第四章 非金属材料.ppt

第四章非金属材料,主讲人孙龙,陶瓷玻璃水泥,,陶瓷,陶瓷Ceramics，陶器和瓷器的总称。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼，成形，煅烧而制成的各种制品。由最粗糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于它的范围。对于它的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物如粘土、长石、石英等，因此与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业，同属于“硅酸盐工业”SilicateIndustry的范畴。,陶瓷用陶土烧制的器皿叫陶器，用瓷土烧制的器皿叫瓷器。陶瓷，则陶器和瓷器的总称。凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的粘土为原料，经过配料、成型、干燥、焙烧等工艺流程制成的器物，都可以叫陶瓷。烧造陶器和瓷器的工业通称陶瓷工业。早在一万年前的新石器时代，我们的祖先就已发明并广泛使用陶器。在江西万年仙人洞遗址发掘的陶器，经科学测定，约为8800年前的遗物，是当前我国发现最早的陶器。瓷器则发明于商周时代，到现在也有四千多年的历史。中国古代造瓷，在釉色方面，素有崇尚青色传统，以青为贵。以前的各朝所追求的色调，无非是浓淡不一，意境略异的青色瓷，而且，重色釉也不曾有过彩绘。景德镇窑在北宋时期，仿效了青白玉的色调和湿润的质感，创造性地烧造出了一种“土白壤而埴、质薄腻、色滋润”的青白瓷，使青瓷艺术达到了高峰。这种青白瓷大部分在坯体上刻暗花纹，薄剔而成为透明飞凤等花纹，内外均可映见，釉而隐现青色，故又称影青瓷。这种影青瓷当时则著行海内，天下均称为景德镇瓷器，从而使景德镇在南北各大窑之间，崭露头角，争得一席之地。,陶瓷的分类,1．日用陶瓷如餐具、茶具、缸，坛、盆、罐、盘、碟、碗等。2．艺术陶瓷如花瓶、雕塑品．陈设品等。3.工艺陶瓷花瓶花盆花插套餐系列灯座园林陶瓷树脂工艺器皿等4．工业陶瓷指应用于各种工业的陶瓷制品。又分以下6各方面1、建筑一卫生陶瓷如砖瓦，排水管、面砖，外墙砖，卫生洁其等；2、化工陶瓷用于各种化学工业的耐酸容器、管道，塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等；3、化学瓷用于化学实验室的瓷坩埚、蒸发皿，燃烧舟，研体等；4、电瓷用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管，支柱绝缘于、低压电器和照明用绝缘子，以及电讯用绝缘子，无线电用绝缘子等；5、耐火材科用于各种高温工业窑炉的耐火材料；6、特种陶瓷甩于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品，有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。,玻璃,玻璃一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃化学氧化物的组成Na2OCaO6SiO2,主要成份是二氧化硅。没有固定的融固点,玻璃的分类一、普通平板玻璃1、3--4厘玻璃，mm在日常中也称为厘。我们所说的3厘玻璃，就是指厚度3mm的玻璃。这种规格的玻璃主要用于画框表面。2、5--6厘玻璃，主要用于外墙窗户、门扇等小面积透光造型等等3、7--9厘玻璃，主要用于室内屏风等较大面积但又有框架保护的造型之中。4、9--10厘玻璃，可用于室内大面积隔断、栏杆等装修项目。5、11--12厘玻璃，可用于地弹簧玻璃门和一些活动人流较大的隔断。6、15厘以上玻璃，一般市面上销售较少，往往需要订货，主要用于较大面积的地弹簧玻璃门外墙整块玻璃墙面。,（2）其他玻璃1、钢化玻璃。它是普通平板玻璃经过再加工处理而成一种预应力玻璃。钢化玻璃相对于普通平板玻璃来说，具有两大特征1前者强度是后者的数倍，抗拉度是后者的3倍以上，抗冲击是后者5倍以上。2钢化玻璃不容易破碎，即使破碎也会以无锐角的颗粒形式碎裂，对人体伤害大大降低。2、磨砂玻璃。它也是在普通平板玻璃上面再磨砂加工而成。一般厚度多在9厘以下，以5、6厘厚度具多。3、喷砂玻璃。性能上基本上与磨砂玻璃相似，不同的改磨砂为喷砂。由于两者视觉上类同，很多业主，甚至装修专业人员都把它们混为一谈。4、压花玻璃。是采用压延方法制造的一种平板玻璃。其最大的特点是透光不透明，多使用于洗手间等装修区域。5、夹丝玻璃。是采用压延方法，将金属丝或金属网嵌于玻璃板内制成的一种具有抗冲击平板玻璃，受撞击时只会形成辐射状裂纹而不至于堕下伤人。故多采用于高层楼宇和震荡性强的厂房。,6、中空玻璃。多采用胶接法将两块玻璃保持一定间隔，间隔中是干燥的空气，周边再用密封材料密封而成，主要用于有隔音要求的装修工程之中。7、夹层玻璃。夹层玻璃一般由两片普通平板玻璃也可以是钢化玻璃或其他特殊玻璃和玻璃之间的有机胶合层构成。当受到破坏时，碎片仍粘附在胶层上，避免了碎片飞溅对人体的伤害。多用于有安全要求的装修项目。8、防弹玻璃。实际上就是夹层玻璃的一种，只是构成的玻璃多采用强度较高的钢化玻璃，而且夹层的数量也相对较多。多采用于银行或者豪宅等对安全要求非常高的装修工程之中。9、热弯玻璃。由优质平板玻璃加热软化在模具中成型，再经退火制成的曲面玻璃。样式美观，线条流畅，在一些高级装修中出现的频率越来越高。10、玻璃砖。玻璃砖的制作工艺基本和平板玻璃一样，不同的是成型方法。其中间为干燥的空气。多用于装饰性项目或者有保温要求的透光造型之中。11、玻璃纸。也称玻璃膜，具有多种颜色和花色。根据纸膜的性能不同，具有不同的性能。绝大部分起隔热、防红外线、防紫外线、防爆等作用。,二、成分分类玻璃通常按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非氧化物玻璃品种和数量很少，主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。硫系玻璃的阴离子多为硫、硒、碲等，可截止短波长光线而通过黄、红光，以及近、远红外光，其电阻低，具有开关与记忆特性。卤化物玻璃的折射率低，色散低，多用作光学玻璃。氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。硅酸盐玻璃指基本成分为SiO2的玻璃，其品种多，用途广。通常按玻璃中SiO2以及碱金属、碱土金属氧化物的不同含量，又分为①石英玻璃。SiO2含量大于99.5％，热膨胀系数低，耐高温，化学稳定性好，透紫外光和红外光，熔制温度高、粘度大，成型较难。多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中。②高硅氧玻璃。SiO2含量约96％，其性质与石英玻璃相似。③钠钙玻璃。以SiO2含量为主，还含有15％的Na2O和16％的CaO，其成本低廉，易成型，适宜大规模生产，其产量占实用玻璃的90％。可生产玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、灯泡等。,④铅硅酸盐玻璃。主要成分有SiO2和PbO，具有独特的高折射率和高体积电阻，与金属有良好的浸润性，可用于制造灯泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿、火石光学玻璃等。含有大量PbO的铅玻璃能阻挡X射线和γ射线。⑤铝硅酸盐玻璃。以SiO2和Al2O3为主要成分，软化变形温度高，用于制作放电灯泡、高温玻璃温度计、化学燃烧管和玻璃纤维等。⑥硼硅酸盐玻璃。以SiO2和B2O3为主要成分，具有良好的耐热性和化学稳定性，用以制造烹饪器具、实验室仪器、金属焊封玻璃等。硼酸盐玻璃以B2O3为主要成分，熔融温度低，可抵抗钠蒸气腐蚀。含稀土元素的硼酸盐玻璃折射率高、色散低，是一种新型光学玻璃。磷酸盐玻璃以P2O5为主要成分，折射率低、色散低，用于光学仪器中。,水泥,水泥粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。,水泥分类水泥按用途及性能分为1通用水泥一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指GB1752007规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。2专用水泥专门用途的水泥。如G级油井水泥，道路硅酸盐水泥。3特性水泥某种性能比较突出的水泥。如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥。,水泥按其主要水硬性物质名称分为1硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥；2铝酸盐水泥；3硫铝酸盐水泥；4铁铝酸盐水泥；5氟铝酸盐水泥；6以火山灰或潜在水硬性材料及其他活性材料为主要组分的水泥。,主要技术特性分为（1）快硬性分为快硬和特快硬两类；（2）水化热分为中热和低热两类；（3）抗硫酸盐性分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀两类；（4）膨胀性分为膨胀和自应力两类；（5）耐高温性铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级,水泥生产工艺生产方法硅酸盐类水泥的生产工艺在水泥生产中具有代表性，是以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后喂入水泥窑中煅烧成熟料，再将熟料加适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。水泥生产随生料制备方法不同，可分为干法包括半干法与湿法（包括半湿法）两种。①干法生产。将原料同时烘干并粉磨，或先烘干经粉磨成生料粉后喂入干法窑内煅烧成熟料的方法。但也有将生料粉加入适量水制成生料球，送入立波尔窑内煅烧成熟料的方法，称之为半干法，仍属干法生产之一种。②湿法生产。将原料加水粉磨成生料浆后，喂入湿法窑煅烧成熟料的方法。也有将湿法制备的生料浆脱水后，制成生料块入窑煅烧成熟料的方法，称为半湿法，仍属湿法生产之一种。干法生产的主要优点是热耗低（如带有预热器的干法窑熟料热耗为3140～3768焦/千克），缺点是生料成分不易均匀，车间扬尘大，电耗较高。湿法生产具有操作简单，生料成分容易控制，产品质量好，料浆输送方便，车间扬尘少等优点，缺点是热耗高（熟料热耗通常为5234～6490焦/千克）。,性能指标水泥主要技术指标（1）比重与容重普通水泥比重为3.1，容重通常采用1300公斤/立方米。（2）细度指水泥颗粒的粗细程度。颗粒越细，硬化得越快，早期强度也越高。（3）凝结时间水泥加水搅拌到开始凝结所需的时间称初凝时间。从加水搅拌到凝结完成所需的时间称终凝时间。硅酸盐水泥初凝时间不早于45分钟，终凝时间不迟于6.5小时。实际上初凝时间在13h，而终凝为46小时。水泥凝结时间的测定由专门凝结时间测定仪进行（4）强度水泥强度应符合国家标准。（5）体积安定性指水泥在硬化过程中体积变化的均匀性能。水泥中含杂质较多，会产生不均匀变形。（6）水化热水泥与水作用会产生放热反应，在水泥硬化过程中，不断放出的热量称为水化热。（7）标准稠度指水泥净浆对标准试杆的沉入具有一定阻力时的稠度,