无机非金属材料及应用
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Questions and Answers

硅酸盐水泥的主要矿物成分中，哪种成分对提高水泥强度最为关键？

  • 硅酸二钙
  • 铁铝酸四钙
  • 硅酸三钙 (correct)
  • 铝酸三钙

以下哪种水泥是为了适应高强度混凝土的需要而生产的？

  • 快硬硅酸盐水泥 (correct)
  • 425 ＃水泥
  • 325 ＃水泥
  • 矿渣水泥

水泥对受潮的敏感性表现为哪种现象？

  • 固化速度减慢
  • 硬结 (correct)
  • 水化热增加
  • 强度下降

哪种掺混合材料的硅酸盐水泥属于特性水泥的类型？

<p>快硬硅酸盐水泥 (D)</p> Signup and view all the answers

气硬性凝胶材料的特点是？

<p>只在空气中硬化 (D)</p> Signup and view all the answers

混凝土的标号在水泥生产中的主要作用是什么？

<p>适应不同强度混凝土的需要 (B)</p> Signup and view all the answers

对于水泥的使用，以下哪项是禁忌的？

<p>在负温环境中使用 (A)</p> Signup and view all the answers

水玻璃的主要成分是什么？

<p>碱金属氧化物和二氧化硅 (A)</p> Signup and view all the answers

哪种砖的耐火度在 1000℃以下?

<p>轻质砖 (A)</p> Signup and view all the answers

高铝砖的主要特性是什么?

<p>抗热震性好 (A)</p> Signup and view all the answers

硅酸铝耐火纤维的耐火度通常可以达到多少?

<p>1700℃ (C)</p> Signup and view all the answers

以下哪种混凝土属于耐火混凝土的类型?

<p>水玻璃耐火混凝土 (D)</p> Signup and view all the answers

什么特性不是石棉的优点?

<p>对人体无害 (A)</p> Signup and view all the answers

石棉制品中哪一项应用最广泛?

<p>石棉板 (B)</p> Signup and view all the answers

水泥的主要功能是什么?

<p>胶结砂石材料 (A)</p> Signup and view all the answers

关于水泥的发展，以下哪一说法是正确的?

<p>波特兰水泥是水泥的早期形式之一 (D)</p> Signup and view all the answers

坚固的石材可以与哪种水泥结合形成胶合体?

<p>硅酸盐水泥 (D)</p> Signup and view all the answers

玻璃的抗拉强度与抗压强度相比于哪个更低?

<p>抗压强度 (B)</p> Signup and view all the answers

耐火砖中，哪一种砖的抗热震性较差?

<p>镁质耐火砖 (A)</p> Signup and view all the answers

以下哪种玻璃主用于保护用途?

<p>防护玻璃 (C)</p> Signup and view all the answers

哪种是石棉的常见形式?

<p>白石棉 (B)</p> Signup and view all the answers

玻璃的物理性质中不包括下列哪一项?

<p>耐热性 (D)</p> Signup and view all the answers

Al2O3 陶瓷的主要成分是什么？

<p>Al2O3 和 SiO2 (B)</p> Signup and view all the answers

以下哪种材料用于高温绝缘？

<p>ThO2/VO2 陶瓷 (A)</p> Signup and view all the answers

ZrO2 陶瓷常温下的晶型是什么？

<p>单斜晶系 (C)</p> Signup and view all the answers

SiC 陶瓷的莫氏硬度是？

<p>13 (D)</p> Signup and view all the answers

对于 BeO 陶瓷，下列哪项描述是正确的？

<p>硬度与 Al2O3 相当 (A)</p> Signup and view all the answers

耐火材料的耐火度要求是多少？

<p>不低于 1580 度 (D)</p> Signup and view all the answers

以下哪项不属于耐火材料的性能指标？

<p>化学稳定性 (D)</p> Signup and view all the answers

Si3N4 陶瓷的主要特点是什么？

<p>高硬度和良好的绝缘性 (A)</p> Signup and view all the answers

下列材料中，哪种用于制造高纯度金属的坩埚？

<p>MgO/CaO 陶瓷 (C)</p> Signup and view all the answers

氧化物陶瓷中哪个具有抗氧化性强的特点？

<p>Al2O3 陶瓷 (A)</p> Signup and view all the answers

耐火砖的主要材料不包括哪个选项？

<p>水泥砖 (B)</p> Signup and view all the answers

非氧化物陶瓷的共性特点是什么？

<p>高硬度和高耐磨性 (B)</p> Signup and view all the answers

ThO2/VO2 陶瓷主要应用于哪种领域？

<p>核动力反应堆 (C)</p> Signup and view all the answers

ZrO2 陶瓷的主要问题是什么？

<p>容易开裂 (B)</p> Signup and view all the answers

无机非金属材料的主要特性不包括哪一项？

<p>塑性好 (A)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料中，哪种键合方式产生的晶体被称为离子晶体？

<p>离子键 (C)</p> Signup and view all the answers

在陶瓷材料中，玻璃相的主要作用是什么？

<p>粘合晶体相并提高致密度 (B)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料的相组成中，气相的存在对材料性能的影响是？

<p>降低强度 (A)</p> Signup and view all the answers

哪一种陶瓷材料的主要晶体相是非氧化物？

<p>氮化硅 (D)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料中，位错主要形成的难度是什么？

<p>能量需求高 (D)</p> Signup and view all the answers

在陶瓷材料中，晶界对材料强度的作用机制与金属材料的区别在于？

<p>晶界阻碍了裂纹扩展 (B)</p> Signup and view all the answers

含氧酸盐的陶瓷材料中最基本的结构单元是什么？

<p>硅氧四面体 (D)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料中，哪种缺陷被称为点缺陷？

<p>空位 (A)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料的硬度一般范围在？

<p>1000~1500Hv (A)</p> Signup and view all the answers

在陶瓷材料中，气孔的出现主要是由于？

<p>加热过程中的物理或化学反应 (B)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料的复合键不包括下列哪个选项？

<p>金属键 (D)</p> Signup and view all the answers

共价晶体的一个特点是？

<p>方向性和饱和性 (A)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料的高刚度主要是由于哪种因素造成的？

<p>化学键的键能 (A)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料的实际强度通常与理论强度相比如何？

<p>低于理论强度100倍 (D)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料的热膨胀系数特征是？

<p>小热膨胀系数 (B)</p> Signup and view all the answers

影响陶瓷材料塑性和韧性的主要因素是什么？

<p>内部微裂纹 (A)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料的电学性质中，哪一项是正确的？

<p>陶瓷材料是良好的绝缘体 (D)</p> Signup and view all the answers

生产陶瓷的第一步是什么？

<p>原料配制 (C)</p> Signup and view all the answers

以下哪种陶瓷产品主要用于建筑？

<p>建筑陶瓷 (D)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料在高温环境中能保持较高的强度，这种特性称为？

<p>高温抗蠕变能力 (B)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料受到载荷时，通常会出现什么情况？

<p>在不发生塑性变形时发生断裂 (C)</p> Signup and view all the answers

具有良好介电特性的陶瓷材料常应用于？

<p>电器绝缘材料 (A)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料的细晶粒对其强度的影响是什么？

<p>提高强度 (A)</p> Signup and view all the answers

在陶瓷的生产工艺中，哪个阶段是将坯料通过高温处理使其紧密结合的过程？

<p>煅烧 (C)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料对化学介质的稳定性如何？

<p>较为稳定，一般不与介质反应 (D)</p> Signup and view all the answers

陶瓷材料的发展与哪方面的技术密切相关？

<p>材料科学 (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

陶瓷的强度

陶瓷材料的强度取决于化学键的结合力，理论强度很高。但实际强度由于组织不均匀性、内部杂质和缺陷的存在，比理论强度低 100 多倍。

陶瓷的强度与晶粒大小的关系

晶粒越细，陶瓷的强度越高。

陶瓷的高温强度

陶瓷材料一般具有优于金属材料的高温强度，高温抗蠕变能力强，且有很高的抗氧化性。

水泥标号

水泥的强度等级，用数字表示，如 325 ＃、 425 ＃、 525 ＃等，数字越大强度越高。

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硅酸盐水泥

最常见的普通水泥，由石灰石、黏土、铁粉、煤粉、矿化剂等原料制成。

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硅酸三钙 (C3S)

硅酸盐水泥的主要矿物成分之一，含量越高，水泥强度越高。

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铝酸三钙 (C3A)

硅酸盐水泥的主要矿物成分之一，含量高会使水泥快速硬化。

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掺混合材料的硅酸盐水泥

通过添加混合材料，例如矿渣、粉煤灰、火山灰等，改善水泥性能的水泥类型。

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气硬性凝胶材料

通过物理化学作用，将浆体变成坚固块体，并能将散粒材料或块状材料黏结成整体的材料，例如石灰、石膏、水玻璃等。

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石灰

一种古老的有机胶凝材料，质轻、保温、隔音、吸音、不燃。

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水玻璃

由碱金属氧化物和二氧化硅合成的一种可溶性碱金属硅酸盐材料。

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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。

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无机非金属材料的特性

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。

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无机非金属材料的种类

主要包括传统陶瓷和特种陶瓷、玻璃以及水泥，它们都是常用的无机非金属材料。

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陶瓷材料的物质结构

陶瓷材料是由晶体相、玻璃相和气相（气孔）组成的。

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离子晶体

以离子键结合的晶体，具有强度高、硬度高、熔点高、等特点，但脆性大，无延展性，热膨胀系数小，固态时绝缘，熔融态可导电。

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共价晶体

以共价键结合的晶体，具有强度高、硬度高、熔点高、稳定等特点，但脆性大，无延展性，热膨胀系数小，固态和熔融态时都绝缘。

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硅氧四面体

硅酸盐陶瓷中最基本的结构单元。

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玻璃相

陶瓷材料中原子不规则排列的组成部分，类似于玻璃。

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气相（气孔）

陶瓷材料中存在的空隙，对材料性能不利的。

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陶瓷材料的点缺陷

陶瓷材料晶体中存在的置换原子、间隙原子和空位等缺陷。

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陶瓷材料的线缺陷

陶瓷材料晶体中存在的线缺陷，称为位错。

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陶瓷材料的面缺陷

陶瓷材料中存在的面缺陷，主要是晶界和亚晶界。

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陶瓷材料的硬度

陶瓷材料的硬度很高，一般比普通淬火钢的硬度还要高。

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陶瓷材料的强度

陶瓷材料的强度可以通过细化晶粒来提高。

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什么是陶瓷材料？

陶瓷材料是一种由无机非金属材料制成的材料，通常在高温下烧制而成。

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氧化物陶瓷

主要成分为金属氧化物的陶瓷材料，化学稳定性高，抗氧化性强，熔点高。

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非氧化物陶瓷

主要成分不是金属氧化物的陶瓷材料，例如碳化硅（SiC）和氮化硅（Si3N4）。

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Al2O3 陶瓷

主要成分为氧化铝（Al2O3），也称高铝陶瓷，具有高强度、高硬度、高熔点、耐腐蚀等特点。

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BeO 陶瓷

主要成分为氧化铍（BeO），导热系数高，抗热震性强，高温电绝缘性好。

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ZrO2 陶瓷

主要成分为氧化锆（ZrO2），具有高耐热性、抗腐蚀性、高硬度、高强度。

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MgO/CaO 陶瓷

主要成分为氧化镁（MgO）和氧化钙（CaO），耐高温、抗金属及碱性熔渣腐蚀。

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ThO2/VO2 陶瓷

主要成分为氧化钍（ThO2）和氧化钒（VO2），具有高熔点、高密度、低热传导性。

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SiC 陶瓷

主要成分为碳化硅（SiC），具有高耐火度、高硬度、高耐磨性，抗酸性熔体腐蚀。

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Si3N4 陶瓷

主要成分为氮化硅（Si3N4），具有良好的化学稳定性、高硬度、高耐磨性、抗热震性。

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耐火材料

是指在高温下具有耐高温、抗熔化、抗高温变形、抗腐蚀等特性的材料。

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耐火度

耐火材料在高温下不熔化的性质。

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抗热震性

耐火材料在高温下，温度急剧变化不破坏的性质。

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常见耐火砖

常见的耐火砖包括粘土砖、轻质砖、半硅砖、高铝砖、镁砖、碳砖等。

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轻质砖

含有较多气孔，耐火且绝热，重量轻。

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半硅砖

重烧线收缩很小，抗渣性好。

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硅砖

高温强度好，荷重软化温度接近耐火度，性能稳定。

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高铝砖

抗渣性好，耐压强度大，抗热震性很好。

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镁质耐火砖

碱性耐火材料，耐火度很高，但抗热震性很差。

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炭砖

耐火度高，抗渣性强，抗热震性好，强度高，耐磨。

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耐火纤维

具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化的特性，加工成各种制品，克服了一般耐火材料的脆性，节能效果显著。

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硅酸铝耐火纤维

耐火度可达1700℃以上，弹性好、热导率低、热膨胀小、质量轻、抗热震性好，应用广泛。

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耐火混凝土

由骨料、胶结料、掺和料按比例制成，根据胶结料不同，可分为铝酸盐耐火混凝土、水玻璃耐火混凝土、磷酸盐耐火混凝土和硫酸铝耐火混凝土。

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钠钙玻璃

常见玻璃，价格便宜，用途广泛。

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硼硅酸盐玻璃

抗热震性强，用于制造耐高温的玻璃器皿。

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石棉对人体的危害

石棉纤维吸入人体后，可引起肺癌、间皮癌、石棉沉着病等疾病。

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Study Notes

非金属材料及应用

  • 主讲人：吴庆定（二级教授）、司家勇（博士）
  • 出处：中南林业科技大学机电学院

无机非金属材料

  • 无机非金属材料是指除金属材料和有机高分子材料以外的固体材料

本章主要内容

  • 无机非金属材料的概念与特点
  • 无机非金属材料的地位和作用
  • 常用无机非金属材料及应用

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
  • 主要特性包括：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

无机非金属材料的种类

  • 传统陶瓷（陶瓷、特种陶瓷）
  • 玻璃
  • 水泥

常见陶瓷制品

  • 耐热零件
  • 瓷器
  • 金属陶瓷工具

陶瓷材料的物质结构

  • 陶瓷材料的组成相的结构包括：MgO、Al₂O₃)、
  • 共价键(金刚石、Si₃N₄)以及离子键与共价键的混合键

陶瓷材料的相组成

  • 晶体相：陶瓷材料最主要的组成相，主要为某些固溶体或化合物，例如含氧酸盐（硅酸盐、钛酸盐等）、氧化物（MgO、Al₂O₃)、非氧化物（SiC、Si₃N₄）等
  • 玻璃相：陶瓷材料中原子不规则排列的组成部分，类似玻璃，作用是连接晶体相的空隙，提高致密度，降低烧成温度，提高强度等
  • 气相（气孔）：陶瓷材料的各组成部分在加热过程中互相作用产生的空隙，主要由玻璃相填充

陶瓷材料的缺陷

  • 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
  • 线缺陷：陶瓷材料晶体中存在的位错
  • 面缺陷：陶瓷材料晶体中存在的晶界和亚晶界

陶瓷材料的性能

  • 力学性能（强度、硬度、韧性、塑性等）
  • 热学性能（熔点、热膨胀系数、热导率等）
  • 电学性能（电导率、介电常数等）
  • 光学性能（透明度、折射率等）
  • 化学性能（耐腐蚀性、耐氧化性等）

普通陶瓷的生产工艺

  • 原料配制
  • 坯料成形（可塑成形、非可塑成形）
  • 干燥
  • 烧结
  • 冷却
  • 检验

普通陶瓷的种类

  • 日用陶瓷（茶具、餐具等）
  • 建筑陶瓷（砖、瓦、地板砖等）
  • 工业陶瓷（耐火材料、绝缘材料等）
  • 医疗陶瓷

其他无机非金属材料

  • 水泥
  • 其他的无机非金属材料等

水泥

  • 主要成分：硅酸盐水泥 （Cao-SiO₂）
  • 主要种类：普通水泥、 特种水泥
  • 主要应用：建筑构件和石料构件等

玻璃

  • 原料：石灰石、石英砂、纯碱、萤石等
  • 工艺：熔化、成型、冷却等
  • 主要种类：钠钙玻璃、铅玻璃、硼硅玻璃、石英玻璃等；可以划分为：日用玻璃、建筑玻璃、工业玻璃
  • 主要应用：日用制品、建筑物、光学仪器等

石棉

  • 定义及分类：天然纤维状矿物，分为蛇纹石类和角闪石类
  • 应用：防火、绝缘等，但存在健康风险

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Description

本章将探讨无机非金属材料的概念及其特性，阐述其在工程中的重要性和应用。内容包括各种常见的无机非金属材料，如传统陶瓷、玻璃和水泥，以便增进对其物质结构和应用领域的理解。

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