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无机非金属材料是什么?
什么是无机非金属材料,无机非金属材料是什么意思?

无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、棚化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、棚酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。

元机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。元机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。在晶体结构上,元旦主企是材料的元素结合力主更主Af键、共价键主豆子-共价混合蟹。这些化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。元机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。

传统的元机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大,用途广。其他产品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。新型元机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。主要有先进陶瓷(advanced ceramics)、非晶态材料(noncrystal material〉、人工晶体〈artificial crys-tal〉、无机涂层(inorganic coating)、无机纤维(inorganic fibre〉等。

普通无机非金属材料的特点是:耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外,水泥在胶凝性能上,玻璃在光学性能上,陶瓷在耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性,为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比,它抗断强度低、缺少延展性,属于脆性材料。与高分子材料相比,密度较大,制造工艺较复杂。特种无机非金属材料的特点是:①各具特色,例如:高温氧化物等的高温抗氧化特性;氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性;铁氧体的磁学性质;光导纤维的光传输性质;金刚石、立方氮化硼的超硬性质;导体材料的导电性质;快硬早强水泥的快凝、快硬性质等。②各种物理效应和微观现象,例如:光敏材料的光-电、热敏材料的热-电、压电材料的力-电、气敏材料的气体-电、湿敏材料的湿度-电等材料对物理和化学参数间的功能转换特性。③不同性质的材料经复合而构成复合材料,例如:金属陶瓷、高温无机涂层,以及用无机纤维、晶须等增强的材料。

18世纪工业革命以后,随着建筑、机械、钢铁、运输等工业的兴起,无机非金属材料有了较快的发展,出现了电瓷、化工陶瓷、、平板玻璃、化学仪器玻璃、、平炉和转炉用的耐火材料以及快硬早强等性能优异的水泥。同时,发展了研磨材料、碳素及石墨制品、铸石等。

20世纪以来,随着电子技术、航天、能源、计算机、通信、激光、红外、光电子学、生物医学和环境保护等新技术的兴起,对材料提出了更高的要求,促进了特种无机非金属材料的迅速发展。30~40年代出现了、和、(又称磁性瓷)和热敏电阻陶瓷(见)等。50~60年代开发了碳化硅和氮化硅等高温结构陶瓷、氧化铝透明陶瓷、β-氧化铝、气敏和湿敏陶瓷等。至今,又出现了变色玻璃、、电光效应、电子发射及高温超导等各种新型无机材料。

分类:无机非金属材料的名目繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和特种的(新型的)无机非金属材料两大类(见表[无机非金属材料分类]

前者指以硅酸盐为主要成分的材料并包括一些生产工艺相近的非硅酸盐材料;例如:碳化硅,氧化铝陶瓷,硼酸盐、硫化物玻璃,镁质、铬镁质耐火材料和等。通常这一类材料生产历史较长、产量较大,用途也较广。后者主要指20世纪以来发展起来的、具有特殊性质和用途的材料。例如:压电、铁电、导体、半导体、磁性、超硬、高强度、超高温、生物工程材料及等。但这种划分也并非绝对,因为新型材料是从传统材料逐渐发展起来的,有些材料的归属很难确定。习惯上,无机非金属材料沿用传统生产工艺分为陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、碳素材料等类,同时新型材料按其生产工艺、用途和发展状况,又逐步形成一些新的材料类别,例如无机复合材料、等。有些品种按习惯并入传统分类中,例如:铁电、压电陶瓷并入陶瓷;、光导纤维等并入玻璃等。有的还可按照材料中的主要成分分类,有硅酸盐、铝酸盐、钛酸盐、磷酸盐、氧化物、氮化物、碳化物材料等;根据材料的用途分,有日用、建筑、化工、电子、航天、通信、生物、医学材料等;根据材料的性质分,有胶凝、耐火、隔热、耐磨、导电、绝缘、耐腐蚀、半导体材料等;根据材料的物质状态分,有晶体(单晶体、多晶体、微晶体)、非晶体及复合材料等,还可以从材料的外观形态分,有块状、多孔、纤维、晶须、薄膜材料等。

生产工艺:普通无机非金属材料的生产是采用天然矿石作原料。经过粉碎、配料、混合等工序,成型(陶瓷、耐火材料等)或不成型(水泥、玻璃等),在高温下煅烧成多晶态(水泥、陶瓷等)或非晶态(玻璃、铸石等),再经过进一步的加工如粉磨(水泥)、上釉彩饰(陶瓷)、成型后退火(玻璃、铸石等),得到粉状或块状的制品。特种无机非金属材料的原料多采用高纯、微细的人工粉料。单晶体材料用焰融、提拉、水溶液、气相及高压合成等方法制造。多晶体材料用热压铸、等静压、轧膜、流延、喷射或蒸镀等方法成型后再煅烧,或用热压、高温等静压等烧结工艺,或用水热合成、超高压合成或熔体晶化等方法制造粉状、块状或薄膜状的制品。非晶态材料用高温熔融、熔体凝固、喷涂、拉丝或喷吹等方法制成块状、薄膜或纤维状的制品。

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