內容簡介
《無機非金屬材料工學》是高等學校無機非金屬材料專業課程體系中的專業必修課程,是材料科學與工程專業的選修課程。本教材是高等教育“十一五”國家級規劃教材,是為了適應高等學校材料學科專業發展需要和材料類專業創新工程人才培養需要而編寫的。
本教材以無機非金屬材料工程專業專業規範中材料製備知識領域核心知識單元及知識點為教學依據,整合無機非金屬材料共性基礎理論知識,提煉材料製備方法與原理;除介紹玻璃、陶瓷、水泥、混凝土等傳統材料製備工藝外,還試圖結合最新科技成果,將粉末、薄膜等低維材料的製備知識等新材料、新理論、新工藝充實到教材內容中。
本教材可作為高等學校材料科學與工程專業、無機非金屬材料工程專業本科生教學用書,也可供在材料工程領域從事科研、設計、生產的工程技術人員閱讀參考。
圖書目錄
緒論1
01無機非金屬材料的定義1
02無機非金屬材料在國民經濟建設中的
作用和地位1
03無機非金屬材料工業的進展3
04無機非金屬材料國際發展趨勢 4
05無機非金屬材料工學的任務4
第1篇無機非金屬材料基礎理論
第1章無機非金屬材料概述6
11無機非金屬材料的結構特徵6
111無機非金屬材料的結構6
112無機非金屬材料的結構特徵7
12水泥9
121矽酸鹽水泥9
122快硬和特快硬水泥10
123抗硫酸鹽、中低熱及道路水泥12
124膨脹和自應力水泥14
125油井水泥16
126裝飾水泥16
13玻璃17
131矽酸鹽玻璃17
132硼酸鹽玻璃18
133硼矽酸鹽玻璃19
134鋁酸鹽玻璃19
135鋁矽酸鹽玻璃19
136磷酸鹽玻璃19
137鋁磷酸鹽玻璃20
138其他氧化物玻璃20
139非氧化物玻璃21
14陶瓷23
141陶瓷的定義與分類23
142陶瓷的組成、結構與性能24
143日用陶瓷26
144建築衛生陶瓷27
15混凝土28
151混凝土的定義28
152混凝土的分類29
16耐火材料29
161耐火材料的定義及分類29
162矽質耐火材料30
163鎂質耐火材料31
164熔鑄耐火材料31
165含碳耐火材料31
166輕質耐火材料31
167不定形耐火材料32
[思考題]32
[參考文獻]32
第2章無機非金屬材料晶體結構33
21晶體學基礎33
211晶體的基本性質33
212晶體結構與空間點陣34
213 晶胞35
214晶系和布拉菲格子35
215晶面指數和晶向指數36
216晶面間距及晶帶39
22無機化合物晶體結構39
221離子晶體中質點的堆積方式39
222典型離子晶體的結構41
223共價晶體中原子的堆積與典型共價晶體的結構45
23固溶體46
231置換固溶體46
232影響形成置換固溶體的因素47
233間隙固溶體48
234影響形成間隙固溶體的因素48
235形成固溶體後對晶體性質的影響49
24矽酸鹽晶體結構49
241矽酸鹽晶體結構類型及其特點49
242常見矽酸鹽材料中的晶體52
[思考題]64
[參考文獻]64
第3章非晶態及玻璃態結構65
31非晶態物質65
311非晶態物質的種類65
312非晶態物質X射線衍射65
313玻璃的定義66
32非晶態物質的結構66
321織構66
322近程結構68
323遠程結構68
33玻璃的結構因素71
34玻璃的通性72
341各向同性73
342介穩性73
343無固定熔點73
344性質變化的連續性和可逆性74
35玻璃的性質74
351玻璃熔體的工藝性質74
352矽酸鹽玻璃的性質76
[思考題]83
[參考文獻]84
第4章無機非金屬材料的微觀結構演變85
41液固轉變過程中的晶體成核生長相變85
411晶核形成85
412晶體生長88
413總結晶速率89
414影響結晶速率的因素90
42玻璃的形成與析晶91
421玻璃的形成範圍91
422玻璃形成的熱力學條件91
423玻璃形成的動力學條件92
424玻璃析晶94
43微晶玻璃95
431微晶玻璃的成核劑95
432微晶玻璃的結晶化熱處理95
433微晶玻璃的結構及其與性能的關係97
44玻璃的分相98
441玻璃分相的定義99
442玻璃分相的實質99
443玻璃分相機理99
444分相產物的顯微結構102
45玻璃的著色103
451概述103
452玻璃著色劑及其著色機理103
453顏色玻璃的分類及其光譜特性108
[思考題]110
[參考文獻]111
第2篇無機非金屬材料製備方法及原理
第5章基於液相固相轉變的材料製備112
51從熔體製備單晶材料112
511提拉法113
921矽質原料167
922黏土類原料168
923鈣質原料173
924長石類原料174
925其他原料174
93粉末原料的製備176
931氮化物粉末的製備176
932碳化合物粉末的製備177
933硼化物粉末的製備178
934氧化鋁粉末的製備178
94水泥原料179
941石灰質原料180
942黏土質原料181
943校正原料183
944輔助原料183
95玻璃原料183
951主要原料184
952輔助原料187
953碎玻璃189
96陶瓷原料189
961黏土類可塑性原料189
962石英類非可塑性原料191
963熔劑性原料192
[思考題]194
[參考文獻]194
第10章矽酸鹽水泥的製備195
101矽酸鹽水泥的組成設計195
1011矽酸鹽水泥對礦物組成的選擇195
1012矽酸鹽水泥的組成設計195
1013熟料中的礦物及其作用196
102配料計算197
1021熟料的率值197
1022熟料礦物組成的計算199
1023熟料真實礦物組成與計算礦物組成的差異201
1024配料計算201
103配合料(生料)的製備206
1031破碎206
1032粉磨207
104矽酸鹽水泥熟料的煅燒210
1041煅燒過程中的物理化學變化210
1042迴轉窯內熟料的煅燒219
1043新型乾法水泥生產技術222
1044水泥熟料的冷卻229
105水泥製成230
1051熟料的儲存230
1052水泥組成材料及其作用230
1053水泥製成231
[思考題]234
[參考文獻]234
第11章混凝土235
111混凝土的組成材料235
1111集料235
1112膠凝材料——水泥237
1113水237
1114外加劑237
112混凝土的配合比設計237
1121混凝土配合比設計基本要求237
1122混凝土配合比設計計算步驟238
113混凝土結構與性能240
1131混凝土結構240
1132混凝土拌和物性能242
1133硬化混凝土的性能244
114混凝土生產工藝流程250
[思考題]251
[參考文獻]251
第12章浮法玻璃生產工藝252
121配合料及配合料製備252
1211配合料製備252
1212玻璃組成的設計和配合料
計算252
1213與配料計算相關的參數253
1214配料計算254
1215原料的稱量257
1216原料的混合258
1217配合料REDOX控制258
122玻璃熔制258
1221配合料的熔化258
1222玻璃熔制工藝制度263
1223浮法玻璃熔窯266
123浮法玻璃成形及錫槽269
1231浮法玻璃成形過程及其對錫槽的要求269
1232浮法玻璃成形原理272
124浮法玻璃的退火274
1241概述274
1242退火工藝制度的計算275
1243鋼殼體的退火窯結構277
125玻璃的缺陷280
1251氣泡280
1252結石(結晶夾雜物)281
1253條紋和節瘤(玻璃態夾雜物)282
[思考題]282
[參考文獻]282
第13章微晶玻璃生產工藝283
131燒結法微晶玻璃的製備工藝283
1311燒結法工藝的特點283
1312玻璃顆粒的燒結283
132微晶玻璃的生產過程283
1321概述284
1322原料製備284
1323玻璃的熔制285
1324玻璃顆粒的儲存、烘乾與
篩分286
1325晶化287
1326微晶玻璃的切、磨、拋工藝288
133微晶玻璃的缺陷及質量控制289
1331燒結法微晶玻璃的缺陷與控制289
1332色斑292
1333色差292
[思考題]294
[參考文獻]294
第14章陶瓷生產工藝295
141概述295
142陶瓷坯料及製備296
1421確定坯料配方的原則296
1422坯體組成的表示方法296
1423配料計算297
1424坯料製備299
1425坯料性能的調整途徑304
143陶瓷成型305
1431陶瓷的成型方法分類及特點305
1432乾法成型主要方法307
1433塑性成型主要方法307
1434漿料成型主要方法308
144釉料及色料308
1441釉的作用及分類308
1442釉層的性質309
1443坯釉適應性311
1444釉料的組成與配料計算311
1445釉料配製原則314
1446釉料製備315
1447施釉316
1448陶瓷色釉料316
145普通陶瓷的燒成319
1451坯、釉在燒成過程中的物理化學變化319
1452燒成制度的制定321
1453燒成設備322
1454 燒成方式的選擇325
146陶瓷產品的缺陷分析326
1461陶瓷缺陷的分類326
1462主要缺陷分析326
[思考題]329