无机非金属材料学-复
习
《无机非金属材料学》复习题2014.12
玻璃：
1.名词解释：桥氧，非桥氧，网络形成体，网络外体，网络中间体，三T图，T K-
100，硼氧反常性，混合碱效应（双碱效应）。
三T图：(温度-时间-转变)
硼氧反常性：在R2O-B203二元玻璃中，碱金属氧化物提供的氧，可使硼从三配位转变成四配位，从而加强了网络，使玻璃的各种物理性质出现极值，这种现象称为“硼氧反常性”。
Tk-100：电子玻璃体积电阻率为100MΩ·cm时的温度(Tk-100)
2.无机非金属材料与其它材料相比在结构性能上有哪些特点？
相对于金属键，共价键与离子键具有较高的能量，约高出金属键键能的一倍左右，所以，离子键或共价键构成的无机非金属材料一般熔点高、硬度高，脆性大，透明度
高，导电性低。具有金属键的金属材料有弹性，可延展，导电性高，透明度低。由于共价键的晶体的配位数比离子晶体还要小，所以共价键的晶体的熔点、硬度比离子晶体还要高。
碳化物的离子键成分约占5~25%，氮化物的离子键成分约占20~40%，硼化物的离子键成分约占5~10%。
3.什么是玻璃态物质的四个通性？
各向同性；介稳性；性质变化的连续性和渐变性；没有固定的熔点
4.Tg-Tf玻璃转变温度区域对玻璃的结构、性质有何意义？
在转变温度区域内的任一温度，玻璃熔体有对应于该温度的平衡结构。温度越低，粘度越大，达到平衡结构的速度越慢，需要的时间越长。因此，固态玻璃的性质与冷却速度有关，冷却速度越快，玻璃结构偏离平衡结构的程度越大，导致玻璃结构疏松，使玻璃密度、折射率等性质下降，冷却速度减慢，密度、折射率等性质上升，所以说固态玻璃的性质是相对的，并不是一个常数。
5.解释晶子学说和无规则网络学说。
无规则网络学说：原子在玻璃中和在晶体中的作用是相同的，应形成连续的、三维空间的网络，但在玻璃中是不规则的，非周期性的，因而玻璃的内能大于晶体的内能，而晶体的结构是规则的、周期性的。
晶子学说：在玻璃中存在着有规则排列的微小区域，这种有规则排列的微小区域与晶体的晶格相比又是极度变形的，他是相对的，距晶子中心的距离越远，不规则程度越显著。
无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性，无序性和均匀性，而晶子学说则比较强调玻璃的微观不均匀性和有序性。
当前比较统一的看法是:玻璃结构具有近程有序，远程无序的特点。
6.石英玻璃具有哪些结构、性能特点？
1. [Si04]是熔融石英和结晶态石英的基本机构单元，
2. Si-O键是极性共价键，
3. Si-O键的键能非常大，
4. [Si04]正负电荷重心重合，不带极性，
5. [Si04]以顶角相连。
6.性能：石英玻璃粘度大，机械强度高，热膨胀系数小，耐热耐化学稳定性好。
Na2O - SiO2二元系统玻璃：石英玻璃中，加入R2O使氧的比值增加，玻璃中的氧不可能由两个硅原子所共用，开始出现一个硅原子键合的氧原子，即非桥氧，使硅氧网络发生断裂，结果使玻璃结构减弱、疏松，导致玻璃的物理化学性能下降，如粘度、膨胀系数等。
7.氧化钙加入玻璃中一般来说会削弱玻璃的结构，但在钠硅玻璃中加入氧化钙反而加
强了玻璃的结构，这是为什么？此时形成的Na2O-CaO- SiO2玻璃系统非常实用，又是为什么？
8.玻璃中氧化物分成哪三类？常见的玻璃网络生成体有哪些（至少三种）？
分类：（1）网络形成体：能单独形成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的网络体系（2）网络外体：凡不能单独生成玻璃，一般不进入网络而是处于网络之外（3）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
SiO2 B2O3 P2O5 GeO2 As2O5
9.玻璃中加入少量Al2O3的作用？
在玻璃中加入少量的Al2O3，可以夺取非桥氧形成「AlO4」，进入硅氧网络，把断网连接起来，使玻璃结构趋于紧密，从而降低了玻璃的结晶倾向，抑制分相，Al2O3的
加入还可以提高玻璃的化学稳定性，热稳定性，机械强度等性能，Al2O3还可以减轻玻璃对耐火材料的侵蚀。
10.玻璃生成的热力学条件：一般来说，同组分的晶体与玻璃的内能差别越大，玻璃越
容易结晶，越难形成玻璃。
11.生成玻璃的关键是什么？与哪些因素有关？
从动力学上看，生成玻璃的关键是熔体的冷却速度(粘度增大的速度)。
冷却速度与哪些因素有关？
熔体数量，产品大小、厚薄
冷却方式：倾注，喷涂，
冷却介质：铁板，油，水或液态氨等
·影响玻璃生成的因素
Ⅰ.热力学条件：
—有降低内能向晶态转变的趋势，玻璃是不稳定的或亚稳的。
—一般来说，同组分的晶体与玻璃的内能差别越大，玻璃越容易结晶，越难形成玻璃。
Ⅱ.动力学条件
—玻璃析晶必须克服一定的势垒：成核所需建立新界面的界面能+晶核长大所需的质点扩散的活化能
—生成玻璃的关键是熔体的冷却速度(粘度增大的速度)。
Ⅲ.晶体化学条件
—熔体的聚合程度越大，化学键越强，越不易破坏，越不易形成有规则的排列，因此越容易形成玻璃。12.如何理解泰曼将玻璃析晶分为晶核生成与晶体生长两个过程。
泰曼认为：玻璃的形成是由于过冷液体中晶核生成最大速度对应的温度低于晶体生长最大速度对应的温度所致。熔体冷却过程中，首先降到晶体生长最大速率所对应的温度，这时玻璃中晶核数量较少，不至于使玻璃析晶，然后再降到晶核生成最大速率所对应的温度，这时玻璃中有可能产生大量晶核，但此时的温度低于晶体生长最佳温度，致使晶核难以长大。
晶核生成最大速率与晶体生长最大速率所对应的温度之间的温差越大，越易形成玻璃；反之，越易析晶。
在均匀成核中，存在一临界成核半径，其值越小晶核越易形成，玻璃越易析晶。
玻璃成核剂的选择：一般来说，成核剂和初晶相之间的界面张力越小，晶格常数越接近，成核就越容易。
贵金属作为玻璃的晶核剂：金属颗粒一般要达到8~10nm，才能诱导主体玻璃析晶。
13.成核剂分成哪三类、原理？常用的成核剂有哪些？
Ⅰ. 贵金属盐类
成核原理：贵金属盐类熔于玻璃后，高温时，贵金属以离子状态存在，低温时，吸收电子而成原子状态，因溶解度小，热处理后而析出金属胶粒
晶格参数相近，小于15%易于成核
金属胶粒大小，一般在8—15nm
AgCl,AgNO3,AuCl,CuCl2
Ⅱ. 氧化物
成核原理：氧化物成核剂电荷高，场强大，对玻璃的结构有较大的积聚作用，从而导致玻璃分相、结晶。
五氧化二磷、氧化锆、氧化钛
Ⅲ. 氟化物
成核原理：氟化物加入导致硅氧键断裂，结构减弱，促使玻璃成核、晶化，产生结晶状的沉淀物，即氟化物晶核
CaF2 、Na3AlF6 、Na2SiF6
14.什么是玻璃的分相？
玻璃分相的原因？在硅酸盐熔体中，桥氧离子与硅离子以硅氧四面体的形式结合，并按本身的结构要求进行了排列。如果系统中加入其它阳离子，那么这些阳离子也力图将氧原子吸引到自己周围，按本身的结构要求进行排列。双方对氧离子的争夺，结果产生分相。
分相对玻璃性质的影响？1.对具有迁移性能的有关性质会产生影响，如粘度、电导、化学稳定性等，2.对具有加和性能的有关性质影响较小，如密度、折射率、热膨胀系数、弹性模量等。
分相的特点：分相是不混溶现象，分相区一般可从几个纳米至几百个纳米，因而属于亚微观结构不均匀性。
相同组成的玻璃如热处理条件不同，可以出现连通结构或球形孤立滴状结构。15.玻璃产生析晶的因素？
1.玻璃组成是引起玻璃析晶的内因。
2.玻璃结构。
3.玻璃分相对玻璃析晶也有一定作用。４.工艺因素：原料成分波动、配合料称量误差、混料不匀等。
16.玻璃粘度与组成的关系？玻璃粘度与温度的关系？
转变点，应变点，软化点对应的粘度分别为：1012.4，1013.6，107.6 Pa.S。
17.玻璃的密度与组成、温度、热历史的关系？
玻璃密度与温度关系：
玻璃密度与温度关系：随着温度的升高，玻璃密度下降
玻璃密度与热历史的关系：在退火温度范围内，玻璃的密度与退火温度、保温时间、降温速度呈现比较复杂的关系，可以指出如下规律：
(1)玻璃从高温状态冷却时，淬火(急冷)玻璃比退火(缓冷)玻璃的密度低；
(2)在一定退火温度下，保温一定时间后，玻璃的密度趋向平衡，而淬火玻璃处于较大的不平衡状态；
(3)冷却速度愈快，偏离平衡密度的温度愈高，其瓦温度也愈高。
18.影响玻璃机械强度的主要因素？提高玻璃的强度的方法？
1)玻璃的化学组成
a)桥氧越多，强度越高：在玻璃结构中，桥氧形成的键要比非桥氧形成的键强得多。
b)化学组成：玻璃的化学组成是决定玻璃强度的重要因素
i.各氧化物对玻璃抗张强度的作用
CaO>B2O3>BaO>Al2O3>SiO2>PbO>K2O>Na2O>(MgO,Fe2O3)
ii.各氧化物对玻璃抗压强度的作用
Al2O3>SiO2(MgO,ZnO)>B2O3>Fe2O3>BaO(CaO,PbO)
c)高电荷阳离子：因较高的场强而比低电荷阳离子与氧离子结合的键强得多。
2)玻璃的微不均匀性
3)玻璃的宏观缺陷
4)玻璃的表面微裂纹
5)玻璃使用环境的活性介质
6)玻璃的使用温度
7)玻璃中的应力
8)玻璃的疲劳现象
9)随着玻璃几何尺寸的减小，试样表面和内部的缺陷生成的几率也随之减小，因而强度提高
·提高玻璃强度的方法：(1)表面脱碱(2)火抛光 (3)化学腐蚀(4)物理钢化 (5)化学钢化 (6)表面涂层(7)微晶化或制成复合材料
19.玻璃的膨胀系数、电阻率与组成、温度、热历史之间的关系？
--膨胀系数（P21;）
--电阻率(或电导率)的主要因素：
(1)组成
·R2O和RO对电阻率的影响
·B2O3对电阻率的影响
·Al2O3对电阻率的影响
·阳离子与玻璃电阻率的一般规律(1.玻璃网络的断裂程度；2.阳离子的本身大小：R2O和RO的阳离子半径小、浓度高，电导率上升，电阻率下降；3.其它阳离子的影响；4.混合碱效应(双碱效应)：半径相差越大，双碱效应越明显、温度上升，双碱效应逐渐减弱 )
(2)温度
温度上升，电导率上升，电阻率下降；Tg以上，电导率急速上升。
电真空玻璃常用T K-100表示玻璃的绝缘性能
(3)热处理
当玻璃中有应力存在时，电导率增加
未退火玻璃的电导率约为退火玻璃的三倍
电导率：淬火玻璃＞未退火玻璃＞退火玻璃
20.玻璃的化学稳定性：
高碱玻璃的耐酸性小于耐水性，高硅玻璃的耐酸性大于耐水性。
温度上升10℃,侵蚀介质对玻璃的侵蚀速度增加50~150%。
21.玻璃折射率：
玻璃的密度越大，光在玻璃中的传播越慢，折射率越大，反之密度越小，则折射率越小。
离子极化率越高，摩尔折射度越大，玻璃折射率越高。
22.玻璃配方中常用的辅助原料有哪些？常用的玻璃着色剂、澄清剂、乳浊剂、氧化剂
有哪些？
（P30）玻璃的辅助原料:
a) 1.澄清剂（氧化物，硝酸盐，硫酸盐，氟化物等）
b) 2.着色剂
c) 3.脱色剂
d) 4.氧化剂和还原剂（氧化剂：氧化物，硝酸盐等；还原剂: 碳，酒石酸钾等）
e) 5.乳浊剂
f) 6.碎玻璃
23.过渡金属离子着色机理：
过渡金属在玻璃中以离子状态存在，它们的价电子在不同能级间跃迁，由此引起对可见光的选择性吸收，导致着色。
24.玻璃熔制过程中可分为哪五个阶段？硅酸盐形成阶段的特征，发生哪些物理化学反
应？
玻璃的熔制过程分为:1.硅酸盐形成阶段 2.玻璃形成阶段 3.玻璃液的澄清阶段 4.玻璃液的均化阶段 5.玻璃液的冷却阶段
?物理过程：有配合料的加热、吸附水的排除、组分的熔化、多晶转变及个别组分
的挥发。
?化学过程：有固相反应、各种盐类的分解、水化物的分解、化学结合水的排除、
组分间的相互作用及硅酸盐的形成。
?物理化学过程：低共熔物的生成、组分或生成物间的相互溶解、玻璃液与炉气介
质间的相互作用，玻璃液与耐火材料间的相互作用等。
25.玻璃形成过程的速度取决于什么？为什么？
玻璃形成过程的速度取决于石英砂粒的溶解扩散速度;石英砂粒的溶解扩散速度又取决于扩散速度
(P39)
26.玻璃液的均化是如何实现的？玻璃液冷却的目的、要求、应注意事项？
熔制时：1）玻璃组成的熔解和扩散过程
2）玻璃液的对流均化过程
3）气泡上升引起的搅拌均化过程
冷却的目的：使玻璃液的粘度增加，达到成型所需的粘度范围（1000~1100℃) 。
冷却后的要求：玻璃液的温度均匀一致，有利于成型。
冷却应注意事项：冷却阶段应控制热均匀性和二次气泡的产生
27.玻璃熔制设备：分为坩埚窑和池窑
28.日用空心制品的机械成型：分为供料和成型两部分，各有哪些方法？吹制法有哪四
种？（P48）
供料：液流供料、真空吸料、滴料供料。
成型：压制法、吹制法。
吹制：压—吹法、吹—吹法、带式吹次法、转吹法
29.平板玻璃的成型有哪些方法？简述浮法玻璃的成型过程？
浮法成型、垂直引上法成型、平拉法成型、压延法成型
熔窑的配合料经熔化、澄清均化、冷却为1150~1100℃左右的玻璃液，连续流至锡槽，浮在金属锡液上，摊成厚度均匀平整玻璃带，冷却硬化后脱离金属液，再经退火切割而成的透明无色平板玻璃。
30.什么是玻璃中的暂时应力、永久应力？
暂时应力：热应力随着温度梯度的存在(或消失)而存在(或消失)，所以称为暂时应力。
永久应力：常温下，玻璃内外层温度均衡后，（即温度梯度消失后），仍然残留的热应力称为永久应力(也叫做残余应力)。
31.玻璃退火的目的：玻璃的退火就是消除或减小玻璃中热应力至允许值的热处理过
程。
32.解释图4-3。(P61)
《金属和金属材料》复习学案 班级：姓名： 一、【复习目标】 1．了解金属的物理特征，知道生铁和钢等重要的合金。 2．掌握金属的化学性质，能灵活应用金属活动性顺序表解决实际问题。3．了解金属锈蚀条件及防锈措施，增强节约金属资源的意识。 二、【复习重点、难点】 1．金属的化学性质 2．金属活动性顺序表的应用 三、【复习方法指导】 整理本单元“学教案”的知识点并把错题归纳总结；记忆金属活动顺序表。 四、【复习过程】 （一）（知识整理） 几种常见的金属：、、 纯金属共性：常温下，大多是体，色，有金属光泽， 为电和热的，有延展性，密度，物理性质熔点。 金属特性：铜色，金呈色；常温下，为液体。材料几种常见的合金： 合金 合金与纯金属的性质比较：硬度：熔点： 1、与氧气的反应：、在常温下就能反应；但、在 高温下才与氧气反应；即使高温也不反应。 金属的2、与酸的反应：（镁、铁、锌、铝与盐酸、稀硫酸） 化学性质 3、与化合物溶液反应：（铁、铝与硫酸铜溶液和铜与硝酸银溶液） 4、金属活动性顺序： 1、原料： 1、生铁的冶炼 2、原理（方程式）： 金属资源的3、设备： 利用和保护1、金属的腐蚀与防护： 2、金属资源保护：铁锈蚀条件： 防锈措施： 2、保护的途径：
1.2010年上海世博会中国馆—“东方之冠”给人强烈的视觉冲击，它的主体结构为四根巨型钢 筋混凝上制成的陔心筒。其中钢属于（ ） A ．金属材料 B ．合成材料 C ．天然材料 D ．复合材料 2. 铝、铜、铁、金四种金属具有相似的性质是（ ） A ．都是银白色的固体 B ．有导电性 C ．能和稀硫酸反应 D ．通常状况下能与氧气反应 3. “金银铜铁锡”俗称五金。在这五种金属中，金属活动性最强的是（ ） A ．铁 B ．金 C ．银 D ．铜 4. 将甲、乙两种金属片分别放入丙的硫酸盐溶液中，甲表面有金属丙析出，乙表面没有任 何变化。据此判断，三种金属的活动性顺序是 （ ） A ．甲>丙>乙 B ．丙>甲>乙 C ．乙>甲>丙 D ．甲>乙>丙 5.下列反应中，属于置换反应的是（ ） A. 2H 2O 2 ＝ 2H 2O+ O 2↑ B. CuO+CO ＝ Cu+CO 2 C. H 2+CuO ＝ Cu+H 2O D. CO 2+H 2O ＝ H 2CO 3 6.下列化学方程式书写正确的是（ ） A. 4Fe+3O 22Fe 2O 3 B ．2Fe+6HCl=2FeCl 3+3H 2↑ C ．Al + CuS04== AlSO 4 + Cu D. Fe 2O 3+3CO 2Fe+3CO 2 7.判断下列物质能否发生反应？若能，写出相关化学方程式。 （1）银与稀盐酸 （2）锌与硫酸铜溶液 （3）铜与硫酸锌溶液 （4）铝与硝酸银溶液 （5）银与氯化铜溶液 （6）镁与硫酸亚铁溶液 8. 某钢铁厂高炉炼铁的主要反应过程如下： 焦炭 (1)请在方框内填入相应物质的化学式。 (2)写出步骤①②③的化学方程式：① ② ③ (3)从高炉上排出的废气叫高炉废气，请推测高炉废气的主要成份为 。 9．根据你的生活经验，回答下列问题： （1）家用铁锅除了硬度较大外，还利用了铁具有 这一性质； （2）在木材上钉钉一般用铁钉，在水泥墙上钉钉一般用钢钉，这是由于铁和钢的 不同； （3）铜的导电性强于铝，而高压输电一般用铝线不用铜线的原因是（只要能答出一个理由 就可以） ； （4）灯泡中的灯丝一般用的是 ，你能说出不用锡制的原因吗？ ； （5）区分两块金属材料硬度的大小时，一般采用的方法是 ； （6）铜合金和金的颜色基本相似，为什么在制作装饰品时用金而不用铜的合金？ ； 过量空气、高温 ① 焦炭、高温 ② 赤铁矿、高温 ③ 生铁
金属材料重点 题型：填空（30-40%），选择(20%,有多选)，简答（10%+10%），问答（10%+10%+20%） 一、钢的物理冶金基础（15%） 1、钢的分类（填空、多选） 结构钢： 工程结构钢：铁素体－珠光体钢、低碳贝氏体钢、马氏体钢 机械制造结构钢：渗碳钢、调质钢、轴承钢、高合金超高强度结构钢、弹簧钢等工具钢：碳素工具钢、低合金工具钢、高速工具钢、冷作模具钢、热作模具钢等 不锈耐蚀钢 耐热钢 2、铁碳相图中的反应及平衡温度： 包晶转变：LB+δH→γJ（1495℃，单相A） 共晶转变：LC→γB+Fe3C（1148℃，A体+Fe3C：Ld ） 共析转变：γS→αP+Fe3C（727 ℃，F体+Fe3C：P） 3、退火的定义、目的及得到的组织： 退火：将钢加热到奥氏体化温度Ac1（727℃）以上或以下温度，保温，炉冷以获得平衡状态组织（扩散型相变，加热速度为0.125℃/分时A1的温度为Ac1）。 目的：稳定组织，成分和组织均匀，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善成形和加工性能。 4、马氏体（M）转变特点（简答）：
1) 无扩散：Fe 和C 原子都不进行扩散，M是体心正方的C过饱和的F，固溶强化显著。 2) 瞬时性：M 的形成速度很快，106mm/s。温度↓则转变量↑。 3) 不彻底：M 转变总要残留少量A，A中的C%↑则MS、Mf ↓，残余A含量↑ 4) M形成时体积↑，造成很大内应力。 5）切变共格性：表面产生浮凸。 ☆5、钢中杂质的种类（填空）： 常存杂质：Mn、Si、Al、S、P等 由脱氧剂带入（Mn、Si、Al）的或矿石中存在的（S、P） 隐存杂质：O、H、N，极其微量，有溶解度 偶存杂质：Cu、Sn、Pb、Ni、Cr等，与矿石和废钢有关 ☆6、合金元素在钢中的分布/存在方式/状态： 溶解于固溶体中，置换和间隙固溶体； 溶于渗碳体中形成合金渗碳体或单独与碳、氮等作用形成碳、氮化合物； 形成金属间化合物； 形成氧化物、硫化物等夹杂物； 以纯金属相存在，如Cu、Pb等； 偏聚 7、什么叫奥氏体形成元素、铁素体形成元素？ 在γ-Fe中有较大溶解度并能稳定γ-Fe的元素称为奥氏体形成元素； 而在α-Fe中有较大溶解度并使γ-Fe不稳定的元素，称为铁素体形成元素。 △8、金属间化合物的种类（填空，掌握重要类型）： 合金钢中比较重要的金属间化合物有σ相、AB2相（laves拉维斯相）及AB3相（有序相）。 9、合金钢的回火脆性，原因及解决办法： 提高韧性、降低脆性、稳定组织，但200~350 ℃，450~650℃之间回火，冲击韧性出现两个低谷，称为回火脆性。 （a）第一类回火脆性/低温回火脆性（200~350 ℃） 原因：Fe3C薄膜在原A或M晶界形成，降低晶界强度；P、S、Bi等元素偏聚于晶界合金元素作用：Mn、Cr、Ni促进，Mo、Ti、V等改善，Si推迟脆性温度区。 （b）第二类回火脆性/高温回火脆性（450~650 ℃） 原因：Sb、S、As、P、O、N等杂质元素偏聚于晶界，或形成网状化合物，高于回火温
九年级化学金属和金属材料讲学案及思维导图公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
金属和金属材料讲学案 【本课思想导图】 课题1 金属材料教学 【教学设计思路】 根据课程标准要求，关于金属材料的学习，在认知领域的教学属于知道和了解水平，且学生已有关于金属和合金的不少生活常识，学习难度不大。为维护课标的严肃性，教学忌拔高知识难度，但在教学中，对于过程与方法，情感态度与价值观可考虑加强一些。使学生在学习过程中去深刻感知金属的物理性质及合金的巨大使用价值。从方法和情感层面获得加强和熏陶，不失为一种教学创新。这样做对知识学习而言，可以变枯燥为生动；对过程与方法而言，可以获得实验探究、调查研究、归纳分析等训练；还可透过关于中国冶金发展史的学习对爱国情感的熏陶等等。同时，本课题教材联系学生生活常识较多。为扩大学习成果，在课前、课中及课后力求安排一些学生活动，以激发化学学习的持久兴趣及升华科学情结。因此，本课题的教学，以指导学生探究学习、发展学生认知能力为出发点及归宿而设计。 【教学目标】 知识与技能： 1、通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 2、了解常见金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。 3、认识在金属中加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以及合金比纯金属具有更广泛的用途。
过程与方法： 1、引导学生自主实验探究金属的物理性质（重点探究导电、导热性等）。 2、通过讨论探究物质的性质与用途的关系，培养学生综合分析问题的能力。 3、通过查阅合金的资料，培养学生独立获取知识的能力。 情感态度与价值观： 1、通过实验探究活动让学生体验成功的喜悦，逐步养成在学习过程中敢于质疑敢于探究的良好品质。 2、通过调查考察认识化学科学的发展在开发新材料提高人类生存质量方面的重大意义和贡献。 【教学重点】1、引导自主探究金属的物理性质。 2、在交流学习中认识常见的合金并了解其广泛的用途。 【教学方法】引导探究；指导调察，收集资料整理归纳；组织小组讨论交流及分享等。【仪器、药品及其它】 1、学生收集日常生活中的金属材料。 2、学生查阅有关金属材料发展前景资料。 3、酒精灯、火柴、干电池、导线、小灯泡、砂纸、铜丝、铁丝、铝丝、铁架台、黄铜、铜、焊锡、锡、铁片、铅、铝片、铝合金。 4、教师制作多媒体课件。 课时安排：2课时
无机非金属材料科学前沿 姓名：薛燕红学号：201120181037 班级：SJ1159 摘要:无机非金属新材料是发展现代工业、农业、国防和科学技术不可缺少的基础材料,随全球经济复苏及进一步发展,无机非金属新材料进入了一个重要发展规划机遇期本文阐述了无机非金属新材料的现状和发展，在国民经济中的地位和作用，国际上发展的现状和动向，我国的成就和差距。 关键词:无机非金属新材料现状发展 1 引言 无机非金属材料研究领域支持针对以无机非金属体系为主体的各类材料的基础和应用基础研究。随着材料设计理论和制备与表征技术的不断创新，一大批新型无机非金属材料，如陶瓷超导体、智能陶瓷材料、各类无机非金属基能源材料和生物医用材料、纳米材料等不断涌现，使该领域的科学研究日趋活跃。目前，无机非金属材料研究中，功能材料向着高性能、高可靠性、高灵敏、智能化、多功能化以及功能集成化的方向发展；结构陶瓷材料向着复合化、高强度、高韧性、耐磨损、抗腐蚀、耐高温、低能耗、低成本和高可靠性方向发展。在发展新材料的同时，传统材料也不断地得到改造、更新和发展。无机非金属材料在信息、生命、能源与环境等领域的应用以及和相关科学领域的交叉也越来越受到重视。从近三年的受理情况看，无机非金属材料的研究涉及内容逐渐扩展，交叉性越来越强，申请项目数量逐年增加。 无机非金属新材料已广泛用于军事装备和设施，如军用飞机、火箭、导弹、核武器及侦察、通讯、制导、隐身及防御系统。其水平的高低直接关系到国家安全。如没有高性能微光夜视仪，战士夜间作战就看不清目标;没有高性能激光测距和制导，大炮、火箭就成“盲人”;应用高空侦察卫星，可以将敌方的兵力部署，调动情况了如指掌等。这些都是以无机非金属新材料为基础的。体现当代最
1.工程材料的主要性能分为（1）使用性能和（2）工艺性能。（1）又包括力学性能、物理性能和化学性能等。 2.金属的变形包括弹性变形和塑性变形。 3.通过拉伸试验可测得的强度指标主要有屈服强度和抗拉强度；可测得的塑性指标有延伸率和断面收缩率。 4.常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种类型。α–Fe 属于体心立方晶格，γ–Fe属于面心立方晶格，δ–Fe属于体心立方晶格。 5.实际金属的晶体缺陷有点缺陷（空位或间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。 6.金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。金属的冷却速度越快，过冷度越大，获得的晶粒越细。 7.细化金属材料的晶粒，可使金属的强度、硬度提高，塑性、韧性提高；在生产中常用的细化晶粒的方法有增大过冷度、变质处理、机械搅拌和振动；压力加工再结晶；热处理。 8.合金的晶体结构有固溶体和金属化合物，其中固溶体具有良好的塑性，金属化合物具有高的硬度和脆性。 9.在铁碳合金的基本组织中，珠光体属于复相结构，它由铁素体和渗碳体按一定比例组成，珠光体用符号P表示。 10.铁碳合金相结构中，属于固溶体的有铁素体和奥氏体；其中铁素体是碳在α–Fe中形成的固溶体。 11.铁碳合金的力学性能随含碳量的增加，其强度和硬度增高，而塑性和韧性降低。但当w C>1.0%时，强度随其含碳量的增加而降低。 12.铁碳合金中，共析钢w C为0.77%，室温平衡组织为P；亚共析钢w C为<0.77%，室温平衡组织为P+F；过共析钢w C为>0.77%，室温平衡组织为P+Fe3C；共晶白口生铁w C为4.3%，室温平衡组织为Ld'；亚共晶白口生铁w C为<4.3%，室温平衡组织为P+Fe3C II+Ld'；过共晶白口生铁w C为>4.3%，室温平衡组织为Fe3C I+Ld'。 13.按碳的质量分数的不同.碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢三类；钢硫、磷杂质质量分数的不同，钢可分为普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢三类。 二、简答题与应用题 1.材料的常用力学性能指标有那些？若某种材料的零件在使用过程中突然发生断裂，是由于那些力学性能指标不足所造成的？ (1)常用力学性能指标有: 强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度。 (2) 零件在使用过程中突然发生断裂，是由于强度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等力学性能指标不足所造成的。 2．画出低碳钢的应力-应变曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。 oe段：弹性变形
金属和金属材料讲学案 【本课思想导图】 课题1 金属材料教学 【教学设计思路】 根据课程标准要求，关于金属材料的学习，在认知领域的教学属于知道和了解水平，且学生已有关于金属和合金的不少生活常识，学习难度不大。为维护课标的严肃性，教学忌拔高知识难度，但在教学中，对于过程与方法，情感态度与价值观可考虑加强一些。使学生在学习过程中去深刻感知金属的物理性质及合金的巨大使用价值。从方法和情感层面获得加强和熏陶，不失为一种教学创新。这样做对知识学习而言，可以变枯燥为生动；对过程与方法而言，可以获得实验探究、调查研究、归纳分析等训练；还可透过关于中国冶金发展史的学习对爱国情感的熏陶等等。同时，本课题教材联系学生生活常识较多。为扩大学习成果，在课前、课中及课后力求安排一些学生活动，以激发化学学习的持久兴趣及升华科学情结。因此，本课题的教学，以指导学生探究学习、发展学生认知能力为出发点及归宿而设计。 【教学目标】 知识与技能： 1、通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 2、了解常见金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。 3、认识在金属中加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以及合金比纯金属具有更广泛的用途。 过程与方法：
1、引导学生自主实验探究金属的物理性质（重点探究导电、导热性等）。 2、通过讨论探究物质的性质与用途的关系，培养学生综合分析问题的能力。 3、通过查阅合金的资料，培养学生独立获取知识的能力。 情感态度与价值观： 1、通过实验探究活动让学生体验成功的喜悦，逐步养成在学习过程中敢于质疑敢于探究的良好品质。 2、通过调查考察认识化学科学的发展在开发新材料提高人类生存质量方面的重大意义和贡献。 【教学重点】1、引导自主探究金属的物理性质。 2、在交流学习中认识常见的合金并了解其广泛的用途。 【教学方法】引导探究；指导调察，收集资料整理归纳；组织小组讨论交流及分享等。 【仪器、药品及其它】 1、学生收集日常生活中的金属材料。 2、学生查阅有关金属材料发展前景资料。 3、酒精灯、火柴、干电池、导线、小灯泡、砂纸、铜丝、铁丝、铝丝、铁架台、黄铜、铜、焊锡、锡、铁片、铅、铝片、铝合金。 4、教师制作多媒体课件。 课时安排：2课时
烧结范围：软化温度与烧结温度之差(2分)。 触变性：黏土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，（1分）黏度会降低而流动性增加，静止后逐渐恢复原状。（1分） 粉体团聚是指原生的纳米粉体颗粒在制备、分离、处理及存放过程中相互连接形成的由多个颗粒形成的较大的颗粒团簇的现象。 粒度分布：粉体中不同粒度区间的颗粒含量。 实心注浆：泥浆中的水分被模型吸收，注件在两模之间形成，没有多余泥浆排出的一种注浆方法。 空心注浆：是将泥浆注入模型，当注件达到要求的厚度时排出多余的泥浆而形成空心注件的方法。（2分） 釉下装饰：在生坯或素坯上加彩后，施以透明釉经高温1200）一次烧成的装饰方法。 釉上装饰：在烧成后的制品上进行彩饰加工的方法。（1分）通过彩绘、贴花等方法加彩后，进行低温烧成（750-850℃），获得丰富多采的效果。（1分） 熔块釉 一般来说，凡烧成温度有较大幅度降低（如降低幅度在80～100℃以上者）且产品性能与通常烧成的性能相近的烧成方法可称为低温烧成。 快速烧成指的是产品性能无变化，而烧成时间大量缩短的烧成方法。 由高岭石分解物形成的粒状或鳞片状莫来石成为一次莫来石。 由长石熔体形成的针状莫来石称为二次莫来石。 相界：不同成分晶粒间的交界处或不同相间的交界处称为相界面。 晶界：结晶方向不同的、直接接触的同成分晶粒间的交界处，称为晶界（晶粒间界或粒界）。（2分） 黏土：是自然界中硅酸盐岩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壮矿物（1分），是多种微细矿物和杂质的混合体（1分）。 坯釉适应性 坯釉适应性是指熔融性能良好的釉熔液，冷却后与坯体紧密结合成完美的整体，不开裂也不剥落的能力。 （1）釉的膨胀系釉与坯的膨胀行为是决定两者之间能否良好固着的因素。如果釉的膨胀系数大于坯的膨胀系数，则在冷却过程中，釉层收缩比坯层大，釉中便保留下永久张应力。釉的膨胀系数小于坯的膨胀系数，釉中便保留下永久压应力。要使坯釉适应性好则须使釉中保持压应力。因此釉的膨胀系数要小于坯体的膨胀系数。 （2）坯釉的弹性和抗张强度。一般弹性和抗张强度越大则坯釉适应性就越好。影响因素：网络程度高、键力大，膨胀系数小，抗张强度大，硬度大。 （3）中间层的形成。釉附着与坯体表面，在烧成过程中，必然与坯相互作用。其结果是坯、釉之间形成一个中间层，厚度一般为15~20um。由于中间层不仅在化学组成上，而且在性质上介于坯、釉两者之间，因此使坯、釉紧密地结合在一起。 （4）釉层的厚度。一般釉层的厚度越薄则弹性越大。要求釉层的厚度<0.5mm。 预烧的目的 （1）改变结晶的形态。Al2O3、TiO2、ZrO2（立方）稳定的高温形态性能最优良。 Al2O3 ：希望得到α-Al2O3，要预烧到：1300~1600℃；添加H3BO3 使Na2O形成挥发性盐类逸出，使坯体密度提高。 TiO2 ：钛电容器陶瓷 ---金红石相要预烧 Zr-Ti-Pb 压电陶瓷 ----形成固溶体，不需预烧。 ZrO2 ：高温耐火材料 ---预烧稳定晶型。加入CaO、MgO、Y2O3等降低预烧温度（由2300降到1500℃）增韧陶瓷 --------不用预烧。 （2）改变物性
专题复习 《金属和金属材料》导学案 古城街道北洛初中 张敏 一、【复习目标】 1、了解金属的物理特征，知道生铁和钢等重要的合金。 2、掌握金属的化学性质，能灵活应用金属活动性顺序表解决实际问题。 3、了解金属锈蚀条件及防锈措施，增强节约金属资源的意识。 二、【复习重点、难点】 1、金属的化学性质 2、金属活动性顺序表的应用 三、【知识梳理】 一、构建网络 请同学们回顾、归纳知识，独立完成知识网路图。（化学性质用化学方程式表示） 几种常见的金属： 、 、 纯金属 共性：常温下，大多是 体， 色，有金属光泽 物理性质 为电和热的 ，有延展性，密度 ，熔点 金属材料 特性：铜 色，金呈 色；常温下 为液体。 几种常见的合金： 合金 合金与纯金属的性质比较：硬度： 熔点： 1、与氧气的反应： 、 在常温下就能反应；但 、 在高温下才与氧气反应； 即使高温也不反应。 金属的 2、与酸的反应：（锌、铁与盐酸、稀硫酸为例） 化学性质 3、与化合物溶液反应：（铁、铝与硫酸铜溶液和铜与硝酸银溶液） 4、金属活动性顺序： 1、原料: 1、铁的冶炼： 2、原理（方程式）： 金属资源的 3、计算:含杂质物质的有关计算 利用和保护 1、金属的腐蚀与防护： 2、金属资源保护： 铁锈蚀条件： 防锈措施： 2、保护金属资源的途径： 金属和 金属材料 知识要点梳理我最行！
二、聚焦考点 考点剖析1金属材料 【反馈训练】 1、下列说法错误的是( ) A.金属材料包括纯金属和它们的合金 B.金属在常温下大多是固态 C.物质的用途完全由其性质决定，与其它因素无关 D.合金是金属与金属或金属与非金属熔合在一起制成的 2、（2011．宿迁市）下列应用在高铁列车上的材料，不属于 ．．．金属材料的是（）A．不锈钢 B．玻璃 C．铝合金 D．铜线 3、（2011·苏州)下列关于合金的说法正确的是( ) A．合金不属于金属材料 B．合金的硬度一般比各成分金属大 C．合金属于金属单质 D．多数合金的熔点高于组成它的成分金属 考点剖析2 金属的化学性质 【反馈训练】 4、（2011.黄石市）下列各组实验，不能说明铁和铜的金属活动性强弱的是（） A. 铁丝和铜丝分别插入稀硫酸 B.铁丝和铜丝分别插入氢氧化钠溶液中 C. 铜丝插入硫酸亚铁溶液中 D.铁丝和铜丝分别在氧气中点燃 5、下列物质中，不能用金属与稀盐酸直接反应得到的是 ( ) A．FeCl2 B．ZnCl2 C．MgCl2 D．AgCl 6、（20XX年广东肇庆）把X、Y、Z三种金属片分别加入稀硫酸中，X、Y表面有气泡产生，Z无变化；把X加入Y的硫酸盐溶液中，X表面折出Y。则三种金属活动顺序为（） A.Y＞ X＞ Z B.X ＞Y＞ Z C.Z＞Y＞X D. X ＞Z＞Y 7、室温下，等质量的镁片和铝片分别与足量的稀硫酸反应，产生氢气的质量(m)与时间(t)的关系图正确的是（）
第一章 1、材料的基本概念 材料是人类赖以生存的基础，材料的发展和进步伴随着人类文明发展和进步的全过程。材料是国民经济建设，国防建设和人民生活不可缺少的重要组成部分，是社会现代化的物质基础与先导。 材料，尤其是新材料的研究、开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业水平。 材料特别是新材料与社会现代化及现代文明的关系十分密切，新材料对提高人民生活，增加国家安全，提高工业生产率与经济增长提供了物质基础，因此新材料的发展十分重要。 材料是一切科学技术的物质基础，而各种材料的起点主要来源于材料的化学制备和化学改性。 2、什么是材料科学工程 具有物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷学、计算数学等多学科交叉与结合的特点，并且具有鲜明的工程性。 3、什么是材料化学 材料化学在研究开发新材料中的作用，就是用化学理论和方法来研究功能分子以及由功能分子构筑的材料的结构与功能关系，使人们能够设计新型材料，提供的各种化学合成反应和方法使人们可以获得具有所设计结构的材料。 采用新技术和新工艺方法，合成新物质和新材料，通过化学反应实现各组分在原子或分子水平上的相互转换过程。涉及材料的制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学。 材料化学既是材料科学的一个重要分支，也是材料科学的核心内容。同时又是化学学科的一个组成部分，具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。是材料学专业学生的一门重要的专业基础知识课程。 4、材料的分类 （1）按照材料的使用性能：可分为结构材料与功能材料两类 结构材料的使用性能主要是力学性能； 功能材料的使用性能主要是光、电、磁、热、声等功能性能。 （2）以材料所含的化学物质的不同将材料分为四类：金属材料、非金属材料、高分子材料及由此三类材料相互组合而成的复合材料。 第二章 1、原子结合---键合 两种主要类型的原子键：一次键和二次键。 （1）一次键的三个主要类型：离子键、共价键和金属键。（一次键都涉及电子的转移，或者是电子的共用。）一次键通常比二次键强一个数量级以上。 ①金属键：自由电子和正离子组成的晶体格子之间的相互作用就是金属键。没有方向性和饱和性的。 ②离子键：包含正电性和负电性两种元素的化合物最通常的键类型为离子键。阴阳离子的电子云通常都是球形对称的，故离子键没有方向性和饱和性。 ③共价键：由两个原子共有最外层电子的键合，使每个原子都达到稳定的饱和电子层。共价键具有方向性和饱和性。 （2）二次键：范德华键（二次键既不涉及电子的转移，也不涉及电子的共用。） 以弱静电吸引的方式使分子或原子团连接在一起的，比前3种键合力要弱得多。包含色散效应、分子极化、氢键。 ①色散效应：对称的分子和惰性气体原子，由于电子运动的结果，有时分子或原子的内部会发生电子的偏离而引起瞬时的极化，形成诱导瞬间电偶极子，就会产生很弱的吸引力，这样的吸引力在其它力不存在时能使分子间产生结合。 ②分子极化：原子、离子及分子的电荷并不是固定在一定部位上，它们在相互靠近时，电荷会发生偏移，形成
无机非金属材料学 第一章玻璃材料 第一节概述 一、玻璃的种类和特性 1、玻璃的概念 1）狭义上：玻璃是无机非晶态固体。 2）广义上：玻璃是非晶态固体。 2、玻璃的广泛应用及其缘故 1）应用广泛重要：涉及各领域、各个角落，现代社会中不可或缺，并被广泛依靠。没有玻璃的世界是黑暗落后和愚昧的。2）广泛应用的缘故： a、性能优异，能满足不同使用要求； b、易加工成各种大小和形状； c、性质容易调整，以适应不同需求；
d、原料丰富、价廉、成本低。 3、玻璃的分类 1）按玻璃的要紧组成氧化物不同来分 a、Na-Ca-Si玻璃 b、B-Si玻璃 c、Pb-Ba玻璃 d、其他种类 2）按用途不同来分 a、建筑玻璃 b、日用玻璃：瓶罐玻璃；仪器玻璃；器皿玻璃；保温容器玻璃；艺术玻璃 c、玻璃纤维 d、光学玻璃 e、特种玻璃 4、玻璃材料的进展历史 1）天然玻璃的历史 早在二千万到六千万年前地球上就差不多出现天然玻璃，按其形成缘故可分为两类： a、黑曜岩：由岩浆喷发而形成。
b、雷公石：由陨石坠落而形成 天然玻璃被人们用来做工具或装饰品。 人工玻璃的历史 a、一般认为，五千多年前，古埃及人首先制造出了玻璃材料。要紧是钠钙硅玻璃。 b、公元一世纪左右，罗马人发明了吹制工艺。 c、十一到十五世纪，玻璃制造中心在威尼斯。 d、十六世纪后，玻璃制造工艺传播进展。 e、二十世纪以来，玻璃工艺成为专门学科，工艺自动化程度越来越高，新品种层出不穷。 中国在西周时代开始制造玻璃，要紧是铅晶质玻璃。 g、玻璃一词来源于古梵文spotika. h、民国期间，建立建立机械化玻璃厂生产窗玻璃和瓶罐玻璃（淄博、上海）。 i、新中国成立特不是改革开放以后，进展迅速，但水平有待提高。 j、山东玻璃工业历史与进展。 5、玻璃态物质的特性 1）各向同性：任何方向的物理化学性质都相同。
第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种 答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用 答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体（γ）稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 （2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体（α）稳定化元素 （1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 （2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1 缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么
答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是： 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%） 3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置） 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答：固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答：细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量
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
九年级化学金属和金属材料讲学案及思维导图 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
金属和金属材料讲学案 【本课思想导图】 课题1 金属材料教学 【教学设计思路】 根据课程标准要求，关于金属材料的学习，在认知领域的教学属于知道和了解水平，且学生已有关于金属和合金的不少生活常识，学习难度不大。为维护课标的严肃性，教学忌拔高知识难度，但在教学中，对于过程与方法，情感态度与价值观可考虑加强一些。使学生在学习过程中去深刻感知金属的物理性质及合金的巨大使用价值。从方法和情感层面获得加强和熏陶，不失为一种教学创新。这样做对知识学习而言，可以变枯燥为生动；对过程与方法而言，可以获得实验探究、调查研究、归纳分析等训练；还可透过关于中国冶金发展史的学习对爱国情感的熏陶等等。同时，本课题教材联系学生生活常识较多。为扩大学习成果，在课前、课中及课后力求安排一些学生活动，以激发化学学习的持久兴趣及升华科学情结。因此，本课题的教学，以指导学生探究学习、发展学生认知能力为出发点及归宿而设计。 【教学目标】 知识与技能： 1、通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 2、了解常见金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。 3、认识在金属中加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以及合金比纯金属具有更广泛的用途。 过程与方法： 1、引导学生自主实验探究金属的物理性质（重点探究导电、导热性等）。
2、通过讨论探究物质的性质与用途的关系，培养学生综合分析问题的能力。 3、通过查阅合金的资料，培养学生独立获取知识的能力。 情感态度与价值观： 1、通过实验探究活动让学生体验成功的喜悦，逐步养成在学习过程中敢于质疑敢于探究的良好品质。 2、通过调查考察认识化学科学的发展在开发新材料提高人类生存质量方面的重大意义和贡献。 【教学重点】1、引导自主探究金属的物理性质。 2、在交流学习中认识常见的合金并了解其广泛的用途。 【教学方法】引导探究；指导调察，收集资料整理归纳；组织小组讨论交流及分享等。【仪器、药品及其它】 1、学生收集日常生活中的金属材料。 2、学生查阅有关金属材料发展前景资料。 3、酒精灯、火柴、干电池、导线、小灯泡、砂纸、铜丝、铁丝、铝丝、铁架台、黄铜、铜、焊锡、锡、铁片、铅、铝片、铝合金。 4、教师制作多媒体课件。 课时安排：2课时
点缺陷1范围分类1点缺陷.在三维空间各方向上尺寸都很小,在原子尺寸大小的晶体缺陷.2线缺陷在三维空间的一个方向上的尺寸很大(晶粒数量级),另外两个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷.其具体形式就是晶体中的位错3面缺陷在三维空间的两个方向上的尺寸很大,另外一个方向上的尺寸很小的晶体缺陷 2点缺陷的类型1空位.在晶格结点位置应有原子的地方空缺,这种缺陷称为“空位”2.间隙原子.在晶格非结点位置,往往是晶格的间隙,出现了多余的原子.它们可能是同类原子,也可能是异类原子3.异类原子.在一种类型的原子组成的晶格中,不同种类的原子替换原有的原子占有其应有的位置3点缺陷的形成弗仑克耳缺陷:原子离开平衡位置进入间隙,形成等量的空位和间隙原子.肖特基缺陷:只形成空位不形成间隙原子.（构成新的晶面）金属:离子晶体:1 负离子不能到间隙2 局部电中性要求 4点缺陷的方程缺陷方程三原则: 质量守恒, 电荷平衡, 正负离子格点成比例增减. 肖特基缺陷生成:0＝V M,,+ V O··弗仑克尔缺陷生成: M M＝V M,,+ M i ·· 非计量氧化物:1/2O2(g)＝V M,,+ 2h·+ O O不等价参杂:Li2O＝2Li M,+ O O + V O··Li2O+ 1/2O2 (g) ＝2Li M, + 2O O + 2h· .Nb2O5＝2Nb Ti ·+ 2 e, + 4O O + 1/2O2 (g) 5过饱和空位.晶体中含点缺陷的数目明显超过平衡值.如高温下停留平衡时晶体中存在一平衡空位,快速冷却到一较低的温度,晶体中的空位来不及移出晶体,就会造成晶体中的空位浓度超过这时的平衡值.过饱和空位的存在是一非平衡状态,有恢复到平衡态的热力学趋势,在动力学上要到达平衡态还要一时间过程. 6点缺陷对材料的影响.原因无论那种点缺陷的存在,都会使其附近的原子稍微偏离原结点位置才能平衡即造成小区域的晶格畸变.效果1提高材料的电阻定向流动的电子在点缺陷处受到非平衡力(陷阱),增加了阻力,加速运动提高局部温度(发热)2加快原子的扩散迁移空位可作为原子运动的周转站3形成其他晶体缺陷过饱和的空位可集中形成内部的空洞,集中一片的塌陷形成位错4改变材料的力学性能.空位移动到位错处可造成刃位错的攀移,间隙原子和异类原子的存在会增加位错的运动阻力.会使强度提高,塑性下降. 位错 7刃型位错若将上半部分向上移动一个原子间距,之间插入半个原子面,再按原子的结合方式连接起来,得到和(b)类似排列方式(转90度),这也是刃型位错. 8螺型位错若将晶体的上半部分向后移动一个原子间距,再按原子的结合方式连接起来(c),同样除分界线附近的一管形区域例外,其他部分基本也都是完好的晶体.而在分界线的区域形成一螺旋面,这就是螺型位错 9柏氏矢量.确定方法,首先在原子排列基本正常区域作一个包含位错的回路,也称为柏氏回路,这个回路包含了位错发生的畸变.然后将同样大小的回路置于理想晶体中,回路当然不可能封闭,需要一个额外的矢量连接才能封闭,这个矢量就称为该位错的柏氏矢10柏氏矢量与位错类型的关系刃型位错,柏氏矢量与位错线相互垂直.(依方向关系可分正刃和负刃型位错).螺型位错,柏氏矢量与位错线相互平行.(依方向关系可分左螺和右螺型位错).混合位错,柏氏矢量与位错线的夹角非0或90度. 柏氏矢量守恒1同一位错的柏氏矢量与柏氏回路的大小和走向无关.2位错不可能终止于晶体的内部,只能到表面,晶界和其他位错,在位错网的交汇点, 11滑移运动--刃型位错的滑移运动在晶体上施加一切应力,当应力足够大时,有使晶体上部向有发生移动的趋势.假如晶体中有一刃型位错,显然位错在晶体中发生移动比整个晶体移动要容易.因此,①位错的运动在外加切应力的作用下发生;②位错移动的方向和位错线垂直;③运动位错扫过的区域晶体的两部分发生了柏氏矢量大小的相对运动(滑移);④位错移出晶体表面将在晶体的表面上产生柏氏矢量大小的台阶.螺型位错的滑移在晶体上施加一切应力,当应力足够大时,有使晶体的左右部分发生上下移动的趋势.假如晶体中有一螺型位错,显然位错在晶体中向后发生移动,移动过的区间右边晶体
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期] 任教学科：_____________ 任教年级：_____________ 任教老师：_____________ xx市实验学校
《金属和金属材料》复习学案 一、【复习目标】 1、了解金属的物理特征，知道生铁和钢等重要的合金。 2、掌握金属的化学性质，能灵活应用金属活动性顺序表解决实际问题。 3、了解金属锈蚀条件及防锈措施，增强节约金属资源的意识。 二、【复习重点、难点】 1、金属的化学性质 2、金属活动性顺序表的应用 三、【复习方法指导】 整理本单元“学教案”的知识点并把错题归纳总结；记忆金属活动顺序表。 四、【复习过程】 （一）（知识整理） 几种常见的金属： 、 、 纯金属 共性：常温下，大多是 体， 色，有金属光泽， 为电和热的 ，有延展性，密度 ， 物理性质 熔点 。 金属 特性：铜 色，金呈 色；常温下， 为液体。 材料 几种常见的合金： 合金 合金与纯金属的性质比较：硬度： 熔点： 1、与氧气的反应： 、 在常温下就能反应；但 、 在 高温下才与氧气反应； 即使高温也不反应。 金属的 2、与酸的反应：（镁、铁、锌、铝与盐酸、稀硫酸） 化学性质 3、与化合物溶液反应：（铁、铝与硫酸铜溶液 和 铜与硝酸银溶液） 4、金属活动性顺序： 1、原料： 1、生铁的冶炼 2、原理（方程式）： 金属资源的 3、设备： 利用和保护 1、金属的腐蚀与防护： 2、金属资源保护： 铁锈蚀条件： 防锈措施： 2、保护的途径： （二）、（简单运用） 1.2010年上海世博会中国馆—“东方之冠”给人强烈的视觉冲击，它的主体结构为四根巨型钢金属 和金属材料
无机非金属材料知识点 一、重要概念 1、无机非金属材料 ①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、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：热膨胀系数和比热等物理性质的突变温度。 具有Tg的非晶态材料都是玻璃。 4、水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，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℃的无机非金属材料 6、复合材料 复合材料是两种或两种以上物理、化学性质不同的物质组合而成的一种新的多相固体材料。 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 将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品，使坯料具有必要的机械强度和一定的致密度 4、陶瓷的成型方法 ①可塑成型：在坯料中加入水或塑化剂，制成塑性泥料，然后通过手工、挤压或机加工成型；（传统陶瓷） ②注浆成型：将浆料浇注到石膏模中成型 ③压制成型：在金属模具中加较高压力成型；（特种陶瓷） 5、烧结 将初步定型密集的粉块（生坯）高温烧成具有一定机械强度的致密体。 固相烧结：烧结发生在单纯的固体之间 液相烧结：有液相参与，加助溶剂产生液相 好处：降低烧结温度，促进烧结 6、陶瓷的组织结构：晶相、玻璃相、气相 ①晶相：陶瓷的主要组成；分为主晶相和次晶相 ②玻璃相：玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等不利，不能成为陶瓷的主导组成部分。 玻璃相在陶瓷中的作用：粘结：粘结晶粒，填充空隙，提高致密度 降低烧成温度，促进烧结 ③气相：气孔；降低强度，造成裂纹。 7、陶瓷力学性能的特点 ①硬度：高②强度：抗拉强度很低、抗压强度非常高 ③塑性：塑性极差④韧性：韧性差、脆性大 8、陶瓷热学性能的特点 ①导热性：差，良好的绝热材料 ②热稳定性（抗热震性）：概念：材料承受温度的急剧变化而不至于被破坏的能力。陶瓷抗热震性一般较差 9、结构陶瓷 ①概念：能作为工程结构材料使用的陶瓷，一般具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优异性能，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境。 ②常见种类：Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4…陶瓷 ③应用：…… 10、陶瓷增韧技术：【机理：阻碍裂纹的扩展】 ①相变增韧：相变可吸收能量；体积膨胀可松弛裂纹尖端的拉应力，甚至产生