無機(jī)非金屬材料工學(xué)

前言

在科技高速發(fā)展及我國人才強(qiáng)國戰(zhàn)略背景下，材料專業(yè)教育迅速發(fā)展，2001年材料類專業(yè)成為我國高教理工科排名前10名的專業(yè)。2009年全國無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)本科招生點達(dá)到89個，材料科學(xué)與工程專業(yè)本科招生點達(dá)到131個。與此同時，材料學(xué)科也在迅速發(fā)展，專業(yè)內(nèi)涵不斷豐富。為適應(yīng)新形勢，培養(yǎng)高水平材料工程技術(shù)人才，各高校積極開展課程體系改革與研究，取得了許多成果。本教材是在聆聽了諸多教師心得，參考了諸多圖書，翻閱了大量資料，特別是吸納了武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院十多年的教學(xué)改革研究的實踐成果之后而完成，因此它凝聚了除編者之外更多人的心血與汗水。 《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》是無機(jī)非金屬材料專業(yè)學(xué)生的核心專業(yè)課程，是材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的選修課。應(yīng)在學(xué)習(xí)完材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)兩門課程之后，而學(xué)習(xí)無機(jī)非金屬材料熱工設(shè)備課程之前開設(shè)。它與材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)、無機(jī)非金屬材料熱工設(shè)備等課程之間有著密切的聯(lián)系。它是對已學(xué)材料基礎(chǔ)理論的應(yīng)用，是對材料制備原理與工藝的系統(tǒng)描述，是今后學(xué)習(xí)熱工設(shè)備類課程的基礎(chǔ)。 本《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》教材立足無機(jī)非金屬材料二級學(xué)科專業(yè)，面向材料科學(xué)與工程一級學(xué)科專業(yè)，構(gòu)建適合工程人才培養(yǎng)的無機(jī)非金屬材料工學(xué)課程體系。適宜作為高等學(xué)校材料科學(xué)與工程專業(yè)、無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)本科生學(xué)習(xí)用書。 本教材在吸納了武漢理工大學(xué)林宗壽教授主編的《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》第二版部分精髓的同時，結(jié)合全國高校材料專業(yè)教學(xué)需求，以無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)專業(yè)規(guī)范中材料制備知識領(lǐng)域核心知識單元及知識點為依據(jù)，以整合無機(jī)非金屬材料共性理論知識為特色，以原理—工藝—性能為主線，組織教學(xué)內(nèi)容，同時結(jié)合新材料發(fā)展現(xiàn)狀，對新材料、新理論、新工藝進(jìn)行適度介紹。教材內(nèi)容包括無機(jī)非金屬材料共性基礎(chǔ)理論知識，材料制備方法與原理，玻璃、陶瓷、水泥、混凝土等傳統(tǒng)材料制備工藝，粉末、薄膜等低維材料的制備知識。通過該課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生掌握無機(jī)非金屬材料的制備原理和生產(chǎn)過程，工藝流程的共性和特點，使學(xué)生對無機(jī)非金屬材料的性能、生產(chǎn)過程和應(yīng)用有較全面的了解，同時對新材料、新工藝、新方法建立起基本概念。 本教材分為3篇15章：第１篇無機(jī)非金屬材料基礎(chǔ)理論，簡明扼要地介紹了無機(jī)非金屬材料組成結(jié)構(gòu)特征，晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)及玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)，微觀結(jié)構(gòu)的演化等無機(jī)非金屬材料共性基礎(chǔ)理論；第２篇無機(jī)非金屬材料制備方法及原理，系統(tǒng)介紹了基于液相固相轉(zhuǎn)變、基于固相固相轉(zhuǎn)變、基于氣相固相轉(zhuǎn)變的材料制備方法及原理，重要內(nèi)容包括晶體材料、粉末材料、薄膜材料、塊狀材料的制備，對玻璃、水泥熟料、陶瓷進(jìn)行了制備原理及

內(nèi)容概要

　　《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》是高等學(xué)校無機(jī)非金屬材料專業(yè)課程體系中的專業(yè)必修課程，是材料科學(xué)與工程專業(yè)的選修課程。本教材是高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是為了適應(yīng)高等學(xué)校材料學(xué)科專業(yè)發(fā)展需要和材料類專業(yè)創(chuàng)新工程人才培養(yǎng)需要而編寫的。
　　本教材以無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)專業(yè)規(guī)范中材料制備知識領(lǐng)域核心知識單元及知識點為教學(xué)依據(jù)，整合無機(jī)非金屬材料共性基礎(chǔ)理論知識，提煉材料制備方法與原理；除介紹玻璃、陶瓷、水泥、混凝土等傳統(tǒng)材料制備工藝外，還試圖結(jié)合最新科技成果，將粉末、薄膜等低維材料的制備知識等新材料、新理論、新工藝充實到教材內(nèi)容中。
　　本教材可作為高等學(xué)校材料科學(xué)與工程專業(yè)、無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)本科生教學(xué)用書，也可供在材料工程領(lǐng)域從事科研、設(shè)計、生產(chǎn)的工程技術(shù)人員閱讀參考。

書籍目錄

緒論
0.1無機(jī)非金屬材料的定義
0.2無機(jī)非金屬材料在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的
作用和地位
0.3無機(jī)非金屬材料工業(yè)的進(jìn)展
0.4無機(jī)非金屬材料國際發(fā)展趨勢
0.5無機(jī)非金屬材料工學(xué)的任務(wù)
第1篇無機(jī)非金屬材料基礎(chǔ)理論
第1章無機(jī)非金屬材料概述
1.1無機(jī)非金屬材料的結(jié)構(gòu)特征
1.1.1無機(jī)非金屬材料的結(jié)構(gòu)
1.1.2無機(jī)非金屬材料的結(jié)構(gòu)特征
1.2水泥
1.2.1硅酸鹽水泥
1.2.2快硬和特快硬水泥
1.2.3抗硫酸鹽、中低熱及道路水泥
1.2.4膨脹和自應(yīng)力水泥
1.2.5油井水泥
1.2.6裝飾水泥
1.3玻璃
1.3.1硅酸鹽玻璃
1.3.2硼酸鹽玻璃
1.3.3硼硅酸鹽玻璃
1.3.4鋁酸鹽玻璃
1.3.5鋁硅酸鹽玻璃
1.3.6磷酸鹽玻璃
1.3.7鋁磷酸鹽玻璃
1.3.8其他氧化物玻璃
1.3.9非氧化物玻璃
1.4陶瓷
1.4.1陶瓷的定義與分類
1.4.2陶瓷的組成、結(jié)構(gòu)與性能
1.4.3日用陶瓷
1.4.4建筑衛(wèi)生陶瓷
1.5混凝土
1.5.1混凝土的定義
1.5.2混凝土的分類
1.6耐火材料
1.6.1耐火材料的定義及分類
1.6.2硅質(zhì)耐火材料
1.6.3鎂質(zhì)耐火材料
1.6.4熔鑄耐火材料
1.6.5含碳耐火材料
1.6.6輕質(zhì)耐火材料
1.6.7不定形耐火材料
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第2章無機(jī)非金屬材料晶體結(jié)構(gòu)
2.1晶體學(xué)基礎(chǔ)
2.1.1晶體的基本性質(zhì)
2.1.2晶體結(jié)構(gòu)與空間點陣
2.1.3 晶胞
2.1.4晶系和布拉菲格子
2.1.5晶面指數(shù)和晶向指數(shù)
2.1.6晶面間距及晶帶
2.2無機(jī)化合物晶體結(jié)構(gòu)
2.2.1離子晶體中質(zhì)點的堆積方式
2.2.2典型離子晶體的結(jié)構(gòu)
2.2.3共價晶體中原子的堆積與典型共價晶體的結(jié)構(gòu)
2.3固溶體
2.3.1置換固溶體
2.3.2影響形成置換固溶體的因素
2.3.3間隙固溶體
2.3.4影響形成間隙固溶體的因素
2.3.5形成固溶體后對晶體性質(zhì)的影響
2.4硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)
2.4.1硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)類型及其特點
2.4.2常見硅酸鹽材料中的晶體
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第3章非晶態(tài)及玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)
3.1非晶態(tài)物質(zhì)
3.1.1非晶態(tài)物質(zhì)的種類
3.1.2非晶態(tài)物質(zhì)Ｘ射線衍射
3.1.3玻璃的定義
3.2非晶態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)
3.2.1織構(gòu)
3.2.2近程結(jié)構(gòu)
3.2.3遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)
3.3玻璃的結(jié)構(gòu)因素
3.4玻璃的通性
3.4.1各向同性
3.4.2介穩(wěn)性
3.4.3無固定熔點
3.4.4性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性
3.5玻璃的性質(zhì)
3.5.1玻璃熔體的工藝性質(zhì)
3.5.2硅酸鹽玻璃的性質(zhì)
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第4章無機(jī)非金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)演變
4.1液.固轉(zhuǎn)變過程中的晶體成核.生長相變
4.1.1晶核形成
4.1.2晶體生長
4.1.3總結(jié)晶速率
4.1.4影響結(jié)晶速率的因素
4.2玻璃的形成與析晶
4.2.1玻璃的形成范圍
4.2.2玻璃形成的熱力學(xué)條件
4.2.3玻璃形成的動力學(xué)條件
4.2.4玻璃析晶
4.3微晶玻璃
4.3.1微晶玻璃的成核劑
4.3.2微晶玻璃的結(jié)晶化熱處理
4.3.3微晶玻璃的結(jié)構(gòu)及其與性能的關(guān)系
4.4玻璃的分相
4.4.1玻璃分相的定義
4.4.2玻璃分相的實質(zhì)
4.4.3玻璃分相機(jī)理
4.4.4分相產(chǎn)物的顯微結(jié)構(gòu)
4.5玻璃的著色
4.5.1概述
4.5.2玻璃著色劑及其著色機(jī)理
4.5.3顏色玻璃的分類及其光譜特性
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第2篇無機(jī)非金屬材料制備方法及原理
第5章基于液相.固相轉(zhuǎn)變的材料制備
5.1從熔體制備單晶材料
5.1.1提拉法
5.1.2坩堝下降法
5.1.3區(qū)熔法
5.1.4液相外延
5.2從熔體制備非晶材料
5.2.1玻璃的熔制
5.2.2非晶材料的獲得
5.2.3常見氧化物玻璃制品的成形
工藝
5.3溶液法制備材料
5.3.1低溫溶液法
5.3.2高溫溶液法
5.3.3水熱法（高溫水解法）
5.3.4沉淀法
5.3.5溶劑蒸發(fā)法
5.4溶膠.凝膠法
5.4.1概述
5.4.2溶膠.凝膠法制備材料過程
5.4.3粉末的制備
5.4.4氧化物薄膜的制備
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第6章基于固相.固相轉(zhuǎn)變的材料制備
6.1固相反應(yīng)法制備粉末
6.2特種陶瓷的燒結(jié)
6.2.1陶瓷燒結(jié)方法的分類
6.2.2熱壓燒結(jié)
6.2.3其他燒結(jié)方法
6.3水泥熟料的燒成
6.3.1水泥熟料的形成
6.3.2水泥熟料煅燒方法
6.4其他材料制備方法
6.4.1固相外延
6.4.2高壓制備
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第7章基于氣相.固相轉(zhuǎn)變的材料制備
7.1物理氣相沉積
7.1.1真空蒸發(fā)鍍膜
7.1.2濺射鍍膜
7.1.3離子鍍膜
7.1.4分子束外延
7.2化學(xué)氣相沉積
7.2.1CVD的化學(xué)反應(yīng)類型
7.2.2CVD的分類
7.2.3CVD的特點
7.2.4CVD的應(yīng)用
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第3篇典型無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)工藝
第8章無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)中的共性與個性
8.1無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)過程的共性
8.1.1原料
8.1.2粉料的制備
8.1.3原料的均化
8.1.4高溫?zé)崽幚?br />8.1.5成形
8.1.6干燥
8.2無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)過程的個性
8.2.1膠凝材料類
8.2.2玻璃、玻璃纖維、鑄石、人工晶體類
8.2.3陶瓷、磚瓦、耐火材料類
8.3無機(jī)非金屬材料的幾種典型生產(chǎn)工藝流程
8.3.1水泥生產(chǎn)工藝流程
8.3.2玻璃生產(chǎn)工藝流程
8.3.3陶瓷生產(chǎn)工藝流程
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第9章原料
9.1原料的選擇與預(yù)處理
9.2原料的種類和性質(zhì)
9.2.1硅質(zhì)原料
9.2.2黏土類原料
9.2.3鈣質(zhì)原料
9.2.4長石類原料
9.2.5其他原料
9.3粉末原料的制備
9.3.1氮化物粉末的制備
9.3.2碳化合物粉末的制備
9.3.3硼化物粉末的制備
9.3.4氧化鋁粉末的制備
9.4水泥原料
9.4.1石灰質(zhì)原料
9.4.2黏土質(zhì)原料
9.4.3校正原料
9.4.4輔助原料
9.5玻璃原料
9.5.1主要原料
9.5.2輔助原料
9.5.3碎玻璃
9.6陶瓷原料
9.6.1黏土類可塑性原料
9.6.2石英類非可塑性原料
9.6.3熔劑性原料
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第10章硅酸鹽水泥的制備
10.1硅酸鹽水泥的組成設(shè)計
10.1.1硅酸鹽水泥對礦物組成的選擇
10.1.2硅酸鹽水泥的組成設(shè)計
10.1.3熟料中的礦物及其作用
10.2配料計算
10.2.1熟料的率值
10.2.2熟料礦物組成的計算
10.2.3熟料真實礦物組成與計算礦物組成的差異
10.2.4配料計算
10.3配合料（生料）的制備
10.3.1破碎
10.3.2粉磨
10.4硅酸鹽水泥熟料的煅燒
10.4.1煅燒過程中的物理化學(xué)變化
10.4.2回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料的煅燒
10.4.3新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)
10.4.4水泥熟料的冷卻
10.5水泥制成
10.5.1熟料的儲存
10.5.2水泥組成材料及其作用
10.5.3水泥制成
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第11章混凝土
11.1混凝土的組成材料
11.1.1集料
11.1.2膠凝材料——水泥
11.1.3水
11.1.4外加劑
11.2混凝土的配合比設(shè)計
11.2.1混凝土配合比設(shè)計基本要求
11.2.2混凝土配合比設(shè)計計算步驟
11.3混凝土結(jié)構(gòu)與性能
11.3.1混凝土結(jié)構(gòu)
11.3.2混凝土拌和物性能
11.3.3硬化混凝土的性能
11.4混凝土生產(chǎn)工藝流程
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第12章浮法玻璃生產(chǎn)工藝
12.1配合料及配合料制備
12.1.1配合料制備
12.1.2玻璃組成的設(shè)計和配合料計算
12.1.3與配料計算相關(guān)的參數(shù)
12.1.4配料計算
12.1.5原料的稱量
12.1.6原料的混合
12.1.7配合料REDOX控制
12.2玻璃熔制
12.2.1配合料的熔化
12.2.2玻璃熔制工藝制度
12.2.3浮法玻璃熔窯
12.3浮法玻璃成形及錫槽
12.3.1浮法玻璃成形過程及其對錫槽的要求
12.3.2浮法玻璃成形原理
12.4浮法玻璃的退火
12.4.1概述
12.4.2退火工藝制度的計算
12.4.3鋼殼體的退火窯結(jié)構(gòu)
12.5玻璃的缺陷
12.5.1氣泡
12.5.2結(jié)石（結(jié)晶夾雜物）
12.5.3條紋和節(jié)瘤（玻璃態(tài)夾雜物）
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第13章微晶玻璃生產(chǎn)工藝
13.1燒結(jié)法微晶玻璃的制備工藝
13.1.1燒結(jié)法工藝的特點
13.1.2玻璃顆粒的燒結(jié)
13.2微晶玻璃的生產(chǎn)過程
13.2.1概述
13.2.2原料制備
13.2.3玻璃的熔制
13.2.4玻璃顆粒的儲存、烘干與篩分
13.2.5晶化
13.2.6微晶玻璃的切、磨、拋工藝
13.3微晶玻璃的缺陷及質(zhì)量控制
13.3.1燒結(jié)法微晶玻璃的缺陷與控制
13.3.2色斑
13.3.3色差
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第14章陶瓷生產(chǎn)工藝
14.1概述
14.2陶瓷坯料及制備
14.2.1確定坯料配方的原則
14.2.2坯體組成的表示方法
14.2.3配料計算
14.2.4坯料制備
14.2.5坯料性能的調(diào)整途徑
14.3陶瓷成型
14.3.1陶瓷的成型方法分類及特點
14.3.2干法成型主要方法
14.3.3塑性成型主要方法
14.3.4漿料成型主要方法
14.4釉料及色料
14.4.1釉的作用及分類
14.4.2釉層的性質(zhì)
14.4.3坯釉適應(yīng)性
14.4.4釉料的組成與配料計算
14.4.5釉料配制原則
14.4.6釉料制備
14.4.7施釉
14.4.8陶瓷色釉料
14.5普通陶瓷的燒成
14.5.1坯、釉在燒成過程中的物理化學(xué)變化
14.5.2燒成制度的制定
14.5.3燒成設(shè)備
14.5.4 燒成方式的選擇
14.6陶瓷產(chǎn)品的缺陷分析
14.6.1陶瓷缺陷的分類
14.6.2主要缺陷分析
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］
第15章納米材料制備技術(shù)
15.1基本概念
15.1.1納米材料的分類
15.1.2納米材料的基本效應(yīng)
15.2零維納米材料
15.2.1基本概念
15.2.2納米粒子的制備方法
15.3一維納米材料
15.3.1基本概念
15.3.2碳納米管
15.4二維納米材料
15.4.1基本概念
15.4.2納米薄膜的分類
15.4.3納米薄膜的制備方法
15.4.4納米薄膜的性能
15.4.5納米薄膜的應(yīng)用
15.5三維納米材料
15.5.1基本概念
15.5.2納米玻璃
15.5.3納米陶瓷
15.5.4納米復(fù)合材料
［思考題］
［參考文獻(xiàn)］

編輯推薦

謝峻林主編的這本《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》分為3篇15章：第1篇無機(jī)非金屬材料基礎(chǔ)理論，簡明扼要地介紹了無機(jī)非金屬材料組成結(jié)構(gòu)特征，晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)及玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)，微觀結(jié)構(gòu)的演化等無機(jī)非金屬材料共性基礎(chǔ)理論；第2篇無機(jī)非金屬材料制備方法及原理，系統(tǒng)介紹了基于液相固相轉(zhuǎn)變、基于固相固相轉(zhuǎn)變、基于氣相固相轉(zhuǎn)變的材料制備方法及原理，重要內(nèi)容包括晶體材料、粉末材料、薄膜材料、塊狀材料的制備，對玻璃、水泥熟料、陶瓷進(jìn)行了制備原理及方法概述；第3篇典型無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)工藝，包括水泥、混凝土、陶瓷、玻璃、微晶玻璃、納米材料的制備工藝及質(zhì)量控制。

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