无机材料工艺原理1绪论.ppt

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1、无机非金属材料制备工艺原理,本课程教学重点,强调理论联系实际强调知识间的相互联系强调能力的培养及潜能的发掘强调工程技术训练,与其它课程不一致的地方,要求尽快地学会使用学校的图书资源上课内容不局限于一本教材。采用案例教学法，从实例中学会归纳出有关知识要点强调教学互动，鼓励大家参与教学改革。,引 言,材料是人在生活和生产活动的必需品，同人类文明密切相关。石器时代、铜器时代、铁器时代等人类文明发展阶段，就是以相应的材料来命名的。,引 言,20世纪60年代，人们就将材料与信息、能源作为构成当代文明的三大支柱；20世纪70年代，新材料、信息技术、生物技术作为技术革命的主要标志；21世纪，很多国家仍然把材

2、料当成优先发展的关键领域之一。,引 言,在人类文明的发展过程中，每一种新材料的发现、开发与应用，都把人类支配自然的能力提高到了一个新的水平。同其它材料一样，在人类文明进程中，无机非金属材料始终发挥着其重要的作用。,引言,要获得这些材料，最关键的是制备材料。如何制备材料？原理、过程及设备？如何将它们组合起来？本课程，就是同大家一道，学习研究无机非金属材料的制备原理及方法。,本课程讲授的主要内容,本课程主要参考书目,无机非金属材料工学 林宗寿，武汉工业大学出版社陶瓷材料学,周玉，哈尔滨工业大学出版社工程陶瓷材料 金志浩 西安交通大学出版社陶瓷导论,W D 金格瑞中国建筑工业出版社工程结构陶瓷 郭瑞

3、松 天津大学出版社新型陶瓷材料手册 钦征骑 江苏科学技术出版社现代工程陶瓷 戴维 W 里彻辛 建筑出版社陶瓷工艺学 上、下册 李家驹 新型无机材料 郑昌琼等 科学出版社 2003年材料科学与工程国际前沿 山东科学技术技术出版社 2003年有关的期刊资料,教学重点,强调理论联系实际的学习方法，通过寻找有关案例，助于对原理的掌握；强调各知识点的相互联系，加深对各知识点的综合理解；强调无机非金属材料的研发思路的体会，建议参与有关工艺过程；强调学以致用，通过课程的学习，得到工程师的训练；努力使自己成为材料研发的“老板”。,成绩评定,成绩评定方式：平时成绩(30%)考试成绩(70%)；考试采用闭卷的形式

4、，坚持公平、公正。考试前不安排集体复习，有关知识点内容，体现在每次课堂、作业及课后的讨论上。,保证措施,要求（总分占30%）课堂：到课、参与、配合（占10%）作业：按要求完成（占10%）交流：课后讨论，主要是教学方法及对本课程的教改意见反馈（占10%）回报上课全勤、作业、外文翻译能完成，且能够积极参与课后讨论交流者，平时成绩满分。督促上课缺勤3次以上、或作业缺交3次以上，或课后讨论少于2次者，或没有完成翻译者，平时成绩清零。,第一章 绪 论,本部分讲授如下内容：一、无机非金属材料在材料学中的地位无机非金属材料的定义及分类无机非金属材料的发展及现状无机非金属材料工业的进展材料与可持续发展二、无机

5、非金属生产过程简介生产过程的共性与个性典型生产工艺流程,材料的分类金属材料 无机非全属材料 高分子材料 复合材料,材料的分类及特点,材料的分类及特点,无机非金属材料：Inorganic nonmetallic materials无机非金属材料是除金属材料、高分子材料外的其它所有材料。,材料的分类及特点,陶瓷科学与技术是研究无机非金属材料合成与制备、组成与结构、性能与使用效果四者关系的科学。,材料科学与工程研究对象间的关系,材料的分类及特点,陶瓷科学偏重于研究材料的合成与制备、组成与结构、性能及使用效能各组元本身及其相互关系，陶瓷工程则着重于研究如何利用这些规律性的研究成果去研制、开发、生产新材

6、料、新产品。无机材料制备工艺原理，研究材料合成与制备、组成与结构、性能与使用效能诸方面关系与规律的科学体系。,材料的分类及特点,无机材料制备原理与其它课程的关系基础理论：矿物学、冶金学、物理学、化学；测试技术：电子显微镜、X-ray衍射、各种谱仪；新技术：电子技术、空间技术、激光技术、计算机技术、材料工程结构与性能：控制化学成分和微观结构（组织），研制具有不同性能的陶瓷材料。,材料的分类及特点,陶瓷材料的特点：塑性差、硬度高、加工性能差制备特点：不是生产大量不同品种与规格的原料材料，而是直接生产成产品走向市场。要求更高：具备材料的知识，还要具备机械设计与机械加工的知识。要强调跨学科。综合性的科

7、学与工程方面的研究。,无机材料的性能及特点,陶瓷材料在工程应用中应注意的问题：脆性大、塑韧性低：要注意低应力下的失效，注意安全性与可靠性。成本与应用：仅数千元的铁质柴油机，若用全陶瓷，其价格要提高23个数量级。强度设计与材料的合理使用：抗拉强度差，但抗压强度却很高。要尽可能地用其长处。,无机材料的性能及特点,无机材料的性能及特点,所制备长棒型悬式绝缘子的特点：主要承受拉力 而陶瓷的抗拉性能却十分脆弱，一般情况下，相当于抗压的1/10，抗折也不是其强项。长度越长、直径越粗，其强度的分散性越大。从使用陶瓷材料材料来看，犯了忌。解决办法：从工艺入手，制备出结构更好的陶瓷；从陶瓷结构入手，尽可能地不让

8、瓷件承受拉力，绝缘子结构设计。,无机材料的性能及特点,问题：夏天骑自行车旅游，人多了易出问题，还是人少了易出问题？小件陶瓷易出问题还是大件陶瓷易出问题？玻璃纤维的强度高还是玻璃的强度高？枪毙一次与枪毙若干次有何区别？,无机非金属材料的定义及分类,无机非金属材料的定义及分类organic materials：以共价键为代表metallic materials：以金属键为代表Inorganic nonmetallic materials：离子键、共价键或离子共价混合键（可否举出相应的例子？）特点：高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度及良好的抗氧化性,无机非金属材料的概念及其延伸,普通陶瓷（cer

9、amic、pottery、porcelain）是人类最早制备出来的无机非金属材料。它是一尖以可塑性粘土为主要原料，加入瘠性的石英和助熔剂长石，经烧制而成的制品，故有三组分陶瓷之称（triaxialpottery 或 triaxial ceramics）。历史博物馆就是一个陶瓷的博物馆！,制备这类陶瓷的三个不可缺少的部分：成型：可塑性粘土 骨架：瘠性的石英 制品：助熔的长石上述三个部分，现在在不断地延伸。本课程在相应的章节中会再行讨论。,无机非金属材料的概念及其延伸,“硅酸盐”由SiO2和金属氧化物所形成的盐类。以硅酸盐类矿物为主要原料，经高温处理制成的材料称为硅酸盐制品（silicate pr

10、oducts）或材料（silicate materials）。工艺过程称为硅酸盐工艺(ceramic process）。工业称为硅酸盐工业（silicate industry）。,无机非金属材料的概念及其延伸,涌现了大量的不含硅酸盐化合物的陶瓷，如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和其它无机非金属材料制成的陶瓷。此外还有金属陶瓷和纤维增强陶瓷等。由于它们在组成、结构及性能不同于普通陶瓷，故称特种陶瓷。广义的陶瓷包括普通陶瓷和特种陶瓷。,无机非金属材料的概念及其延伸,我国自50年代后期起，曾把非硅酸盐类材料都纳入硅酸盐材料范畴之内（40至50年代初期曾使用“陶业”一词），与国际上广义的“陶瓷

11、”（Ceramics）及日本的“窑业”涵义相同。广义的硅酸盐材料几乎包括了所有的无机非金属材料。80年代以来，此概念已较少使用。,无机非金属材料的概念及其延伸,无机非金属材料的分类,分类的困难性：复杂：材料种类多，历史渊源长 多样性：没有共同的标准 用途广泛：找不到不应用无机非金属 材料的领域,无机非金属材料品种繁多，用途广泛，分类方法也多种多样，至今尚无公认的、系统的分类方法和分类体系。但材料的化学成分、矿物组成、物理性能、材料用途、制造工艺等等都常作为分类的依据,无机非金属材料的分类依据,按工业岩石学方法分类,熔融型材料原料经熔融、冷凝、固结而成的材料 烧结型材料原料按一定的成分、粒度配比

12、后，经高温煅烧，使其化学成分和结构构造发生变化而形成的材料 水硬性材料通过水化作用胶结形成的材料 改性的材料只经化学或物理改性处理的材料 复合材料由无机物与有机物或金属复合制成的材料,按材料性能（功能）分类,机械性能 高强材料、超硬材料、耐磨材料、韧性材料、摩擦材料等 热学性能 耐火材料、绝热材料（保温材料）、传热材料、防火材料等 化学性能 耐腐蚀材料、防水材料、吸附材料、离子交换材料、催化剂载体、胶凝材料等 光学性能 电光材料、导光材料、透光材料、荧光材料、发光材料、感光材料、分光材料等,按材料性能（功能）分类,电学性能 绝缘材料、开电材料、压电材料、铁电材料、超导材料、半导体材料等 磁学性

13、能 磁性材料 声学性能 隔声材料、吸音材料等 核物理性能 放射性材料、反应材料等 生物性能 骨科材料、齿科材料、生物陶瓷等 复合性能 智能材料、梯度功能材料等,按材料的用途分类,各种材料间并非完全独立，而常常是重复性联接和部分性地相互包含的，这在学习与工作过程中特别要引起注意。,其它常用分类,按材料的化学性质分类 按材料的矿物（晶体）组成分类 根据材料的内部结构特征分类 根据工业生产特点分类,思考与作业,查找有关文献资料，了解无机非金属材料概念及分类。在此基础上，给出你认为较为合理的“无机非金属材料”的概念、分类方案。,无机非金属材料发展简况,陶瓷是最古老的一种材料，是人类征服自然中获得的第一

14、种经化学变化而制成的产品，是人类文明的象征。注意：我们要从陶瓷的发展史总结陶瓷工艺的特点，并为今所用。,无机非金属材料发展简况,人类最先使用的工具石头约50万年前，人类学会了用火。在原始社会末期，我们的祖先开始用火烧制陶器。进入了新石器时代,无机非金属材料发展简况,陶瓷的发展情况：石器远古时代 粗陶器原始部落 原始瓷器及上釉彩陶商代 青瓷东汉 经唐、宋、元、明、清的发展 现代日用陶瓷及具备各种独特性能的高技术陶瓷,我国陶瓷的发展简况,仰韶文化和龙山文化时期，能在950的氧化性炉气的窑中烧制红陶，在温度达1050的还原性炉气中烧制薄胎黑陶与白陶。7000多年前的浙江河姆渡，3000多年前的殷、周

15、时期发明了釉陶，窑炉温度提高到了1200。东汉时期出现了瓷器，并于9世纪传到了非洲东部和阿拉伯国家，13世纪传到日本，15世纪传至欧洲。瓷器成了中国文化的象征，对世界文明产生了极大的影响。,我国陶瓷发展简史陶的起源,通过对出土古陶器的研究及用放射性同位素C14测定，我国最早出现的陶器：北方：裴李岗遗址陶器：已有8000年 磁山遗址陶片：有7300年，浙江：余杭河姆渡：有7000多年全国已发现的新石器时代最早的陶器之一。,我国陶瓷发展简史彩陶和黑陶,河南省渑池仰韶村，发现新石器时代晚期人类遗址中有一批精美的彩色陶器，考古学家称之为“彩陶”，并称这一时代的文化为“仰韶文化”。此后，在陕西、山西、河

16、北、河南、甘肃以及新疆、青海、内蒙古等地，也找到了类似的陶器。早期的仰韶文化，距今约6400年。,我国陶瓷发展简史彩陶和黑陶,彩陶色彩大部分作灰红色，画有红、黑或紫色的几何图案和自然而豪放的其他图案。器壁厚薄相当均匀，造型端正简朴。19581959年，在华县泉护村仰韶遗址，发现有全部轮制的小陶碟，证明陶器制作的重要工具陶轮，早在仰韶文化的晚期已经出现了。,我国陶瓷发展简史彩陶和黑陶,在山东历城龙山镇城子崖发现有许多黑色陶器。这是新石器时代的末期，继仰韶文化之后发展起来的、考古学家称之为“黑陶”，并称这一时代的文化为“龙山文化”，也称“黑陶文化”。先后在山东、河南、陕西、山西、河北和江苏等黄河中

17、下游以及东部滨海地区发现了数百处龙山文化遗址。龙山黑陶在烧制技术上有了显著进步，它广泛采用了轮制技术，器形浑圆端正，器壁薄而均匀，有的薄胎黑陶打磨光滑，乌黑发亮，薄如蛋壳，人称“蛋壳陶”。此阶段距今约3500年。,我国陶瓷发展简史彩陶和黑陶,此外还有：“马家窑文化”与仰韶文化几乎平行发展的；“齐家文化”、“青莲岗文化”、“屈家岭文化”等与龙山文化同时发展，也多以红陶。灰陶、彩陶、黑陶为主。这些都是我国在距今35006000年前已经流传很广，制作精细的陶器。,我国陶瓷发展简史三个突破,我国之所以能够由陶过渡到瓷，主要是由于古代劳动人民，经过长期实践，在制陶工艺上取得辉煌成就的基础上，又逐步提高认

18、识，积累经验，在原料的选择和精制、炉窑的改进和烧成温度的提高、釉的发现和使用等方面有了新的突破。,我国陶瓷发展简史三个突破,商、周时代(3000多年前)，创造了釉陶或原始瓷器，又经过一千多年的过渡时期，使原始瓷器的工艺更为成熟，遂在三国、魏、晋时期或更早一些的汉代，完成了由陶向瓷的过渡，使我国成为世界上最早发明瓷器的国家。,我国陶瓷发展简史三个突破,浙江上虞龙泉塘西晋墓出士的越窑青釉瓷片和上虞小仙坛出土的东汉越窑青釉瓷片，烧成温度已达13001310，吸水率分别为0.42和0.28%，显气孔率为0.92和0.62%。瓷胎中有发育较好的莫来石晶体，石英颗粒较细，且有熔蚀边，玻璃态较多，烧结程度较

19、好，微透光。故可认为我国在东汉时代就已出现了瓷器。,我国陶瓷发展简史三个突破,陶瓷的三个发展阶段：陶器一原始瓷器（过渡阶段）一瓷器。陶瓷发展经历了的三个重要阶段。三个重大的飞跃：一是从原始陶器发展到商、周时代的釉陶；二是从釉陶发展到具有半透明的釉，而胎还是瓦胎的瓷器，三是在此基础上发展成为更具有半透明胎的瓷器。,我国陶瓷发展简史三个突破,陶近代各种有釉和无釉陶釉陶(具有半透(更具有半近代各种 明釉的)瓷 透明釉的)瓷 精细瓷器,我国陶瓷发展简史陶器,陶器的致密度、强度和光泽度不及瓷器，但却具有重度较小，很少变形，易于制造大件器物，基质中多孔结构可形成“点结合”，以释放出由于温度或机械作用造成的

20、局部应力，从而能相对地降低脆性等特点，故一直与瓷器并存到现在，并继续发挥着重要的积极作用。,我国陶瓷发展简史陶器,我国陶瓷发展简史陶器,秦砖汉瓦，巨形兵马陶俑。汉代的铅釉陶器，唐代的“唐三彩”陶器，以及自宋代以后在江苏宜兴地方兴盛起来的紫砂陶器等等，都是曾经在历史上煊赫一时，至今声名不衰的著名陶器。目前我国著名陶器产区除江苏宜兴以外，还有广东石湾、湖南铜官、四川荣昌、安徽界首等地。,我国陶瓷发展简史瓷器,瓷器，自东汉、三国、魏、晋以后，进入了一个更加辉煌的发展时期。南北朝（公元420589年）大量生产青釉瓷器和青瓷（北方）。隋唐两朝（公元581907年）已普遍使用高火度烧成，胎质更为致密。白釉

21、瓷器烧造成功。,我国陶瓷发展简史瓷器,唐代时越窑（浙江余姚）的青瓷和邢州窑的白瓷齐名全国。五代景德镇胜梅亭窑的白度已达70，孔隙度为0.81%，已接近现代瓷器的水平。从此我国不仅有了半透明釉的瓷，也有了符合现代瓷器标准的具有半透明胎的瓷。,我国陶瓷发展简史瓷器,宋代（公元9601279年）有官（北宋在河南开封，南宋时浙江临安(杭州)）、越（浙江余姚）、定（有河北曲阳的北定和江西景德镇的南定）、钧（河南禹县神亘镇）、汝河南临汝）五大名窑，以及陕西的耀州窑，福建的建窑，江西的吉州窑，浙江的哥窑、弟窑，象州窑，河北的磁州窑，北宋和辽对峙时期的辽瓷，南宋和金对峙时期的金钧窑。同时广东、福建、山东、山西

22、、甘肃、安徽、四川、云南也普遍开始生产陶瓷。,我国陶瓷发展简史瓷器,元朝（公元12711368年）初期，南北瓷窑很多遭到破坏，独有景德镇在宋的基础上继续获得发展。当时蒙古帝国横跨欧亚，中西交通频繁，在一定程度上刺激了中国瓷业生产的发展，这时除在景德镇创造了青花、五色花，戗金、釉里红等装饰技艺外，龙泉的青瓷也大量出口。,我国陶瓷发展简史瓷器,明朝（公元13681644年）又有不少新的发明创造。如永乐时创制的白釉脱胎瓷器及宝石红釉，宣德时的青花和祭红，成化时的五彩和斗彩，都超越前代。尤其是宣德青花，幽茜明艳，被人称为：“开一代未有之奇”。元明以来。景德镇逐渐形成全国瓷业的中心。宜兴陶器到了明代也很

23、有名。此外其他名窑还有德化窑，石湾窑等等。,我国陶瓷发展简史瓷器,清代（公元16441911年）初叶，仍以景德镇为中心，在造型装饰方面有更进一步的提高，釉彩由五彩、斗彩发展到粉彩与珐琅彩，并创造了各种低温和高温颜色釉。康熙、雍正、乾隆三朝制品尤其精巧华丽，达到历史上的空前水平。清代名窑除景德镇外，还有石湾、宜兴、德化、博山等地，至清末湖南醴陵瓷业一鸣惊人，成为后起之秀。,我国陶瓷发展简史对外影响,唐代中国瓷器即以新兴的商品进入国际市场；东销日本，西销印度、波斯以及埃及。两宋时瓷器仍是重要出口商品之一。当时来中国通商的有大小五十余国，对外贸易中心逐渐由广州扩展至泉州，荷兰商人由泉州贩运瓷器至欧洲

24、，价值与黄金相等，且有供不应求之势。,我国陶瓷发展简史对外影响,明代郑和七次下西洋。每次使节往来，中国政府的“赏赉品”中必有瓷器。外国人对中国瓷器的喜爱也无异奇珍异宝，纷纷到中国大量采购。所输出的瓷器，绝大部分是景德镇所产，以青花瓷器居多，其次是龙泉青瓷。清代初期到中叶，中国瓷器除在欧洲有广大市场外，他如美、非、澳各洲也都直接间接来购买中国瓷器。,我国陶瓷发展简史对外影响,中国制瓷技术在十世纪便传到朝鲜，在康津设窑仿制中国瓷；十三世纪（南宋）传到日本，时日派加藤四郎到福建学制瓷，回国后在濑户地方烧制黑釉炻器。后来藤氏被称为日本“陶祖”，瓷器被日本人称为“濑户物”；明正德年间日又派人来中国学“青

25、肌玉骨着色青器”，归国后在有田设厂烧造青瓷。,我国陶瓷发展简史对外影响,瓷器传至欧洲和非洲后，首先是埃及人在十至十一世纪开始仿造中国瓷器，此后阿拉伯、土耳其、意大利、荷兰、法国等地也都仿制中国瓷器。但都属于软质瓷，尚不能制成真正“硬质瓷”，到1708年德国人制成第一批硬质瓷，并于1710年设立麦森（Meissen）瓷厂，这才是西洋仿造中国瓷器之最先成功者。,我国陶瓷发展简史新面貌,许多著名产区如景德镇、醴陵、唐山、邯郸、石湾、枫溪、高陂、宜兴、淄博、温州、海城、荣昌等地的生产都突飞猛进，一日千里。生产品种之多，规模之大，发展之迅速，都超越历史上任何一个时期。,我国陶瓷发展简史新面貌,目前生产方

26、式大有改进，原料加工已基本上机械化，并部分自动化；成形已普遍推广机械滚压，有的且与干燥线联动；干燥采用了定向集中气流强化干燥，并部分地采用远红外干燥、微波干燥等干燥新技术；烧成已普遍使用隧道窑，并部分地采用梭式窑、推板窑、辊道窑等新型窑炉。,我国陶瓷发展简史新面貌,新工艺、新技术、新设备不断涌现，新品种、新造型、新装饰日新月异。国家对科学研究和技术队伍的培养十分重视，从中央到各重点产区都建立了科学研究单位，大中型工厂基本上都建立了研究室，大专院校和中等专业学校设置了硅酸盐或陶瓷专业。（只要是大学，就有计算机学院（系）及材料科学与工程学院（系）。,示例,这里有学问吗？,我国陶瓷的特色,瓷器是在一

27、定历史条件下由陶器演进而来，中国瓷器历史之久，产地之广，没有别的国家可与伦比，许多独特的技术成就，至今还值得很好地加以总结与继承。,我国陶瓷的特色,从明朝初叶起，形成了以景德镇为代表的制瓷中心。该地至今仍不失为全国生产最集中，产品最有代表性“瓷都”。,我国陶瓷的特色瓷的类型,南方瓷区：胎：高岭土和瓷石（绢云母、石英和少量方解石等），即以水云母作熔剂的高岭一石英水云母质瓷胎釉：釉石和釉灰（石灰石与草木灰），即以石灰石一石英一水云母质瓷釉。明、清以来都是如此。与粘士、长石、石英三组分瓷有明显区别。,我国陶瓷的特色原料的特性,南方瓷区：原生高岭和瓷石，含母岩碎屑多，含铁量较高，有机质较少，粘性和吸附

28、性较小。铁质的作用：低价时显现出淡青色调来；均匀分布时具有助熔作用，故南方陶瓷烧成温度较低（12501300），但仍具有与硬质瓷相等的强度与硬度。,我国陶瓷的特色原料的特性,北方瓷区：多次生高岭与耐火粘土，有机质较多，粘性较大，吸附性较强，而母岩碎属及含铁量较少，适于用氧化焰或轻还原焰烧成。近代则多采用长石、石英和粘土三元系统的配料，釉以长石为主，微显乳浊（与灰釉比较），瓷器的白度较南方高，但白里微泛黄色，半透明度亦较差。,我国陶瓷的特色原料的特性,根据所用原料及瓷质外观的特点，可我国历代瓷器划分为青、白二系，形成南、北瓷器不同的特色。,我国陶瓷的特色显微结构,结构组织：相当致密而均匀的。玻璃

29、含量占绝大部分，石英颗粒小（20微米），呈浑圆状，莫来石多呈针状结晶，粒度较小，少见大于20微米者。德国麦森瓷厂：石英颗粒较大（40-60微米），且棱角分明，莫来石晶体则很小。因此传统的中国精细瓷，应当看成是高岭石英一水云母质的硬质瓷。,我国陶瓷的特色显微结构,从瓷胎实验式来看，中国瓷器与欧洲瓷器一样是属于硬质瓷范围：清初瓷胎：0.2650.398ROR2O34.0274.301RO2。欧洲硬质瓷胎成分限度：0.180.3ROR2O33.54.8RO2。,我国陶瓷的特色显微结构,显微结构特征决定着中国南方瓷器的特殊风格：1.微青色的尝心悦目的观感白度；2.有“晶莹剔透”的半透明度；3.有较高的

30、强度与硬度等。它与北方瓷器的“浑厚凝重”形成南北两方瓷器截然不同的风格。,我国陶瓷的特色石灰釉,独特的制釉法：是以釉果（风化较浅的瓷石）与釉灰（石灰石与蕨类植物凤尾草堆迭烧炼数次，经陈腐淘洗而成）配制的。其主要成分是钙的化合物，含少量硅、镁等氧化物。釉灰在使用时分为头灰、二灰，只经粉细过筛淘洗的称为头灰，先用人尿浸渍陈腐12个月，再经炼制的称为二灰。配釉时釉灰用量在414左右。,我国陶瓷的特色石灰釉,在湖南、浙江、福建、广东等地，釉灰是以石灰与谷壳烧炼而成，谷壳在烧后的主要成分是SiO2，与石灰一起在800左右充分煅烧，即形成-石英及-CaOSiO2的均一混合物，所以除含CaO外，还含有多量S

31、iO2，可以代替釉中的石英用量。,我国陶瓷的特色石灰釉,石灰釉的特点：光润、透明、而且坚硬，同时它是一种优越的炉彩承载层，大多数彩料能与之结合牢固，保持良好的光泽。欧洲瓷器都用CaO含量少的长石釉，它有较高的硬度；但对釉上彩与釉下彩的显色能力不太有利。,我国陶瓷的特色施釉法,生坯上釉，一次烧成。只有少数如龙泉青瓷因要追求“薄胎厚釉”，显得青瓷釉色晶莹玉润，才用一次或两次素烧，最后釉烧。国外则几乎普遍是先素烧后釉烧有的两次烧成工艺。一次烧成在简化工序，降低成本方面，显然有其优越之处。,我国陶瓷的特色施釉法,各种名贵色釉（如铁青釉、铜红釉、钧釉等），巧夺天工的釉上彩和釉下彩等装饰艺术（如青花、釉里

32、红、五彩、斗彩、古彩、粉彩、广彩、新彩、窑变等），以及适应于陶瓷的发展而发展起来的各种特殊窑炉形式（如龙窑、阶级窑、景德镇窑、馒头窑等），也都是历代劳动人民智慧的结晶，而成为我国制瓷工艺上的特色。,无机非金属材料发展简况,玻璃：绿色玻璃珠50006000年的古埃及 白色玻璃珠3000多年的中国 17世纪以来，玻璃开始工业化。,无机非金属材料发展简况,胶凝材料：石灰和石膏50006000年的古建筑 石灰和火山灰胶凝材料公元初期 硅酸盐水泥及其制品100多年前,无机非金属材料发展简况,20世纪中期以来，促进了性能更为优良以及有特殊功能的新型陶瓷、玻璃、耐火材料、水泥、涂层、磨料等制品的飞速发展。无

33、机非金属材料是一古老而又年轻的学科。,无机非金属材料的地位和作用,计算机的小型化硅、锗半导体材料钢铁冶炼耐火材料先进材料航空、航天、飞机、导弹其它行业请同学们自己举例说明之,无机非金属材料的地位和作用,首先，陶瓷是人民日常生活中所不可缺少的日用品（餐具、茶具和容器），又是制造美术陈设器皿的最耐久最富于装饰性的材料。,无机非金属材料的地位和作用,农业上，系生产用陶瓷，如陶瓷管道、陶瓷水泵，以及腌制储藏农产品用的缸、瓮等等皆为陶瓷。,无机非金属材料的地位和作用,工业上，电力、电器、电讯，以及无线电等工业都需要不同性能的陶瓷绝缘器；化学工业需要耐化学侵蚀的陶瓷设备、容器和管道；冶金工业需要大量耐火材

34、料；建筑工业需要大量砖、瓦、管道，以及卫生洁具；电力、电子工业的陶瓷绝缘材料；等等，还有很多其他工业需用陶瓷部件。,无机非金属材料的地位和作用,许多现代国防工业和尖端科学技术，如原子能、喷气飞机、火箭、半导体，以及雷达、电视、高频技术等几乎无一不需要陶瓷元件。随着世界新的科学技术的日新月异，新型陶瓷材料的出现也必然会层出不穷。,无机非金属材料工业的进展,无机非金属材料工业的进展水泥：1877年：回转窑(rotary kiln)烧熟料1910年：立窑(shaft kiln)机械化生产1928年：立波尔窑(lapol kiln)，热耗小5060年代：悬浮预热器窑70年代：水泥窑外分解技术单机日产：

35、800010000t熟料，热耗3000kJ/kg熟料，电耗100kW.h/t,无机非金属材料工业的进展,陶瓷：5000年前：竖穴窑、横穴窑、圆窑和方窑2500年前：南方：龙窑隧道窑 北方：馒头窑600 年前：阶级窑福建德化年前：蛋形窑景德镇现代：隧道窑、倒焰窑、梭式窑现代窑炉应该向哪个方向发展？,无机非金属材料工业的进展,现代窑炉应该向哪个方向发展？应从如下方面分析：窑体结构 窑用燃料 窑炉控制 筑炉材料 窑的使用,无机非金属材料工业的进展,玻璃：20世纪初：机制平板玻璃有槽法、无槽法、平拉法、对辊法和格拉威伯尔法1957年 浮法工艺 浮法玻璃的日熔化能力已普遍采用400t700t级，有的可达

36、到900t级。,材料与可持续发展,材料的三层含义原料、制品和中间产品。实际上制品在使用过程中往往并不是以终极产物出现，而是作为下一生产阶段的原材料或工具。,材料与可持续发展,材料是一个循环系统从地壳中得到原材料，然后精选或加工成各种中间产品及各种产品，以满足不同的社会需求。当它们按预定的目的使用后，就作为废料被处理或再生利用而重新进入循环。,材料的生命周期,材料、能源和环境间的关系,材料循环是一个把自然资源和人类需要联系在一起的循环系统，它不仅把地球上各个国家和各种经济彼此联系在一起，而且还把它们与自然物质本身联系在一起了。,材料、能源和环境间的关系,引进大循环系统的概念，要求我们开发新材料时

37、，要注意与环境的协调性，尤其要注意开发环境材料。环境材料(ecomaterial)是指使用性能优良，环境协调性好的一类材料。环境协调性指资源、能源消耗少，无污染，可以再循环或再生利用。,材料、能源和环境间的关系,过去，为追求高性能而不考虑环境协调性的已带给人们深刻的教训。矿产的开采，材料的生产是当今社会资源、能源消耗和环境来重污染的源头，它直接影响着人类社会的生存和能否可持续发展。,材料、能源和环境间的关系,金属矿山：50年后,其生产过程中的固体废物(废矿渣,废炉渣),能源中的煤矸石、粉煤灰等。这些废物主要由Si、Al、C、N、O等元素构成，这也是构成无机非金属材料的主要元素。因此，无机非金属

38、材料生产使这些废料的资源化成为了可能。,小结,材料是人类一切活动的物质基础，其发展水平是人类社会文明程度的标志 材料是用来制造各种产品的物质 材料可以看作是一个流动着的、全球性的、时空无限的循环系统 材料与信息、能源是现代文明的三大支柱，新材料是新技术革命的基础和先导,作业与思考,1：查阅资料，总结陶瓷、玻璃、水泥及耐火材料的发展简史。（注意：在陶瓷、玻璃、水泥及耐火材料之中任选一种材料来总结，要求注明参考文献的出处。）2：查阅资料，总结电瓷的发展趋势3：查阅有关资料，列举12种你认为能充分发挥无机非金属材料作用的地方。（注意：要求注明参考文献的出处。）注：请在下周星期五前交到化工楼123号实验室中。,第一章 绪 论第二部分,生产过程的共性与个性典型生产工艺流程简介,生产过程的共性与个性,共性：原料来源丰富原料要进行预处理高温加热（热处理）成型干燥,生产过程的共性与个性,个性：胶凝材料类：两磨一烧工艺，使用时根据具体情况成型；玻璃类：熔融成型工艺；陶瓷类：成型烧成工艺,典型生产工艺流程,机械化立窑水泥生产工艺流程图,典型生产工艺流程,回转窑水泥生产工艺流程图,典型生产工艺流程,玻璃类（浮法）,典型生产工艺流程,陶瓷（釉面砖类）,典型生产工艺流程,碳素材料类,Thank you for your listening!,