【正文】 第一篇：無機非金屬材料工藝學(xué)題庫四、簡述題、提高機速，對配比應(yīng)做如何 調(diào)整？ 為什么？堿金屬氧化物(Na2O，K2O)對玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性影響最大。為了提高 設(shè)計玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，必須使設(shè)計玻璃中的 Na2O、K2O 比現(xiàn)有玻璃降低 ； 增加機速，可適當(dāng)增加CaO，同時考慮到MgO對提高化學(xué)穩(wěn)定性有 利，而又能防止析晶，為此在設(shè)計玻璃中強加了MgO，并使 MgO＋CaO 的含量比原有玻璃中CaO的含量增高。？為何生產(chǎn)實踐中要采用急速冷卻？ 熟料冷卻的目的： 改善熟料質(zhì)量與易磨性 ； 降低熟料的溫度，便于運輸、儲存、和粉磨 ； 回收熱量，預(yù)熱二次空氣，降低熱耗、提高熱利用率。急速冷卻熟料的優(yōu)點： 急冷能防止或減少βC2S轉(zhuǎn)化成γC2S ； 急冷能防止或減少C3S的分解 ； 急冷能防止或減少MgO的 破壞作用 ； 急冷使熟料中C3A結(jié)晶體減少 ； 急冷熟料易磨性提高。？試分析其原因？ 無機非金屬材料的化學(xué)組分主要由元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化 合物、硼化物、以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽和非氧化物等物質(zhì)，其化學(xué)鍵主要為離子鍵或離子—共價混合鍵。因此，無機非金屬材料的基本屬性主要體現(xiàn)為高熔點、高硬度、耐腐蝕、耐 磨損、高抗壓良好的抗氧化性、隔熱性，優(yōu)良的介電、壓電、光學(xué)、電磁性能 及其功能轉(zhuǎn)換特性等。但大多數(shù)無機非金屬材料具有抗拉強度低、韌性 差等缺點。？1）燒結(jié)體的形成 在高溫作用下，發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，形成不透明燒結(jié)物。對于普通鈉鈣硅酸鹽玻璃而言，這一階 段結(jié)束后，配合料轉(zhuǎn)變?yōu)橛晒杷猁}和殘余石英顆粒組成的燒結(jié)體。2）玻璃液的形成 不透明燒結(jié)體經(jīng)進一步加熱，未完全熔化的配合料殘余顆粒溶解，燒結(jié)物開 始熔融、擴散，并最終由不透明燒結(jié)體變?yōu)橥该鞑Ａб?。但此時的玻璃液含有大 量可見氣泡，且玻璃液的化學(xué)成分很不均勻。3）玻璃液的澄清 玻璃液的澄清是指氣體夾雜物從玻璃液中的消除 的過程。4）玻璃的均化 均化過程是為了消除玻璃液中條紋和其他化學(xué)組成與玻璃液組成不同的不 均體，從而獲得化學(xué)組成均勻一致的玻璃液。5）玻璃液的冷卻 為使玻璃液滿足成型所需的粘度要求，經(jīng)高溫澄清、均化后的玻璃液需進一 步降溫冷卻。整個冷卻過程應(yīng)力求平穩(wěn)進行，以保證玻璃液的熱均勻性，并防止 出現(xiàn)溫度波動，以免引起二次氣泡。，當(dāng)氧化鈣含量變化時，對煅燒和礦物形成有何影響？當(dāng)氧化鈣含量提高時，熟料中的 C3S 增加，熟料強度提高，因此，提高氧化鈣含量，有利于提高水泥熟料質(zhì)量 ；但氧化鈣含量過高，熟料煅燒困難，致使 fCaO增加，熟料強度降低 ； 降低氧化鈣含量，熟料中的C3S減少，C2S增多，熟料強度降低，熟 料易粉化。，對坯料有何要求？1）流動性好。保證泥漿澆注成形時要能充滿模型的各個部位。2）懸浮性好。漿料中各種固體顆粒能在較長的一段時間懸浮而不沉 淀的性質(zhì)稱為泥漿的懸浮性。它是保證坯體組分均勻和泥漿正常輸送、貯放的重要性能之一。3）觸變性適當(dāng)。受到振動和攪拌時，泥漿粘度會降低而流動性增加，靜置后又恢復(fù)原狀，此外，泥漿放置一段時間后，在維持原有水分的情況下也會 變稠，這種性質(zhì)稱為觸變性。泥漿觸變性過大，容易堵塞泥漿管道，且 坯體脫模后易塌落變形 ；觸變性過小，生坯強度較低，影響脫模和修坯。4）濾過性好。濾過性也稱滲模性，是指泥漿能夠在石膏模中濾水成 坯的性能。濾過性好，則成坯速率較快。當(dāng)細顆粒過多時，易堵 塞石膏模表面的微孔脫水通道，不利于成坯。熟料和瘠性原料較多時有 利于泥漿的脫水成坯。？硅酸鹽水泥：CaO——滿足生成熟料礦物的要求。CaO量過高，生料 易燒性差，熟料中 f－CaO 增多，會導(dǎo)致安定性不良；CaO 量過低，熟料中 C2S增多，C3S減少，熟料強度下降。陶瓷中：主要起助熔作用，縮短燒成時間，增加瓷器的透明度，使坯釉結(jié)合牢固。玻璃中：穩(wěn)定劑，即增加玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機械強度，但含量不宜 過高，否則會使玻璃的結(jié)晶傾向增大，而且易使玻璃發(fā)脆。CaO在高溫時，能降低玻璃的粘度，促進玻璃的熔化和澄清；但當(dāng)溫度降低 時，粘度增加得很快，使成形困難。含 CaO 高的玻璃成形后退火要快，否則易于爆裂。？主要組成成分——Na2O、CaO、SiO2； 各成分的主要作用——Na2O，玻璃助熔劑，降低玻璃的粘度，使玻璃易于 熔融； CaO，穩(wěn)定劑，增加玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機械強度，高溫時降低玻璃的粘 度，促進玻璃的熔化和澄清； SiO2，玻璃的形成氧化物，作為玻璃的骨架。？1）玻璃的組成 玻璃網(wǎng)絡(luò)完整性愈高，網(wǎng)絡(luò)外離子愈少，玻璃化學(xué)穩(wěn)定性愈好。2）侵蝕介質(zhì)的種類 水汽侵蝕能力大于水。弱酸濃度小者大于強者，因前者電解H + 強濃度高。堿的侵蝕受陽離子吸附能力，OH濃度以及生成的硅酸鹽溶解度三方面影 響。3）熱歷史 急冷玻璃較慢冷玻璃網(wǎng)絡(luò)疏松，化學(xué)穩(wěn)定性較差； 玻璃退火時，若發(fā)生析堿，在玻璃表面形成富硅層，而提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性。4）溫度壓力的影響 室溫下玻璃相對穩(wěn)定。但加溫加壓后，水的電離大大增加，侵蝕作用加劇，0~100℃范圍內(nèi)，溫度升高20K，？生坯與干燥介質(zhì)接觸時，生坯表面的水首先汽化，內(nèi)部的水借助擴散作用向表面移動，并在表面汽化，然后干燥介質(zhì)將汽化的水帶走。干燥速度取決與內(nèi)部擴散速度和表面汽化速度兩個過程 干燥過程可分為四個階段：升速階段 短時間內(nèi)，坯體表面被加熱到等于干燥介質(zhì)濕球溫度的溫度，水分蒸發(fā)速度很快增大，到A點后，坯體吸收的熱量和蒸發(fā)水分耗去的熱量相等。時間短，排除水量不大。等速干燥階段 坯體表面蒸發(fā)的水分由內(nèi)部向坯體表面源源不斷補充，坯體表面總是保持濕潤。干燥速度不變，坯體表面溫度保持不變，水分自由蒸發(fā)。到臨界水分點后，坯體內(nèi)部水分?jǐn)U散速度開始小于表面蒸發(fā)速度，坯體水分不能全部潤濕表面，開始降速階段，體積收縮。降速干燥階段 表面停止收縮，繼續(xù)干燥僅增加坯體內(nèi)部孔隙。干燥速度下降，熱能消耗下降，坯體表面溫度提高。平衡階段 坯體表面水分達到平衡水分時，干燥速度為0，取決與干燥介質(zhì)的溫度和濕度—干燥最終水分。？ 1）產(chǎn)品的形狀、大小、厚薄等。一般形狀復(fù)雜或較大，壁較薄的產(chǎn)品，可采用 注漿法成形；而具有簡單回轉(zhuǎn)體形狀的器皿可采用最常用的旋壓、滾壓法可塑成形。2）坯料的性能。可塑性較好的坯料適用于可塑法成形，可塑性較差的 坯料可用注漿或干壓法成形。3）產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量要求。產(chǎn)量大的產(chǎn)品可采用可塑法的機械成形，產(chǎn)最小的產(chǎn)品可采用法漿法成形，產(chǎn)量很小質(zhì)量又要求不高的產(chǎn)品可考慮采用手工 可塑成形。4）設(shè)備要簡單，勞動強度要小。5）經(jīng)濟效果要好。在選擇成形方法時，希望在保證產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量的前提下，選用沒備最 簡單，生產(chǎn)周期最短，成本最低的—種成形方法，當(dāng) KH變化時，對煅燒和礦物形成有何影響？ 當(dāng)C3S=0時，KH=，即此時的熟料礦物只有C2S、C3A、C4AF而無 C3S； 當(dāng)C2S=0時，KH=1，即此時的熟料礦物只有 C3S、C3A、C4AF而無C2S。石灰飽和 ~。因此，提高石灰飽和系數(shù)KH，可提高 C3S在熟料中的含量，熟料強度高，有利于提高水 泥熟料質(zhì)量；但KH過高，熟料煅燒困難，熟料中的 fCaO高，影響水泥的安定性，對水泥強度不利。降低 KH值，熟料中的C3S減少，C2S增多，熟料強度降低，熟料易粉化。1）溫度：隨溫度升高，分解速度常數(shù)K和壓力的倒數(shù)差都相應(yīng)增加，分解時間縮短，分 解速度增加。但應(yīng)注意溫度過高，將增加廢氣溫度和熱耗；預(yù)熱器和分解爐結(jié)皮、堵塞的可 能性亦大。2）窯系統(tǒng)的CO2 分壓：通風(fēng)良好，CO2 分壓較低，有利了碳酸鈣的分解。3）生料細度和顆粒級配：生料細度細，顆粒均勻，粗粒少，分解速度快。4）生料懸浮分散程度：生料懸浮分散差，相對地增大了顆粒尺寸，減少了傳熱面積，降 低了碳酸鈣的分解速度。因此，生料懸浮分散程度是決定分解速度的一個非常重要的因素。這也是在懸浮預(yù)熱器和分解爐內(nèi)的碳酸鈣分解速度較回轉(zhuǎn)窯、立波爾窯內(nèi)快的主要原因之一。5）石灰石的種類和物理性質(zhì)：結(jié)構(gòu)致密、結(jié)晶粗大的石灰石，分解速度慢。6）生料中粘土質(zhì)組分的性質(zhì)：高嶺土類活性大、蒙脫石、伊利石次之，石英砂較差?；?性越大的，在800℃下越能和氧化鈣或直接與碳酸鈣進行固相反應(yīng)，生成低鈣礦物，可以促 進碳酸鈣的分解過程。 在典型無機非金屬材料中的作用？答：硅酸鹽水泥：與氧化鈣一起形成硅酸鈣。如果熟料中 SiO2 過高，熟料煅燒困難，特別當(dāng)氧化鈣含量低，硅酸二鈣含量多時，熟料易于粉化。硅率過低，則熟料中硅酸鹽礦物太少而影響水泥強度，且影響窯的操作。在玻璃中：SiO2是玻璃形成氧化物，以硅氧四面體[SiO4]的結(jié)構(gòu)組元形成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，成為玻璃的骨架。在陶瓷產(chǎn)品燒成過程中，二氧化硅的體積膨脹可以起著補償坯體收縮的作用。高溫下石英部分地溶解于液相中，增加熔體的粘度，而未溶解的石英顆粒構(gòu)成坯體的骨架，減少變形的可能性。由于石英屬瘠性原料，因而可減小坯體的干燥收縮和縮短干燥時間。？ 答：⑴ 坯料在加熱過程中的形狀變化通過分析坯料在加熱過程中的形狀變化，初步得出坯體在各溫度或時間階段可以允許的升、降溫速率等。這些是擬定燒成制度的重要依據(jù)之一。⑵ 坯體形狀、厚度和入窯水分同一組成坯體，由于制品的形狀、厚度和入窯水分的不同，升溫速度和燒成周期都應(yīng)有所不同。壁薄、小件制品入窯前水分易于控制，一般可采取短周期快燒，大件、厚壁及形狀復(fù)雜的制品升溫不能太快，燒成周期不能過短。坯體中含大量可塑性粘土及有機物多的粘土?xí)r，升溫速度也應(yīng)放慢。有學(xué)者根據(jù)不穩(wěn)定傳熱過程的有關(guān)參數(shù)推算出，安全升、降溫的速度與陶瓷坯體厚度的平方成反比。⑶ 窯爐結(jié)構(gòu)、燃料性質(zhì)、裝窯密度它們是能否使要求的燒成制度得以實現(xiàn)的重要因素。所以在擬定燒成制度時，還應(yīng)結(jié)合窯爐結(jié)構(gòu)、燃料類型等因素一道考慮，也就是把需要的燒成制度和實現(xiàn)燒成制度的條件結(jié)合起來，否則先進的燒成制度也難以實現(xiàn)。⑷ 燒成方法同一種坯體采用不同的燒成方法時，要求的燒成制度各不相同。日用瓷的素?zé)郎囟瓤偸堑陀诒緹臏囟?。釉面磚素?zé)臏囟韧哂谟詿臏囟?。一些特種陶瓷可在常壓下燒結(jié)外，還可用熱壓法、熱等靜壓法等一些新的方法燒成。熱壓法及熱等靜壓法的燒成溫度比常壓燒結(jié)的溫度低得多，燒成時間也可縮短。因此擬定燒成制度時應(yīng)同時考慮所用的燒成方法。？答：1）添加劑 實踐中使用的加速玻璃融化的添加劑有助熔劑、澄清劑。2）攪拌與鼓泡 在池窯上增設(shè)攪拌與池底鼓泡裝置可提高玻璃液的澄清和均化速度。3）電助熔與全電熔 電助熔是在燃料加熱的同時，在池窯融化部、加料區(qū)和作業(yè)部增加電加熱，以提高玻璃液的熔化速度。4）富氧燃燒 富氧燃燒可提高燃料利用率，提高熔化溫度，加速熔化過程。5）高壓與真空熔煉 高壓與真空熔煉有利于玻璃中可見氣泡的消除，前者可使可見氣泡中氣體溶解至玻璃液，后者可導(dǎo)致可見氣泡的迅速膨脹而加速上浮。？ 答：顆粒大小、分布、聚集程度影響最為明顯。1）顆粒大小影響成瓷后晶粒尺寸。a、粗粒多：成瓷后晶粒尺寸增加??；b、細粒多：成瓷后晶粒尺寸增加大，因為比表面大，利于晶粒發(fā)育長大。2）粒度分布范圍影響產(chǎn)品的密度：即氣孔率分布范圍窄，則密度高，粉末要求聚集成團，因團粒之間的空隙往往大于顆粒之空隙。1）摻雜物進入固溶體，增加晶格缺陷，促進晶格擴散，使坯體致密，減少氣孔；2）晶粒周圍形成連續(xù)的第二相，促進繞結(jié)。如第二相不易移動，則阻礙晶界移動，抑制晶粒長大，多數(shù)情況下?lián)诫s物會抑制晶粒粗化，減緩晶界移動速度，但也會加速晶粒生長，與其數(shù)量種類有關(guān)。1）燒成氣氛是影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能的重要因素之一。氣孔率、晶粒尺寸、缺位形成、陽離子價態(tài)、礦物組成如：TiO2在還原氣氛下，顏色加深, Ti4+→Ti3+ O2空位↑ Fe2O3在還原氣氛下→FeO+O2 ,使氣孔率↑ 2）升降溫度影響坯體密度，晶粒大小，相的分布?？刂扑俾熟褵?，中間溫度下維持較長時間促進坯體致密； 快速燒成時高溫下維持較短時間抑制晶粒粗化。冷卻速度對顯微結(jié)構(gòu)影響表現(xiàn)在各相分布。a、快速冷卻：越過第二相的析出溫度，則第二相形成數(shù)量少； b、緩慢冷卻：不同溫度會析出不同的第二相。第二篇：無機非金屬材料工藝學(xué)試題工藝學(xué)一、名詞解釋：凡在玻璃熔制過程中能分解產(chǎn)生氣體，或能降低玻璃黏度，促進排除玻璃液中氣泡的物質(zhì)稱為澄清劑。（作用：排除氣泡。）：通常是指將初步密集定形的粉塊(生坯)經(jīng)高溫?zé)Y(jié)成產(chǎn)品的過程。其實質(zhì)是將粉料集合體變成致密的、具有足夠強度的燒結(jié)體，如磚瓦、陶瓷、耐火材料等。：能單獨形成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的網(wǎng)絡(luò)體系的氧化物，稱為玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成體。：一般不能單獨形成玻璃，其作用介于網(wǎng)絡(luò)形成體和網(wǎng)絡(luò)外體之間的氧化物，：凡不能單獨生成玻璃，一般不進入網(wǎng)絡(luò)而是處于網(wǎng)絡(luò)之外的氧化物，稱為玻璃的網(wǎng)絡(luò)外體。它們往往起調(diào)整玻璃一些性質(zhì)的作用。：水泥從加水開始到失去流動性，即從流體狀態(tài)發(fā)展到較致密的固體狀態(tài)，這個過程所需要的時間稱凝結(jié)時間。、釉適應(yīng)性：坯、釉適應(yīng)性是指熔融性能良好的釉熔體，冷卻后與坯體緊密結(jié)合成完美的整體不開裂、不剝脫的能力。：玻璃配合料經(jīng)過高溫加熱轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)組成均勻的、無氣泡的、并符合成型要求的玻璃液的過程。：鋁率又稱鐵率，其數(shù)學(xué)表達式為： IM = Al2O3/Fe2O3 鋁率表示熟料中氧化鋁與氧化鐵含量的質(zhì)量比，也表示熟料熔劑礦物中鋁酸三鈣與鐵鋁酸四鈣的比例。：硅率，又稱為硅酸率，其數(shù)學(xué)表達式是：SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3)硅率是表示熟料中氧化硅含量與氧化鋁、氧化鐵之和的質(zhì)量比，也表示了熟料中硅酸鹽礦物與溶劑礦物的比例。：是熟料中全部氧化硅生成硅酸鈣(C3S十 C2S)所需的氧化鈣量與全部二氧化硅理論上全部生成硅酸三鈣所需的氧化鈣含量的比值。：螢石含率指由螢石引入的CaF2 量與原料總量之比，即：螢石含率=螢石含量CaF2含量/原料總量100％ ：凝結(jié)過后，水泥漿產(chǎn)生明顯的強度并逐漸發(fā)展成為堅硬的固體，這一過程稱為水泥的硬化。：是指水泥漿硬化后體積變化是否均勻的性質(zhì) ：是指泥漿在靜置后變稠，而一經(jīng)攪拌又立即恢復(fù)流動的性質(zhì)。：是指水泥生料加熱至出現(xiàn)燒結(jié)所必需的、最少的液相量時的溫度(開始燒結(jié)溫度)與開始出現(xiàn)結(jié)大塊(超過正常液相量)時的溫度差值。：是指具有一定細度和分散度的黏土或配合料，加適量水調(diào)和均勻，成為含水率一定的塑