第一篇：無機材料答案

無機材料答案 第一單元 1.C 2.加工；有用物件

3.物理學；化學；工程應用 4.水泥；玻璃；陶瓷；橡膠 5.內稟性質；外賦性質

6.材料的內稟性質只決定于材料的組成和晶體結構，而與材料的制備無關，也就是我們常說的化合物的物理性質；

7.外賦性質不僅決定于材料的組成和晶體結構，而且還與材料單晶粒尺寸、材料中的缺陷、雜質和共生相，以及材料的合成方法和加熱過程等有關。第二單元

無機材料unit2答案

1.D 2.B 3.B 4.B 5.A 6.B 7.D 8.B 9.C 10.C 11.A 12.無極固態化合物；粉體材料；陶瓷材料 13.金屬醇鹽

14.機械的方法，即使用“反向砧板”裝置；向體系中加入高壓水；爆炸法 15.陰極濺射法；真空蒸發法

16.由純物質制備；由溶液中制備；由熔體中制備；由氣相制備 17.提拉法；坩堝下降法；無坩堝區熔法；焰熔法 18.硬化學

19.降溫法；蒸發法

20.將水熱反應中的介質水換成非水溶劑的合成方法 21.用一種氣態反應物作用于一種固相反應物時，生成的氣態產物被運輸到反應器的另一端，在那里發生反向的分解反應，使原來的的固相反應物沉積出來的過程 22.顆粒之間以范德華力連接形成的團聚現象 23.顆粒之間以共價鍵形式連接形成的團聚現象

24.高溫固相反應將固體原料混合，在極高的溫度時化合物中的例子具有足夠的動能而從他們固有的格位跳出并通過晶格擴散，跳入臨近的空位，使得化學鍵的斷裂和重新組合成為可能，而使反應可以發生。

其優點是操作簡便，成本低廉。25.軟化學是相對傳統的無機材料的制備方法而言的，它比傳統方法相比，反應的條件較為緩和，故稱之為“軟化學”。

26.增大反應固體原料的表面積和各種原料顆粒之間的接觸面積；提高產物相的成核速率；加快離子通過各種物相特別是產物相的擴散速率。第三單元 1.A 2.D 3.A

4.點陣；基本結構單元

5.體心立方（bcc）；六方最密堆積（hcp）；立方最密堆積（ccp）和立方--六方最密堆積（hc）

6.頂點；體心；中心位置

7.立方晶系；六方晶系；四方晶系；三方晶系；正交晶系；單斜晶系；三斜晶系

8.核磁共振波譜；紅外波譜；質譜

9.點陣；結構基元

10.√ 11.√ 12.√ 13.√ 14.√ 15.√

16.氟化鈣結構也稱螢石結構，結構中的陽離子構成立方密堆積，陰離子占據了其中全部的四面體空隙。

或者說把氟離子看成簡單立方堆積，鈣離子占據其中一半的立方體空隙。17.非金屬單質的結構是由價電子數目決定的，由此可以得到價電子相同的化合物應當具有類似結構。

18.2dsinθ=nλ d為晶面間距，θ為入射束與反射面的夾角，λ為X射線的波長，n為衍射級數；

衍射方向和強度分別與晶體結構的點陣和結構基元相對應 19.反螢石結構 ；鈣鈦礦結構 ；NaCl結構；尖晶石結構 20.六方ZnS結構；NiAs結構；TiO2（金紅石）結構

2.第四單元

1.B 2.B 3.C 4.C 5.費米（Fermi）能級 6.派爾斯（Peierls)效應 7.√ 8.√

9.電子在能帶中的最高占據能級

10.單位能量間隔內的狀態數目，即晶體軌道的數目

11.在形成分子時，原子軌道構成具有分立能級的分子軌道。晶體是由大量的原子有序堆積而成的。由原子軌道所構成的分子軌道的數量非常之大，以至于可以將所形成的分子軌道的能級看成是準連續的，即形成了能帶。

12.第一過渡系列金屬的d軌道徑向分布比較小，而且隨元素核電荷數增加，原子核對d軌道電子的束縛逐步加強，TiO中的d軌道是離域的，表現為金屬性，而CrO中的d軌道基本是局域的，表現為反鐵磁性。

13.TiO2中沒有d電子，因此表現為半導體性質，而且是抗磁性半導體；四方結構的VO2沿c軸方向上金屬離子間的距離小于Rc，因而表現為金屬性。14.圖見課本P73右下角

15.T=0K時，金屬中低于費米能級的能量狀態的占有率為1，費米能級以上能量狀態占有率為0；當T>K時，低于費米能級的能量狀態沒有完全占據，而高于費米能級的能量狀態有一定的占有率。

16.圖見課本P73中部右邊

17.在Fe3O4中，Fe3+離子占據四面體格位，Fe2+離子和剩余的Fe3+共同占據八面體格位，故Fe3O4屬于反尖晶石結構。

18.4d和5d軌道中的電子排斥作用比較小，因此，很多4d和5d軌道中的過渡金屬化合物都以低自旋狀態存在，3d軌道中的電子間排斥作用較強，常出現高自旋狀態；4d和5d過渡金屬離子的晶體場穩定化能比較大，離子屬于低自旋狀態。19.在k=0時，dz2、dxy

和dx2-y2為成鍵晶體軌道，在k=πa

時是反鍵軌道，這些晶體軌道的能帶隨著k增加而能量上升。在k=0時，軌道，而在k=dxy和dyz構成反鍵晶體πa時，是成鍵晶體軌道，因此這兩個晶體軌道的能帶隨k增加而下降。

一維Pt(CN)42-的能帶結構圖見課本P75中右圖

3.第五單元 4.2.A 3.B 4.本征缺陷；摻雜缺陷。

5.Frenkel（弗倫克爾）缺陷；Schottky（肖特基）缺陷；替位缺陷。6.Frenkel（弗倫克爾）缺陷；Schottky（肖特基）缺陷。

7.與氫原子相似，體系中也存在一系列分立的能級，束縛電荷可以在能級間躍遷，使晶體帶有一定的顏色，作色心。8.種類：間隙缺陷和空位缺陷 方法：是由Kroeger與Vink于1974年提出的，缺陷符號分主體部分和上下標。空位缺陷用字母V表示（acancy），右下標的元素符號表示空位缺陷所在格位。間隙缺陷的主體部分用處于間隙格位離子的元素表示，下標i表示處于間隙位置（interstitial）。9.（a)V F × VBr ×

(b)V F · VBr ·

據單電子哈密頓方程（c）和EC-0.03eV

可知：這兩種F--色心的位置為E

c

-0.06eV（d）產生的電子和電子空穴

10.晶體中電子濃度隨氧分壓增加而下降

11.摻雜的 S m 3 離子形成替代缺陷 S m c d endmath，由于 S m 3 離子對電子的束縛能力比 C d 2

強，S m c d 缺陷的能級位于導帶附近的禁帶中，是一個電子陷阱。當在Cd蒸汽中加熱摻雜的CdF2晶體時，Cd蒸汽在晶體表面沉積，晶體中的間隙氟離子擴散到表面生成CdF2.同時，Cd原子給出一個電子。這個電子被束縛在amath

S m c d endmath缺陷上，形成施主缺陷amath S m c d endmathx，這里的釤離子仍然是三價離子，電子組態為amath f 5.束縛在 S m c d x上的電子容易電離到導帶上去，材料顯示出n型半導體性。

第六單元

1.D 2.A 3.D 4.熱力學、動力學

5.兩種物相的晶胞體積、熵 6.熱容、膨脹系數、壓縮系數

7.如果指定了溫度或指定了壓力的情況下，相律可以寫成P +F=C+ 1.8.M點上時的溫度下，體系中只含有一個AB共熔體； 到M點（溫度為S1）時，固相為A，液相為L1； 當溫度為S2時，固相A和液相L2；

溫度為Se時，表示液相可以存在的最低溫度，E點為三相共存點，體系中有固相A、固相B和AB共熔體；

溫度繼續下降，體系中只含有固相A和固相B

9.在單相圖中（F=2）體系的溫度和壓力可以獨立變化，相圖中表示為一定的區域。兩相區只有一個獨立變量（F=1），溫度或壓力是相互關聯的，相圖中表示為曲線（兩相線））。三相區中沒有獨立變量（F=0)，相圖中用點表示（三相點）。

10.一級相變：自由能的一階微商規定的熱力學參量在相變過程中不連續

二級相變：自由能的二階微商描述的熱力學參量的不連續的相變過程

11.YBO3在發生溫度誘導（低溫到高溫）相變時相變的類型為一級相變，晶體中B-O結構單元部分斷裂、B配位數由4變為3，和結構由低溫的很接近高對稱的六方結構B3O9 9-變為BO3 3-。

12.隨溫度的升高，CsCl將由CsCl簡單立方結構轉變為NaCl的面心立方結構，金屬離子的配位數從8減小到6，高溫物相的摩爾體積增加了10.3cm3，并且具有更高的對稱性。

一般規律:在高壓下，結構向體積減小、配位數增加的方向轉變，這和溫度誘導相變的情況是相反的。

第七單元

1.A 2.D 3.C 4.A 5.B 6.D

7.標量；零階常量

8.矢量；一階常量

9.二階張量

10.21；10

11.不變；降低

12.√

13.×

14.×

15.√

16.√

17.×

18.√

19.Neumann規則：晶體任一物理性質所具有的對稱性，必然包括晶體點群的全部對稱操作。

20.Curie規則：晶體在受到外場作用后，晶體的對稱操作僅保留晶體原有對稱操作中與外場一致的部分。

21.Neumann規則和Curie規則是討論晶體對稱性與物理性質對稱性之間關系的基本原則，也是晶體物理學的基礎。Curie規則討論的是外加物理場對晶體對稱性的影響，而Neumann規則是討論物理性質與晶體對稱性之間的聯系。

22.所有非金屬材料都具有介電性質，32種點群晶體都有介電性質。除432以外，不具有中心對稱的晶體都具有壓電性質。在不具有中心對稱的點群中，有10種為極性晶體，具有熱釋電性。

凡具有中心對稱的晶體都不具有奇數階張量描述的物理性質；用偶數階張量描述的物理性質都是中心對稱的，所有晶體都具有這類物理性質；只有極性晶體才具有一階張量描述的物理性質。

第八單元

1.D 2.B 3.C 4.A 5.D 6.C 7.CAB 8.B 9.禁帶比較寬

10.矢量；10種極性點群的晶體

11.電子位移極化；離子位移極化；固有電偶極的取向極化；空間電荷極化 12.晶體的自發極化隨溫度而變化的現象；紅外探測器件 13.一定；不一定

14.由于溫度的變化,熱釋電晶體和壓電陶瓷等會出現結構上的電荷中心相對位移,使它們的自發極化強度發生變化,從而在它們的兩端產生異號的束縛電荷

15.在應力作用下，一些電介質晶體發生極化，在對應的晶面上產生電荷 16.熱釋電材料的自發極化隨溫度而變化的性質。在應用中，要求材料的紅外吸收系數較大、介電常數小、介質損耗tanδ小、密度小且易加工成型等。17.圖見課本P158 18.因為絕大部分的熱釋電材料自發極化反轉需要較高的外加電場，而且所需電場高于擊穿電壓，所以材料就無法表現出鐵電性質。

19.（1）四方結構的BaTiO3可以具有鐵電性質，但不具有熱釋電性質。

（2）立方結構的BaTiO3具有介電性質，壓電性質和熱釋電性質

20.石英晶體沿著【120】方向施加壓力可以影響沿此方向上的偶極矩，但正負電荷中心并不改變，不能產生壓電效應。只有在【100】方向上的力可以改變電荷分布，所以可以產生壓電效應；

當石英晶體受到均勻加熱時，電荷沿各個極軸方向上的位移都相同，即極化互相抵消，因此晶體不表現宏觀電極化，也就沒有熱釋電性質。

第二篇：《無機材料工藝與設備》習題及答案

緒論、第一、第二章 復習思考題

1.設計工作的重要性。工藝設計在建材工廠設計工作中的地位。2.工藝專業在設計中的主要任務是什么？

3.工程建設的基本建設程序是哪些？其中哪些屬于基本建設前期工作？前期工作有何重要性？

4.工廠廠址選擇的重要性。廠址選擇分哪兩個階段及考慮的主要因素是什么？對廠址的基本要求有哪些？

5.什么是可行性研究？可行性研究的作用是什么？ 6.設計階段的劃分及各階段的作用是什么？

7.初步設計應滿足哪些方面的需要（即初步設計的作用）？ 8.初步設計文件由哪幾部分組成？其中工藝設備表有何作用？ 9.初設說明書中說明生產工藝的內容包括哪些？

10.初設階段工藝設計的圖紙和工藝設計基礎資料有哪些內容？ 11.工藝施工圖設計的主要內容及應滿足的深度要求是哪些？ 12.建材工廠總平面設計的任務是什么？

13.建材工廠總平面設計的主要內容有哪些？其中豎向布置設計的任務有哪些？ 14.建材工廠總平面設計的基本原則有哪些？ 15.工廠總平面布置圖圖面內容有哪些？

16.建材工廠總平面圖的主要技術經濟指標有哪些？其中K、L兩系數分別反映什么？

17.風玫瑰圖表示什么？為何進行總平面圖設計時，對該圖要給予足夠的重視？

第三章復習思考題

1.了解工藝設計的程序。

2.工藝設計的基本原則有哪些？為何強調處理好工廠生產與各種物料儲備的關系？

3.工藝平衡計算包括哪些？其中物料平衡計算的目的和內容是什么？ 4.了解建材工廠的工作制度及其作用。

5.主機平衡計算的依據和計算方法(年平衡法)。

6.設備利用率(利用系數)指的什么？為何對其要注意合理確定？ 7.選擇車間工藝流程的原則有哪些？為何強調不同方案的分析對比？ 8.主機選型的一般步驟是怎樣的？標定主機生產能力的主要依據有哪些？ 9.主機選型應主要考慮哪些因素？

10.了解常用輔機的選型要求。認識建材工廠常用的生產附屬設備，了解其工作原理和使用要求。

11.了解建材工廠常用除塵器類型及其性能特點。12.除塵器選型時主要考慮哪些因素（或問題）？

13.為什么除塵系統通常采用負壓操作，而不采用正壓操作？

14.車間工藝布置設計需要哪些基礎資料？其中全廠生產車間總平面輪廓圖有何作用？

15.了解廠房布置的內容和要求。

16.工藝設備布置的核心是什么？了解對車間工藝布置的常規要求。

第四章復習思考題

1.影響破碎系統選擇的主要因素是什么？ 2.破碎比指什么？有何重要性？

3.破碎設備選型依據是什么？ 4.了解常用破碎設備的技術特性。5．破碎車間工藝布置形式及其特點。6.破碎車間工藝布置應重點考慮哪些問題？

7.了解水泥廠生料粉磨、水泥粉磨主要工藝流程及設備。8.選擇粉磨流程與設備需要考慮哪些因素？

9.輥壓機用于水泥粉磨有哪些工藝流程？輥壓機目前為何沒取代球磨機用于水泥終粉磨？

10.循環負荷率指的什么？對于水泥粉磨為什么應控制在合理范圍內？ 11.物料配料入磨主要有哪兩種布置型式？各有何特點？ 12.球磨機磨內通風有何作用？其通風量如何確定？

13.常用選粉機有哪些類型？各有何特性？

離心式結構簡單、設備費用低、安裝空間小、運轉可靠，但產品細度調節范圍窄、需大幅度調節時要停機進行、選粉效率低；旋風式風葉磨損小、運轉平穩、調節細度方便、選粉效率較高，但設備占用空間大、單位產品的設備投資和電耗較高；O-Sepa選粉效率高、可較大范圍調節產品細度、顆粒級配合理、能將高濃度含塵氣體作分選氣流使用、機體小、重量輕、維修簡單。

14．粉磨系統的收塵：①含塵氣體特性？②收塵系統的設計主要取決于什么？如何核算除塵排出的氣體符合排放標準？

15．在磨機、磨房的工藝布置中應注意哪些事項？

一二章、1、工藝專業在設計中的主要任務是什么？ 答：工藝專業是主體專業、是龍頭

工藝設計的主要任務：

確定工藝流程，進行工藝生產設備的選型和 生產線的工藝布置。

3.工程建設的基本建設程序是哪些？其中哪些屬于基本建設前期工作？前期工作有何重要性？

答：(1)包括編報項目建議書、進行可行性研究、初步設計、施工圖設計、投資計劃、開工報告、施工建設及試車、竣工驗收

(2)基本建設前期工作主要包括：提出項目建議書、編制可行性研究報告、進行初步設計和編制工程概算，以及按照管理權限提請有關單位審批等。

(3)它是整個工程項目建設的基礎，其工作好壞直接影響投資效果，將其看成是決定投資命運的環節。

4.工廠廠址選擇的重要性。廠址選擇分哪兩個階段及考慮的主要因素是什么？對廠址的基本要求有哪些？

答：(1)建材工廠廠址選擇是基本建設前期工作的重要環節，是一項政策性和技術性很強的綜合性工作。廠址選擇是否合理直接影響到工廠建設投資、建設速度，也將長期影響工廠投產后的生產成本、經營管理和工廠今后的發展。

(2)廠址選擇分地區位置的選擇和具體廠址的選擇。主要考慮：整體的工業布局，原料和銷售市場（地區），主要原料基地，交通運輸，廠址地形、面積，工程地質與水文地質條件，電源、水源情況，與其它方面的協作等。

(3)基本要求：1）廠址應靠近主要原料基地；

2）廠址要有良好的交通運輸條件；

3）廠址必須有足夠的建廠場地；

4）廠址附近應有充足的水源；

5）廠址附近要有可供接線的輸電線路；

6）廠址要有較好的地形和工程地質；

7）廠址要有較強的防洪能力；

8）工廠應力求減少對環境污染。

5.可行性研究的作用是什么？

答：1）作為確定建設項目和編制計劃任務書的依據；

2）作為籌劃銀行貸款和國家撥款的依據，以有利于國家進行宏觀控制，選擇撥款投向；

3）研究結論可以在項目設計中應用，并作為采用新技術的決策依據；

4）作為與建設項目有關的各部門簽訂合同和協議的依據。

7.初步設計應滿足哪些方面的需要（即初步設計的目的）？

初步設計主要解決重大原則、方案和總體規劃方面的問題。目的是為了在特定的（建設場地、資源、原燃材料供應、供電供水、工程地質、交通運輸、水文氣象等）條件下，闡明擬建工程在技術上的選型配置與可能性和經濟上的合理性。并通過對擬建工程作出的技術與經濟的基本規定，編制項目概算。

8.初步設計文件由哪幾部分組成？其中工藝設備表有何作用？

答：

1、⑴初步設計說明書；⑵初步設計圖紙（包括工藝流程圖）；⑶各專業設備材料表；⑷工程概算書

2、⑴主機及部分標準設備訂貨的依據；⑵為其它專業提供設計基礎資料；

⑶為工程概算的編制提供數據。

10.初設階段工藝設計基礎資料有哪些內容？

答：⑴可行性研究報告及其批準文件；⑵原材料資源勘察報告；⑶建設廠址地形圖（比例為1∶1000）；⑷建設廠址的工程地質勘探報告；⑸建廠地區水文氣象資料；⑹原料、燃料供應協議書；⑺水源、水質資料；⑻供電協議書及電源資料； ⑼當地環保、勞動、安全、衛生、消防等部門的有關規定與要求；⑽對于改建、擴建工程，所涉及現有車間的實際生產情況、各專業的竣工圖紙資料、相應改擴要求等。

12.建材工廠總平面設計的任務是什么？

答：工廠總平面布置設計的任務：根據生產工藝要求，結合場地自然條件，合理布置全廠的建筑物、構筑物、道路以及地上和地下的工程管線，確定它們的平面和豎向的相互關系位置，使之成為一個有機的生產整體。經過建筑藝術處理，輔以綠化、美化設施，使職工有一個良好的勞動和工作環境，從而使工廠發揮生產的最大效能。

13.建材工廠總平面設計的基本原則有哪些？

答：(1)必須充分滿足工藝流程的要求；(2)進行適當的功能分區；(3)應盡可能縮小工廠占地面積；(4)根據地形合理確定設計標高(5)

向；(6)應具有合理的建筑藝術；(7)根據工廠的發展規劃，考慮工廠今后發展的可能。

14.工廠總平面布置圖圖面內容有哪些？

答：平面布置、豎向布置、土方工程、運輸設計、管線匯總、建廠地區的雨水排出設計等。

15.建材工廠總平面圖的主要技術經濟指標有哪些？其中K、L兩系數分別反映什么？

答：

1、⑴

廠區用地面積；⑵ 建筑物和構筑物占地面積；⑶ 道路（以及鐵路）和地上、地下工程管線的長度；⑷ 露天倉庫、堆場占地面積； ⑸圍墻長度；

⑹ 綠化面積（率）；⑺ 建筑系數；⑻ 廠區利用系數

2、建筑系數（K）： 指各種建筑物、構筑物、倉庫、露天堆場和棧橋等的占地面積與廠區總面積之比值。

廠區利用系數（L）： 指所有一切建筑物、構筑物、堆場、鐵路、道路、人行道、地下工程管線和構筑物散水坡等的占地面積與廠區總面積之比值。16.風玫瑰圖表示什么？為何進行總平面圖設計時，對該圖要給予足夠的重視？ 答：

1、風玫瑰圖表示某地區風向頻率統計，所示風向是由外邊吹向中心，向心線最短的風向，即表示頻率最小風向。

2、一般在選擇廠址及作總平面布置設計時，往往以夏季主導風向為一句，因為夏季氣溫高，建筑物大多門窗敞開，因而粉塵及廢氣的污染嚴重。如在山區建廠，應對所選廠址局部地區風向作詳細調查，以便在選擇廠址及進行工廠總平面設計時，盡量避免或減輕對附近城鎮居民點及本廠區的污染。

第三章

2.工藝設計的基本原則有哪些？為何強調處理好工廠生產與各種物料儲備的關系？

答：

1、⑴ 根據設計任務書規定的產品品種、質量、規模進行設計 ⑵ 合理選擇工藝流程和設備

⑶ 處理好工廠生產與各種物料儲備的關系 ⑷

為生產挖潛和發展留有余地 ⑸

合理考慮機械化、自動化裝備水平⑹

重視環境保護，減少污染

⑺

方便施工、安裝，方便生產、維修

2、原因是：工廠生產要求長期連續運轉，而很多主要生產設備則需要一定的時間進行計劃檢修；生產往往受各種復雜條件的制約，如廠外運輸、氣候變化等；有的半成品、成品從生產工藝和質量檢驗角度需要一定的時間。

3.物料平衡計算的目的是什么？

答：⑴ 得到從原料進廠直至成品出廠各工序所需處理的物料量，作為確定車間生產任務，設備選型，以及人員編制的依據；

⑵ 得到各種原料、輔助材料、燃料的需要量，作為總圖設計中確定運輸量，運輸設備和計算各種堆場、料倉（庫）的依據；

⑶ 為計算水、電、蒸汽和勞動力的需要量，確定原材料、燃料等的單位消耗指標，計算產品成本等提供依據。

5.主機平衡計算的依據

答：⑴ 物料平衡計算結果； ⑵ 車間工作制度； ⑶ 采用的工藝流程 6.設備利用率(利用系數)指的什么？為何對其要注意合理確定？

答：

1、至每設備實際使用時間占計劃使用時間的百分比，是設備的使用效率。

2、定得過高，會造成設備長期處于緊張工作狀態，使設備得不到應有的維修，有時甚至影響工廠整個工藝生產線的連續正常運轉；定得過低，主機設備能力得不到充分發揮，也給生產帶來損失和浪費。

8.主機選型的一般步驟是怎樣的？標定主機生產能力的主要依據有哪些？ 答：

1、(1)確定車間工作制度、選取設備的年利用率；(2)計算主機要求小時產量；(3)選擇主機的型號、規格；(4)標定主機的生產能力；(5)計算主機的數量；(6)核算主機的實際利用率。

2、是：定型設備的技術性能說明、經驗公式的推算與同類型同規格生產設備的實際生產數據對比。

13.為什么除塵系統通常采用負壓操作，而不采用正壓操作？

答：負壓操作是將風機設在除塵機后面，運行時除塵器內呈負壓狀態；正壓操作是將風機設在除塵機前面，運行時除塵器內呈正壓狀態。正壓操作時容易使含塵氣體起初收塵器外，污染工作環境。而且鼓風機葉輪容易磨損。因此……

14.車間工藝布置設計需要哪些基礎資料？其中全廠生產車間總平面輪廓圖有何作用？

答：

1、(1)工藝平衡計算；(2)工藝計算及主機設備選型；(3)工藝流程圖；(4)全廠生產車間總平面輪廓圖；(5)設備選型圖冊和樣本；(6)同類型工廠生產車間工藝布置參考圖。

2、作用為：表示各車間相對位置，初步解決各個生產車間的平面位置關系。工藝人員根據本車間在總平面上的位置，生產工藝流程和物料進出方向確定本車間方向，廠房跨距和柱距。

第四章

2.破碎比指什么？有何重要性？

答：

1、破碎系統的進料最大塊度與出料粒度之比稱為該破碎作業的破碎比

2、表示物料粒度減小的程度，是破碎機和破碎系統的基本參數。

3.破碎設備選型依據是什么？

答：⑴ 主機平衡計算確定的破碎車間要求小時產量。可據此確定破碎機的規格與臺數。

⑵ 物料的物理性質，即物料的硬度、塊度、形狀與雜質含量、含水狀況等。據此選擇破碎設備的型號。

5．破碎車間工藝布置形式及其特點。

答：車間通常有三種豎向布置形式：臺階式、平面式和地坑式。

臺階式充分利用地形，高進低出布置緊湊，土石方工程量小，生產使用方便。平面式和地坑式都是平坦地形采用的布置形式，多用于廠區內布置。由于進料和主機都在地面上，平面式需要有較長的輸送給料設備。地坑式土石方工程量大，且要求地下水位較低時才宜采用。

9.輥壓機為何沒用于水泥終粉磨以取代球磨機？

答：由于輥壓機終粉磨選粉機的粗料粒度較粗，可以直接大量回入輥壓機。因循環量較大，再循環量約為3～5倍，要求輥壓機的能力很大。一定能力下，則系統產量受限。

10.循環負荷率指的什么？對于水泥粉磨為什么應控制在合理范圍內？ 答：

1、是指選粉機的粗粉量與磨機喂料量之比，即粗粉（回料）量與細粉（成品）量之比。

2、L應控制得當，不宜過高或過低。如過低，選粉效率可以提高，但過粉磨量增加，粉磨產量下降；如過高，選粉效率有所降低，雖可得到高產量，但成品過于均勻，細粉量的減少對水泥早期強度不利，而且選粉和物料輸送的能耗相應增加。因此，對于一定的生產方式、粉磨流程和磨機結構，欲達到優質高產低消耗的目的，L應控制在合理范圍內。

11.物料配料入磨主要有哪兩種布置型式？各有何特點？

答：

1、物料配料入磨主要有兩種布置型式：磨頭倉配料、庫底配料。

2、磨頭倉配料是在磨頭設置配料小倉分倉備料，集中配料入磨。這種布置型式有利于集中控制，可及時調整流量和配比；

庫底配料是在各種物料庫底分別設置計量配料設備，向同一膠帶輸送機按比例供料。該膠帶輸送機直接向磨機供料，不需再設中間儲倉。這種布置型式可簡化工藝流程。

12.球磨機磨內通風有何作用？

答：① 冷卻磨內物料并改善其易磨性；

② 及時排出磨內水蒸氣，降低糊球和阻塞篦孔的發生；

③ 消除磨頭冒灰，改善環境衛生。

第三篇：無機非金屬材料

緒論

1.在晶體結構上，某結合力主要包括離子鍵，共價鍵或離子共價鍵混合離子。由于這些化學鍵的特點，例如高的鍵能和強大的鍵極性等，賦予了這一大類材料以高熔點，高強度，耐磨損，高硬度，耐腐蝕及抗氧化的基本屬性和寬廣的導電性，導熱性，透光性以及良好的鐵電性，鐵磁性和壓電性等特殊性能，高溫超導性也是新近在這類材料上發現的。

2.在化學組成上，隨著無機新材料的發展，無機非金屬材料已不局限于硅酸鹽還包括其他含氧酸鹽，氧化物，氮化物，碳與碳化物，硼化物，氟化物，硫系化合物，硅，鍺，Ⅲ-V族及Ⅱ-VI族化合物等，其形態和形狀也趨于多樣化，復合材料，薄膜，纖維，單晶和非晶材料占有越來越重要的地位。

第一章 玻璃的結構 和性質 玻璃的結構

晶態：周期性，對稱性，幾何形態，質點排列，自限性，均一性，異向性，穩定性，遠程有序。非晶態：進程有序，遠程無序。玻璃的通性

1）各向同性

2）介穩性：

玻璃是由熔體急劇冷卻而得，由于在冷卻過程中粘度急劇增大，質點來不及形成晶體的有規則排列，系統的內能尚未處于最低值，從而處于介穩態，在一定的外界條件下，它們仍具有 自發轉化為內能較低的晶體的趨勢。

3）無固定熔點

4）性質變化的連續性和可逆性 無規則網絡學說

1）玻璃結構與晶體一樣，具有三位方向發展的連續無序網架形式，硅氧四面體為最小結構單位，但不象晶體那樣，對稱均勻地聯結成空間網絡（有序），而是相互不規則地聯結在一起（無序），配位數小的結構團構成無限伸展的無序空間網絡。）玻璃中的質點雖然不具有規則的格子 排列，但在大致固定的平衡位置上震動的玻璃網絡中的正常離子數與晶體中的配位數 也應該近似。）網絡外體的離子填充在網絡結構空隙中，對于整體來說 是統計分布的，為了使網絡結構

具有一定的穩定性，這些陽離子必須是半徑大而電荷小的。

4）形成氧化物玻璃必須滿足的四條規則: A 每個氧離子應該與不超過兩個陽離子相聯。

B 在中心陽離子周圍的氧離子 配位數必須小于或等于4；

C 氧多面體相互共角而不共棱或共面。

D 每個多面體至少有三個頂角是共用的。

形成的氧多面體為三角體或四面體

RO2,R2O2,R2O5類型氧化物能滿足這一條件，并以玻璃形式出現

簡答題： 石英玻璃-堿硅玻璃-鈉鈣硅玻璃結構性能發生很大的變化，分析堿金屬，堿土金屬氧化物在其中的作用：

1）熔融石英玻璃其硅氧比值1：2與SiO2分子式相同，可以把它近似的看成是由硅氧網絡形成的獨立‘大分子’

2）如果在熔融石英玻璃中形成加入堿金屬氧化物(如Na2O).就使原來的大分子發生解聚 作用，由于氧的比值增大，玻璃中每個氧已不可能都為兩個硅原子所共用，開始出現非橋氧，使硅氧網絡產生斷裂，非橋氧的存在，使【SiO4

】四面體失去原有 完整性和對稱性，結果使玻璃結構減弱，疏松，并導致一系列物理化學性質的變壞，而且堿金屬含量越高，性能變差越 嚴重，因此，二元堿硅玻璃一般無使用價值

3）當在堿性二元玻璃中加入CaO時，性能變差情況大為改觀，使玻璃結構和性能發生明顯變化，主要表現 為使結構加強，從而表現為一系列物化性質的加強，從而使鈉鈣硅玻璃性能優良，CaO的這種作用，是由鈣離子和鈉離子半徑相似，但電荷比鈉離子大一倍，因此場強比鈉離子大得多，具有強化玻璃結構和限制鈉離子活動的作用

補網作用：使中間體氧化物全部或部分由6 配位變成4 配位的作用，主要是鋁離子取代硅離子。硼氧反常性：

堿金屬或堿土金屬氧化物加入B203玻璃中，將產生硼氧四面體[B04],而形成硼酸鹽玻璃。在一定范圍內，堿金屬氧化物提供的氧使硼氧三角體[B03]轉變為完全由橋氧組成的硅氧四面體，導致B203玻璃從原來的兩度空間的層狀結構部分轉變為三度空間的架狀結構，從而加強了網絡，使玻璃的各種物理性質與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，相應地向著相反的方向變化。玻璃結構中的陽離子的分類

1）按元素與氧結合的單鍵能（即化合物分解能與配位數之商）的大小和能否生成玻璃，將氧化物分成：網絡生成體氧化物，網絡外體氧化物和中間體氧化物。2）網絡生成體氧化物應滿足以下的條件：

A 每個氧化物應與不超過兩個陽離子相連；

B 在中心陽離子周圍的 氧離子配位數必須小于或等于4；

C氧多面體相互共角而不共棱或共面；

D 每個多面體至少有三個頂角共用。3）這類氧化物主要有SiO2,B2O3,BO5,GeO2,As2O5等。網絡外體或網絡修飾體：某些氧化物不能單獨生成玻璃，不參加網絡而使其陽離子分布在四面體之間的空隙中，以保持網絡中局部地區的電中性，因為他們的主要作用是提供額外的氧離子，從而改變網絡，故稱為網絡外體或網絡修飾體。如Li2O,Na2O,K2O,CaO,SrO,BaO等。

1）中間體氧化物:比堿金屬和堿土金屬化合價高而配位數小的陽離子，可以部分地參加網絡結構，如BeO,MgO,ZnO, Al2O3等。各種氧化物在玻璃中的作用：

1）堿金屬氧化物

A 堿金屬氧化物加入到熔融石英玻璃何總，促使硅氧四面體間連接斷裂，出現非橋氧，使玻璃結構疏松，導致一系列性能變化，但由于堿金屬離子的斷網作用使它具有了高溫助熔，加速玻璃融化的性能。

B 混合堿效應：在二元堿硅玻璃中，當堿金屬氧化物的總量不變，用 一種堿金屬 氧化物取代另一種時，玻璃的性質不是呈直線變化的，而出現明顯的極值。2）二價金屬氧化物：

CaO是網絡外體氧化物，Ca2+離子的配位數一般為6，有極化橋氧和減弱硅氧鍵的作用，CaO的引入可以降低玻璃的高溫粘度，玻璃中CaO含量過多，一般會使玻璃的料性變短，脆性增大。

MgO在硅酸鹽礦物中存在著兩種配位狀態（4或6），但多數位于八面體中，屬于網絡外體，在鈉鈣硅玻璃中，若以MgO取代CaO，將使玻璃結構疏松，導致玻璃的 密度，硬度下降，但卻可以降低玻璃的析晶能力和調節玻璃的料性，含鎂玻璃在水和堿液的作用下，易在表面形成硅酸鹽薄膜，在一定條件下剝落進入溶液，產生脫片現象。

PbO 鉛離子位八個氧離子所包圍，其中四個氧離子與鉛離子距離較遠（0.429nm）,另外四個較近（0.23nm）.形成不對稱配位鉛離子外層的 惰性電子對，受較近的四個氧的排斥，推向另外四個氧離子的一邊，因此在晶態 PbO中組成一種四方錐體[PbO4]的結構單元，一般 認為，在高鉛玻璃中均存在這種四方錐體，它形成一種螺旋形的網絡，這種網絡使PbO-SiO2系統

具有很大的 玻璃形成區，同時也決定了PbO在硅酸鹽熔體中的高度助熔性。2）其他金屬氧化物：

玻璃中Al3+離子與在硅酸鹽礦物中一樣，有兩種配位狀態，在鈉硅酸鹽玻璃中，當Na2O/Al2O3大于1 時，Al3+均位于四面體中，小于1時，則作用為網絡外體位于八面體中，當Al3+位于鋁氧四面體[AlO4]中時，則與硅氧四面體組成了統一的網絡，在一般的鈉鈣硅玻璃中，引入少量的Al2O3，Al3+就可以奪取非橋氧形成鋁氧四面體，進入硅氧網絡中，把由于Na+的引入而產生的斷裂網絡通過[AlO4]重新連接起來，使玻璃結 構趨向緊密，并使玻璃的許多性能得以改善，但它對玻璃的電學性能有不良影響，在硅酸樣玻璃中，當以Al2O3取代SiO2時，介電損耗和導電率升高，故在真空玻璃中，一般不含或少含Al2O3.B2O3是玻璃形成氧化物，有良好的助熔性，可降低玻璃的高溫粘度和提高玻璃的低溫粘度，但使用B2O3時要注意硼反常現象。玻璃的生成規律及其相變

簡答題： 怎樣避免在降溫過程中玻璃析晶？

為了避免玻璃析晶，關鍵是從動力學角度研究以多快速度冷卻給定熔體，以避免出現可探測的晶體，卡曼認為：A 晶核生成速率。B 晶體生長速度起主要作用。隨著典型玻璃熔體過冷度增加，粘度迅速增大，而成核速率和過冷度關系曲線，晶核生長速率與過冷關系曲線都是具有限量最大值，對典型玻璃熔體，其兩個極大值所在的過冷度，分開越大時，越容易冷卻成玻璃，因此成速率出現極大值時，熔體在此溫度設有適宜的結晶條件，當 兩個極大值重合在一個過冷度時，熔體即具有最大的成核速率，又具有最大的生長速率，熔體較易析出晶體而不形成玻璃。影響玻璃生成的因素：

1）熱力學條件 2）動力學條件 3）結晶化學條件:

①鍵強---元素與氧結合的單鍵強度，負離子團[SiO4] 4-,[Si2O7] 6-

A 網絡形成體單鍵強度大于334.9。

B中間體251.2~334.9。

C 網絡外體（修飾體）小于251.2。

②鍵型---A 離子鍵化合物----離子，如NaCl.B 金屬鍵物質—電子，正離子狀態，無方向性。C 共價鍵化合物---分子結構---分子間范德華力。

D 離子鍵金屬鍵---共價鍵過度時或極性過渡鍵具有離子共價的雙重性質，形成玻璃的概率越大.極性共價鍵成分促使生成具有固定結構的配位多面體，構成進程有序性而離子成分促使配位多面體不按一定方向連接，造成不對稱變形，構成遠程無序的網絡結構，形成玻璃的傾向大。

③熔體結構----[SiO4] 4-,[Si2O7] 6,[Si6O8]12-,[SiO3]2n-n,[Si4O14]6n-n。O/Si從2到4，聚合程度降低，粘度變小，結晶易，形成玻璃難。O/Si決定著負離子團的大小和聚合度。負離子團結構越大，越易形成玻璃。熔體和玻璃體的成核過程

1）均勻成核

定義：指在宏觀均勻的玻璃中，在沒有外來物質參與下相界、結構缺陷等無關的成核過程，又稱為本征成核或自發成核。

當玻璃熔體處于過冷態時，由于熱運動引起組成和結構上的起伏，一部分變成晶相。晶相內質點的有規則排列導致體積自由能減小。然而在新相產生的同時，又將在新生相和液相之間形成新的界面，引起界面自由能的增加，對成核造成勢壘。當新相顆粒太小時，界面對體積的比例增大，整個體系自由能增大。當新相達到一定大小（臨界值）時，界面對體積的比例就減小，系統的自由能減小，這時新生相就可能穩定成長。這種可能穩定成長的新相區域成為晶核。那些較小的不能穩定成長的新相區域成為晶胚。

2）非均勻成核

定義：依靠相界、晶界或基質的結構缺陷等不均勻部位而成核的過程，又稱為非本征成核。晶體生長

晶體的生長速度隨著過冷度的增大而增大。

影響結晶的因素主要有：

1）溫度

當熔體從Tm冷卻時，ΔT增大，成核和晶體生長的驅動力增大；與此同時，粘度上升，成核和晶體生長的阻力也增大。

2）粘度 當溫度降低時（遠在Tm點以下），粘度對質點擴散的阻礙作用限制著結晶速度，尤其是限制晶核長大的速度。

3）雜質 雜質的引入會促進結晶，雜質起成核作用，同時增加界面處的流動度，使晶核更快的長大。雜志往往富集在分相玻璃的一相中，富集到一定濃度時將促使這些微相由非晶相轉變為晶相。4）界面能 固體的界面能越小，核的生長所需的能量越低，結晶速度越大。11 玻璃的分相

定義：玻璃在高溫下為均勻的熔體，在冷卻過程中或在一定溫度下熱處理時，由于內部質點遷移，某些組分分別濃集（偏聚），從而形成化學組成不同的兩個相，此過程稱為分相。玻璃的理論強度和實際強度

1）實際玻璃的抗折強度比理論強度小2~3個數量級，是由于實際玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂紋及不均勻區所致。

2）提高玻璃機械強度的方法： 退火，鋼化，表面處理與涂層，微晶化與其他材料成復合材料等。

鋼化：均熱后自然冷卻，形成溫度梯度內應力由粘滯流動而松弛；冷卻到最后，溫度梯度消失，松弛的應力保留為永久應力。

表面處理：膨脹系數小的涂層。

微晶化：析出細小晶體，分散應力，阻止裂紋擴散。

第二、三章 玻璃原料及配合料制備

玻璃輔助原料: 澄清劑，著色劑，脫色劑，氧化劑和還原劑，乳濁劑和其他原料。

玻璃熔制的綜合結果是使隔著原料的化合物形成透明的玻璃液。玻璃熔制的五個階段：

硅酸鹽形成的階段：玻璃形成的階段；玻璃液的澄清階段； 玻璃液的均化階段；玻璃液的冷卻階段。硅酸鹽形成階段的七點變化：

多晶轉變； 鹽類分解； 生成低共融混合物； 形成復鹽； 生成硅酸鹽； 排出結晶水和吸附水； 固相熔融向液相轉變。玻璃的形成

玻璃形成過程的速度實際上取決于石英砂粒的溶解擴散速度。

石英砂的分解擴散過程分為兩步,首先是砂粒表面發生溶解，而后溶解的SiO2向外擴散 玻璃液中氣體的三種狀態：（1）可見氣泡，（2）物理溶解的氣體，（3）化學結合的氣體。5 玻璃液的均化

玻璃液的均化包括對其化學均化和熱均化兩個方面的要求

1）定義：在玻璃形成階段結束后，在玻璃液中，仍帶有與主體玻璃化學成分不同的不均體，消除這種不均體的過程成為玻璃液的均化。

玻璃液的均化過程：

2)不均體的溶解與擴散的均化過程；玻璃液的對流均化過程；因氣泡上升而引起的攪拌均化作用。玻璃液的冷卻

產生二次氣泡的原因:（1）硫酸鹽的熱分解；（2）物理溶解的氣體析出；（3）玻璃中某些組分易產生二次氣泡。玻璃的熔制制度：

溫度制度，壓力制度和氣氛制度 坩堝窯中玻璃熔制的溫度制度五個階段：

加熱熔窯；熔化；澄清與均化；冷卻；成型 玻璃的浮法成型

定義：指熔窯熔融的玻璃液流入錫槽后在熔融金屬錫液的表面上成型平板玻璃的方法。

金屬錫液的優缺點: 1)錫中所含各種雜質都是組成玻璃的元素；

2）錫的密度大大高于玻璃的密度，有利于對玻璃托浮；

3）錫熔點遠低于玻璃出錫槽口的溫度，有利于保持玻璃的拋光面； 4）錫的導熱率為玻璃的60~70倍，有利于玻璃版面溫度的均勻等； 5）錫液的表面張力高于玻璃的表面張力，有利于玻璃的拉薄；

6）錫液有極低的粘度，這表明有良好的熱對流的運動性能，這對均勻浮法表面溫度有較大的影響。7）使用錫液作浮拋介質的主要缺點是Sn極易氧化為SnO和SnO2，它不利于玻璃的拋光，同時又是產生虹彩、沾錫、光畸變等玻璃缺陷的主要原因，為此采用保護氣體。

第四章 玻璃的退火與淬火

玻璃的應力：

熱應力、結構應力和機械應力

1）熱應力：玻璃中由于 存在溫差而產生的應力。

按其存在特點分為：暫時應力和永久應力。

暫時應力： 在溫度低于應變點時，處于彈性變形溫度范圍內（即脆性狀態）的玻璃在經受不均勻的溫度變化時所產生的熱應力，隨著溫度梯度的存在而存在，隨溫度梯度的消失而消失，這種應力成為暫時應力。

永久應力: 當玻璃內外溫度 相等所殘留的熱應力

將一玻璃板加熱到高于玻璃應變點以上的某一溫度，待均熱后板兩面均勻自然冷卻，經一定時間后玻璃中的溫度場呈拋物線分布。玻璃外層為張應力而內層為壓應力，由于應變點以上的玻璃具有粘彈性，即此時的玻璃為可塑狀態，在受力后會產生位移和變形，使由溫度梯度 所產生的內應力消失。這個過程成為應力松弛過程，這時的玻璃內外層雖存在著溫度梯度但不存在應力。當玻璃冷卻到應變點以下，玻璃已成為彈性體，以后的降溫與應力變化與前述的產生暫時應力情況相同，待冷卻到室溫時，雖然消除了應變點以下產生的應力，但不能消除應變點以上所產生的應力，此時，應力方向恰好相反，即表面為壓應力，內部為張應力，這種應力為永久應力。

結構應力：玻璃因化學組成不均導致結構上的不均而產生的應力。

機械應力： 由外力作用在玻璃上引起的應力，當外力除去時應力隨之消失，此應力為機械應力。玻璃的退火

定義：為了消除玻璃中的永久應力，必須將玻璃加熱到低于玻璃轉變溫度Tg附近的某一溫度進行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應力松弛。

這個選定的溫度成為退火溫度。玻璃的淬火

定義：將玻璃制品家人到轉變溫度Tg以上50~60度，然后在冷卻介質中（淬火介質）急速均勻冷卻，在這一過程中玻璃的內層和表面將產生很大的溫度梯度，由此引起的應力由于玻璃的粘滯流動，所以造成了有溫度梯度而無應力的狀態。

玻璃淬火后所產生的應力大小與淬火溫度，冷卻速度，玻璃的化學組成以及厚度等有直接關系。

第五章 玻璃的缺陷

通常所謂玻璃缺陷是指 玻璃體內存在的、引起玻璃體均勻性破壞的各種夾雜物，如 氣泡、結石、條紋、節瘤等。

結石：是出現在玻璃中的結晶夾雜物。結石是玻璃制品中最嚴重的缺陷，它不僅 破壞了玻璃制品的外觀和光學均一性，而且降低了制品的使用價值。

玻璃夾雜物（條紋和節瘤）：玻璃主體內存在的異類玻璃夾雜物

第六章 建筑玻璃及其深加工

深加工的產品主要有： 鋼化玻璃、夾層玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃等。

微晶玻璃：把加工晶核劑（或不加晶核劑）的特定組成的玻璃在有控條件下進行晶化處理，使原單一的玻 璃形成了有微晶和玻璃相均勻分布的復合材料，稱之為微晶玻璃。

微晶玻璃與傳統玻璃不同，它是利用晶核劑或紫外輻射等方法使玻璃內形成晶核，再經過 熱處理使晶核長大，成為一種受控結晶過程，形成玻璃與某些晶體共存的材料，能制成零膨脹，高強度及特定的電性質和機械性質的微晶玻璃。

夾層玻璃：是由兩片或兩片以上的玻璃用合成樹脂膠片（是聚乙烯丁醛薄膜）粘結在一起而制成的一種安全玻璃。

為什么又叫安全玻璃？ 由于透明樹脂膠片的粘結作用使得玻璃保持良好的透明性外，玻璃體的抗沖擊能力也得到提高。

第七章 陶瓷原料

陶瓷原料的分類：粘土，石英和長石。

可塑性：指粘土與適量的水混煉以后形成的泥團，可在外力的作用下產生變形但不開裂；并在外力除去后，仍能保持原有形狀的性質。

觸變性:指粘土泥漿或泥團受到振動或攪拌時，粘度降低而流動性增加，靜置后漸恢復原狀或泥料在放置一段時間后，在水分不變時泥料變稠和固化的性質。

石英在陶瓷生產中的作用：

1）是瘠性料，可降低可塑性，減少收縮變形，加快干燥；

2）在高溫時可部分 溶于長石玻璃中，增加液相粘度，減小高溫時的坯體變形； 3）未熔石英與莫來石一起可構成坯體骨架，增加強度；

4）在釉料中增加石英含量可提高釉的熔融溫度和粘度，提高釉的耐磨性和抗化學腐蝕性。長石類原料對陶瓷的作用: 1)高溫下熔融在乳白色玻璃，溶解石英顆粒和部分高嶺土，分解物促進成瓷反應的進行--助熔作用。2）高溫形成的玻璃具較大粘度，起到高溫熱塑作用和高溫膠結作用，防止高溫變形。

3）高溫形成的玻璃在冷卻時，不析晶，以透明玻璃體狀態存在，增加瓷的透明度，提高光澤度，改善瓷的外觀質量和使用性能。

4）極性物料可提高坯的疏水性和干燥速度。硅灰石 Ca[SiO3]或CaO.SiO2 無水

因本身不含有機物和結構水，干燥收縮和燒成收縮都很小，作為陶瓷原料有特殊的優良性能，故用途很廣。其熱膨脹系數小，適于快速燒成。燒成后，瓷坯中的針狀硅灰石晶體交叉排列成網狀，使制品的強度提高，并有抗熱沖擊性能高、介電損失小等優點。

第八章 配料計算及坯料制備

傳統陶瓷的坯料組成：瓷器、炻器、精陶

區別： 瓷器有良好的色澤，一定的透明度和熱穩定性，機械強度

炻器介于陶器和瓷器之間，于陶的區別是氣孔率較低，是致密燒結；于瓷器的區別是坯體帶色且無半透明性。如鋪地磚，缸器，茶具。多孔性坯體結構，機械強度不高，且有吸濕膨脹性。如建筑釉面瓷磚和衛生器皿

其中瓷器分為三種：長石質瓷、骨灰質瓷、日用滑石質瓷。

第九章 成型

坯料在加入（或含有）液體（一般是水）后，可形成一種特殊狀態，具有了鎖需要的工藝性能。加入大量的 水（28%~~35%）可使 坯料顆粒形成稠厚的懸浮液、為注漿坯料；少量的水時，則形成能捏成團的粉料，在8%~15%時為水量干壓坯料；3%~~7%之間為 干壓坯料；水量適中時（18%~~25%）則形成可塑坯料。影響可塑性的因素：

1）液相含量與性質； 2）顆粒尺寸和形狀； 3）礦物種類； 4）吸附陽離子 可塑成型工藝：

1）雕塑與拉坯； 2）旋壓成型； 3）滾壓成型； 4）擠壓與車坯成型； 5）塑壓成型； 6）注塑成型； 7）軋模成型 注漿成型工藝：

1）空心注漿； 2）實心注漿； 3）真空注漿； 4）離心注漿； 5）壓力注漿 壓制成型工藝：

1）干壓或半干壓成型 2)等靜壓成型

第十章 釉料制備及施釉 釉的分類：習慣以主要溶劑的名稱命名如鉛釉、石灰釉、長石釉等。

長石釉----釉式中的K2O+Na2O的摩爾數等于或少大于RO的摩爾數，長石釉的高溫粘度大，燒成范圍寬，硬度較大。各成分在釉料中的作用：

1）玻璃形成劑； 2）助溶劑； 3）乳濁劑； 4）著色劑； 5）其他輔助劑 釉料配方的總原則是--釉料必須適應于坯料。釉料配方的經驗規律：

1）(SiO2+B2O3):(R2O+RO)=(1:1)~(3:1),這樣不致使熔塊溫度太高而引起PbO,B22O3和堿性氧化物大量揮發； 2）在熔塊中堿性金屬氧化物與堿土金屬氧化物之比應小于1；

3）含硼熔塊中，SiO2/B2O3應在2以上； 4）熔塊中Al2O3的摩爾數應小于0.2.4 坯釉中間層的形成與作用

由于坯釉化學組成上的差異，燒釉時釉的某些成分滲透到坯體的表層中，坯體的某些成分也會擴散到釉中，熔解到釉中。通過熔解與擴散的作用，使接觸帶的化學組成和物理性質介于坯體與釉層之間，結果形成中間層。具體地說，該層吸收了坯體中的Al2O3,SiO2等成分，又吸收了釉料中的堿性氧化物及B2O3等。它對調整坯釉之間的差別、緩和釉層中應力、改善 坯釉的結合性能起一定的作用。釉的熔融溫度范圍

化學組成對熔制性能的影響主要取決于釉式中的Al2O3, SiO2含量的增加，釉的成熟溫度相應提高，而Al2O3的貢獻大于SiO2..堿金屬和金土金屬氧化物作為熔劑 可降低釉的熔融溫度。Li2O,Na2O,K2O,PbO和B2O3都是強助溶劑，又稱軟熔劑，在低溫下起助熔作用。而CaO,MgO,ZnO 等，主要在較高溫度下發揮熔劑作用而成硬熔劑。坯和釉的適應性

坯釉適應性是指熔融性能良好的釉熔體，冷卻后與坯體緊密結合成完美的整體，不開裂，不剝落的能力。

影響坯、釉適應性的因素主要有四個方面： 1）熱膨脹系數對坯、釉適應性的影響

因釉和坯是緊密聯系著的，對釉的要求是釉熔體在冷卻后能與坯體很好的結合，既不開裂也不剝落，為此要求坯和釉的熱膨脹性系數相適應。一般要求釉的熱膨脹系數略小于坯。2）中間層對坯、釉適應性的影響

中間層可促使坯釉間的熱應力均勻。發育良好的中間層可填滿坯體表面的隙縫，減弱坯釉間的應力，增大制品的機械強度。

3）釉的彈性、抗張強度對坯、釉適應性的影響

具有較高彈性（即彈性模量較小）的釉能補償坯、釉接觸層中形變差所產生的應力和機械作用所產生的應 變，即使坯、釉熱膨脹系數相差較大，釉層也不一定開裂、剝落。釉的抗張強度高，抗釉裂的能力就強，坯釉適應性就好。化學組成與熱膨脹系數、彈性模量、抗張強度三者間的關系較復雜，難以同時滿足這三方面的要求，應在考慮熱膨脹系數的前提下使釉的抗張強度較高，彈性較好為佳。4）釉層厚度對坯、釉適應性的影響

薄釉層在煅燒時組分的改變比厚釉層大，釉的熱膨脹系數降低得多，而且中間層相對 厚度增加，有利于提高釉中的壓力，有利于提高釉適應性。對于厚釉層，坯、釉中間層厚度相對降低，因而不足以緩和兩者之間因熱膨脹 系數差異而出現的有害應力，不利于坯釉適應性。

釉層厚度對于釉面外觀質量有直接影響，釉層厚會加重中間層的負擔，易造成釉面開裂及其它缺陷，而釉層過薄則易發生于釉想象，一般釉層通常小于0.3mm或通過實驗來確定。7 基本施釉的方法有浸釉、燒釉和噴釉。

發展中的施釉方法：流化床施釉、熱噴施釉、干壓施釉。

第十一章 干燥 坯體在干燥過程中變化的主要特征是隨干燥時間的延長，坯體溫度升高，含水率降低，體積收縮；氣孔率提高，強度增加。影響干燥速度的因素及其作用

1）坯料的性質 粘土的可塑性越強，加入量越多，顆粒越細，干燥速度就越難提高；瘠性物料越多，顆粒越粗，越有利于提高干燥速度。

2）坯體形狀、大小和厚度 形狀復雜，體大壁厚的坯體在干燥時易產生收縮應力，故其干燥速度應加以控制，不宜太快。

3）坯體溫度 坯體溫度高，水的粘度小，有利于水分表面移動。

4）干燥介質的性質 干燥介質溫度越高，濕度越小，則吸收水分的能力越大。增大干燥介質速度，減小邊界層的厚度，增大對流傳質系數，則可加快干燥速度。

5）使熱擴散與濕擴散的方向一致 坯體中水分的內擴散包括濕擴散和熱擴散。濕擴散是坯體內部由于存在濕度梯度引起的水分移動，其方向由坯體內部指向坯體外部；熱擴散是坯體內部由于存在溫度梯度而使水分移動，其方向由坯體表面指向坯體中心。當溫度梯度與濕度梯度方向一致時會顯著加快內擴散速度。

第十二章 燒成 燒成過程中的物理化學變化

1）低溫階段（室溫~300度）

低溫階段也成坯體水分蒸發期。主要是排除在干燥過程中沒有除掉的殘余水分。隨水分的 排除，組成坯體的固體顆粒逐漸靠攏，坯體發生少量收縮哦，氣孔率增加。2）中溫階段（300~950度）

坯體內部發生較復雜的物理化學變化，瓷坯中所含有機物、碳酸鹽、硫酸鹽及鐵的化學物等，大多要在此階段發生氧化與分解，此外還伴隨有晶型轉變，結構水排除和一些物理變化。

坯體中存在的碳素及有機物在600度以上開始氧化分解，這類反應一直要進行到高溫。碳素、硫化物及有機物必須在本階段氧化，產生的氣體必須完全排除掉，不然會引起坯體起泡。3）高溫階段（950度~~最高燒成溫度）

高溫階段也稱為玻化成瓷期，是燒成過程中溫度最高的階段。在本階段坯體開始燒結，釉層開始融化。由于各地陶瓷制品晶胚、釉組成和性能的不同，對燒成溫度和燒成氣氛的要求也不相同。

弱還原階段：在此階段，由于熔融長石和其他低共融物形成的液相大量增加液相的表面張力作用，使坯體顆粒重新排列緊密，使顆粒相互膠結并填充空隙，顆粒間距縮小，坯體逐漸致密。同時促進莫來石的生成和發育，降低燒成溫度，促進燒結。莫來石晶體長大并 形成‘骨架’，坯體強度增大。2 燒成制度包括溫度制度、氣氛制度和壓力制度。氣氛的作用：

1）氣氛對陶瓷坯體過燒膨脹的影響

瓷石-高嶺土瓷坯在還原氣氛中過燒，產生的膨脹比在氧化氣氛小得多；高嶺土-長石-石英-膨潤土瓷坯卻在還原氣氛下的過燒膨脹較大。2）氣氛對坯體的收縮和燒結的影響

二者在還原氣氛中的燒結溫度都比在氧化氣氛中低，隨含鐵量的減少而減小。瓷石質坯體在還原氣氛中的收縮大，長石和膨潤土坯則相反。

3）氣氛對坯的顏色和透光性以及釉層質量的影響 A 影響鐵、鈦的價數

氧化焰燒成產生膠態Fe2O3而顯黃色，還原焰則形成FeO顯淡青色。含鈦坯料應避免還原焰，因為其會使坯體顏色加深，而失去增白作用。

B 使SiO2和CO還原 SiO2經還原分解作用，生成單質硅，產生黑斑；CO則會分解出C而產生煙熏，也可產生釉泡。瓷器的燒成缺陷： 記五個

開裂；變形；氣泡； 毛孔和桔釉； 色黃、火刺、落渣、斑點、煙熏； 生燒和過燒； 釉裂（驚釉）； 釉縷與缺釉。

第十四章 氣硬性膠凝材料 石膏的脫水轉變圖 P170-圖14-2 2 石膏漿體的硬化

石膏哦漿體硬化并形成具有強度的人造石，一般認為其結構變化經歷兩個階段，即凝聚結構形成階段和結晶結構網的形成和發展階段。在凝聚結構形成階段，石膏漿體中的微粒彼此之間存在一個薄膜，粒子之間通過水膜以范德華分子引力互相作用，僅具有低的強度，這種結構具有觸變復原的特性。在結晶結構網的形成和發展階段，水化物晶粒已大量形成，結晶不斷長大，且晶粒之間相互接觸和連生，使整個石膏漿體形成一個結晶結構網，具有較高的強度，并且不再具有觸變復原的特點。

尤為指出的是，石膏漿體在其自身硬化過程中，存在著結構的形成和結構的破壞這一對矛盾，其影響因素是多方面的，但是最本質的因素是與過飽和度有關。過飽和度較高時液相中形成的晶核數量多，晶粒細小，因而產生的結晶接觸點多，容易形成結構網，反之，過飽和度較低則液相中形成的晶核數量少，晶粒粗大，因而結晶接觸點也較少，形成同等結晶結構網所消耗的水化物較多。在初始結構形成以后，水化物繼續生成，有利于結晶結構網的密實強化。但是，當達到某一限度值后，若過飽和度仍然過大，水化物勢必會繼續增加，就會對已形成的結晶結構網產生一種內應力（成為結晶應力），當結晶應力大于結構所能承受的限度時，就會導致結構破壞。此外，在結晶接觸點的區段，晶格不可避免地發生歪曲和變形，因此，它與規則晶體相比較，具有較高的溶解度。所以，在潮濕條件下，產生接觸點的溶解和較大晶體的再結晶，也會明顯地影響石膏硬化漿體的結構強度。實際生產中，應注意控制石膏的質量和細度、養護溫度、水灰比以及外加劑的 種類和摻量，從而保證石膏制品的質量。

3石灰漿體的硬化： 干燥硬化和碳化硬化。

第十五章 硅酸鹽水泥 煅燒過程中的物理和化學變化

1）干燥和脫水； 2）碳酸鹽分解； 3）固相反應； 4）孰料燒結； 5）孰料冷卻。水泥孰料中各種氧化物的作用;1)CaO.CaO是水泥孰料的主要成分。作用：與酸性氧化物作用，生成C2S,C3S,C3A,C4AF等孰料礦物，其中C3S是由CaO與C2S作用后形成的，因此CaO的含量會直接影響到C3S的含量。CaO含量過少，生成的C3S就少； 若CaO過量，會產生游離CaO，使水泥的安定性不良。一般含量在62~68%。

2）SiO2.SiO2也是水泥的主要成分之一，其含量決定水泥孰料中CaSiO3礦物的數量。當CaO含量一定時，SiO2的含量影響C3S和C2S的相對含量。SiO2含量較高時，C3S的生成量減少，其含量一般在20~24%。

3）Al2O3,Fe2O3.與CaO作用，生成C3A,C4AF.在CaO-Al2O3-Fe2O3組成中，首先是CaO+ Al2O3形成C3A，隨后C3A+ Fe2O3生成C4AF.只有Fe2O3及時作用完了，才有C3A的存在，所以配比應考慮Al2O3/ Fe2O3比。4）MgO.MgO超過一定含量時，會以方鎂石的形式存在，使水泥安定性不良。水泥孰料的組成：

1）硅酸三鈣

A礦：硅酸三鈣并不以純的形式存在，而是含有少量氧化鎂，氧化鋁等形成的固溶體。

硅酸三鈣加水調和后，凝結時間正常。它水化較快，粒徑為40μm~45μm的硅酸三鈣顆粒，加水后28D其水化程度可達到70%左右。所以硅酸三鈣強度發展比較快，早期強度較高，且強度增進率較大，28D強度可以達到其一年強度的70%~80%。但硅酸三鈣水化熱較高，抗水性較差，且孰料中硅酸三鈣含量過高時，會給煅燒帶來困難，往往使孰料中游離氧化鈣增高，從而降低水泥強度，甚至影響水泥安定性。2）硅酸二鈣

B礦：以固熔有少量氧化物的β-C2S的形式存在的硅酸二鈣。

貝利特水化較慢，至28D 齡期僅水化20%左右，凝結硬化緩慢，早期強度較低，但28D以后，強度仍能較快增長，在一年后，可以趕上阿里特。貝利特水化熱較小，抗水性較好，因而對大體積工程或處于一定侵蝕環境下的工程用水泥，適量提高貝利特含量，降低阿里特含量是有利的。3）中間相

填充在阿里特，貝利特之間的鋁酸鹽，鐵酸鹽，組成不定的玻璃體和含堿化合物等成為中間相。

A.鋁酸鈣：鋁酸三鈣水化迅速，放熱多，凝結很快，如不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝。鋁酸三鈣硬化也很快，它的強度3天內就大部分發揮出來；故其早期強度較高，但絕對值不高，以后幾乎不再增大，甚至倒縮。鋁酸三鈣的干縮變形大，抗硫酸鹽性能差。

B.鐵鋁酸四鈣的水化速度在早期介于鋁酸三鈣與硅酸三鈣之間，但隨后的發展不如硅酸三鈣。它的強度早期發展較快，后期還能不斷增長，類似于硅酸二鈣，才利特（C礦）的抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好，但有一定的水硬性。

4）游離氧化鈣和方鎂石 4 孰料的率值

率值作為生產控制的一種指標，可以比較方便地表示化學成分和礦物組成之間的關系，明確地表示對水泥孰料的性能和煅燒的影響。

1）硅率：表示孰料中SiO2與Al2O3,Fe2O3之和的質量比值，以SM或n表示。

硅率表達了水泥孰料礦物中硅酸鹽礦物與熔劑性礦物C3A+C4AF)之間的數量對比關系。硅率越大，則硅酸鹽礦物含量越高，熔劑性礦物含量越少，煅燒過程中出現的液相含量越小，所要求的燒成溫度越高；但硅率過小，則煅燒過程中容易形成孰料大塊甚至結圈。通常硅率控制在1.7~2.7之間。

2）鋁率：又稱鐵率，表示孰料中Al2O3和Fe2O3含量的質量比，以IM或P表示。

若孰料中Al2O3和Fe2O3的總含量已確定，那么鋁率表示C3A和C4AF的相對含量。3）石灰飽和系數

在水泥孰料中，氧化鈣總是與酸性氧化物Al2O3,Fe2O3飽和生成C3A，C4AF，在生成上述礦物后，所余下的CaO與使SiO2飽和形成C3S所需的CaO的比值成為石灰飽和系數，以KH表示。它表示SiO2與CaO 飽和形成C3S的程度。C3S的水化

C3S的水化作用、產物以及所形成的結構對硬化水泥漿體的性能起主導作用。P198-圖15-4說明C3S的水化過程五個階段。表15-10.6 硅酸鹽水泥的水化（三個階段）：

1)鈣礬石形成期 C3A率先水化，在石膏存在條件下，迅速形成鈣礬石，是導致第一放熱峰的主要因素。2）C3S水化期 C3S開始迅速水化，大量放熱，形成第二放熱峰。有時會有第三放熱峰或在第二放熱峰上，出現一個‘峰肩’，一般認為是由于鈣礬石轉化成單硫型水化硫鋁（鐵）酸鈣而引起的，當然，C2S與鐵相亦以不同程度參與了這兩個階段的反應，生成相應的 水化產物。

3)結構形成和發展期 放熱速率很低，趨于穩定。隨著各種水化產物的增多，填入原先由水所占據的空間，再逐漸連接，相互交織，發展成硬化的漿體結構。水化速度 ：常以單位時間內的水化程度或水化深度來表示。8 水泥漿體的水化硬化：

水泥的水化反應在開始主要為化學反應所控制；當水泥顆粒四周形成較為完整的水化物膜層后，反應歷程又受到離子通過水化產物層時擴散速率的影響。隨著水化產物層的不斷增厚，離子擴散速率即成水化歷程動力學行為的決定性因素。在所生成的水化產物中，有許多是屬于膠體尺寸的晶體。隨著水化反應的不斷進行，各種水化產物逐漸填滿原來由水所占據的空間，固體粒子 逐漸接近。由于鈣礬石針、棒狀晶體的相互搭接穿插，特別是大量箔片 狀、纖維狀C-S-H的交叉攀附，從而使原先分散的水泥顆粒以及水化產物連結起來，夠長一個三維空間牢固結合、密實的整體。孔分布及總孔隙率

在水化過程中，水化產物的體積要大于孰料礦物的體積。據計算，每1cm3的水泥水化后約需占據2.2cm3的空間。即約45%的水化產物處于水泥顆粒原來的周界之內，成為內部水化產物；另有55% 則為外部水化產物，占據著原來沖水的空間。這樣，隨著水化過程的進展，原來沖水的空間減少，而沒有被水化產物填充的空間，則逐漸被分割成形狀極不規則的毛細孔。另外，在C-S-H凝膠所占據的空間內還存在著孔，尺寸極為細小，用掃描電鏡也難以分辨。

一般在水化24h以后，硬化漿體中絕大部分（70~80%）的孔已經在100nm以下。隨著水化過長的進展，孔徑小于10nm，即凝膠孔的數量由于水化產物的增多而增加，毛細孔則逐漸填充減小，總的孔隙率則相應降低。凝結速度

從礦物組成后，鋁酸三鈣水化最為迅速，硅酸三鈣水化也快，數量也多，因而這兩種礦物與凝結速度的關系最為密切。強度及影響因素： 1）漿體組成和強度的關系； 2）密實度和強度的關系； 3）溫度和壓力對強度的影響 環境介質的侵蝕

對水泥侵蝕的環境介質主要有：淡水、酸和酸性水、硫酸鹽溶液和堿溶液等。其侵蝕作用可以概括為：溶解浸析、離子交換以及膨脹性產物等三種形式。

第十六章 摻混合材料的水泥 水泥混合材料

常用的激發劑有兩類:堿性激發劑（石灰或水化時能析出Ca(OH)2的 硅酸鹽水泥孰料）和硫酸鹽激發劑（二水石膏、半水石膏、無水石膏或以CaSO4為主要成分的化工廢渣，如磷石膏、氟石膏等），起作用機理如下: 堿性激發劑的Ca(OH)2與活性混合材料中所含呈活性狀態的SiO2和Al2O3發生化學反應，發生水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。在同時有硫酸鹽激發劑存在的條件下，石膏與活性Al2O3化合，生成水化硫鋁酸鈣。礦渣水泥的水化硬化過程

礦渣水泥調水后，首先是 孰料礦物與水作用，生成水化硅酸鹽，水化鋁酸鈣、氫氧化鈣、水化硫（鐵）鋁酸鈣等。還可能生成水化鋁硅酸鈣（C2ASH3）等水化產物。因此，礦渣水泥早期硬化速度就較慢。礦渣水泥的性質和用途：礦渣水泥早期強度低，后期強度可趕上甚至超過硅酸鹽水泥。

第十七章 其他品種水泥

高鋁水泥的水化，主要是鋁酸一鈣的水化，其水化產物與溫度關系極大。2 膨脹水泥:是指在水化過程中，由于生成膨脹性水泥產物，使水泥在硬化后體積不收縮或膨脹的水泥。由強度組分和膨脹組分組成。

鋁酸鹽自應力水泥

鋁酸鹽自應力水泥加水拌和后，高鋁水泥中的CA和CA2等鋁酸鹽礦物與石膏進行水化。

在水化形成鈣礬石的同時，會析出相當數量的氫氧化鋁（AH3）凝膠，不但有效地增進了水泥石的密實性，而且在鈣礬石晶體生長、膨脹過程中，起著極為重要的塑性襯墊作用，使水泥石在不斷增高強度的情況下，具有較大的變形能力。又由于鈣礬石析晶時的過飽和度較小，生成的鈣礬石就比較分散，而且分布均勻，結晶壓力不會過分集中，對水泥石結構的破壞就相對較小。因此，可以任務鈣礬石和氫氧化鋁凝膠共同構成了強度因素和膨脹因素。

第十八章 耐火材料的組成、結構和性能 耐火材料

定義: 是由多種不同化學成分及不同結構礦物組成的非均質體。

耐火材料的若干性質取決于其中的物相組成、分布和各相的特性。

1）化學組成： 是耐火材料的基本特征。為了抵抗高溫作用，必須選擇高熔點化合物。2）礦物組成

耐火材料一般是多相組成體，其礦物相可分為結晶相和玻璃相兩類，又可分為主晶相和基質。主晶相是構成耐火材料的主題，一般來說，主晶相是熔點較高的晶體，其性質、數量及結合狀態決定制品性質。基質又稱為結合相，是填充在主晶相之間的結晶礦物和玻璃相。其含量不多，但對制品的某些性質影響極大，是制品使用過程中容易損壞的薄弱環節。耐火材料中氣孔可分為三類:（1）封閉氣孔；（2）開口氣孔；（3）貫通氣孔 高溫蠕變性： 在高溫條件下，承受應力作用的耐火制品隨時間變化而發生的等溫變形 4 抗熱震性

耐火材料對于急熱急冷式的溫度變動的抵抗能力較抗熱震性，又稱為抗溫度急變性、耐火熱崩裂性、耐熱沖擊性、熱震穩定性、熱穩定性、耐急冷急熱性等。

第十九章 耐火材料生產工藝 陶瓷結合：主晶相間低熔點的硅酸鹽非晶質和晶質聯結在一起而形成的結合較陶瓷結合 2 化學結合

化學結合指耐火材料制品中由化學結合劑形成的結合，即加入少量結合物質，在低于燒結溫度的條件下，發生一系列的化學反應使制品硬化而形成的結合。直接結合

由耐火主晶相直接接觸所產生的一種結合方式稱之為直接結合，它既不同于化學結合，也不屬于陶瓷結合。

第四篇：無機材料復習資料

1.獲得高溫的方法：各種高溫電阻爐、聚焦爐、閃光放電、等離子體電弧、激光、原子核的分離和聚變、高溫粒子。2.常見高溫電爐：電阻爐、感應爐、電弧爐、電子束。3.高溫測溫儀表分為：接觸式、非接觸式

(一)接觸式

熱膨脹溫度計（-200℃-600 ℃）

壓力表式溫度計

熱電阻溫度計（-258 ℃-900 ℃）

熱電偶（-200 ℃-1800 ℃）(二)非接觸式

光學高溫計（800 ℃-3200 ℃）

輻射高溫計（400 ℃-2000 ℃）

比色高溫計（50 ℃-3200 ℃）

4.熱電偶高溫計的工作原理：是以熱電偶作為測溫元件，以測得與溫度相對應的熱電動勢，再通過儀表顯示溫度。5.熱電偶高溫計的特點：

1、體積小,使用方便 ；

2、有良好的熱感度；

3、能直接與被測物相接觸 ；

4、測溫范圍較廣；

5、測量訊號可遠距離傳送

6.高溫合成反應類型：高溫下的固相合成反應（制陶反應）；高溫下的化學轉移反應；高溫下的固－氣合成反應；高溫下的熔煉和合金制備；高溫下的相變合成；高溫熔鹽電解；等離子體激光、聚焦等作用下的超高溫合成；高溫下的單晶生長和區域熔融提純 7.獲得低溫的方法（常用的有氣體絕熱膨脹制冷和相變制冷）：一般半導體制冷；三級級聯半導體制冷；菲利普制冷機；液體減壓蒸發(He)；氦渦流制冷；He絕熱壓縮相變制冷；絕熱去磁

8、常見的低溫源：冰鹽共熔體系；干冰浴；液氮；相變致冷浴

9、常見的低溫溫度計：低溫熱電偶、電阻溫度計、蒸汽壓溫度計，實驗室中最常用的是蒸汽壓溫度計。

10、低溫的控制方法：恒溫冷浴，低溫恒溫器，相變制冷浴，干冰浴

11、低溫分離的方法：低溫下的分級冷凝、低溫下的分級減壓蒸發、低溫吸附分離、低溫分餾、低溫化學分離

12、靜高壓的定義：利用外界機械加載方式，通過緩慢逐漸施加負荷擠壓所研究的物體或試樣，當其體積縮小時，就在物體或試祥內部產生高壓強。由于外界施加載荷的速度緩慢(通常不會伴隨著物體的升溫)，所產生的高壓力稱為靜態高壓。

13、動高壓的定義：利用爆炸(核爆炸、火藥爆炸等)、強放電等產生的沖擊波，在μs～ps的瞬間以很高的速度作用到物體上，可使物體內部壓力達到幾十GPa以上，甚至幾千GPa，同時伴隨著驟然升溫。這種高壓力稱為動態高壓。

14、動態高壓法和靜態高壓法的區別：1）動態法產生的壓強遠比靜態法的高，前者可達幾百萬乃至上千萬大氣壓，而后者一般只能達到十幾萬大氣壓； 2）動態高壓存在的時間遠比靜態的短得多，一般只有幾微秒，而靜態高壓原則上可以人工控制，可達幾十至上百個小時；3）動態高壓是壓力和溫度同時存在并同時作用到物質上，而靜態高壓的壓力和溫度是相對獨立的，由兩個系統分別控制；4）動態高壓法一般不需要昂貴的硬質合金和復雜的機械裝 置，并且測量壓強較準確。

15、高壓測量的方法：紅寶石的熒光R線隨壓力紅移的效應進行定標測壓，利用NaCl的晶格常數隨壓力變化來定標。

16、靜態高溫高壓合成方法的設備：實驗室和工業生產中常用的靜高壓高溫合成，是利用具有較大尺寸的高壓腔體和試樣的兩面頂和六面頂高壓設備來進行的。

17、人造金剛石的合成方法：直接法（在高溫高壓下使碳素材料轉變為金剛石），間接法（用碳素材料和金剛石做原料在高溫高壓下合成金剛石）

18、高壓在合成中的作用：1）高壓的作用一般表現為縮短物質的原子間距、改變原子間相互作用、原子殼層結構和組態等。2）高壓可提高反應速率和產物的轉化率，降低合成溫度，大大縮短合成時間。3）高壓有增加物質致密度、配位數、對稱性的作用和縮短鍵長的傾向。

4）高壓可以提高物質冷凝速度，截獲各種亞穩相。5）高壓合成較易獲得單相物質，可以提高 結晶度。6）高壓既可以抑制非晶晶化過程，也可以促進非晶晶化過程。7）高壓可使一般常壓高溫方法難于合成的化合物得以順利合成。8）在一定的條件下，高壓也可促進化合物的分解。

19、先驅物法的定義：解決高溫固相反應法中產物的組成均勻性和反應物的傳質擴散所發展起來的節能的合成方法。20、先驅物法的特點：1）混合的均一化程度高；2）陽離子的摩爾比準確；3）反應溫度低；4）可以消除中間雜質相；5）產物比表面積大。

21、先驅物法的局限性：1）兩種反應物在水中溶解度相差很大；2）生成物不是以相同的速度產生結晶；3）常生成過飽和溶液。

22、溶膠（Sol）是具有液體特征的膠體體系，分散的粒子是固體或者大分子，分散的粒子大小在1～1000nm之間。

23、凝膠（Gel）是具有固體特征的膠體體系，被分散的物質形成連續的網狀骨架，骨架空隙中充有液體或氣體，凝膠中分散相的含量很低，一般在1％～3％之間。

溶膠-凝膠法的優缺點：

優點：

1、制備過程溫度低，比傳統方法低400-500℃，且凝膠的比表面積很大；

2、制備的材料組分均勻（其均勻度可達分子或原子尺度）、產物的純度高；

3、反應過程易于控制，可以實現過程的完全而精準的控制，可以調控凝膠的微觀結構；

4、具有流變特性，可用于不同用途產品的制備；

5、容易制備各種形狀的材料。

缺點：

1、原料大多為有機化合物，成本較高，可能對健康不利。

2、若燒成不夠完善，制品中會殘留小孔洞；

3、工藝過程時間較長，有的處理過程時間達1-2個月

4、半成品制品易產生開裂，這是由于凝膠中液體量大，干燥時產生收縮引起。

24、溶膠凝膠法制備過程的五個階段：

1、溶膠的形成2、凝膠的形成

3、凝膠的老化

4、凝膠的干燥

5、熱分解階段

25、固相化學反應的分類：反應溫度低于100℃ 屬于低熱固相反應、反應溫度介于100~ 600℃之間屬于中熱固相反應、反應溫度高于600℃屬于高熱固相反應

26、低熱固相反應機理：擴散—反應—成核—生長的過程。

27、固相反應與液相反應的差別;（1）反應物溶解度的影響;（2）產物溶解度的影響;（3）熱力學狀態函數的差別;（4）控制反應的因素不同;（5）固相反應的產率高

28、水熱與溶劑熱合成基礎：在一定溫度(100-1000℃)和壓強(1-100MPa)條件下利用溶液中物質化學反應所進行的合成。

29、水熱與溶劑熱合成與固相合成研究的差別在于“反應性”不同。這種“反應性”不同主要反映在反應機理上，固相反應的機理主要以界面擴散為其特點，而水熱與溶劑熱反應機理主要以液相反應為其特點。30、水熱合成石沸石分子篩經典和適宜的方法之一。

31、常規的沸石分子篩合成方法為水熱晶化法，即將原料按適當比例均勻混合成反應凝膠，密封于水熱反應釜中，恒溫熱處理一段時間，晶化出分子篩產品。

32、裝滿度：反應混合物占密閉反應釜空間的體積分數。裝滿度一般控制在60-80%。

33、水熱與溶劑熱合成程序：

1、按設計要求選擇反應物料，并確定配方；

2、摸索配料次序，混料攪拌；

3、裝釜，封釜，加壓（至指定壓力）

4、確定反應溫度、時間、狀態（靜止與動態晶化）

5、取釜，冷卻（空氣冷，水冷）；

6、開釜取樣

7、洗滌，干燥

8、樣品檢測（包括進行形貌、粒度分布、物相分析、比表面積和晶型檢測）

34、化學氣相沉積，簡稱CVD：把含有構成薄膜元素的一種或幾種化合物或單質氣體供給基片，利用加熱、等離子體、紫外光、激光等能源，借助氣相作用或在基片上的化學反應生成所需薄膜。

35、CVD 基本條件：1）反應物的蒸氣壓 ；2）反應生成物的狀態；3）沉積物的蒸氣壓；4）沉積裝置簡單，操作方便，工藝上具有重現性，適于批量生產，成本低廉。

36、CVD的過程：(a)反應氣體已擴散通過界面邊界層，到達基材表面；(b)反應氣體分子吸附在基材表面；(c)在基材表面發生化學反應、形核；(d)生成物從基材表面脫離；(e)生成物在基材表面擴散。

37、影響化學氣相沉積制備材料質量的因素：(1)反應混合物的供應；(2)沉積溫度；(3)襯底材料；(4)系統內總壓和氣體總流速 ；(5)反應系統裝置的因素；(6)原材料的純度

38、電流效率：實際析出的金屬量與法拉第定律計算出來的理論量之比，即實際產量/理論產量×100%

39、電流密度:每單位電極面積上所通過的電流。通常以每平方米電極面積所通過的電流（單位為安培）來表示。40、熔鹽的特性：（1）溶解能力非凡；（2）傳質、傳熱、傳能速率快、效率高；（3）電極界面間的交換電流高；（4）生成自由能負值大；（5）一定溫度范圍內具有良好的熱穩定性；（6）熱容量大、儲熱和導熱性能好；（7）耐輻射，但腐蝕性強。

41、微波：是一種頻率在300MHz----3000GHz，即波長在0.1mm~~1000mm范圍內的電磁波。波長為1cm~~25cm的用于雷達，國際無線電通訊協會（CCIP)規定家用或工業用微波加熱設備的微波頻率是2450MHz(波長12.2cm)和915MHz（波長32.8cm)，家用微波爐使用的頻率都是2450Hz，915MHz的頻率主要用于工業加熱。

42、微波加熱作用的最大特點是可以在被加熱物體的不同深度同時產生熱，也正是這種“體加熱作用”，使得加熱速度快且加熱均勻，縮短了處理材料所需的時間，節省了能源。

43、圖形加解釋，看教材75頁。

44、自蔓延高溫合成技術(簡稱SHS)，又稱燃燒合成：它是在高真空或介質氣氛中點燃原料引發化學反應，反應放出的熱量使得臨近物料的溫度驟升而引起新的化學反應，并以燃燒波的形式蔓延至整個反應物。

45、根據SHS燃燒波的傳播方式，可將SHS分為自蔓延和“熱爆”兩種工藝。自蔓延:利用高能點火，引燃粉末坯體的一端，使反應自發地向另一端蔓延。此工藝適合制備生成焓高的化合物； 熱爆:將粉末坯放在加熱爐中加熱到一定溫度，使燃燒反應在整個坯體中同時發生。此工藝適合生成焓低的弱放熱反應。

46、SHS的工藝流程大致可歸納為混粉、壓制、裝入容器、點火引燃、燃燒反應。

47、薄膜：當材料的一維線性尺度遠遠小于它的其他二維尺度，往往為納米至微米量級，將這樣的材料稱為薄膜。

48、薄膜的生長模式可歸納為三種形式：(1)島狀生長（Volmer-Weber）模式；(2)層狀生長（Frank-Vander Merwe）模式；(3)層島復合生長（Stranski-Krastanov）模式

49、薄膜厚度的測量的方法:光學法、機械法和電學法等

50、薄膜的物理制備方法：薄膜的物理制備方法主要以氣相沉積方法為主，物理氣相沉積（PVD)是指利用某種物理過程，如物質的熱蒸發或在受到粒子轟擊時物質表面原子的濺射等現象，實現原子從源物質到薄膜的可控轉移的過程。其特點：（1）需要使用固態或者熔融態物質作為薄膜沉積的源物質；（2）源物質經過物理過程而進入環境（真空腔）；

（3）需要相對較低的氣體壓力環境；（4）在氣相中及在襯底表面并不發生化學反應。

過程：

1、從源物質中發射出粒子；

2、粒子輸運到基片；

3、粒子在基片上凝結、成核、長大、成膜。

51、濺射：物質受到適當的高能離子轟擊，表面的原子通過碰撞獲得足夠的能量而逃逸，將原子從表面發射出去的一種方式。優點：薄膜與基片的附著力好，工藝重復性好； 多元合金薄膜成分容易控制； 可在大面積基片上獲得均勻薄膜；缺點：沉積速率低；基片與薄膜受等離子的輻射；薄膜純度不及真空蒸發法。

52、濺射閾值：使靶材料原子發生濺射所需的最小入射離子能量，低于該值不能發生濺射。大多數金屬該值為20～40ev。

53、濺射率：正離子轟擊靶陰極時平均每個正離子能從靶材中打擊出的粒子數，又稱濺射產額或濺射系數，S。

54、陶瓷的精確定義—用天然原料或人工合成的粉狀化合物，經過成形和高溫燒結制成的，由無機化合物構成的多相固體材料。

55、先進陶瓷又稱為新型陶瓷、精細陶瓷、高性能陶瓷、高技術陶瓷，其內涵遠遠超出了傳統普通陶瓷范疇，幾乎涉及整個無機非金屬領域。采用高度精選且具有特定化學組成的原料，按照便于進行結構設計和控制的工藝進行制備、加工，得到的具有優異性能的陶瓷。

56、先進陶瓷與傳統陶瓷的差別：1）原材料不同；2）化學組成不同；3）制備工藝不同；4）品種不同；5）用途不同

57、根據性能和應用不同，先進陶瓷材料可以分為結構陶瓷、功能陶瓷和陶瓷涂層材料等。

58、陶器和瓷器的主要區別：

一、燒成溫度不同；

二、堅硬程度不同；

三、使用原料不同；

四、透明度不同；

五、釉料不同；

六、吸水率不同；

七、含鐵量不同；

八、胎體特征不同

59、陶瓷的制備過程：原料的制備（粘土——細顆粒含水鋁硅酸鹽用水混合，具有可塑性，是作為基礎。石英——無水SiO2，難熔，可減粘，在瓷坯中起骨架作用。長石——含K、Na、Ca離子的無水硅酸鹽，屬熔劑。）坯體成型（可塑成形——傳統陶瓷用較多；注漿成形——漿料澆注到石膏模中成形，用于制造日用陶瓷和建筑陶瓷等形狀復雜件；壓制成形——粉料加入塑化劑，在金屬模具加壓成形）陶瓷的燒結（干燥的毛坯加熱高溫燒結，相變獲得要求的性能）60、納米（nanometer）是一個長度單位，簡寫為nm。1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m。納米是一個極小的尺寸，但它代表著人們認識上的一個新層次，從微米進入到納米。

61、納米結構是以納米尺度的物質單元為基礎，按一定規律構筑或組裝一種新的體系，它包括一維、二維和三維體系。62、納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(10-9～10-7m)或由它們作為基本單元構成的材料。63、納米材料的基本單元可以分為四類：(1)零維:在空間有三維在納米尺度

(納米粉體、納米團簇)；(2)一維:在三維空間內有兩維在納米尺度；(包括納米線、納米棒、納米管、納米帶)

(3)二維:在三維空間內有一維在納米尺度；(包括超薄膜、纖維材料)；(4)三維:尺寸為1-100nm的粒子為主體形成的納米塊體。

64、納米材料的特殊效應：(1)表面效應；(2)小尺寸效應；(3)量子尺寸效應；(4)宏觀量子隧道效應 65、放電平臺時間是指在電池滿電情況下放電至某電壓的放電時間。

66、充放電倍率是指電池在規定的時間內放出其額定容量時所需要的電流值，1C在數值上等于電池額定容量，通常以字母C表示。

67、自放電率又稱荷電保持能力，是指電池在開路狀態下，電池所儲存的電量在一定條件下的保持能力。68、電池循環壽命是指電池容量下降到某一規定的值時，電池在某一充放電制度下所經歷的充放電次數。

69、電池的容量有額定容量和實際容量之分。鋰離子電池規定在常溫、恒流(1C)、恒壓(4.2V)控制的充電條件下，充電3h、再以0.2C放電至2.75V時，所放出的電量為其額定容量。電池的實際容量是指電池在一定的放電條件下所放出的實際電量，主要受放電倍率和溫度的影響（故嚴格來講，電池容量應指明充放電條件）。容量單位：mAh、Ah(1Ah=1000)。70、鋰離子電池主要組分：正極、負極、電解液、隔膜、外殼 71、隔膜的主要作用：（1）隔離正、負極，并使電池內部的電子不能自由穿過；（2）能夠讓電解質液中的離子在正負極間自由通過。

72、LiFePO4：充電時，鋰離子從FeO6層面間遷移出來，經過電解液進入負極，發生Fe 2+→ Fe 3+的氧化反應，為保持電荷平衡，電子從外電路到達負極。放電時則發生還原反應，與上述過程相反。即：

充電時：LiFePO4－xLi+－xe―→xFePO4+(1x)LiFePO4

放電時：FePO4+xLi++xe―→xLiFePO4+(1－x)FePO4

第五篇：無機材料作業

無機材料工藝教程作業

無機材料作業

B13020906 曲磊

1.了解一種材料，寫出起組成，工藝，結構及性能。硅酸鹽水泥：硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料加適量石膏磨細而成，不參加任何混合材。

經過破碎及預均化，生料制備，生料均化，預熱分解，水泥熟料的燒成，水泥粉磨過程制造。

具有強度高，凝結硬化快，抗凍性好，耐磨性好和不透水性強等優點。

2.簡述膠凝材料的種類。

膠凝材料可以分為有機膠凝材料和無機膠凝材料兩大類。瀝青和樹脂屬于有機膠凝材料，無機膠凝材料按照硬化條件又可以分為水硬性和非水硬性兩類。水硬性凝膠材料在摻水后，既能在空氣中硬化又能在水中硬化，通常稱為水泥。非水硬性凝膠材料只能在空氣中硬化，故又稱為氣硬性凝膠材料，如石灰和石膏等。

3.通用硅酸鹽水泥的國家標準規定的廢品，不合格品。化學要求、物理要求中任何一項不符合標準技術要求時，判定為不合格品；水泥包裝標識中水泥名稱、強度等級、生產者名稱和出廠編號不全時，判定為包裝不合格。只有各項技

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術指標檢驗合格或者水泥強度等級按照規定齡期確認合格后方可出廠，每批水泥出廠時應附有質量保證書。4.硅酸鹽水泥的化學組成和礦物組成分別有哪些？

化學組成：硅酸鹽水泥熟料主要由氧化鈣、氧化硅、氧化鋁、氧化鐵四種氧化物組成，通常在熟料中占94%左右。同時，含有約5%的少量其他的氧化物，如氧化鎂，硫酐、氧化鈦、五氧化二磷以及堿等。

礦物組成：在水泥熟料中，氧化鈣、氧化硅、氧化鋁和氧化鐵不是以單獨的氧化物存在，他們經常在高溫煅燒后，以兩種或兩種以上的氧化物反應生成多種礦物，其結晶細小，通常為30-60微米。因此，水泥的熟料是結晶細小的多種礦物的集合體。在硅酸鹽水泥熟料中主要存在以下四種礦物：

1硅酸三鈣 ○2硅酸二鈣 ○3鋁酸三鈣 ○4鐵相固溶體 ○ 另外，熟料中還含有少量的游離氧化鈣、方鎂石、含堿礦物以及玻璃體等。通常，熟料中硅酸三鈣和硅酸二鈣的總含量占75%左右，合稱為硅酸鹽礦物；鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣的總含量占22%左右。在煅燒過程，后兩種礦物與氧化鎂。堿等，在1250-1280攝氏度開始逐漸融成液相，以促進硅酸三鈣的順利形成，故稱為溶劑礦物。

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5.物料破碎的定義和目的？常用的破碎機械有幾種？

破碎：使大塊的物料碎裂成小塊物料（>3mm）的過程稱為破碎。目的：將大塊的物料破碎成小塊后，便于他們的運輸、儲存、預均化、混合、配料和粉磨等。

在水泥生產企業，使用較為廣泛的是錘式破碎機。其他的還有環錘式，雙齒輥式，錘式，反擊式，輥式。6.新型干法水泥預分解窯系統的組成和工藝過程。

預分解窯系統由預熱器、分解爐、回轉窯、冷卻機和煤粉燃燒器組成。預分解窯的生產流程有多種，一般工藝流程如下圖所示。

7.簡述水泥的水化過程

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硅酸鹽水泥的水化過程：硅酸鹽水泥是由多種熟料礦物和石膏共同組成，加水后，C3S迅速析出Ca(OH)2,所摻的石膏和熟料所含的堿也很快溶于水。一席，水泥的水化在開始之后，基本上是在含堿的氫氧化鈣和硫酸鈣溶液中進行的。液相的組成依賴于水泥中的各組成的溶解度，但是液相組成反過來也會影響到個熟料礦物的水化速率。

具體過程如下，水泥加水后，C3A立即發生反應，C3S和C3AF也很快水化，C2S則較慢；由于鈣礬石的不斷生長，使液相中SO4 逐漸減少并在消耗盡之后，就會有單硫型水化硫鋁（鐵）酸鈣出現；若石膏不足，還有C3A和C4AF剩余，則會形成單硫型水化物與C4（A，F）H13的固溶體，甚至單獨的C4（A，F）H13，而后者再逐漸轉變成等軸晶體C3（A，F）H6。

如圖所示為硅酸鹽水泥在水化過程的放熱曲線，其形式與C3S的基本形式基本相同，據此可將水泥的水化過程簡單的劃分為三個階段。

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（1）鈣礬石的形成期（2）C3S的水化期（3）結構形成和發展期

8.混合材的分類？利用粉煤灰做混合材的意義？

根據來源，混合材分為天然的和人工的（主要是工業廢渣），但是通常根據混合材的性質及其在水化過程中所起的作用，分為活性混合材和非活性混合材兩大類。

煤粉灰具有是具有一定活性的火山灰質混合材，其活性主要來自低鐵玻璃體，其含量越高，則活性越高；適應、莫來石、赤鐵礦和自鐵礦含量多時，粉煤灰活性下降。粉煤灰水泥在性能上具有干縮性小，抗裂性強，配置混凝土和易性好，水化熱低，以及對堿-集料反應有一定的抑制作用等。9.簡述用水泥回轉窯處置城市生活垃圾的方法和意義。方法：垃圾收集車運送的垃圾在垃圾儲倉內儲存，用行車進

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行攪拌和均化，然后被送至破碎機。垃圾被破碎后繼續用行車進行均化，然后經由供料裝置被定量送至氣化爐中。垃圾與爐內的高溫流動介質充分接觸，一部分通過燃燒向流動介質提供熱源；另一部分氣化后形成可燃的氣體被送至分解爐進行燃燒，然后經過預熱器及廢氣處理系統凈化后排出，同時，垃圾中的不可燃燒物在流動的介質中沉降移動，并從爐底卸除。從不燃物中分選出的金屬可以回收利用，其余灰渣則可作為水泥的原料。

意義：改善了人們的生存環境，將生活垃圾變成了生產水泥的一部分能源，節約了處理生活垃圾的費用，剩余的殘渣可以作為水泥的原料，實現了良性循環，在提升了資源利用的同時也創造了較大的經濟利益，更為重要的是保護了人類賴以生存的自然環境。符合資源節約型，環境友好型社會。