四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件

第5章（自學(xué)）SichuanUniversity1FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)第5章（自學(xué)）SichuanUniversity1Fund本章主要對金屬材料（Metals）、無機(jī)非金屬材（InorganicNonmetallic）、高分子材料（Polymer）的制備原理及方法，成型加工性作主要闡述。

第五章材料的制備與成型加工

（FabricationandProcessingofMaterials）本章主要對金屬材料（Metals）、無機(jī)非5-1材料制備原理及方法5-2材料的成型加工性第五章內(nèi)容目錄5-1材料制備原理及方法5-2材料的成型加工性第五章5-1材料制備原理及方法5-1材料制備原理及方法金屬材料的制備主要介紹鐵的制備、鋼的制備、非鐵合金（銅的制備、鋁的制備）的制備5-1-1

金屬材料的制備金屬材料的制備主要介紹鐵的制備、鋼的制備、非鐵磁鐵礦(Fe3O4)、赤鐵礦(Fe2O3)、褐鐵礦(FeCO3)、菱鐵礦(Fe2O3·mH2O)①還原焦碳（C）或CO還原劑生鐵Fe（C%>2.11%）②造渣熔劑石灰石(CaCO3)錳礦石(脫O、脫S)目的有害雜質(zhì)入渣除去

有益元素進(jìn)入鐵水

鐵的制備磁鐵礦(Fe3O4)、赤鐵礦(Fe2O3)、①還原焦碳（①

還原反應(yīng)CO間接還原鐵的制備原理FeO+C=Fe+CO直接還原高爐下部高溫區(qū)進(jìn)行①

還原反應(yīng)CO間接還原鐵的制備原理FeO+C=F造渣反應(yīng)

造渣就是加入一定量的熔劑與礦石中脈石和焦炭中灰分作用，生成一種多氧化物的熔體。造渣過程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，應(yīng)根據(jù)礦石成分和冶煉要求，控制熔劑數(shù)量和熔煉過程，促使需要的元素進(jìn)入鐵水，讓有害雜質(zhì)進(jìn)入渣中而除去。爐渣的成分是CaO、Al2O3、SiO2、和MgO。高爐爐渣可以用作水泥原料和建筑材料，但爐渣的形成過程對提高高爐冶煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有很重要意義。造渣反應(yīng)造渣就是加入一定量的熔劑與礦石中脈石和焦高爐內(nèi)型構(gòu)造鐵的制備過程在高爐中進(jìn)行高爐內(nèi)型構(gòu)造鐵的制備過程在高爐中進(jìn)行高爐煉鐵生產(chǎn)

高爐煉鐵生產(chǎn)主要由高爐開爐，爐內(nèi)操作和爐前操作等生產(chǎn)過程組成。高爐煉鐵生產(chǎn)高爐煉鐵生產(chǎn)主要由高爐開爐，爐內(nèi)操作和鋼的制備鋼的制備基本原理：所謂鋼的制備實(shí)際上是鋼的冶煉或煉鋼。煉鋼就是通過冶煉降低生鐵中的碳和去除有害的雜質(zhì)，再根據(jù)對鋼的成分和性能要求添加適量的合金元素，煉出具有較高強(qiáng)度和塑性韌性或具有持殊性能的鋼。整個(gè)煉鋼過程是氧化和還原過程，關(guān)鍵是清除鋼水中雜質(zhì)，其中最主要的因素是造渣和除渣。鋼的制備鋼的制備基本原理：煉鋼過程：鐵水、生鐵塊、廢鋼、鐵合金C%>2.11%、Si、Mn、S、P雜質(zhì)含量較高

①雜質(zhì)氧化氧化劑（O2、FeO）②脫氧（還原）脫氧劑(硅、錳、鋁及鐵合金)③造渣熔劑（石灰、螢石、白云石）鋼：C%<2.11%，含少量Si、Mn、S、P煉鋼過程：鐵水、生鐵塊、廢鋼、鐵合金①雜質(zhì)氧化氧化劑煉鋼反應(yīng)原理：雜質(zhì)氧化

2Fe+O2—→2FeOSi+2FeO—→SiO2+2FeMn+FeO—→MnO+FeC+FeO—→Fe+CO↑2P+5FeO—→P2O5+5Fe脫氧(還原)2FeO+Si—→SiO2+FeFeO+Mn—→MnO+Fe3FeO+Al—→Al2O3+3Fe造渣除渣：與煉鐵類似氧化后鋼液中存在較多FeO，必須除去煉鋼反應(yīng)原理：雜質(zhì)氧化2Fe+O2—→2FeO脫氧鋼的制備方法鋼的制備方法有純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，平爐煉鋼和電爐煉鋼，這里主要介紹純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼（LD法）。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼原料氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼原料有金屬料(鐵水、生鐵塊、廢鋼、鐵合金)；造渣材料(石灰、螢石和白云石)；氧化劑(氧氣、鐵礦石和氧化鐵皮)；冷卻劑(皮鋼、鐵礦石、氧化鐵皮)；脫氧劑(硅、錳、餡及鐵合金)。鋼的制備方法鋼的制備方法有純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，平爐煉鋼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼

純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)工藝：傾倒兌鐵水，加廢鋼→直立加渣料→準(zhǔn)備吹煉→吹煉→停吹→一傾倒?fàn)t渣→直立加二批渣料→繼續(xù)吹煉→傾倒取樣→脫氧出鋼→澆注氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件制備原理火法煉鋼法在高溫下使銅礦石或含銅原料(精礦、焙燒或燒結(jié)塊)先熔煉成冰銅，再將其吹成粗銅。濕法冶銅法用溶劑浸泡銅礦石，使銅從礦石中浸出，再從浸出溶液中將金屬銅析出。非鐵合金的制備①銅的制備

濕法煉銅的溶液由金屬溶質(zhì)和只能溶解金屬而不溶解脈石的溶劑組成。常用的溶劑有稀硫酸、硫酸鐵溶液及碳酸銨溶液等。對于含酸性脈石的礦石，使用硫酸或硫酸鐵溶液，而含有堿性脈石的礦石，宜用碳酸銨溶液。制備原理火法煉鋼法在高溫下使銅礦石或含銅原料非鐵合金的制備硫化銅、氧化銅礦

熔煉Fe等雜質(zhì)隨熔渣除去冰銅(Cu2S)x·(FeS)y

吹煉Cu2S+3/2O2—→Cu2O+SO2

Cu2O+FeS—→Cu2S+FeO2Cu2O+Cu2S—→6Cu+SO2

粗銅（Cu%=98.5~99.5%）含少量金、銀、鉍、錫、鉛、硒、碲、溶解氣體火法煉銅法火法精煉或電解精煉

目的：①去除雜質(zhì)②提取貴金屬純銅金屬銅的制備方法硫化銅、氧化銅礦熔煉Fe等雜質(zhì)隨熔渣除去冰銅(Cu2S四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件Al2O3的制備

①濕堿法：鋁礦石+NaOH溶液2NaAlO2水溶液Al(OH)3

稀釋、過濾、結(jié)晶加Al(OH)3晶核

950~1000℃煅燒Al2O3②干堿法：鋁礦石+CaCO3+Na2CO3

1100℃

燒結(jié)

燒結(jié)塊加水稀釋沉淀雜質(zhì)

NaAlO2水溶液通入CO2

Al(OH)3

950~1000℃煅燒Al2O3Al2O3自焙電解

900℃

電解Al3++3e→Al 陰極、鋁純度達(dá)99.7%2AlO33-–6e→Al2O3+3/2O2

陽極鋁的制備Al2O3的①濕堿法：鋁礦石+NaOH溶液2NaAl四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件傳統(tǒng)上無機(jī)非金屬材料（inorganicnonmetallicmaterials）主要包括陶瓷(ceramics)、玻璃(glass)、水泥(cement)和耐火材料(firebrick)四大類.這里主要從這四種材料出發(fā)。介紹無機(jī)非金屬材料的制備原理和一般的制備方法。5-1-2

無機(jī)非金屬材料的制備傳統(tǒng)上無機(jī)非金屬材料（inorganicnonmetall陶瓷的制備原理及方法

陶瓷是無機(jī)非金屬材料中的一個(gè)重要的種類。它是指一定組成配比的礦物原料粉末或化工原料粉末成型后，經(jīng)特定的工藝使其致密化，賦予其一定的強(qiáng)度和密度及其他特殊性能的固體材料。通常陶瓷是一種多晶多相的聚集體。陶瓷的制備原理及方法陶瓷是無機(jī)非金屬四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件制備過程大體可以分為備料、成型、饒結(jié)三大部分。陶瓷制備的一般工藝過程如圖5—8所示。

制備過程大體可以分為備料、成型、饒結(jié)三大部分。陶瓷陶瓷原料天然原料

化工原料粘土類礦物長硅類礦物石英類礦物BaCO3、SiO2、TiO2、ZnO、BeO、ZrO2、Si3O4、釉料等陶瓷原料及配料陶瓷原料天然原料粘土類礦物BaCO3、SiO2、TiO2、

陶瓷原料的預(yù)處理主要是進(jìn)行淘洗，其目的是盡量除去原料中帶有的雜質(zhì)，以保證陶瓷的產(chǎn)品質(zhì)量。例如，電子陶瓷的電性能對原料中的堿金屬含量非常敏感，而堿金屬鹽基本上都是水溶性鹽，可以通過淘洗將其溶解去除。陶瓷原料的破碎通常分為粗碎、中碎和細(xì)碎。有的原料還需進(jìn)行燃燒處理。鍛燒的作用主要有三個(gè)方面：其一是使原料的晶型發(fā)生轉(zhuǎn)變，以避免物料在燒結(jié)過程產(chǎn)半晶型轉(zhuǎn)變而使瓷體產(chǎn)生裂紋；其二是利用晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和燃燒過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力使原料進(jìn)—步細(xì)化；其三是在燃燒過程中除去物料中的有害雜質(zhì)。原料的預(yù)處理與破碎陶瓷原料的預(yù)處理主要是進(jìn)行淘洗，其

坯料是指原料經(jīng)粉碎和適當(dāng)?shù)募庸ず?，能滿足成型工藝要求的均勻混合物。坯料分為注漿坯料、可塑坯料和壓制坯料三種。坯料的制備包括配料、混合、細(xì)碎、陳化、練泥等過程。

配料選擇不同的原料配比，保證坯料組成符合配方要求。

混合采用各種工藝方式使坯料混合均勻。

細(xì)碎一般采用雷蒙磨(干粉)或球磨(料漿)使坯料的細(xì)度達(dá)到0.05～0.07mm以下。

陳化將含水坯料在一定濕度和溫度下放置一定時(shí)間(數(shù)大)，使得其中的腐殖質(zhì)充分腐化。

練泥將坯料在真空裝置中反復(fù)揉制，使物料進(jìn)一步均勻．同時(shí)將坯料中的氣體排除。坯料的制備坯料是指原料經(jīng)粉碎和適當(dāng)?shù)募庸ず?，能滿足成型工藝成型方法壓制成型可塑成型

注漿成型將含水3％—7％(干壓法)或8％—15％(半干壓法)的坯料在較高的壓力下加壓形成坯體的方法利用坯料的可塑性將坯料制成一定的形狀。

成型

成型是采用一定的方法將坯料制作成為具有一定形狀和尺寸的坯體的過程。注漿成型是將具有流動(dòng)性的坯料(料漿)注入石膏模中，利用石膏的吸水性使含水量降低而固化成型成型方法壓制成型將含水3％—7％(干壓法)或8％—干燥由于成型后的坯料中含有較多的水分，直接燒結(jié)將由于水的迅速氣化使坯體內(nèi)氣壓急劇上升而開裂，故燒成前需在一定溫度下進(jìn)行干燥，便坯體中的水基本除去。排蠟干壓中加入有機(jī)塑化劑的壞體亦需在較低溫度下便塑化劑揮發(fā)除去，又稱為排膠。干燥與排蠟干燥由于成型后的坯料中含有較多的水分，直接燒結(jié)將由于水的

釉料是覆蓋在陶瓷表面上的玻璃態(tài)薄層對陶瓷起表面保護(hù)、改善性能．并使陶瓷具有光澤和色澤的作用。根據(jù)釉料的燒成溫度的不同，可以將釉料分為高溫釉和低溫釉。按照釉科的制備方法可以將釉料分為生釉和熔塊釉。施釉

釉料是覆蓋在陶瓷表面上的玻璃態(tài)薄層對陶瓷起

燒成是指坯體在高溫下發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，坯體逐漸致密化形成預(yù)期的礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)，并賦予制品預(yù)期性能的過程。燒成過程中需要嚴(yán)格控制的因素包括：升溫速度、燒成溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度、氣氛種類與氣氛壓力等。燒成燒成是指坯體在高溫下發(fā)生一系列的物理化學(xué)變

使用溫度過快的升溫速率將會(huì)使坯體受熱不均而產(chǎn)生裂紋；并使水蒸氣來不及排除坯體外，在坯體內(nèi)形成很高的氣壓而使坯體開裂。燒成溫度溫度過低，液相量不足，瓷體不能完全實(shí)現(xiàn)致密化，也不能達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度，這種情況在生產(chǎn)中稱為生燒。反之，過高的燒成溫度將使坯體因液相過量而軟化變形，這種情況在生產(chǎn)中稱為過燒。

保溫時(shí)間在達(dá)到燒成溫度后，需要一定的保溫時(shí)間來使物質(zhì)進(jìn)行遷移，以保證瓷體的致密化。

冷卻速度降溫速度越快，則溫度梯度越大，熱應(yīng)力也就越大，引起瓷體破壞的可能性相應(yīng)增加。因此，瓷體燒成后，一般要求采用較慢的降溫速度．

氣氛種類與氣氛壓力

氣固反應(yīng)進(jìn)行的程度和最終的相組成對于陶瓷的性能有著決定性的影響。使用溫度過快的升溫速率將會(huì)使坯體受熱不均而產(chǎn)生裂

主要包括表面打磨拋光、表面金屬化、膠裝附件等。陶瓷后加工主要包括表面打磨拋光、表面金屬化、膠裝附件等。陶

玻璃

其獨(dú)特的性能是國民經(jīng)濟(jì)不可缺少的基礎(chǔ)材料典型的非晶態(tài)（無定型、亞穩(wěn)態(tài)）結(jié)構(gòu)，具有降低內(nèi)能向晶態(tài)轉(zhuǎn)化趨勢成形加工過程中必須嚴(yán)格控制玻璃生成的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，以保證無定型態(tài)成形工藝要求：①熔融態(tài)粘度低；②成型后冷卻，定型速度快；③消除內(nèi)應(yīng)力。玻璃

其獨(dú)特的性能是國民經(jīng)濟(jì)不可缺少的基礎(chǔ)材料玻璃制備過程：配（備）料：主、輔原料配制。熔制成型：硅酸鹽的生成、玻璃液的形成、澄清、均化和玻璃液的冷卻即熔融成型深加工：切裁、熱處理、鋼化、夾層化、中空化、鍍膜等玻璃制備過程：四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件玻璃工藝發(fā)展公元1世紀(jì)，古羅馬人鐵管吹玻璃11-15世紀(jì)，威尼斯16-18世紀(jì)，歐洲建廠1828，法國羅賓，發(fā)明制瓶機(jī)1905，歐文斯發(fā)明自動(dòng)制瓶機(jī)，瓶玻璃機(jī)械化1925，第一臺行列式制瓶機(jī)19世紀(jì)末，拉板機(jī)—引上法1959，英國皮爾金頓公司，浮法玻璃工藝發(fā)展公元1世紀(jì)，古羅馬人鐵管吹玻璃玻璃成分及玻璃原料玻璃成分及玻璃原料

玻璃的成分為SiO2

、Na2O、K20、CaO、Mg0和Al2O3

SiO2是玻璃中最主要的成分，提供玻璃所具有的耐熱、耐壓、脆性、化學(xué)穩(wěn)定性和透明等性能。Na20和K20的引入能降低玻璃的粘度，有利于熔化和成型，CaO和Mg0的引入可以避免玻璃的析晶，提高化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。Al2O3能降低玻璃的析晶趨勢，同時(shí)提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。

玻璃的成分為SiO2、Na2O、K20、Ca

主要原料引入SiO2的原料(硅源原料)、引入Al2O3的原料(鋁源原料)、引入CaO和Mg0的原料(鈣源和鎂源原料)和引人Na2O的原料。

輔助原料澄清劑、著色劑、脫色劑、還原劑、乳濁劑、助熔劑等。主要原料引入SiO2的原料(硅源原料)、引入Al2

配合料的制備

配合料的制備過程主要包括原料選擇與計(jì)算、原料加工及配合料的混合等。玻璃的熔制根據(jù)原料在過程中的不同變化可以將玻璃的熔制過程分為硅酸鹽形成、玻璃形成、玻璃液澄清、玻璃液均化和玻璃液冷卻等五個(gè)階段。配合料的制備配合料的制備過程主要包括原料選擇與玻璃成型加工方法浮法（平板玻璃）吹制法（空心制品）壓制法（玻璃容器）壓延法（壓花玻璃）澆鑄法（光學(xué)玻璃）焊接法（玻璃儀器）玻璃成型加工方法浮法（平板玻璃）四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件

玻璃的退火根據(jù)退火原理，退火工藝可以分為四個(gè)階段：加熱階段、均熱階段、慢冷階段和快冷階段。

平板玻璃的深加工

隨著對玻璃性能要求的日益提高，平板玻璃的一次產(chǎn)品已不能滿足要求，需對其進(jìn)行一定的深加工以使其具有特定的性能。

玻璃的退火根據(jù)退火原理，退火工藝可以分為四個(gè)階段：玻璃的鋼化物理鋼化風(fēng)鋼化液體鋼化化學(xué)鋼化玻璃的鋼化物理鋼化風(fēng)鋼化液體鋼化化學(xué)鋼化水硬性無機(jī)膠凝材料的統(tǒng)稱，屬無機(jī)粉體材料。按活性礦物成份可分為：硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫酸鹽水泥和氟鋁酸鹽水泥等，其中硅酸鹽水泥用量最大。水硬性來自活性礦物成份的水化和水解反應(yīng)。按用途和性能可分為：通用、專用、特種三大類。水泥的制備原理及方法水硬性無機(jī)膠凝材料的統(tǒng)稱，屬無機(jī)粉體材料。按活性礦物成份可分五大水泥硅酸鹽水泥：熟料+石膏普通硅酸鹽水泥：熟料+石膏+<15%礦渣水泥：熟料+石膏+礦渣20-70%粉煤灰水泥：熟料+石膏+粉煤灰20-40%火山灰水泥：熟料+石膏+火山灰20-50%五大水泥硅酸鹽水泥：熟料硅酸鹽水泥活性成份硅酸三鈣

3CaO·SiO2(C3S) 44~62%硅酸二鈣

2CaO·SiO2(C2S) 18~30%鋁酸三鈣

3CaO·Al2O3(C3A)5~12%鐵鋁酸四鈣

4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)10~18%硅酸鹽水泥及生產(chǎn)工藝硅酸鹽水泥硅酸三鈣3CaO·SiO2(C3S由堿性CaO與酸性氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3在高溫下反應(yīng)而成硅酸鹽水泥由石灰石、泥灰石、白堊等提供CaOSiO2、Al2O3、Fe2O3由黃土、粘土、頁巖、粉煤灰、煤酐石等提供由堿性CaO與酸性氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3在高四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝見圖5-11，可概況為“兩磨一燒”煅燒過程中，生料經(jīng)歷干燥脫水、碳酸鹽分解、氧化物間高溫與液相反應(yīng)、快速冷卻等復(fù)雜的物化過程而成熟料泥的凝結(jié)硬化（水化）也是一復(fù)雜的物化過程，石膏的加入可緩凝硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝見圖5-11，可概況為“兩磨一燒”煅燒耐火材料耐火溫度不低于1580℃的無機(jī)非金屬材料耐火材料的制備原理及方法耐火溫度普通（1580~1770℃）高級（1770~2000℃）特種（2000℃以上）耐火材料耐火溫度不低于1580℃的無機(jī)非金屬材料耐火材料的

耐火材料的成分主要成分SiO2為主Al2O3及Cr2O3為主MgO和CaO為主耐火材料的成分主要成分SiO2為主耐火材料的生產(chǎn)工藝耐火材料的生產(chǎn)工藝高溫使用性能耐火度高溫荷重變形溫度高溫體積穩(wěn)定性抗熱震穩(wěn)定性抗渣性耐真空性高溫使用性能耐火度制備的三個(gè)層次聚合物合成（Synthesisofpolymer）聚合物、粒、粉、塊料的制備（Fabricationofpolymer）聚合物成型加工（Processingofpolymer）各層次高分子制備過程示意圖見圖5-135-1-2

高分子材料的制備制備的三個(gè)層次聚合物合成各層次高分子制備過程示意圖見圖5-1四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件聚合物合成①原料精制：蒸餾、重結(jié)晶、堿洗等，以保證單體純度②聚合聚合機(jī)理實(shí)施方法：本體、溶液懸浮、乳液、熔融、界面、固相鏈鎖：自由基、陽離子、陰離子、配位催化逐步：縮聚、加聚③聚合物分離：真空揮發(fā)、凝聚、分離、離心分離等，脫殘留單體、溶劑、分離雜質(zhì)，以獲得較純凈聚合物④后處理：洗滌、干燥、造粒聚合物合成①原料精制：蒸餾、重結(jié)晶、堿洗等，以保證單體純四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件5-1材料制備原理及方法5-2材料的成型加工性5-1材料制備原理及方法5-2材料的成型加工性5-2材料的成型加工性5-2材料的成型加工性鑄造（Casting）鍛造（Forging）輥（滾）軋（Rolling）擠壓（Extrusion）拉拔（Drawing）焊接（Welding）粉末冶金（PowderMetallurgy）熱處理（Thermaltretment）切削（Cutting）金屬材料成型加工

(ProcessingofMetals)5-2-1

金屬材料的加工工藝性鑄造（Casting）金屬材料成型加工(Processi鑄造性熔融流動(dòng)性（螺旋試樣法測定）鑄型充填條件：鑄型阻力、蓄熱保溫（熱交換）能力收縮性：液態(tài)收縮、凝固收縮、固體收縮，易引起鑄件缺陷（如縮孔、縮松、裂紋、變形等）鑄造性熔融流動(dòng)性（螺旋試樣法測定）可鍛性：

壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)零件難易程度鍛造、輥軋、擠壓、拉拔①金屬的塑性變形性化學(xué)成份組織結(jié)構(gòu)②變形抗力③變形條件變形溫度變形速度應(yīng)力狀態(tài)可鍛性：壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)零件難易程度鍛造、輥軋、①金屬可焊性：

指金屬在一定焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式下，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。同一種金屬材料，采用不同焊接方法和焊接材料，其可焊性不同。常用焊接方法：①手工電弧焊；②埋弧自動(dòng)焊；③氬弧焊；④電渣焊；⑤CO2氣體保護(hù)焊；⑥電阻焊（點(diǎn)焊、對焊；縫焊）；⑦釬焊?？珊感裕褐附饘僭谝欢ê附臃椒?、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式切削加工性(車、銑、刨、鉆)取決于多種因素硬度切削阻力切屑的形狀與形成導(dǎo)熱性顯微組織結(jié)構(gòu)切削加工性硬度金屬材料熱處理，可改變其晶相組織結(jié)構(gòu)，從而改變其性能。退火（annealing）處理熱處理?xiàng)l件：①熱處理溫度；②保溫時(shí)間；③冷卻速度①松弛內(nèi)應(yīng)力（relievestresses）;②提高延展性(ductility)、改變硬度(toughness);③產(chǎn)生特殊組織結(jié)構(gòu)（specificmicrostructure）金屬材料熱處理，可改變其晶相組織結(jié)構(gòu)，退火（新日鐵鋼鐵生產(chǎn)流程新日鐵鋼鐵生產(chǎn)流程5-2-2聚合物的成型加工特性及成型加工方法聚合物的加工特性

熔融特性：聚合物固有的低導(dǎo)熱性、低耐熱性、低穩(wěn)定性和高熱敏性，使傳統(tǒng)導(dǎo)熱加熱熔融方式不再適應(yīng)。而主要依靠“粘性耗散發(fā)熱（摩擦熱）”方式熔融。

5-2-2聚合物的成型加工特性及成型加工方法聚合物的加工流動(dòng)特性a)通過若干鏈段運(yùn)動(dòng)使大分子重心位移，產(chǎn)生流動(dòng)b)鏈段的取向、長鏈分子的纏結(jié)決定其“非牛頓流體性質(zhì)”c)大分子的粘彈行為和法向應(yīng)力，決定了聚合物熔體的“離模膨脹”現(xiàn)象或“末端效應(yīng)”，常引起尺寸變形流動(dòng)特性影響因素：

聚合物大分子鏈結(jié)構(gòu)、分子量及外力高聚物的黏流溫度及成型溫度影響因素：聚合物大分子鏈結(jié)構(gòu)、分子量及外力高聚物的黏流溫度聚合物加工中的結(jié)構(gòu)變化

混合—熔融—流動(dòng)（變形）—固化定型—后處理五階段伴有一次結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、織態(tài)結(jié)構(gòu)的變化或轉(zhuǎn)變。聚合過程中會(huì)發(fā)生結(jié)晶、取向、降解、交聯(lián)等結(jié)構(gòu)的變化。聚合物加工中的結(jié)構(gòu)變化混合—熔融—流動(dòng)（變形）—固化定型—聚合物加工的基本工藝過程聚合物材料的配制物料的初混合Tm以下、低剪切、簡單混合，增加物料分散或無序程度，設(shè)備有低速捏合機(jī)和高速混合機(jī)兩類，見圖5-39物料熔融混合

高剪切下熔融混合，進(jìn)一步分散均勻，逐出揮發(fā)物，設(shè)備有雙輥開煉機(jī)、密煉機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)等。聚合物加工的基本工藝過程物料的初混合Tm以下、低剪切、簡單混熱塑性聚合物熔體(PolymerViocousLiquid)成型方法

a.

擠出成型（ExtrusionMolding）圖5-41，42b.

注射成型（InjectionMolding）圖5-43，44c.

模壓與傳遞模塑（CompressionandTransferMolding） 圖5-45d.

壓延成型圖5-46e.

熱成型（HeatMolding）圖5-47f.

中空吹塑成型（BlowMolding）圖5-48g.

澆鑄成型（Casting）h.熔融紡絲（MeltSpinning）圖5-49聚合物材料的成型熱塑性聚合物熔體(PolymerViocousLiqui熱固性(thermosettingplastics)成型方法可沿用熱塑性聚合物類似的成型方法，但有其特點(diǎn)：a.

化學(xué)交聯(lián)固化，而非冷卻凝固b.

固化反應(yīng)需一定溫度、時(shí)間和壓力c.

固化產(chǎn)物不熔、不溶、不可逆d.

固化行為決定其工藝性和工藝參數(shù)熱固性(thermosettingplastics)成型方高分子溶液的加工成型

高分子溶液的加工通常涉及濃度在15％以上的高分子濃溶液

溶融紡絲

把熔融的聚合物通過噴絲頭后再冷卻固化制成，如尼龍(聚酰胺)和滌綸(對苯二甲酸乙二醇酪)等合成纖維。

熔液紡絲對于分解溫度較低的高聚物先把它們?nèi)芙庠谶m當(dāng)?shù)娜軇┲校纬蓾馊芤?，然后由噴絲孔擠出制成細(xì)流，經(jīng)除去溶劑凝固后制成，如聚丙烯睛和聚氯乙烯等。高分子溶液的加工成型

流延工藝是制造高聚物薄膜和薄片的一種方法，它是將高聚物溶液，從料斗控制門的窄縫中，均勻地流到不斷向前移動(dòng)的金屬帶上，在溶劑蒸發(fā)后即可得到高聚物薄膜。做電影膠卷的醋酸纖維片基即用此法制得。流延工藝是制造高聚物薄膜和薄片的一種方法，它是將其他成型加工工藝

切削加工

凡是切削金屬材料的工藝方法，均可用于高聚物材料的加工，如車削、銑削、刨削、鉆削、鏗兒及據(jù)、鈔等。其他成型加工工藝焊接和粘接

熔融粘接(亦稱焊接)。將被連接的兩制件的結(jié)合處加熱全熔融態(tài)，使焊縫熔合在一起，冷卻后即焊成。這種方法只適用于熱塑性高聚物材料。

溶劑粘接

將被連接的兩制件結(jié)合處涂以適當(dāng)?shù)娜軇?，使兩制件結(jié)合處均發(fā)生溶脹和軟化，適當(dāng)加壓使兩制件緊緊貼合在—起，待溶劑揮發(fā)，兩制件便粘接在一起。

粘合劑粘接在兩被連接的制件之間涂上適當(dāng)?shù)恼澈蟿空衬z層把制件連接在在一起。焊接和粘接83寫在最后成功的基礎(chǔ)在于好的學(xué)習(xí)習(xí)慣Thefoundationofsuccessliesingoodhabits83寫在最后成功的基礎(chǔ)在于好的學(xué)習(xí)習(xí)慣謝謝聆聽·學(xué)習(xí)就是為了達(dá)到一定目的而努力去干,是為一個(gè)目標(biāo)去戰(zhàn)勝各種困難的過程,這個(gè)過程會(huì)充滿壓力、痛苦和挫折LearningIsToAchieveACertainGoalAndWorkHard,IsAProcessToOvercomeVariousDifficultiesForAGoal謝謝聆聽LearningIsToAchieveAC84第5章（自學(xué)）SichuanUniversity85FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)第5章（自學(xué)）SichuanUniversity1Fund本章主要對金屬材料（Metals）、無機(jī)非金屬材（InorganicNonmetallic）、高分子材料（Polymer）的制備原理及方法，成型加工性作主要闡述。

第五章材料的制備與成型加工

（FabricationandProcessingofMaterials）本章主要對金屬材料（Metals）、無機(jī)非5-1材料制備原理及方法5-2材料的成型加工性第五章內(nèi)容目錄5-1材料制備原理及方法5-2材料的成型加工性第五章5-1材料制備原理及方法5-1材料制備原理及方法金屬材料的制備主要介紹鐵的制備、鋼的制備、非鐵合金（銅的制備、鋁的制備）的制備5-1-1

金屬材料的制備金屬材料的制備主要介紹鐵的制備、鋼的制備、非鐵磁鐵礦(Fe3O4)、赤鐵礦(Fe2O3)、褐鐵礦(FeCO3)、菱鐵礦(Fe2O3·mH2O)①還原焦碳（C）或CO還原劑生鐵Fe（C%>2.11%）②造渣熔劑石灰石(CaCO3)錳礦石(脫O、脫S)目的有害雜質(zhì)入渣除去

有益元素進(jìn)入鐵水

鐵的制備磁鐵礦(Fe3O4)、赤鐵礦(Fe2O3)、①還原焦碳（①

還原反應(yīng)CO間接還原鐵的制備原理FeO+C=Fe+CO直接還原高爐下部高溫區(qū)進(jìn)行①

還原反應(yīng)CO間接還原鐵的制備原理FeO+C=F造渣反應(yīng)

造渣就是加入一定量的熔劑與礦石中脈石和焦炭中灰分作用，生成一種多氧化物的熔體。造渣過程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，應(yīng)根據(jù)礦石成分和冶煉要求，控制熔劑數(shù)量和熔煉過程，促使需要的元素進(jìn)入鐵水，讓有害雜質(zhì)進(jìn)入渣中而除去。爐渣的成分是CaO、Al2O3、SiO2、和MgO。高爐爐渣可以用作水泥原料和建筑材料，但爐渣的形成過程對提高高爐冶煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有很重要意義。造渣反應(yīng)造渣就是加入一定量的熔劑與礦石中脈石和焦高爐內(nèi)型構(gòu)造鐵的制備過程在高爐中進(jìn)行高爐內(nèi)型構(gòu)造鐵的制備過程在高爐中進(jìn)行高爐煉鐵生產(chǎn)

高爐煉鐵生產(chǎn)主要由高爐開爐，爐內(nèi)操作和爐前操作等生產(chǎn)過程組成。高爐煉鐵生產(chǎn)高爐煉鐵生產(chǎn)主要由高爐開爐，爐內(nèi)操作和鋼的制備鋼的制備基本原理：所謂鋼的制備實(shí)際上是鋼的冶煉或煉鋼。煉鋼就是通過冶煉降低生鐵中的碳和去除有害的雜質(zhì)，再根據(jù)對鋼的成分和性能要求添加適量的合金元素，煉出具有較高強(qiáng)度和塑性韌性或具有持殊性能的鋼。整個(gè)煉鋼過程是氧化和還原過程，關(guān)鍵是清除鋼水中雜質(zhì)，其中最主要的因素是造渣和除渣。鋼的制備鋼的制備基本原理：煉鋼過程：鐵水、生鐵塊、廢鋼、鐵合金C%>2.11%、Si、Mn、S、P雜質(zhì)含量較高

①雜質(zhì)氧化氧化劑（O2、FeO）②脫氧（還原）脫氧劑(硅、錳、鋁及鐵合金)③造渣熔劑（石灰、螢石、白云石）鋼：C%<2.11%，含少量Si、Mn、S、P煉鋼過程：鐵水、生鐵塊、廢鋼、鐵合金①雜質(zhì)氧化氧化劑煉鋼反應(yīng)原理：雜質(zhì)氧化

2Fe+O2—→2FeOSi+2FeO—→SiO2+2FeMn+FeO—→MnO+FeC+FeO—→Fe+CO↑2P+5FeO—→P2O5+5Fe脫氧(還原)2FeO+Si—→SiO2+FeFeO+Mn—→MnO+Fe3FeO+Al—→Al2O3+3Fe造渣除渣：與煉鐵類似氧化后鋼液中存在較多FeO，必須除去煉鋼反應(yīng)原理：雜質(zhì)氧化2Fe+O2—→2FeO脫氧鋼的制備方法鋼的制備方法有純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，平爐煉鋼和電爐煉鋼，這里主要介紹純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼（LD法）。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼原料氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼原料有金屬料(鐵水、生鐵塊、廢鋼、鐵合金)；造渣材料(石灰、螢石和白云石)；氧化劑(氧氣、鐵礦石和氧化鐵皮)；冷卻劑(皮鋼、鐵礦石、氧化鐵皮)；脫氧劑(硅、錳、餡及鐵合金)。鋼的制備方法鋼的制備方法有純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，平爐煉鋼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼

純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)工藝：傾倒兌鐵水，加廢鋼→直立加渣料→準(zhǔn)備吹煉→吹煉→停吹→一傾倒?fàn)t渣→直立加二批渣料→繼續(xù)吹煉→傾倒取樣→脫氧出鋼→澆注氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件制備原理火法煉鋼法在高溫下使銅礦石或含銅原料(精礦、焙燒或燒結(jié)塊)先熔煉成冰銅，再將其吹成粗銅。濕法冶銅法用溶劑浸泡銅礦石，使銅從礦石中浸出，再從浸出溶液中將金屬銅析出。非鐵合金的制備①銅的制備

濕法煉銅的溶液由金屬溶質(zhì)和只能溶解金屬而不溶解脈石的溶劑組成。常用的溶劑有稀硫酸、硫酸鐵溶液及碳酸銨溶液等。對于含酸性脈石的礦石，使用硫酸或硫酸鐵溶液，而含有堿性脈石的礦石，宜用碳酸銨溶液。制備原理火法煉鋼法在高溫下使銅礦石或含銅原料非鐵合金的制備硫化銅、氧化銅礦

熔煉Fe等雜質(zhì)隨熔渣除去冰銅(Cu2S)x·(FeS)y

吹煉Cu2S+3/2O2—→Cu2O+SO2

Cu2O+FeS—→Cu2S+FeO2Cu2O+Cu2S—→6Cu+SO2

粗銅（Cu%=98.5~99.5%）含少量金、銀、鉍、錫、鉛、硒、碲、溶解氣體火法煉銅法火法精煉或電解精煉

目的：①去除雜質(zhì)②提取貴金屬純銅金屬銅的制備方法硫化銅、氧化銅礦熔煉Fe等雜質(zhì)隨熔渣除去冰銅(Cu2S四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件Al2O3的制備

①濕堿法：鋁礦石+NaOH溶液2NaAlO2水溶液Al(OH)3

稀釋、過濾、結(jié)晶加Al(OH)3晶核

950~1000℃煅燒Al2O3②干堿法：鋁礦石+CaCO3+Na2CO3

1100℃

燒結(jié)

燒結(jié)塊加水稀釋沉淀雜質(zhì)

NaAlO2水溶液通入CO2

Al(OH)3

950~1000℃煅燒Al2O3Al2O3自焙電解

900℃

電解Al3++3e→Al 陰極、鋁純度達(dá)99.7%2AlO33-–6e→Al2O3+3/2O2

陽極鋁的制備Al2O3的①濕堿法：鋁礦石+NaOH溶液2NaAl四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件傳統(tǒng)上無機(jī)非金屬材料（inorganicnonmetallicmaterials）主要包括陶瓷(ceramics)、玻璃(glass)、水泥(cement)和耐火材料(firebrick)四大類.這里主要從這四種材料出發(fā)。介紹無機(jī)非金屬材料的制備原理和一般的制備方法。5-1-2

無機(jī)非金屬材料的制備傳統(tǒng)上無機(jī)非金屬材料（inorganicnonmetall陶瓷的制備原理及方法

陶瓷是無機(jī)非金屬材料中的一個(gè)重要的種類。它是指一定組成配比的礦物原料粉末或化工原料粉末成型后，經(jīng)特定的工藝使其致密化，賦予其一定的強(qiáng)度和密度及其他特殊性能的固體材料。通常陶瓷是一種多晶多相的聚集體。陶瓷的制備原理及方法陶瓷是無機(jī)非金屬四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件制備過程大體可以分為備料、成型、饒結(jié)三大部分。陶瓷制備的一般工藝過程如圖5—8所示。

制備過程大體可以分為備料、成型、饒結(jié)三大部分。陶瓷陶瓷原料天然原料

化工原料粘土類礦物長硅類礦物石英類礦物BaCO3、SiO2、TiO2、ZnO、BeO、ZrO2、Si3O4、釉料等陶瓷原料及配料陶瓷原料天然原料粘土類礦物BaCO3、SiO2、TiO2、

陶瓷原料的預(yù)處理主要是進(jìn)行淘洗，其目的是盡量除去原料中帶有的雜質(zhì)，以保證陶瓷的產(chǎn)品質(zhì)量。例如，電子陶瓷的電性能對原料中的堿金屬含量非常敏感，而堿金屬鹽基本上都是水溶性鹽，可以通過淘洗將其溶解去除。陶瓷原料的破碎通常分為粗碎、中碎和細(xì)碎。有的原料還需進(jìn)行燃燒處理。鍛燒的作用主要有三個(gè)方面：其一是使原料的晶型發(fā)生轉(zhuǎn)變，以避免物料在燒結(jié)過程產(chǎn)半晶型轉(zhuǎn)變而使瓷體產(chǎn)生裂紋；其二是利用晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和燃燒過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力使原料進(jìn)—步細(xì)化；其三是在燃燒過程中除去物料中的有害雜質(zhì)。原料的預(yù)處理與破碎陶瓷原料的預(yù)處理主要是進(jìn)行淘洗，其

坯料是指原料經(jīng)粉碎和適當(dāng)?shù)募庸ず螅軡M足成型工藝要求的均勻混合物。坯料分為注漿坯料、可塑坯料和壓制坯料三種。坯料的制備包括配料、混合、細(xì)碎、陳化、練泥等過程。

配料選擇不同的原料配比，保證坯料組成符合配方要求。

混合采用各種工藝方式使坯料混合均勻。

細(xì)碎一般采用雷蒙磨(干粉)或球磨(料漿)使坯料的細(xì)度達(dá)到0.05～0.07mm以下。

陳化將含水坯料在一定濕度和溫度下放置一定時(shí)間(數(shù)大)，使得其中的腐殖質(zhì)充分腐化。

練泥將坯料在真空裝置中反復(fù)揉制，使物料進(jìn)一步均勻．同時(shí)將坯料中的氣體排除。坯料的制備坯料是指原料經(jīng)粉碎和適當(dāng)?shù)募庸ず?，能滿足成型工藝成型方法壓制成型可塑成型

注漿成型將含水3％—7％(干壓法)或8％—15％(半干壓法)的坯料在較高的壓力下加壓形成坯體的方法利用坯料的可塑性將坯料制成一定的形狀。

成型

成型是采用一定的方法將坯料制作成為具有一定形狀和尺寸的坯體的過程。注漿成型是將具有流動(dòng)性的坯料(料漿)注入石膏模中，利用石膏的吸水性使含水量降低而固化成型成型方法壓制成型將含水3％—7％(干壓法)或8％—干燥由于成型后的坯料中含有較多的水分，直接燒結(jié)將由于水的迅速氣化使坯體內(nèi)氣壓急劇上升而開裂，故燒成前需在一定溫度下進(jìn)行干燥，便坯體中的水基本除去。排蠟干壓中加入有機(jī)塑化劑的壞體亦需在較低溫度下便塑化劑揮發(fā)除去，又稱為排膠。干燥與排蠟干燥由于成型后的坯料中含有較多的水分，直接燒結(jié)將由于水的

釉料是覆蓋在陶瓷表面上的玻璃態(tài)薄層對陶瓷起表面保護(hù)、改善性能．并使陶瓷具有光澤和色澤的作用。根據(jù)釉料的燒成溫度的不同，可以將釉料分為高溫釉和低溫釉。按照釉科的制備方法可以將釉料分為生釉和熔塊釉。施釉

釉料是覆蓋在陶瓷表面上的玻璃態(tài)薄層對陶瓷起

燒成是指坯體在高溫下發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，坯體逐漸致密化形成預(yù)期的礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)，并賦予制品預(yù)期性能的過程。燒成過程中需要嚴(yán)格控制的因素包括：升溫速度、燒成溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度、氣氛種類與氣氛壓力等。燒成燒成是指坯體在高溫下發(fā)生一系列的物理化學(xué)變

使用溫度過快的升溫速率將會(huì)使坯體受熱不均而產(chǎn)生裂紋；并使水蒸氣來不及排除坯體外，在坯體內(nèi)形成很高的氣壓而使坯體開裂。燒成溫度溫度過低，液相量不足，瓷體不能完全實(shí)現(xiàn)致密化，也不能達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度，這種情況在生產(chǎn)中稱為生燒。反之，過高的燒成溫度將使坯體因液相過量而軟化變形，這種情況在生產(chǎn)中稱為過燒。

保溫時(shí)間在達(dá)到燒成溫度后，需要一定的保溫時(shí)間來使物質(zhì)進(jìn)行遷移，以保證瓷體的致密化。

冷卻速度降溫速度越快，則溫度梯度越大，熱應(yīng)力也就越大，引起瓷體破壞的可能性相應(yīng)增加。因此，瓷體燒成后，一般要求采用較慢的降溫速度．

氣氛種類與氣氛壓力

氣固反應(yīng)進(jìn)行的程度和最終的相組成對于陶瓷的性能有著決定性的影響。使用溫度過快的升溫速率將會(huì)使坯體受熱不均而產(chǎn)生裂

主要包括表面打磨拋光、表面金屬化、膠裝附件等。陶瓷后加工主要包括表面打磨拋光、表面金屬化、膠裝附件等。陶

玻璃

其獨(dú)特的性能是國民經(jīng)濟(jì)不可缺少的基礎(chǔ)材料典型的非晶態(tài)（無定型、亞穩(wěn)態(tài)）結(jié)構(gòu)，具有降低內(nèi)能向晶態(tài)轉(zhuǎn)化趨勢成形加工過程中必須嚴(yán)格控制玻璃生成的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，以保證無定型態(tài)成形工藝要求：①熔融態(tài)粘度低；②成型后冷卻，定型速度快；③消除內(nèi)應(yīng)力。玻璃

其獨(dú)特的性能是國民經(jīng)濟(jì)不可缺少的基礎(chǔ)材料玻璃制備過程：配（備）料：主、輔原料配制。熔制成型：硅酸鹽的生成、玻璃液的形成、澄清、均化和玻璃液的冷卻即熔融成型深加工：切裁、熱處理、鋼化、夾層化、中空化、鍍膜等玻璃制備過程：四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件玻璃工藝發(fā)展公元1世紀(jì)，古羅馬人鐵管吹玻璃11-15世紀(jì)，威尼斯16-18世紀(jì)，歐洲建廠1828，法國羅賓，發(fā)明制瓶機(jī)1905，歐文斯發(fā)明自動(dòng)制瓶機(jī)，瓶玻璃機(jī)械化1925，第一臺行列式制瓶機(jī)19世紀(jì)末，拉板機(jī)—引上法1959，英國皮爾金頓公司，浮法玻璃工藝發(fā)展公元1世紀(jì)，古羅馬人鐵管吹玻璃玻璃成分及玻璃原料玻璃成分及玻璃原料

玻璃的成分為SiO2

、Na2O、K20、CaO、Mg0和Al2O3

SiO2是玻璃中最主要的成分，提供玻璃所具有的耐熱、耐壓、脆性、化學(xué)穩(wěn)定性和透明等性能。Na20和K20的引入能降低玻璃的粘度，有利于熔化和成型，CaO和Mg0的引入可以避免玻璃的析晶，提高化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。Al2O3能降低玻璃的析晶趨勢，同時(shí)提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。

玻璃的成分為SiO2、Na2O、K20、Ca

主要原料引入SiO2的原料(硅源原料)、引入Al2O3的原料(鋁源原料)、引入CaO和Mg0的原料(鈣源和鎂源原料)和引人Na2O的原料。

輔助原料澄清劑、著色劑、脫色劑、還原劑、乳濁劑、助熔劑等。主要原料引入SiO2的原料(硅源原料)、引入Al2

配合料的制備

配合料的制備過程主要包括原料選擇與計(jì)算、原料加工及配合料的混合等。玻璃的熔制根據(jù)原料在過程中的不同變化可以將玻璃的熔制過程分為硅酸鹽形成、玻璃形成、玻璃液澄清、玻璃液均化和玻璃液冷卻等五個(gè)階段。配合料的制備配合料的制備過程主要包括原料選擇與玻璃成型加工方法浮法（平板玻璃）吹制法（空心制品）壓制法（玻璃容器）壓延法（壓花玻璃）澆鑄法（光學(xué)玻璃）焊接法（玻璃儀器）玻璃成型加工方法浮法（平板玻璃）四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件

玻璃的退火根據(jù)退火原理，退火工藝可以分為四個(gè)階段：加熱階段、均熱階段、慢冷階段和快冷階段。

平板玻璃的深加工

隨著對玻璃性能要求的日益提高，平板玻璃的一次產(chǎn)品已不能滿足要求，需對其進(jìn)行一定的深加工以使其具有特定的性能。

玻璃的退火根據(jù)退火原理，退火工藝可以分為四個(gè)階段：玻璃的鋼化物理鋼化風(fēng)鋼化液體鋼化化學(xué)鋼化玻璃的鋼化物理鋼化風(fēng)鋼化液體鋼化化學(xué)鋼化水硬性無機(jī)膠凝材料的統(tǒng)稱，屬無機(jī)粉體材料。按活性礦物成份可分為：硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫酸鹽水泥和氟鋁酸鹽水泥等，其中硅酸鹽水泥用量最大。水硬性來自活性礦物成份的水化和水解反應(yīng)。按用途和性能可分為：通用、專用、特種三大類。水泥的制備原理及方法水硬性無機(jī)膠凝材料的統(tǒng)稱，屬無機(jī)粉體材料。按活性礦物成份可分五大水泥硅酸鹽水泥：熟料+石膏普通硅酸鹽水泥：熟料+石膏+<15%礦渣水泥：熟料+石膏+礦渣20-70%粉煤灰水泥：熟料+石膏+粉煤灰20-40%火山灰水泥：熟料+石膏+火山灰20-50%五大水泥硅酸鹽水泥：熟料硅酸鹽水泥活性成份硅酸三鈣

3CaO·SiO2(C3S) 44~62%硅酸二鈣

2CaO·SiO2(C2S) 18~30%鋁酸三鈣

3CaO·Al2O3(C3A)5~12%鐵鋁酸四鈣

4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)10~18%硅酸鹽水泥及生產(chǎn)工藝硅酸鹽水泥硅酸三鈣3CaO·SiO2(C3S由堿性CaO與酸性氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3在高溫下反應(yīng)而成硅酸鹽水泥由石灰石、泥灰石、白堊等提供CaOSiO2、Al2O3、Fe2O3由黃土、粘土、頁巖、粉煤灰、煤酐石等提供由堿性CaO與酸性氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3在高四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝見圖5-11，可概況為“兩磨一燒”煅燒過程中，生料經(jīng)歷干燥脫水、碳酸鹽分解、氧化物間高溫與液相反應(yīng)、快速冷卻等復(fù)雜的物化過程而成熟料泥的凝結(jié)硬化（水化）也是一復(fù)雜的物化過程，石膏的加入可緩凝硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝見圖5-11，可概況為“兩磨一燒”煅燒耐火材料耐火溫度不低于1580℃的無機(jī)非金屬材料耐火材料的制備原理及方法耐火溫度普通（1580~1770℃）高級（1770~2000℃）特種（2000℃以上）耐火材料耐火溫度不低于1580℃的無機(jī)非金屬材料耐火材料的

耐火材料的成分主要成分SiO2為主Al2O3及Cr2O3為主MgO和CaO為主耐火材料的成分主要成分SiO2為主耐火材料的生產(chǎn)工藝耐火材料的生產(chǎn)工藝高溫使用性能耐火度高溫荷重變形溫度高溫體積穩(wěn)定性抗熱震穩(wěn)定性抗渣性耐真空性高溫使用性能耐火度制備的三個(gè)層次聚合物合成（Synthesisofpolymer）聚合物、粒、粉、塊料的制備（Fabricationofpolymer）聚合物成型加工（Processingofpolymer）各層次高分子制備過程示意圖見圖5-135-1-2

高分子材料的制備制備的三個(gè)層次聚合物合成各層次高分子制備過程示意圖見圖5-1四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件聚合物合成①原料精制：蒸餾、重結(jié)晶、堿洗等，以保證單體純度②聚合聚合機(jī)理實(shí)施方法：本體、溶液懸浮、乳液、熔融、界面、固相鏈鎖：自由基、陽離子、陰離子、配位催化逐步：縮聚、加聚③聚合物分離：真空揮發(fā)、凝聚、分離、離心分離等，脫殘留單體、溶劑、分離雜質(zhì)，以獲得較純凈聚合物④后處理：洗滌、干燥、造粒聚合物合成①原料精制：蒸餾、重結(jié)晶、堿洗等，以保證單體純四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件四川大學(xué)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語Chapter-5課件5-1材料制備原理及方法5-2材料的成型加工性5-1材料制備原理及方法5-2材料的成型加工性5-2材料的成型加工性5-2材料的成型加工性鑄造（Casting）鍛造（Forging）輥（滾）軋（Rolling）擠壓（Extrusion）拉拔（Drawing）焊接（Welding）粉末冶金（PowderMetallurgy）熱處理（Thermaltretment）切削（Cutting）金屬材料成型加工

(ProcessingofMetals)5-2-1

金屬材料的加工工藝性鑄造（Casting）金屬材料成型加工(Processi鑄造性熔融流動(dòng)性（螺旋試樣法測定）鑄型充填條件：鑄型阻力、蓄熱保溫（熱交換）能力收縮性：液態(tài)收縮、凝固收縮、固體收縮，易引起鑄件缺陷（如縮孔、縮松、裂紋、變形等）鑄造性熔融流動(dòng)性（螺旋試樣法測定）可鍛性：

壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)零件難易程度鍛造、輥軋、擠壓、拉拔①金屬的塑性變形性化學(xué)成份組織結(jié)構(gòu)②變形抗力③變形條件變形溫度變形速度應(yīng)力狀態(tài)可鍛性：壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)零件難易程度鍛造、輥軋、①金屬可焊性：

指金屬在一定焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式下，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。同一種金屬材料，采用不同焊接方法和焊接材料，其可焊性不同。常用焊接方法：①手工電弧焊；②埋弧自動(dòng)焊；③氬弧焊；④電渣焊；⑤CO2氣體保護(hù)焊；⑥電阻焊（點(diǎn)焊、對焊；縫焊）；⑦釬焊?？珊感裕褐附饘僭谝欢ê附臃椒?、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式切削加工性(車、銑、刨、鉆)取決于多種因素硬度切削阻力切屑的形狀與形成導(dǎo)熱性顯微組織結(jié)構(gòu)切削加工性硬度