史上最全的无机非金属知识点汇总

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一、重要概念

1、无机非金属材料

（1）是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。

（2）包括以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。

2、陶瓷

（1）从制备上开看，陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品。

（2）从组分上来看，陶瓷是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。

3、玻璃

（1）狭义：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机非金属物质。

（2）一般：若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，则不管其组成如何都可称为玻璃（具有玻璃转变温度 Tg）。

玻璃转变温度：玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度。

具有Tg的非晶态无机非金属材料都是玻璃。

4、水泥

凡细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，能在空气或水中硬化，并能将砂、石、钢筋等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。

5、耐火材料

耐火度不低于1580℃的无机非金属材料

6、复合材料

由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。

通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能。

二、陶瓷知识点

1、陶瓷制备的工艺步骤

原材料的制备 →坯料的成型 → 坯料的干燥 → 制品的烧成或烧结

2、陶瓷的天然原料

（1）可塑性原料：黏土质陶瓷成瓷的基础（高岭石、伊利石、蒙脱石）

（2）弱塑性原料：叶蜡石、滑石

（3）非塑性原料：减塑剂——石英；助熔剂——长石

3、坯料的成型的目的

将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品，使坯料具有必要的机械强度和一定的致密度。

4、陶瓷的成型方法

（1）可塑成型：在坯料中加入水或塑化剂，制成塑性泥料，然后通过手工、挤压或机加工成型；（传统陶瓷）

（2）注浆成型：将浆料浇注到石膏模中成型

（3）压制成型：在金属模具中加较高压力成型；（特种陶瓷）

5、烧结

将初步定型密集的粉块（生坯）高温烧成具有一定机械强度的致密体。

固相烧结：烧结发生在单纯的固体之间

液相烧结：有液相参与，加助溶剂产生液相

好处：降低烧结温度，促进烧结

6、陶瓷的组织结构：晶相、玻璃相、气相

（1）晶相：陶瓷的主要组成；分为主晶相和次晶相

（2）玻璃相：玻璃相对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性等不利，不能成为陶瓷的主导组成部分。

玻璃相在陶瓷中的作用：粘结；粘结晶粒，填充空隙，提高致密度

降低烧成温度，促进烧结

（3）气相：气孔；降低强度，造成裂纹。

7、陶瓷力学性能的特点

（1）硬度：高

（2）强度：抗拉强度很低、抗压强度非常高

（3）塑性：塑性极差

（4）韧性：韧性差、脆性大

8、陶瓷热学性能的特点

（1）导热性：差，良好的绝热材料

（2）热稳定性（抗热震性）：概念：材料承受温度的急剧变化而不至于被破坏的能力。

陶瓷抗热震性一般较差

9、结构陶瓷

（1）概念：能作为工程结构材料使用的陶瓷，一般具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优异性能，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境。

（2）常见种类：Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4……陶瓷

（3）应用：……

10、陶瓷增韧技术：【机理：阻碍裂纹的扩展】

（1）相变增韧：相变可吸收能量； 体积膨胀可松弛裂纹尖端的拉应力，甚至产生压应力。

（2）微裂纹增韧：温度变化引起的热膨胀差或相变引起的体积差，均会产生弥散分布的微裂纹；

微裂纹与主裂纹联结，使主裂纹分叉，改变主裂纹尖端应力场，吸收其能量，阻碍其扩展。

（3）第二相颗粒弥散增韧：在基体中弥散分布的第二相颗粒阻碍裂纹的扩展。

（4）与金属复合增韧：金属是一种韧性相，通过其自身的塑性变形，可松弛裂纹尖端应力，并吸收裂纹能量。

（5）增强纤维或晶须增韧阻碍裂纹扩展。

11、功能陶瓷

概念：具有光、电、磁、声、力、生物、化学等功能的陶瓷材料。

12、透明陶瓷

（1）概念：能透过可见光的陶瓷材料

（2）使陶瓷透明的方法：

不透明原因：杂质、气孔、晶界使光线吸收和散射

透明的手段：采用高纯度、高细度的原料，同时掺入添加物或采取其他工艺上得措施，把气孔充分排除，适当控制晶粒尺寸，使制品接近于理论密度，尽可能减少陶瓷材料对光的吸收和散射

13、压电陶瓷

（1）压电效应：机械力→应变↔表面荷电

（2）压电陶瓷是一种多晶烧结体

（3）压电陶瓷的压电效应机理：材料内部自发极化产生电畴。

极化处理前：电畴分布无序，宏观极化强度为零。

极化处理后：电畴在一定程度上按外电场取向排列，宏观极化强度不为零，表现为束缚电荷。

机械作用导致电畴转向，束缚电荷发生变化。

压电陶瓷只有经极化处理后才具有压电效应。

14、热释电陶瓷

（1）热释电效应：温度变化→应变↔表面荷电

（2）机理：跟压电陶瓷类似

15、半导体陶瓷

PTC半导体陶瓷：

（1）PTC效应：正电阻温度系数效应

（2）应用：限流、恒温发热、过热保护……

三、玻璃知识点

1、可形成玻璃的物质

（1）硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐

（2）重金属氧化物 ③硫化物、卤化物，等

2、玻璃制备方法的通性

使材料不发生结晶、或破坏晶体的有序结构使其非晶化

（1）熔体冷却法：冷却速度必须大于原子调整成晶体的速度。

（2）非熔融法：气相沉积法、水解法、高能射线辐照法、冲击波法、溅射法等。

3、玻璃性能上的通性

（1）各向同性：玻璃态物质的质点排列无规则，满足统计均匀分布，因此其物理、化学性质在任何方向都是相同的

（2）介稳性：玻璃介于熔融态和晶态之间，属于介稳态

（3）无固定熔点

（4）物理化学性质的渐变性：玻璃态物质从熔融状态冷却（或加热）过程中，其物理化学性质产生逐渐、连续地变。

4、形成玻璃的手段

（1）冷却速度足够快。冷却速度快到足够使熔体中原子来不及重组成有序的点阵，从而使液态或气态的无定形结构得以被保留。

（2）使原子无序堆积，不形成晶格。

（3）破坏晶体的有序结构，使之非晶化机械研磨；高能辐照、强冲击波。

5、传统玻璃熔制

玻璃液的澄清：排除液中的可见气泡

玻璃液的均化：消除尚未熔化的砂粒、条纹等不均匀相，以保证玻璃液中化学组分的均匀，温度较高，为1200~1400℃，此时玻璃液粘度极小。

6、玻璃形成的热力学条件

同组成的晶体与玻璃体的内能差别越大，玻璃越容易结晶，即越难形成玻璃。

7、玻璃形成的动力学条件

形成玻璃的关键是熔体的冷却速度（粘度增大的速度）大于质点排列成晶体的速度

8、玻璃形成的结晶化学条件

（1）熔体中阴离子团的聚合程度

阴离子团低聚合：位移、转动、重排容易，易调整成晶体，不易形成玻璃。

阴离子团高聚合：位移、转动、重排困难，难调整成晶体，容易形成玻璃。

（2）化学键的性质

只有当离子键和金属键向共价键过渡时，形成由离子—共价、金属—共价混合键所组成的大阴离子时，就最容易形成玻璃。

（3）化学键的强度

网络形成体氧化物：能单独形成玻璃，如SiO2、B2O3、P2O5、GeO2。

网络变性体氧化物：不能单独形成玻璃，但能改变网络结构，一般使结构变弱，如Na2O、K2O、CaO。

网络中间体：两者之间，能改善玻璃性能，如Al2O3、TiO2、ZnO、BeO。

9、氧化物玻璃的无规网络模型

结构单元：金属离子——氧多面体

；氧在顶角，为公共氧，一个氧最多与两个形成网络的正离子相连。

多面体顶角无规则相连，通过公共氧（桥氧）搭成无规则网络。

R2O或RO（如Na2O、CaO），氧桥被切断出现非桥氧。

10、氧化物玻璃的晶子模型

晶子：晶格极不完整、有序区域极小的晶体。

晶子模型：晶子分散在无定形介质中，晶子与无定形区域无明显界限。

玻璃有近程有序，远程无序的结构特点。

11、高分子玻璃的结构模型

无规线团模型：分子链成无规线团状，各线互相交织、互相穿插。

12、金属玻璃的结构模型

无规硬球堆积模型：把原子视为硬球，尽可能地紧密堆积，球的排列是无规则的（金属键无方向性，原子具有密堆倾向）。

13、硼反常

在B2O3中加入加R2O，刚开始加时，和硅酸盐相反，非但不会破坏桥氧，反而加固网络。这是因为刚开始加R2O时，R2O给出了游离氧，使一部分硼由三角体[BO3]变成四面体[BO4]。

14、微晶玻璃

将加有成核剂的特定组成的基础玻璃，在一定温度下热处理后，就会变成具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料，又称玻璃陶瓷。

四、水泥知识点

1、硅酸盐水泥

熟料 + 石膏； 也称为纯熟料水泥，又叫波特兰水泥。

2、普通硅酸盐水泥（普通水泥）

熟料 + 石膏 + 5%~20%的混合材料

3、矿渣硅酸盐水泥（矿渣水泥）

熟料 + 石膏 + 20%~70%的粒化高炉矿渣

4、火山灰质硅酸盐水泥（火山灰水泥）

熟料 + 石膏 + 20%~40%的火山灰质材料

5、粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰水泥）

熟料 + 石膏 + 20%~40%的粉煤灰

6、硅酸盐水泥熟料的化学成分

氧化钙(CaO)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化铁(Fe2O3)

7、硅酸盐水泥熟料的矿物组成

硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁酸铝四钙、玻璃相

8、生成硅酸盐水泥熟料所用的工业原料

石灰质原料、粘土质原料和校正性原料

9、石膏在水泥中的作用

石膏的作用主要是调节凝结时间；适量的石膏对提高水泥强度有利，尤其是早期强度；但石膏也不宜过多，否则会使水泥产生体积膨胀而使强度降低，甚至影响水泥的安定性。

10、硅酸盐水泥的生产工艺：两磨一烧

生料的配制与磨细 → 将生料煅烧使之部分熔融形成以硅酸钙为主要成分的熟料矿物 → 将熟料与适量石膏或适量混合材料共同磨细为水泥。

11、水泥的强度等级

五、耐火材料知识点

1、耐火材料按其主成分的化学性质可分为

酸性：含较多SiO2；硅质、半硅质、黏土质

中性：碳质、高铝质、铬质

碱性：含大量的MgO和CaO；镁质和白云石质耐火材料（强碱性）；铬镁系、镁橄榄石质、尖晶石耐火材料（弱碱性）

2、几个指标

气孔率 = 气孔气体/制品总体积(表观体积)

体积密度：试样烘干后的质量与其体积之比值，即制品单位体积(表观体积)的质量。

真密度：耐火材料的质量与其真体积（即不包括气孔体积）之比。

3、耐火材料热导率 ~ 气孔

耐火材料中所含气孔对其热导率的影响最大。一般说来，气孔率越大，热导率越低。

4、耐火度

耐火材料在无荷重条件下，抵抗高温作用而不熔化的性质。

文章来源：新材料在线

今日编辑：九雅

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