无机非金属材料工学整理.doc
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1、1、无机材料生产共性和个性:共性:1、原料都来自储量丰富的天然非金属矿物 2、粉料的制备与运输3、高温加热(热处理)4、成型5、干燥。个性:P(表示粉体制备过程) H(热处理过程) F(成型过程)1、胶凝材料(水泥)PHP 2、玻璃PHF 3、陶瓷和耐火材料PFH。2、粘土定义:粘土是一种或多种含水铝硅酸盐矿物的混合体。3、粘土的三大组成:矿物组成、化学组成和颗粒组成.粘土矿物组成:高岭石类(包括高岭石、多水高岭石等)特点:吸附能力小,可塑性和结合性较差,杂质少、白度高、耐火度高。 蒙脱石类(包括蒙脱石、叶蜡石等)特点:是能吸收大量的水,体积膨胀,离子交换能力强,膨润土可塑性大,触变厚化性强,
2、严重影响泥浆性能。随外界环境的温度和湿度而变化,引起轴膨胀与收缩。伊利石类(也称水云母)特点:一般可塑性低,干后强度小,干燥烧成收缩小,烧结温度低,烧结范围窄。化学组成:二氧化硅,三氧化二铝,结晶水还有少量碱金属氧化物碱土金属氧化物着色氧化物等。颗粒组成:指粘土中不同大小颗粒的百分含量。4、粘土的工艺性质:可塑性,离子交换性,触变性,膨化性,收缩性,烧结性能(1)可塑性:粘土与适量水混练后形成泥团,在外力作用下塑造成各种形状而不开裂,当外力除去后仍能维持原来形状的性质。可塑性指数则为液限与塑限的差值,表示粘土能形成可塑泥团的水分变化范围。可塑性指标在工作水分下,泥料受外力作用最初出现裂纹时应力
3、与应变的乘积。(2)离子交换性:粘土颗粒吸附的离子被其它同性电荷的离子置换,发生离子交换的性质(3)触变性:粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时,粘度会降低而流动性增加静置后能恢复原来状态。5、长石类原料:钠长石(玻璃釉),钾长石(陶瓷釉),钙长石(水泥),钡长石 滑石结构:层状结构6、破碎的方式:挤压,劈裂,折断,磨剥,冲击。破碎设备:颚式破碎机、圆锥式破碎机,辊式破碎机,反击式破碎机、蓖式破碎机超细磨:振动磨、搅拌磨、冲击磨、气流磨、行星磨7、玻璃退火的目的,退火包括哪几个工艺阶段?各个阶段的要点有哪些?退火定义:消除玻璃制品在成型或热加工后残留在制品内的永久应力的过程。目的:防止炸裂和提高
4、玻璃的机械强度。玻璃退火包括加热、保温、慢冷及快冷四个阶段。加热阶段:把制品加热到退火温度。加热速度可以较快。慢冷阶段:防止在降温过程中由于温度梯度而产生新的应力。初冷速度应最低。慢冷阶段的结束温度,必须低于玻璃的应变点。快冷阶段:指应变温度到室温这段温度区间。保证制品不致因为热应力而破坏的前提下,可以尽快冷却玻璃制品。成型:将配合料制成的浆体、可塑泥团、半干粉料或熔融体经适当的手段设备变成一定形状的制品的过程。注浆成型:(传统)在石膏模的毛细管力作用下,含一定水分的粘土泥浆脱水硬化成坯的过程。(现代):将陶瓷配合料制成能流动的浆体,注入模型,依靠模具的脱水(或其它特别的)作用而成型。8、人工
5、干燥的加热方式:外热源法、内热源法。干燥也称为烘干,用加热的方法除去物料中部分物理水分的过程。外热源法:是指在物料的外部对物料表面加热使物料受热,蒸发水分,而得以干燥。内热源法:是将湿物料放在高频交变的电磁场中或微波场中,使物料本身的分子产生剧烈的热运动发热或使交变电流通过物料而产生热量,物料中水分蒸发,得以干燥。干燥方法及其特点:、对流(辐射):热扩散方向与湿扩散方向相反,不利于干燥速度提高。、电干燥:热扩散、湿扩散方向一致,干燥速度快,单位热耗小。、微波干燥:热、湿传导方向一致。均匀快速。、红外干燥:热扩散、湿扩散方向一致,加热均匀。内扩散包括:湿扩散(水分浓度差)和热扩散(温度差)热扩散
6、是指在温度差的作用下,水分从物料内温度高的地方向温度低的地方的迁移过程。湿扩散是指在水分浓度差的作用下,水分从物料内浓度高的的地方向浓度低的地方的迁移过程9、煅烧优点:1.提高物理性能2.破坏层状结构,稳定晶型3.便于破碎,减小收缩率10、烧成制度:包括温度制度,气氛制度,压力制度。压力制度旨在保证温度制度和气氛制度。烧成温度:是指陶瓷坯体烧成时获得最优性质时的相应温度,即烧成时的止火温度。烧成范围:烧成温度实际上是指一个允许的温度范围,习惯上称之为烧成范围。下限温度是坯体技术性能开始达到要求指标时的对应温度;上限温度是坯体的结构和性能指标开始劣化时的温度。烧结温度:材料加热过程达到气孔率最小
7、、密度最大时的温度。11、多孔陶瓷的成孔方法:(1)颗粒堆积成孔(2)可燃尽物质成孔(3)不完全灼烧成孔(4)机械成孔(5)高温分解物质发泡成孔(6)超微孔成孔多孔陶瓷配方:骨料,粘结剂,成孔剂。工艺特点:烧成温度和烧结温度不一致。多孔陶瓷的烧成方法:粘结剂玻化粘结骨料颗粒;足够的机械强度;达到所要求的气孔率合理的烧成温度12、釉是覆盖在陶瓷坯体表面的一层近似玻璃态的物质。施釉的基本方法:浸釉,淋釉,喷釉。还有静电施釉、流化床施釉、干压施釉等电瓷:高强度电瓷和半导体瓷。高强度瓷主要有石英瓷,高铝瓷,普通高压瓷。半导体瓷是由60%70%左右的普通白釉和具有导电性的金属氧化物或预先合成的导电性化合
8、物配制而成。目的是使电瓷表面电阻率降低,有一定的导电性。13、釉料的基本性质:1、一定的细度2、适中的相对密度3、适宜的流动性(粘度) 14、釉层的性质:(1)釉料熔融温度范围:始熔温度至流动温度的范围称为釉料熔融温度范围。(2)釉的粘度和表面张力(3)釉的弹性和热膨胀性:釉的弹性可用弹性模数来表征,弹性模数小,则弹性大,反之则弹性小。(4)釉的硬度和光泽度(5)釉层的化学稳定性坯料定义:将陶瓷原料经过配料和加工后,得到的具有成型性能的多组分混合物。根据成型方法不同分为:注浆坯料:含水率28%35%;可塑坯料18%25%;压制坯料3%7%。坯体组成的表示方法:配料比表示、化学组成表示、矿物组成
9、表示、实验公式表示、分子式表示化工陶瓷生产工艺要点:(1)配料组成:耐酸,加入氧化硅氧化锆等;耐HF,提高3A2S的含量;耐碱加入氧化镁最好。(2)配料中掺入许多孰料;(3)用食盐釉(在烧成过程中,进行施釉),食盐釉和坯体结合良好耐酸不脱落不开裂;(4)陶瓷的烧成温度再12801350C范围内,氧化氛围烧成。化工陶瓷提高耐酸性方法:加入二氧化硅,氧化锆等;配料中掺入熟料;加入食盐釉。提高耐热性的方法:加入刚玉,滑石提高热稳定性;增加氧化镁,氧化铍,氧化锆低温烧成:凡烧成温度有较大幅度降低(如降低幅度在80100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。一次烧成是将施好釉的
10、生坯(也称釉坯)经一次煅烧直接得到产品的方法。二次烧成分两种类型:一是将生坯烧到足够高的温度使之成瓷,然后施釉,再在较低的温度下进行釉烧。这种方法称为“高温素烧,低温(中温)釉烧”,二是先将生坯在较低的温度下烧成素坯,然后施釉,再在较高的温度下进行釉烧而得到产品。这科方法称为“低温素烧,高温釉烧” 退火工艺特点(8个字):加热,保温,慢冷,快冷。热钢化工艺特点(8个字):加热,保温,快冷,慢冷。玻璃熔制:将配合料经过高温加热形成均匀的无气泡的,并符合成型要求的玻璃液的过程。玻璃的熔制包括物理和化学以及物理化学三个过程。影响玻璃析晶的因素:玻璃成分、玻璃的结构因素、分相的作用、工艺因素。玻璃粘度
11、与温度的关系:玻璃液在高温时,粘度变化不大;随着温度的降低,粘度的变化慢慢增大,待到低温时,粘度就急剧地增加。 在整个玻璃粘度温度曲线上,没有粘度突变点。玻璃体的三大类缺陷:气泡(气体类夹杂物),结石(结晶夹杂物),条纹和节瘤(玻璃态夹杂物)玻璃分类(6种):元素玻璃、氧化物玻璃、卤素化合物玻璃(透红外)、硫属元素化合物(半导体)、混合玻璃、金属玻璃短性玻璃:在l02108Pas粘度范围内温度范围小的玻璃称短性玻璃,随温度变化,粘度变化速率快,又称为快凝玻璃长性玻璃:在l02108Pas粘度范围内温度范围大的玻璃称长性玻璃,随温度变化,粘度变化速率慢,又称为慢凝玻璃高硅氧玻璃:二氧化硅高达96
12、%以上的玻璃,是利用玻璃组成的B区易于分相的特点制成的。耐火度:耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质。耐火材料:耐火度不低于1580的无机非金属材料耐火材料的组成:化学组成和矿物组成荷重软化温度:耐火材料在一定的重力负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度。硅制耐火材料:典型的耐酸性材料,主晶相为鳞石英和方石英,基质为石英玻璃相。镁质耐火材料:主成分MgO,主晶相方镁石;氧化镁含量80%85%以上的碱性耐火材料,耐火度高。玻璃窑,水泥窑,陶瓷窑高温带常用的耐火材料。CaO/SiO2=0镁橄榄石M2S; CaO/SiO2=1钙镁橄榄石CMS熔点1890; CaO/SiO2=1.
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