無機非金屬材料工學(武漢理工大學出版社2008年出版圖書)

《無機非金屬材料工學》是2008年武漢理工大學出版社出版的圖書，作者是林宗壽。本書可作為高等學校材料學專業的本科生教學用書，也可供科研、設計、生產等單位的科技人員參考。

基本介紹

• 書名：無機非金屬材料工學
• 作者：林宗壽 
• ISBN：756292743
• 頁數：459頁
• 出版社：武漢理工大學出版社
• 出版時間：2008年8月
• 開本：16

《無機非金屬材料工學》

圖書信息

出版社：武漢理工大學出版社

作者：林宗壽 主編 出版日期：2008年8月

ISBN：756292743

頁數：459頁

裝幀：平裝

開本：16

版次：3

叢書名: 普通高等學校材料科學與工程類專業新編系列教材

內容簡介

《無機非金屬材料工學(第3版)》著重介紹其生產和製造過程中的共性規律，以單元操作為重點，系統介紹了無機非金屬材料的生產過程、性能及其套用。書中儘量反映了新工藝、新技術和新產品研究方面的進展，內容全面、概念清晰、系統性強、圖表豐富、文字簡練。

目錄

緒論 第一篇　生產過程原理與設務

內容插圖

1　概述

1.1 無機非金屬材料生產過程的共性與個性

1.1.1 無機非金屬材料生產過程的共性與共性

1.1.2 無機非金屬材料生產過程的共性與個性

1.2 無機非金屬材料的幾種典型生產工藝流程

1.2.1 水泥生產工藝流程

1.2.2 玻璃生產工藝流程

1.2.3 陶瓷生產工藝流程

思考題

2　原料與燃料

2.1 鈣質原料

2.1.1 鈣質原料的種類和性質

2.1.2 鈣質原料在生產中的作用及其品質要求

2.1.3 鈣質工業廢渣

2.2 粘土類原料

2.2.1 粘土的成因與分類

2.2.2 粘土的組成

2.2.3 粘土的工藝性質

2.2.4 粘土質工業廢渣

2.3 石英類原料

2.3.1 石英類原料的種類和性質

2.3.2 石英的晶型轉化（Crystalline　Modification）

2.4 長石類原料

2.4.1 長石的種類和性質

2.4.2 長石在陶瓷和玻璃工業中的作用

2.4.3 長石的代用原料

2.5 其他原料

2.5.1 高鋁質原料

2.5.2 鎂質原料

2.5.3 鐵質原料

2.5.4 Na2O質原料

2.5.5 含硼原料

2.5.6 輔助性原料

2.6 燃料

2.6.1 燃料的種類

2.6.2 燃料組成及其換算

2.6.3 發熱量與標準燃料

2.6.4 清潔燃料（潔淨燃料）

思考題

3　粉粒體製備

3.1 粉碎概論

3.1.1 粉碎的定義與分類

3.1.2 物料的硬度、脆性與強度

3.1.3 易碎性與易磨性

3.1.4 粉碎的施力方式

3.1.5 粉碎比

3.2 破碎

3.2.1 破碎機械分類與適用性

3.2.2 顎式破碎機

3.2.3 圓錐破碎機

3.2.4 錘式破碎機

3.2.5 反擊式破碎機

3.2.6 輥式破碎機

3.3 粉磨

3.3.1 粉磨機械

3.3.2 球磨機

3.3.3 輥式磨

3.3.4 振動磨

3.4 分級

3.4.1 分級的定義與分類

3.4.2 分級機性能評價

3.4.3 篩分分級

3.4.4 流體分級

3.5 粉體的合成製備方法

3.5.1 氣相合成法

3.5.2 固相合成法

3.5.3 液相合成法

思考題

4　物料輸送及混合

4.1 氣力輸送

4.1.1 氣力輸送裝置的類型

4.1.2 氣力輸送裝置的主要部件

4.1.3 空氣輸送斜槽

4.2 連續輸送機械

4.2.1 肢帶輸送機（Belt　Conveyor）

4.2.2 螺旋輸送機（Screw　ConveyoR）

4.2.3 斗式提升機（Bucket　ElevatoR）

4.2.4 埋刮板輸送機（ContinUOUS　Conveyor）

4.2.5 振動輸送機（vibrating　Conveyor）

4.3 供料

4.4 混合

4.4.1 混合度

4.4.2 混合機類型

4.4.3 混合機理

4.4.4 影響混合的因素

思考題

5　熔化和相變

5.1 熔化

5.1.1 概述

5.1.2 熔化設備——熔窯

5.1.3 玻璃池窯中的熱傳遞與玻璃液流動

5.2 熔體和玻璃體的相變

5.2.1 熔體和玻璃體的成核與晶體生長過程

5.2.2 微晶玻璃

5.2.3 熔鑄耐火材料的晶化

5.2.4 玻璃的分相

5.2.5 結晶窯

思考題

6　成型

6.1 概述

6.2 流變學基本知識

6.2.1 三種基本變形及三種理想體的流變模型

6.2.2 脹流性液體與假塑性液體

6.2.3 流變模型與本構方程

6.2.4 流動曲線、應力曲線和應變曲線

6.2.5 徐變曲線和鬆弛曲線

6.2.6 觸變性與反觸變性

6.3 漿料的成型

6.3.1 混凝土漿體的密實成型

6.3.2 陶瓷注漿成型

6.4 玻璃熔體的成型與退火

6.4.1 玻璃的主要成型性質

6.4.2 成型制度的制定

6.4.3 吹製成型（BlowProcess）

6.4.4 拉製成型（DrawingProcess）

6.4.5 浮法生產平板玻璃

6.5 可塑成型

6.5.1 可塑泥料的流變特性

6.5.2 擠壓成型

6.5.3 旋坯成型

6.5.4 滾壓成型

6.5.5 塑壓成型

6.6 粉料壓製成型

6.6.1 壓製成型工藝原理

6.6.2 壓製成型對粉料的要求

6.6.3 壓制設備

6.7 粒化

6.7.1 轉動粒化

6.7.2 噴霧乾燥造粒

思考題

7　脫水與乾燥

7.1 物料的去濕方法

7.2 乾燥的物理過程

7.2.1 物料與水分的結合方式

7.2.2 物料與結合水分的平衡關係

7.2.3 物料乾燥過程

7.2.4 乾燥收縮及製品變形

7.3 脫水設備

7.3.1 濃縮

7.3.2 過濾

7.4 乾燥設備

7.4.1 乾燥器的分類

7.4.2 乾燥器的選擇

7.4.3 乾燥器

7.4.4 乾燥技術的新發展

思考題

8　煅燒與燒成

8.1 概述

第二篇　主要品種工藝原理與性能

9　氣硬性無機膠凝材料

10　水泥

11　混凝土

12　玻璃

13　陶瓷

14　耐火材料

15　人工晶體

第三篇　環境保護

16　大氣污染及其防治

17　廢水污染及其處理

18　噪聲及其防治

附錄1　我國陶瓷工業常用粘土的化學組成

附錄2　利用煤的工業分析結果進行發熱量計算的方法

附錄3　國際原子量表

參考文獻

前言

為適應教育部面向21世紀材料類專業課程體系改革要求，加強學生的基礎理論知識，調整知識結構，拓寬知識面，提高社會適應能力，培養高質量的智慧型型、複合型人才，在原國家建材局人事教育司、無機非金屬材料教學指導委員會和武漢工業大學出版社的大力支持下，由林宗壽任主編，李凝芳、趙修建、劉順妮任副主編，1999年編寫出版了《無機非金屬材料工學》教材。該教材是以無機非金屬材料二級學科為專業方向，促進傳統的三級學科間的聯繫、交叉和專業知識的相互利用。通過該課程的學習，使學生掌握無機非金屬材料的製備原理和生產過程，工藝流程的共性和特點，並對無機非金屬材料的性能、生產過程和套用有較全面的了解。

由於《無機非金屬材料工學》這本教材在編寫前，尚無類似的教材，屬於第一次編寫，必然存在一些不足之處，再加上許多國家標準的修改以及工藝的進步，設備的更新換代，因此，需要對該教材進行改編。為此，重新組織了由林宗壽任主編，趙修建、吳建鋒、葉菁任副主編的教材改編小組，對該教材進行修改，形成了《無機非金屬材料工學》第2版，於2006年8月出版。經兩年多的教學實踐，編寫小組認為有必要再次進行修改，故產生了第3版《無機非金屬材料工學》。

本版《無機非金屬材料工學》共分為三篇：第一篇生產過程原理與設備；第二篇主要品種工藝原理與性能；第三篇環境保護。簡明扼要地介紹了無機非金屬材料各主要操作單元的原理及設備，無機非金屬材料主要品種：水泥、玻璃、陶瓷、混凝土、耐火材料、氣硬性膠凝材料、人工晶體的基本概念、生產工藝、產品性能以及無機非金屬材料工業的環境保護。該書密切聯繫當前工廠生產實際和技術發展水平，儘量反映新工藝、新技術、新產品。

該書編寫分工如下：林宗壽編寫緒論、第1章、第2章、第8章的第8.1節和第8.2節、第10章、第16章、第17章和第18章；葉菁編寫第3章、第7章；崔亞偉編寫第4章；韓建軍編寫第5章、第12章的第12.1節；徐曉虹編寫第6章、第8章的第8.3節、第14章；吳建鋒編寫第13章；萬惠文編寫第9章、第11章；劉啟明和陶海征共同編寫第12章的第12.2節；劉啟明編寫第12章的12.3節；王忠編寫第15章。趙修建負責第5章、第12章的統稿；葉菁負責第3章、第7章的統稿；吳建鋒負責第6章、第8章的第8.3節、第13章、第14章的統稿；其餘章節由林宗壽統稿，全書內容取捨及章節編排由林宗壽負責。

本教材第一版由原武漢工業大學曹文聰、中國工程院院士吳中偉分別主審，在改編第2版時得到武漢理工大學謝俊林、劉書君、周立秋、何峰、伍洪標、陳元魁、邢偉宏等領導和同仁們的大力支持，在此表示衷心的感謝。特別是對第1版副主編李凝芳、劉順妮兩位教授的開創性工作表示敬意。對武漢理工大學出版社田道全、徐秋林為提高本教材的質量付出的艱辛勞動，致以誠摯的謝意。

由於本教材內容廣泛，編者水平所限，不完善之處在所難免，希望同行和讀者批評指正，以便再版時修改。

《無機非金屬材料工學》1

圖書信息

出版社: 化學工業出版社

作者：謝峻林, 何峰, 顧少軒, 王琦編著

版次：第1版

無機非金屬材料工學

出版日期：2011年6月1日

裝幀：平裝

頁數：368頁

正文語種: 簡體中文

開本: 16

ISBN: 9787122112606

條形碼: 9787122112606

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。

目錄

緒論1

0?1無機非金屬材料的定義1

0?2無機非金屬材料在國民經濟建設中的

作用和地位1

0?3無機非金屬材料工業的進展3

0?4無機非金屬材料國際發展趨勢 4

0?5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

1?1無機非金屬材料的結構特徵6

1?1?1無機非金屬材料的結構6

1?1?2無機非金屬材料的結構特徵7

1?2水泥9

1?2?1矽酸鹽水泥9

1?2?2快硬和特快硬水泥10

1?2?3抗硫酸鹽、中低熱及道路水泥12

1?2?4膨脹和自應力水泥14

1?2?5油井水泥16

1?2?6裝飾水泥16

1?3玻璃17

1?3?1矽酸鹽玻璃17

1?3?2硼酸鹽玻璃18

1?3?3硼矽酸鹽玻璃19

1?3?4鋁酸鹽玻璃19

1?3?5鋁矽酸鹽玻璃19

1?3?6磷酸鹽玻璃19

1?3?7鋁磷酸鹽玻璃20

1?3?8其他氧化物玻璃20

1?3?9非氧化物玻璃21

1?4陶瓷23

1?4?1陶瓷的定義與分類23

1?4?2陶瓷的組成、結構與性能24

1?4?3日用陶瓷26

1?4?4建築衛生陶瓷27

1?5混凝土28

1?5?1混凝土的定義28

1?5?2混凝土的分類29

1?6耐火材料29

1?6?1耐火材料的定義及分類29

1?6?2矽質耐火材料30

1?6?3鎂質耐火材料31

1?6?4熔鑄耐火材料31

1?6?5含碳耐火材料31

1?6?6輕質耐火材料31

1?6?7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

2?1晶體學基礎33

2?1?1晶體的基本性質33

2?1?2晶體結構與空間點陣34

2?1?3 晶胞35

2?1?4晶系和布拉菲格子35

2?1?5晶面指數和晶向指數36

2?1?6晶面間距及晶帶39

2?2無機化合物晶體結構39

2?2?1離子晶體中質點的堆積方式39

2?2?2典型離子晶體的結構41

2?2?3共價晶體中原子的堆積與典型共價晶體的結構45

2?3固溶體46

2?3?1置換固溶體46

2?3?2影響形成置換固溶體的因素47

2?3?3間隙固溶體48

2?3?4影響形成間隙固溶體的因素48

2?3?5形成固溶體後對晶體性質的影響49

2?4矽酸鹽晶體結構49

2?4?1矽酸鹽晶體結構類型及其特點49

2?4?2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

3?1非晶態物質65

3?1?1非晶態物質的種類65

3?1?2非晶態物質X射線衍射65

3?1?3玻璃的定義66

3?2非晶態物質的結構66

3?2?1織構66

3?2?2近程結構68

3?2?3遠程結構68

3?3玻璃的結構因素71

3?4玻璃的通性72

3?4?1各向同性73

3?4?2介穩性73

3?4?3無固定熔點73

3?4?4性質變化的連續性和可逆性74

3?5玻璃的性質74

3?5?1玻璃熔體的工藝性質74

3?5?2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

4?1液?固轉變過程中的晶體成核?生長相變85

4?1?1晶核形成85

4?1?2晶體生長88

4?1?3總結晶速率89

4?1?4影響結晶速率的因素90

4?2玻璃的形成與析晶91

4?2?1玻璃的形成範圍91

4?2?2玻璃形成的熱力學條件91

4?2?3玻璃形成的動力學條件92

4?2?4玻璃析晶94

4?3微晶玻璃95

4?3?1微晶玻璃的成核劑95

4?3?2微晶玻璃的結晶化熱處理95

4?3?3微晶玻璃的結構及其與性能的關係97

4?4玻璃的分相98

4?4?1玻璃分相的定義99

4?4?2玻璃分相的實質99

4?4?3玻璃分相機理99

4?4?4分相產物的顯微結構102

4?5玻璃的著色103

4?5?1概述103

4?5?2玻璃著色劑及其著色機理103

4?5?3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

5?1從熔體製備單晶材料112

5?1?1提拉法113

5?1?2坩堝下降法113

5?1?3區熔法114

5?1?4液相外延114

5?2從熔體製備非晶材料115

5?2?1玻璃的熔制115

5?2?2非晶材料的獲得117

5?2?3常見氧化物玻璃製品的成形

工藝118

5?3溶液法製備材料122

5?3?1低溫溶液法122

5?3?2高溫溶液法123

5?3?3水熱法（高溫水解法） 125

5?3?4沉澱法 127

5?3?5溶劑蒸發法131

5?4溶膠?凝膠法132

5?4?1概述132

5?4?2溶膠?凝膠法製備材料過程132

5?4?3粉末的製備134

5?4?4氧化物薄膜的製備135

[思考題]136

[參考文獻]136

第6章基於固相?固相轉變的材料製備137

6?1固相反應法製備粉末137

6?2特種陶瓷的燒結138

6?2?1陶瓷燒結方法的分類138

6?2?2熱壓燒結139

6?2?3其他燒結方法 139

6?3水泥熟料的燒成140

6?3?1水泥熟料的形成140

6?3?2水泥熟料煅燒方法141

6?4其他材料製備方法142

6?4?1固相外延142

6?4?2高壓製備143

[思考題]143

[參考文獻]144

第7章基於氣相?固相轉變的材料製備145

7?1物理氣相沉積145

7?1?1真空蒸發鍍膜145

7?1?2濺射鍍膜147

7?1?3離子鍍膜150

7?1?4分子束外延150

7?2化學氣相沉積152

7?2?1CVD的化學反應類型153

7?2?2CVD的分類154

7?2?3CVD的特點154

7?2?4CVD的套用154

[思考題]155

[參考文獻]155

第3篇典型無機非金屬材料生產工藝

第8章無機非金屬材料生產中的共性與個性156

8?1無機非金屬材料生產過程的共性156

8?1?1原料156

8?1?2粉料的製備157

8?1?3原料的均化157

8?1?4高溫熱處理158

8?1?5成形159

8?1?6乾燥160

8?2無機非金屬材料生產過程的個性161

8?2?1膠凝材料類161

8?2?2玻璃、玻璃纖維、鑄石、人工晶體類162

8?2?3陶瓷、磚瓦、耐火材料類162

8?3無機非金屬材料的幾種典型生產工藝流程163

8?3?1水泥生產工藝流程163

8?3?2玻璃生產工藝流程163

8?3?3陶瓷生產工藝流程166

[思考題]166

[參考文獻]166

第9章原料 167

9?1原料的選擇與預處理167

9?2原料的種類和性質167

9?2?1矽質原料167

9?2?2黏土類原料168

9?2?3鈣質原料173

9?2?4長石類原料174

9?2?5其他原料174

9?3粉末原料的製備176

9?3?1氮化物粉末的製備176

9?3?2碳化合物粉末的製備177

9?3?3硼化物粉末的製備178

9?3?4氧化鋁粉末的製備178

9?4水泥原料179

9?4?1石灰質原料180

9?4?2黏土質原料181

9?4?3校正原料183

9?4?4輔助原料183

9?5玻璃原料183

9?5?1主要原料184

9?5?2輔助原料187

9?5?3碎玻璃189

9?6陶瓷原料189

9?6?1黏土類可塑性原料189

9?6?2石英類非可塑性原料191

9?6?3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

10?1矽酸鹽水泥的組成設計195

10?1?1矽酸鹽水泥對礦物組成的選擇195

10?1?2矽酸鹽水泥的組成設計195

10?1?3熟料中的礦物及其作用196

10?2配料計算197

10?2?1熟料的率值197

10?2?2熟料礦物組成的計算199

10?2?3熟料真實礦物組成與計算礦物組成的差異201

10?2?4配料計算201

10?3配合料（生料）的製備206

10?3?1破碎206

10?3?2粉磨207

10?4矽酸鹽水泥熟料的煅燒210

10?4?1煅燒過程中的物理化學變化210

10?4?2迴轉窯內熟料的煅燒219

10?4?3新型乾法水泥生產技術222

10?4?4水泥熟料的冷卻229

10?5水泥製成230

10?5?1熟料的儲存230

10?5?2水泥組成材料及其作用230

10?5?3水泥製成231

[思考題]234

[參考文獻]234

第11章混凝土235

11?1混凝土的組成材料235

11?1?1集料235

11?1?2膠凝材料——水泥237

11?1?3水237

11?1?4外加劑237

11?2混凝土的配合比設計237

11?2?1混凝土配合比設計基本要求237

11?2?2混凝土配合比設計計算步驟238

11?3混凝土結構與性能240

11?3?1混凝土結構240

11?3?2混凝土拌和物性能242

11?3?3硬化混凝土的性能244

11?4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

12?1配合料及配合料製備252

12?1?1配合料製備252

12?1?2玻璃組成的設計和配合料

計算252

12?1?3與配料計算相關的參數253

12?1?4配料計算254

12?1?5原料的稱量257

12?1?6原料的混合258

12?1?7配合料REDOX控制258

12?2玻璃熔制258

12?2?1配合料的熔化258

12?2?2玻璃熔制工藝制度263

12?2?3浮法玻璃熔窯266

12?3浮法玻璃成形及錫槽269

12?3?1浮法玻璃成形過程及其對錫槽的要求269

12?3?2浮法玻璃成形原理272

12?4浮法玻璃的退火274

12?4?1概述274

12?4?2退火工藝制度的計算275

12?4?3鋼殼體的退火窯結構277

12?5玻璃的缺陷280

12?5?1氣泡280

12?5?2結石（結晶夾雜物）281

12?5?3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

13?1燒結法微晶玻璃的製備工藝283

13?1?1燒結法工藝的特點283

13?1?2玻璃顆粒的燒結283

13?2微晶玻璃的生產過程283

13?2?1概述284

13?2?2原料製備284

13?2?3玻璃的熔制285

13?2?4玻璃顆粒的儲存、烘乾與

篩分286

13?2?5晶化287

13?2?6微晶玻璃的切、磨、拋工藝288

13?3微晶玻璃的缺陷及質量控制289

13?3?1燒結法微晶玻璃的缺陷與控制289

13?3?2色斑292

13?3?3色差292

[思考題]294

[參考文獻]294

第14章陶瓷生產工藝295

14?1概述295

14?2陶瓷坯料及製備296

14?2?1確定坯料配方的原則296

14?2?2坯體組成的表示方法296

14?2?3配料計算297

14?2?4坯料製備299

14?2?5坯料性能的調整途徑304

14?3陶瓷成型305

14?3?1陶瓷的成型方法分類及特點305

14?3?2乾法成型主要方法307

14?3?3塑性成型主要方法307

14?3?4漿料成型主要方法308

14?4釉料及色料308

14?4?1釉的作用及分類308

14?4?2釉層的性質309

14?4?3坯釉適應性311

14?4?4釉料的組成與配料計算311

14?4?5釉料配製原則314

14?4?6釉料製備315

14?4?7施釉316

14?4?8陶瓷色釉料316

14?5普通陶瓷的燒成319

14?5?1坯、釉在燒成過程中的物理化學變化319

14?5?2燒成制度的制定321

14?5?3燒成設備322

14?5?4 燒成方式的選擇325

14?6陶瓷產品的缺陷分析326

14?6?1陶瓷缺陷的分類326

14?6?2主要缺陷分析326

[思考題]329

[參考文獻]329

第15章納米材料製備技術330

15?1基本概念330

15?1?1納米材料的分類330

15?1?2納米材料的基本效應330

15?2零維納米材料333

15?2?1基本概念333

15?2?2納米粒子的製備方法333

15?3一維納米材料341

15?3?1基本概念341

15?3?2碳納米管343

15?4二維納米材料350

15?4?1基本概念350

15?4?2納米薄膜的分類351

15?4?3納米薄膜的製備方法351

15?4?4納米薄膜的性能352

15?4?5納米薄膜的套用353

15?5三維納米材料355

15?5?1基本概念355

15?5?2納米玻璃356

15?5?3納米陶瓷360

15?5?4納米複合材料364

[思考題]368

[參考文獻]368

前言

在科技高速發展及我國人才強國戰略背景下，材料專業教育迅速發展，2001年材料類專業成為我國高教理工科排名前10名的專業。2009年全國無機非金屬材料工程專業本科招生點達到89個，材料科學與工程專業本科招生點達到131個。與此同時，材料學科也在迅速發展，專業內涵不斷豐富。為適應新形勢，培養高水平材料工程技術人才，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材料科學與工程學院十多年的教學改革研究的實踐成果之後而完成，因此它凝聚了除編者之外更多人的心血與汗水。

《無機非金屬材料工學》是無機非金屬材料專業學生的核心專業課程，是材料科學與工程專業學生的選修課。應在學習完材料科學基礎、材料工程基礎兩門課程之後，而學習無機非金屬材料熱工設備課程之前開設。它與材料科學基礎、材料工程基礎、無機非金屬材料熱工設備等課程之間有著密切的聯繫。它是對已學材料基礎理論的套用，是對材料製備原理與工藝的系統描述，是今後學習熱工設備類課程的基礎。

本《無機非金屬材料工學》教材立足無機非金屬材料二級學科專業，面向材料科學與工程一級學科專業，構建適合工程人才培養的無機非金屬材料工學課程體系。適宜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學習用書。

本教材在吸納了武漢理工大學林宗壽教授主編的《無機非金屬材料工學》第二版部分精髓的同時，結合全國高校材料專業教學需求，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依據，以整合無機非金屬材料共性理論知識為特色，以原理—工藝—性能為主線，組織教學內容，同時結合新材料發展現狀，對新材料、新理論、新工藝進行適度介紹。教材內容包括無機非金屬材料共性基礎理論知識，材料製備方法與原理，玻璃、陶瓷、水泥、混凝土等傳統材料製備工藝，粉末、薄膜等低維材料的製備知識。通過該課程的學習，可使學生掌握無機非金屬材料的製備原理和生產過程，工藝流程的共性和特點，使學生對無機非金屬材料的性能、生產過程和套用有較全面的了解，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篇無機非金屬材料基礎理論，簡明扼要地介紹了無機非金屬材料組成?結構特徵，晶態結構、非晶態及玻璃態結構，微觀結構的演化等無機非金屬材料共性基礎理論；第2篇無機非金屬材料製備方法及原理，系統介紹了基於液相?固相轉變、基於固相?固相轉變、基於氣相?固相轉變的材料製備方法及原理，重要內容包括晶體材料、粉末材料、薄膜材料、塊狀材料的製備，對玻璃、水泥熟料、陶瓷進行了製備原理及質量控制。

《無機非金屬材料工學》2

圖書信息

作者：李玉平 高朋召編出版社:：化學工業出版社

無機非金屬材料工學

出版日期：2011年8月1日

叢書名： 普通高等教育“十一五”國家級規劃教材

裝幀：平裝

頁數： 227頁

正文語種： 簡體中文

開本:：16

版次：第1版

ISBN： 9787122118752

條形碼:：9787122118752

內容簡介

普通高等教育“十一五”國家級規劃教材無機非金屬材料工學李玉平高朋召編《無機非金屬材料工學》的突出特點是將無機非金屬材料的製備過程當成一個整體，以其製造工藝過程為線索，介紹了這個家族材料的製備過程。全書分為8章，包括無機非金屬材料的含義及演化、原料、配方、配合料的製備、成型、乾燥、燒成及後加工等，相應的細節問題以實例的方式穿插於各章節中。

《無機非金屬材料工學》突出重點，彰顯特色，將無機非金屬材料工學問題置於材料科學與工程領域的巨觀角度探討，適合作為高等學校無機非金屬材料的教材，也可供相關專業人士參考。

目錄

1 緒論1

1.1 無機非金屬材料的含義及演化1

1.2 無機非金屬材料的分類2

1.2.1 按化學成分分類2

1.2.2 按性能（功能）分類2

1.2.3 按用途分類3

1.2.4 其他常用分類方法3

1.2.5 本書推薦的無機非金屬材料分類方法4

1.3 無機非金屬材料的發展歷程7

1.3.1 傳統陶瓷的發展歷程7

1.3.2 其他無機非金屬材料的發展歷程及產品類型8

1.4 無機非金屬材料工學的學習方法18

思考題與習題19

2 原料20

2.1 天然原料20

2.1.1 黏土類原料21

2.1.2 高鋁原料28

2.1.3 石英類原料29

2.1.4 長石類原料31

2.1.5 鈣、鎂質原料33

2.1.6 其他天然原料36

2.2 人工原料36

2.2.1 氧化物類原料37

2.2.2 碳化物類原料38

2.2.3 氮化物類原料40

2.2.4 硼化物類原料42

2.2.5 矽化物44

2.2.6 輔助材料45

2.3 工業固體廢物46

2.3.1 採礦廢渣46

2.3.2 黑色金屬礦渣46

2.3.3 有色冶金礦渣47

2.3.4 化工廢渣47

2.3.5 人工火山灰質混合材（燒頁岩、煤矸石、燒黏土和煤渣）48

2.3.6 其他工業廢渣49

2.4 原料的預處理及評價49

2.4.1 天然原料的選用原則49

2.4.2 天然原料的預處理50

2.4.3 天然原料的評價51

思考題與習題57

3 配方設計與計算58

3.1 概述58

3.2 配方表示方法59

3.2.1 化學成分表示法59

3.2.2 實驗式表示法59

3.2.3 示性礦物組成表示法60

3.2.4 率值表示法60

3.2.5 配料量表示法61

3.3 配方的設計61

3.3.1 陶瓷坯料配方設計61

3.3.2 釉配方設計62

3.3.3 水泥配方的設計66

3.3.4 耐火材料的配方設計68

3.4 配方的計算和換算69

3.4.1 無機非金屬材料各配料表示方法間的相互換算69

3.4.2 無機非金屬材料配方計算示例71

3.4.3 更換原料時的配方計算75

3.4.4 泥漿（或釉漿）的調配計算75

3.5 配方設計新方法79

3.5.1 灰色理論與均勻設計79

3.5.2 人工神經網路80

3.5.3 主成分分析82

3.5.4 遺傳算法82

3.5.5 計算機編程輔助配方計算83

思考題與習題83

4 配合料的加工處理85

4.1 概述85

4.2 配合料的工藝要求85

4.2.1 陶瓷坯料85

4.2.2 玻璃配合料的性能要求89

4.2.3 水泥生料的性能要求90

4.3 配合料的製備91

4.3.1 陶瓷坯料製備的工藝流程及相關設備91

4.3.2 釉料的製備102

4.3.3 耐火材料配合料的製備103

4.3.4 玻璃配合料的製備105

4.3.5 水泥生料的製備106

思考題與習題107

5 成型109

5.1 概述109

5.2 陶瓷的成型110

5.2.1 陶瓷成型方法的分類與選擇110

5.2.2 壓製成型111

5.2.3 可塑成型114

5.2.4 注漿成型119

5.2.5 坯體的放尺126

5.3 玻璃的成型128

5.3.1 玻璃成型原理128

5.3.2 玻璃成型方法129

5.4 混凝土的澆注與密實成型136

5.4.1 混凝土成型工藝137

5.4.2 澆注設備139

5.4.3 混凝土工程施工縫139

思考題與習題140

6 乾燥和排膠141

6.1 概述141

6.2 乾燥理論142

6.2.1 物料中的水分類型142

6.2.2 乾燥方法143

6.2.3 坯體的乾燥過程144

6.2.4 影響乾燥速率的因素145

6.2.5 坯體乾燥制度的確定148

6.3 陶瓷坯體的排膠150

6.3.1 影響排膠的因素150

6.3.2 示例：排膠工藝制度制定152

6.3.3 示例：SiC素坯的排膠（PVA）工藝制度及排膠工藝過程153

6.4 乾燥實例154

6.4.1 陶瓷類坯體的乾燥154

6.4.2 可不用考慮材料形狀的乾燥案例156

6.4.3 幾種新型的乾燥方法及乾燥設備161

思考題與習題165

7 高溫加熱過程166

7.1 高溫加熱過程概述168

7.2 配合料在加熱過程中的物理化學反應168

7.2.1 陶瓷在高溫加熱過程中的基本情況169

7.2.2 釉在高溫加熱過程中的性狀173

7.2.3 矽酸鹽水泥在高溫加熱過程中的性狀174

7.2.4 玻璃高溫加熱過程中的性狀177

7.3 高溫加熱過程中的工作制度180

7.3.1 制定高溫加熱過程中工作制度的依據180

7.3.2 確定溫度制度的因素181

7.3.3 確定氣氛制度的因素182

7.3.4 壓力制度的確定184

7.4 高溫加熱過程中的現代技術185

7.4.1 先進陶瓷的燒成185

7.4.2 新型乾法水泥的製備工藝188

7.4.3 玻璃的現代燒成技術——全氧燃燒技術及其他現代燒成技術190

思考題與習題193

8 後加工與處理194

8.1 概述194

8.2 冷加工196

8.2.1 機械去除加工196

8.2.2 物理冷加工202

8.2.3 超精密加工203

8.3 表面處理及塗層205

8.3.1 表面化學加工205

8.3.2 表面改性207

8.3.3 低溫塗層（鍍膜）208

8.3.4 高溫塗層209

8.4 熱加工212

8.4.1 鋼化玻璃212

8.4.2 微晶玻璃214

8.5 連線216

8.5.1 金屬化216

8.5.2 封接216

8.6 後加工實例——電瓷的膠裝221

8.6.1 概述221

8.6.2 電瓷的切割222

8.6.3 電瓷的研磨222

8.6.4 電瓷的膠裝223

思考題與習題223

參考文獻225

前言

無機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。它是一個龐大的材料家族。在這個材料家族中，既有以傳統陶瓷為代表的古老材料，也有以功能材料為標誌的新型材料。將這個家族所有成員的製備工藝彙編於一本書中，這是一個獨特而艱巨的任務。自2001年湖南大學材料科學與工程學院成立以來，從全校相關專業匯聚起來的材料科學與工程專業採取了按大類招生、寬口徑培養的方式進行人才培養探索。相應地，也將原來的“陶瓷工藝學”、“玻璃工藝學”、“水泥工藝學”、“碳素工藝學”、“特種陶瓷”等課程整合成了“無機非金屬材料製備工藝原理”，作為無機非金屬材料專業的專業核心課。本書的編寫，就是根據這一教學思路進行的，反映了數十年來這門課程的教學研究過程與教學改革成果。這種寬口徑人才培養方式，也得到了無機非金屬材料教學指導委員會的認可。該書被批准為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。

本書的編寫依據教育部高等學校材料科學與工程專業教學指導委員會無機非金屬材料專業分委員會編制的《材料科學與工程專業規範》及《無機非金屬材料專業規範》，結合了材料學科的相關教學改革成果。其突出特點是將無機非金屬材料的製備過程當成一個整體，以其製造工藝過程為線索，介紹了這個家族材料的製備過程。全書分為8章,包括無機非金屬材料的含義及演化、原料、配方、配合料的製備、成型、乾燥、燒成及後加工等。相應的細節問題則以實例的方式穿插地介紹於各章節中。本書力求突出重點，彰顯特色，嘗試將無機非金屬材料的工學問題置於材料科學與工程領域的巨觀角度來探討。

本書由李玉平、高朋召編，研究生莊鵬、王志雲、公偉偉等人協助收集了相關材料並繪製了書中的插圖。

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！由於作者學識淺陋，書中的不妥和遺漏之處，敬請讀者不吝指正。

插圖

燒成溫度是指瓷坯在燒成時獲得最優性質相應的溫度，即操作時的止火溫度。實際上要使全窯穩定在某一溫度上是困難的，所以止火溫度是指一個允許的溫度範圍。坯體性質開始達到其技術指標時的溫度為其上限值。坯體的燒成溫度先是根據坯體的收縮率和氣孔率的變化及其燒結情況確定其燒成範圍，最後將產品在生產窯中試燒，測定產品的性能後確定。

插圖

燒成溫度的高低與坯體的組成、燒成溫度的寬窄、製品的質量要求、升溫速度等因素有關。從物理化學變化過程來看，燒成溫度取決於坯體內液相和晶相的比例及升溫時液相黏度的變化。液相既可填充氣孔，使坯體緻密，又可促進晶相的生成和發育，使製品具有必要的機械、電氣和化學性能。但溫度過高，液相量過多，或液相黏度下降很大，則使坯體發生高溫變形和形成大氣泡，且使莫來石的晶粒粗大，數量減少，瓷的組織結構均勻性破壞，機電性能反而變差。各類產品的配方，細度不同，在同一溫度下的液相黏度都不同，因此，各類產品的止火溫度也不一樣。