无机非金属材料科学基础

篇一：新型无机非金属材料研究进展与未来展望

新型无机非金属材料研究进展与未来展望

摘要：随着社会与科学技术的发展，新型材料逐渐发展了起来。作为高新科技实现的基石，如有机非金属、复合材料、功能陶瓷、结构陶瓷等新型材料逐渐受到了科研工作者及生产产业企业的青睐，文章对新型无机非金属材料的研究进展进行介绍，并对其未来的发展进行展望。

关键词：新型无机非金属材料；现在；发展；展望；新材料

作为高新技术发展的物质基础，新型材料和与其相关的如高温电子学、超导材料、纳米材料、生物材料、微电子材料、信息存储材料等科学领域，已经成为了现如今新型技术的领军者，并在未来的高新科技发展领域中占有重要位置。新型无机非金属材料在新型材料中是较为受到重视的部分，在新材料科技研发中占有一定的比重。

1新型无机非金属材料研究现状的介绍

1.1结构陶瓷

我国的航空、航天事业正处于蓬勃发展的阶段，以及先进的科学技术发展都对材料的抗高温能力、抗高强度能力提出了更高的要求。由于金属材料与合金材料的抗高温能力较为有限，不适用于先进科技，所以，研发性能更加优越的材料就显得十分必要了。

特种陶瓷材料在各个领域中的使用越来越普遍，其对金属的不粘合性、耐高温性能、高耐磨性、高硬度等优势逐渐体现出来。氧化锆陶瓷具

一、名词解释（20分）：

1. 不一致熔融化合物，连线规则

答： 不一致熔化合物是一种不稳定的化合物，加热到一定温度会发生分解，分解产物是一种液相和一种固相，液相和固相的组成与化合物组成都不相同。（2.5分）

连线规则：将一界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最高点。（2.5分） 2. 非本征扩散，稳定扩散 非本征扩散：受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。或由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。（2.5）

稳定扩散：若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0。这种扩散称稳定扩散。（2.5分） 3. 非均匀成核, 一级相变

非均匀成核：是指借助于表面、界面、微粒裂纹器壁以及各种催化位置等而形成晶核的过程 一级相变：体系由一相变为另一相时，如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商(一级导数)不相等的称为一级相变。（2.5） 4. 晶粒生长，二次再结晶

晶粒生长：平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。（2.5分） 二次再结晶：是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。（2.5分） 5. 一致熔融化合物，三角形规则

答：一致熔融化合物是一

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无机非金属材料工程专业教学计划

一、培养目标

本专业培养德、智、体全面发展，掌握硅酸盐材料科学的基础理论，能从事硅酸盐材料的科学研究，工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。

二、培养要求

1、具有较扎实的自然科学基础和较好的人文社会科学基础；

2、具有从事无机非金属材料工程领域工作所需的技术基础知识，必要的专业知识和相关的工程技术知识；

3、获得较系统的综合性工程训练；

4、具有较高的外语水平和计算机应用能力。

三、学制：2.5年 四、办学类别：业余 五、学生类别：专科升本科 六、主干课程学位课程：

主干课程：邓小平理论、英语、工程数学、电工与电子技术基础、粉体工程、材料科学基础、热工基础与设备、矿物与岩石、特种水泥、无机非金属材料工厂设计概论、新型干法水泥生产技术

学位课程：英语、线性代数与概率统计、粉体工程、热工基础与设备

七、主要课程内容介绍：

1、粉体工程：本课程讲授有关粉体的粉碎、分级、输送、贮存、均化、过滤、干燥、成型、流态以及粉体表面的处理工艺与装配技术。

2、矿物与岩石：本课程讲授结晶学、矿物岩石学的基础内容。介绍了用偏光显微镜、反光显微镜分析研究矿物与岩石的基本原理方法及应用。

3、热工基础与

第一章 晶 体 结 构 基 础

1-1 定义下述术语，并注意它们之间的联系和区别： 晶系；点群；空间群；平移群；空间点阵

1-2 简述晶体的均一性、各向异性、对称性三者的相互关系。 1-3 列表说明七个晶系的对称特点及晶体定向规则。

1-4 四方晶系晶体a＝b，c＝1/2a。一晶面在X、Y．Z轴上的截距分别为2a, 3b和6c。给出该晶面的密勒指数。

1-5 在立方晶系中画出下列晶面：a）（001）b）（110）c）（111） 1-6 在上题所画的晶面上分别标明下列晶向：a(210) b(111) c(101) 1-7 立方晶系组成{111}单形的各晶面构成一个八面体，请给出所有这些晶面的密勒指数。

1-8 试在完整的六方晶系晶胞上画出（1012）晶面的交线及〔1120〕〔2113〕晶向，并列出{1012}晶面族中所有晶面的密勒指数。 1-9 a≠b≠c α=β=γ=90℃的晶体属什么晶系？

a≠b≠c α≠β≠γ≠90℃的晶体属什么晶系？ 你能否据此确定这二种晶体的布拉维点阵？

1-10 下图示正交面心格子中去掉上下底心后的结点排列情况。以图中的形状在三维空间无限重复，能否形成一空间点阵？为什么？

作业 无机非金属材料的主角——硅

1、下列物质中的，主要成分不是二氧化硅的是（ ）

A、硅胶 B、玛瑙 C、水晶 D、石英

2、下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞塞的是（ ）

A、稀硫酸溶液 B、氢氟酸 C、氢氧化钠溶液 D 氯化钠溶液

3、下列叙述正确的是（ ）

A、自然界存在大量硅单质

B、石英、水晶、硅石的主要成分都是SiO2

C、自然界中SiO2都存在于石英矿中

D、SiO2表示一个二氧化硅分子由一个硅原子和两个原子组成

4、下列物质不能跟二氧化硅反应的是（ ）

A、硫酸 B、氢氟酸 C、氧化钙 D、氢氧化钠溶液

5、下列不是水玻璃用途的是（ ）

A、制备硅胶 B、木材防火剂 C、纸板黏胶剂 D、建筑装饰材料

6、下列不属于硅酸盐产品的是（ ）

A、玻璃 B、水泥 C、光导纤维 D、陶瓷

【例】7、可用来制取酸的反应是（ ）

A、CaSiO3中加入稀H2SO4 B、SiO2加入沸水中

C、CaSiO3中加入稀HNO3 D、Na2SiO3中加入HCl

【变式题】下列变化中不能一步实现的是（ ）、

A、Na2

第六章答案

6-1略。

6-2什么是吉布斯相律？它有什么实际意义？

解：相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律，又称吉布斯相律，用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。一般形式的数学表达式为F＝C－P＋2。其中F为自由度数，C为组分数，P为相数，2代表温度和压力两个变量。应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。

6-3固体硫有两种晶型，即单斜硫、斜方硫，因此，硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题？

解：有问题，根据相律，F=C-P+2=1-P+2=3-P，系统平衡时，F=0，则P=3，硫系统只能是三相平衡系统。

图6-1 图6-2

6-4如图6-1是钙长石（CaAl2Si2O）的单元系统相图，请根据相图回解：（1）六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少？（2）三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的？你是如何判断出来的？（3）正交晶型是热力学稳定态？还是介稳态？

解：（1）六方钙长石熔点约1300℃（B点），正钙长石熔点约1180℃（C点），三斜钙长石的熔点约为1750℃（A点）。

（2）三斜与六方晶型的转变是可逆的。因为六方晶型加热到转变温度会转变

无机非金属材料

化学组成和显微结构划分： 金属材料

无机非金属材料 高分子材料 复合材料

无机非金属材料的特点和性能

化学组分：主要是氧化物和硅酸盐，其次是碳酸盐、硫酸盐和非氧化物 显微结构：比金属的晶体结构复杂 力学性能： 强度高、硬度大、脆性

热学性能：熔点高、低导热性、热膨胀系数小

电学性能：绝大多数是绝缘体，高温导电能力比金属低 光学性能：制成薄膜时大多是无色或浅色透明的 耐化学腐蚀能力较好

提问：汽车行驶的时候为什么要加水？ 陶瓷发动机为什么有这么优越的性能呢？

耐热性好，可以提高工作温度，使发动机效率提高，且燃料充分燃烧。 热传导性比金属低，从而节省能源。

陶瓷具有较高的高温强度和热稳定性，可以延长发动机的使用寿命。 无机非金属材料的优势： 性能优越

原料资源丰富，生产成本低廉 能量消耗低 第一章 玻璃 一、定义

我国的技术词典把玻璃定义为“从熔体冷却，在室温下还能保持熔体结构的固体物质状态”，习惯上称之为“过冷的液体”。 二、玻璃的通性 各向同性 介稳性 无固定熔点

物理化学性质随成分变化的连续性和可逆性 三、玻璃的分类

元素玻璃：由单一元素的原子构成的玻璃，有硫玻璃、硒玻璃等。 氧化物玻璃：借助氧桥形

无机非金属材料工程生产实习报告

公路工程试验检测实习报告

一、前言

随着我国经济建设的不断发展及人民生活水平的不断提高，为满足生产、生活的需要，我国公路建设的投资规模日益宏大，致使公路建设事业得到飞速发展。公路工程建设在给人们带来方便和效益，推动国民经济进一步发展的同时，也会出现一些如路面破坏、桥梁坍塌等工程事故，这些公路质量事故，会给社会带来一定的危害和损失。为更好地保证公路工程的质量和使用性能， 在施工中，对公路工程进行试验检测是一项必不可少的环节。

二、实习目的

生产实习是无机非金属材料工程专业教学计划的重要组成部分，是学生在校期间理论联系实际，增长实践知识的主要手段和方法之一。通过实习，使学生在学校所学到的理论知识与生产实际相结合，综合运用所学到的知识解决生产实践中的问题，并验证、巩固和深化所学的理论知识，培养学生分析问题和解决问题的能力，通过亲身参加组织管理工作和参加一定的专业劳动，对系统了解专业情况，加深对专业理论知识的全面理解起着重要作用，同时也对顺利实现由学校到社会的转化，为毕业后尽快胜任工作，打下一个良好的基础。

三、实习时间

2010/12/13------2010/12/30

四、实习地点

平顶山市公路管理局中心试验室

平顶山市公路管理局中

选择题

1．NaCl型结构中，Cl- 按立方最紧密方式堆积，Na+充填于（ B ）之中。

A、全部四面体空隙 B、全部八面体空隙 C、1/2四面体空隙 D、1/2八面体空隙 2．在析晶过程中，若?T较大，则获得的晶粒为（ A ）

A、数目多而尺寸小的细晶 B、数目少而尺寸大的粗晶 C、数目多且尺寸大的粗晶 D、数目少且尺寸小的细晶 3．在熔体中加入网络变性体会使得熔体的析晶能力（ c ）：

a.不变 b. 减弱 c. 增大

4．在烧结过程的传质方式中，不会使坯体致密的是（ a ）

a. 扩散传质 b. 溶解-沉淀传质 c. 蒸发-凝聚传质 d. 流动传质 5．过冷度愈大，临界晶核半径（ c ）相应的相变（ e ）

a. 不变 b. 愈大 c. 愈小 d. 愈难进行 e. 愈易进行 f. 不受影响 6．从防止二次再结晶的角度考虑，起始粒径必须（ c ）

a. 细 b. 粗 c. 细而均匀 d. 粗但均匀

7．根据晶界两边原子排列的连贯性来划分，在多晶体材料中主要是(

《材料科学基础》

课程设计报告

设计题目 ： 水泥制品的设计 学生姓名 ： 何祥涛 学 号 ： 1020560126

指导老师姓名： 朱国平 所 属 院(系)： 化学生物与材料科学学院 专 业 班 级 ： 材料化学（1）班 课程设计时间 ： 2013 年 1 月 8日

课程设计的总结报告

一．课程设计的基本任务

结合钙铝硅三元相图，通过查阅资料了解水泥生产工艺，设计并确定原料配

方和烧成冷却温度制度。

二．课程设计的基本要求

1．读懂并分析钙铝硅三元相图，尤其是高钙部分。

2．硅酸盐水泥熟料由C2S、C3S、C3A、C4AF四种矿物组成，根据三角形规则，确定配料点。根据你的配料，写出相关析晶过程。 3．常用的水泥生料的主要成分是CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3，因为Fe2O3含量低，并入Al2O3一起考虑，设计水泥材料生料化学组成。 4．查阅相关资料，画出水泥生产工艺流程图。

5．硅酸盐水泥生产所采用的原料是：石灰石、粘土以及校正原料，在报告中提出配料计算大致过程。

6．根据你设计的配料确定烧成和冷却温度制度，并探讨你的烧成和冷却温度制度对你的产品性能可能产生的