无机非金属 材料

一、材料的分类和特点 材料 无机非金属材料 金属材料 高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 水泥、玻璃、陶瓷 高温结构陶瓷、光导纤维 Fe 、 Cu 、 Al 、合金等

传统无机非金属材料与新型材料的比较 1 ．传统的硅酸盐材料有什么优、缺点？ 优点：抗腐蚀、耐高温； 缺点：质脆、经不起热冲击。 2 ．新型无机非金属材料有哪些特性？ ①承受高温，强度高。 ②具有光学特性。 ③具有电学特性。 ④具有生物功能。

新型无机非金属材料的特性 1. 能承受高温、强度高。 例如：氮化硅陶瓷在 1200 ℃左右的高温下， 仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机 叶片、轴承、永久性模具等。

2. 具有电学特性，一些新型无机非金属 材料可以作为半导体、导体、超导体等， 一些绝缘性材料常被用于集成电路的基 板。

3. 具有光学特性。有些新型无机非金属 材料能发出各色的光，有的能透过可见 光，有的能使红外线、雷达射线穿过。

4. 具有生物特性。有些新型无机非金属 材料强度高、无毒、不溶于水，对人体 组织有较好的适应性，可直接植入人体 内，用这类材料制成的人造牙齿、人造 骨骼，已被应用在医疗上。

新型无机非金属材料简介 高温结构陶瓷 1. 氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷（人造刚玉） 主要特 性 ①高熔点；②高硬度；③可制 成透明陶瓷；④无毒、不溶于 水，强度高；⑤对人体有较好 的适应性 主要用 途 高级耐火材料，刚玉球磨机； 高压钠灯的灯管、人造骨、人 造牙、人造心瓣膜、人造关节 等

2. 氮化硅陶瓷 主要特 性 ①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀， 高温时也抗氧化；③抗冷热冲击 而不碎裂；④耐高温且不易传热； ⑤本身具有润滑性 主要用 途 制造轴承、汽轮机叶片、机械密 封环、永久性模具等机械构件。 用于制造柴油机中发动机部件的 受热面等

陶瓷机械零件

光导纤维 光导纤维（二氧化硅） 主要特性 ①抗干扰性能好，不发生辐射； ②通讯质量好； ③质量轻、耐腐蚀 主要用途 用于通讯外，还用于医疗、信息 处理、遥测遥控等

光纤面板

光纤光缆普通电缆 信息量大，信息量大，每根光 缆上理论上可同时通过 10 亿路 电话 8 管同轴电缆每条通话 1800 路 原料来源广（石英玻璃），节 约有色金属 资源较少 质量小，每 km27g ，不怕腐蚀， 铺设方便 每 km1.6t 成本低，每 km 元左右普通光缆每 km 元 左右 性能好，抗电磁干扰保密性强 ， 能防窃听，不发生电辐射

新材料发展趋势 （ 1 ）高分子材料。资源丰富、原料广，轻质、高强，成形工艺简 易。提高工作温度是研制的重要课题。各种塑料、合成橡胶和合成 纤维将有很大发展，成为重要的新材料 （ 2 ）特种陶瓷。高强高温结构陶瓷、电工电子功能陶瓷和复合陶 瓷是新材料中普遍注重的发展方向。 （ 3 ）功能材料。这是新材料中发展很快的一个重要方向，如半导 体、激光、红外、超导、电子、磁性、发光、液晶、换能、传感材 料等，品种繁多，前景广阔。

（ 4 ）能源材料。太阳能、磁流体发电、氢能等新能源发 展，同时促进了各种高温热、储能、换能材料的发展。 （ 5 ）高性能、高强度结构材料。 （ 6 ）复合材料。纤维增强型、弥散粒子型、叠 层复合型复合材料以及碳纤维、石墨纤维、硼 纤维、金属纤维、晶须的研制发展，将使被称 为 "21 世纪材料 " 复合材料更放光彩。 （ 7 ）金属新材料。非晶态金属 ( 金属玻璃 ) 、记 忆合金、防振合金、超导合金和金属氢等。

（ 8 ）极限材料。在超高压、超高温、超低温、超高真空 等极端条件下应用和制取的各种材料。如超导、超硬、超 塑性、超弹性、超纯、超晶格膜等材料。 （ 9 ）原子分子设计材料。这是在材料科学深入研究的基 础上，对表面、非晶态、结构点阵与缺陷、固态杂质、非 平衡态、相变以及变形、断裂、磨损等领域研究探索的发 展方向，以期获得原子、分子组成结构按性能要求设计的 新材料。 （ 10 ）稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、红外、 微波、核能、特种陶瓷以及化工材料中，有奇异的性能， 稀土材料已成为重要的开发领域。我国稀土资源储量居世 界首位，因此稀土的开发对我国更为重要。

一、水泥： 1 、主要原料：粘土和石灰石 2 、主要设备：水泥回转窑 3 、生产过程：生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石 膏研成粉末得普通硅酸盐水泥 辅助原料：石膏 — 作用是调节水泥硬化速度 4 、反应原理：复杂的物理、化学变化 5 、主要成分：硅酸三钙 (3CaO SiO 2 ) 、 硅酸二钙 (2CaO SiO 2 ) 、铝酸三钙 (3CaO Al 2 O 3 ) 等 6 、主要性能：水硬性 7 、主要用途：建筑、修路。 如：水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土 水泥回转窑 2 自动化 水泥的标号

二、玻璃 1 、原 料：纯碱、石灰石和石英 2 、主要设备：玻璃熔炉 3 、生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却 Na 2 CO 3 +SiO 2 ==Na 2 SiO 3 +CO 2 ↑ CaCO 3 +SiO 2 ==CaSiO 3 +CO 2 ↑ 5 、主要成分： Na 2 SiO 3 、 CaSiO 3 、 SiO 2 （ Na 2 OCa 2 O6SiO 2 ） 6 、主要性能：玻璃态物质，没有固定的熔点，在一 定温度范围内逐渐软化。 4 、反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应 高温

6 、几种特殊玻璃 ⑴石英玻璃： 膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光 用途：化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳； 光导纤维、压电晶体等。化学仪器高压水银灯、紫外灯等的灯壳； ⑵光学玻璃： 透光性能好、有折光和色散性 ( 铅玻璃 ) 用途：眼镜片；望远镱用凹凸透镜等光学仪器 ⑶有色玻璃： 金属氧化物均匀地分散到玻璃态物 质里，使玻璃呈现特征颜色。 蓝色 (Co 2 O 3 ) 红色 (Cu 2 O) 淡绿色 (FeO) ⑷钢化玻璃： 玻璃在电炉里加热软化，再急速冷 却得钢化玻璃。

耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂 ，破碎 时无尖锐棱角不易伤人。 用途：运动器材；微波通讯器材； 玻璃纤维 玻璃在熔化状态下抽成丝成为玻璃纤维，玻璃 纤维用合成树脂一层层胶合压制成一定形状，并在 加压下加热固化，形成玻璃钢，强度大如钢，比钢 轻。玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、 隔热、吸声、防虫蛀等。 乌克兰撑竿跳运动员布勃卡于 1957 年以 6.14m 的优 异成绩打破 4.78m 的世界记录，就是玻璃钢的功劳。 注意：有机玻璃、水玻璃都不是玻璃。 玻璃钢 ⑸ 与 车窗玻璃

三、陶瓷 (China) 1 、主要原料：粘土 2 、传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却 3 、反应原理：复杂的物理、化学变化 4 、主要成分：硅酸盐 5 、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、 易成型等优点。 现在，景德镇的陶瓷工艺已经完全电气化了，考 虑到环境保护、降低制作成本和提高成功率等方面因 素，不论是仿古陶瓷、艺术瓷类，还是日用陶瓷的瓷 器都在电脑的控制下用汽窑烧制而成。

６、主要种类： 土器：砖瓦 红瓦（自然冷却， Fe 2 O 3 含量较多） 青瓦 ( 淋水冷却， Fe 3 O 4 、 FeO 较 多 ) 陶器： 彩陶 江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑 瓷器： 碗盘 茶具 1 烟缸 瓷雕 1 瓷雕 2 瓷雕 3 茶具 2 收藏珍品 1 卫生瓷 炻器： 水缸、砂锅 瓷都景德镇 瓷雕 4 收藏珍品 2 注：①彩釉 ②搪瓷不属于陶瓷

水泥的标号 水泥的标号是水泥强度大小的标志，测定水 泥标号的抗压强度，系指水泥砂浆硬结 28 天后的 强度。例如检测得到 28 天后的抗压强度为 310 kg/cm 2 ，则水泥的标号定为 300 号。抗压强度为 kg/cm 2 者均算为 300 号。普通水泥有： 200 、 250 、 300 、 400 、 500 、 600 六种标号。 200 号 -300 号的可用于一些房屋建筑。 400 号以 上的可用于建筑较大的桥梁或厂房，以及一些重 要路面和制造预制构件。

水泥回转窑