硅酸盐材料的考试题 - 图文

1. 以长石质瓷为例，论述普通硅酸盐陶瓷原料的种类，组成，结构.原料在陶瓷烧结中的相变特点，以及在陶瓷中的主要作用

答案：陶瓷原料组成有Al2O3,SiO2,CaO,MgO,Na2O,K2O以及Fe2O3等，分为黏土类，石英类，长石类。黏土类包括高岭石，蒙脱石，蛇纹石等，黏土类矿物为层状结构（铝硅酸盐），其间可能含有吸附水，结构水等。石英，长石类为架装结构（硅酸盐）硅（铝）氧四面体在三维空间形成网状结构。 粘土类： 种类 结构特点 类型 高岭石1:1层状结构，层 Al2O3.2SiO2.2H2O 间以氢键结合，晶 格内较少离子置 换 多水高岭石 结构同高岭石，层高岭石类矿物 Al2O3.2SiO2.nH2O 间充满水（称层间N=4~6 水），层间以分子键结合 蒙脱石 2:1层状结构，层 Al2O3.4SiO2.nH2O 间O-O连接力小， N>2 易形成层间水， 【AlO6】中Al3+ 易置换 叶腊石 2：1层状结构，蒙脱石类 Al2O3.4SiO2.H2O 层间以氢键结合，晶格内无离子置换 伊利石类 白云母水化产物，伊利石类 结构与蒙脱石相似，层间嵌入K+，晶格结构牢固

石英类

石英包括脉石英，石英砂，石英岩。脉石英的主要成分主要为SiO2，含有微量Fe2O3、Al2O3、CaO、P2O5及气、液包裹体杂质。

特点:课本 作用：

石英和长石在课本上

粘土：① 坯体的成型是借助于粘土的可塑性，注坯泥浆则赖于粘土的细分散性而获得良好的悬浮性与稳定性，故配料中必须用一定量的粘土。 ② 粘土是瓷坯组成中A12O3的主要来源，是坯体耐火性质的主要依靠。 ③ 粘土富有可塑性，在瓷坯中用以对一些非可塑性原料产生结合能力，使瓷坯在干燥过程中避免变形与开裂的缺陷，并产生了强度。同时因粘土的粒子很细，而非可塑性原料的粒子较粗，二者相混，可得堆积密度很高的坯体结构。

④ 坯泥在加热到1000度以上时，由于脱水后粘土矿物――高岭石分解，而有莫来石结晶生成，并赋予坯体的强度。

2. 硅酸盐陶瓷配体的显微结构特点，及烧结过程中的物象组成变化规律

显微结构：显微镜下观察的陶瓷相组成的种类，形状，大小，数量，分布及取向，各种杂质与显微缺陷的存在形式，分布及晶界特征，主要有晶体相（残留石英，莫来石），玻璃相（长石玻璃）和气相。

3. 简述硅酸盐陶瓷的力学性能与结构组成之间的关系

课本

机械强度：陶瓷材料的世纪强度远小于其理论强度，一般要低2个数量级，其原因在于世纪警惕中存在许多晶格缺陷和微裂纹 格里菲斯微裂纹理论假设条件下的强度公式（课本）

影响因素：半裂纹长度：材料中的裂纹数量，大小及其分布状态是影响材料强度的极其重要的因素，因此，控制裂纹的数量，大小，避免裂纹集中存在是提高材料强度的重要手段。

弹性模量：E与材料的化学组成，键强及显微结构，气孔有关。 断裂表面能：与材料的化学组成，键强，显微结构有关

晶相：晶相种类及含量：对材料强度的影响，陶瓷中SiO2，莫来石晶相可以提高胚体机械强度，莫来石含量在一定范围内越高，强度越大 断裂强度和晶粒直径的关系：（课本），晶粒越细，强度越高，因此控制晶粒生长尺寸对提高材料的额机械强度意义重大。

晶体形貌的影响：烧结不好的普通陶瓷制品中，主晶相基本上由鳞片状一次莫来石构成，而烧结良好的陶瓷胚体中，主晶相构成中既有鳞片状一次莫来石，也有相当数量的针状，粒状二次莫来石，后者强度明显大于前者，粗大针状莫来石晶体的网状分布对提高制品强度极为有利

4. 论述无气孔陶瓷的制备，显微结构的演变，性能及测试方法，并举例说明 老师给的文章）

制备：猪哟啊制备过程有颗粒研磨，成型，胚体干燥，烧结；要求颗粒磨细力度在10—50nm之间，形成的浆体颗粒分散均匀，气孔尺寸小于颗粒平均尺寸，密度达到64%，烧结压力大约1Mpa，烧结方法可采用热压烧结，热等静压（200Mpa）或微波和火花等离子体烧结。

例如：BaTiO3无气孔陶瓷，原始颗粒力度在10-30nm，颗粒首先分散在有机溶剂中。通过精确的气氛控制，多步烧结和掺杂，得到晶粒尺寸小于100nm的BaTiO3陶瓷，甚至<50nm。

随着相对密度的增大，晶粒尺寸不断增大，开始烧结时，晶粒增长速率较慢，若相对密度达到92%的时候，孔道分离形成隔离气孔，晶粒增长速率增快。气孔不断通过质量传递排除。无气孔陶瓷透明度高，强度大，在激光医疗和电子器件领域有着优越的光学，力学，电学和其他性质（这一部分配上文章中的那个图） 测试：磁共振成像，X射线断层摄影术（研究气孔变化），聚焦光学显微镜（探测晶界结构，观测亚微气孔），近场扫描光学显微镜，扫描声学显微镜，扫描电子显微镜，扫描近场声学显微镜（探测亚表面气孔，高压微米分辨率） 5. 硅酸盐玻璃的特征，结构理论，以及影响玻璃性质的主要因素 硅酸盐玻璃的通性（课本+课本图，同一张PPT）

结构理论（两种，课本）

影响因素：课本

6. 硅酸盐玻璃的粘度，表面张力及其主要影响因素 先介绍概念，再介绍性能的影响因素（课本） 7. 论述硅酸盐玻璃的组成及结构特点 组成（课本）

结构特点（两种结构理论的特点） 8. 硅酸盐玻璃的主要性能及影响因素

粘度，表面张力及物理化学性能，各自的影响因素（课本） 9. 举例分析低膨胀透明微晶玻璃和透明陶瓷制备的主要因素

微晶玻璃的组成，影响因素：组分，热处理工艺，成核剂，晶相种种类数量和晶粒大小。主要因素（课本上的）

透明陶瓷：自己明天查阅文献找一下，王欢写的是Al2O3)

以氧化铝透明陶瓷为例，主要影响因素有：原料纯度，掺加剂，胚体显微结构和工艺因素。

1） 当氧化铝含量>99.9%，透光率>80%，当他的含量>99.999%,透光率>90%。 2） 加入氧化镁掺加剂适量，可以抑制晶粒长大，提高透光度

3） 气孔存在会降低制品透光率，玻璃相含量增加，在一定程度上会增加透光度，多晶陶瓷晶相组成，晶界增多，透光率下降。

4） 工艺因素，如胚料细度，烧成温度，氛围，烧结方法，配方组成

提高烧成温度可增加玻璃相含量，有利于提高透光度。但过烧时，气孔率增大，降低透光度。可用氢气气氛烧结，采用热压热等静压方法，有利于提高透光度。

10. 硅酸盐水泥孰料的化学组成，矿物组成及特特征，极其水化过程

化学组成和矿物组成（课本） 特性：（课本+下面的）

铝酸三钙：形成固溶体和黑色中间相，水化快，凝结快，水化热高，早期

强度高，抗硫酸盐强度高。

铁铝酸四钙：不纯，形成固溶体c矿，水花速度在C3A，C3S之间，后期发展不如C3S，早期强度似C3A，后期能增长似C2S，水化热较C3A低。抗冲击性能和抗硫酸盐性能好。

水化过程：课本上各个矿物的水化方程式

11. 硅酸盐水泥在水化过程中的热行为，矿物组成和微结构变化规律 课本上的图

水泥水化后的矿物组成为：二水石膏CSA，水化铝酸钙，钙矾石，氢氧化钙，水化硫铝酸钙，水化铁酸钙等。

最后附图（照相+课本上的水化含量曲线图）

12. 气硬性胶凝材料的主要种类，结构特点及其应用性能，举例 分为石膏石灰，水玻璃

石膏矿物组成为CaSO4.2H2O，CaSO4.1/2H2O，CaSO4，单斜晶系，层状结构 凝结硬化过程：CaSO4.0.5H2O+1.5H2O——>CaSO4.2H2O 半水石膏溶解度（8g/L）>二水石膏（2g/L ），二水石膏沉淀结晶生长表观密度小，凝结块，孔隙率大，强度较低

应用：墙板，天花板，艺术装饰品，水泥调凝剂

石灰：生石灰CaO，熟石灰粉，Ca(OH)2，石灰浆：Ca(OH)2.H2O CaO+H2O——>Ca(OH)2+Q 可分为干燥硬化，碳化硬化（CaCO3，提高耐久性） 应用：配制建筑矿浆，无熟料水泥，碳化水泥板

水玻璃：硅酸盐钾水玻璃（K2.mSiO2）硅酸盐钠水玻璃（Na2O.nSiO2） 水玻璃吸CO2形成无定形SiO2凝胶，逐渐干燥硬化，凝结硬化后粒结能力强，不燃，耐高温，耐酸

应用：涂刷材料表面，配制防水剂，土壤加固，制备气凝胶SiO2，矿浆 13. 矿物聚合材料组成结构和性能之间的关系，举例 结构组成（课本）

性能：与普通硅酸盐水泥相比，抗压强度增加，耐酸性增加，含水率和吸水率增加。

举例：课本上的三个离子举一个就可以。说明一下他的性能变化就可以。 14. 硅酸钙保温材料的物相组成，结构，工艺极其应用 硅酸钙保温材料的概念（课本）、物相组成和结构（课本分类中可以看到）， 工艺（三种方法+制备硬硅钙石型保温材料的方法） 应用（课本）

15. 举例说明多孔陶瓷的主要性能和应用 具有一下特性：

化学稳定性好，适用各种腐蚀环境的多孔陶瓷 孔道分布较均匀，适于成型烧结

耐热性好，耐高温，耐腐蚀，具有高度开口内连的气孔率 具有均匀透过性，吸收能量的性能

具有高的比表面积，良好的抗热冲击性，可控的低阻流体流动 具有低密度，低质量，低热传导率的性能

具有良好的机械强度和刚度，及变温下的高强度 由白刚玉制成的耐碱多孔陶瓷，吸水率大30%，气孔率达50%，热稳定性（850度—冷水）6次，耐酸耐碱度达到95%，抗折强度达到37.57%

应用：多孔陶瓷作为一种性能优异，前景广阔的新型陶瓷材料，应用广泛，大量用于环保化工，石油冶金，医药及生物等领域，作为过滤分离，吸声，隔热，生物陶瓷及催化剂等 1） 催化剂载体

多孔陶瓷比表面积高，具有良好的吸附性能和活性，作为催化剂载体，可有效增加催化剂与反应物的接触面积，提高转化效率 2） 废气处理

多孔陶瓷耐热，不污等，机械性能高，可加工成型，成本低，因而可用于汽车尾气处理和有害气体处理 3） 过滤和分离

气孔陶瓷过滤面积大，耐高温耐磨损，强度高，可用于水的净化处理，浊类，有机溶液，煤气等的分离，可有效的分离流体中的放射性物质 4） 吸声材料

多空结构会分散声波能量，进而吸声。要求多孔陶瓷孔径小，气孔率高于60%及较高的机械强度，可用于地铁隧道等隔音要求高的场所。 5） 隔热材料

多孔陶瓷气孔率高，因而热导率低，可用于保温隔热材料，其内部气孔抽成真空，可用于超能隔热材料，用于高级保温，如保温集中箱，航天飞机外壳等

6） 生物工程材料

由于生物相容性好，强化性能稳定，无毒副作用，因而被用于制作生物材料

16. 矿物粉体填料的主要种类，结构和性能特点及其应用情况，并举例 课本的种类表格，以及各个种类分别得结构，最后的应用课本

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