无机非金属工厂设计概论总结
学号：1203031001 姓名：彭冲班级：无机非（1）班
绪论
1.工程设计的特点
①工程设计是一项目的性和针对性较强的工作。其基本目的就是使工厂达产达标。
②工程设计是一项重经验和重依据的工作。把可靠性和安全性放在首位。
③工程设计追求整体的最优效果。
④工程设计主要问题的解决往往要进行方案比选。
⑤工程设计过程从总体来说一般是比较复杂的。
⑥工程设计过程有其自身的一般规律。
第一章
1．基本建设程序的概念
是指基本建设项目从立项到决策，经过设计、施工、试生产、竣工验收知道后评价的全部过程及其先后顺序。
2．基本建设程序的三个阶段、七个步骤、十二项内容。
3．项目建议书是项目拟建单位或业主根据各种方针政策和规划结合资源情况提出的基本建设项目立项建议，不是项目的最终决策文件。
4．项目建议书表达的是对建设项目的轮廓设想和投资意愿，用来分析和说明拟建项目建设的必要性。条件的可行性、获利的可能性，并以论述建设的必要性为主。
5．项目建议书对于财政直接投资的项目是必须要编制的，而且应经过有关部门审核标准。对于社会投资项目则由投资人决定是否编制项目建议书，项目建议书不是向政府提交项目申请报告的必须文件。
6．新开工报告：对新开工项目而言，包括本年度新开工的新建项目和本年度开始扩建或恢复建设的项目，不包括往年已经开始而未完工在本年度继续施工的项目。
7．后评价：是对已建成投产的基本建设项目从立项决策、设计施工到竣工投产、生产运营全过程的评价，可作为同类型项目立项决策和建设的参考依据。
第二章
1．建设前期工作的主要内容就是编制项目建议书和可行性研究报告，目的就是进行项目的立项及审批。
2．可行性研究主要是论证建设的必要性、技术上的可行性和经济方面的合理性。
3．可行性研究报告在项目建议书获得批准后编制，大型项目的可行性研究必须委托给有工程咨询资质的单位编制。可行性研究报告经批准后，不得随意修改变更。如确实需要修改，需经原审批机关同意重新审批。
4．有了批准的项目建议书，才能编制可行性研究报告；有了批准的可行性研究报告，才能编制设计任务书；有了批准的设计任务书（或可行性研究报告），才能进行初步设计。各项批准文件均不能任意修改或变更，而确实需要修改，需报经原审批机关同意。
编制可行性研究报告涉及的法律、规范有：中华人民共和国土地管理法、中华人民共和国矿产资源法实施细则、中华人民共和国消防法、工业企业设计卫生标准。
5．厂址选择基本要求
①节约用地、考虑发展
②利用城镇设施，节约投资
③满足环境卫生与交通运输要求
④不淹不涝，靠近水电
⑤地质可靠，地形简单
⑥利用协作
⑦避开古墓、文物、航空站、高压输电线路和城市工程管道等
6．厂址选择报告基本内容
①选厂依据及简况
②拟建场基本情况
③厂址方案比较
④厂址方案推荐
⑤当地政府及有关方面对推荐厂址的意见
⑥结论、存在问题与建议
7．环境影响评价是指在项目的可行性研究阶段，对其在建设过程中和投产后可能给环境带来的影响，以及应采取的防治对策所做的预测和评价。由建设单位委托给有“建设项目环境影响评价资格证书”的单位承担。
8．环境影响评价工作的审批权限，必须严格按照中华人民共和国环境保护令第5号《建设项目环境影响评价文件分级审批规定》及各省市的规定执行。
9．批准的环境影响报告书（表）是可行性研究报告和设计任务书审批的必要条件和依据之一。
10．可行性研究的作用（主要是前八个）
①作为平衡国民经济建设计划，确定项目编制和审批设计任务书的依据。
②作为筹措资金和银行申请贷款的依据。
③作为与建设项目有关的各部门签订协作条件的合同或协议的依据。
④作为编制新技术、新设备研制计划的依据。
⑤作为补充勘察、勘探和补充工业性试验以及其他工作的依据。
⑥作为大型、专用设备预定货的依据。
⑦作为从国外引进技术、引进设备及与外商谈判和签约的依据。
⑧作为建设项目开展工程设计的依据。
⑨作为环保部门审查项目对环境影响的依据。
⑩作为项目进行投资决策的依据。
第三章
1．初步设计的文件：设计说明书、附件（图纸、设备一览表、材料估算表）和总概算说明书。
2．设计阶段一般可分为初步设计和施工图设计两阶段，一些特别重大的或技术复杂的项目可分为初步设计、技术设计和施工图设计三阶段。
3．大型建设项目的初步设计文件按隶属关系向国务院主管部门或省、市、自治区提出审查意见，报国家建委批准。
4．初步设计阶段应提交的图纸：各生产车间工艺布置平面图、各生产车间工艺布置必要的剖面图、各生产车间的工艺流程图。
5．初步设计深度要求
①主要设备订货
②主要建设材料、安装材料的估算和预安排。
③确定工程造价、控制总投资。
④征用土地。
⑤确定劳动定员指标。
⑥核定经济效益、社会效益和环境效益。
⑦设计审批。
⑧建设准备。
⑨编制施工图设计。
6．施工图是根据批准的初步设计编制的，施工图上必须确定所有设备、建筑物、构建物、道路和管线等的确切位置及其相互之间的关系尺寸，施工图的深度应能满足建设厂房、设备安装、修筑道路和敷设管线等各项施工要求。
7．在施工图设计中，不需要另写施工图设计说明书，而一般将施工图说明注写在有关的施工图上，所有文字必须简单明了。
8．如果施工设计时要对初步设计的图纸作重大修改或补充，则需说明理由，并作出修正估算和修正设备表。在施工过程中如需对施工图纸修改，则需填写修改通知书，由设计者、建设单位共同会签，然后交施工单位施工。施工图纸是竣工验收的依据。
9．生产规模是工厂的年生产能力，是指工厂每年生产的符合国家规定质量标准的产品数量，不包括不合格品、次品和废品。
第四章
1．设计资料可分为：设计基础资料、设计依据资料、设计技术资料三类
设计依据资料
2．设计依据资料
①国家有关基本建设的文件
②项目建议书及批复文件。可行性研究报告书及批复文件、设计任务书、厂址选择报告、环境影响报告书（表）、征用土地等文件
③原燃料供应协议、供水供电协议
④交通运输、辅助工程、公用福利设施协作协议等
3．设计基础资料
①气象条件
②水文地质
③工程地质
④地形测量
⑤交通运输
4．设计技术资料
①总图运输、工艺设备、公用工程、建筑结构、技术经济等专业技术参数、数据、图样、样本等资料。
②先进工艺设备和技术的样本、资料、概预算定额、指标、价格等。
③现行各专业设计规程、规范、规定，施工作业、建设条件等。
第五章
◆提资是设计的重要环节，工艺专业向其他专业提资，其他专业才可以开始设计。
◆提资的内容分为文字表格和图样两部分。
◆在初步设计阶段，工艺设计者向其他专业提交的内容有：车间一览表、工艺布置图及提
资说明表、建筑设计资料、生活室资料等。
第六章
◆从生产过程性质来看，工厂可分为主要生产部分、辅助生产部分、生产服务设施。
◆厂区按功能可划分为以下四部分：
①厂前区：行政管理、科学研究和文化福利设施的布置区域。
②生产区：包括主要生产区和辅助生产区。
③仓库、堆场区：布置各种原料、燃料、成品的仓库和堆场的区域。
④动力设施区：布置变电所、锅炉房、煤气发生站、油管等的区域。
这四个区域是一个基本的总体的划分。这些区域往往会交叉重合的。
◆总平面设计的任务是根据生产工艺的要求，结合场地的自然条件，合理布置厂区内部建
筑物、构建物、运输和动力设施等，全面地解决它们之间的相互的协调问题，并使建筑物群有一定的艺术效果。
◆总平面设计的内容：
①厂区平面布置
②场内外运输系统的合理组织
③厂区竖向布置
④厂区工程管线综合
⑤厂区绿化、美化
◆总平面设计的原则
①节约用地，少占不占农田，少拆不拆民房，减少工厂总投资。
②符合生产工艺要求，使生产线通顺、连续和短捷，避免主要生产作用线交叉往返。
③考虑工厂的生产安全和卫生。
④因地制宜，结合厂址的地形、地质、水文、气象的条件进行总图布置。
⑤考虑工厂的发展，使近期建设与远期发展相结合，并使近期建设集中，避免过早过多占用土地。
⑥满足场内外交通运输要求，避免人流与货运路线的交叉。
⑦满足地上、地下工程管线敷设的要求。
⑧尽可能使厂区建筑物及其它设施与厂区内外环境协调，达到一定的艺术效果。
◆工厂总平面的布置方式有街区式、台阶-区带式、成片式和自由式等。现代化工厂尽量
采用街区式和成片式布置，中小型工厂或受当地地形条件限制，则可以考虑采用其他两种方式。
◆街区式布置
①概念：根据工厂生产工艺流程的组织和特点，在由四周道路环绕的街区内，成组地布置相应建、构筑物及装置。
②特点：它具有便于组织生产、布置交通运输线路、敷设管线和有效组织厂区建筑群体的特点。
③适用范围：这种布置方式适合厂区建、构筑物数量较多，且地形平坦又呈矩形的场地。
◆原料堆场布置原则
①靠近主要出入口或主要使用车间。
②位于厂区最大风向下风侧，且远离厂前区。
③筒仓和贮仓的基础大且深，故布置在水文地质条件较好的场地。
④堆场占地面积大，要求地形平坦。
◆原料处理车间布置原则
①靠近原料堆场和下一道工序所在车间。
②布置在工厂水文地质条件比较好的地方。
③采用隔音防尘措施。
④靠近水电。
⑤位于厂区最大风向下风侧。
⑥远离厂前区。
◆总平面布置时，对于高温窑炉车间，要求有较好的通风散热措施，避免高大建筑物遮挡
其通风线路。
◆总竖向布置就是合理确定建设场地上的高程（即标高）关系。
◆竖向布置的方式有连续式、重点式和混合式。现在的无机非厂大多采用连续式竖向布置
方式。
◆厂区地点连接方式有平坡式、阶梯式和混合式。平坡式布置时要注意整平面的坡度不宜
小于5‰，否则不利于场地雨水排除，但也不宜多大（一般不大于6%），以免产生冲刷现象。
◆竖向布置的表示方法有设计标高法和设计等高线法。
◆竖向布置的基本任务
①选择厂区竖向布置方式，力求减少土石方量并满足工厂的生产和交通运输要求。
②合理确定建筑物、构建物、露天仓库的地坪标高，以及铁路、道路、排水构建物的标高并使场内外能相互衔接。
③拟定厂区排水方式，保证地面雨水的顺利排除，不使场地积水和水淹。
④计算土石方工程量，确定场地土方平整方案，选定弃土或取土的场地。
⑤合理确定厂区场地内由于挖、填方而必需建设的工程构建物（护坡、挡土墙）及排水构建物（散水坡、排水沟）。
⑥与厂区的绿化美化设施相适应。
◆确定竖向标高时应考虑的因素
①方便生产上的联系。
②与交通运输及排水设施相协调。
③满足排水和防洪要求。
④土石方工程量较少。
⑤注意地下水位影响。
◆管线的敷设方式有埋地敷设、地下管沟、地面敷设、管线架空等，埋地敷设时一般地下
管线按照埋设深度由浅到深、从建筑物基础外缘向道路边缘布置。地下工程管线埋设深度是指地面管顶的距离。
◆易燃气体、可燃液体管道不得穿越可燃材料的结构和可燃、易燃材料堆场。
◆工厂常见的运输方式有道路运输、铁路运输、水路运输和其他特种运输。
◆大型厂的主干道一般是7—9米，次干道为6—7米。
◆道路布置的原则
①满足各种交通运输的要求。
②考虑安全和安静的要求。
③注意建筑物有较好的朝向。
④注意与道路两旁绿化及工程技术设施等协调统一。
⑤节约用地和投资。
⑥充分利用地形。
◆工厂总平面布置的发展趋势
①强调工厂的区域性规划和环境质量。
②重视工厂的长远发展。
③发展联合厂房。
④有效开拓空间，建多层厂房和仓库。
⑤重视物料储运。
◆区域位置地形图厂绘制比例一般为1:5000或1:10000.
◆总平面布置图比例一般为1:500或1:1000或1:2000.
◆总平面布置时一般把主要生产车间布置在生产区中心，其他车间围绕主要生产车间按工
艺流程进行布置。
◆初步设计阶段总平面布置图中应有以下内容：区域位置图、总平面布置图、建筑物明细
表、主要技术经济指标、图例、风玫瑰图、指北针等。
◆P71—71的图例。
◆风向频率玫瑰图
①是根据某一地区多年统计的平均各个方向吹风次数的百分数值，按一定比例绘制的一个封闭图形。
②一般多用八个或十六个罗盘方位表示。
③风的吹向，是指从外面吹向地区中心的。
④折线上的点离圆心的远近，表示从此点向圆心刮风频率的大小。外面到中心的距离越大，表示风频越大，为当地主导风向。外面到中心的距离越小，表示风频越小，其为当地最小风频。
⑤风玫瑰图常绘制在总平面图的右上角。
◆总图布置时厂前区应布置在上风向，其人流入口应于物料入口分开布置。
◆无机非金属材料工厂总图布置时应考虑：满足工艺流程要求、物料运输距离尽可能短、
污染大的车间布置在下风向、设备基础大的车间安排在地耐力较大的位置、预留发展空间。
◆在仓库建筑物周围必须留出5—7米的空地，以保证消防通道的宽度和净空高度，不妨
碍消防车的作业。气体燃料储罐周围50米无建筑物。
◆厂区占地面积是指厂区围墙以内的用地面积。
◆建筑系数是建、构建物与堆场、作业场占地面积之和占全厂占地面积的百分率。
◆在总平面布置图中新建建筑物用粗实线表示，新建构筑物用中粗实线表示。
第七章
◆在工厂设计中，工艺设计是龙头，其他专业必须服从或服务于工艺设计，但不是无条件
的。
◆工艺设计的基本原则：技术先进可靠、经济合理、留有余地、节能环保。所谓合理就是
指工艺设计者用最简便和最有效的手段实现工艺设计的目的。
◆确定工艺流程的原则
①在投资允许的情况下，尽可能考虑其先进性，以生产出稳定的高质量产品。
②在保证产品质量的前提下，应尽可能缩短工艺流程。
③对改扩建厂的设计，有时选择工艺流程时应考虑尽可能接近原有生产方法，以使工人能很快适应生产要求。
④考虑改产和扩大规模的可能性，为发展留有余地。
⑤尽量减少三废排气量，有完善的三废治理措施，减少或消除对环境的污染，并做好三废的回收和综合利用。
⑥确保安全生产，以确保工人和设备的安全。
◆工艺设计的主要任务
①根据市场信息和当地条件确定或协助建设单位确定产品方案。
②根据国内外生产该产品的现状、发展趋势以及在当地实现的可能性选择合理的生产方法和生产工艺流程。
③根据所选取的工艺指标及物料平衡计算的结果确定生产设备的类型、规格、数量。
④进行合理的车间工艺布置（包括工艺设备和工艺管路布置等）
⑤指导或参与协调其他各专业的设计工作（包括向其它专业提资等）。
⑥保证项目建成后能达产达标的其它协调和协助工作（包括现场技术指导，竣工验收组织等）。
◆物料平衡计算的目的
①确定从原料进厂到成品出厂所有工艺流程中各主要工序（有有些工序可以合并计算）的物料量或物品量，作为确定各工序人员班制和选择生产设备及工器具的依据。
②确定各工序所需要的各种原料、燃料及辅助材料的需要了，以便按一定的储存期估算出贮存、运输这些物料的运输工具。运输方式和堆场仓面积等。
③确定各工序水、电、气、蒸气等消耗量，以便提供给其他专业作为设计的技术资料。
◆在无机非厂生产中，磨机、窑炉采用连续周制、三班制，原料储存和成品堆放可采用一
班制或二班制、非连续制。
◆设备选型时应遵循先进、可靠、经济、节能、环保的原则，并把可靠性放在首位。先确
定主要生产设备，再确定辅助生产设备，辅助设备生产能力略大于主要设备。
◆确定生产设备数量时应遵循的原则
①满足设备所在工序的处理量的要求。
②考虑一定的备用台数，以避免因为设备损坏或出现故障时生产能力下降。
③考虑工艺的连贯性和设备所在车间的空间限制。
④考虑与引进设备的协调配套。
⑤在保证生产的情况下力求减少设备台数，以避免过多占用资金。
第八章
◆车间工艺布置的原则
①使工艺流程流畅和简捷。
②生产区域划分清晰，设备归类合理。
③尽可能采用联合厂房集中布置设备。
④留足人员通道、运输通道、成品半成品贮存面积、安装检修通道等，在立面布置时还要考虑吊装和检修的空间。
◆工艺设计图中，常用线形有实线和虚线线等，其中设备外形往往用中实线表示，预留设
备用虚线表示，尺寸线、柱、梁、墙用细实线表示。
◆工程设计确定工艺路线和设备时，应把可靠性和安全性放在首要位置上，其次考虑技术
的先进性。
◆车间布置的任务就是确定车间的厂房布置和设备布置，车间布置图比例应尽量采用
1:100，少量采用1:50或1:200.
◆在工程设计过程中，首先要认真收集各种资料，然后进行物料平衡计算，在进行设备选
型。
◆主机设备的标定产量通过：定型设备的技术说明；经验或理论公式的推算；与同类型同
规格生产设备的实际生产数据对比来确定。
第九章
◆土建设计分为建筑设计和结构设计。
◆建筑统一模数制规定基本模数的数值为100mm。厂房设计常用扩大模数为300mm、
600mm。厂房跨度一般为3米的倍数，如15米、18米。
◆变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种。
◆建筑物和地基直接接触的部分称为基础，基础下承担荷载的地层称为地基，地基允许承
载能力称为地耐力。
◆工厂给水应满足生产用水、生活用水及消防用水的需要。
◆供电负荷分为三级，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，其中Ⅲ级符合没有特殊的供电要求。即可以停电。
◆无机非金属材料工厂的许多部分是连续性生产，所以在设计控制线路时，必须考虑生产
流程的连锁。逆生产流程的连锁目的是为了一台设备出现故障时防止物料堵塞。
◆厂房的承重柱子或承重墙的纵向和横向定位轴线，在平面上构成规则的网络即柱网，一
般纵向定位轴线从下向上，用除I、O、Z以外的23个字母表示，横向定位轴线从左到右，用数字1，2，3来表示。
◆层高是指相近两层露面间的距离，工艺设计中标注建筑物楼层标高时一般标注楼面的高
度，标高单位为米。
◆多层厂房楼层的净高是指从楼面至上层楼梁地面距离。
◆BEP1表示盈亏平衡点的生产销售量时，其值越小，说明项目适应市场需求变化的能力
越大，抗风险能力越强。
◆工厂总投资包括静态投资、动态投资和流动资金。静态投资包括：建筑费用、设备及工
器具购置费用。动态投资包括：不可预见费、建设期利息、涨价预备费。
◆生产厂房主要有单层厂房和多层厂房。
◆企业内部收益率反映了项目总投资支出的实际盈亏率，其值越高项目投资效果越好。
◆经营成本=工厂成本-车间折旧-工厂折旧+销售费，可变成本包括：原料、工人工资、电
费和营业税等。
◆建设工程项目招标必须按中华人民共和国招标法实施，通过招标或比选等方式择优选定
设计单位、勘察单位、施工单位、监管单位和设备供货单位，签订相应合同时必须按中华人民共和国相关合同法实施。
◆设计任务书时项目决策的依据，是上级主管部门给设计单位下达设计任务的指令，应按
给定的深度做到一定的准确性，投资估算和初步设计概算的出入不得大于10%。
◆设备选型和计算时根据生产要求和各工序处理量的大小，确定生产设备的规格和数量，
保证生产过程持续和稳定地进行。
第二章 1 普通的混凝土中有几种相？请分别写出各种相的名称。若在其中加入钢筋，则钢筋起到什么作用？此时又有几种相？ 答：3相；砂子、碎石、水泥浆；增强作用；4。 2 比较晶体与非晶体的结构特性，了解晶体的结构不完整性有哪些类型？并区分三大材料的结构类型与比较其各自的特点。 答：晶体结构的基本特征是原子或分子在三维空间呈周期性的规则而有序地排列,即存在长程的几何有序。 结构的不完整性：实际上，极大多数晶体都有大量的与理想原子排列的轻度偏离存在，依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 金属材料的结构：一般都是晶体。金属键无方向性，晶体结构具有最致密的堆积方式。体心立方、面心立方和紧密堆积六方结构，金刚石结构。 无机非金属材料的结构：金刚石型结构；硅酸盐结构; 玻璃结构; 团簇及纳米材料 高分子材料的结构包括高分子链的结构及聚集态结构 各自的特点： 3 高分子材料其聚集态结构可分为：晶态和非晶态(无定形)两种，与普通的晶态和非晶态结构比较有什么特点？ 答：晶态有序程度远小于小分子晶态，但非晶态的有序程度大于小分子物质液态。 4 如何区分本征半导体与非本征半导体材料？ 答：本征半导体：材料的电导率取决于电子-空穴对的数量和温度的材料。 非本征半导体：通过加入杂质即掺杂剂而制备的半导体，杂质的多少决定了电荷载流子 的数量。
5 极大多数晶体实际上都存在有种种与理想原子排列的轻度偏离，依据结构不完整性的几何形状可分为哪几种缺陷类型？按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成哪几种类型？ 答：依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成： 置换型固溶体(或称取代型)：溶剂A晶格中的原子被溶质B的原子取代所形成的固溶体。原子A同B的大小要大致相同。 填隙型固溶体(也称间隙型)：在溶剂A的晶格间隙内有溶质B的原子填入(溶入)所形成的固溶体。B原子必须是充分小的，如C和N等是典型的溶质原子。 6 比较热塑性高分子材料和热固性高分子材料的结构特点，并说明由于结构的不同对其性能的影响。 答：线型结构的高分子化合物：在适当的溶剂中可溶胀or溶解，升高温度时则软化、流动，∴易加工，可反复加工使用，并具有良好的弹性和塑性。(热塑性) 交联网状结构高分子：性能特点：较好的耐热性、难溶剂性、尺寸稳定性和机械强度，但弹性、塑性低，脆性大。∴不能进行塑性加工，成型加工只能在网状结构形成前进行，材料不能反复加工使用。(热固性) 7 聚二甲基硅氧烷的结构式为？其柔顺性怎么样？ 答：非常好 8 何为材料的力学强度？影响力学强度的主要因素有哪些？按作用力的方式不同，材料的力学强度可分为哪几种强度？ 答：材料在载荷作用下抵抗明显的塑性变形或破坏的最大能力。 通常材料中缺陷越少、分子间键合强度越大，材料的强度也越高。 按作用力的方式不同，可分为：拉伸强度；压缩强度；弯曲强度；冲击强度；疲劳强度等。 9 区分高分子材料的大分子之间的相互作用中的主价力和次主价力，比较两者对其性能的影响。 答：大分子链中原子间、链节间的相互作用是强大的共价键这种结合力称为主价力，大小取决于链的化学组成→键长和键能。对性能，特别是熔点、强度等有重要影响。 大分子之间的结合力是范德华力和氢键，称为次价力，比主价力小得多(只有主价力1-10％)，但对高分子化合物的性能影响很大。如乙烯呈气态，而聚乙烯呈固态并有相当强度，∵后者的分子间力较前者大得多。 10 按电阻率的大小，可将材料分成哪几类？何谓超导性？ 答：按电阻率的大小，可将材料分：超导体；导体；半导体；绝缘体。 超导性：一旦T< Tc(超导体临界T)时，电阻率就跃变为零。Tc依赖于作用于导体的磁场强度。
无机非金属材料工程本科专业人才培养方案专业代码：080203 一、培养目标 本专业培养德智体美全面发展，掌握无机非金属材料工程专业的基本理论和基本知识，具备无机非金属材料的结构分析、材料制备、成型与加工等基本能力，能够在玻璃、水泥等行业从事生产技术开发、工艺设备设计、经营管理等工作，具有创新意识和创业精神的高素质应用型专门人才。 二、培养措施与要求 围绕高水平应用型创新创业人才的培养目标，以社会需求为依据，按照“整体素质高、知识结构优、专业应用能力强、实践动手能力强、创新创业能力强、个性化发展能力强”的总体要求，改革人才培养模式，优化课程体系和教学内容，改革教学方法和手段，创新培养体制和机制，使毕业生具备全面的素质、优良的知识结构、突出的实践技能和创新创业能力。 1、构建学校、企业和科研院所合作培养人才新模式。学校与企业、科研院所共同研制人才培养方案，合作开办“蚌埠玻璃设计院玻璃材料班”、“德力班”等冠名班，聘请实践经验丰富和教学能力较强的技术人员参与教学工作，学生进入合作单位顶岗实习，建立学校、企业和科研院所联合培养人才的新模式，培养适应职业岗位需求的高素质应用型人才。 2、围绕地方经济，设置专业方向。 根据当地“优化产业结构、培育特色支柱产业”的战略规划和“千亿元硅产业”发展对人才的需求，结合我校区位和资源优势，设置玻璃和水泥两个专业方向。 3、建立“平台+模块”的课程架构，优化课程体系。构建通识教育和专业教育两个平台，搭建专业方向、创新创业和个性化拓展三个模块，旨在培养学生的综合素质和能力。厘清课程性质、层次以及课程间的相
互关系，构建层次分明、科学合理的课程体系。 4、加强实验平台和实习基地建设，强化实践教学。 加大现有无机非金属材料工程专业实验平台的建设力度，利用政府、企业资源，分别在凤阳县质检中心组建无机非金属材料重点实验室，在德力日用玻璃股份有限公司、蚌埠八一化工厂、凤阳染化厂等企业建立稳定的学生实习基地。在优化通识教育课程和学科基础课程体系的基础上，增加实验课学时；增加综合实验、课程实习等实践教学比重；结合大学生创新课题、大学生科研技能培训、假期社会实践、大学生创新创业实践及学生毕业设计（论文）等，加强学生实践技能和创新创业能力的培养。 5、改革课程考核评价方式。改变传统单一的考核形式，合理采用开卷、口试、技能操作、课程小论文等方式，着重过程考核和动态评价，建立以知识、能力、素质为核心的综合评价体系，重点考察学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，发挥学生学习的积极性和主动性，最大限度地激发学生学习的潜能。 三、专业方向 1、玻璃方向：学习和掌握玻璃材料的检测分析、原料配方、产品设计与加工及产品质量监测等方面的基本技能，能够在玻璃行业从事材料的生产、加工、质检、技术监督等工作。 2、水泥方向：学习和掌握水泥材料的检测分析、原料配方、产品设计与加工及产品质量监测等方面的基本技能，能够在水泥行业从事材料的生产、加工、质检、技术监督等工作。 四、素质与能力分析表（表一）
篇一：关于材料导论的论文范文 虽然我已经进大材料专业两个多月，却由于种种原因，不能对材料这门基础学科有清楚的认识，甚至对于别人问我材料是干什么的，我也是尴尬地不能回答。在这10来次的课程中，我终于进一步认识到了材料学科的优势和发展前景，对于自己的未来也有了更多自信和期许。 材料共分为金属材料，无机非金属材料和高分子材料三大类。在这些课程中，教授们着重强调了无机非金属材料中的陶瓷材料。以前，我总认为陶瓷无非就是瓷碗，花瓶之类，却没想到它还会有那么多的化学特性和功能。实际上，陶瓷是瓷器和陶器的统称，它采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。大多数陶瓷具有良好的电绝缘性，因此大量用于制作各种电压的绝缘器件。陶瓷材料在高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。此外，它在防辐射方面也发挥着至关重要的作用在所有的材料中，最令我感兴趣的是功能材料。功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。 其中，太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点。随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，石油的枯竭几乎像一个咒语，给人类带来了不安。各国都开始力推可再生能源，其中开发和利用太阳能已成为可再生能源中最炙热的“新宠”，太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能资源丰富，而且免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。正是因为这些优点，太阳能光伏产业才蓬勃发展起来。相信在未来，太阳能电池会发挥越来越重要的作用。 尽管我国非常重视功能材料的发展取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地，却依旧和发达国家存在着、较大的差距。因此发达国家企图通过功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场。例如，高铁的一些关键材料还需从国外进口，每年都得花高达千亿的资金去购买这些材料，还必须满足他们各种要求，这对拥有万千专家学者的中国来说，这不能不说是一种悲哀。特别是我国国防用关键特种功能材料是不可能依靠进口来解决的，必须要走独立自主、自力更生的道路。如军事通信、航空、航天、激光武器等，都离不开功能材料的支撑。 如何在毕业后成为一位优秀的材料人，这是我们每个人都需要思考的问题，未来充满着未知，这一切都有待于我们的努力。首先，我们要有勤勉、认真、踏实的学习作风，我们所学的基础课程都是很朴实无华的内容，这就要求我们能静下心来，从一砖一瓦打基础做起，不可心浮气躁。其次，我们需要动手实验的实 践能力，任何的成果都要依靠理论和实验，用实验来验证理论，这就要求我们要有一定的动手能力，对于实验的操作、各种仪器的使用要有相当的了解。而且我们一定要有举一反三的创新能力，我们的目标就是在于如何研发出不同于前人的材料，制作新工艺和新方法，这样人类才能更好地利用科学来造福众生，才能使我们的世界越来越丰富多彩。另外，我们还要学习一定的软件知识。课上，老师教我们如何用软件来模拟物质结构，引起了我们极大的兴趣，如果我们将想要在材料方面大展身手，软件将是我们研究学习不可或缺的帮手。
alloy 合金atomic-scale architecture 原子尺度结构（构造）brittle 脆性的 ceramic 陶瓷composite 复合材料concrete 混凝土conductor? 导体crystalline? 晶态的devitrified 反玻璃化的（晶化的） ductility （可）延（展）性，可锻性electronic and magnetic material? 电子和磁性材料element 元素fiberglass 玻璃钢 glass 玻璃glass-ceramic 玻璃陶瓷/微晶玻璃insulator 绝缘体materials science and engineering 材料科学与工程 materials selection 材料选择metallic 金属的microcircuitry 微电路microscopic-scale architecture 微观尺度结构（构造）noncrystalline 非晶态的nonmetallic 非金属的oxide 氧化物periodic table 周期表plastic 塑性的、塑料polyethylene 聚乙烯polymer 聚合物 property 性能（质）refractory 耐火材料、耐火的semiconductor 半导体silica 石英、二氧化硅silicate 硅酸盐silicon 硅 steel 钢structural material 结构材料wood 木材 Chapter 7 aluminum alloy 铝合金gray iron 灰口铁amorphous metal 无定形金属high-alloy steel 高合金钢austenitic stainless steel 奥氏体不锈钢high-strength low-alloy steel 高强度低合金钢Brinell hardness number 布氏硬度值Hooke’s law 胡克定律carbon steel 碳钢 impact energy 冲击能cast iron 铸铁lead alloy 铅合金Charpy test Charpy试验low-alloy steel 低合金钢 cold working 冷作加工lower yield point 屈服点下限copper alloy 铜合金magnesium alloy 镁合金creep curve 蠕变曲线 malleable iron 可锻铸铁primary stage 第一（初期）阶段martensitic stainless steel 马氏体不锈钢secondary stage 第二阶段 modulus of elasticity 弹性模量tertiary(final)? stage 第三（最后）阶段modulus of rigidity 刚性模量 dislocation climb 位错攀（爬）移nickel alloy 镍合金ductile iron 球墨铸铁nickel-aluminum superalloy 镍铝超合金 ductile-to-brittle transition temperature 韧性-脆性转变温度nonferrous alloy 非铁合金ductility （可）延（展）性，可锻性 plastic deformation 塑性变形elastic deformation 弹性变形Poission’s ratio 泊松比engineering strain 工程应变 precious metal 贵金属engineering stress 工程应力precipitation-hardened stainless steel 沉淀(脱溶)硬化不锈钢fatigue curve 疲劳曲线rapidly solidified alloy 速凝合金/快速固化合金fatigue strength (endurance limit) 疲劳强度（耐久极限）refractory? metal 耐火（高温）金属 ferritic stainless steel 铁素体不锈钢Rockwell hardness 洛氏硬度ferrous alloy 铁基合金shear modulus 剪（切）模量 fracture mechanics 断裂机制shear strain 剪（切）应变fracture toughness 断裂韧性shear stress 剪（切）应力 gage length 标距（长度），计量长度，有效长度solution hardening 固溶强化galvanization 电镀，镀锌steel 钢 strain hardening 应变强化white iron 白铁，白口铁superalloy 超合金wrought alloy 可锻（锻造、轧制）合金tensile strength 拉伸强度yield point 屈服点titanium alloy 钛合金yield strength 屈服强度tool steel 工具钢Young’s modulus 杨氏模量toughness 韧性 zinc alloy 锌合金upper yield point 屈服点上限 Chapter 8 annealing point 退火点linear coefficient of thermal expansion线性热膨胀系数refractory 耐火材料borosilicate glass 硼硅酸盐玻璃expansion 膨胀silicate 硅酸盐brittle fracture 脆性断裂magnetic ceramic 磁性陶瓷silicate glass 硅酸盐玻璃clay 粘土 melting range 熔化（温度）范围soda-lime silica glass 钠钙硅酸盐玻璃color 颜色modulus of rupture 断裂模量softening point 软化点cosine law 余弦定律network former 网络形成体specular reflection 镜面反射creep 蠕变netwrok modifier 网络修饰体/网络外体 static fatigue 静态疲劳crystalline ceramic 晶态陶瓷nonoxide ceramic 非氧化物陶瓷structural clay product 粘土类结构制品 diffuse reflection 漫反射nonsilicate glass 非硅酸盐玻璃surface gloss 表面光泽E-glass 电子玻璃（E玻璃） nonsilicate oxide ceramic 非硅酸盐氧化物陶瓷tempered glass 钢化玻璃electronic ceramic 电子陶瓷nuclear ceramic 核用陶瓷 thermal conductivity 热传导率enamel 搪瓷nucleate 成（形）核thermal shock 热震Fourier’s law 傅立叶定律Opacity 乳浊transformation toughening 相变增韧fracture toughness 断裂韧性optical property 光学性质translucency 半透明 Fresnel’s formula Fresnel公式partially stabilized zirconia ??部分稳定氧化锆transparency 透明glass 玻璃polar diagram 极坐标图viscosity 粘度glass-ceramic 玻璃陶瓷/微晶玻璃pottery 陶器（制造术）viscous deformation 粘性变形 glass transition temperature 玻璃转变温度pure oxide 纯氧化物vitreous silica 无定形二氧化硅/石英玻璃glaze 釉 reflectance 反射（率）whiteware 白瓷Griffith crack model Griffith裂纹模型refractive index 折射率working range 工作（温度）范围intermediate 中间体/中间的
授课教师命题教师或命题负责人签字付玉彬 年月日 院系负责人签 字年月日 共3页第2页
中国海洋大学2007-2008学年第2学期期末考试试卷
材料科学与工程院《无机非金属材料概论》课程试题(A卷) 共3页第3页 四．名词解释（每题2分，共12分） 1，材料硬度；答:用来表示固体材料软硬程度的力学性能指标，表示材料表面局部区域抵抗压缩和断裂的能力。 2，高温蠕变性；答：无机非金属材料在常温下呈脆性，但在高温下承受小于其极限强度的某一恒定荷重时，会产生塑性变形。变形量随时间增长而逐渐增加，甚至会使材料破坏，此即高温蠕变。 3，耐火度；答：材料在高温下达到特定软化程度时的温度。 4，热震稳定性（热稳定性）；答：指材料承受温度的急剧变化活在一定温度范围内冷热交替变化而不致破坏的能力。 5，水玻璃的模数；答：分子式中二氧化硅与氧化钠活氧化钾摩尔数的比值 6，混练；答：是两种以上不均匀物料的成分与颗粒度均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程。 五．简答与例举题（每题3分，共18分） 1，简要比较玻璃态结构的微晶学说和不规则网络学说，并概括其结构特点。 答微晶学说认为，玻璃是由无数微晶体组成，晶子是具有变形晶格的有序排列区域，分布在无定形介质中，从“晶子”到无定形部分是逐渐过度的，两者无明显界限。 它强调玻璃的微观不均匀性、不连续性和有序性；不规则网络学说则认为，玻璃是由硅氧四面体为结构单元的三度空间网络所组成，，但其排序不像晶体那样有序，而是完全无规则的，缺乏对称性与周期性的重复，它主要强调玻璃结构的连续性、无序性和均匀性。 2，简述多晶材料中玻璃相的作用和分布形式。 作用：1，填充气孔与空隙，把多晶材料内松散的晶粒结合在一起，降低烧成温度， 3, 举例说明如何克服无机非金属材料的脆性，改善韧性，提高强度。
《无机非金属材料的主角──硅》教学设计 北京潞河中学孟祥雯 1．指导思想与理论依据 高中化学新课程着眼于学生发展、社会发展和学科发展的需要，强调密切联系社会生活实际，关注化学发展的前沿，注重化学与生活、社会、技术之间的相互影响和相互联系，高度重视实验与探究，倡导自主、探究、合作的学习方式。 因此，本节课在内容安排上突破传统的物质中心模式，不再追求元素化合物知识系统（存在、组成、结构、性质、制法、用途）的完整，而是注重STS教育，从学生已有的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中，体现其社会应用价值。这样的学习顺序符合学生的认知规律，有利于学生的学习。 2．教学内容分析 （1）主要内容 本课时位于化学必修1的第四章第一节，主要内容是二氧化硅和硅酸。本节课的主线是： 本节课重点介绍了硅酸凝胶的制取方法、硅胶的用途以及二氧化硅的重要性质和用途。 （2）地位与作用 硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅酸盐──硅酸──二氧化硅(硅的亲氧性)──硅单质(应用)”的纵向学习方法，有别于第三章的横向对比学习法，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料，同时，也为以后学习选修模块2 “化学与技术”中的第三单元“化学与材料的发展”奠定了知识基础。 本节内容与生产生活、材料科学、信息技术等联系较为密切，知识面广，趣味性强，能使学生真正认识化学在促进社会发展，改善人类的生活条件方面所起的重要作用，全面地体现了化学学科的社会应用价值。通过本节的学习，有利于贯彻STS教育的观点，激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。 （3）教材处理 本节课从生活中常见的干燥剂入手，创设问题情景，激发学生的学习兴趣和求知欲，进而主动接受学习任务；通过探究实验，体验硅酸的制取，进一步了解硅胶和变色硅胶；通过对比碳和硅原子结构的相同点和不同点，认识二氧化硅的结构，采用比较的方法学习SiO2的化学性质，并把硅及其化合物在信息技术、材料化学等领域的应用和发展融合在性质的介绍中，从而让生活在信息技术时代的学生体会到常见硅及其化合物知识的价值，深刻理解硅成为无机非金属材料的主角的原因，激发学生对材料科学的兴趣和求知欲望，全面体现化学课程的科学教育功能。 本节课也为不同层次的学生设计了不同的教学目标，基础较弱的学生把重点放在课前的预习和课堂上的性质对比教学中，而学有余力的优秀学生可以在课后对课堂上没有深入研究的一些问题进行挖掘和拓展，如将硅及其化合物的结构理论知识、在材料领域中的应用等作为拓展性内容，通过查阅资料、讨论等方法进行更深入的学习。 3．学生情况分析 （1）本节课的教学对象为高一学生，学生已有知识和未知知识分析： （2）学生学习本单元可能会遇到的障碍点
《无机非金属材料概论》课程教学大纲 第一部分：课程设置概述 一、课程定位 1．课程性质 无机非金属材料概论是建筑装饰材料及检测专业的一门主干课程，是建筑装饰材料管理和产品质量控制人员检验和控制产品质量，进行产品质量管理、合理地处理生产过程中出现的问题所必备的基本知识和能力。 本课程的实践性较强，与检测、生产和工程实际结合紧密，需要学生较多地参与教学活动。 2．课程作用 培养学生掌握无机非金属材料结构、性能以及制备方面的知识和能力。 二、课程教学目标 1．能力目标 （1）具有熟练地掌握材料性能、用途和生产工艺基本知识的能力； （2）具有一定的生产工艺技能； （3）具有设备使用、维护的能力以及相应的产品生产技术和检测技能。 2．知识目标 （1）掌握玻璃的结构、性能以及制备工艺； （2）掌握陶瓷的结构、性能以及制备工艺； （3）掌握水泥的结构、性能以及制备工艺； （4）掌握耐火材料的结构、性能以及制备工艺； 3．素质目标 培养学生树立严谨、认真、刻苦的学习态度，养成善于观察周围事物，及时发现相互间的差异，积极接受新鲜事物的素质。 三、课程教学设计
本课程主要讲授水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料方面的知识内容，教学上以理论教学为主，以参观和现场教学为辅。主要是通过各种有效的教学方法向学生介绍各种水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料产品性能、生产工艺、检测方法和施工应用，增加学生对生产工艺、生产设备和检测要求的感性认识。 第二部分：课程教学内容纲要 一、课程教学内容学时分配表 《无机非金属材料概论》课程教学内容学时分配见表551620-1。 《无机非金属材料概论》课程教学内容学时分配表表551620-1 二、课程教学内容纲要 （一）绪论 1、教学要求 了解无机材料的发展历史和发展方向；材料的分类及功能；掌握各种材料材料的物理、力学性能。 2、教学内容 材料的发展历史和发展方向；材料的分类及功能；各种材料材料的物理、力学性能。
一概述 1.材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质。材料性能关系到材料的应用材料含义在于应用，材料的什么决定应用的概念和设计，决定了应用的基础——综合的性能决定最终产品的形态和应用…… 2.材料研究的核心问题：以材料的结构和性能为研究对象，并重点研究结构与材料性能之间的关系，为材料性能的改进和新材料的开发提供指导。 3材料结构层次：原子结构，晶体结构——功能材料密切相关；显微结构，微观组织——结构材料密切相关；宏观结构——复合材料相关；、 4材料的电子结构——指材料中的电子分布和状态，它不同于单个的分子和原子的电子结构，因为这两者不是长程的完整的材料。它是决定材料晶体结构的主要和本质原因。 5. 电子波动反映到原子中，为驻波。 6.现代材料结构和性能测量的重要原理和基础：X光衍射和电子显微技术——微观结构，磁性分布和能隙空间分布等等，其中大都以微观过程或性能直接体现了量子效应和作用…… 7.量子理论是解决电子结构的惟一工具。是以能量的量子化和波函数概念为核心的，可依照薛定额方程确定的第一性原理分析方法。 二、晶体结构 1晶体的特征：均匀性；各向异性；自发地形成多面体外形；晶体具有明显确定的熔点；晶体的对称性；晶体对X射线的衍射； 2晶体的宏观特性是由晶体内部结构的周期性决定的,即晶体的宏观特性是微观特性的反映。 3晶体结构即晶体的微观结构，是指晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列情况 4晶体与非晶体的最本质差别在于组成晶体的原子、离子、分子等质点是规则排列的（长程序），而非晶体中这些质点除与其最近邻外，基本上无规则地堆积在一起（短程序）。晶体与非晶体之间的主要差别在于它们是否有三维长程点阵结构。 5晶体――原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律呈周期性地排列构成的固体 6固体分类(按结构)――晶体:长程有序；非晶体:不具有长程序的特点,短程有序；准晶体:有长程取向性，而没有长程的平移对称性。 7在晶体中适当选取某些原子作为一个基本结构单元，这个基本结构单元称为基元，基元是晶体结构中最小的重复单元，基元在空间周期性重复排列就形成晶体结构。晶格+基元=晶体结构 8晶体的内部结构可以概括为是由一些相同的点子在空间有规则地做周期性无限分布，通过这些点做三组不共面的平行直线族，形成一些网格，称为晶格(或者说这些点在空间周期性排列形成的骨架称为晶格)。9取一格点为顶点，由此点向近邻的三个格点作三个不共面的矢量，以此三个矢量为边作平行六面体即为固体物理学（简称原胞）。 10结晶学原胞（简称单胞）构造：使三个基矢的方向尽可能地沿着空间对称轴的方向，它具有明显的对称性和周期性。 11维格纳--塞茨原胞构造：以一个格点为原点，作原点与其它格点连接的中垂面(或中垂线)，由这些中垂面(或中垂线)所围成的最小体积(或面积)即为W--S原胞。特点：它是晶体体积的最小重复单元，每个原胞只包含1个格点。其体积与固体物理学原胞体积相同。 12原胞与分类—7大晶系 晶系晶轴轴间夹角实例 立方 a = b = c α=β=γ= 900Cu, NaCl 四方 a = b ≠ c α=β=γ= 900Sn, SiO2 正交 a = ≠ b ≠ c α=β=γ= 900I2, BaCO3 三方 a = b = c α=β=γ≠ 900As, Al2O3 a = b ≠ c α=β= 900，γ = 1200 单斜 a ≠ b ≠ c α= γ= 900，β≠ 900KClO3 三斜 a ≠ b ≠ c α≠ β≠ γ≠ 900 K2CrO7 六方 a = b ≠ c α=β= 900，γ =1200 Mg,CuS
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）
第四章：无机非金属材料 本章主要内容 无机非金属材料概论 结构陶瓷材料 功能陶瓷材料 传统日用、建筑材料 什么是无机非金属材料 金属材料和有机高分子材料以外的固体材料通称为无机非金属材 料。 主要特性： 熔点高、硬度高、化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐氧 化、弹性模量大、强度高。一般为脆性材料 陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的结合键 陶瓷材料的组成相的结合键为离子键（MgO、Al2O3）、共价键（金 刚石、Si3N4）以及离子键与共价键的混合键 以离子键结合的晶体称为离子晶体。离子晶体在陶瓷材料中占有很 重要的地位。它具有强度高、硬度高、熔点高、等特点。但这样的 晶体脆性大，无延展性，热膨胀系数小，固态时绝缘，但熔融态可 导电等特点。金属氧化物晶体主要以离子键结合，一般为透明体。 以共价键结合的晶体称为共价晶体。共价晶体具有方向性和饱和性， 因而共价键晶体的原子堆积密度较低。共价键晶体具有强度高、硬 度高、熔点高、结构稳定等特点。但它脆性大，无延展性，热膨胀 系数小，固态、熔融态时都绝缘。最硬的金刚石、SiC、Si3N4、BN 等材料都属于共价晶体。 陶瓷材料的相组成 晶体相 晶体相是陶瓷材料最主要的组成相，主要是某些固溶体或化合物， 其结构、形态、数量及分布决定了陶瓷材料的特性和应用。晶体相 又分为主晶相、次晶相和第三相。陶瓷中晶体相主要有含氧酸盐（硅 酸盐、钛酸盐等）、氧化物（MgO、Al2O3）、非氧化物（SiC，Si3N4） 等。 硅氧四面体是硅酸盐陶瓷中最基本的结构单元。
玻璃相 玻璃相是陶瓷材料中原子不规则排列的组成部分，其结构类似于玻 璃。 玻璃相的作用是：将分散的晶体相粘结起来，填充晶体之间的空隙， 提高材料的致密度；降低烧成温度，加快烧结过程；阻止晶体转变、 抑止晶粒长大。 玻璃相对陶瓷强度、介电常数、耐热性能是不利的。 气相（气孔） 陶瓷中气孔主要是坯体各成分在加热过程中单独或互相发生物理、 化学作用所生成的空隙。这些空隙可由玻璃相来填充，还有少部分 残留下来形成气孔。 气孔对陶瓷的性能是不利的。它降低材料的强度，是造成裂纹的根 源。 陶瓷材料的晶体缺陷 点缺陷 陶瓷材料晶体中存在的置换原子、间隙原子和空位等缺陷称之为点 缺陷。陶瓷材料的很多性质如导电性与点缺陷有直接关系。此外， 陶瓷材料的烧结、扩散等物理化学过程也与点缺陷有关。 线缺陷 位错是陶瓷材料晶体中存在线缺陷。陶瓷材料中位错形成所需要的 能量较大，因此，不易形成位错。陶瓷材料中位错密度很低。 陶瓷材料主要是离子键和共价键。这两种结合键造成位错的可动性 降低。当位错滑移事，离子键中同号离子相斥，导致离子键断裂； 而共价键的方向性和饱和性，具有确定的键长和键角，位错的滑移 也会导致共价键的破断。 面缺陷 陶瓷材料一般是多晶材料。多晶材料中存在的晶界和亚晶界就是陶 瓷材料中的面缺陷。 我们知道晶粒细化可以提高材料的强度。晶界对金属材料和陶瓷材 料强度的提高作用机理是不同的。对金属材料来说，晶界阻碍位错 的运动，从而强化了材料；而对陶瓷材料来说，利用晶界两侧晶粒 取向的不同来阻止裂纹的扩展，提高强度 陶瓷材料的性能特点 力学性能 硬度 陶瓷的硬度很高，多为1000Hv～1500Hv（普通淬火钢的硬度500～800Hv）。陶瓷硬度高的原因是离子晶体中离子堆积密度大、以及共 价晶体中电子云的重叠程度高引起的。 刚度 陶瓷的刚度很高。刚度是由弹性模量衡量的，而弹性模量又反映其 化学键的键能。离子键和共价键的键能都要高于金属键，因此陶瓷 材料的弹性模量要高于金属材料。 强度 陶瓷材料的强度取决于键的结合力，理论强度很高。但陶瓷中由于
1. 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。 2. 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。 3.IM :铝率又称铁率，其数学表达式为： IM=Al2O2 /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。 4. 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。 5. 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x CaF2含量）/原料总量X 100% 1. 水硬性胶凝材料：和水成浆体后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化的胶凝材料。如各种水泥等 2. 贱烧：指物料经过高温，合成某些矿物入水泥、水泥熟料，矿物等）或 使矿物分解获得某些中间产物〔如石灰和黏土熟料）的过程。 4. 玻璃熔化：玻璃配合料经过高温加热转变为化学组成均勾的、无气泡的、并复合成型要求的玻璃液的过程 3. 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。 5. 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。
4. 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 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、人素化合物、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. 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 3. 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、耐火材等 4. KH: KH= （CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3 ） /2.8SiO2 石灰饱和系数KH是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（C3S+C3S）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。） 5. 澄清剂：凡在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃粘度，促进排除玻璃液中气泡的物质称为澄清剂 2.玻璃：玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的非晶态固体。其内能和构性炳局于相应的晶体，其结构为短程有序，长程无序 4.SM: SM=SiO2/Al2O3+Fe2O3 硅率是表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比。（表示了熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例） 5. 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。
无机非金属材料导论期末论文 王继阁无机非1009404094 一、课程内容总结 全书一共分为八章内容，前两章从物理、化学角度介绍无机非金属材料的微观结构，以及热学、力学、电磁学等方面性能的知识，从而为下面章节知识的展开作下了铺垫。3~4章介绍了从一般无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥，到6~7章的特殊无机非金属材料：耐火材料、无机非金属复合材料，最后一章介绍了新型无机非金属材料：功能无机非金属材料。 无机非金属的结构在课程旳学习中，陶瓷一般分为传统陶瓷和新型陶瓷，最主要的区别是新型陶瓷是具有特殊的功能的陶瓷。陶瓷制备过程包括原料的制备、成坯、烧结等步骤。陶瓷的性能取决于结构组织，通过合理的制作工艺，可以做到对产品的结构进行一定程度的控制。也是由于传统陶瓷结构的疏松，而决定了其大多应用于建筑上对材料要求不高的领域。而新型陶瓷因其取材种类的繁多、制备工艺的突破而实现了各种性能及应用范围。在氧化物陶瓷中有氧化铝陶瓷、氧化铍、氧化钙、氧化锆、钛酸钙、钛酸镁、钛酸钡。非氧化物陶瓷则包括金刚石和石墨、碳化硅、氮化硅、氮化硼等。 玻璃的狭义定义是熔融物冷却过程中不发生结晶的无机物质。所以玻璃无晶体结构，不具有各向异性的特点。玻璃形成的方法有1.熔体冷却法2.气相冷却法3.固态法4溶郊凝胶法。对于玻璃的结构理论存在很多说法，有无序密堆硬球模型、无规则线团模型、晶子模型、无规则网络模型、玻璃结构近程有序论。我们最常见的硅酸岩玻璃是传统氧化物玻璃的一种，其他有硼酸盐玻璃，磷酸盐玻璃，锗酸盐玻璃。传统的玻璃已经不能满足现实的需要，而以重金属为基础组分形成的非传统氧化物玻璃满足了其在其他方面的需要。 以及玻璃中的非氧化物玻璃、微晶玻璃、金属玻璃。 对于水泥这一章节，介绍了水泥的原料及化学反应机理，水泥的生产工艺及流程。并举例硅酸三、二钙，硅酸三钙、铁铝酸四钙，玻璃相方面介绍了硅酸盐水泥的结构特征。硅酸盐水泥的水化和硬化，研究的是水泥调配和使用过程中的化学反应过程。对于其它品种的水泥，相铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥已经超越了传统水泥的在很在硬化时间，硬化强度等方面。 第六章介绍了耐火材料，耐火材料从不同的角度有不同的分类方法。从耐火材料的组成可以分为，硅质制品，镁质制品、铬质制品、碳质制品、锆质制品等。耐火材料主要成份为sio2,除此以外，还有一些杂质及添加成分以降低烧成温度。耐火材料的性能很大程度上取决于耐火材料的组织结构，材料中的气孔密度，体积密度，真密度，透气度都是表征材料的重要参数。 定型耐火材料包含了硅质耐火材料、硅酸铝制耐火材料，碱性耐火制品。特种制品，熔铸制品。及不定型耐火材料等。 第七章介绍了无机非金属符合材料，无机复合材料即两种或两种以上的化学性质相同的组成的材料。无机复合材料由基体和增强体组成。一般增强方法为纤维增韧和颗粒增韧。按照属性又可分为金属纤维增强材料，无机非金属增强材料。颗粒增强无机非金属基符合材料，金属陶瓷复合材料、碳陶复合材料。 第八章介绍了功能无机非金属材。功能无机非金属材料及在光电磁热等
第二篇无机非金属材料工程基础 第三章无机非金属材料工程概论 本章内容及要求 1.本章共三节，教授课时2学时，通过本章学习，要掌握无机非金属材料生产工艺过程的共性和特性。 3.1 概述 3.2 无机非金属材料生产工艺过程的共性 3.3 不同类型无机非金属材料生产过程的特性 2.重点是无机非金属材料生产工艺过程的共性。 3.要求： ①掌握无机非金属材料生产工艺过程的共性； ②掌握几种典型无机非金属材料生产工艺过程的特性； ③了解无机非金属材料的分类和发展简史。 具体内容 第一节概述 一、无机非金属材料定义与分类 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、硫酸盐、碳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。与有机高分子材料和金属材料并列的三大类型材料之一。 在晶体结构上，无机非金属材料的元素结合力主要为离子键、共价键或离子—共价混合键。这些化学键所特有的高键能、高键强度赋于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，分类方法较多，但还
没有一个统一而完善的分类方法。可以按无机非金属材料所含化学成分和矿物组成分类、按材料性能（功能）分类、按材料用途分类、按材料内部结构和生产工艺特点分类等，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与冶金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我们的生活密切相关，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指20世纪中期以后发展起来的、具有特殊性能和用途的无机非金属材料。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 crystal)、无机涂层(inorganic coating)、无机纤维(inorganic fibre)和功能矿物材料（non—metallic materials）等。 二、无机非金属材料发展简史 传统的硅酸盐材料一般是指以天然的硅酸盐矿物（粘土、石英、长石等）为主要原料，经粉磨、混合、成型及高温窖烧制而成的一大类材料，故又称窑业材料，包括日用陶瓷、一般工业用陶瓷、普通玻璃、水泥、耐火材料等。这类材料具有非常悠久的历史。从远古旧石器时代的石器工具，原始部落所制作的粗陶器，中国商代开始出现的原始瓷器和上釉的彩陶，东汉时期的青瓷，经过唐、宋、元、明、清不断发展，已达到相当高的技术和水平，并成为中华民族的瑰宝。与此并行发展的耐火材料（粘土质和硅质材料），从青铜器时代、铁器时代到近代钢铁工业的兴起，都起过关键的作用。距今五六千年前的古埃及文物中即发现有绿色玻璃珠饰品，中国白色玻璃珠亦有近3000年的历史。17世纪以来，由于用工业纯碱代替天然草木灰与硅石、石灰石等矿物原料生产钠钙硅酸盐玻璃，各种日用玻璃和技术玻璃迅速进入普通家庭、建筑物和工业领域。 在距今五六千年的史前和古代建筑中已大量使用石灰和石膏等气硬性胶凝材料，公元初期有了水硬性石灰和火山灰胶凝材料。但是用人工方法合成硅酸盐水泥制品还只有100多年的历史。19世纪初，英国人J.阿斯普丁(Aspdin)发明用硅酸盐矿物和石灰原料经高温煅烧制成波特兰水泥（portlamd cement）（又称硅酸盐水泥），从而开始了高强度水硬性胶凝材料的新纪元。