【文章內容簡介】 結晶方向不同的、直接接觸的同成分晶粒間的交界處稱為相界四、簡答（每題5分，共25分）熟料冷卻的目的是什么？為什么要急冷？答 ：熟料冷卻的目是：改善熟料質量與易磨性；(1分)降低熟料溫度，便于熟料的運輸、儲存和粉磨；(1分)部分回收熟料出窯帶走的熱量，預熱二、三次空氣，從而降低熟料熱耗，提高熱利用率。(1分)急冷是為了防止或減少 C 3 S的分解；避免βC 2 S轉變成γC 2 S；改善了水泥安定性；(1分)使熟料C 3 A晶體減少，提高水泥抗硫酸鹽性能；改善熟料易磨性；可克服水泥瞬凝或快凝。(1分)與硅酸鹽水泥相比，為什么摻有混合材料的水泥的早期強度低而后期強度卻較高？ 答： 由于礦渣水泥中水泥熟料礦物相對地減少了（與硅酸鹽水泥相比），而礦渣的 潛在活性早期尚未得到充分激發(fā)與發(fā)揮，水化產物相對較少，因而礦渣水泥的早期硬化較漫，所表現(xiàn)出來的是水泥的 3d、7d強度偏低。(2分)隨著水化不斷進行，礦渣的潛在活性得以激發(fā)與發(fā)揮，雖然 Ca（OH）2 在不斷減少，但新的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣以及鈣礬石大量形成，水泥顆粒與水化產物間的連結較硅酸鹽水泥更緊密，結合更趨牢固，三維空間的穩(wěn)固性更好，硬化體孔隙率逐漸變低，平均孔徑變小，強度不斷增長，其28d以后的強度可以趕上甚至超過硅酸鹽水泥。(3分)什么是泥漿觸變性？解釋泥漿觸變性產生的原因。黏土泥漿或可塑泥團受到振動或攪拌時，黏度會降低而流動性增加，靜止后逐漸恢復原狀。(2分)黏土類礦物大多數(shù)是板狀顆粒，在板面上往往帶負電荷，而端面處帶有一定的正電荷，端——板面相互吸引，形成棚架結構．很多水被包圍在棚架中，不能自由流動，(2分)所以泥漿的流動性差．這種結構對著攪動而逐步打開，一旦靜止時又漸漸恢復．(1分)影響泥漿壓濾效率的因素（1）壓力大小壓力大小和加壓方式。一般來說，送漿壓力與壓率速度成正比，但隨著泥層的增厚，毛細管曲折，阻力加大，會降低壓濾速度。(1分)（2）加壓方式。開始壓濾時，用低的壓力，以免泥層顆粒間的毛細管減少和濾布孔堵塞。(1分)（3）泥漿溫度。液體黏度隨著溫度的提高而降低。一般控制在3050 ℃，太高影響泥料的可塑性。(1分)(4)泥漿比重。泥漿的密度小，往往要延長壓濾時間。%(1分)（5）泥漿的性質。顆粒越細，粘性越強的泥料濾泥越困難。(1分)在我國日用陶瓷生產中，為什么北方常采用燒氧化焰而南方燒還原焰? 我國北方制瓷原料大多采用二次高嶺土與耐火粘土，含鐵較少而含氧化鈦、有機物較多，坯體粘性和吸附性較強，適宜用氧化氣氛燒成。(3分)南方制瓷原料大多采用原生高嶺土和瓷石，含鐵量較多而含氧化鈦、有機物較少，粘性和吸附性較小，適宜用還原氣氛燒成。(2分)五、問答、論述（每題10分，共20分）硅酸鹽水泥熟料中主要礦物對強度的發(fā)展有什么影響？有哪些因素影響水泥強度？答：1）主要礦物對經強度發(fā)展的影響： C 3 S早期強度高，強度的絕對值和強度的增進率較大；(2分)C 2 S：早期強度低，但28d以后強度仍能較快增長，一年后其強度可以趕上甚至超過阿利特的強度；(2分)C 3 A早期強度較高，但絕對值不高。它的強度3d之內就大部分發(fā)揮出來，以后卻幾乎不再增長，甚至倒縮；(2分)C 4 AF早期強度類似于鋁酸三鈣，而后期還能不斷增長，類似于硅酸二鈣。(2分)2)影響水泥強度的因素有：熟料的礦物組成；水泥細度；施工條件包括水灰比及密實程度、養(yǎng)護溫度、外加劑等。(2分)燒結過程中出現(xiàn)晶粒長大現(xiàn)象可能與哪些因素有關？其對燒結是否有利？為什么？答：晶粒的異常長大是指在長大速度較慢的細晶基體內有少部分區(qū)域快速長大形成粗大晶粒的現(xiàn)象。(2分)在單相和復相材料中如果混料不均勻就很容易造成晶粒異常長大，通常情況下，在燒結過程中發(fā)生異常長大與以下主要因素有關：① 材料中含有雜質或者第二相夾雜物(2分)② 材料中存在高的各向異性的界面能，例如固/液界面能或者是薄膜的表面能等(2分)③ 材料內存在高的化學不平衡性。(2分)燒結過程中的晶粒異常長大同樣會降低燒結驅動力，對燒結樣品的結構均勻性和性能均勻性都不利，通常提高原始材料的純度及混料均勻性等方法均能避免晶粒異常長大現(xiàn)象的發(fā)生。(2分)第四篇：無機非金屬材料緒論，某結合力主要包括離子鍵，共價鍵或離子共價鍵混合離子。由于這些化學鍵的特點，例如高的鍵能和強大的鍵極性等，賦予了這一大類材料以高熔點，高強度，耐磨損，高硬度，耐腐蝕及抗氧化的基本屬性和寬廣的導電性，導熱性，透光性以及良好的鐵電性，鐵磁性和壓電性等特殊性能，高溫超導性也是新近在這類材料上發(fā)現(xiàn)的。，隨著無機新材料的發(fā)展，無機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，復合材料，薄膜，纖維，單晶和非晶材料占有越來越重要的地位。第一章 玻璃的結構 和性質 玻璃的結構晶態(tài)：周期性，對稱性，幾何形態(tài)，質點排列，自限性，均一性，異向性，穩(wěn)定性，遠程有序。非晶態(tài)：進程有序，遠程無序。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，由于在冷卻過程中粘度急劇增大，質點來不及形成晶體的有規(guī)則排列，系統(tǒng)的內能尚未處于最低值，從而處于介穩(wěn)態(tài)，在一定的外界條件下，它們仍具有 自發(fā)轉化為內能較低的晶體的趨勢。3）無固定熔點4）性質變化的連續(xù)性和可逆性 無規(guī)則網(wǎng)絡學說1）玻璃結構與晶體一樣，具有三位方向發(fā)展的連續(xù)無序網(wǎng)架形式，硅氧四面體為最小結構單位，但不象晶體那樣，對稱均勻地聯(lián)結成空間網(wǎng)絡（有序），而是相互不規(guī)則地聯(lián)結在一起（無序），配位數(shù)小的結構團構成無限伸展的無序空間網(wǎng)絡。）玻璃中的質點雖然不具有規(guī)則的格子 排列，但在大致固定的平衡位置上震動的玻璃網(wǎng)絡中的正常離子數(shù)與晶體中的配位數(shù) 也應該近似。）網(wǎng)絡外體的離子填充在網(wǎng)絡結構空隙中，對于整體來說 是統(tǒng)計分布的，為了使網(wǎng)絡結構具有一定的穩(wěn)定性，這些陽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 每個氧離子應該與不超過兩個陽離子相聯(lián)。B 在中心陽離子周圍的氧離子 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 每個多面體至少有三個頂角是共用的。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)簡答題： 石英玻璃堿硅玻璃鈉鈣硅玻璃結構性能發(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)絡形成的獨立‘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).就使原來的大分子發(fā)生解聚 作用，由于氧的比值增大，玻璃中每個氧已不可能都為兩個硅原子所共用，開始出現(xiàn)非橋氧，使硅氧網(wǎng)絡產生斷裂，非橋氧的存在，使【SiO4】四面體失去原有 完整性和對稱性，結果使玻璃結構減弱，疏松，并導致一系列物理化學性質的變壞，而且堿金屬含量越高，性能變差越 嚴重，因此，二元堿硅玻璃一般無使用價值3）當在堿性二元玻璃中加入CaO時，性能變差情況大為改觀，使玻璃結構和性能發(fā)生明顯變化，主要表現(xiàn) 為使結構加強，從而表現(xiàn)為一系列物化性質的加強，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，因此場強比鈉離子大得多，具有強化玻璃結構和限制鈉離子活動的作用補網(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，將產生硼氧四面體[B04],而形成硼酸鹽玻璃。在一定范圍內，堿金屬氧化物提供的氧使硼氧三角體[B03]轉變?yōu)橥耆蓸蜓踅M成的硅氧四面體，導致B203玻璃從原來的兩度空間的層狀結構部分轉變?yōu)槿瓤臻g的架狀結構，從而加強了網(wǎng)絡，使玻璃的各種物理性質與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，相應地向著相反的方向變化。玻璃結構中的陽離子的分類1）按元素與氧結合的單鍵能（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)絡生成體氧化物，網(wǎng)絡外體氧化物和中間體氧化物。2）網(wǎng)絡生成體氧化物應滿足以下的條件：A 每個氧化物應與不超過兩個陽離子相連；B 在中心陽離子周圍的 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 每個多面體至少有三個頂角共用。3）這類氧化物主要有SiO2,B2O3,BO5,GeO2,As2O5等。網(wǎng)絡外體或網(wǎng)絡修飾體：某些氧化物不能單獨生成玻璃，不參加網(wǎng)絡而使其陽離子分布在四面體之間的空隙中，以保持網(wǎng)絡中局部地區(qū)的電中性，因為他們的主要作用是提供額外的氧離子，從而改變網(wǎng)絡，故稱為網(wǎng)絡外體或網(wǎng)絡修飾體。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高而配位數(shù)小的陽離子，可以部分地參加網(wǎng)絡結構，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，使玻璃結構疏松，導致一系列性能變化，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：在二元堿硅玻璃中，當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，玻璃的性質不是呈直線變化的，而出現(xiàn)明顯的極值。2）二價金屬氧化物：CaO是網(wǎng)絡外體氧化物，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含量過多，一般會使玻璃的料性變短，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)絡外體，在鈉鈣硅玻璃中，若以MgO取代CaO，將使玻璃結構疏松，導致玻璃的 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入溶液，產生脫片現(xiàn)象。PbO 鉛離子位八個氧離子所包圍，其中四個氧離子與鉛離子距離較遠（）,另外四個較近（）.形成不對稱配位鉛離子外層的 惰性電子對，受較近的四個氧的排斥，推向另外四個氧離子的一邊，因此在晶態(tài) PbO中組成一種四方錐體[PbO4]的結構單元，一般 認為，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，這種網(wǎng)絡使PbOSiO2系統(tǒng)具有很大的 玻璃形成區(qū)，同時也決定了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Na2O/Al2O3大于1 時，Al3+均位于四面體中，小于1時，則作用為網(wǎng)絡外體位于八面體中，當Al3+位于鋁氧四面體[AlO4]中時，則與硅氧四面體組成了統(tǒng)一的網(wǎng)絡，在一般的鈉鈣硅玻璃中，引入少量的Al2O3，Al3+就可以奪取非橋氧形成鋁氧四面體，進入硅氧網(wǎng)絡中，把由于Na+的引入而產生的斷裂網(wǎng)絡通過[AlO4]重新連接起來，使玻璃結 構趨向緊密，并使玻璃的許多性能得以改善，但它對玻璃的電學性能有不良影響，在硅酸樣玻璃中，當以Al2O3取代SiO2時，介電損耗和導電率升高，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時要注意硼反?，F(xiàn)象。玻璃的生成規(guī)律及其相變簡答題： 怎樣避免在降溫過程中玻璃析晶？為了避免玻璃析晶，關鍵是從動力學角度研究以多快速度冷卻給定熔體，以避免出現(xiàn)可探測的晶體，卡曼認為：A 晶核生成速率。B 晶體生長速度起主要作用。隨著典型玻璃熔體過冷度增加，粘度迅速增大，而成核速率和過冷度關系曲線，晶核生長速率與過冷關系曲線都是具有限量最大值，對典型玻璃熔體，其兩個極大值所在的過冷度，分開越大時，越容易冷卻成玻璃，因此成速率出現(xiàn)極大值時，熔體在此溫度設有適宜的結晶條件，當 兩個極大值重合在一個過冷度時，熔體即具有最大的成核速率，又具有最大的生長速率，熔體較易析出晶體而不形成玻璃。影響玻璃生成的因素：1）熱力學條件 2）動力學條件 3）結晶化學條件:①鍵強元素與氧結合的單鍵強度，負離子團[SiO4] 4,[Si2O7] 6A 。~。C 網(wǎng)絡外體（修飾體）。②鍵型A 離子鍵化合物離子， 金屬鍵物質—電子，正離子狀態(tài)，無方向性。C 共價鍵化合物分子結構分子間范德華力。D 離子鍵金屬鍵共價鍵過度時或極性過渡鍵具有離子共價的雙重性質，構成進程有序性而離子成分促使配位多面體不按一定方向連接，造成不對稱變形，構成遠程無序的網(wǎng)絡結構，形成玻璃的傾向大。③熔體結構[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，結晶易，形成玻璃難。O/Si決定著負離子團的大小和聚合度。負離子團結構越大，越易形成玻璃。熔體和玻璃體的成核過程1）均勻成核定義：指在宏觀均勻的玻璃中，在沒有外來物質參與下相界、結構缺陷等無關的成核過程，又稱為本征成核或自發(fā)成核。當玻璃熔體處于過冷態(tài)時，由于熱運動引起組成和結構上的起伏，一部分變成晶相。晶相內質點的有規(guī)則排列導致體積自由能減小。然而在新相產生的同時，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，對成核造成勢壘。當新相顆粒太小時，界面對體積的比例增大，整個體系自由能增大。當新相達到一定大?。ㄅR界值）時，界面對體積的比例就減小，系統(tǒng)的自由能減小，這時新生相就可能穩(wěn)定成長。這種可能穩(wěn)定成長的新相區(qū)域成為晶核。那些較小的不能穩(wěn)定成長的新相區(qū)域成為晶胚。2）非均勻成核定義：依靠相界、晶界或基質的結構缺陷等不均勻部位而成核的過程，又稱為非本征成核。晶體生長晶體的生長速度隨著過冷度的增大而增大。影響結晶的因素主要有：1）溫度當熔體從Tm冷卻時，ΔT增大，成核和晶體生長的驅動力增大；與此同時，粘度上升，成核和晶體生長的阻力也增大。2）粘度 當溫度降低時（遠在Tm點以下），粘度對質點擴散的阻