无机材料概论

无机材料概论（共8篇）

1.无机材料概论 篇一

1、何为基础建设程序？各阶段特点？

基础建设程序是指基本建设全过程中各项工作必须遵循的先后顺序。分为三个阶段：（1）基本建设前期工作阶段，包括环境影响评价、安全与评价、可行性研究、项目申请报告、设计文件编制。（2）施工阶段，包括建设准备、组织施工，只有施工图完成后才能施工。（3）竣工投产阶段，包括生产准备，竣工验收和交付使用.2、可行性报告的依据及作用。

依据：可行性研究报告主要从企业内部角度，从企业自身的需要出发，研究项目的厂址选择，工程技术方案，产品方案，市场前景，盈利能力等。

作用：防止和减小投资失误，保证呢过投资效益，企业在进行自主决策时，应编制可行性研究报告，对项目的市场前景、经济效益、资金来源，产品技术方案等内容进行分析和论证，作为投资决策的重要依据。可行性研究报告的主要功能是满足企业自住投资决策的需要，其内容和深度可由企业根据决策需要和项目情况相应确定。

3、新建厂址如何选择？其重要依据条件？对将来建厂有何作用？

a厂址需靠近原料基地或销售地区、b要有良好的交通运输条件、c场址有可靠的店里来源、d良好的工程地质条件、e厂址地形最好是宽阔平坦，并捎带倾斜、f厂址应有丰富的水源、g厂址应有良好的水文地质条件、h雨水，污水排出的可能、i要烤炉地震的因素、j大件设备的运输、k厂址应尽可能靠近居住区、厂址应有动力供应和给排水等便利条件、m厂址不应靠近堆置有机废料，化学废料，及对人体或生产不利的其他废料的地方、n应考虑卫生，防水，防震和人防等方面的要求。重要依据条件：1.自然条件和技术条件，包括地形和地质、气象、给水和排水、动力供应、交通运输与施工条件。2.经济条件：对不同的厂址方案，在选择时要综合分析烤炉选择最优方案。作用：直接影响到建厂速度，建设投资，产品成本，生产发展和经营管理等各个方面。

4、工厂设计如何进行？其目标任务？作用？ 设计阶段：初步设计、技术设计、施工图设计。（1）设计前期工作:包括可行性研究，厂址选择和设计任务的编制。（2）初步设计：根据批准的任务书进行编制，初步设计包括：确定主要原材料，水，动力的来源及用量，规定工艺过程，物料储运环境保护等设计主要原则，明确设备，建筑物和公用系统的构成及要求，进行工厂布置，设计全厂和车间的平面布置图，提出生产组织，管理信息系统和生活福利设施的方案，计算主要设备材料的数量，各项技术经济指标和工程概算，批准后的初步设计是建设投资的拨款，成套设备订购和施工图设计的依据。（3）施工图的设计。

步骤:(1)各专业对各项建厂原始资料作详细研究，（2）按资源勘察报告和工艺试验报告确定配方组成，生产方式和生产流程。（3）按照生产纲领和生产流程进行物料平衡和设备选型计算。(4)按照基础资料和生产工艺流程进行总图和运输设计。(5)根据工艺流程和设备选型计算结果进行车间工艺布置设计。（6）工艺提供资料和要求后先进行土建设计。(7)工艺和土建提供资料和要求后再进行动力，电力和卫生工程和技术经济等专业设计。

5、风向玫瑰图如何绘制，其在设计中所起的作用及意义。

风向玫瑰图也叫风向频率玫瑰图，它是根据某一地区很多年平均统计的各个风向和风速的数值，按一定比例绘制，玫瑰图上所标示的风的吹向是指从外部吹向地区中心的方向，各方向上按统计数值画出的线段表示此方向风频率的大小，线段越长表示该风向出现的次数越多，具体的绘制方法是:a掌握某地的气象台观测在一段时间内详实的风向统计资料。b统计在这段时间内各种风

向的频率计算的公式为Sn=fn/(c+

16fn),Sn为n方

n1

向的风向频率，fn为这段时间内出现n方向风的次数，c为静风次数。C根据各方向风向的出现频率，以相应的比例长度按风向中心吹，描在坐标纸上，将各相用直线连接起来绘成一个形成一个宛如玫瑰的闭合折线，得到风向玫瑰图。作用：风向玫瑰图能够显示一般在选择厂址及作总平面布置设计时，往往以夏季主导风向为依据，风向玫瑰图能使在选择厂址及进行工厂总平面设计时尽量避免或减轻对附近城镇居民点及本厂区的污染。

6竖向布置的依据?其在整个工厂设计种的意义？

依据：a厂区建筑密度大，建筑系数大于25%地下管线较复杂，有密集的铁路或道路，厂区面积不大和地形比较平坦的工厂选择连续式竖向布置。b凭证建筑物，构筑物及其他工程相关的地段为了排水所必须整平的区域选择重点式竖向布置。C在整个厂区预先按地段分出连续和重点两种布置方式，可采用混合式竖向布置。意义：使厂区的铁路、道路标高与国家铁路和附近公路的标高相适应，与场内建筑物及其他设施的标高相协调，同时满足各种运输设备允许的高度。

7工厂总平面设计如何进行？怎样达到申报书的要求？（1）a根据工厂的生产性质和规模确定工厂的组成，在深入研究工厂生产过程和生产特点的基础上，根据总平面设计的原则进行厂区的划分，并确定它们之间的位置。b根据工艺声场要求绘制各建筑物、构筑物的面积和形状。c根据厂内外和车间相互之间的的运输方式和运输设施。d在以上各项基础上，绘制总平面布置图的设计方案。e按照总平面设计方案，编织运输线路并确定竖向布置的方式和方法。f进行方案的分析比较，在所考虑的各种方案中选定经济合理的最佳方案。g在已选定的方案基础上，做进一步详尽的总平面及运输设计，即具体的总平面布置，交通运输和竖向布置。（2）a要达到申报书的要求，需要采取相应的措施，常采用的措施有以下几个方面：按功能划分厂区分为主要生产区、辅助生产区、仓库 堆场区、运动区、厂前区。b合理组织人流，货流。c选择合适的建筑形式。d布置要紧凑。e要考虑扩建和改建。f要满足防火卫生要求。

8、如何合理有效规划工厂平面布置。

工厂总平面布置在选厂报告经上级主管部门审查批准后，正式展开工厂设计的基础上进行的，要根据计划书所确定的工厂建设规模合理的布置厂区内的各种建筑物，堆场和道路，因此a要合理进行功能分区，根据工厂生产特点和建筑物的使用功能要求，对厂区内各种建筑物和构筑物进行分区布置。b满足生产工艺要求。c正确选择厂内外运输方式，合理组织好人流和货流。d合理布置建筑物的方位与间距。f适当考虑工厂发展与扩建要求。g满足卫生、安全、消防等要求。

9、水泥和玻璃厂的总平面布置有何异同? 同：按照功能来划分水泥厂和玻璃厂均包括主要生产车间、辅助车间和生产服务设施三大类。异：水泥厂按全厂功能划分为几个区：备料系统区、烧成系统区、燃料制备区、水泥加工系统区及包装系统区等生产区以及主要主要包括中心化验室及厂部办公室的厂前区，辅助车间及生产服务性设施应尽量靠近其服务的主要生产系统区，水泥厂一般将厂前区和厂区分开，现代水泥厂总平面布置设置了中心控制室，而玻璃的主要生产车间包括原料车间、混合房、浮法联合车间、成品库、碎玻璃系统等，各个车间的布置与水泥厂均不同。

10、如何根据工厂设计特点来进行地平连接方式？ 地面的连接方法分为两种：平坡法和阶梯法，将设计地形整平为向一个方向或n个方向倾斜的整平面，在各个主要平面连接处，设计艾坡度和设计标高没有急剧的变化，此法一般适用于厂区较宽和自然地形坡度不大于2%的地面。当场去宽度很小，自然地形坡度虽然达到3%-4%也可采用平坡法。而阶梯法是两个连接的整平面高差较大，整平面的连接处采用陡坡式挡土墙，一般适用于厂区布置在自然地形坡度大于3%-4%的地区，当厂区宽度超过500m和自然坡度大于2%时也可考虑采用此法。

11、竖向标高的意义。

竖向布置的任务是对厂区的天然地形进行改造，使之适合企业的建设和生产经营要求;合理地确定建筑物、构筑物、铁路和道路的标高，使相互之间的关系协调，满足生产和运输技术的要求;合理地组织场地排水，确定排水措施，保证及时排出厂区的积水，不受雨水和洪水的危害。在完成上述任务时，要最大限度地节约土石方工程量，以节省投资、缩短建设周期。力求填方、挖方能就近平衡。确定建筑场地标高时应避免大挖、大填。

12、掌握图2-6,2-7内容。

13、工艺计算是什么？

工艺计算是包括物料平衡计算、工艺设备选型计算及储存设施的计算。

14、物料平衡计算在工艺计算及设计中的意义？

物料平衡计算是以生产规模、产品方案、工艺流程、工艺参数及生产班制为基础，对工厂生产过程中各工序物料量的一种近似计算方法。意义：（1）计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物料量，作为确定车间生产任务，设备造型及人员编制的依据。（2）计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为总图设计中确定运输量，运输设备和计算各种堆场，料仓面积的依据。（3）计算水、电和劳动力的需要量，确定原料、材料、燃料等的单位消耗指标作为公用设计和计算产品成品等的依据。

15如何进行水泥厂物料计算？要有哪些基础条件

（1）按计划任务对工艺规模，先计算要求的熟料年产量，然后选择窑型、规格、标定窑的台时产量，选取窑的年利用率，计算窑的台数，最后再核算出烧成系统和工厂的生产能力。附加计算公式：1）Qy=(100-d-e)/(100-p)＊Gp.Qy是熟料年产量，d为水泥石膏参入量，Gy为工艺规模，e为水泥中混合材料的参入量，p为水泥的生产损失。2）窑的台数n=Qy/(8760ȠQh.1), Qh.1为选窑的标定台时产量，Ƞ为窑的利用率。3）水泥年产量Gy=8760ȠGh=8760Ƞ×n×Qh.1×(100-p)/(100-d-e（2）进行物料平衡计算前，必须根据生产工艺流程，原料加工试验报告以及同类型企业生产实践经验，选择工艺参数，作为物料平衡计算的基础资料。

16、平板玻璃的生产方法有哪些？各有何特点? 生产方法：有槽垂直引上法、无槽垂直引上法、对辊法、平拉法、压延法、浮法等，目前主要是浮法生产工艺。特点：有槽垂直引上法、无槽垂直引上法、对辊法等工艺基本相似，是使玻璃液分别通过槽子砖或辊子，或采用引砖固定板跟，靠引上机的石棉辊子将玻璃带向上拉引，经退火、冷却，连续的生产平板玻璃。平拉法是将玻璃垂直引上后，借助转向辊使玻璃带转为水平方向。压延法是将熔炉中的玻璃液经压延辊辊压成型，退火而制成，主要用于制造夹丝玻璃和压花玻璃。而浮法是将玻璃液从池窑连续的流入并漂浮在有还原性气体保护的金属锡液面上，依靠玻璃的表面张力、重力及机械拉引力的综合作用，拉制成不同厚度的玻璃带，经退火、冷却制成平板玻璃，此方法成型操作建议，质量优良，产量高，易于实现自动化。

17、何为重量箱？其意义。

重量箱是用来计算平板玻璃用耗及成本的计量单位，是平板玻璃现行的计量单位，简称重箱。一重量箱等于2mm厚的平板玻璃10㎡。意义：玻璃计量方便，且可以根据不同厚度的玻璃进行换算。

18、玻璃制品的损失率包括哪些？

（1）运输破损率：是指原片、半成品、成品在搬运过程中的破损总量与拉出合格原板总量只比。（2）包装破损率：是指切除的合格玻璃原板在检验、选品、装箱过程中的破损总量与切出合格玻璃量之比。（3）碎玻璃损失率：是指碎玻璃损失量与碎玻璃生成总量只比。

19、工艺设备如何进行选择？其主要设备的确定的依据是什么？

要考虑一下几个方面：a满足生产工艺要求 b设备向机械化、自动化方向发展 c设备性能良好 d管理、维修方便，工艺布置合理 e节约能源 f使用场合及设备来源 g技术经济比较 h在确定生产工艺流程并完成物料平衡计算后进行工艺设备选择。依据：根据配方、生产性质、产量大小和工艺流程选择设备的型式，然后确定设备的规格大小，最后根据各工序的加工量和设备的生产能力进行计算，确定所需设备的台数。20、工艺设计如何进行？依据哪些条件？ 步骤：a确定各车间生产任务 b选择生产工艺流程及主机设备 c确定主要工艺参数，定额指标及车间工作制度 d物料平衡计算 e设备选型及计算 f车间工艺布置并绘制工艺布置草图 g计算设备的电力安装容量及蒸汽、压缩空气和其他动力需要量，计算人员数量和运输量，向土建等专业提供资料 h根据土建设计，绘制正式工艺布置图 i主要技术经济指标计算 j编写工艺设计说明书。原则:a安全可靠、经济合理、技术先进 b合理地选择工艺流程和设计指标 c为生产挖潜和发展留有余地 d合理考虑机械化、自动化装备水平e注意环境保护，减少污染 f要考虑其他专业设计的要求，并为其设计提供可靠资料。

21、确定工艺流程的依据是什么？其对整个工艺布置的意义？

依据：a原料的组成及性质 b产品品种及质量要求 c工厂规模及技术装备水平d建厂地区气候条件 f办工业加工试验。意义：

22、生产车间布置有哪些形式？其相互之间的联系、区别？

生产车间工艺布置包括厂房布置和设备布置，厂房布置有集中式和分散式布置两种形式。区别：集中式布置即将主要生产车间放在一个联合车间内，分散式布置即将各主要车间分别设计成独立的厂房，用输送设备将各主要车间连接起来。联系：对于建材工厂的厂房布置两种方式均可采用，主要取决于产品种类、生产规模、产品品种、工艺流程、生产方式以及机械化自动化装备水平等。

23、设备布置的依据是什么？对工艺布置的影响？如何进行？

依据：生产流程和设备安装、操作、检修的需要，同时也要考虑其他专业对不值得要求。影响：进行：把车间内的各种设备按工艺流程要求加以定位。除了主机设备外，还包括辅助设备、工艺管道、检修设备以及各种连接件和料仓等。主机设备与厂房建筑的主要柱网相对定位，设备图、设备之间也要相对定位。

24、原料的破碎包括哪些方面?应怎样布置？

原料的破碎包括破碎系统的选择与破碎设备的选型，设备系统进行选择时要考虑物质的性质、物料的粒度（进料块度、出料块度）、破碎系统的破碎比。破碎设备的选型要考虑由全厂主机平衡计算确定的破碎车间要求小时产量，来确定破碎机的选型、规格参数，物料的物理性质，即物料的硬度、块度、杂质含量与形状。破碎车间主要是接受来自矿山开采后的硬质原料，及出窑熟料和某些块状硬质混合材料的破碎，故其位置应按照总平面图上的整体布局，并考虑到进出料的方向加以定位，而熟料及混合材料的破碎，石膏破碎等往往附设在相关的主要车间内，如烧成车间、粉磨车间及烘干车间等。

25、粉碎设备如何选择？其对粉体粒度有何影响？（1）在选择粉碎设备时要考虑一下因素：a由全厂主机平衡计算确定的破碎车间要求小时产量，是破碎机选型的依据，可据此确定破碎机的规格与台数。b物料的物理性质，及物料的硬度、块度、杂质含量与形状。C出料粒度小，粒型均匀，生产能力大，锤头寿命长，配套功率小，变三级破碎为二级破碎，工艺简单，维修方便，运行平稳。（2）不同种类和不同规格的粉碎设备对粉体的最大进料粒度要求不同，从而影响出料粒度和粉碎系统的破碎比。对于一些中等硬度和含有较多粘性夹缝土的物料，选择粉碎设备时应考虑破碎机的防堵性以免造成机腔下部的堵塞，因此采用破碎兼烘干流程，用锤式，反击式破碎机来破碎粘性物料有良好效果。对于一些可碎性差的砂岩，可采用自磨技术和自磨机，它能把矿石的破碎和粉碎一次完成。

26、生料的烘干模式有哪些?选择原则？

有两种：一种是烘干磨，即物料在粉磨过程中同时进行烘干，另一种是用单独的烘干设备烘干。2)a尽量采用烘干兼粉磨的系统来制备煤粉和生料 b烘干系统应使烘干后物料的终水分符合入磨物料水分的要求 c选用回转炽烘干机时，对于初水量含量高的物料采用顺流式烘干为宜，对于初水分含量低的物料，采用逆流式 d当由燃料室提供热源或利用烧成系统余热需设置辅助热风炉时，采用沸腾或煤粉燃烧室 e如热风炉用劣质无烟煤掺煤石作燃料时尽量采用热效率较高的的沸腾燃烧室 f烘干机是水泥厂的主要生源之一，应注意搞好收生设施，防止环境污染。

27、项目申请报告的作用有哪些？其内容包括哪些方面？

获得项目核准机关对拟建项目的行政许可，为有关部门对企业投资项目惊醒核准提供依据。内容：a申报单位及项目概况b发展规划，产业政策和行业准入分析 c资源开发及综合利用分析d节能方案分析 e建设用地，征地拆迁及移民安置分析 f环境和生态影响分析 g经济影响分析 h社会影响分析。

28工厂设计资料通常分为哪几类？具体指哪些方面？ 1）设计依据资料、设计基础资料、设计技术资料。

29、进行车间工艺布置设计应重点考虑的问题有哪些？ A最大限度的满足工艺生产设备维修的要求。B充分有效的利用本车间的建筑面积。C为本车间将来的发展和厂房的扩建留有余地。D劳动安全与工业卫生设计符合有关的规范与规定。E与总体设计相配合，力求做到与相关车间的连接方便、布置紧凑、运输距离短。F充分注意建厂地区的地质、水文等条件对车间工艺布置的特殊要求。G征求和了解其他专业对车间工艺布置的特殊要求。

30、物料的均化的四个环节。

A原料矿山按质量情况计划开采和矿石搭配使用。B原料在堆场或储库内的预均化。C粉磨生料过程中的配料控制与调节。D生料入窑前在均化库内进行均化。

31、陶瓷的干燥设备有：链式干燥剂、连续式隧道干燥室、间歇式隧道干燥室、及室式烘房。

32、常用的施釉方法有：浸釉、喷釉、浇釉、滚釉和刷釉。

33、对于新型干法窑的的布置分为窑头、窑中、窑尾。

34、悬浮预热窑和预分解窑窑尾部分主要包括：生料供料和喂料系统、预热器和分解炉系统、排风和增湿、除尘系统。

35、什么是浮法工艺？

原料在熔窑经重油燃烧得到熔融玻璃进入锡槽，在N2和H2的气氛保护下，进行抛光、成型，玻璃带离开成型室进入退火窑，最后得到成品玻璃的过程叫浮法工艺。

2.无机材料概论 篇二

关键词：无机锚固材料,结构加固,微膨胀

我国现有建筑物中, 有相当部分经过几十年的使用后, 已有不同程度的老化, 或已不能满足当前的使用要求, 这些旧建筑物现在已经迈入了维修加固的寿命时期。当前, 我国建筑物维修改造行业的发展非常迅速, 已成为建筑行业的重要组成部分。

植筋锚固技术是最为常用的维修加固技术之一, 具有设计灵活、定位精确、施工简便等众多特有的技术优点, 成为现代建筑结构加固改造技术中最具活力的分支。目前, 植筋锚固材料主要分为有机粘结材料和无机粘结材料, 以有机类为主。但随着无机锚固材料技术的进步发展, 有机类锚固材料其有机特性与水泥混凝土构造物无机特性的不协调性逐渐暴露出来, 越来越多的加固改造工程开始青睐与水泥混凝土同性能的无机锚固材料。以下我们从性能方面来分析有机无机锚固材料优劣:

有机粘结材料主要包括环氧树脂胶、聚酯树脂胶、乙烯基树脂胶等, 具有早期强度高和发展成熟的显著优点;无机粘结材料主要包括普通混凝土锚固砂浆、高强混凝土锚固砂浆、高强特种锚固砂浆等, 具有水泥基、耐高温、无毒环保等优点。根据对比应用, 有机类锚固材料存在与混凝土的弹性模量相差太大、耐热性能差、易老化、有微毒、价格高等不可克服的缺点。

1 有机锚固材料的不足

目前有机质类锚固材料在应用中虽然可以起到较好的锚固作用, 但在也存在较多不足, 具体表现有:

(1) 有机类锚固材料性能不协调。锚固材料要求具有与被修补材料相接近的弹性模量和线膨胀系数, 但实际应用中两者弹性模量往往不在同一数量级上, 容易造成有机质锚固材料与混凝土界面粘结强度减弱甚至脱粘, 成为锚固结构不安定的隐患。

(2) 有机类锚固材料耐久性不良。以硅酸盐水泥为主要组分的混凝土硬化体中的液相呈高碱性pH值, 高碱度的环境中, 有机质类锚固材料容易碱化变脆或脱粘, 大幅度降低粘结强度, 影响锚固结构的安全性。

(3) 有机类锚固材料耐热性差。有机类植筋锚固材料中高分子结构的键能较小, 高温下易降解, 不能满足建筑物耐热与防火要求。

(4) 有机类锚固材料微毒昂贵。当前, 无论国产还是进口的有机质类锚固材料价格均较昂贵, 且材料浪费量相对较大, 推高加固工程造价。

(5) 有机类锚固材料施工难度较大。有机类锚固材料通常对设备和人员要求较高;同时, 受制于室外温度和天气变化, 对施工场地和环境都有较高要求。

2 无机锚固材料的技术优势

鉴于有机类锚固材料的性能限制, 水泥基无机锚固材料与混凝土构件有着天然的相容性, 植筋锚固材料由有机类向无机类过渡是其不断完善和发展的必然趋势。无机锚固材料的技术优势主要有以下五点:

(1) 早强与高强特性。无机锚固材料在一定锚固条件 (锚固深度、固化时间) 下, 锚固强度均能满足工程技术要求, 拉拔试验时, 抗拉拔力达到植筋极限抗拉强度, 以颈缩破坏为主。

(2) 微膨胀特性兼具变形协调。无机锚固材料与混凝土基体均为无机类材料, 在温湿度循环变化时, 与混凝土变形协调一致, 不会产生附加温度应力, 也就没有因为疲劳而产生开裂损坏。

(3) 耐高温耐老化。无机锚固材料与水泥混凝土具有相当的耐高温耐老化特性, 在常规的高温环境下可以长时间服役, 在拼接施工中, 可以采用先胶后焊的工艺, 符合实际施工的要求。

(4) 施工快捷。无机锚固材料一般为单组分, 无需现场调和, 也无需借助胶枪设备, 竖直孔、水平孔和垂孔均可快捷植筋;无机锚固材料对作业面要求较低, 潮湿、微水和微尘不妨碍施工。

(5) 绿色环保。无机锚固材料不含苯乙烯等组份, 无毒无味, 对施工人员不造成伤害, 对环境不产生有害影响, 适用于各种使用场合。

(6) 造价便宜。实际工程上, 选用材料时不但要注重材料的性能, 在性能基本相同的情况下, 影响材料大范围推广使用的更为主要因素是材料的价格。经某实体工程的实际运用测算, 造价降低50%。

3 结论

3.无机金属材料腐蚀测试体系分析 篇三

1.1镁合金

溶于水环境中的镁与水发生电化学反应，产生氢氧化镁和氢气。虽然整体腐蚀镁合金的反应还没有被系统研究。但是，这对整体镁合金的腐蚀反应进行了合理的预期，并揭示了腐蚀过程。这个模型也可以使用描述其他镁合金的腐蚀过程。

反应方程如下：

Mg→Mg2++2e （1）

2H2O+2e→H2↑+2OH-? （2）

Mg2++2OH2→Mg（OH）2↓ （3）

1.2铁合金

不同于镁合金发生的析氢反应，铁合金的腐蚀是发生在水环境中的腐蚀氧化。基于的沉浸在溶液中铁的测试结果，降解机理是在碱性条件和氧环境下一些二价铁转化为三价铁。由于溶液是在存在氯离子的暴露的空气中，并会形成一部分磁铁矿。

反应方程如下：

1/2O2+H2O+2e-→2OH-? （5）

Fe2++2OH-→Fe（OH）2 （6）

Fe2+→Fe3++e- （7）

Fe3++3OH-→Fe（OH）3 （8）

二、腐蚀试验系统

2.1电解质溶液的选择

通过实验获得腐蚀数据显示，影响腐蚀最重要的因素是电解质溶液体系。在过去的十年来，用电解质溶液解决各种方案系统。解决方案的主要类型包括：0.9%氯化钠水溶液解，SBF（模拟体液），PBS（磷酸盐缓冲液），DMEM等。以镁合金为例，腐蚀电流密度在0.9%氯化钠水溶液中的解决方案在不同的数量级测试下，结果可能有很大的差距。所以电解质溶液的某些化学成分是必不可少的度量因素。无机盐、氨基酸对降解纯镁测试系统产生影响。用于浸渍试验的溶液的类型：等离子体，氯化钠，氯化钠，碳酸氢钠。结果表明，蛋白质吸附在镁盘表面对镁溶出度的延迟具有显著的效果。这是由于对蛋白质的吸附，使得不溶性盐层更加密集或更有效的作为一个屏障腐蚀。但是氨基酸和某些有机金属化合物可以形成一个金属阳离子复合物加速金属溶解。开路电位朝着更积极的价位显著变化，不能提供足够的保护，SBF趋于延缓局部腐蚀。此外，氯化物表面上的离子可以将形成的氧化镁转化为可溶性氯化镁，可以提高局部腐蚀，稳定腐蚀产品。研究PH值对腐蚀的影响发现，高PH溶液中，镁腐蚀速率是正常速率的两倍。高PH值加速了磷酸盐的沉淀碳酸酯，也稳定氧化镁。纯镁在硼酸缓冲溶液中的性质也说明PH值会影响稳定性。总之，通过研究影响镁合金的腐蚀机理，得出结论：无机离子和有机物组件有一个显着的影响金属合金的降解过程必须谨慎选择解决方案。

2.2表面粗糙度的影响

喷砂、涂层或氧化，都是有意向性改变对金属材料的处理，适用于各种表面处理，以提高生物材料的腐蚀性能。但表面粗糙度对腐蚀的影响属性通常被忽略。磨削工艺不同与表面粗糙度会影响材料腐蚀速率。机械抛光表面处理，电解抛光和采摘将提高他们的耐腐蚀性，表面粗糙提高腐蚀速率。并且，腐蚀速率通常随时间增加。因此，需要随时间的变化而改变浸泡时间。不同时间的数据不能比较。腐蚀速率是质量变化的原表面接触到的腐蚀性媒体。这种评价方法很简单，但具体操作是不同的。考虑浸泡后腐蚀产物的去除也是很重要的，一些研究人员只是删除样本溶液，用蒸馏水漂洗，然后称量样品。而科学家清洁样品的化学物质是用180 g/L铬酸去除腐蚀产物。

2.3电化学测试

电化学测试是一种对腐蚀性能进行评估的既方便又容易的方法。通过三电极系统测量OCP（开路电位），极化曲线和交流阻抗（电化学阻抗谱）。以下是一些影响腐蚀结果的方面。研究人员为其所采用的动电位极化测量是最流行的方法，该方法比较方便，但参数的选择可以带来巨大差异。其中，最重要的参数之一是扫描率。当扫描速度低时，电极系统处在稳态近似状态，随着扫描速度的增加引起零电流电位转移到更负值。在这种状态下，电子转移的速度与电子消费量相等。因此，可以得到一个准确的零电流电位。随着扫描速度的增加，稳定状态系统被干扰，电子转移的反应速度比电子在阴极上的消耗要大，从而导致电子的积累。此外，较慢的扫描速度，会使电流密度越清晰，成像越快。因此，扫描速率动电位极化测量应足够慢，测试时间应足够短。频率范围有对光谱也具有重要影响。如果电极系统足够稳定，频率应足够低会使测量时间更长。如果电极系统是主动的，表面特性在长时间测试中会改变。频率应该足够高，以确保短时间测试。因此，为了减少时间和潜在的噪音干扰，在100千赫位置设置上限频率。

2.4浸泡试验

浸泡试验也是一种可生物降解的腐蚀性能评价金属材料的常用的方法。根据医学仪器的生物评价和实验室浸泡腐蚀的标准实施规程进行金属测试，通过一系列的方法分析被测材料降解腐蚀产物的化学溶液。国际标准组织指示测试单元应紧密关闭以防止蒸发，并且在37°C的温度下保存7天，再进行分析。影响结果的因素包括溶液体积比与试样表面积（体积/体积）流量，浸泡时间和评价腐蚀速率的方法。根据浸渍溶液的状态，试验分为静态浸泡和动态浸泡。在静态浸泡试验中，样品浸泡在溶液中，而在动态浸泡试验中，该溶液流动。大多数报告采用静态浸泡试验评价腐蚀性能金属材料，但有一些结果研究发现：溶液的流动通过减少沉积腐蚀产物加速腐蚀过程，剪切应力的振幅对腐蚀过程有强烈的影响。当这个压力很低，它保护表面不受局限腐蚀。然而，当它高时，除了高均匀腐蚀，也会存在局部腐蚀的发生。

2.5腐蚀速率的评价方法

通常运用以下方法来评价腐蚀速率金属材料的质量损失，分别为氢的氧化，离子释放浓度和电化学腐蚀电流。质量损耗/增益质量是评价试样腐蚀速率浸泡试验前后的质量变化的方法。样品浸入在腐蚀介质中一段时间，之后试样被拆除，质量变化测量。

三、结束语

随着无机金属材料日益受到关注，大量的无机金属材料腐蚀测试体系被应用。通过腐蚀数据显示，影响腐蚀的因素为电解质溶液选择；表面粗糙度影响；电化学测试和浸泡试验。这些测试体系具有不同独特的优点和缺点。据上文分析，为建立一个合理的并且更科学的测试体系，应采用动态腐蚀测试评价腐蚀速率法，样品表面粗糙度和溶液体积与样品表面积之比应该精确。并且，多种腐蚀速度评价方法应当相互参照。

4.新型无机材料 篇四

【摘 要】功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物功能等的介质材料。功能陶瓷材料种类繁多，用途广泛，主要包括铁电、压电、介电、热释电、半导体、电光和磁性等功能各异的新型陶瓷材料。它是电子信息、集成电路、移动通信、能源技术和国防军工等现代高新技术领域的重要基础材料。随着现代新技术的发展，功能陶瓷及其应用正向着高可靠、微型化、薄膜化、精细化、多功能、智能化、集成化、高性能、高功能和复合结构方向发展。

关键词：功能陶瓷材料；研究进展；趋势

利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多，用途各异。例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料。

功能陶瓷的发展始于20世纪30年代，经历从电介质陶瓷→压电铁电陶瓷→半导体陶瓷→快离子导体陶瓷→高温超导陶瓷的发展过程，目前己发展成为性能多样、品种繁多、使用广泛、市场占有份额很高的一大类先进陶瓷材料。近十年来，在人类社会对能源、计算机、信息、激光和空间等现代技术的迫切需求的牵引下，随着微电子技术、光电子技术、计算技术等高新技术的发展以及高纯超微粉体、厚膜和薄膜等制备工艺的进一步完善，功能陶瓷在新材料探索、现有材料潜在功能的开发和材料、器件一体化以及应用等方面都取得了突出的进展，成为材料科学和工程中最活跃的研究领域之一，也成为现代微电子技术、光电技术、计算技术、激光技术等许多高技术领域的重要基础材料。

当前功能陶瓷发展的趋势可以归纳为以下几个特点:复合化，多功能化，低维化，智能化和设计、材料、工艺一体化。单一材料的特性和功能往往难以满足新技术对材料综合性能的要求，材料复合化技术可以通过加和效应与藕合乘积效应开发出原材料并不存在的新的功能效应，或获得远高于单一材料的综合功能效应。最近提出的梯度功能材料也可看作一类特殊的复合材料。功能性与结构性结合的材料，或者具有多种良好功能性的材料，为提高产品的性能和可靠性，促使产品向薄、轻、小发展提供了基础。当材料的特征尺寸小到纳米级，由于量子效应和表面效应十分显著，可能产生独特的电、磁、光、热等物理和化学特性，功能陶瓷进入纳米技术领域是研究的热点之一，如铁电薄膜和超细粉体的制备等。智能材料是功能陶瓷发展的更高阶段，它是人类社会的需求和现代科学技术发展的必然结果。

一、研究现状

1、导电陶瓷

导电陶瓷具有良好的导电性能，而且能耐高温，是磁流体发电装置中集电极的关键材料。半导体陶瓷指采用陶瓷工艺成型的多晶陶瓷材料。与单晶半导体不同的是，半导体陶瓷存在大量晶界，晶粒的半导体化是在烧结工艺过程中完成的，因此具有丰富的材料微结构状态和多样的工艺条件，特别适用于作为敏感材料。除半导体晶界层陶瓷电容器外，目前已使用的敏感材料，主要有热敏材料、电压敏材料、光敏材料、气敏材料、湿敏材料等。如PTC（positive temperature coefficient的缩写）材料在国内无论是基础理论研究还是工业生产规模都有长足进步，其应用范围已渗透到航天、航空、航海、无线通讯、有线通讯、电子工业和民用电器等各个领域。而铬酸镧（La-CrO3）是一种钙钛矿型（ABO3）复合氧化物，具有很高的熔点（2490℃），它在掺杂Ca、Sr和Mg 等二价碱土金属后具有很多特殊的性质。在高温发热材料、固体氧化物燃料电池连接材料、催化剂、NTC热敏电阻等方面都得到广泛的应用，是一种很有前途的功能陶瓷材料。高温超导陶瓷指相对金属而言具有较高超导温度的功能陶瓷材料。从20世纪80年代对超导陶瓷的研究有重大突破以来，对高温超导陶瓷材料的研究及应用就倍受关注。目前高温超导材料的应用正朝着大电流应用、电子学应用、抗磁性等方面发展。

2、压电陶瓷

压电陶瓷的晶体结构上没有对称中心，因而具有压电效应，即具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。压电陶瓷材料具有成本低、换能效率高、加工成型方便等优点，常用于制作压电器材、滤波器、谐振器和变压器等。常用的压电元件：传感器、气体点火器、报警器、音响设备、医疗诊断设备及通讯等。通常的压电材料是 PZT，新型的压电陶瓷材料主要有高灵敏、高稳定压电陶瓷材料，电致伸缩陶瓷材料、热释电陶瓷材料等。压电陶瓷作为电、力、热、光敏感材料，在超声换能、传感器、无损检测和通讯技术等领域已获得了广泛的应用。

3、纳米功能陶瓷

纳米功能陶瓷是指通过有效的分散、复合而使异质相纳米颗粒均匀、弥散地保留于陶瓷基质结构中而得到的复合材料，当其具有某种特殊功能时便称之为纳米功能陶瓷。纳米功能陶瓷的性能是和其特殊的微观结构相对应的，它的性能不仅取决于纳米材料本身的特性，还取决于纳米材料的物质结构和显微结构。

4、光催化功能陶瓷 先制备钛酸溶胶和掺入 Fe3+的钛酸溶胶，用溶胶-凝胶法分别将它们负载于炻器管和矩形蜂窝陶体上，再用程序升温法煅烧得到纳米TiO2光催化功能陶瓷。经扫描电镜（SEM）测定炻器载体上负载的光催化膜厚度为300～400nm，TiO2的粒径为15～20nm。将光催化炻器管用于模拟苯酚废水和某地表水的处理试验，在紫外光强一定、流速为 40ml/min条件下的结果表明无论掺Fe3+与否的TiO2光催化炻器管都有净化效果。其中以掺Fe3+最好，苯酚去除率为70.3%，灭菌率亦能达到99.5%。将光催化蜂窝陶瓷体用于净化空气试验时，在紫外光强、循环风量一定的条件下，其净化效果也是以掺Fe3+的TiO2最好。

5、陶瓷泡沫

陶瓷泡沫(Ceramic Foam)含有大量的亚结构一胞单元，具有比表面积大、热导率低、耐热性能优异等特性，这些性质引起学者们极大地关注。根据其结构组成特点，可将其分为开孔泡沫和闭孔泡沫。由固体棱柱组成的具有三维网络结构的泡沫体，称为开孔泡沫体，如图1(a)所示。由棱柱和壁面组成的具有空腔结构的泡沫体，称为闭孔泡沫体，如图1(b)所示。

(a)开孔陶瓷泡沫

(b)闭孔陶瓷泡沫

图1 陶瓷泡沫材料的发展始于20世纪70年代，Schwartzwalder运用有机泡沫浸渍法制备了高孔隙率陶瓷，并将其过滤熔融金属，大大提高了产品质量。陶瓷泡沫产品极大的商业价值引起了科技界的重视，各国陆续开展相关的研究工作。我国在陶瓷泡沫力一面的研究工作始于20世纪80年代初，据报道，哈尔滨工业大学于1982年研制出用于铝合金过滤的陶瓷泡沫过滤器。此后，南昌航空工业学院、上海机械制造工艺研究所等单位先后开展了相关工作。近年来，陶瓷泡沫材料的应用又扩展到航空、电子应用、热能管理等领域，展现出良好的应用前景。

二、功能陶瓷发展的趋势

当前功能陶瓷发展的趋势可以归纳为以下几个特点：复合化，多功能化，低维化，智能化和设计、材料、工艺一体化。单一材料的特性和功能往往难以满足新技术对材料综合性能的要求，材料复合化技术可以通过加和效应与耦合乘积效应开发出原材料并不存在的新的功能效应，或获得远高于单一材料的综合功能效应。最近提出的梯度功能材料也可看作一类特殊的复合材料。功能性与结构性结合的材料，或者具有多种良好功能性的材料，为提高产品的性能和可靠性，促使产品向薄、轻、小发展等方面提供了基础。当材料的特征尺寸小到纳米级，由于量子效应和表面效应十分显著，可能产生独特的电、磁、光、热等物理和化学特性，功能陶瓷进入纳米技术领域是研究的热点之一，如铁电薄膜和超细粉体的制备等。智能材料是功能陶瓷发展的更高阶段，它是人类社会的需求和现代科学技术发展的必然结果。

参考文献

【1】_功能陶瓷材料的制备与研究进展探讨.pdf 【2】_功能陶瓷材料研究进展综述.pdf 【3】_功能陶瓷研究进展与发展趋势.pdf

5.无机保温材料和有机保温材料 篇五

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无机保温材料和有机保温材料

无机保温材料

无机保温材料主要集中在玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩、微纳隔热板等具有一定保温效果的材料，能够达到A级防火。

岩棉的生产对人体有害，工人还会不愿施工的情况出现，而且岩棉建厂的周期长，从建厂到可生产大约需要2年的时间。现在国内市场岩棉的供应量也达不到使用的要求。

膨胀珍珠岩的重量大，吸水率高。

微纳隔热板的保温性能是传统保温材料的3-5倍，常用于高温环境下，但价格较贵。

2011年3月公安部规定使用A级不燃材料作为保温系统，未来的趋势最多可以放宽到B1级防火材料，无机保温材料的发展前景还是很大。

膨胀珍珠岩由于原料来源广泛，生产设施简单，对人体无害，相信在以后可以作为主要的材料使用。

有机保温材料

有机类保温材料主要有聚氨酯泡沫、聚苯板、酚醛泡沫等。

有机保温材料具有重量轻、可加工性好、致密性高、保温隔热效果好，但缺点是：不耐老化、变形系数大、稳定性差、安全性差、易燃烧、生态环保性很差、施工难度大、工程成本较高，其资源有限，且难以循环再利用。

传统的聚苯板、无机保温板具有的优异保温效果，在中国目前的墙体保温材料市场中广泛使用，但是不具备安全的防火性能，尤其是燃烧时产生毒气，其实此类材料的使用在发达国家早已经被限制在极小的应用领域。近年来中国建筑物因大面积使用聚苯板保温材料所引发的火灾事故频发，造成了巨大的经济损失和人身伤亡。[

6.无机材料科学基础试卷 篇六

1.不一致熔融化合物，连线规则

答： 不一致熔化合物是一种不稳定的化合物，加热到一定温度会发生分解，分解产物是一种液相和一种固相，液相和固相的组成与化合物组成都不相同。（2.5分）

连线规则：将一界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最高点。（2.5分）2.非本征扩散，稳定扩散 非本征扩散：受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。或由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。（2.5）

稳定扩散：若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0。这种扩散称稳定扩散。（2.5分）3.非均匀成核, 一级相变

非均匀成核：是指借助于表面、界面、微粒裂纹器壁以及各种催化位置等而形成晶核的过程 一级相变：体系由一相变为另一相时，如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商(一级导数)不相等的称为一级相变。（2.5）4.晶粒生长，二次再结晶

晶粒生长：平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。（2.5分）二次再结晶：是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。（2.5分）5.一致熔融化合物，三角形规则

答：一致熔融化合物是一种稳定的化合物，与正常的纯物质一样具有固定的熔点，熔化时，产生的液相与化合物组成相同。（2.5分）三角形规则：原始熔体组成点所在副三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。（2.5分）6.晶粒生长，二次再结晶

晶粒生长：平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。（2.5分）二次再结晶：是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。（2.5分）7.液相独立析晶，切线规则

答：液相独立析晶：是在转熔过程中发生的，由于冷却速度较快，被回收的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来，使转熔过程不能继续进行，从而使液相进行另一个单独的析晶过程，就是液相独立析晶。（2.5）

切线规则：将界线上某一点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，则表示界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有转熔性质，远离交点的晶相被回吸。

8.本征扩散，不稳定扩散，．答：本征扩散：空位来源于晶体结构中本征热缺陷，由此而引起的质点迁移。（2.5）不稳定扩散：扩散物质在扩散层dx内的浓度随时间而变化，即dc/dt≠0。这种扩散称为不稳定扩散。（2.5分）9.均匀成核，二级相变, 答：均匀成核是晶核从均匀的单相熔体中产生的过程。（2.5分）

相变时两相化学势相等，其一级偏微商也相等，但二级偏微商不等的相变。（2.5分）10.烧结，泰曼温度

答：烧结：由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结，经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程。（2.5）泰曼温度：反应物开始呈现显著扩散作用的温度。（2.5）

二、选择题（12分）：

1.据范特荷夫规则,纯固相反应，反应过程是（A）A.放热过程 B.等温过程 C.吸热过程

2.在反应温度下，当固相反应的某一相发生晶型转变时，反应速度是（B）A.无影响 B.加快 C.减慢

3.表面扩散系数Ds，界面扩散系数Dg，晶格扩散系Db的关系是（Ａ）A.Ds﹥Dg﹥Db B.Ds﹥Db﹥Dg C.Db﹥Ds﹥Dg D.Db﹥Dg﹥Ds 4.同一种物质在晶体中的扩散系数（Ｃ）在玻璃中的扩散系数 A．大于 B．等于 C．小于 D．不确定

5.A，B进行反应生成AmBn,为扩散控制的固相反应，若DB》DA，则在AmBn-A界面上，反应物B的浓度CB为（Ｂ）

A.1 B.0 C.不确定

6.烧结中晶界移动的推动力是（Ｂ）

A.表面能 B.晶界两侧自由焓差 C.空位浓度差 7.陶瓷经烧结后在宏观上的变化表述不正确的是（Ｄ）

A.强度增加 B.体积收缩 C.气孔率降低 D.致密度减少 8.金斯特林格方程采用的反应截面模型为（B）A.平板 B.球体 C.球壳 D.圆柱

9.下列过程中，哪一个能使烧结体的强度增加而不引起坯体收缩？（Ａ）A.蒸发-凝聚 B.体积扩散 C.流动传质 D.溶解-沉淀 10.下列属于逆扩散过程的是（Ｂ）

A.二次再结晶 B.杂质的富集于晶界 C.布朗运动

11.在制造透明Al2O3陶瓷材料时，原料粉末的粒度为2μm，在烧结温度下保温30分钟，测得晶粒尺寸为10μm。若在同一烧结温度下保温4小时，晶粒尺寸为（Ｄ）, 为抑制晶粒生长加入0.1％MgO，此时若保温4小时，晶粒尺寸为（Ｂ）。A.16μm B.20μm C.24μm D.28μm 7.同一种物质在晶体中的扩散系数（Ｃ）在玻璃中的扩散系数 A．大于 B．等于 C．小于 D．不确定 10.纯固相反应，反应过程是（Ａ）

A.放热过程 B.等温过程 C.吸热过程

1、杨德尔方程采用的反应截面模型为（A）。A.平板 B.球体 C.球壳 D.圆柱

3、一般情况下，离子晶体较大离子的扩散多半是通过（A）

A.空位机构 B.直接易位 C.间隙扩散 D.亚间隙机构

4、在反应温度下，当固相反应的某一相发生晶型转变时，反应速度是（A）A.加快 B.减慢 C.无影响

5、表面扩散活化能Qs，界面扩散活化能Qg，晶格扩散活化能Qb的关系是（B）A.Qs﹥Qg﹥Qb B.Qb﹥Qg﹥Qs C.Qb﹥Qs﹥Qg D.Qs﹥Qb﹥Qg 4.下列属于逆扩散过程的是（B）

A.二次再结晶 B.晶界的内吸附 C.布朗运动 7.以下属于马氏体相变特征的是（A）

A.无扩散性 B.不存在习性平面 C.相变速度低 D.有特定的转变温度

三、填空题（18分）

1.烧结的主要传质方式有蒸发-凝聚传质、扩散传质、流动传质和溶解-沉淀传质四种，产生这四种传质的原因依次为（压力差）、（空位浓度差）、（应力—应变）和（溶解度）。2.均匀成核的成核速率Iv由（受核化位垒影响的成核率因子）和（受原子扩散影响的成核率因子）因子所决定的。

3.菲克第一定律的应用条件是（稳定扩散），菲克第二定律的应用条件是（不稳定扩散）。4.液-固相变过程的推动力为（过冷度）、（过饱和浓度）和（过饱和蒸汽压）。5.固体内粒子的主要迁移方式有（空位机构）、（间隙机构）。

6.如晶体纯度降低，扩散系数与温度关系曲线中本征与非本征扩散的转折点（向左）。7.合成镁铝尖晶石，可选择的原料为MgCO3 , MgO, γ-Al2O3, α-Al2O3, 从提高反应速率的角度出发选择（MgCO3），（α-Al2O3）原料较好。

8.在均匀成核时，临界成核位垒ΔGk=（1/3Akγ）,其值相当于（新相界面能的1/3）

具有临界半径rk的粒子数nk/N=（exp（-ΔGk/RT））。

9.液-固相变时，非均匀成核位垒与接触角θ有关，当θ为（180º）时，非均匀成核位垒与均匀成核位垒相等。

10.成核生长机理的相变过程需要有一定的过冷或过热，相变才能发生，在（相变过程放热）情况下需要过冷。

11.在制硅砖时，加入氧化铁和氧化钙的原因（作为矿化剂，产生不同晶型石英溶解度不同的液相），能否加入氧化铝（不能）。

12.在液相线以下的分相区的亚稳区内，其分解机理为（成核-生长机理），新相成（孤立的球形颗粒）状，不稳定区的分解机理为（旋节分解区（Spinodale）），新相成（高度连续性的非球形颗粒）状。

6.如杂质的量增加，扩散系数与温度关系曲线中本征与非本征扩散的转折点（向左）。9.液-固相变时，非均匀成核位垒与接触角θ有关，当θ为（０°）时，非均匀成核位垒为零。

1、根据扩散的热力学理论，扩散的推动力是（化学位梯度），而发生逆扩散的条件是（热力学因子＜0，正扩散＞0）。

2、熔体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态，在冷却的过程中可以出现（结晶化）、（玻璃化）和（分相化）三种不同的相变过程。

3、马氏体相变具有以下的一些特征：（存在习性平面）、（相变速率高）、（无特定相变温度）和（）等。

4、从熔体中析晶的过程分二步完成，首先是（成核），然后就是（晶体生长）过程。均匀成核的成核速率Iv由（P）和（D）因子所决定的。

本征扩散是由（热缺陷）而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由（形成能）和（空位迁移能）两部分组成。

熔体的析晶过程分二步完成，先是（），然后是（）过程。均匀成核的成核速率Iυ由（）因子（）和（）因子所决定的。

7、菲克第一定律J=-Ddc/dx的应用条件是（稳定扩散），菲克第二定律dc/dt=Ddc/dx的应用条件是（非稳定扩散）

8、相变过程的推动力为（过冷度）、（过饱和度）和（过饱和蒸汽压）

9、在三元系统中，无变量点有三种，分别是（低共熔）、（单转熔）和（双转熔）

11、扩散系数D=D0exp(-Q/RT)中，空位扩散活化能Q由（形成能）（空位迁移能）组成，间隙扩散活化能Q由（间隙原子迁移能）组成。

12、实验测得NaCl的扩散系数与温度关系如右图所示

如提高NaCl晶体纯度，两直线的转折点

变化规律为（向下移动）。

高温区是（本征）扩散，低温区是（非本征）扩散。

14、析晶相变过程的推动力是（过冷度），过饱和浓度），（过饱和蒸汽压）；在均匀成核时，临界成核位垒ΔGk=（1/3Akγ）,其值相当于（新相界面能的1/3），具有临界半径rk的粒子数nk/N=（exp（-ΔGk/RT））。

15、液-固相变时，非均匀成核位垒与接触角θ有关，当θ为（90°）时，核化位垒下降一半

16、成核生长机理的相变过程需要有一定的过冷或过热，相变才能发生，在（△H＜0）情况下需要过冷，（△H＞0）情况下需要过热。

18、某硅酸盐熔体，无析晶区，要使其析晶应采取（加入成核剂，作为成核基体，移动成核速率曲线）办法；自发析晶能力大的熔体，采取（急冷）的措施使熔体来不及析晶而玻璃化。

19、在液相线以下的分相区的亚稳区内，其分解机理为（成核生长机理），新相成（孤立球形状）状，不稳定区的分解机理为（调幅分解机理），新相成（连续蠕虫）状。

四、简答题（32分）

1、影响固相反应的因素有那些？（6分）

答：影响固相反应的因素有反应物化学组成与结构的影响；颗粒度和分布影响；反应温度、压力、气氛影响；矿化剂的影响。（6分）

2、从热力学、动力学特性、形貌等对比不稳分解和均匀成核成长这两种相变过程。如何用实验方法区分这两种过程？（9分）

答：不稳分解：在此区域内，液相会自发分相，不需要克服热力学势垒，无成核-长大过程，分相所需时间极短，第二相组成随时间连续变化，在不稳分解分相区内，随着温度的降低、时间的延长，析出的第二相在母液中相互贯通，形成蠕虫状结构。（4分）

成核-生成：在此区域内，在热力学上，系统对微小的组成起伏是亚稳的，形成新相需要做功，即存在成核势垒，新相形成如同结晶过程的成核-长大机理，分相所需时间长，分出的第二相组成不随时间变化。随着温度的降低、时间的延长，析出的第二相在母液中逐渐长大，形成孤立球状结构。（4分）

用TEM观察分相以后形貌，若两相无明显的连续性，第二相呈孤立球状，则为成核-生长分相；若两相形成互相交织的“蠕虫状”，则为不稳分解相变过程。（1分）

3．晶界移动遇到气孔时会出现几种情况，从实现致密化目的考虑，晶界应如何移动？怎样控制？（10分）

答：烧结初期，晶界上气孔数目很多，此时气孔阻止晶界移动，Vb=0。（2分）烧结中、后期，温度控制适当，气孔逐渐减少。可以出现Vb=Vp，此时晶界带动气孔以正常速度移动，使气孔保持在晶界上，气孔可以利用晶界作为空位传递的快速通道而迅速汇集或消失。（2分）继续升温导致Vb》Vp，晶界越过气孔而向曲率中心移动，气孔包入晶体内部，只能通过体积扩散排除，这是十分困难的。（2分）

从实现致密化目的考虑，晶界应带动气孔以正常速度移动，使气孔保持在晶界上，气孔可以利用晶界作为空位传递的快速通道而迅速汇集或消失。（2分）控制方法：控制温度，加入外加剂等。（2分）

4.试比较杨德尔方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。（7分）答：杨德尔方程在反应初期具有很好的适应性，但杨氏模型中假设球形颗粒反应截面积始终不变，因而只适用反应初期转化率较低的情况。（4分）而金氏模型中考虑在反应进程中反应截面积随反应进程变化这一事实，因而金氏方程适用范围更广，可以适合反应初、中期。两个方程都只适用于稳定扩散的情况。（4分）5.相变过程的推动力是什么？（8分）

答：总的推动力：相变过程前后自由能的差值 ①、相变过程的温度条件

在等温等压下，ΔG=ΔH-TΔS 在平衡条件下，ΔG＝0，则ΔS=ΔH/T0 式中：T0——相变的平衡温度；ΔH——相变热。

在任意一温度了的不平衡条件下，则有ΔG=ΔH-TΔS≠0 若ΔH与ΔS不随温度而变化，ΔG=ΔH-TΔH/T0=ΔH（T0-T）/T0=ΔHΔT/T0 相变过程放热ΔHO，TO，要使ΔG<0，须有ΔTT0,过热。

因此相平衡理论温度与系统实际温度之差即为该相变过程的推动力。(2分)②．相变过程的压力和浓度条件

(1)气相，恒温下ΔG=RTlnP0/P 欲使ΔG <0，须P>P0 即汽相过饱和。(2分)(2)溶液 ΔG=RTlnC0/C 欲使ΔG <0，须C>C0 即液相过饱和。(2分)综上所述，相变过程的推动力应为过冷度、过饱和浓度、过饱和蒸汽压。即相变时系统温度、浓度和压力与相平衡时温度、浓度和压力之差值。(2分)6．烧结的主要传质方式有那些?分析产生的原因是什么?（8分）

答：烧结初期，晶界上气孔数目很多，此时气孔阻止晶界移动，Vb=0。（1分）烧结中、后期，温度控制适当，气孔逐渐减少。可以出现Vb=Vp，此时晶界带动气孔以正常速度移动，使气孔保持在晶界上，气孔可以利用晶界作为空位传递的快速通道而迅速汇集或消失。（2分）继续升温导致Vb》Vp，晶界越过气孔而向曲率中心移动，气孔包入晶体内部，只能通过体积扩散排除，这是十分困难的。（2分）

从实现致密化目的考虑，晶界应带动气孔以正常速度移动，使气孔保持在晶界上，气孔可以利用晶界作为空位传递的快速通道而迅速汇集或消失。（1分）控制方法：控制温度，加入外加剂等。（2分）7．说明影响扩散的因素？（6分）

答：化学键：共价键方向性限制不利间隙扩散，空位扩散为主。金属键离子键以空位扩散为主，间隙离子较小时以间隙扩散为主。（1分）

缺陷：缺陷部位会成为质点扩散的快速通道，有利扩散。（1分）

温度：D=D0exp（-Q/RT）Q不变，温度升高扩散系数增大有利扩散。Q越大温度变化对扩散系数越敏感。（1分）

杂质：杂质与介质形成化合物降低扩散速度；杂质与空位缔合有利扩散；杂质含量大本征扩散和非本征扩散的温度转折点升高。（1分）

扩散物质的性质：扩散质点和介质的性质差异大利于扩散。（1分）

扩散介质的结构：结构紧密不利扩散。（1分）

8、MoO3和CaCO3反应时，反应机理受到CaCO3颗粒大小的影响，当MoO3：CaCO3 =1：1，r MoO3 =0.036㎜, r CaCO3 =0.13㎜时, 反应是扩散控制的。当MoO3：CaCO3 =1：15，r CaCO3﹤0.03㎜时，反应由升华控制，试解释这种现象。（8分）

答：当MoO3的粒径r1为0.036mm，CaCO3的粒径r2为0.13mm时, CaCO3颗粒较大且大于MoO3，生成的产物层较厚，扩散阻力较大，所以反应由扩散控制，反应速率随着CaCO3颗粒度减小而加速，（4分）当r2

9、试用图例说明过冷度对核化、晶化速率和晶粒尺寸等的影响，如无析晶区又要使其析晶应采取什么措施？（8分）

答：过冷度过大或过小对成核与生长速率均不利，只有在一定过冷度下才能有最大成核和生长速率。（2分）若ΔT大，控制在成核率较大处析晶，易得晶粒 多而尺寸小的细晶；（1分）

若ΔT小，控制在生长速率较大处析晶则容易获 得晶粒少而尺寸大的粗晶；（1分）

如果成核与生长两曲线完全分开而不重叠，则无析 晶区，该熔体易形成玻璃而不易析晶；若要使其在一定 过冷度下析晶，一般采用移动成核曲线的位置，使它向

生长曲线靠拢。可以用加人适当的核化剂，使成核位垒降低，用非均匀成核代替均匀成核。使两曲线重叠而容易析晶。（2分）要使自发析晶能力大的熔体形成玻璃，采取增加冷却速度以迅速越过析晶区的方法，使熔体来不及析晶而玻璃化。（2分）

10、简述晶粒生长与二次再结晶的特点，以及造成二次再结晶的原因和控制二次再结晶的方法。（10分）

答：晶粒生长：坯体内晶粒尺寸均匀地生长，服从Dl∝d／f公式；平均尺寸增长，不存在晶核，界面处于平衡状态，界面上无应力；晶粒生长时气孔都维持在晶界上或晶界交汇处。（3分）

二次再结晶是个别晶粒异常生长，不服从上式；二次再结晶的大晶粒的面上有应力存在，晶界数大于10的大晶粒，成为二次再结晶的晶核；二次再结晶时气孔被包裹到晶粒内部。（3分）

7.无机材料概论 篇七

《无机非金属材料》是无机非金属材料专业的必修课和其他专业的选修课,它包括玻璃、陶瓷、耐火材料、胶凝材料(水泥,石膏,石灰)及无机非金属材料基复合材料,系统地介绍了这些材料的组成、结构和性能之间的关系,以及通过工艺调整这种关系的方法。该课程内容广泛、公式繁多,传统的考试方式大多采用笔试,并且大多数都采用闭卷方式,学生在考试中需要记忆的知识较多。高校学生将分数看得十分重要,会为分数而学,因为从免试研究生的推荐、学习优秀生及三好学生的选拔到奖学金的评定无一不与成绩有关。因此这种考试方式容易培养出一批只会死记硬背的人,他们在考前集中精力突击一下往往能够取得较好的成绩,但却抑制了学生个性的发展,挫伤了学生学习的积极性,不利于创新精神的培养;同时还会助长学习态度不端正的不良学风。另外,大学校园内的英语、计算机课程的学习热情有增无减,学生必须花费大量时间和精力去面对大学英语四、六级考试和计算机等级考试。再加上当今社会对大学生的要求也越来越高,所以大学生会普遍感到一种前所未有的压力。在这种情况下,如果继续采取闭卷考试的方式,会大大增加学生的学习负担,极有可能会挫伤一部分学生学习该课程的积极性,这对后面专业课的学习也是极为不利的。

总之,闭卷考试的方式和后果已不太适应当今高等教育发展的基本要求。所以,适当改变考试方式,让大学生在学习上由被动变主动,在目前形势下显得尤为迫切。

二、考试方式改革的内容

针对《无机非金属材料》这门课程内容广泛、公式繁多的特点,笔者认为较为理想的考试方式应该是半开卷考试形式。所谓半开卷考试,即“一页纸开卷”考试。具体实施方法为:期终考试前一周,发给学生一张A4大小的专用纸(本专用纸可带入考场)。专用纸使用规则为[1]:

1. 学生可以将自己对全课程学习内容的总结,包括重点、难点、不好记忆的公式、定理等写在这张A4纸正反两面上,作为参考;

2. 每位学生的“专用纸”上所写的内容必须是本人手抄体,考试时“专用纸”上所写内容若是复印、复写则视为舞弊处理;

3. 专用纸上的学生基本信息要填写完整,考试时“专用纸”不得相互传递、借用,否则视为舞弊处理。

4. 考试结束后,该纸专用纸随试卷一同上交,作为评分依据的一部分。

这种考试方式有以下特点[2,3]:

1.可以大大减轻学生的学习负担和考试压力。从目前大学的教育情况来看,学生的学习时间并没有增加,但学习的知识量和考试的门数却大大地增加了,这自然使得学生在各个方面均承受较大压力。考试方式的改变,使得学生以传统的死记硬背公式中解脱出来,无疑大大缓解了学生的考试压力。

2.“一页开卷”考试方式可促使学生平时认真学习,考前进行全面、系统的复习、整理。允许学生带一张A4纸进考场,把自己认为重要的内容整理在纸上,这种浓缩、整理知识的过程,事实上就是一个很好的学习过程,如果平时没有对所学知识真正理解、融会贯通,很难在小小的一张A4纸上提炼出“要点”或“重点”。所以,“一页开卷”在客观上可迫使学生勤学深思,考前再系统地复习总结,加深理解扩展、延伸所学知识,并在考试中融会贯通、灵活运用所学知识。不下苦功勤奋钻研,想取得高分是不容易的。

3.“一页开卷”可促进教学方法的改革。改用“一页开卷”后,教师在试卷命题时必然将重点转向考查学生的思考、应用能力,也促使教师在平时授课中加强与本课程相关的新知识、新工艺的分析与讨论,以提高学生分析解决问题的能力和学习积极性。

4.能适当拓宽教师出题的深度和广度。在以前的闭卷考试中,教师出题往往要受到一定限制,而采取这种半开卷的考试方式后,教师出题范围可以适当加宽,难度可以适当提高,题量可以适当加大。可以减少甚至取消简单的知识点考核,如名词解析、填空等题型,增加综合能力的考核。

5. 能提高学生的平均成绩。在以前的闭卷考试中,学生有时会出现公式记混或者记错的现象,往往使得不及格率偏高,考试方式改变之后,能有效降低不及格学生的人数,同时也能提高学生的学习兴趣。

三、《无机非金属材料》考试方式改革的实践效果

经实践,对学时少的材料化学专业的《无机非金属材料》的考试进行过一次尝试,取得了一些成效:

1. 学时虽少,但所讲授的内容并没有减少,学生在短时间内仍能学得《无机非金属材料》的大部分内容。学生只需领会基本概念、基本公式的含义,而不需要死记硬背大量复杂的公式。因此,虽然考试的面较宽,但学生并不感到吃力。

2. 教师出题的负担大大减轻。以前的闭卷考试,教师总担心学生记不住复杂公式而回避许多重要章节的内容,但考试方式的改变,使得出题的范围大大地得以拓宽,这样就能较为全面地考出学生的真实水平。

3. 学生的及格率大大地提高。与前一届相比,不及格率由上一届的12%左右降到5%左右。学生对这种新的考试方式普遍感到满意。

四、《无机非金属材料》考试方式改革的不足及优化

这种考试方式的改革虽然取得了一定的效果,但也有不足之处,就是学生的成绩分数不高,优秀率较低。原因主要是学生第一次进行“一页开卷”的考试方式,没能在考试中融会贯通、灵活运用所学知识,导致一些偏重运用知识型的题型得分率不高,影响了最终的成绩。一些学生反映,刚开始时觉得特轻松,确实免去了许多死记硬背的时间,但真要想从几百页书中找到有用的重点、要点,其实并不容易,而是“眉毛胡子一把抓”,没能进行“研究型”备考,扩展、延伸所学知识,没能把最重要、最精华的记在纸上。因此在今后教学中要注意突出学生的主体作用,注重对学生自身能力的培养。一是提高学生的理解能力。引导学生把主要心思和精力放到提高自己对知识的理解、分析和运用上来,使学生从应试型学习向应用型学习转变。过去的考试,学生们都是将课本中能背的全背下来,结果考试时只有少数知识用得上,而考完后又全抛诸脑后。如果学生善于分析归纳重点,把握教学要点,就不必花费大量的时间去背那些概念和公式了。二是提高学生的总结归纳的能力。“一页开卷”考核模式需要学生精心准备、择优挑选,把认为最重要、最精华的记在一页纸上。准备的过程也是一个认真学习、分析、归纳、总结、提炼的过程,促使学生系统地复习整理所学内容,达到考试的真正目的[3]。

五、结论

这次半开卷考试模式改革,只是一种尝试,这种方式本身未必最好,但我认为是可行的:通过让学生自己准备提纲,培养锻炼自学能力、综合归纳能力、科学思维能力,它具有一定的合理性和可行性,可促使学生将学过的知识进行总结、归纳、提升。由此也可以看出,考试模式必须改革,应该让学生能把考试当作深化学习课程知识的一个重要环节,把复习当作主动学习课程知识的一个重要阶段,从而改变学生被动紧张的“挨考”地位。当然,如有其它更好的考试模式能使考试成为后发式的学习环节之一,无疑将更为理想[4]。

参考文献

[1]孙崇江.半开卷考试模式初探.四川教育学院学报,2003,19,(12):25-26.

[2]张新红.材料力学.考试方式的探讨.长江大学学报(自科版)理工卷,2007,4,(2):119-120.

[3]于影,周欣.“一页开卷”考试模式引发的思考.佳木斯大学社会科学学报,2005,23,(5):89-90.

8.无机材料概论 篇八

关键词：无机非金属材料；实验室开放；教学研究；综合性实验

无机非金属材料专业主要培养具备无机非金属材料特别是建筑材料科学与工程方面的知识，能够从事该领域的科学研究、技术开发、工艺和设备设计、建筑施工、监理、技术及经营管理等方面的高级工程技术人才。学生通过系统学习及专业训练，掌握该领域的基础理论、专业知识和基本技能，研究无机非金属材料及其复合材料的组成、结构与性能之间的关系，探索无机非金属材料的制备、加工工艺技术及性能测试评价。笔者结合无机非金属专业的特点和毕业生的就业方向，探讨和研究无机非金属材料专业的专业课实验教学，从调整课程设置、修改教学内容、改进考核方法、加大实验室的开放力度等几个方面进行了探讨性研究，提出了改革方案，为无机非金属材料工程专业实验教学改革提供了理论依据。

一、专业实验课的设置及实验内容

在20世纪90年代，高等学校的课程设置和教学内容都进行了改进，无机非金属材料专业经过调整后，把原有的胶凝材料、水泥工艺学、混凝土工艺学等专业课程的实验课的内容，统一调整为无机材料测试技术专业课的实验内容，由于无机材料测试技术课程实验学时较少，删除了现在无机行业使用较少的材料实验内容，如，石灰的消解温度、产浆量；石膏的性质、细度的比表面测定方法等实验内容，增加了一些新型材料的实验内容，这样能使学生及时掌握无机材料科学发展的方向，也增强了学生适应社会的能力。但是新型材料的发展，离不开基础材料，基础材料在无机材料的发展中起着重要作用，新材料及复合材料的实验也是在基础材料实验的基础上有所发展的，拼命地追求新材料的实验内容，忽略了基础实验和传统的实验内容，使得无机非金属材料专业学生在完成本科毕业论文阶段明显感觉到实验动手能力不足，在毕业后的工作中，表现出缺乏基础实验技能的训练。所以，基础材料的实验教学在实验课教学中尤为重要，专业实验课的实验内容更应重视基础材料的内容。

二、专业实验实行独立设课，引导学生重视实验课

高等学校的学生存在一个普遍的现象，重视理论课和考试课，忽视考查课和实验课。这种现象是中国应试教育模式的延伸，在这种教育模式下，学生习惯了考试，不适应考核与考查。只有把实验课与专业课分开，独立设置成一门课程，进行单独考核，单独计入学分，才能引起学生足够的重视，从而提高学生的专业技能。

在建筑领域对无机非金属材料的研究越来越广，各种新材料、复合材料大量更新。实验内容和实验工作量越来越大，在原来的基础上增加实验内容远远满足不了实验课的需求，所以无机材料专业的专业实验课应独立设课。课程时间设置成一段时间（一周或两周），课程应分三个阶段，第一阶段：学生必修实验内容（基础实验）；第二阶段：教师布置实验内容（综合性、设计性实验内容）；第三阶段：学生自主设计实验内容。通过这三个阶段的学习，学生能够把本科阶段的专业课以及专业基础课的内容贯穿起来，形成一个系统的知识链。

三、加大实验室的开放力度，培养学生的动手能力

要满足实验课独立设课的要求，实验室必须进行全面的开放，满足学生的实验需求。

在学生实验集中阶段，首先选一些验证性实验内容，并同时开放所有的实验室，学生可随时选做必修实验内容的任意一个，但是在规定时间内必须完成所有的必修内容。在这一阶段，要求学生熟悉必修试验项目涉及的实验仪器、原理、操作方法及国家的相关技术规程，掌握必修实验材料的技术性质。通过这一阶段的实践，使学生掌握基础材料的实验方法和评定方法，培养学生的动手能力。在第一阶段结束后，提交实验报告，教师布置下一阶段实验任务，这一过程也是必修内容，教师给定几个综合性试验或者设计性试验题目，学生分组选择后进行实验方案的设计，经教师同意后进行试验并写出实验报告。这一过程提高了学生的实验方案设计能力。最后，由学生根据自己的兴趣爱好提出实验题目、设计实验内容，经教师同意认可后，自行进行试验并提交报告。

学生经过这样一个过程后，使理论知识和实践技能有了衔接，同时也是对各门专业课知识的一个系统的总结，不但提高了理论水平，而且提高了学生的动手能力。

四、注重学科交叉渗透，开设综合性实验，提高学生的专业素质

无机非金属材料学涉及多学科领域，所以在专业实验教学过程中，应注重学科知识的交叉渗透。利用综合性试验项目，把许多相关的学科知识进行融合，使学生掌握相关知识，把理论与实践进行衔接。

在国家开展本科教学水平评估以来，学校为了提高本科教学质量，要求本科毕业设计题目是一人一题，不允许出现雷同论文。本科毕业设计时间持续一个学期，由教师命题，学生自主选择，然后根据自己的论文题目，设计实验方案。由于论文命题都是结合教师的科研内容和研究方向定的，所以实验内容除无机材料学外，还包括有机化学、无机化学、声、光、电、力学等多学科的方方面面。这时大多数学生显得很盲目。使学生在专业试验阶段掌握这些相关的实验内容，开设综合性试验、设计性试验就显得尤为重要。综合性、设计性试验能使学生对所学知识和感兴趣的知识进行整合和改进，在实验过程中掌握实践技能，培养学生的专业素质。

专业实验课改革和实践是一项长期的工作，它涉及相关学科的方方面面，是一项系统而艰巨的任务，必须寻求各方面的支持和帮助。无机非金属材料工程专业的毕业生分布在科研、生产、检测等不同领域，要使毕业生都能在自己的岗位上熟练地发挥自己的特长，充分发挥自己的潜能，是我们教学研究要达到的目的。为了达到这一目的，就要不断进行教学研究，探索无机非金属专业的教学改革和建设，培养学生理论联系实际的能力，增强分析问题、解决问题的能力，开发学生的潜在能力，把学生培养成实用型人才。

参考文献：

[1]陈桂华.材料化学专业实验教学研究[J].洛阳师范学院学报，2009：150-151.

[2]张刚.环境科学专业实验课教学改革探讨[J].实验室科学，2009（2）：44-46.

[3]肖佳.土木工程材料开放性试验教学研究与实践[J].长沙铁道学院学报：自然科学版，2006（2）：83-84.

[4]彭永臻.环境工程实验专业基地建设的研究与实践[J].实验室技术与管理，2006（7）：5-7.