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无机非金属材料（1）主讲：黄冈中学优秀化学教师汪响林一、传统硅酸盐材料1、传统硅酸盐材料简介(1）含义：在材料家族里，有一类非常重要的材料叫做无机非金属材料。
最初无机非金属材料主要是指硅酸盐材料，所以硅酸盐材料也称为传统无机非金属材料.像陶瓷、玻璃、水泥等材料及它们的制品在我们日常生活中随处可见.由于这些材料的化学组成多属硅酸盐类，所以一般称为硅酸盐材料。
（2）原料:传统硅酸盐材料一般是以黏土（主要成分为）、石英（主要成分为SiO2）、钾长石（主要成分为）和钠长石（主要成分为）等为原料生产的。
(3)结构和性质特点:这些原料中一般都含有硅氧四面体——结构单元。
由于硅氧四面体结构的特殊性，决定了挂酸盐材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点。
2、陶瓷(1)原料：黏土（2)设备：窑炉（3)工序:混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷器（4）原理：高温下，复杂的物理化学变化。
（5)种类:土器、瓷器、炻器等.(6）彩釉：烧制前，在陶瓷制品胚体表面涂一些含金属及其化合物的釉料，在烧结过程中因窑内空气含量的变化而发生不同的氧化还原反应，即产生表面光滑、不渗水且色彩丰富的一层彩釉。
彩釉中的金属元素烧制时空气用量与彩釉颜色空气过量空气不足黄、红、褐、黑蓝、绿黄绿红紫、褐褐、黑褐黄、绿、褐蓝绿蓝、淡蓝蓝（7）特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。
3、玻璃(1）原料：纯碱、石灰石、石英砂(2）设备：玻璃熔炉（3）工序：原料粉碎→加热熔融→澄清→成型→缓冷→玻璃（4)原理:高温下，复杂的物理化学变化。
主要反应:(5）种类及特性：种类特性用途普通玻璃在较高温度下易软化窗玻璃、玻璃器皿等石英玻璃膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光化学仪器、高压水银灯、紫外灯罩等光学玻璃透光性好、有折光性和色散性眼镜、照相机、显微镜和望远用透镜等玻璃纤维耐腐蚀、耐高温、不导电、隔热、防虫蛀玻璃钢、宇航服、光导、通信材料钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、高强度、抗震裂运动器材、汽车、火车用窗玻璃等有色玻璃蓝色（含）、红色（含）、紫色(含）、绿色（含）、普通玻璃的淡绿色（含二价铁)4、水泥(1)原料:黏土、石灰石、辅助原料(2）设备：水泥回转窑（3)工序：原料研磨得生料→生料煅烧得熟料→再配以适量辅料(石膏、高炉矿渣、粉煤灰等）→研磨成细粉→水泥(4)原理:复杂的物理化学变化。
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。
1.什么是无机非金属材料：由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、等原料和〔或〕氧化物、氮化物、碳化物等原料经一定的工艺制备而成的材料，是除金属材料、高分子材料以外所有材料的总称，与广义的陶瓷材料有等同的含义。
陶瓷，玻璃，水泥，耐火材料2.无机非金属材料构造中，主要含有离子键、共价键和既含离子键又含共价键的混合价键。
离子键：由正、负离子依靠静电库仑力而产生的键合无方向性无饱和性共价键：原子之间通过共用电子对或通过电子云有饱和性有方向性3．NaCl型构造：阴、阳离子以离子键结合，为离子晶体。
Cl-按立方最严密堆积方式堆积，Na＋充填于全部八面体空隙中，八面体之间共棱〔共用两个顶点〕连接，阴、阳离子配位数均为6。
4．CsCl型构造.：立方晶系，Z＝1，立方原始格子，Cl-处于立方原始格子的八个角顶上，Cs＋位于立方体中心〔立方体空隙〕， Cl-和Cs+的均为8。
CsBr、CsI、NH4Cl等5．CaF2〔萤石〕型构造：Ca2+作立方严密堆积，F-充填于全部四面体空隙，八面体空隙全部空着，因此在八个F-之间存在有较大的空洞，为F-的扩散提供条件。
BaF2、PbF2等6．硅酸盐表示法：氧化物方法：即把构成硅酸盐晶体的所有氧化物按一定的比例和顺序全部写出来，先是1价的碱金属氧化物，其次是2价、3价的金属氧化物，最后是SiO2。
例如，钾长石的化学式写为 K2O·Al2O3·6SiO2；无机络盐表示法：把构成硅酸盐晶体的所有离子按照一定比例和顺序全部写出来，再把相关的络阴离子用 [ ]括起来。
先是1价、2价的金属离子，其次是Al3+和Si4+，最后是O2-或OH—。
如钾长石为 K[AlSi3O8]。
7．硅酸盐构造根本特点：〔1〕构成硅酸盐晶体的根本构造单元[SiO4]四面体。
Si-O-Si键是一条夹角不等的折线，一般在145o左右。
〔2〕[SiO4]四面体的每个顶点，即O2-离子最多只能为两个[SiO4]四面体所共用。
目录一.传统陶瓷 (2)1.定义 (2)2.特点 (2)3.分类 (2)4.原料 (2)5.工艺 (2)二．新型陶瓷材料 (3)1.特性 (3)2.结构陶瓷 (3)3.功能陶瓷 (3)4.生物陶瓷 (4)5.透明陶瓷 (4)6.智能材料 (4)三．水泥cement (5)1.定义 (5)2.性能 (5)3.分类 (5)4.硅酸盐水泥 (5)5.特种水泥和新型水泥 (5)四．玻璃 (7)1.组分构成 (7)2.主要原料 (7)3.生产工艺 (7)4.特种玻璃 (7)一.传统陶瓷1.定义用化合物粉末通过成型和高温烧结而成的具有高硬度和高脆性等的多晶固体材料。
2.特点●相组成：景相，玻璃相，气相。
●结合键：离子键，共价键，混合键。
●高硬，高脆，高耐磨，高熔点，低导热性，耐高温，耐腐蚀。
3.分类●氧化物陶瓷，碳化物陶瓷，氮化物陶瓷，其他。
●普通陶瓷，特种陶瓷。
●结构陶瓷，功能陶瓷。
4.原料●主料：黏土+长石+石英矿●辅料：白云石（CaCO3·MgCO3三方晶系），方解石（CaCO3三方晶系），菱镁矿（MgCO3），石灰岩（CaCO3三方晶系），滑石（3MgO·4SiO2·H2O三斜晶系），蛇纹石（3MgO·2SiO2·2H2O），硅灰石（CaO·SiO2针状晶系），透辉石（CaO·MgO·2SiO2单斜晶系），磷灰石。
5.工艺原料处理——制胚料——成型——制釉施釉——干燥——烧成●制坯：粉碎——淘洗——沉淀——练泥——陈腐●成型：可塑成型，注浆成型，压制成型。
●制釉施釉：釉：硅酸盐，形成陶瓷表面玻璃质薄层。
有Li2O,Na2O,K2O,PbO,CaO,MgO等。
配方要求：适应坯体性能及烧制工艺要求，热膨胀系数接近。
形成：原料分解——化合——熔化及凝固。
二．新型陶瓷材料1.特性耐高温，高强度；电学特性；光学特性；生物特性。
2.结构陶瓷●氧化物陶瓷◆氧化铝（α-Al2O3）陶瓷（人造刚玉），用做陶瓷管。
