【正文】 熱膨脹性、導(dǎo)熱率、比熱容、密度、彈性、脆性等隨溫度變化的規(guī)律用戶關(guān)心的性能或性質(zhì)：機(jī)械強(qiáng)度、硬度、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、光學(xué)性能、電磁性能等常見(jiàn)玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)與物理性質(zhì)：基于玻璃無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)的基本概念，為便于比較玻璃各種物理性質(zhì)，引用一些基本結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)描述玻璃的網(wǎng)絡(luò)特性。若X表示多面體的平均非橋氧數(shù)；Y表示多面體的平均橋氧數(shù)；Z表示網(wǎng)絡(luò)形成正離子的配位數(shù)；R表示玻璃中全部氧離子與全部網(wǎng)絡(luò)形成體離子數(shù)之比，則：常見(jiàn)玻璃：硅酸鹽玻璃：石英玻璃、鈉鈣硅玻璃、鉀鋇硅玻璃（又稱鋇冕玻璃）、鈉鈣硅玻璃、鉀鋇硅玻璃主要產(chǎn)品：瓶罐玻璃、藝術(shù)玻璃、建筑玻璃、汽車(chē)玻璃、鏡片玻璃等。石英玻璃可制備高硅氧儀器特種玻璃、電光源玻璃鈉鈣硅玻璃以硅砂、純堿、石灰石等為原料采用熔融冷卻法制備。其結(jié)構(gòu)：以硅氧四面體為結(jié)構(gòu)單元向三度空間發(fā)展的無(wú)序的架狀結(jié)構(gòu)；Na+、Ca2+均勻分布于硅氧網(wǎng)絡(luò)空穴中以維持網(wǎng)絡(luò)中局部電中性。硼酸鹽玻璃：B2O3玻璃、鈉硼酸鹽玻璃、鈉硼硅酸鹽玻璃（或稱派萊克斯、安瓿玻璃）鈉硼酸鹽玻璃、鈉硼硅酸鹽玻璃主要產(chǎn)品：儀器玻璃、醫(yī)藥用玻璃、光致變色玻璃、電光源玻璃（B2O3玻璃結(jié)構(gòu)：以硼氧三角體或硼氧三元環(huán)為結(jié)構(gòu)單元，頂角相連組成向二度空間發(fā)展的層狀結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)松散并且層與層之間作用力為分子間力，這一弱鍵導(dǎo)致B2O3玻璃的一系列性能變壞，加適量Na2O后，Na2O提供的氧使硼氧三角體轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆蓸蜓踅M成的硼氧四面體，導(dǎo)致玻璃從原來(lái)的層狀結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)化為架狀結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)變得致密，部分分子引力也隨之轉(zhuǎn)化為鍵強(qiáng)較強(qiáng)的極性共價(jià)鍵，從而加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，使鈉硼酸鹽玻璃的各種物理性質(zhì)與相同條件下的B2O3玻璃相比，相應(yīng)向著相反方向變化,即發(fā)生硼反?，F(xiàn)象）新型玻璃：n 光學(xué)功能玻璃：磷酸鹽玻璃、氟化物玻璃、鋁硼酸鹽玻璃、鋁磷酸鹽玻璃、硫系玻璃、碲酸鹽玻璃n 熱學(xué)功能玻璃：Li2OAl2O3SiO2系微晶玻璃n 力學(xué)功能玻璃：Li2OAl2O3SiO2系微晶玻璃、MgOAl2O3SiO2系微晶玻璃n 生物及化學(xué)功能玻璃： MgOAl2O3TiO2SiO2系生物玻璃、Na2OCaOSiO2P2O5系生物活性玻璃；SiO2系、P2O5 系、稀土類多孔玻璃傳統(tǒng)玻璃與新玻璃材料玻璃工業(yè)新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)n 能源、材料、環(huán)保、信息、生物等五大領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)品方面：玻璃原片的生產(chǎn)向大片、薄片、厚片、白片四大類發(fā)展；研發(fā)新技術(shù)方面：從玻璃產(chǎn)品的表面和內(nèi)在改性應(yīng)用、功能等方面著手，使玻璃在強(qiáng)度、隔熱、耐火、安全、陽(yáng)光控制、隔音、自潔（環(huán)保）等功能上優(yōu)化。水泥什么是水泥？水泥是一種加入適量水后，成為塑性漿體的，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化的，并能把砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料。水泥的種類：硅酸鹽水泥鋁酸鹽水泥硫鋁酸鹽水泥氟鋁酸鹽水泥火山灰水泥硅酸鹽水泥原料：石灰石（CaO）、黏土（Al2O3SiO2）、鐵粉(Fe2O3)、煤粉、礦化劑等工藝：配料、粉磨（水泥的生料）、成球、煅燒（水泥的熟料）、粉磨、包裝。水泥的熟料和石膏→礦渣、粉煤灰、火山灰→普通水泥、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥硅酸鹽水泥的主要礦物成分：硅酸三鈣 3CaOSiO2，C3S、硅酸二鈣 2CaOSiO2，C2S、鋁酸三鈣 3CaOAl2O3，C3A、鐵鋁酸四鈣 4CaOAl2O3Fe2O3，C4AF。硅酸鹽水泥的主要礦物成分對(duì)水泥性能的影響：提高C3S可以提高水泥的強(qiáng)度，得到高強(qiáng)水泥；提高C3A，C3S，可以得到快硬水泥；降低C3A和C3S，提高C2S，可以得到中低熱水泥；提高C4AF，降C3A，可以得到道路水泥。衡量水泥性質(zhì)和質(zhì)量的指標(biāo)：密度、凝結(jié)時(shí)間、水化熱、容重、安定性、細(xì)度、強(qiáng)度、需水性。p113/p114耐火材料什么是耐火材料？耐火度不低于1580度的材料。廣泛應(yīng)用于冶金、硅酸鹽、化工、機(jī)械等領(lǐng)域的窯爐以及高溫容器的耐高溫材料。常見(jiàn)的耐火材料：耐火磚、耐火纖維、耐火混凝土耐火材料的性能指標(biāo)耐火度：材料在高溫下不熔化的性質(zhì)。荷重軟化溫度：指耐火材料在溫度和荷重的作用下抵抗變形的能力。高溫體積穩(wěn)定性：在高溫下外形體積及線度保持穩(wěn)定的能力。抗熱震性：在高溫下，溫度急劇變化不破壞的能力?？乖裕旱挚谷墼蛉廴谝呵治g的能力。耐真空性：在真空和高溫下服役的能力。第二篇：無(wú)機(jī)非金屬材料緒論，某結(jié)合力主要包括離子鍵，共價(jià)鍵或離子共價(jià)鍵混合離子。由于這些化學(xué)鍵的特點(diǎn)，例如高的鍵能和強(qiáng)大的鍵極性等，賦予了這一大類材料以高熔點(diǎn)，高強(qiáng)度，耐磨損，高硬度，耐腐蝕及抗氧化的基本屬性和寬廣的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，透光性以及良好的鐵電性，鐵磁性和壓電性等特殊性能，高溫超導(dǎo)性也是新近在這類材料上發(fā)現(xiàn)的。，隨著無(wú)機(jī)新材料的發(fā)展，無(wú)機(jī)非金屬材料已不局限于硅酸鹽還包括其他含氧酸鹽，氧化物，氮化物，碳與碳化物，硼化物，氟化物，硫系化合物，硅，鍺，ⅢV族及ⅡVI族化合物等，其形態(tài)和形狀也趨于多樣化，復(fù)合材料，薄膜，纖維，單晶和非晶材料占有越來(lái)越重要的地位。第一章 玻璃的結(jié)構(gòu) 和性質(zhì) 玻璃的結(jié)構(gòu)晶態(tài)：周期性，對(duì)稱性，幾何形態(tài)，質(zhì)點(diǎn)排列，自限性，均一性，異向性，穩(wěn)定性，遠(yuǎn)程有序。非晶態(tài)：進(jìn)程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序。玻璃的通性1）各向同性2）介穩(wěn)性：玻璃是由熔體急劇冷卻而得，由于在冷卻過(guò)程中粘度急劇增大，質(zhì)點(diǎn)來(lái)不及形成晶體的有規(guī)則排列，系統(tǒng)的內(nèi)能尚未處于最低值，從而處于介穩(wěn)態(tài)，在一定的外界條件下，它們?nèi)跃哂?自發(fā)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能較低的晶體的趨勢(shì)。3）無(wú)固定熔點(diǎn)4）性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性 無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)1）玻璃結(jié)構(gòu)與晶體一樣，具有三位方向發(fā)展的連續(xù)無(wú)序網(wǎng)架形式，硅氧四面體為最小結(jié)構(gòu)單位，但不象晶體那樣，對(duì)稱均勻地聯(lián)結(jié)成空間網(wǎng)絡(luò)（有序），而是相互不規(guī)則地聯(lián)結(jié)在一起（無(wú)序），配位數(shù)小的結(jié)構(gòu)團(tuán)構(gòu)成無(wú)限伸展的無(wú)序空間網(wǎng)絡(luò)。）玻璃中的質(zhì)點(diǎn)雖然不具有規(guī)則的格子 排列，但在大致固定的平衡位置上震動(dòng)的玻璃網(wǎng)絡(luò)中的正常離子數(shù)與晶體中的配位數(shù) 也應(yīng)該近似。）網(wǎng)絡(luò)外體的離子填充在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)空隙中，對(duì)于整體來(lái)說(shuō) 是統(tǒng)計(jì)分布的，為了使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有一定的穩(wěn)定性，這些陽(yáng)離子必須是半徑大而電荷小的。4）形成氧化物玻璃必須滿足的四條規(guī)則: A 每個(gè)氧離子應(yīng)該與不超過(guò)兩個(gè)陽(yáng)離子相聯(lián)。B 在中心陽(yáng)離子周?chē)难蹼x子 配位數(shù)必須小于或等于4；C 氧多面體相互共角而不共棱或共面。D 每個(gè)多面體至少有三個(gè)頂角是共用的。形成的氧多面體為三角體或四面體RO2,R2O2,R2O5類型氧化物能滿足這一條件，并以玻璃形式出現(xiàn)簡(jiǎn)答題： 石英玻璃堿硅玻璃鈉鈣硅玻璃結(jié)構(gòu)性能發(fā)生很大的變化，分析堿金屬，堿土金屬氧化物在其中的作用：1）熔融石英玻璃其硅氧比值1：2與SiO2分子式相同，可以把它近似的看成是由硅氧網(wǎng)絡(luò)形成的獨(dú)立‘大分子’2）如果在熔融石英玻璃中形成加入堿金屬氧化物(如Na2O).就使原來(lái)的大分子發(fā)生解聚 作用，由于氧的比值增大，玻璃中每個(gè)氧已不可能都為兩個(gè)硅原子所共用，開(kāi)始出現(xiàn)非橋氧，使硅氧網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生斷裂，非橋氧的存在，使【SiO4】四面體失去原有 完整性和對(duì)稱性，結(jié)果使玻璃結(jié)構(gòu)減弱，疏松，并導(dǎo)致一系列物理化學(xué)性質(zhì)的變壞，而且堿金屬含量越高，性能變差越 嚴(yán)重，因此，二元堿硅玻璃一般無(wú)使用價(jià)值3）當(dāng)在堿性二元玻璃中加入CaO時(shí)，性能變差情況大為改觀，使玻璃結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生明顯變化，主要表現(xiàn) 為使結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，從而表現(xiàn)為一系列物化性質(zhì)的加強(qiáng)，從而使鈉鈣硅玻璃性能優(yōu)良，CaO的這種作用，是由鈣離子和鈉離子半徑相似，但電荷比鈉離子大一倍，因此場(chǎng)強(qiáng)比鈉離子大得多，具有強(qiáng)化玻璃結(jié)構(gòu)和限制鈉離子活動(dòng)的作用補(bǔ)網(wǎng)作用：使中間體氧化物全部或部分由6 配位變成4 配位的作用，主要是鋁離子取代硅離子。硼氧反常性：堿金屬或堿土金屬氧化物加入B203玻璃中，將產(chǎn)生硼氧四面體[B04],而形成硼酸鹽玻璃。在一定范圍內(nèi)，堿金屬氧化物提供的氧使硼氧三角體[B03]轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆蓸蜓踅M成的硅氧四面體，導(dǎo)致B203玻璃從原來(lái)的兩度空間的層狀結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿瓤臻g的架狀結(jié)構(gòu)，從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)，使玻璃的各種物理性質(zhì)與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，相應(yīng)地向著相反的方向變化。玻璃結(jié)構(gòu)中的陽(yáng)離子的分類1）按元素與氧結(jié)合的單鍵能（即化合物分解能與配位數(shù)之商）的大小和能否生成玻璃，將氧化物分成：網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物，網(wǎng)絡(luò)外體氧化物和中間體氧化物。2）網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物應(yīng)滿足以下的條件：A 每個(gè)氧化物應(yīng)與不超過(guò)兩個(gè)陽(yáng)離子相連；B 在中心陽(yáng)離子周?chē)?氧離子配位數(shù)必須小于或等于4；C氧多面體相互共角而不共棱或共面；D 每個(gè)多面體至少有三個(gè)頂角共用。3）這類氧化物主要有SiO2,B2O3,BO5,GeO2,As2O5等。網(wǎng)絡(luò)外體或網(wǎng)絡(luò)修飾體：某些氧化物不能單獨(dú)生成玻璃，不參加網(wǎng)絡(luò)而使其陽(yáng)離子分布在四面體之間的空隙中，以保持網(wǎng)絡(luò)中局部地區(qū)的電中性，因?yàn)樗麄兊闹饕饔檬翘峁╊~外的氧離子，從而改變網(wǎng)絡(luò)，故稱為網(wǎng)絡(luò)外體或網(wǎng)絡(luò)修飾體。如Li2O,Na2O,K2O,CaO,SrO,BaO等。1）中間體氧化物:比堿金屬和堿土金屬化合價(jià)高而配位數(shù)小的陽(yáng)離子，可以部分地參加網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如BeO,MgO,ZnO, Al2O3等。各種氧化物在玻璃中的作用：1）堿金屬氧化物A 堿金屬氧化物加入到熔融石英玻璃何總，促使硅氧四面體間連接斷裂，出現(xiàn)非橋氧，使玻璃結(jié)構(gòu)疏松，導(dǎo)致一系列性能變化，但由于堿金屬離子的斷網(wǎng)作用使它具有了高溫助熔，加速玻璃融化的性能。B 混合堿效應(yīng)：在二元堿硅玻璃中，當(dāng)堿金屬氧化物的總量不變，用 一種堿金屬 氧化物取代另一種時(shí)，玻璃的性質(zhì)不是呈直線變化的，而出現(xiàn)明顯的極值。2）二價(jià)金屬氧化物：CaO是網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，Ca2+離子的配位數(shù)一般為6，有極化橋氧和減弱硅氧鍵的作用，CaO的引入可以降低玻璃的高溫粘度，玻璃中CaO含量過(guò)多，一般會(huì)使玻璃的料性變短，脆性增大。MgO在硅酸鹽礦物中存在著兩種配位狀態(tài)（4或6），但多數(shù)位于八面體中，屬于網(wǎng)絡(luò)外體，在鈉鈣硅玻璃中，若以MgO取代CaO，將使玻璃結(jié)構(gòu)疏松，導(dǎo)致玻璃的 密度，硬度下降，但卻可以降低玻璃的析晶能力和調(diào)節(jié)玻璃的料性，含鎂玻璃在水和堿液的作用下，易在表面形成硅酸鹽薄膜，在一定條件下剝落進(jìn)入溶液，產(chǎn)生脫片現(xiàn)象。PbO 鉛離子位八個(gè)氧離子所包圍，其中四個(gè)氧離子與鉛離子距離較遠(yuǎn)（）,另外四個(gè)較近（）.形成不對(duì)稱配位鉛離子外層的 惰性電子對(duì)，受較近的四個(gè)氧的排斥，推向另外四個(gè)氧離子的一邊，因此在晶態(tài) PbO中組成一種四方錐體[PbO4]的結(jié)構(gòu)單元，一般 認(rèn)為，在高鉛玻璃中均存在這種四方錐體，它形成一種螺旋形的網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)使PbOSiO2系統(tǒng)具有很大的 玻璃形成區(qū)，同時(shí)也決定了PbO在硅酸鹽熔體中的高度助熔性。2）其他金屬氧化物：玻璃中Al3+離子與在硅酸鹽礦物中一樣，有兩種配位狀態(tài)，在鈉硅酸鹽玻璃中，當(dāng)Na2O/Al2O3大于1 時(shí)，Al3+均位于四面體中，小于1時(shí)，則作用為網(wǎng)絡(luò)外體位于八面體中，當(dāng)Al3+位于鋁氧四面體[AlO4]中時(shí)，則與硅氧四面體組成了統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，在一般的鈉鈣硅玻璃中，引入少量的Al2O3，Al3+就可以?shī)Z取非橋氧形成鋁氧四面體，進(jìn)入硅氧網(wǎng)絡(luò)中，把由于Na+的引入而產(chǎn)生的斷裂網(wǎng)絡(luò)通過(guò)[AlO4]重新連接起來(lái)，使玻璃結(jié) 構(gòu)趨向緊密，并使玻璃的許多性能得以改善，但它對(duì)玻璃的電學(xué)性能有不良影響，在硅酸樣玻璃中，當(dāng)以Al2O3取代SiO2時(shí)，介電損耗和導(dǎo)電率升高，故在真空玻璃中，有良好的助熔性，可降低玻璃的高溫粘度和提高玻璃的低溫粘度，但使用B2O3時(shí)要注意硼反?，F(xiàn)象。玻璃的生成規(guī)律及其相變簡(jiǎn)答題： 怎樣避免在降溫過(guò)程中玻璃析晶？為了避免玻璃析晶，關(guān)鍵是從動(dòng)力學(xué)角度研究以多快速度冷卻給定熔體，以避免出現(xiàn)可探測(cè)的晶體，卡曼認(rèn)為：A 晶核生成速率。B 晶體生長(zhǎng)速度起主要作用。隨著典型玻璃熔體過(guò)冷度增加，粘度迅速增大，而成核速率和過(guò)冷度關(guān)系曲線，晶核生長(zhǎng)速率與過(guò)冷關(guān)系曲線都是具有限量最大值，對(duì)典型玻璃熔體，其兩個(gè)極大值所在的過(guò)冷度，分開(kāi)越大時(shí)，越容易冷卻成玻璃，因此成速率出現(xiàn)極大值時(shí)，熔體在此溫度設(shè)有適宜的結(jié)晶條件，當(dāng) 兩個(gè)極大值重合在一個(gè)過(guò)冷度時(shí)，熔體即具有最大的成核速率，又具有最大的生長(zhǎng)速率，熔體較易析出晶體而不形成玻璃。影響玻璃生成的因素：1）熱力學(xué)條件 2）動(dòng)力學(xué)條件 3）結(jié)晶化學(xué)條件:①鍵強(qiáng)元素與氧結(jié)合的單鍵強(qiáng)度，負(fù)離子團(tuán)[SiO4] 4,[Si2O7] 6A 。~。C 網(wǎng)絡(luò)外體（修飾體）。②鍵型A 離子鍵化合物離子， 金屬鍵物質(zhì)—電子，正離子狀態(tài)，無(wú)方向性。C 共價(jià)鍵化合物分子結(jié)構(gòu)分子間范德華力。D 離子鍵金屬鍵共價(jià)鍵過(guò)度時(shí)或極性過(guò)渡鍵具有離子共價(jià)的雙重性質(zhì)，構(gòu)成進(jìn)程有序性而離子成分促使配位多面體不按一定方向連接，造成不對(duì)稱變形，構(gòu)成遠(yuǎn)程無(wú)序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成玻璃的傾向大。③熔體結(jié)構(gòu)[SiO4] 4,[Si2O7] 6,[Si6O8]12,[SiO3]2nn,[Si4O14]6nn。O/Si從2到4，聚合程度降低，粘度變小，結(jié)晶易，形成玻璃難。O/Si決定著負(fù)離子團(tuán)的大小和聚合度。負(fù)離子團(tuán)結(jié)構(gòu)越大，越易形成玻璃。熔體和玻璃體的成核過(guò)程1）均勻成核定義：指在宏觀均勻的玻璃中，在沒(méi)有外來(lái)物質(zhì)參與下相界、結(jié)構(gòu)缺陷等無(wú)關(guān)的成核過(guò)程，又稱為本征成核或自發(fā)成核。當(dāng)玻璃熔體處于過(guò)冷態(tài)時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)引起組成和結(jié)構(gòu)上的起伏，一部分變成晶相。晶相內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的有規(guī)則排列導(dǎo)致體積自由能減小。然而在新相產(chǎn)生的同時(shí)，又將在新生相和液相之間形成新的界面，引起界面自由能的增加，對(duì)成核造成勢(shì)壘。當(dāng)新相顆粒太小時(shí)，界面對(duì)體積的比例增大，整個(gè)體系自由能增大。當(dāng)新相達(dá)到一定大?。ㄅR界值）時(shí)，界面對(duì)體積的比例就減小，系統(tǒng)的自由能減小，這時(shí)新生相就可能穩(wěn)定成長(zhǎng)。這種可能穩(wěn)定成長(zhǎng)的新相區(qū)域成為晶核。那些較小的不能穩(wěn)定成長(zhǎng)的新相區(qū)域成為晶胚。2）非均勻成核定義：依靠相界、晶界或基質(zhì)的結(jié)構(gòu)缺陷等不均勻部位而成核的過(guò)程，又稱為非本征成核。晶體生長(zhǎng)晶體的生長(zhǎng)速度隨著過(guò)冷度的增大而增大。影響結(jié)晶的因素主要有：1）溫度當(dāng)熔體從