無機(jī)非金屬材料工學(xué)

前言

無機(jī)非金屬材料是指除金屬材料與高分子材料外的其他所有材料。它是一個(gè)龐大的材料家族。在這個(gè)材料家族中，既有以傳統(tǒng)陶瓷為代表的古老材料，也有以功能材料為標(biāo)志的新型材料。將這個(gè)家族所有成員的制備工藝匯編于一本書中，這是一個(gè)獨(dú)特而艱巨的任務(wù)。自2001年湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院成立以來，從全校相關(guān)專業(yè)匯聚起來的材料科學(xué)與工程專業(yè)采取了按大類招生、寬口徑培養(yǎng)的方式進(jìn)行人才培養(yǎng)探索。相應(yīng)地，也將原來的“陶瓷工藝學(xué)”、“玻璃工藝學(xué)”、“水泥工藝學(xué)”、“碳素工藝學(xué)”、“特種陶瓷”等課程整合成了“無機(jī)非金屬材料制備工藝原理”，作為無機(jī)非金屬材料專業(yè)的專業(yè)核心課。本書的編寫，就是根據(jù)這一教學(xué)思路進(jìn)行的，反映了數(shù)十年來這門課程的教學(xué)研究過程與教學(xué)改革成果。這種寬口徑人才培養(yǎng)方式，也得到了無機(jī)非金屬材料教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的認(rèn)可。該書被批準(zhǔn)為普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材。本書的編寫依據(jù)教育部高等學(xué)校材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)無機(jī)非金屬材料專業(yè)分委員會(huì)編制的《材料科學(xué)與工程專業(yè)規(guī)范》及《無機(jī)非金屬材料專業(yè)規(guī)范》，結(jié)合了近十年來材料學(xué)科的相關(guān)教學(xué)改革成果。其突出特點(diǎn)是將無機(jī)非金屬材料的制備過程當(dāng)成一個(gè)整體，以其制造工藝過程為線索，介紹了這個(gè)家族材料的制備過程。全書分為8章,包括無機(jī)非金屬材料的含義及演化、原料、配方、配合料的制備、成型、干燥、燒成及后加工等。相應(yīng)的細(xì)節(jié)問題則以實(shí)例的方式穿插地介紹于各章節(jié)中。本書力求突出重點(diǎn)，彰顯特色，嘗試將無機(jī)非金屬材料的工學(xué)問題置于材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的宏觀角度來探討。本書由李玉平、高朋召編，研究生莊鵬、王志云、公偉偉等人協(xié)助收集了相關(guān)材料并繪制了書中的插圖。本書編寫過程中，得到編者所在單位和同仁們的大力支持和幫助，書中引用了許多文獻(xiàn)資料，在此，作者向所有給本書的編寫提供幫助的人士深表感謝！由于作者學(xué)識(shí)淺陋，書中的不妥和遺漏之處，敬請讀者不吝指正。編者2011年5月

內(nèi)容概要

　　普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材無機(jī)非金屬材料工學(xué)李玉平高朋召編《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》的突出特點(diǎn)是將無機(jī)非金屬材料的制備過程當(dāng)成一個(gè)整體，以其制造工藝過程為線索，介紹了這個(gè)家族材料的制備過程。全書分為8章，包括無機(jī)非金屬材料的含義及演化、原料、配方、配合料的制備、成型、干燥、燒成及后加工等，相應(yīng)的細(xì)節(jié)問題以實(shí)例的方式穿插于各章節(jié)中?！　　稛o機(jī)非金屬材料工學(xué)》突出重點(diǎn)，彰顯特色，將無機(jī)非金屬材料工學(xué)問題置于材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的宏觀角度探討，適合作為高等學(xué)校無機(jī)非金屬材料的教材，也可供相關(guān)專業(yè)人士參考。

書籍目錄

1 緒論11.1 無機(jī)非金屬材料的含義及演化11.2 無機(jī)非金屬材料的分類21.2.1 按化學(xué)成分分類21.2.2 按性能（功能）分類21.2.3 按用途分類31.2.4 其他常用分類方法31.2.5 本書推薦的無機(jī)非金屬材料分類方法41.3 無機(jī)非金屬材料的發(fā)展歷程71.3.1 傳統(tǒng)陶瓷的發(fā)展歷程71.3.2 其他無機(jī)非金屬材料的發(fā)展歷程及產(chǎn)品類型81.4 無機(jī)非金屬材料工學(xué)的學(xué)習(xí)方法18思考題與習(xí)題192 原料202.1 天然原料202.1.1 黏土類原料212.1.2 高鋁原料282.1.3 石英類原料292.1.4 長石類原料312.1.5 鈣、鎂質(zhì)原料332.1.6 其他天然原料362.2 人工原料362.2.1 氧化物類原料372.2.2 碳化物類原料382.2.3 氮化物類原料402.2.4 硼化物類原料422.2.5 硅化物442.2.6 輔助材料452.3 工業(yè)固體廢物462.3.1 采礦廢渣462.3.2 黑色金屬礦渣462.3.3 有色冶金礦渣472.3.4 化工廢渣472.3.5 人工火山灰質(zhì)混合材（燒頁巖、煤矸石、燒黏土和煤渣）482.3.6 其他工業(yè)廢渣492.4 原料的預(yù)處理及評(píng)價(jià)492.4.1 天然原料的選用原則492.4.2 天然原料的預(yù)處理502.4.3 天然原料的評(píng)價(jià)51思考題與習(xí)題573 配方設(shè)計(jì)與計(jì)算583.1 概述583.2 配方表示方法593.2.1 化學(xué)成分表示法593.2.2 實(shí)驗(yàn)式表示法593.2.3 示性礦物組成表示法603.2.4 率值表示法603.2.5 配料量表示法613.3 配方的設(shè)計(jì)613.3.1 陶瓷坯料配方設(shè)計(jì)613.3.2 釉配方設(shè)計(jì)623.3.3 水泥配方的設(shè)計(jì)663.3.4 耐火材料的配方設(shè)計(jì)683.4 配方的計(jì)算和換算693.4.1 無機(jī)非金屬材料各配料表示方法間的相互換算693.4.2 無機(jī)非金屬材料配方計(jì)算示例713.4.3 更換原料時(shí)的配方計(jì)算753.4.4 泥漿（或釉漿）的調(diào)配計(jì)算753.5 配方設(shè)計(jì)新方法793.5.1 灰色理論與均勻設(shè)計(jì)793.5.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)803.5.3 主成分分析823.5.4 遺傳算法823.5.5 計(jì)算機(jī)編程輔助配方計(jì)算83思考題與習(xí)題834 配合料的加工處理854.1 概述854.2 配合料的工藝要求854.2.1 陶瓷坯料854.2.2 玻璃配合料的性能要求894.2.3 水泥生料的性能要求904.3 配合料的制備914.3.1 陶瓷坯料制備的工藝流程及相關(guān)設(shè)備914.3.2 釉料的制備1024.3.3 耐火材料配合料的制備1034.3.4 玻璃配合料的制備1054.3.5 水泥生料的制備106思考題與習(xí)題1075 成型1095.1 概述1095.2 陶瓷的成型1105.2.1 陶瓷成型方法的分類與選擇1105.2.2 壓制成型1115.2.3 可塑成型1145.2.4 注漿成型1195.2.5 坯體的放尺1265.3 玻璃的成型1285.3.1 玻璃成型原理1285.3.2 玻璃成型方法1295.4 混凝土的澆注與密實(shí)成型1365.4.1 混凝土成型工藝1375.4.2 澆注設(shè)備1395.4.3 混凝土工程施工縫139思考題與習(xí)題1406 干燥和排膠1416.1 概述1416.2 干燥理論1426.2.1 物料中的水分類型1426.2.2 干燥方法1436.2.3 坯體的干燥過程1446.2.4 影響干燥速率的因素1456.2.5 坯體干燥制度的確定1486.3 陶瓷坯體的排膠1506.3.1 影響排膠的因素1506.3.2 示例：排膠工藝制度制定1526.3.3 示例：SiC素坯的排膠（PVA）工藝制度及排膠工藝過程1536.4 干燥實(shí)例1546.4.1 陶瓷類坯體的干燥1546.4.2 可不用考慮材料形狀的干燥案例1566.4.3 幾種新型的干燥方法及干燥設(shè)備161思考題與習(xí)題1657 高溫加熱過程1667.1 高溫加熱過程概述1687.2 配合料在加熱過程中的物理化學(xué)反應(yīng)1687.2.1 陶瓷在高溫加熱過程中的基本情況1697.2.2 釉在高溫加熱過程中的性狀1737.2.3 硅酸鹽水泥在高溫加熱過程中的性狀1747.2.4 玻璃高溫加熱過程中的性狀1777.3 高溫加熱過程中的工作制度1807.3.1 制定高溫加熱過程中工作制度的依據(jù)1807.3.2 確定溫度制度的因素1817.3.3 確定氣氛制度的因素1827.3.4 壓力制度的確定1847.4 高溫加熱過程中的現(xiàn)代技術(shù)1857.4.1 先進(jìn)陶瓷的燒成1857.4.2 新型干法水泥的制備工藝1887.4.3 玻璃的現(xiàn)代燒成技術(shù)——全氧燃燒技術(shù)及其他現(xiàn)代燒成技術(shù)190思考題與習(xí)題1938 后加工與處理1948.1 概述1948.2 冷加工1968.2.1 機(jī)械去除加工1968.2.2 物理冷加工2028.2.3 超精密加工2038.3 表面處理及涂層2058.3.1 表面化學(xué)加工2058.3.2 表面改性2078.3.3 低溫涂層（鍍膜）2088.3.4 高溫涂層2098.4 熱加工2128.4.1 鋼化玻璃2128.4.2 微晶玻璃2148.5 連接2168.5.1 金屬化2168.5.2 封接2168.6 后加工實(shí)例——電瓷的膠裝2218.6.1 概述2218.6.2 電瓷的切割2228.6.3 電瓷的研磨2228.6.4 電瓷的膠裝223思考題與習(xí)題223參考文獻(xiàn)225

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：燒成溫度是指瓷坯在燒成時(shí)獲得最優(yōu)性質(zhì)相應(yīng)的溫度，即操作時(shí)的止火溫度。實(shí)際上要使全窯穩(wěn)定在某一溫度上是困難的，所以止火溫度是指一個(gè)允許的溫度范圍。坯體性質(zhì)開始達(dá)到其技術(shù)指標(biāo)時(shí)的溫度為其上限值。坯體的燒成溫度先是根據(jù)坯體的收縮率和氣孔率的變化及其燒結(jié)情況確定其燒成范圍，最后將產(chǎn)品在生產(chǎn)窯中試燒，測定產(chǎn)品的性能后確定。燒成溫度的高低與坯體的組成、燒成溫度的寬窄、制品的質(zhì)量要求、升溫速度等因素有關(guān)。從物理化學(xué)變化過程來看，燒成溫度取決于坯體內(nèi)液相和晶相的比例及升溫時(shí)液相黏度的變化。液相既可填充氣孔，使坯體致密，又可促進(jìn)晶相的生成和發(fā)育，使制品具有必要的機(jī)械、電氣和化學(xué)性能。但溫度過高，液相量過多，或液相黏度下降很大，則使坯體發(fā)生高溫變形和形成大氣泡，且使莫來石的晶粒粗大，數(shù)量減少，瓷的組織結(jié)構(gòu)均勻性破壞，機(jī)電性能反而變差。各類產(chǎn)品的配方，細(xì)度不同，在同一溫度下的液相黏度都不同，因此，各類產(chǎn)品的止火溫度也不一樣。

編輯推薦

《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》為普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材之一。

圖書封面

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