绪论 1
0.1 无机非金属材料的定义与分类 1
0.2 无机非金属材料发展简史 2
0.3 无机非金属材料的地位和作用 3
0.4 无机非金属材料的工业进展 4
0.5 无机非金属材料工学的研究对象和任务 5
第1篇 生产过程原理 8
第1章 概述 8
1.1 无机非金属材料生产过程的共性 8
1.1.1 原料 8
1.1.2 干燥 8
1.1.3 粉碎与储运 9
1.1.4 成型 9
1.1.5 高温加热 10
1.2 无机非金属材料生产过程的个性 10
1.2.1 胶凝材料类 10
1.2.2 玻璃、玻璃纤维、铸石、人工晶体类 11
1.2.3 砖瓦、陶瓷、耐火材料类 11
1.3 无机非金属材料的几种典型生产工艺流程 12
1.3.1 水泥生产工艺流程 12
1.3.2 玻璃生产工艺流程 12
1.3.3 陶瓷生产工艺流程 12
1.3.4 耐火材料生产工艺流程 12
思考题 14
第2章 原料 16
2.1 原料总论 16
2.2 黏土类原料 17
2.2.1 黏土 17
2.2.2 黏土的成因及其分类 18
2.2.3 黏土的组成 19
2.2.4 黏土的工艺性质 19
2.3 石英类原料 21
2.3.1 石英类原料的种类和性质 21
2.3.2 石英的晶型转化 22
2.3.3 石英类原料的作用 22
2.4 长石类原料 22
2.4.1 长石类原料的种类和性质 22
2.4.2 长石的作用 23
2.4.3 长石的代用原料 23
2.5 钙质原料 24
2.5.1 钙质原料的种类和性质 24
2.5.2 钙质原料在生产中的作用及其品质要求 24
2.5.3 钙质工业废渣 25
2.6 铝质原料 25
2.6.1 高铝矾土 25
2.6.2 硅线石族 25
2.7 镁质原料 25
2.8 其他原料 26
2.8.1 含钠原料 26
2.8.2 含硼原料 27
2.8.3 铁质原料 28
2.8.4 辅助性原料 28
思考题 32
第3章 粉体制备 33
3.1 破碎 33
3.1.1 破碎的方式 33
3.1.2 破碎比 33
3.1.3 粒度表示方法 34
3.1.4 破碎设备 35
3.2 粉磨 36
3.2.1 球磨机的工作原理、特点及类型 36
3.2.2 粉磨作业流程 37
3.2.3 影响磨机产量的主要因素 37
3.2.4 超细粉磨 38
3.3 分级 39
3.3.1 分级和分级效率 39
3.3.2 固体颗粒的筛分分级 40
3.4 超微粉合成 41
3.4.1 化学反应法 41
3.4.2 冷冻干燥法 41
3.4.3 喷雾干燥法 41
3.4.4 生成物沉淀法 42
3.4.5 蒸发-凝聚法 43
3.4.6 气相反应法 43
思考题 44
第4章 成型 45
4.1 成型过程中的流变特性 45
4.1.1 三种基本变形及三种理想体的流变模型 46
4.1.2 胀流性流体与假塑性流体 47
4.1.3 流变模型与本构方程 47
4.1.4 流动曲线、应力曲线和应变曲线 48
4.1.5 徐变曲线和松弛曲线 49
4.1.6 触变性与反触变性 50
4.2 浆料的成型 50
4.2.1 成型的工艺原理 50
4.2.2 陶瓷注浆成型 51
4.2.3 混凝土和耐火混凝土浆体的密实成型 55
4.3 可塑成型 59
4.3.1 可塑泥料的流变特性 59
4.3.2 可塑成型的方法 60
4.4 压制成型 63
4.4.1 压制成型工艺原理 63
4.4.2 压制成型对粉料的要求 64
4.4.3 压制成型的过程 65
4.5 玻璃的成型 67
4.5.1 玻璃成型理论基础 68
4.5.2 玻璃成型制度 69
4.5.3 玻璃成型方法 71
4.5.4 玻璃的退火 75
思考题 77
第5章 干燥 78
5.1 干燥方法 78
5.1.1 外热源法 78
5.1.2 内热源法 82
5.2 干燥过程 84
5.2.1 物料中水分的性质 84
5.2.2 物料干燥过程 85
5.3 影响干燥的因素 86
5.3.1 传热速率 86
5.3.2 外扩散速率 87
5.3.3 内扩散速率 87
5.3.4 制品在干燥过程中的收缩与变形 87
5.4 干燥制度 88
5.4.1 干燥过程中应该控制的参数 88
5.4.2 热空气干燥制度的类型 89
5.4.3 采用热空气干燥工艺时的注意事项 89
5.4.4 陶瓷干燥速率的控制与选定 89
思考题 90
第6章 煅烧 91
6.1 水泥熟料的煅烧 91
6.1.1 水泥熟料的形成过程 91
6.1.2 水泥熟料煅烧设备 92
6.1.3 回转窑的煅烧方法 92
6.1.4 熟料热化学及回转窑的热工特性 93
6.1.5 典型回转窑煅烧系统 95
6.1.6 熟料冷却机 100
6.2 陶瓷、耐火材料原料的煅烧 102
6.2.1 陶瓷原料的煅烧 102
6.2.2 耐火材料原料的煅烧 103
思考题 104
第7章 烧成 105
7.1 常见烧成或烧结方法 105
7.1.1 热致密化方法 105
7.1.2 反应烧结 105
7.1.3 液相烧结 105
7.1.4 高温自蔓延烧结 106
7.2 煅烧过程中的物理化学变化 106
7.2.1 低温预热阶段 106
7.2.2 氧化分解阶段 106
7.2.3 高温玻化成瓷阶段 106
7.2.4 冷却阶段 107
7.3 烧成制度 107
7.3.1 烧成制度与产品性能的关系 107
7.3.2 烧成制度的制订 112
7.4 烧成方法 115
7.4.1 低温烧成与快速烧成 115
7.4.2 特种烧成方法 117
思考题 119
第8章 熔化 120
8.1 熔化的原理和过程 120
8.1.1 基本原理 120
8.1.2 熔化的三个重要过程 121
8.1.3 熔化过程的影响因素 121
8.2 玻璃的熔制 121
8.2.1 玻璃的熔制过程 122
8.2.2 玻璃的熔制方法 129
8.2.3 玻璃熔制的温度制度 131
8.3 熔体和玻璃体的相变 133
8.3.1 熔体和玻璃体的成核与晶体生长过程 133
8.3.2 熔铸耐火材料的晶化 135
8.3.3 玻璃分相 135
思考题 136
第2篇 代表性无机非金属材料 138
第1章 水泥和其他无机胶凝材料 138
1.1 硅酸盐水泥 138
1.1.1 硅酸盐水泥组分材料 139
1.1.2 硅酸盐水泥的定义和分类 139
1.1.3 硅酸盐水泥技术要求 140
1.1.4 合格品与不合格品 140
1.2 硅酸盐水泥熟料 141
1.2.1 化学成分 141
1.2.2 矿物组成 142
1.2.3 熟料的率值 144
1.2.4 熟料矿物组成的计算 147
1.3 硅酸盐水泥生料的配合 148
1.3.1 熟料组成设计 148
1.3.2 水泥生料配料计算 150
1.4 硅酸盐水泥熟料的煅烧 154
1.4.1 干燥与脱水 154
1.4.2 碳酸盐分解 154
1.4.3 固相反应 156
1.4.4 熟料的烧成 157
1.4.5 熟料的冷却 158
1.4.6 其他组分的作用 159
1.5 硅酸盐水泥的水化和硬化 161
1.5.1 熟料矿物的水化 161
1.5.2 硅酸盐水泥的水化 164
1.5.3 水化速率与凝结时间的调节 165
1.5.4 水化热 166
1.5.5 体积变化 166
1.5.6 水泥石的组成与结构 167
1.6 环境介质对水泥石的化学侵蚀 168
1.6.1 淡水侵蚀 168
1.6.2 酸和酸性水侵蚀 169
1.6.3 硫酸盐侵蚀 170
1.6.4 含碱溶液侵蚀 170
1.6.5 改善水泥石抗蚀性的措施 171
1.7 掺混合材料的硅酸盐水泥 171
1.7.1 水泥混合材料 171
1.7.2 掺混合材料的硅酸盐水泥 173
1.7.3 掺混合材料的硅酸盐水泥的生产及其性能 174
1.8 特性水泥和专用水泥 174
1.8.1 快硬和特快硬水泥 174
1.8.2 抗硫酸盐水泥、中低热水泥和道路水泥 177
1.8.3 膨胀和自应力水泥 179
1.8.4 油井水泥 180
1.8.5 装饰水泥 181
1.9 其他无机胶凝材料 181
1.9.1 石膏 181
1.9.2 石灰 184
1.9.3 水玻璃 185
思考题 187
第2章 混凝土 189
2.1 混凝土组分材料 189
2.1.1 骨料 190
2.1.2 化学外加剂 194
2.2 混凝土拌合物性能 196
2.2.1 和易性 196
2.2.2 和易性测定方法及指标 197
2.2.3 影响和易性的主要因素 199
2.2.4 混凝土拌合物浇筑后的性能 199
2.3 混凝土的性能 201
2.3.1 抗压强度 201
2.3.2 抗拉强度与抗折强度 204
2.3.3 混凝土在荷载作用下的变形 206
2.3.4 混凝土在非荷载作用下的变形 207
2.4 混凝土耐久性 211
2.4.1 耐久性的概念 211
2.4.2 混凝土抗渗性 211
2.4.3 混凝土抗冻融性能 214
2.4.4 混凝土钢筋锈蚀 215
2.4.5 典型环境混凝土结构的耐久性设计 216
2.5 混凝土配合比设计 219
2.5.1 基本参数 219
2.5.2 混凝土配合比设计规范与方法 220
思考题 225
第3章 陶瓷 227
3.1 陶瓷的分类 227
3.1.1 按坯体的物理性能特征分类 227
3.1.2 按陶瓷概念和用途分类 227
3.2 陶瓷的组成、结构与性能 228
3.2.1 陶瓷性能与材料键性、结构的关系 228
3.2.2 陶瓷强度的控制和脆性的改善 228
3.3 陶瓷坯料的配制 229
3.3.1 确定坯料配方的原则 229
3.3.2 坯体组成的表示方法 229
3.3.3 配料计算 231
3.3.4 坯料制备 235
3.3.5 坯料制备流程 238
3.3.6 调整坯料性能的添加剂 239
3.4 成型方式的选择 239
3.5 釉料及色料 240
3.5.1 釉的作用及分类 240
3.5.2 釉层的性质 241
3.5.3 坯釉适应性 243
3.5.4 釉料的组成 244
3.5.5 釉料制备 245
3.5.6 施釉 246
3.5.7 色料 247
3.6 普通陶瓷的烧成 247
3.6.1 烧成方法的比较 247
3.6.2 烧成方式的选择 249
3.7 陶瓷产品的缺陷分析 249
3.7.1 斑点 249
3.7.2 变形 249
3.7.3 落脏 250
3.7.4 裂纹 250
3.7.5 起泡 250
3.7.6 棕眼 251
3.7.7 缺釉 251
3.7.8 色泽不良 251
3.7.9 夹层 251
3.7.10 釉缕 252
3.7.11 波纹 252
3.7.12 橘釉 252
3.7.13 烟熏 252
3.8 普通陶瓷 252
3.8.1 日用瓷 252
3.8.2 卫生陶瓷 255
3.8.3 建筑陶瓷 256
3.8.4 电瓷 258
3.8.5 化工陶瓷 259
3.9 特种陶瓷 261
3.9.1 结构陶瓷 261
3.9.2 功能陶瓷 262
思考题 265
第4章 玻璃 266
4.1 玻璃的定义与通性 266
4.1.1 玻璃的定义 266
4.1.2 玻璃的通性 266
4.2 玻璃的分类 267
4.2.1 光学功能玻璃 267
4.2.2 电磁功能玻璃 268
4.2.3 热学功能玻璃 268
4.2.4 力学功能玻璃 269
4.2.5 生物及化学功能玻璃 269
4.3 硅酸盐玻璃的组成、结构与性质 269
4.3.1 硅酸盐玻璃的组成 270
4.3.2 玻璃的结构因素 271
4.3.3 玻璃性质 271
4.4 普通玻璃配合料制备 276
4.4.1 玻璃组成的设计和确定 276
4.4.2 配合料计算 276
4.4.3 配合料制备要求 279
4.5 玻璃体的缺陷 280
4.5.1 气泡 280
4.5.2 结石 281
4.6 普通玻璃制品的生产 281
4.6.1 瓶罐玻璃 281
4.6.2 器皿玻璃 282
4.6.3 平板玻璃 284
4.6.4 仪器玻璃 286
4.6.5 颜色玻璃 288
4.7 玻璃的深加工 288
4.7.1 冷加工 289
4.7.2 热加工 289
4.7.3 玻璃的表面处理 289
4.8 特种玻璃 290
4.8.1 光导纤维 290
4.8.2 激光玻璃 291
4.8.3 微晶玻璃 291
4.8.4 光致变色玻璃 292
思考题 293
第5章 耐火材料 294
5.1 耐火材料的分类、组成、结构和性质 294
5.1.1 耐火材料的分类 295
5.1.2 耐火材料的组成与结构 295
5.1.3 耐火材料的性质 297
5.2 耐火材料的生产过程 299
5.2.1 原料的选择和加工 299
5.2.2 坯料的制备 301
5.2.3 成型 302
5.2.4 干燥 302
5.2.5 烧成 302
5.2.6 耐火材料生产的特殊过程 303
5.3 Al2O3-SiO2系耐火材料 303
5.3.1 Al2O3-SiO2系耐火材料的物理化学基础 303
5.3.2 氧化硅质耐火材料 304
5.3.3 半硅质耐火材料 305
5.3.4 黏土质耐火材料 306
5.3.5 高铝质耐火材料 307
5.4 碱性耐火材料 307
5.4.1 镁质耐火材料 308
5.4.2 白云石质耐火材料 311
5.4.3 镁橄榄石质耐火材料 312
5.5 锆质耐火材料 312
5.5.1 锆英石耐火材料 312
5.5.2 氧化锆耐火材料 313
5.5.3 锆质熔铸耐火材料 313
5.6 含碳耐火材料 314
5.6.1 碳素耐火材料 315
5.6.2 石墨耐火材料 315
5.6.3 碳化硅质耐火材料 315
5.6.4 碳复合耐火材料 317
5.7 不定形耐火材料 317
5.7.1 浇注耐火材料 318
5.7.2 可塑耐火材料 319
5.7.3 其他不定形耐火材料 319
5.8 轻质耐火材料 320
5.8.1 轻质耐火材料的生产方法 321
5.8.2 几种主要轻质耐火材料及性能 321
5.8.3 多孔隔热耐火材料 323
5.8.4 纤维隔热耐火材料 324
思考题 325