念几乎与无机非金属材料的含意相同。无机非金属材料也和金属材料以及有机高分子材料等一样，是当代完整的材料体系中的一个重要组成部分。 普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上,陶瓷在耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。特种无机非金属材料的特点是：①各具特色,例如:高温氧化物等的高温抗氧化特性；氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性；铁氧体的磁学性质；光导纤维的光传输性质;金刚石、立方氮化硼的超硬性质;导体材料的导电性质；快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。②各种物理效应和微观现象,例如：光敏材料的光-电、热敏材料的热－电、压电材料的力－电、气敏材料的气体-电、湿敏材料的湿度-电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。③不同性质的材料经复合而构成复合材料，例如：金属陶瓷、高温无机涂层，以及用无机纤维、晶须等增强的材料。 沿革旧石器时代人们用来制作工具的天然石材是最早的无机非金属材料。在公元前6000～前5000年中国发明了原始陶器。中国商代（约公元前17世纪初～约前11世纪）有了原始瓷器，并出现了上釉陶器。以后为了满足宫廷观赏及民间日用、建筑的需要，陶瓷的生产技术不断发展。公元 200年（东汉时期）的青瓷是迄今发现的最早瓷器。陶器的出现促进了人类进入金属时代，中国夏代（约公元前22世纪末至约前21世纪初～约前17世纪初）炼铜用的陶质炼锅，是最早的耐火材料。铁的熔炼温度远高于铜，故铁器时代的耐火材料相应地也有很大发展。18世纪以后钢铁工业的兴起，促进耐火材料向多品种、耐高温、耐腐蚀方向发展。公元前3700年，埃及就开始有简单的玻璃珠作装饰品。公元前1000年前，中国也有了白色穿孔的玻璃珠。公元初期罗马已能生产多种形状的玻璃制品。1000～1200年间玻璃制造技术趋于成熟，意大利的威尼斯成为玻璃工业中心。1600年后玻璃工业已遍及世界各地区。公元前3000～前2000年已使用石灰和石膏等气硬性胶凝材料。随着建筑业的发展，胶凝材料也获得相应的发展。公元初期有了水硬性石灰，火山灰胶凝材料，1700年以后制成水硬性石灰和罗马水泥。1824年英国J.阿斯普丁发明波特兰水泥（见水泥）。上述陶瓷、耐火材料、玻璃、水泥等的主要成分均为硅酸盐，属于典型的硅酸盐材料。 18 世纪工业革命以后，随着建筑、机械、钢铁、运输等工业的兴起，无机非金属材料有了较快的发展，出现了电瓷、化工陶瓷、金属陶瓷、平板玻璃、化学仪器玻璃、光学玻璃、平炉和转炉用的耐火材料以及快硬早强等性能优异的水泥。同时，发展了研磨材料、碳素及石墨制品、铸石等。 20世纪以来，随着电子技术、航天、能源、计算机、通信、激光、红外、光电子学、生物医学和环境保护等新技术的兴起，对材料提出了更高的要求，促进了特种无机非金属材料的迅速发展。30～40年代出现了高频绝缘陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体（又称磁性瓷）和热敏电阻陶瓷（见半导体陶瓷）等。50～60年代开发了碳化硅和氮化硅等高温结
无机非金属材料的分类 (1)传统陶瓷（其中，瓷是在陶的基础上上一层釉） 陶瓷在我国有悠久的历史，是中华民族古老文明的象征。从西安地区出土的秦始皇陵中大批陶兵马俑，气势宏伟，形象逼真，被认为是世界文化奇迹，人类的文明宝库。唐代的唐三彩、明清景德镇的瓷器均久负盛名。 传统陶瓷材料的主要成分是硅酸盐，自然界存在大量天然的硅酸盐，如岩石、土壤等，还有许多矿物如云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。此外，人们为了满足生产和生活的需要，生产了大量人造硅酸盐，主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。 硅酸盐制品一般都是以黏土（高岭土）、石英和长石为原料经高温烧结而成。黏土的化学组成为Al?O3·2SiO?·2H?O，石英为SiO?，长石为K?O·Al?O3·6SiO?（钾长石）或Na2O·Al2O3·6SiO2（钠长石）。这些原料中都含有SiO2，因此在硅酸盐晶体结构中，硅与氧的结合是最重要也是最基本的。 硅酸盐材料是一种多相结构物质，其中含有晶态部分和非晶态部分，但以晶态为主。硅酸盐晶体中硅氧四面体[SiO4]是硅酸盐结构的基本单元。在硅氧四面体中，硅原子以sp杂化轨道与氧原子成键，Si—O键键长为162 pm，比起Si和O的离子半径之和有所缩短，故Si—O键的结合是比较强的。 (2)精细陶瓷 精细陶瓷的化学组成已远远超出了传统硅酸盐的范围。例如，透明的氧化铝陶瓷、耐高温的二氧化锆（ZrO2）陶瓷、高熔点的氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）陶瓷等，它们都是无机非金属材料，是传统陶瓷材料的发展。精细陶瓷是适应社会经济和科学技术发展而发展起来的，信息科学、能源技术、宇航技术、生物工程、超导技术、海洋技术等现代科学技术需要大量特殊性能的新材料，促使人们研制精细陶瓷，并在超硬陶瓷、高温结构陶瓷、电子陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷、超导陶瓷和生物陶瓷等方面取得了很好的进展，下面选择一些实例做简要的介绍。 高温结构陶瓷汽车发动机一般用铸铁铸造，耐热性能有一定限度。由于需要用冷却水冷却，热能散失严重，热效率只有30%左右。如果用高温结构陶瓷制造陶瓷发动机，发动机的工作温度能稳定在1 300 ℃左右，由于燃料充分燃烧而又不需要水冷系统，使热效率大幅度提高。用陶瓷材料做发动机，还可减轻汽车的质量，这对航天航空事业更具吸引力，用高温陶瓷取代高温合金来制造飞机上的涡轮发动机效果会更好。 目前已有多个国家的大的汽车公司试制无冷却式陶瓷发动机汽车。我国也在1990年装配了一辆并完成了试车。陶瓷发动机的材料选用氮化硅，
无机材料光学性能 1、折射率定义，影响因素 介质对光的折射性质 光在真空和材料中的速度之比即为材料的绝对折射率。介质材料的折射率一般为大于1的正数。折射实质：介质密度不同 光通过时速度不懂 折射率的影响因素（1）构成材料元素的离子半径(离子半径+ 介电系数+ 折射率+)（2）材料的结构、晶型、非晶态（3）材料的内应力（4）同质异构体 温度+折射率- 2、散射本质：光波遇到不均匀结构产生次级波，与主波方向不一致，与主波合成出现干涉现象，使光偏离原来的方向，引起散射。 8、影响材料透光性的原因。影响材料散射的原因？晶体双折射对散射的影响？ 吸收系数:材料的性质相关。反射系数:相对折射率、表面粗糙度相关 散射系数: 影响透光性的主要因素。影响材料散射的原因： （1）材料的宏观及显微缺陷：材料中的缺陷与主晶相不同，于是与主晶相具有相对折射率，此值越大，反射系数越大，散射因子也越大，散射系数变大。 （2）晶粒排列方向的影响：各向异性体，存在双折射。多晶无机材料，相邻晶粒之间的结晶取向不同,晶粒之间会产生折射率的差别，引起晶界处的反射与散射损失。影响多晶无机材料透光率的主要因素就是晶体的双折射率。 左晶粒的寻常光折射率n0与右晶粒的非寻常光折射率ne 两个晶粒相对折射率相同， n0/n0=1，无反射损失； n0/ne =1，S=0,K=0;n0/ne >1，S 、K 都较大（S 吸收系数K 散射因子） 应用：α-Al2O3晶体的n0=1.76，ne =1.768，若相邻晶粒的取向互相垂直，晶界面的反射系数为：m=(n0/ne-1)^2/(no/ne+1)^2 材料厚2mm ，晶粒平均直径为10μm ，理论晶界为200个，由于晶界的反射损失，剩余光强： 反射损失小 d >>λ时，S=3KV/4R, n 21=n0/ne =1.768/1.76≈1，K ≈0，S ≈0，折射损失小 （3）气孔引起的散射损失：所以气孔引起的反射、散射损失比杂质、不等向晶粒排列等因素引起的损失大。气孔引起的散射损失与气孔的直径有关。 应用：改善烧结工艺（热等静压烧结、热压烧结），使气孔直径减小到0.01μm （小于可见光波长的1/3)，气孔的含量0.63%， Al2O3陶瓷透光: 材料厚3mm ： 9、材料吸收带边/带隙宽度的计算，光吸收的一般律及光散射的一般规律、公式计算？ 材料厚度计算： α 取决于材料的性质和光的波长。 1． 一入射光以较小的入射角i 和折射角r 通过一透明玻璃板,若玻璃对光的衰减可忽略不计,试证明：透过后的光强为(1-m)2、 W ，W ′，W ′′分别为单位间内通过单位面积的入射光、反射光和折射光的能量流。 反射系数m = W ′/W 透射系数T ：W ′′/W=1-m=1- W ′/W 621014.51760.1/768.11760.1/768.1-?=??? ??+-=m 0 2000%897.99)1(I m I =-())(0032.0276.1176.1106.00063.0)10005.0(322132122243334222434---=??? ? ??+-????=???? ??+-=mm n n V R S πλπ0 030032.00%99.099.0I I e I I ===?-
硅无机非金属材料 三维目标 知识与技能： 1、了解硅在自然界的存在、含量 2、了解单质硅的主要性质、工业制法和主要用途。 3、初步培养学生自主查阅资料的能力和阅读能力 过程与方法： 1、自主学习 2、通过碳与硅的新旧知识的比较，设疑引导、变疑为导、变教为导的思路教学法。 情感、态度与价值观 1、使学生掌握学习元素化合物知识的一般规律和正确方法 2、使学生体会组成材料的物质的性质与材料的性能的密切关系，认识新材料的开发对人类生 产、生活的重要影响，学会关注与化学有关的社会热点问题，激发他们学习化学的热情。教学重点：硅的物理、化学性质 教学难点：硅的化学性质和提纯 教学用具：多媒体 教学过程 新课导入：材料是人类生活必不可少的物质基础。材料的发展史就是一部人类文明史。没有感光材料，我们就无法留下青春的回忆；没有高纯的单晶硅，就没有今天的奔腾电脑；没有特殊的新型材料，火箭就无法上天，卫星就无法工作，人类的登月计划就会受到影响，材料的发展对我们的生活起着决定性的作用。从化学角度来看任何物质都是由元素组成，那元素与这些材料之间又有什么样的关系呢？从本章开始我们就来学习一下元素与材料之间的关系。 板书：第四章元素与材料世界 多媒体：展示一组与硅元素有关的图片，引出本节新课 第一节硅无机非金属材料 学生活动：阅读教材第一段思考下列问题 1、无机非金属材料包括哪些？ 2、这类材料的特点有哪些？ 3、无机非金属材料分哪两类？ 多媒体：展示一组与硅元素有关的图片。 设疑：这些表观看“风牛马不相及”的物质，从微观组成上却有很大的相似性，他们都是有黄沙通过不同的途径制得的，它们都含有共同的元素是什么呢？ 多媒体：一、半导体材料与单质硅
高分子材料与无机非金属材料、金属材料的区别 有机高分子化合物简称高分子化合物或高分子，又称高聚物，与无机非金属材料、高分子材料并称三大材料。高分子材料一般具有以下特点: （1）力学性能：比强度高,韧性高，耐疲劳性好，但易应力松弛和蠕变; （2）反应性:大多数是惰性的，耐腐蚀，但粘连时要表面处理，加聚合物共混时需要表面处理，另外，有的高分子材料容易吸收紫外线或红外线及可见光发生降解; （3）物理性能：密度小，很高的电阻率，熔点相比金属较低，限制了使用领域高分子化合物的一般具有特殊的结构，使它表现出了非同凡响的特性。例如，高分子主链有一定内旋自由度，可以弯曲，使高分子链具有柔性；高分子结构单元间的作用力及分子链间的交联结构，直接影响它的聚集态结构，从而决定高分子材料的主要性能。 此外高分子材料可用纤维增强（复合材料）制成高性能的新型材料，可设极性大，部分性能超过金属。当前，高分子材料正趋向功能化，合金化发展，比传统材料有更大的发展空间和更广阔使用的领域。 高分子化合物固、液、气三种存在状态的变化一般并不很明显。固体高分子化合物的存在状态主要有玻璃态、橡胶态和纤维态。固体状态的高分子化合物多是硬而有刚性的物体。无定形的透明固体高分子化合物很像玻璃，故称它为玻璃态。在橡胶态下，高分子链处于自然无规则和卷曲状态，在应力作用下被拉伸，去掉应力又恢复卷曲，表现出弹性。纤维是由高分子化合物构成的长度对直径比大很多倍的纤细材料。 通常使用的高分子材料，常是由高分子化合物加入各种添加剂所形成，其基本性能取决于所含高分子化合物的性质，各种不同添加剂的作用在于更好地发挥、保持、改进高分子化合物的性能，满足不同的要求，用在更多的方面。 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料一般具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。金属材料则一般具有导电、导热、磁性的物理性能，并能表现出一定的强度、硬度和可塑性。
无机非金属材料的现状与前景 【摘要】无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在材料学飞速发展的今天，无机非金属材料有这广阔的应用前景和良好的就业形势。 【关键字】无机非金属材料方向前景智能 1. 无机非金属材料的特点及应用 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。 普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。
无机非金属材料实验教学的创新路径 发表时间：2019-07-16T14:22:17.513Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：丁希玥 [导读] 【摘要】在现阶段的中国高等教育中，已经经历了许多探索和改革创新，许多新的人才模式在各个高校得到推广，而随着实验教学的人才培养模式的不断的推广和发展，一些问题也在不断浮现。 (佳木斯大学材料科学与工程学院2016级本科生 154000) 【摘要】在现阶段的中国高等教育中，已经经历了许多探索和改革创新，许多新的人才模式在各个高校得到推广，而随着实验教学的人才培养模式的不断的推广和发展，一些问题也在不断浮现。作为教育工作者，我们必须进行分析和思考，在实验教学人才培养模式的发展过程中进行总结和探索，进行新的人才培养模式的完善。在新时代的人才需求下，对现阶段高校的人才培养模式进行改革，以满足新形势下对高素质人才的需求，也使得我们的教育体系能够做出对新形势下经济发展建设的贡献。 【关键词】无机非金属；实验教学；教育创新 一、我国无机非金属材料专业出现的问题 （一）无机非金属材料专业人才与社会需求的脱节 随着我国高等教育的扩招，以及我国高等教育人数的快速增长，随着而来的却是我国社会上出现的用工难现象和毕业生找不到工作的现象。用人单位对于人才的要求越来越高，而高等教育却没能跟上社会的需求，对于学校的应届生用人单位大多不太乐意重新培训上岗，更愿意在社会上招收有经验的人员，而应届生因为在学校教育中的学习与社会现实情况的脱节，很容易导致学校学习内容对工作没有帮助[1]。 （二）专业课程与现实需求的脱节 一般的，对于学生的教育来说，是使用固定的教学内容和教学课程，在教材的更新上远远比不上经济的快速发展和用人单位的变化。而新的人才培养模式应该从课程设计到理论教学，从专业技能到综合理论知识，都是根据企业对人才的要求来设立标准，制定学习计划和考核内容。对学生的课程以实践的方式为主。因为实践型的人才培养模式对就业的注重，学生能够接触到社会现状和他们未来的就业压力，增加学生的学习积极性。 二、现阶段无机非金属材料专业的创新路径 （一）创新教学风格和新的教学方法 现阶段的高职教育中，学生们的身心状况与以前的学生不同。现在的学生更侧重于感知认知和理性的学习方法。传统的“教师教学，学生学习”教学方式已经不太合适现在的学生。这不仅需要学校引进新的课程组合模式，还需要学校改变过去的教学方法。这要求我们与时俱进，采用以项目为导向的教学风格和逆向讲座教学风格，包括以“学生为主体，教师起引导作用”的学习方式，使学生的学习由被动学习转向自动自主的学习方式。在学生不断熟悉课程，处理问题的过程中，可以使学生自行讨论以激发对学生们对差异的理解，学校要注意培养学生的思维模式。在教学方法中，采用开放式的教学方法，辅助以互动式，会议式，发散性思维等多种教学模式，这样可以增强学生的自主性和主动性，不易使学生产生厌倦的情绪，学生的疲劳程度也会随之降低[2]。 （二）加强对学生的思想道德教育 学生的基本职业素养包括了德育，体育和文化基础课程。在进行化工专业人才培养的过程中，学校应该加强对学生进行中国文化的教育，同时重视学生的体育锻炼，减少学校文化课的难度。长期以来，因为各种原因，我国的高职学生的整体人文素质不高，但高职的学生处于世界观人生观价值观建立的时期，需要教师们进行正确的价值引导。道德教育的重点是改善学生们的人格和精神生活，引入思想道德教育，有利于学生理解自我，自我完善，塑造良好的道德，逐步形成人，，逐步形成人与社会的良性关系。让学生掌握现在，期待未来，并学会安定下来。思想道德教育有利于学生树立正确的人生观，更快地成熟，自觉进入专业化学领域的学生生活中，有目的地学习与自己专业相关的文化知识。有些学生在刚开始学习的时候进度缓慢，学校应降低学习难度，避免学生厌恶，提高学生的学习兴趣。 （三）加深学生对于行业现状的认知 与此同时，学校应该让学生了解无机非金属材料行业的发展前景和趋势，尽量让学生站在国家发展的高度，了解行业的未来。以此增强学生的信心。在学生入学的第一个学期，建议开设无机非金属材料的专业课程。根据学生学习的进度，制定相应的专业课程以及相应教学内容。开展专业认知课程的教学模式允许学生在参加专业课程之前充分了解行业和专业的具体情况。使学生增加对无机非金属材料专业的兴趣，学生从担心这个行业的就业和安全问题，到慢慢接受无机非金属材料行业，再到逐渐喜欢这个职业[3]。 （四）增加学生的实践机会 在创新精神引导下的专业人才培养模式的目标是使学生能够增加实际工作能力，和增加学生在社会上的竞争力。但因为学校内部的实践条件非常有限，所以对学校来说，很难让学生在校园里体验到企业中的工作氛围和化工环境。在这种要求下，学校应该加强学校与企业之间的合作，并邀请经历过公司理论的员工来学校进行讲解。使企业的一线员工更多地参与教学指导当中。也可以把学生带到工厂进行观光和练习。让学生尽快感受到实际的企业情况，感受到工人们的创新精神和实干精神，培养学生理论能力的同时注重学生创新精神的培养。而创新精神引导下的专业人才培养模式的应用，能够很好的缓解这种社会需求和学校学习中的脱节，帮助学生增加工作经验，帮助用人单位解决招工难的问题。 总而言之，对于高等教育院校学生的专业素质培养是现阶段职业院校教育改革的重点。在高等教学体系中，培养学生的实践能力是非常重要的。在无机非金属材料理论教学中，实践精神应该融入人力资源培养的全过程。加强学生细致，专注和独立的精神品质。 参考文献: [1]朱艳超,郑克玉,黄绍龙, 等.无机非金属材料专业应用型人才培养模式探讨[J].教育教学论坛,2018,(40):186-187. [2]张军剑,李钢,罗旋.无机非金属材料工程专业实践教学体系构建[J].南方农机,2018,49(16):216. [3]胡标,徐望胜,庞贝贝, 等.无机非金属材料工程专业实践教学体系的改革与创新[J].安徽化工,2018,44(5):108-110.
第三章陶瓷 1 陶瓷是由粉状原料成型后在高温下作用硬化而成的制品，是多晶、多相的聚集体。 2 分为传统陶瓷和新型陶瓷。新型陶瓷根据功能分类包括：1力学功能陶瓷（叶片、转子）2热功能陶瓷（高温用坩埚、导弹）3电子功能陶瓷（大容量电容器、红外检测元件）4磁功能陶瓷（记忆运算元件、磁蕊）5光功能陶瓷（窗口材料、胃照相机）6化学功能陶瓷（传感器、催化剂）7放射性功能陶瓷（核燃料、减速剂）8吸声功能陶瓷（吸声板）9生物功能陶瓷（人造骨、生物陶瓷）。 3 陶瓷的制备工艺：1原料的制备（天然原料，合成原料）；2胚料的成形和干燥（可塑成形，注浆成形，压制成形）；3烧结或烧成。 烧结方法：粉末在室温下加压成形后再进行烧结的传统方法、热等静压、水热烧结、热挤压烧结、电火花烧结、爆炸烧结、等离子体烧结等。 自蔓延高温合成法：利用金属与硅、硼、碳、氮等相互作用的强烈放热效应，不采取外部加热源，而利用元素内部潜在的化学能将原始粉末在几秒到几十秒的极短时间内转化成化合物或致密烧结体。优点：不需要高温炉，过程简单，几乎不消耗电能，制得的产品纯净，能获得复杂相和亚稳相。缺点：不易获得高密度材料，不易严格控制制品的性能，易燃，有毒。 4 陶瓷的典型组织结构：晶相，玻璃相，气相。 晶相是陶瓷的主要组成成分，数量较大，对性能影响较大。它的结构、数量、形态和分布，决定了陶瓷的主要特点和应用。 玻璃相作用(1)将晶相颗粒粘结起来，填充晶相之间的空隙，提高材料的致密度；（2）降低烧成温度，加速烧成过程；（3）阻止晶体转变，抑制晶体长大；（4）获得一定程度的玻璃特性，如透光性及光泽等。玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐火性等是不利的，因此不能成为陶瓷的主导组成成分，一般含量为20%-40%. 气相是指陶瓷组织内部残留下来未排除的气体，通常以气孔形式出现。根据气孔含量可将陶瓷分为致密陶瓷、无开孔陶瓷和多孔陶瓷。除多孔陶瓷外，气孔都是不利的，它降低了陶瓷的强度和导热性能，也常常是造成裂纹的根源。一般普通陶瓷气孔率5%-10% ，特种陶瓷5%以下，金属陶瓷0.5%以下。 经历低温（室温至300℃）中温（300-950℃）高温（950℃至烧成温度）冷却（烧成温度至室温）四个阶段 5 陶瓷的性能 力学性能【刚度硬度】决定于化学键的强度 【强度】实际强度比理论值低—1组织中存在晶界2陶瓷的实际强度受致密度、杂质和各种缺陷的影响很大。 【塑性】塑性变形是在剪切应力作用下由位错运动引起的密排原子面间的滑移变形。塑性开始的温度约为0.5Tm(Tm为熔点温度）。由于开始塑性变形的温度很高，所以陶瓷具有较高的高温强度。 【韧性或脆性】常温下陶瓷受载时都不发生塑性变形，就在较低的应力作用下断裂，因此，韧性极低或脆性很高。断裂包括裂纹的形成和扩展2个过程。脆性是陶瓷的最大缺点，是其作为结构材料被广泛应用的主要障碍。 热学性能【热膨胀】温度升高时物质原子振动振幅增加及原子间距增大所导致的体积增大现象。 【导热性】热传导主要依靠原子的热振动。几乎没有自由电子参与传热，导热性差，用作绝热材料。 【热稳定】即抗热震性，热稳定性低是陶瓷的另一个主要缺点 其他性能导电性耐火性化学稳定性（陶瓷的结构非常稳定）