【大学课件】无机非金属材料PPT

碳原子
C60
石墨片层
纳米
碳原子
特别提示
碳纳米材料(富勒烯、石墨烯等)、金刚石、石墨都是碳的同素异形体，它们具有不同的结构(碳原子排列方式不同)和性质。
(1)硅晶片是生产芯片的基础材料( )(2)生产光导纤维的原料是二氧化硅( )(3)二氧化硅是酸性氧化物，只能与碱反应，不能与酸反应( )(4)磨口玻璃塞试剂瓶不能盛放烧碱溶液，但能盛放氢氟酸( )(5)金刚砂和金刚石结构类似，互为同素异形体( )(6)富勒烯和石墨烯完全燃烧的产物都是二氧化碳( )
解析 水玻璃为硅酸钠溶液，其化学性质稳定，但可与空气中的二氧化碳反应生成硅酸沉淀。
1
2
3
√
3.某博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑)，婺州窑瓷器胎体的原料为高岭土[AlnSi2O5(OH)4]。下列说法不正确的是A.古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品B.高岭土为含水的铝硅酸盐C.n＝3D.我国在新石器时代已能烧制陶器
第三节 无机非金属材料
第五章 化工生产中的重要非金属元素
1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品(陶瓷、玻璃、水泥)的工业生产(原料、设备等)。2.了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。3.知道硅及其化合物在材料家族中的应用，增强关注社会的意识和责任感。
核心素养发展目标
解析 普通玻璃主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。
1.下列关于硅酸盐材料的说法错误的是A.生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷B.普通玻璃的主要成分是二氧化硅C.陶瓷的主要原料是黏土D.硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料
1
2
3
√
2.下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是A.这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀B.在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D.水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质

玻璃--玻璃的种类
ppt课件
28
玻璃--玻璃的种类
ppt课件
29
玻璃--生产方法
ppt课件
30
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
ppt课件
瓷瓷
4
无陶瓷机材非料金概属述材—料分的类种类
氧化物陶瓷
Al2O3、SiO2、ZrO2、MgO、CaO、BeO
碳化物陶瓷
SiC、B4C、WC、TiC
氮化物陶瓷
ppt课件
Si3N4、AlN、TiN、BN
5
普陶瓷通材陶料瓷概材述料—陶瓷制品的生产工艺
普通陶瓷材料的生产工艺过程
配料
成形
煅烧
ppt课件
率高，抗热震性好；室温强度虽然不高，但高温强度较高。
ppt课件
25
特种陶瓷—碳化物陶瓷
氮化硅陶瓷刀具
氮化硅陶瓷滚珠
ppt课件
26
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
玻璃
什么是玻璃？凡熔融体通过一定方式冷却，因黏度逐渐
增加而具有固体性质与一定结构特征的非晶态物质，都称为 玻璃。
玻璃的种类
钠钙玻璃 铅玻璃 硼硅酸盐玻璃 石英玻璃 钢化玻璃 微晶玻璃 彩色玻璃 变色玻璃 磨光玻璃 ppt课件 磨砂玻璃 压花玻璃 夹层2玻7 璃
ppt课件
2
生活中的无机非金属材料
玻璃、水泥、陶瓷
石英钟表
手表上的“19钻”(人造红宝石轴承的数目)
玻璃刀（金刚砂）
金刚石钻头
彩电（荧光材料）
煤气炉中的电子打火(压电陶瓷)
海底电缆（光导纤维）
ppt课件电脑的CPU（单晶硅）
3
无陶瓷机材非料金概属述材—料分的类种类

（一）流动曲线
由流动曲线可知在 某应力下某种材料流动 速度的快慢，粘度、表 观粘度的大小。
无机非金属 材料工学
精选编辑ppt
1
课程内容
第一篇 无机非金属材料成型
第二篇 水泥工艺学
第三篇 玻璃工艺学
第四篇 陶瓷工艺学
第五篇 水泥概述及其生产
精选编辑ppt
2
材料分类：
① 金属材料；
② 无机非金属材料：⑴ 矿物岩石材 料；⑵ 水泥、玻璃；⑶ 陶瓷、耐火 材料；
③ 高分子材料；
氧化铝、石英等的悬浮液具有胀流性；一般陶瓷泥浆为假塑
性。
精选编辑ppt
15
三、流变模型与本构方程
又称流变状态方程，是联系应力、应变、应力速率和应变速
率的方程的总称。
同时具有两种或三种变形，流变模型可以通过各种基本元件 串联及并联方式组成。
油漆、水泥浆等：粘性液体，不致流下，具有固体的性质。
称宾汉体模型。 当剪切力τ<f时，塑性元件不发生变形， 与之并联的粘性元件也只能保持不变。这时， 弹性元件的变形，就是整个系统的变形，因 此：
体，经适当的手段和设备变成一定形状制品的过程。
成型一般由两个步骤组成：
（1）使可流动变形的物料成为所需要的形状
研究在外力作用下物料流动与变形的规律，流变学研究的
内容；
（2）通过不同的机制使其定形。
精选编辑ppt
8
几种体系：
1.无机胶凝材料浆体（如水泥、石灰、石膏等）：水化
产物使浆体固化。
2. 陶瓷泥料的可塑成型：可塑性、定形、干燥后强度提
其流变方程为：
•
τ 剪切应力
η 粘度系数
*
剪切应变精速选编率辑ppt

材料与化学密切相关，表中对应系错误的是
材料 主要化学成分
沙子、石英
二氧化硅
【答案】A 【解析】A. 刚玉是三氧化二铝，金刚石是由碳元素组成的单质，而不是 三氧化二铝，A项错误；B. 大理石、石灰石的主要成分是碳酸钙，B项正 确；C. 普通水泥、普通玻璃的主要成分为硅酸盐，C项正确；D. 沙子、 石英的主要成分是二氧化硅，D项正确；答案选A。
英光导纤维主要成分是二氧化硅；因此上述四种物质中，用到硅单质的是
②④；所用材料主要为SiO2的是①③⑤； (3)在工业上以焦炭和二氧化硅为原料，在电炉中高温下反应制取粗硅，该
化学反应方程式为：SiO2+2C
Si+2CO↑。在该反应中，Si元素的化合价
降低，C元素的化合价升高，所以SiO2为氧化剂，C是还原剂。
②高纯硅的制备
涉及的主要化学反应为 (a)SiO2＋2C===1=80=0=～=2=00=0=℃===Si＋2CO↑ (b)Si＋3HCl=3=00==℃=SiHCl3＋H2 (c)SiHCl3＋H2=1 =10=0=℃=Si＋3HCl
(2)新型陶瓷——碳化硅(SiC)
俗称
结构特点
主要性能
生产应用
原料与其他辅料经混合、
水泥
研磨后在水泥回转窑中煅
制作混凝土，用
_黏__土__、___ _石__灰__石___
烧，发生复杂的物理和化 学变化，加入适量石膏调
于建筑和水利
工程
节水泥硬化速率，再磨成
细粉即得
2.新型无机非金属材料 (1)硅和二氧化硅 ①主要应用
硅
半导体材料→硅芯片、硅太阳能电池
二氧化硅
光导纤维
黏土 陶瓷 ________

5：烧结带： 1400
烧结，熔融，得熟料
5、主要成分：硅酸三钙(3CaO•SiO2)、 硅酸二钙(2CaO•SiO2)、 铝酸三钙(3CaO•Al2O3)等
6、主要性能：水硬性 水泥的标号 7、主要用途：建筑、修路。 如：水泥
砂浆、混凝土、钢筋混凝土 。
二、玻璃 1、原 料：纯碱、石灰石和石英 2、主要设备：玻璃熔炉 3、生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成 型冷却
100 600 900
水分蒸发 有机物燃烧和高岭土的脱水
石灰石分解，CaO和SiO2 Al2O3发生固态反应 高温
4:煅烧带
1100
3CaO + Al2O3= 3 CaO . Al2O3 2 CaO + SiO2= 2 CaO . SiO2 3 CaO + SiO2 = 3 CaO . SiO2
高温 高温
三、陶瓷(China)
1、主要原料：粘土 2、传统生产过程：混和、成型、干燥、 烧结、冷却 3、反应原理：复杂的物理、化学变化 4、主要成分：硅酸盐
5、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高
温、绝缘、易成型等优点。
６、主要种类： 土器：砖瓦
红瓦（自然冷却，Fe2O3含量较多） 青瓦(淋水冷却，Fe3O4、FeO较多)
水泥回转窑
练习
1、普通玻璃是 （混合物、纯 净物）。 玻璃可在一定温度范围内软化， 制成工艺品等。这是因为玻璃不 是 ，而是一种 物质， 没有固定 。 2、制水泥和玻璃时都需要用的原料是 （ ） （A）粘土 （C）石灰石 （B）石英 （D）纯碱
3、下列说法正确的是（ ）
（A）SiO2是酸性氧化物，它不溶于水 也不溶于任何酸
1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更失败。1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。14、成长是一场和自己的比赛，不要担心别人会做得比你好，你只需要每天都做得比前一天好就可以了。 15、最终你相信什么就能成为什么。因为世界上最可怕的二个词，一个叫执着，一个叫认真，认真的人改变自己，执着的人改变命运。只要在路上，就没有到不了的地方。 16、你若坚持，定会发光，时间是所向披靡的武器，它能集腋成裘，也能聚沙成塔，将人生的不可能都变成可能。 17、人生，就要活得漂亮，走得铿锵。自己不奋斗，终归是摆设。无论你是谁，宁可做拼搏的失败者 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更5、别着急要结果，先问自己够不够格，付出要配得上结果，工夫到位了，结果自然就出来了。 6、你没那么多观众，别那么累。做一个简单的人，踏实而务实。不沉溺幻想，更不庸人自扰。 7、别人对你好，你要争气，图日后有能力有所报答，别人对你不好，你更要争气望有朝一日，能够扬眉吐气。 8、奋斗的路上，时间总是过得很快，目前的困难和麻烦是很多，但是只要不忘初心，脚踏实地一步一步的朝着目标前进，最后的结局交给时间来定夺。 9、运气是努力的附属品。没有经过实力的原始积累，给你运气你也抓不住。上天给予每个人的都一样，但每个人的准备却不一样。不要羡慕那些总能撞大运的人，你必须很努力，才能遇上好运气。 10、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。失败。11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德 12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗 13、在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。——华罗庚 14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰 15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁 17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东 18、只要愿意学习，就一定能够学会。——列宁 19、如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他的一生永远是模仿和抄袭。——列夫· 托尔斯泰 20、对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。——赞科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰· 贝勒斯 22、读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，自然哲学使人精邃，伦理学使人庄重，逻辑学使人善辩。——培根 23、我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基 24、我们要振作精神，下苦功学习。下苦功，三个字，一个叫下，一个叫苦，一个叫功，一定要振作精神，下苦功。——毛泽东 25、我学习了一生，现在我还在学习，而将来，只要我还有精力，我还要学习下去。——别林斯基、学习外语并不难，学习外语就像交朋友一样，朋友是越交越熟的，天天见面，朋友之间就亲密无间了。——高士其 2、对世界上的一切学问与知识的掌握也并非难事，只要持之以恒地学习，努力掌握规律，达到熟悉的境地，就能融会贯通，运用自如了。——高士其 3、学和行本来是有联系着的，学了必须要想，想通了就要行，要在行的当中才能看出自己是否真正学到了手。否则读书虽多，只是成为一座死书库。——谢觉哉、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。 13、你想过普通的生活，就会遇到普通的挫折。你想过最好的生活，就一定会遇上最强的伤害。这个世界很公平，想要最好，就一定会给你最痛。

01
固相反应法
通过固体原料之间的反应，直接得到所需的无机非金属材料。该方法具
有工艺简单、能耗低的优点，但需要高温条件和较长的反应时间。
02 03
烧结法
将粉末状或颗粒状原料在高温下进行烧结，通过颗粒间的粘结和扩散， 形成致密的无机非金属材料。该方法可用于制备陶瓷、玻璃陶瓷等材料 ，具有制品强度高、密度大等优点。
• 多功能化：无机非金属材料的多功能化是另一个重要发展趋势。通过复合、掺 杂等手段，赋予无机非金属材料多种功能，如光电转换、磁电耦合、生物活性 等，拓展其应用领域和市场前景。
• 绿色环保：随着环保意识的提高，无机非金属材料的绿色环保生产成为关注焦 点。研发低能耗、低污染、可循环的生产工艺，减少对环境的影响，是无机非 金属材料发展的重要方向。
新能源领域
无机非金属材料在新能源领域中 展现出广阔的应用前景。例如， 锂离子电池中的正极材料、负极 材料和电解质，以及太阳能电池 中的硅基材料、薄膜材料等，都 离不开无机非金属材料的支持。
生物医学领域
无机非金属材料在生物医学领域 中的应用日益增多。例如，生物 活性玻璃、生物陶瓷等材料用于 制造人工骨、牙齿修复体、医疗 器械等，具有良好的生物相容性 和生理功能。
环保领域
无机非金属材料在环保领域中可 发挥重要作用。例如，高性能陶 瓷膜用于污水处理、废气净化等 环境治理工程，具有高分离效率 、耐酸碱腐蚀等优点。
发展趋势与挑战
• 高性能化：随着科技的进步，无机非金属材料正朝着高性能化的方向发展，以 满足更严苛的应用需求。例如，研发具有优异力学性能、热学性能、电学性能 的高性能陶瓷材料，以满足航空航天、国防等领域的要求。
物理气相沉积法
利用物理方法（如蒸发、溅射）将原料气化为原子或分子， 然后在衬底表面沉积成无机非金属材料薄膜。该方法可用于 制备金属、合金、陶瓷等多种无机非金属薄膜材料。

硅酸二钙: 2CaO·SiO2
铝酸三钙:
33、Ca辅O·料A：l2O加3 石膏作水泥硬化调节剂。
2021/4/14
5
什么是水泥砂浆？ 什么是混泥土？ 什么是钢筋混泥土？ P137
2021/4/14
6
3、我国的水泥产量：
水泥可以代替钢材和
木材用作建筑材料；近年
来我国的水泥产量一直稳
居世界第一位。1998年产
42
2021/4/14
43
2021/4/14
44
2021/4/14
45
2021/4/14
此 图
关 于
为注
一子
种的
酒介 具绍
名
为
“
注
子
” 返回46
2021/4/14
47
2021/4/14
48
2021/4/14
49
2021/4/14
50
2021/4/14
51
注子是中国古代的一种酒壶。这件安徽出土 的北宋青白釉人形瓷酒壶在1990年北京故宫博物院 举办的"中国文物精华"展览上，因其造型奇特，色 质如玉，敦厚古朴，令观赏者赞叹不已，被誉为"罕 见的宋瓷珍品"。
“五大名窑”即官窑、汝窑、哥窑、定窑、钧窑。
两宋时期官窑制度基本确立，官窑的瓷器形成了不
同于民窑器物的艺术风格。瓷都景德镇在元朝时崛
起，并以青花瓷、釉里红瓷和卵白釉枢府瓷驰名天
下。 2021/4/14
20
中国陶瓷艺术经过几千年的发展，到明清时期
呈现出灿烂辉煌的景象，各类陶瓷艺术品璀璨生辉。
以青花瓷为代表的彩瓷兴盛起来：五彩、斗彩、素
2021/4/14

提示:SiO 不属于两性氧化物。两性氧化物指既能与酸 2 智慧、高尚、宁静、宽容、公正等关键词就是镜子里的标识，通达真善美。智慧的人生是每个人都向往的，责任感的认同是通向智慧
人生的基本保障，教育在社会发展过程中是提升民族素质的根本力量，教师则是传承民族文化提高民族素养的人力资源的重要组成部
反应,又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO 能与氢 2 分，今天做教师就意味着责任担当和无私奉献。读这本书，我有以下几点感受，也是多年在工作中一直禀承的信念。
_N_a_2_S_i_O_3_、_ _C_a_S_i_O_3_、_ _S_i_O_2
应用
生产建筑材料、光 学仪器和各种器皿, 还可制造玻璃纤维 用于高强度复合材 料
水泥、沙子和碎石 等与水混合可以得 到混凝土
【微思考】 普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、 粉碎,在玻璃窑中熔融,发生复杂的物理变化和化学变 化而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗?
知识点 二氧化碳与二氧化硅的性质比较 【重点释疑】 二氧化碳与二氧化硅的性质比较
物质
二氧化硅
二氧化碳
存在
存在于岩石、沙子、 石英、水晶、硅藻
土中
空气,燃料的燃烧产 物
物质
二氧化硅
二氧化碳
物理性质 固 沸体点高,难,硬溶度于大水,熔、通味大常气,微情 体溶况 ,密 于下度 水为比无空色气无
物质
①与水 化 反应 学 性 ②与酸 质 反应
二氧化硅 不反应
只与氢氟酸反 应:SiO2+4HF ====SiF4↑+2H2O
二氧化碳 CO2+H2O====H2CO3
不反应
物质
③与碱液 化 (NaOH) 学 反应 性 质 ④与碱性

钢化玻璃 将玻璃进行淬火处理或用化学方法处理制成
它的抗弯强度比普通玻璃大5-7倍，只 有受到强烈冲击时才会破坏，而且 碎片棱角圆滑，不易飞溅，不易伤 人，是很好的安全玻璃。
53
4.4 胶凝材料
凡能在物理、化学作用下，由浆体变为坚固 的石状体，并能胶结其它物料而具有一定机械强 度的物质，通称为胶凝材料。
特种水泥
特种水泥指具有某些特殊性能和特种功能的 水泥。
特种水泥
快 低 膨耐耐油装 其
硬 水 胀高腐井饰 它
高 化 水温蚀水水 水
强 热 泥水水泥泥 泥
水水
泥泥
泥泥
60
4.5 耐火材料
耐火材料是指耐火温度不低于1580℃,并 在高温下能耐气体、熔融金属、熔融炉渣等 物质侵蚀，而且有一定机械强度的无机非金 属材料。
切割、打孔、研磨、抛光
25
26
27
28
29
30
31
32
33
结构陶瓷
34
Al2O3陶瓷 用途最广泛，原料最丰富，价格最低廉
强度较高，绝缘电阻大，硬度大，耐磨、耐蚀 介电损耗低 透光性 耐高温
金属熔炼的坩埚、 炉管、炉芯、热 电偶保护管等各 种耐热部件
化工领域输送酸 的管道内衬、阀 门以及各种耐酸 泵的泵体、叶轮
发动机活塞帽、 汽缸内衬、轴 承、连杆
惰性 生物 陶瓷
气敏元件
熔点很高（2667℃），高温抗腐蚀能力非常强，用作特种 耐火材料、浇注口，熔炼铂、钯、铑等金属的坩埚等。
36
37
38
39
功能陶瓷
一般利用其
功能陶瓷: 利用电、磁、声、光、热等非直力接学效性应能及其耦
合效应所提供的一种或多种性质来实现某种