無機(jī)非金屬材料工藝學(xué)

內(nèi)容概要

無機(jī)非金屬材料是三大支柱材料之一，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)方向，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中占有十分重要的戰(zhàn)略地位?！稛o機(jī)非金屬材料工藝學(xué)》是繼固體材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、無機(jī)材料物理化學(xué)等課程之后為無機(jī)非金屬材料專業(yè)開出的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。本教材根據(jù)教育部面向21世紀(jì)材料類專業(yè)課程體系改革的要求，以無機(jī)非金屬材料二級(jí)學(xué)科為專業(yè)方向，打破傳統(tǒng)的課程體系，全面系統(tǒng)地建立新型無機(jī)非金屬材料工藝學(xué)的課程體系的教學(xué)改革思想而編寫。傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料工藝學(xué)課程分別由《水泥工藝學(xué)》、《陶瓷工藝學(xué)》和《玻璃工藝學(xué)》等彼此獨(dú)立的分散體系為主組成，雖重視了每個(gè)體系的獨(dú)立與完整性，但忽視了在無機(jī)非金屬材料體系下的統(tǒng)一性。目前，材料研究與應(yīng)用領(lǐng)域?qū)W科間的交叉滲透日漸發(fā)展，材料功能也由單一向多功能發(fā)展。另外，雖然根據(jù)無機(jī)非金屬材料種類的不同和性能要求的不同，各種無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)方法有很大差異。但從整個(gè)無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)過程來講，其制備過程又有著很多共性的地方。因此，本書打破界限，突出無機(jī)非金屬材料共性的工藝技術(shù)，并反映學(xué)科發(fā)展前沿和動(dòng)向。通過本課程的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，拓寬知識(shí)面，使學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握無機(jī)非金屬材料的制備原理、生產(chǎn)過程的共性與個(gè)性問題，理解工藝因素對(duì)無機(jī)非金屬材料產(chǎn)品性能與結(jié)構(gòu)的影響，能夠從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的角度分析各類無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題并提出改進(jìn)生產(chǎn)的方案，培養(yǎng)智能型和復(fù)合型人才。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　無機(jī)非金屬材料的定義、分類與特點(diǎn)　1.2　典型無機(jī)非金屬材料簡(jiǎn)介　　1.2.1　陶瓷　　1.2.2　玻璃　　1.2.3　水泥　1.3　無機(jī)非金屬材料的發(fā)展史　　1.3.1　玻璃發(fā)展簡(jiǎn)史　　1.3.2　水泥發(fā)展簡(jiǎn)史　　1.3.3　陶瓷在中國(guó)的發(fā)展歷史　1.4　無機(jī)非金屬材料的發(fā)展趨勢(shì)　1.5　無機(jī)非金屬材料工藝的共性與個(gè)性及其研究?jī)?nèi)容第2章　無機(jī)非金屬材料常用原料及其預(yù)處理　2.1　天然原料　　2.1.1　黏土類原料　　2.1.2　石英類原料　　2.1.3　長(zhǎng)石類原料　　2.1.4　碳酸鹽類原料　　2.1.5　其他礦物巖石原料　2.2　化工原料　　2.2.1　氧化物原料　　2.2.2　非氧化物原料　2.3　工業(yè)廢棄物原料　　2.3.1　粉煤灰　　2.3.2　煤矸石　2.4　原料的標(biāo)準(zhǔn)化　2.5　原料的預(yù)處理　　2.5.1　原料的精選　　2.5.2　原料的破碎與研磨　　2.5.3　原料的烘干和預(yù)燒　　2.5.4　原料的輸送與儲(chǔ)存第3章　超細(xì)粉體的合成與表征　3.1　納米粉體原料　　3.1.1　納米科技與納米材料　　3.1.2　納米粉體原料的特性　3.2　超細(xì)（納米）粉體的合成　　3.2.1　固相法　　3.2.2　液相法　　3.2.3　氣相法　3.3　粉體的表征與評(píng)價(jià)　　3.3.1　粉體顆粒的形態(tài)及粒度與粒度分布　　3.3.2　粉體的表面特性　　3.3.3　粉體的團(tuán)聚與分散第4章　配料計(jì)算及坯料處理　4.1　無機(jī)非金屬材料的組成及配方計(jì)算　　4.1.1　普通陶瓷坯體（釉料）的組成及配方計(jì)算　　4.1.2　特種陶瓷坯體的組成及配方計(jì)算　　4.1.3　玻璃化學(xué)組成的設(shè)計(jì)及配料計(jì)算　　4.1.4　普通硅酸鹽水泥熟料的組成及配方計(jì)算　　4.1.5　復(fù)合硅酸鹽水泥的組成及配方計(jì)算　4.2　坯料的制備與處理　　4.2.1　混料　　4.2.2　泥漿的脫水　　4.2.3　坯料的塑化　　4.2.4　泥漿的懸浮　　4.2.5　坯料的陳腐和真空處理　　4.2.6　造粒第5章　成型工藝　5.1　注漿成型及膠態(tài)成型　　5.1.1　泥漿的成型性能　　5.1.2　注漿成型方法　5.2　可塑成型　　5.2.1　塑性泥料的成型性能　　5.2.2　可塑成型方法　5.3　壓制成型　　5.3.1　壓制用粉料成型性能　　5.3.2　干壓成型方法　5.4　快速成型　　5.4.1　快速成型制造技術(shù)的定義及特點(diǎn)　　5.4.2　快速成型制造技術(shù)的分類　5.5　玻璃的成型　　5.5.1　玻璃性質(zhì)對(duì)成型的作用　　5.5.2　玻璃的成型制度　　5.5.3　玻璃成型方法概述　5.6　成型模具　　5.6.1　壓制成型用金屬模具　……第6章　燒成及顯微結(jié)構(gòu)的形成第7章　材料的性能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系第8章　無機(jī)非金屬材料基復(fù)合材料

章節(jié)摘錄

插圖：（2）特種陶瓷的分類特種陶瓷由于不同的化學(xué)組分和顯微結(jié)構(gòu)而決定其具有不同的特殊性質(zhì)和功能，如高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、磁性、透光，以及壓電、鐵電、光電、聲光、磁光、超導(dǎo)、生物相容性等。人們?yōu)榱松a(chǎn)、研究和學(xué)習(xí)上的方便，有時(shí)不按化學(xué)組成，而根據(jù)性能及用途的不同將特種陶瓷分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩大類。另外，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米陶瓷也日益得到重視，成為特種陶瓷中的重要一員。①結(jié)構(gòu)陶瓷：結(jié)構(gòu)陶瓷是著重于發(fā)揮其力學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)等效能的一類先進(jìn)陶瓷材料。包括高強(qiáng)度陶瓷、高溫陶瓷、高韌性陶瓷、耐酸陶瓷等，由于它具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、耐沖刷、抗氧化、耐燒蝕等優(yōu)異性能，可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴(yán)酷工作環(huán)境，廣泛用于能源、航空航天、機(jī)械、汽車、化工等領(lǐng)域，主要用作切削工具、模具、耐磨零件、泵和閥部件、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、熱交換器、生物部件和裝甲等，如氮化硅、碳化硅、二氧化鋯、碳化硼、二硼化鈦、氧化鋁等。雖然高性能結(jié)構(gòu)陶瓷具有一系列優(yōu)異性能，逐漸成為尖端技術(shù)不可缺少的關(guān)鍵材料。但其致命的弱點(diǎn)是脆性大，不像金屬那樣具有塑性變形的能力，因此改善結(jié)構(gòu)陶瓷的脆性，增強(qiáng)韌性是多年來研究者所關(guān)注的重要課題。另外，對(duì)于特種陶瓷材料，在強(qiáng)調(diào)其機(jī)械性能時(shí)，不能僅用平均強(qiáng)度作為其強(qiáng)度指標(biāo)，還需從統(tǒng)計(jì)角度來考慮其強(qiáng)度值的可靠性與分散程度。這種分散性，主要與制造及加工過程中引入的各種缺陷有關(guān)。在提高材料平均強(qiáng)度的同時(shí)，如何提高材料強(qiáng)度的可靠度，已成為結(jié)構(gòu)陶瓷材料開發(fā)研究的一個(gè)重要課題。②功能陶瓷：功能陶瓷主要是指利用其電、磁、光、聲、熱和力學(xué)性能，以及其間的交叉耦合效應(yīng)來制作各類與能量轉(zhuǎn)換相關(guān)器件的陶瓷材料。功能陶瓷由于材料晶體結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性而存在自發(fā)極化，在各種外界因素，包括應(yīng)力、溫度或電場(chǎng)等的作用下，引起自發(fā)極化的變化而發(fā)生相應(yīng)的電效應(yīng)，因而產(chǎn)生了壓電、熱電和光電等效應(yīng)。而且，通過對(duì)電疇作用、晶界效應(yīng)、表面電導(dǎo)、離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)、鐵磁效應(yīng)以及相變等方面的研究，構(gòu)成了力敏、熱敏、氣敏、聲敏、濕敏、光敏、磁敏等傳感器的理論基礎(chǔ)。功能陶瓷包括鐵電陶瓷、壓電陶瓷、電解質(zhì)陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、光學(xué)陶瓷、磁性陶瓷、陶瓷薄膜等，在電、磁、光、熱、力、化學(xué)、生物等信息的檢測(cè)、轉(zhuǎn)換、處理和存儲(chǔ)顯示中具有廣泛的應(yīng)用。功能陶瓷的發(fā)展趨勢(shì)是多功能化和智能化，即從其單一的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等向復(fù)合特性功能發(fā)展是其研究的一個(gè)重要趨向。多相復(fù)合是使功能陶瓷的傳感功能與驅(qū)動(dòng)功能集于一身，即制備所謂機(jī)敏陶瓷的有效途徑，它將成為功能陶瓷向更高層次發(fā)展的一個(gè)方向。

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