硅酸鹽材料的考試題

1、1. 以長石質瓷為例，論述普通硅酸鹽陶瓷原料的種類，組成，結構.原料在陶瓷燒結中的相變特點，以及在陶瓷中的主要作用答案：陶瓷原料組成有Al2O3,SiO2,CaO,MgO,Na2O,K2O以及Fe2O3等，分為黏土類，石英類，長石類。黏土類包括高嶺石，蒙脫石，蛇紋石等，黏土類礦物為層狀結構（鋁硅酸鹽），其間可能含有吸附水，結構水等。石英，長石類為架裝結構（硅酸鹽）硅（鋁）氧四面體在三維空間形成網(wǎng)狀結構。粘土類：種類結構特點類型高嶺石Al2O3.2SiO2.2H2O1:1層狀結構，層間以氫鍵結合，晶格內(nèi)較少離子置換高嶺石類礦物多水高嶺石Al2O3.2SiO2.nH2ON=46結構同高嶺石，層間充

2、滿水（稱層間水），層間以分子鍵結合蒙脫石Al2O3.4SiO2.nH2ON22:1層狀結構，層間O-O連接力小，易形成層間水，【AlO6】中Al3+易置換蒙脫石類葉臘石Al2O3.4SiO2.H2O2：1層狀結構，層間以氫鍵結合，晶格內(nèi)無離子置換伊利石類白云母水化產(chǎn)物，結構與蒙脫石相似，層間嵌入K+，晶格結構牢固伊利石類石英類石英包括脈石英，石英砂，石英巖。脈石英的主要成分主要為SiO2，含有微量Fe2O3、Al2O3、CaO、P2O5及氣、液包裹體雜質。特點:課本作用：石英和長石在課本上 粘土： 坯體的成型是借助于粘土的可塑性，注坯泥漿則賴于粘土的細分散性而獲得良好的懸浮性與穩(wěn)定性，故配料中

3、必須用一定量的粘土。 粘土是瓷坯組成中A12O3的主要來源，是坯體耐火性質的主要依靠。 粘土富有可塑性，在瓷坯中用以對一些非可塑性原料產(chǎn)生結合能力，使瓷坯在干燥過程中避免變形與開裂的缺陷，并產(chǎn)生了強度。同時因粘土的粒子很細，而非可塑性原料的粒子較粗，二者相混，可得堆積密度很高的坯體結構。 坯泥在加熱到1000度以上時，由于脫水后粘土礦物高嶺石分解，而有莫來石結晶生成，并賦予坯體的強度。2. 硅酸鹽陶瓷配體的顯微結構特點，及燒結過程中的物象組成變化規(guī)律顯微結構：顯微鏡下觀察的陶瓷相組成的種類，形狀，大小，數(shù)量，分布及取向，各種雜質與顯微缺陷的存在形式，分布及晶界特征，主要有晶體相（殘留石英，莫來

4、石），玻璃相（長石玻璃）和氣相。3. 簡述硅酸鹽陶瓷的力學性能與結構組成之間的關系課本機械強度：陶瓷材料的世紀強度遠小于其理論強度，一般要低2個數(shù)量級，其原因在于世紀警惕中存在許多晶格缺陷和微裂紋格里菲斯微裂紋理論假設條件下的強度公式（課本）影響因素：半裂紋長度：材料中的裂紋數(shù)量，大小及其分布狀態(tài)是影響材料強度的極其重要的因素，因此，控制裂紋的數(shù)量，大小，避免裂紋集中存在是提高材料強度的重要手段。彈性模量：E與材料的化學組成，鍵強及顯微結構，氣孔有關。斷裂表面能：與材料的化學組成，鍵強，顯微結構有關晶相：晶相種類及含量：對材料強度的影響，陶瓷中SiO2，莫來石晶相可以提高胚體機械強度，莫來石含

5、量在一定范圍內(nèi)越高，強度越大斷裂強度和晶粒直徑的關系：（課本），晶粒越細，強度越高，因此控制晶粒生長尺寸對提高材料的額機械強度意義重大。晶體形貌的影響：燒結不好的普通陶瓷制品中，主晶相基本上由鱗片狀一次莫來石構成，而燒結良好的陶瓷胚體中，主晶相構成中既有鱗片狀一次莫來石，也有相當數(shù)量的針狀，粒狀二次莫來石，后者強度明顯大于前者，粗大針狀莫來石晶體的網(wǎng)狀分布對提高制品強度極為有利4. 論述無氣孔陶瓷的制備，顯微結構的演變，性能及測試方法，并舉例說明老師給的文章）制備：豬喲啊制備過程有顆粒研磨，成型，胚體干燥，燒結；要求顆粒磨細力度在1050nm之間，形成的漿體顆粒分散均勻，氣孔尺寸小于顆粒平均尺

6、寸，密度達到64%，燒結壓力大約1Mpa，燒結方法可采用熱壓燒結，熱等靜壓（200Mpa）或微波和火花等離子體燒結。例如：BaTiO3無氣孔陶瓷，原始顆粒力度在10-30nm，顆粒首先分散在有機溶劑中。通過精確的氣氛控制，多步燒結和摻雜，得到晶粒尺寸小于100nm的BaTiO3陶瓷，甚至99.9%，透光率80%，當他的含量99.999%,透光率90%。2） 加入氧化鎂摻加劑適量，可以抑制晶粒長大，提高透光度3） 氣孔存在會降低制品透光率，玻璃相含量增加，在一定程度上會增加透光度，多晶陶瓷晶相組成，晶界增多，透光率下降。4） 工藝因素，如胚料細度，燒成溫度，氛圍，燒結方法，配方組成提高燒成溫度可

7、增加玻璃相含量，有利于提高透光度。但過燒時，氣孔率增大，降低透光度?？捎脷錃鈿夥諢Y，采用熱壓熱等靜壓方法，有利于提高透光度。10. 硅酸鹽水泥孰料的化學組成，礦物組成及特特征，極其水化過程 化學組成和礦物組成（課本）特性：（課本+下面的） 鋁酸三鈣：形成固溶體和黑色中間相，水化快，凝結快，水化熱高，早期強度高，抗硫酸鹽強度高。鐵鋁酸四鈣：不純，形成固溶體c礦，水花速度在C3A，C3S之間，后期發(fā)展不如C3S，早期強度似C3A，后期能增長似C2S，水化熱較C3A低?？箾_擊性能和抗硫酸鹽性能好。水化過程：課本上各個礦物的水化方程式11. 硅酸鹽水泥在水化過程中的熱行為，礦物組成和微結構變化規(guī)律課

8、本上的圖水泥水化后的礦物組成為：二水石膏CSA，水化鋁酸鈣，鈣礬石，氫氧化鈣，水化硫鋁酸鈣，水化鐵酸鈣等。最后附圖（照相+課本上的水化含量曲線圖）12. 氣硬性膠凝材料的主要種類，結構特點及其應用性能，舉例分為石膏石灰，水玻璃石膏礦物組成為CaSO4.2H2O，CaSO4.1/2H2O，CaSO4，單斜晶系，層狀結構凝結硬化過程：CaSO4.0.5H2O+1.5H2OCaSO4.2H2O半水石膏溶解度（8g/L）二水石膏（2g/L ），二水石膏沉淀結晶生長表觀密度小，凝結塊，孔隙率大，強度較低應用：墻板，天花板，藝術裝飾品，水泥調(diào)凝劑石灰：生石灰CaO，熟石灰粉，Ca(OH)2，石灰漿：Ca(

9、OH)2.H2OCaO+H2OCa(OH)2+Q 可分為干燥硬化，碳化硬化（CaCO3，提高耐久性）應用：配制建筑礦漿，無熟料水泥，碳化水泥板水玻璃：硅酸鹽鉀水玻璃（K2.mSiO2）硅酸鹽鈉水玻璃（Na2O.nSiO2）水玻璃吸CO2形成無定形SiO2凝膠，逐漸干燥硬化，凝結硬化后粒結能力強，不燃，耐高溫，耐酸應用：涂刷材料表面，配制防水劑，土壤加固，制備氣凝膠SiO2，礦漿13. 礦物聚合材料組成結構和性能之間的關系，舉例結構組成（課本）性能：與普通硅酸鹽水泥相比，抗壓強度增加，耐酸性增加，含水率和吸水率增加。舉例：課本上的三個離子舉一個就可以。說明一下他的性能變化就可以。14. 硅酸鈣保

10、溫材料的物相組成，結構，工藝極其應用硅酸鈣保溫材料的概念（課本）、物相組成和結構（課本分類中可以看到），工藝（三種方法+制備硬硅鈣石型保溫材料的方法） 應用（課本）15. 舉例說明多孔陶瓷的主要性能和應用具有一下特性：化學穩(wěn)定性好，適用各種腐蝕環(huán)境的多孔陶瓷孔道分布較均勻，適于成型燒結耐熱性好，耐高溫，耐腐蝕，具有高度開口內(nèi)連的氣孔率具有均勻透過性，吸收能量的性能具有高的比表面積，良好的抗熱沖擊性，可控的低阻流體流動具有低密度，低質量，低熱傳導率的性能具有良好的機械強度和剛度，及變溫下的高強度由白剛玉制成的耐堿多孔陶瓷，吸水率大30%，氣孔率達50%，熱穩(wěn)定性（850度冷水）6次，耐酸耐堿度達

11、到95%，抗折強度達到37.57%應用：多孔陶瓷作為一種性能優(yōu)異，前景廣闊的新型陶瓷材料，應用廣泛，大量用于環(huán)?；?，石油冶金，醫(yī)藥及生物等領域，作為過濾分離，吸聲，隔熱，生物陶瓷及催化劑等1） 催化劑載體多孔陶瓷比表面積高，具有良好的吸附性能和活性，作為催化劑載體，可有效增加催化劑與反應物的接觸面積，提高轉化效率2） 廢氣處理多孔陶瓷耐熱，不污等，機械性能高，可加工成型，成本低，因而可用于汽車尾氣處理和有害氣體處理3） 過濾和分離氣孔陶瓷過濾面積大，耐高溫耐磨損，強度高，可用于水的凈化處理，濁類，有機溶液，煤氣等的分離，可有效的分離流體中的放射性物質4） 吸聲材料多空結構會分散聲波能量，進而吸聲。要求多孔陶瓷孔徑小，氣孔率高于60%及較高的機械強度，可用于地鐵隧道等隔音要求高的場所。