第四章：无机非金属材料
结构陶瓷材料
功能陶瓷材料
传统日用、建筑材料
本章主要内容
无机非金属材料概论
什么是无机非金属材料？
金属材料和有机高分子材料以外的固体材料通称
为无机非金属材料。
主要特性：
熔点高、硬度高、化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀、
耐磨损、耐氧化、弹性模量大、强度高。
一般为脆性材料
传统陶瓷
无机非金属材料的种类
陶瓷
水泥
玻璃
特种陶瓷
结
构
陶
瓷
功
能
陶
瓷
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的结合键
陶瓷材料的组成相的结合键为离子键（ MgO,Al2O3）、
共价键（金刚石,Si3N4）以及离子键与共价键的混合键
以离子键结合的晶体称为离子晶体。离子晶体在陶瓷材料
中占有很重要的地位。它具有强度高、硬度高、熔点高、
等特点。但这样的晶体脆性大，无延展性，热膨胀系数小，
固态时绝缘，但熔融态可导电等特点。金属氧化物晶体主要
以离子键结合，一般为透明体。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的结合键
以共价键结合的晶体称为共价晶体。共价晶体具有方向性和
饱和性，因而共价键晶体的原子堆积密度较低。共价键晶体
具有强度高、硬度高、熔点高、结构稳定等特点。但它脆性
大，无延展性，热膨胀系数小，固态、熔融态时都绝缘。
最硬的金刚石,SiC,Si3N4,BN等材料都属于共价晶体。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的相组成
晶体相
晶体相是陶瓷材料最主要的组成相，主要是某些固溶体
或化合物，其结构、形态、数量及分布决定了陶瓷材料
的特性和应用。晶体相又分为主晶相、次晶相和第三相。
陶瓷中晶体相主要有含氧酸盐（硅酸盐、钛酸盐等）、氧
化物（ MgO,Al2O3）、非氧化物（ SiC,Si3N4）等。
硅氧四面体是硅酸盐陶瓷中最基本的结构单元。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的相组成
玻璃相
玻璃相是陶瓷材料中原子不规则排列的组成部分，其结构
类似于玻璃。
玻璃相的作用是：将分散的晶体相粘结起来，填充晶体之
间的空隙，提高材料的致密度；降低烧成温度，加快烧结
过程；阻止晶体转变、抑止晶粒长大。
玻璃相对陶瓷强度、介电常数、耐热性能是不利的。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的相组成
气相（气孔）
陶瓷中气孔主要是坯体各成分在加热过程中单独或互相
发生物理、化学作用所生成的空隙。这些空隙可由玻璃
相来填充，还有少部分残留下来形成气孔。
气孔对陶瓷的性能是不利的。它降低材料的强度，是造
成裂纹的根源。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的晶体缺陷
点缺陷
陶瓷材料晶体中存在的置换原子、间隙原子和空位等缺陷
称之为点缺陷。陶瓷材料的很多性质如导电性与点缺陷有
直接关系。此外，陶瓷材料的烧结、扩散等物理化学过程
也与点缺陷有关。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的晶体缺陷
线缺陷
位错是陶瓷材料晶体中存在线缺陷。陶瓷材料中位错形成
所需要的能量较大，因此，不易形成位错。陶瓷材料中位
错密度很低。
陶瓷材料主要是离子键和共价键。这两种结合键造成位错
的可动性降低。当位错滑移事，离子键中同号离子相斥，
导致离子键断裂；而共价键的方向性和饱和性，具有确定
的键长和键角，位错的滑移也会导致共价键的破断。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的晶体缺陷
面缺陷
陶瓷材料一般是多晶材料。多晶材料中存在的晶界和亚晶界
就是陶瓷材料中的面缺陷。
我们知道晶粒细化可以提高材料的强度。晶界对金属材料和
陶瓷材料强度的提高作用机理是不同的。对金属材料来说，
晶界阻碍位错的运动，从而强化了材料；而对陶瓷材料来说，
利用晶界两侧晶粒取向的不同来阻止裂纹的扩展，提高强度。
陶瓷材料的性能特点
力学性能
硬度
陶瓷的硬度很高，多为 1000Hv～ 1500Hv
（普通淬火钢的硬度 500～ 800Hv）。陶瓷
硬度高的原因是离子晶体中离子堆积密度大、
以及共价晶体中电子云的重叠程度高引起的。
刚度
陶瓷的刚度很高。刚度是由弹性模量衡量的，而
弹性模量又反映其化学键的键能。离子键和共价
键的键能都要高于金属键，因此陶瓷材料的弹性
模量要高于金属材料。
陶瓷材料的性能特点
力学性能
强度
强度
陶瓷材料的强度取决于键的结合力，理论强度很
高。但陶瓷中由于组织的不均匀性，内部杂质和
各种缺陷的存在，使得陶瓷材料的实际强度要比
理论强度低 100多倍。
陶瓷材料的强度也受晶粒大小的影响。晶粒越细，
强度越高。此外，陶瓷材料一般具有优于金属材
料的高温强度，高温抗蠕变能力强，且有很高的
抗氧化性。常用于高温材料。
陶瓷材料的性能特点
力学性能
塑性与韧性
陶瓷材料的塑性和韧性较低，这是陶瓷最大的弱点。
陶瓷材料受到载荷时在不发生塑性变形的情况下，就发生断裂。
断裂是裂纹形成和扩展的过程。陶瓷内部和表面所产生的微裂纹
，由于裂纹尖端的应力集中，内部裂纹在受到外应力时扩展很
快，这是导致陶瓷材料断裂的根本原因。
陶瓷材料的性能特点
热学性能
熔点 陶瓷材料由离子键和共价键结合，因此具有较高的熔点。
热容
热膨胀
陶瓷材料在低温下热容小，在高温下热容增大。
陶瓷材料的热膨胀系数小，这是由晶体结构和
化学键决定的。一般为 10－ 5～ 10－ 6/K。
陶瓷材料的性能特点
电学性能
陶瓷材料是良好的绝缘体。可用于隔电的绝缘材料；陶
瓷还具有介电特性，可作为电器的介质。陶瓷材料的介
电损耗很小，可大量制造高频、高温下工作的器件。
陶瓷材料由于晶界和气孔的存在，一般是不透明的。可
以通过烧结方法的改变和控制晶粒的大小，制备出透明
的氧化物陶瓷。
光学性能
陶瓷材料加工方法
配料 成形 煅烧
结构陶瓷材料
结构陶瓷的种类
氧化物结构陶瓷
炭化物结构陶瓷
氮化物结构陶瓷
结构陶瓷材料
氧化物结构陶瓷
特点,化学稳定性好、抗氧化性强、熔融温
度高、高温强度高。
Al2O3陶瓷
ZrO2陶瓷
BeO陶瓷
MgO陶瓷
结构陶瓷材料
Al2O3陶瓷
Al2O3陶瓷又称高铝陶瓷，主要成分是 Al2O3和 SiO2。
主晶相为刚玉（ α－ Al2O3），随着 SiO2质量百分数
的增加，还出现莫来石和玻璃相。根据陶瓷坯中主晶
相的不同，分为刚玉瓷、刚玉－莫来石瓷和莫来石瓷。
Al2O3有三中结晶形态，即 α,β,γ型。 α型是高
温型，而 γ型是低温型。
其中刚玉瓷的性能最佳。
结构陶瓷材料
Al2O3陶瓷的性能及应用
1。强度高
2。硬度高：机械加工磨料、磨具、切削工具等
3。熔点高、抗腐蚀：耐火材料、炉管、热电偶保护套等
4。化学稳定性好：坩埚、人体关节、人工骨骼
5。电绝缘性好：基板、火化塞、电路外壳
6。光学性能好：制成透光材料、微波整流罩窗口、激光
振荡元件等
结构陶瓷材料
ZrO2陶瓷
ZrO2陶瓷有三种晶型。常温下是单斜晶系,1000度以上
转变为四方晶系，到 2300度以上又转变成立方晶系。由
单斜向四方的转变是可逆的，并伴随 7％的体积变化。导致
陶瓷在烧结时容易开裂，为此，要加入适量的稳定剂，如
Y2O3。
ZrO2陶瓷的特点是热导率小，是理想的高温绝热材料。
化学稳定性好，能抵抗酸性或中性熔渣的侵蚀，可用作
特种耐火材料；硬度高，可制作冷成型工具、整形模、
切削工具、剪刀等；强度高、韧性好，可制作发动机构件等。
结构陶瓷材料
BeO陶瓷
BeO晶体无色，属六方晶系，在固态下无晶型转变，结构稳定
。
BeO陶瓷的导热系数大，线膨胀系数不大，抗热震性高，高温
电绝缘性好，电导率低，介电常数高；硬度与 Al2O3差不多，
化学稳定性好，是抵抗炭还原作用最强的一种氧化物。
MgO陶瓷
耐高温，抗金属及碱性熔渣腐蚀，可以用作坩埚冶炼高纯
度 Fe,Mo,Cu,Mg等。也可用于高温热电偶保护套等
结构陶瓷材料
炭化物结构陶瓷
特点,高耐火度、高硬度、高耐磨性。
SiC陶瓷有两种晶体结构,α－ SiC和 β－ SiC。前者属六方
晶系，是高温稳定相；后者属等轴晶系，是低温稳定相。
SiC陶瓷的莫氏硬度 13，在 1400度的高温下仍能保持相当高
的弯曲强度； SiC陶瓷有很高的热传导能力，抗蠕变性能好，
对酸性熔体有很强的抵抗力，但不抗强碱。
SiC陶瓷主要用作高温结构材料。如火箭尾喷管的喷嘴，热电
偶套管等高温零件。还可用于高温下热交换器。
结构陶瓷材料
氮化物结构陶瓷
特点,高耐火度、高硬度、高耐磨性。
Si3N4陶瓷是强共价键材料，原子结合力强，属六方晶系。
Si3N4陶瓷具有良好的化学稳定性，能抵抗除氢氟酸以外的
各种酸、碱和熔融金属的侵蚀；具有优异的绝缘性；硬度高，
摩擦系数小，是一种优良的耐磨材料；线膨胀系数小，热导
率高，抗热震性好；室温强度虽然不高，但高温强度较高。
功能陶瓷材料
什么是功能陶瓷
功能陶瓷是指具有电、光、磁以及部分化学功能
的多晶无机固体材料，其功能的实现主要来自于
它所具有的特定的电绝缘性、半导体性、导电性、
压电性、铁电性、磁性、生物适应性等
功能陶瓷材料
功能陶瓷的种类
电子陶瓷
超导陶瓷
磁性陶瓷
光学陶瓷
生物陶瓷
敏感陶瓷
功能陶瓷材料
电子陶瓷
压电陶瓷
当外力作用于晶体时，发生与应力成比例的介质极化，
同时在晶体两端将出现正负电荷，这种由于形变而产
生的电效应，称为压电效应。反之，当在晶体上施加
电场引起极化时，将产生与电场成比例的变形或压力，
称之为逆压电效应。材料的压电效应取决于晶体结构
的不对称性，晶体必须有极轴，才有压电效应。
压电陶瓷是具有压电效应的陶瓷材料
功能陶瓷材料
压电陶瓷的种类
压电陶瓷主要有钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸钡（ PZT）、
改性 PZT等。
压电陶瓷的晶体结构随温度的变化而变化。对钛酸钡和
钛酸铅，当温度高于居里温度 Tc时，为立方晶体，具有
对称性，无压电效应；低于 Tc时，为四方晶体，具有非
对称性，有压电效应。
功能陶瓷材料
压电陶瓷的应用
压电陶瓷的有点是价格便宜，可以批量生产，能控制极化
方向，添加不同成分，可改变压电特性。
压电陶瓷可用作超声波发生源的振子或水下测声聘仪器上
的振子；也可用作声转换器。但压电陶瓷收到机械应力的
作用时，由压电效应发生的电能可用于煤气灶的点火器和
打火机等；压电陶瓷还可用于滤波器等。
功能陶瓷材料
电子陶瓷
光电陶瓷
当光电陶瓷受到光照射时，由于能带间的迁移和能带与
能级间的迁移而引起光的吸收现象时，能带内产生自由
载流子，而使电导率增加，这种现象称为光电导现象。
光电陶瓷是具有光电导效应的陶瓷材料
利用光电导效应检测光强度的元件称为光敏元件。检测从波长
很短的 X射线到波上很长的紫外线的光敏元件主要是烧结 GdS多
晶；如果在 GdS中添加 Cu杂质，可以用作检测可见光的光敏元件
功能陶瓷材料
超导陶瓷
1986年超导陶瓷的出现，使超导体的临界温度 Tc有了很大
提高。出现了高温超导体。超导陶瓷主要有：
1。 镧系高温超导陶瓷,以 La2CuO3为代表；
2。 钇系高温超导陶瓷,以 YBa2Cu2Oy为代表；
3。 铋系高温超导陶瓷,以 Bi-Sr-Cu-O为代表；
4。 铊系高温超导陶瓷,以 Ta-Ba-Ca-Cu-O为代表；
功能陶瓷材料
超导陶瓷的应用
在信息领域,用作高速转换元件、通信元件和连接电路。
在生物医学领域,用于核磁共振断层摄像仪、量子干涉仪、
粒子线治疗装置等。
在交通运输领域,完全抗磁体制造的磁悬浮列车、电磁推进
器、飞机航天飞机发射台等。
在电子能源领域,用于超导磁体发电、超导输电、超导储能等
在宇宙开发、军事领域,潜艇的无螺旋浆无噪声电磁推进器、
超导磁炮等。
功能陶瓷材料
磁性陶瓷
什么是铁氧体？ 铁氧体是铁和其他金属的复合氧化物，
MO-Fe2O3,M代表一价、二价金属。
铁氧体属半导体，电阻率在 1-1010Ωm。由于电阻率高，
涡流损失小，介质耗损低，故广泛用于高频和微波领域。
磁性陶瓷主要指铁氧体
铁氧体 软磁铁氧体硬磁铁氧体
功能陶瓷材料
软磁铁氧体
主要有：尖晶石型的 Mn-Zn铁氧体,Ni-Zn铁氧体、
Mg-Zn铁氧体,Li-Zn铁氧体和磁铅石型的甚高频
铁氧体（ Ba3Co2Fe24O41）。
软磁铁氧体主要用于无线电电子学和电讯工程等弱点技术
中，如各种 电感线圈的磁芯、天线磁芯、变压器磁芯、滤
波器磁芯以及录音与录像磁头 等。
软磁铁氧体要求起始 磁化率高, 磁导率温度系数小, 矫
顽力小，比损耗因数小 。
功能陶瓷材料
硬磁铁氧体
主要有两类：一类是 CoFe2O4-Fe2O3；
另一类是 BaO-xFe2O3。
硬磁铁氧体可用作永磁体，用于高频磁场领域。由于 Hc值
大，可制成片状或粉末状，应用在与橡胶和树脂混合制成的
复合磁铁上。
软磁铁氧体要求具有较大的 矫顽力 Hc、较高的剩余磁 Br
和高的最大磁积能（ BH） max。
功能陶瓷材料
光学陶瓷
什么是光学陶瓷？ 能够透光的陶瓷材料。
要求：具有优良的耐热性、耐风化性、耐膨胀性；除了
能透过可见光外，还能够波长更长或波长更短的光；光
损耗低，能在远距离进行光传播；经光的照射，其性质
发生可逆或不可逆变化。
功能陶瓷材料
光学陶瓷的种类
透明陶瓷
红外光学陶瓷
激光陶瓷
氧化物透明陶瓷
非氧化物透明陶瓷
功能陶瓷材料
陶瓷材料怎样才能透明？
在各向同性晶体构成的多晶体中，晶界不产生散射，但不
存在气孔等缺陷时，是透明的；在各向异性的晶体中，光
从一个晶粒向邻近的晶粒入射时，由于双折射现象而产生
散射，是不透明的。若要得到透明多晶体，双折射必须很
小。
制造透明陶瓷的关键：
消除气孔和控制晶粒异常长大！
功能陶瓷材料
消除气孔和控制晶粒异常长大的常用方法：
1。添加微量或少量的添加剂
2。改变烧结气氛
3。改变原料
4。采用先进的烧结技术
功能陶瓷材料
氧化物透明陶瓷
Al2O3,Gd2O3,CaO,LiAl5O8,MgO,HfO,BeO等
非氧化物透明陶瓷
GaAs,ZnS,ZnSe,MgF2,CaF2等
功能陶瓷材料
红外光学陶瓷
随着红外技术的发展，出现了很多新型的材料和器件。
这些材料包括 滤光材料、红外接受材料和红外探测材
料 。以往这类材料主要采用单晶或玻璃，最近已开始
使用多晶陶瓷。这样的陶瓷材料就称为 红外光学陶瓷 。
红外光学陶瓷的种类见书 P86表 4－ 1
氧化钇 是一种优良的高温红外材料，主要用于红外导弹的窗
口和整体罩、天线罩、微波基板、绝缘支架、红外发生器管
壳、红外透镜和其他高温窗口。
功能陶瓷材料
激光陶瓷
激光陶瓷的实质是具有适当的能级结构，通过激励，使粒子
从低能级向高能级跃迁。激光晶体通常包括两部分：组成晶
格的称为基质晶体，其主要作用是为激活离子提供适当的晶
格场；另一部分是发光中心，即少量的掺杂离子。
几种典型的激光陶瓷材料：
1。红宝石激光晶体,α-Al2O3单晶为基质，掺入 Cr3＋
2。掺钕的钇铝石榴石晶体 。
功能陶瓷材料
生物陶瓷
什么是生物陶瓷？ 用于人体器官替换、修补以及外
科矫形的陶瓷材料。
要求：具有良好的力学性能，在体内难于溶解，不易
氧化，不易腐蚀变质，热稳定性好，耐磨且有一定的
润滑性，和人体组织的亲和性好，组成范围宽，易于
成形等。
功能陶瓷材料
生物陶瓷的种类
1。生物惰性陶瓷
2。生物活性陶瓷
该陶瓷的物理、化学性能稳定，在生物体
内完全呈惰性状态
具有优异的生物相容性，能与骨形成结合面，
结合强度高，稳定性好，参与代谢。
功能陶瓷材料
生物惰性陶瓷
1）氧化铝陶瓷,传统的生物陶瓷，稳定性好，纯度高。
可制成单晶、多晶或多孔材料。
2）氧化锆陶瓷,生物相容性好，稳定性高，具有更高
的断裂韧性和更耐磨。
3）碳素类陶瓷,与血液相容性、抗血栓性好，与人体
组织亲和性好，耐蚀、耐疲劳、量轻。
功能陶瓷材料
生物活性陶瓷
1。磷酸钙陶瓷,具有生物降解性，能被人体吸收。
2。生物活性玻璃陶瓷
3。 Na2O-K2O-MgO-CaO-SiO2-P2O5陶瓷
4。 BCG人工骨头
功能陶瓷材料
敏感陶瓷
1。热敏电阻陶瓷
指某些性能随外界条件（温度、湿度、
气氛）的变化而发生改变的陶瓷材料
2。压敏电阻陶瓷
3。磁敏电阻陶瓷
4。气敏电阻陶瓷
5。湿敏电阻陶瓷
功能陶瓷材料
热敏电阻陶瓷
电阻随温度发生明显变化的陶瓷材料。
正温度系数陶瓷（ PCT）
负温度系数陶瓷（ PCT）
临界温度系数陶瓷（ PCT）
功能陶瓷材料
电阻随温度升高而增加的陶瓷材料。
正温度系数陶瓷（ PCT）
钛酸钡陶瓷或以钛酸钡为主晶相的陶瓷
应用,
1。马达的过热保护、液面深度测量、温度控制和报警、
非破坏性保险丝、晶体管过热保护、温度电流控制器等。
2。彩色电视机自动消磁、马达启动器、自动开关等；
3。等温发热件、空调加热器等
功能陶瓷材料
电阻随温度升高而减小的陶瓷材料。
负温度系数陶瓷（ NCT）
多为尖晶石型氧化物，有二元和三元等。如：
MnO-CuO2-O2; Mn-Co-Ni 等。
功能陶瓷材料
压敏电阻陶瓷
电阻值对外加电压敏感的陶瓷材料。电压
提高，电阻率下降。
压敏陶瓷有 SiC,Si,Ge,ZnO等。以 ZnO的性能
最优。具有高非线形、大电流和高能量承受能力。
稀土氧化镨为主要添加剂的 ZnO压敏陶瓷。
应用,微型马达电噪声、彩色显像管放电吸收、继电器节点
保护、汽车发动机异常输出功率吸收、电火花、稳压元件等。
功能陶瓷材料
磁敏电阻陶瓷
将磁性物理量转化成电信号的陶瓷材料。
应用,可用来检测磁场、电流、角度、转速、相位等。
在汽车工业中,用于无触点汽车点火开关；
在计算机工业中,用于霍尔键盘；
在家用电器和工业上,用于无刷电机和无触点开关等
功能陶瓷材料
气敏电阻陶瓷
将气体参量转化成电信号的陶瓷材料。它能
以物理或化学吸附的方式吸附气体分子。
气敏陶瓷有氧化铁系气敏陶瓷、氧化锌系气敏陶瓷、
氧化锡系气敏陶瓷等。
应用,可燃气体和毒气的检测、检漏、报警、监控等。它的
灵敏度高，对被测气体以外的气体不敏感。
功能陶瓷材料
湿敏电阻陶瓷
将湿度信号转化成电信号的陶瓷材料。
应用,用于湿度指示、记录、预报、控制和
自动化等。
MgCr2O4－ TiO2陶瓷
ZnO－ Cr2O3陶瓷
Zn－ Cr2O3－ Fe2O3陶瓷
传统日用、建筑材料
普通陶瓷
水泥
玻璃
耐火材料
传统日用、建筑材料
普通陶瓷
1。日用陶瓷
2。普通工业陶瓷
1）建筑陶瓷
2）卫生陶瓷 4）化工陶瓷
3）电器绝缘陶瓷
传统日用、建筑材料
1。日用陶瓷
一般应具有良好的白度、光泽度、透光性、热
稳定性和强度。
日用陶瓷主要应用于茶具、餐具和工艺品
传统日用、建筑材料
1）建筑陶瓷
以黏土为主要原料而制得的用于建筑物的陶瓷
粗陶瓷,以难熔黏土为主要原料，包括砖、瓦、盆罐等
精陶瓷,以瓷土和高岭土为主要原料，包括釉面砖、
建筑卫生陶瓷等
炻瓷,以陶土和黏土为主要原料，包括地砖、外墙砖、
耐酸陶瓷等
传统日用、建筑材料
2）卫生陶瓷
以高岭土为主要原料而制得的用于卫生设施的带釉陶
瓷制品，有陶质、炻瓷质和瓷质等。
3）电器绝缘陶瓷
又称电瓷，是作为隔电、机械支撑及连接用的瓷质绝
缘器件。分为低压电瓷、高压电瓷和超高压电瓷等。
4）电器绝缘陶瓷
要求耐酸、耐高温、具有一定强度。主要用于化学、
化工、制药、食品等工业。
传统日用、建筑材料
水泥
什么是水泥？ 水泥是一种加入适量水后，成为塑性浆
体的，既能在空气中硬化，又能在水中硬化的，并能把砂、
石等材料牢固地胶结在一起的 水硬性胶凝材料 。
水泥的种类
硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥
氟铝酸盐水泥 火山灰水泥
传统日用、建筑材料
硅酸盐水泥
原料,石灰石、黏土、铁粉、煤粉、矿化剂等
CaO Al2O3SiO2 Fe2O3
工艺：
配料 粉磨 成球 煅烧
粉磨 包装
传统日用、建筑材料
硅酸盐水泥
配料 粉磨 成球 煅烧
矿渣
石膏
水泥的生料 水泥的熟料
1300－ 1450度
水泥的熟料
粉煤灰
火山灰
普通水泥
矿渣水泥
粉煤灰水泥
火山灰水泥
传统日用、建筑材料
硅酸盐水泥的主要矿物成分
硅酸三钙 3CaO·SiO2,C3S
硅酸二钙 2CaO·SiO2,C2S
铝酸三钙 3CaO·Al2O3,C3A
铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3,C4AF
传统日用、建筑材料
硅酸盐水泥的主要矿物成分对水泥性能的影响
提高 C3S可以提高水泥的强度，得到高强水泥
提高 C3A,C3S，可以得到快硬水泥
降低 C3A和 C3S，提高 C2S，可以得到中低热
水泥
提高 C4AF，降 C3A，可以得到道路水泥
传统日用、建筑材料
衡量水泥性质和质量的指标
密度
容重
细度
需水性
凝结时间
安定性
强度
标号
水化热
传统日用、建筑材料
玻璃
什么是玻璃？ 凡熔融体通过一定方式冷却，因黏度逐渐
增加而具有固体性质与一定结构特征的 非晶态 物质，都称为
玻璃。
玻璃的种类
钠钙玻璃 铅玻璃 硼硅酸盐玻璃 石英玻璃
钢化玻璃 微晶玻璃 彩色玻璃 变色玻璃
磨光玻璃 磨砂玻璃 压花玻璃 夹层玻璃
传统日用、建筑材料
玻璃的性质
力学性质
理论强度高，实际强度低。抗压强度高，抗拉强度低。
硬度高，脆性大。
物理性质
高度透明，具有很重要的光学性质。能透可见光和红外线。
化学性质
化学性质稳定。抗酸腐蚀，但不抗碱。
传统日用、建筑材料
玻璃的生产方法
压制成形 吹制成形
拉制成形 加工纤维
传统日用、建筑材料
耐火材料
什么是耐火材料？ 耐火度不低于 1580度的材料。广泛
应用于冶金、硅酸盐、化工、机械等领域的窑炉以及高温容
器的耐高温材料。
常见的耐火材料
黏土砖 轻质砖 半硅砖 高铝砖 镁砖
碳砖
耐火砖
耐火纤维
耐火混凝土
传统日用、建筑材料
耐火材料的性能指标
耐火度 材料在高温下不熔化的性质。
荷重软化温度 指耐火材料在温度和荷重的作用下抵抗变形的能力。
高温体积稳定性 在高温下外形体积及线度保持稳定的能力。
抗热震性
抗渣性
在高温下，温度急剧变化不破坏的能力。
抵抗熔渣或熔融液侵蚀的能力。
耐真空性 在真空和高温下服役的能力。
结构陶瓷材料
功能陶瓷材料
传统日用、建筑材料
本章主要内容
无机非金属材料概论
什么是无机非金属材料？
金属材料和有机高分子材料以外的固体材料通称
为无机非金属材料。
主要特性：
熔点高、硬度高、化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀、
耐磨损、耐氧化、弹性模量大、强度高。
一般为脆性材料
传统陶瓷
无机非金属材料的种类
陶瓷
水泥
玻璃
特种陶瓷
结
构
陶
瓷
功
能
陶
瓷
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的结合键
陶瓷材料的组成相的结合键为离子键（ MgO,Al2O3）、
共价键（金刚石,Si3N4）以及离子键与共价键的混合键
以离子键结合的晶体称为离子晶体。离子晶体在陶瓷材料
中占有很重要的地位。它具有强度高、硬度高、熔点高、
等特点。但这样的晶体脆性大，无延展性，热膨胀系数小，
固态时绝缘，但熔融态可导电等特点。金属氧化物晶体主要
以离子键结合，一般为透明体。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的结合键
以共价键结合的晶体称为共价晶体。共价晶体具有方向性和
饱和性，因而共价键晶体的原子堆积密度较低。共价键晶体
具有强度高、硬度高、熔点高、结构稳定等特点。但它脆性
大，无延展性，热膨胀系数小，固态、熔融态时都绝缘。
最硬的金刚石,SiC,Si3N4,BN等材料都属于共价晶体。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的相组成
晶体相
晶体相是陶瓷材料最主要的组成相，主要是某些固溶体
或化合物，其结构、形态、数量及分布决定了陶瓷材料
的特性和应用。晶体相又分为主晶相、次晶相和第三相。
陶瓷中晶体相主要有含氧酸盐（硅酸盐、钛酸盐等）、氧
化物（ MgO,Al2O3）、非氧化物（ SiC,Si3N4）等。
硅氧四面体是硅酸盐陶瓷中最基本的结构单元。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的相组成
玻璃相
玻璃相是陶瓷材料中原子不规则排列的组成部分，其结构
类似于玻璃。
玻璃相的作用是：将分散的晶体相粘结起来，填充晶体之
间的空隙，提高材料的致密度；降低烧成温度，加快烧结
过程；阻止晶体转变、抑止晶粒长大。
玻璃相对陶瓷强度、介电常数、耐热性能是不利的。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的相组成
气相（气孔）
陶瓷中气孔主要是坯体各成分在加热过程中单独或互相
发生物理、化学作用所生成的空隙。这些空隙可由玻璃
相来填充，还有少部分残留下来形成气孔。
气孔对陶瓷的性能是不利的。它降低材料的强度，是造
成裂纹的根源。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的晶体缺陷
点缺陷
陶瓷材料晶体中存在的置换原子、间隙原子和空位等缺陷
称之为点缺陷。陶瓷材料的很多性质如导电性与点缺陷有
直接关系。此外，陶瓷材料的烧结、扩散等物理化学过程
也与点缺陷有关。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的晶体缺陷
线缺陷
位错是陶瓷材料晶体中存在线缺陷。陶瓷材料中位错形成
所需要的能量较大，因此，不易形成位错。陶瓷材料中位
错密度很低。
陶瓷材料主要是离子键和共价键。这两种结合键造成位错
的可动性降低。当位错滑移事，离子键中同号离子相斥，
导致离子键断裂；而共价键的方向性和饱和性，具有确定
的键长和键角，位错的滑移也会导致共价键的破断。
陶瓷材料的物质结构
陶瓷材料的晶体缺陷
面缺陷
陶瓷材料一般是多晶材料。多晶材料中存在的晶界和亚晶界
就是陶瓷材料中的面缺陷。
我们知道晶粒细化可以提高材料的强度。晶界对金属材料和
陶瓷材料强度的提高作用机理是不同的。对金属材料来说，
晶界阻碍位错的运动，从而强化了材料；而对陶瓷材料来说，
利用晶界两侧晶粒取向的不同来阻止裂纹的扩展，提高强度。
陶瓷材料的性能特点
力学性能
硬度
陶瓷的硬度很高，多为 1000Hv～ 1500Hv
（普通淬火钢的硬度 500～ 800Hv）。陶瓷
硬度高的原因是离子晶体中离子堆积密度大、
以及共价晶体中电子云的重叠程度高引起的。
刚度
陶瓷的刚度很高。刚度是由弹性模量衡量的，而
弹性模量又反映其化学键的键能。离子键和共价
键的键能都要高于金属键，因此陶瓷材料的弹性
模量要高于金属材料。
陶瓷材料的性能特点
力学性能
强度
强度
陶瓷材料的强度取决于键的结合力，理论强度很
高。但陶瓷中由于组织的不均匀性，内部杂质和
各种缺陷的存在，使得陶瓷材料的实际强度要比
理论强度低 100多倍。
陶瓷材料的强度也受晶粒大小的影响。晶粒越细，
强度越高。此外，陶瓷材料一般具有优于金属材
料的高温强度，高温抗蠕变能力强，且有很高的
抗氧化性。常用于高温材料。
陶瓷材料的性能特点
力学性能
塑性与韧性
陶瓷材料的塑性和韧性较低，这是陶瓷最大的弱点。
陶瓷材料受到载荷时在不发生塑性变形的情况下，就发生断裂。
断裂是裂纹形成和扩展的过程。陶瓷内部和表面所产生的微裂纹
，由于裂纹尖端的应力集中，内部裂纹在受到外应力时扩展很
快，这是导致陶瓷材料断裂的根本原因。
陶瓷材料的性能特点
热学性能
熔点 陶瓷材料由离子键和共价键结合，因此具有较高的熔点。
热容
热膨胀
陶瓷材料在低温下热容小，在高温下热容增大。
陶瓷材料的热膨胀系数小，这是由晶体结构和
化学键决定的。一般为 10－ 5～ 10－ 6/K。
陶瓷材料的性能特点
电学性能
陶瓷材料是良好的绝缘体。可用于隔电的绝缘材料；陶
瓷还具有介电特性，可作为电器的介质。陶瓷材料的介
电损耗很小，可大量制造高频、高温下工作的器件。
陶瓷材料由于晶界和气孔的存在，一般是不透明的。可
以通过烧结方法的改变和控制晶粒的大小，制备出透明
的氧化物陶瓷。
光学性能
陶瓷材料加工方法
配料 成形 煅烧
结构陶瓷材料
结构陶瓷的种类
氧化物结构陶瓷
炭化物结构陶瓷
氮化物结构陶瓷
结构陶瓷材料
氧化物结构陶瓷
特点,化学稳定性好、抗氧化性强、熔融温
度高、高温强度高。
Al2O3陶瓷
ZrO2陶瓷
BeO陶瓷
MgO陶瓷
结构陶瓷材料
Al2O3陶瓷
Al2O3陶瓷又称高铝陶瓷，主要成分是 Al2O3和 SiO2。
主晶相为刚玉（ α－ Al2O3），随着 SiO2质量百分数
的增加，还出现莫来石和玻璃相。根据陶瓷坯中主晶
相的不同，分为刚玉瓷、刚玉－莫来石瓷和莫来石瓷。
Al2O3有三中结晶形态，即 α,β,γ型。 α型是高
温型，而 γ型是低温型。
其中刚玉瓷的性能最佳。
结构陶瓷材料
Al2O3陶瓷的性能及应用
1。强度高
2。硬度高：机械加工磨料、磨具、切削工具等
3。熔点高、抗腐蚀：耐火材料、炉管、热电偶保护套等
4。化学稳定性好：坩埚、人体关节、人工骨骼
5。电绝缘性好：基板、火化塞、电路外壳
6。光学性能好：制成透光材料、微波整流罩窗口、激光
振荡元件等
结构陶瓷材料
ZrO2陶瓷
ZrO2陶瓷有三种晶型。常温下是单斜晶系,1000度以上
转变为四方晶系，到 2300度以上又转变成立方晶系。由
单斜向四方的转变是可逆的，并伴随 7％的体积变化。导致
陶瓷在烧结时容易开裂，为此，要加入适量的稳定剂，如
Y2O3。
ZrO2陶瓷的特点是热导率小，是理想的高温绝热材料。
化学稳定性好，能抵抗酸性或中性熔渣的侵蚀，可用作
特种耐火材料；硬度高，可制作冷成型工具、整形模、
切削工具、剪刀等；强度高、韧性好，可制作发动机构件等。
结构陶瓷材料
BeO陶瓷
BeO晶体无色，属六方晶系，在固态下无晶型转变，结构稳定
。
BeO陶瓷的导热系数大，线膨胀系数不大，抗热震性高，高温
电绝缘性好，电导率低，介电常数高；硬度与 Al2O3差不多，
化学稳定性好，是抵抗炭还原作用最强的一种氧化物。
MgO陶瓷
耐高温，抗金属及碱性熔渣腐蚀，可以用作坩埚冶炼高纯
度 Fe,Mo,Cu,Mg等。也可用于高温热电偶保护套等
结构陶瓷材料
炭化物结构陶瓷
特点,高耐火度、高硬度、高耐磨性。
SiC陶瓷有两种晶体结构,α－ SiC和 β－ SiC。前者属六方
晶系，是高温稳定相；后者属等轴晶系，是低温稳定相。
SiC陶瓷的莫氏硬度 13，在 1400度的高温下仍能保持相当高
的弯曲强度； SiC陶瓷有很高的热传导能力，抗蠕变性能好，
对酸性熔体有很强的抵抗力，但不抗强碱。
SiC陶瓷主要用作高温结构材料。如火箭尾喷管的喷嘴，热电
偶套管等高温零件。还可用于高温下热交换器。
结构陶瓷材料
氮化物结构陶瓷
特点,高耐火度、高硬度、高耐磨性。
Si3N4陶瓷是强共价键材料，原子结合力强，属六方晶系。
Si3N4陶瓷具有良好的化学稳定性，能抵抗除氢氟酸以外的
各种酸、碱和熔融金属的侵蚀；具有优异的绝缘性；硬度高，
摩擦系数小，是一种优良的耐磨材料；线膨胀系数小，热导
率高，抗热震性好；室温强度虽然不高，但高温强度较高。
功能陶瓷材料
什么是功能陶瓷
功能陶瓷是指具有电、光、磁以及部分化学功能
的多晶无机固体材料，其功能的实现主要来自于
它所具有的特定的电绝缘性、半导体性、导电性、
压电性、铁电性、磁性、生物适应性等
功能陶瓷材料
功能陶瓷的种类
电子陶瓷
超导陶瓷
磁性陶瓷
光学陶瓷
生物陶瓷
敏感陶瓷
功能陶瓷材料
电子陶瓷
压电陶瓷
当外力作用于晶体时，发生与应力成比例的介质极化，
同时在晶体两端将出现正负电荷，这种由于形变而产
生的电效应，称为压电效应。反之，当在晶体上施加
电场引起极化时，将产生与电场成比例的变形或压力，
称之为逆压电效应。材料的压电效应取决于晶体结构
的不对称性，晶体必须有极轴，才有压电效应。
压电陶瓷是具有压电效应的陶瓷材料
功能陶瓷材料
压电陶瓷的种类
压电陶瓷主要有钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸钡（ PZT）、
改性 PZT等。
压电陶瓷的晶体结构随温度的变化而变化。对钛酸钡和
钛酸铅，当温度高于居里温度 Tc时，为立方晶体，具有
对称性，无压电效应；低于 Tc时，为四方晶体，具有非
对称性，有压电效应。
功能陶瓷材料
压电陶瓷的应用
压电陶瓷的有点是价格便宜，可以批量生产，能控制极化
方向，添加不同成分，可改变压电特性。
压电陶瓷可用作超声波发生源的振子或水下测声聘仪器上
的振子；也可用作声转换器。但压电陶瓷收到机械应力的
作用时，由压电效应发生的电能可用于煤气灶的点火器和
打火机等；压电陶瓷还可用于滤波器等。
功能陶瓷材料
电子陶瓷
光电陶瓷
当光电陶瓷受到光照射时，由于能带间的迁移和能带与
能级间的迁移而引起光的吸收现象时，能带内产生自由
载流子，而使电导率增加，这种现象称为光电导现象。
光电陶瓷是具有光电导效应的陶瓷材料
利用光电导效应检测光强度的元件称为光敏元件。检测从波长
很短的 X射线到波上很长的紫外线的光敏元件主要是烧结 GdS多
晶；如果在 GdS中添加 Cu杂质，可以用作检测可见光的光敏元件
功能陶瓷材料
超导陶瓷
1986年超导陶瓷的出现，使超导体的临界温度 Tc有了很大
提高。出现了高温超导体。超导陶瓷主要有：
1。 镧系高温超导陶瓷,以 La2CuO3为代表；
2。 钇系高温超导陶瓷,以 YBa2Cu2Oy为代表；
3。 铋系高温超导陶瓷,以 Bi-Sr-Cu-O为代表；
4。 铊系高温超导陶瓷,以 Ta-Ba-Ca-Cu-O为代表；
功能陶瓷材料
超导陶瓷的应用
在信息领域,用作高速转换元件、通信元件和连接电路。
在生物医学领域,用于核磁共振断层摄像仪、量子干涉仪、
粒子线治疗装置等。
在交通运输领域,完全抗磁体制造的磁悬浮列车、电磁推进
器、飞机航天飞机发射台等。
在电子能源领域,用于超导磁体发电、超导输电、超导储能等
在宇宙开发、军事领域,潜艇的无螺旋浆无噪声电磁推进器、
超导磁炮等。
功能陶瓷材料
磁性陶瓷
什么是铁氧体？ 铁氧体是铁和其他金属的复合氧化物，
MO-Fe2O3,M代表一价、二价金属。
铁氧体属半导体，电阻率在 1-1010Ωm。由于电阻率高，
涡流损失小，介质耗损低，故广泛用于高频和微波领域。
磁性陶瓷主要指铁氧体
铁氧体 软磁铁氧体硬磁铁氧体
功能陶瓷材料
软磁铁氧体
主要有：尖晶石型的 Mn-Zn铁氧体,Ni-Zn铁氧体、
Mg-Zn铁氧体,Li-Zn铁氧体和磁铅石型的甚高频
铁氧体（ Ba3Co2Fe24O41）。
软磁铁氧体主要用于无线电电子学和电讯工程等弱点技术
中，如各种 电感线圈的磁芯、天线磁芯、变压器磁芯、滤
波器磁芯以及录音与录像磁头 等。
软磁铁氧体要求起始 磁化率高, 磁导率温度系数小, 矫
顽力小，比损耗因数小 。
功能陶瓷材料
硬磁铁氧体
主要有两类：一类是 CoFe2O4-Fe2O3；
另一类是 BaO-xFe2O3。
硬磁铁氧体可用作永磁体，用于高频磁场领域。由于 Hc值
大，可制成片状或粉末状，应用在与橡胶和树脂混合制成的
复合磁铁上。
软磁铁氧体要求具有较大的 矫顽力 Hc、较高的剩余磁 Br
和高的最大磁积能（ BH） max。
功能陶瓷材料
光学陶瓷
什么是光学陶瓷？ 能够透光的陶瓷材料。
要求：具有优良的耐热性、耐风化性、耐膨胀性；除了
能透过可见光外，还能够波长更长或波长更短的光；光
损耗低，能在远距离进行光传播；经光的照射，其性质
发生可逆或不可逆变化。
功能陶瓷材料
光学陶瓷的种类
透明陶瓷
红外光学陶瓷
激光陶瓷
氧化物透明陶瓷
非氧化物透明陶瓷
功能陶瓷材料
陶瓷材料怎样才能透明？
在各向同性晶体构成的多晶体中，晶界不产生散射，但不
存在气孔等缺陷时，是透明的；在各向异性的晶体中，光
从一个晶粒向邻近的晶粒入射时，由于双折射现象而产生
散射，是不透明的。若要得到透明多晶体，双折射必须很
小。
制造透明陶瓷的关键：
消除气孔和控制晶粒异常长大！
功能陶瓷材料
消除气孔和控制晶粒异常长大的常用方法：
1。添加微量或少量的添加剂
2。改变烧结气氛
3。改变原料
4。采用先进的烧结技术
功能陶瓷材料
氧化物透明陶瓷
Al2O3,Gd2O3,CaO,LiAl5O8,MgO,HfO,BeO等
非氧化物透明陶瓷
GaAs,ZnS,ZnSe,MgF2,CaF2等
功能陶瓷材料
红外光学陶瓷
随着红外技术的发展，出现了很多新型的材料和器件。
这些材料包括 滤光材料、红外接受材料和红外探测材
料 。以往这类材料主要采用单晶或玻璃，最近已开始
使用多晶陶瓷。这样的陶瓷材料就称为 红外光学陶瓷 。
红外光学陶瓷的种类见书 P86表 4－ 1
氧化钇 是一种优良的高温红外材料，主要用于红外导弹的窗
口和整体罩、天线罩、微波基板、绝缘支架、红外发生器管
壳、红外透镜和其他高温窗口。
功能陶瓷材料
激光陶瓷
激光陶瓷的实质是具有适当的能级结构，通过激励，使粒子
从低能级向高能级跃迁。激光晶体通常包括两部分：组成晶
格的称为基质晶体，其主要作用是为激活离子提供适当的晶
格场；另一部分是发光中心，即少量的掺杂离子。
几种典型的激光陶瓷材料：
1。红宝石激光晶体,α-Al2O3单晶为基质，掺入 Cr3＋
2。掺钕的钇铝石榴石晶体 。
功能陶瓷材料
生物陶瓷
什么是生物陶瓷？ 用于人体器官替换、修补以及外
科矫形的陶瓷材料。
要求：具有良好的力学性能，在体内难于溶解，不易
氧化，不易腐蚀变质，热稳定性好，耐磨且有一定的
润滑性，和人体组织的亲和性好，组成范围宽，易于
成形等。
功能陶瓷材料
生物陶瓷的种类
1。生物惰性陶瓷
2。生物活性陶瓷
该陶瓷的物理、化学性能稳定，在生物体
内完全呈惰性状态
具有优异的生物相容性，能与骨形成结合面，
结合强度高，稳定性好，参与代谢。
功能陶瓷材料
生物惰性陶瓷
1）氧化铝陶瓷,传统的生物陶瓷，稳定性好，纯度高。
可制成单晶、多晶或多孔材料。
2）氧化锆陶瓷,生物相容性好，稳定性高，具有更高
的断裂韧性和更耐磨。
3）碳素类陶瓷,与血液相容性、抗血栓性好，与人体
组织亲和性好，耐蚀、耐疲劳、量轻。
功能陶瓷材料
生物活性陶瓷
1。磷酸钙陶瓷,具有生物降解性，能被人体吸收。
2。生物活性玻璃陶瓷
3。 Na2O-K2O-MgO-CaO-SiO2-P2O5陶瓷
4。 BCG人工骨头
功能陶瓷材料
敏感陶瓷
1。热敏电阻陶瓷
指某些性能随外界条件（温度、湿度、
气氛）的变化而发生改变的陶瓷材料
2。压敏电阻陶瓷
3。磁敏电阻陶瓷
4。气敏电阻陶瓷
5。湿敏电阻陶瓷
功能陶瓷材料
热敏电阻陶瓷
电阻随温度发生明显变化的陶瓷材料。
正温度系数陶瓷（ PCT）
负温度系数陶瓷（ PCT）
临界温度系数陶瓷（ PCT）
功能陶瓷材料
电阻随温度升高而增加的陶瓷材料。
正温度系数陶瓷（ PCT）
钛酸钡陶瓷或以钛酸钡为主晶相的陶瓷
应用,
1。马达的过热保护、液面深度测量、温度控制和报警、
非破坏性保险丝、晶体管过热保护、温度电流控制器等。
2。彩色电视机自动消磁、马达启动器、自动开关等；
3。等温发热件、空调加热器等
功能陶瓷材料
电阻随温度升高而减小的陶瓷材料。
负温度系数陶瓷（ NCT）
多为尖晶石型氧化物，有二元和三元等。如：
MnO-CuO2-O2; Mn-Co-Ni 等。
功能陶瓷材料
压敏电阻陶瓷
电阻值对外加电压敏感的陶瓷材料。电压
提高，电阻率下降。
压敏陶瓷有 SiC,Si,Ge,ZnO等。以 ZnO的性能
最优。具有高非线形、大电流和高能量承受能力。
稀土氧化镨为主要添加剂的 ZnO压敏陶瓷。
应用,微型马达电噪声、彩色显像管放电吸收、继电器节点
保护、汽车发动机异常输出功率吸收、电火花、稳压元件等。
功能陶瓷材料
磁敏电阻陶瓷
将磁性物理量转化成电信号的陶瓷材料。
应用,可用来检测磁场、电流、角度、转速、相位等。
在汽车工业中,用于无触点汽车点火开关；
在计算机工业中,用于霍尔键盘；
在家用电器和工业上,用于无刷电机和无触点开关等
功能陶瓷材料
气敏电阻陶瓷
将气体参量转化成电信号的陶瓷材料。它能
以物理或化学吸附的方式吸附气体分子。
气敏陶瓷有氧化铁系气敏陶瓷、氧化锌系气敏陶瓷、
氧化锡系气敏陶瓷等。
应用,可燃气体和毒气的检测、检漏、报警、监控等。它的
灵敏度高，对被测气体以外的气体不敏感。
功能陶瓷材料
湿敏电阻陶瓷
将湿度信号转化成电信号的陶瓷材料。
应用,用于湿度指示、记录、预报、控制和
自动化等。
MgCr2O4－ TiO2陶瓷
ZnO－ Cr2O3陶瓷
Zn－ Cr2O3－ Fe2O3陶瓷
传统日用、建筑材料
普通陶瓷
水泥
玻璃
耐火材料
传统日用、建筑材料
普通陶瓷
1。日用陶瓷
2。普通工业陶瓷
1）建筑陶瓷
2）卫生陶瓷 4）化工陶瓷
3）电器绝缘陶瓷
传统日用、建筑材料
1。日用陶瓷
一般应具有良好的白度、光泽度、透光性、热
稳定性和强度。
日用陶瓷主要应用于茶具、餐具和工艺品
传统日用、建筑材料
1）建筑陶瓷
以黏土为主要原料而制得的用于建筑物的陶瓷
粗陶瓷,以难熔黏土为主要原料，包括砖、瓦、盆罐等
精陶瓷,以瓷土和高岭土为主要原料，包括釉面砖、
建筑卫生陶瓷等
炻瓷,以陶土和黏土为主要原料，包括地砖、外墙砖、
耐酸陶瓷等
传统日用、建筑材料
2）卫生陶瓷
以高岭土为主要原料而制得的用于卫生设施的带釉陶
瓷制品，有陶质、炻瓷质和瓷质等。
3）电器绝缘陶瓷
又称电瓷，是作为隔电、机械支撑及连接用的瓷质绝
缘器件。分为低压电瓷、高压电瓷和超高压电瓷等。
4）电器绝缘陶瓷
要求耐酸、耐高温、具有一定强度。主要用于化学、
化工、制药、食品等工业。
传统日用、建筑材料
水泥
什么是水泥？ 水泥是一种加入适量水后，成为塑性浆
体的，既能在空气中硬化，又能在水中硬化的，并能把砂、
石等材料牢固地胶结在一起的 水硬性胶凝材料 。
水泥的种类
硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥
氟铝酸盐水泥 火山灰水泥
传统日用、建筑材料
硅酸盐水泥
原料,石灰石、黏土、铁粉、煤粉、矿化剂等
CaO Al2O3SiO2 Fe2O3
工艺：
配料 粉磨 成球 煅烧
粉磨 包装
传统日用、建筑材料
硅酸盐水泥
配料 粉磨 成球 煅烧
矿渣
石膏
水泥的生料 水泥的熟料
1300－ 1450度
水泥的熟料
粉煤灰
火山灰
普通水泥
矿渣水泥
粉煤灰水泥
火山灰水泥
传统日用、建筑材料
硅酸盐水泥的主要矿物成分
硅酸三钙 3CaO·SiO2,C3S
硅酸二钙 2CaO·SiO2,C2S
铝酸三钙 3CaO·Al2O3,C3A
铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3,C4AF
传统日用、建筑材料
硅酸盐水泥的主要矿物成分对水泥性能的影响
提高 C3S可以提高水泥的强度，得到高强水泥
提高 C3A,C3S，可以得到快硬水泥
降低 C3A和 C3S，提高 C2S，可以得到中低热
水泥
提高 C4AF，降 C3A，可以得到道路水泥
传统日用、建筑材料
衡量水泥性质和质量的指标
密度
容重
细度
需水性
凝结时间
安定性
强度
标号
水化热
传统日用、建筑材料
玻璃
什么是玻璃？ 凡熔融体通过一定方式冷却，因黏度逐渐
增加而具有固体性质与一定结构特征的 非晶态 物质，都称为
玻璃。
玻璃的种类
钠钙玻璃 铅玻璃 硼硅酸盐玻璃 石英玻璃
钢化玻璃 微晶玻璃 彩色玻璃 变色玻璃
磨光玻璃 磨砂玻璃 压花玻璃 夹层玻璃
传统日用、建筑材料
玻璃的性质
力学性质
理论强度高，实际强度低。抗压强度高，抗拉强度低。
硬度高，脆性大。
物理性质
高度透明，具有很重要的光学性质。能透可见光和红外线。
化学性质
化学性质稳定。抗酸腐蚀，但不抗碱。
传统日用、建筑材料
玻璃的生产方法
压制成形 吹制成形
拉制成形 加工纤维
传统日用、建筑材料
耐火材料
什么是耐火材料？ 耐火度不低于 1580度的材料。广泛
应用于冶金、硅酸盐、化工、机械等领域的窑炉以及高温容
器的耐高温材料。
常见的耐火材料
黏土砖 轻质砖 半硅砖 高铝砖 镁砖
碳砖
耐火砖
耐火纤维
耐火混凝土
传统日用、建筑材料
耐火材料的性能指标
耐火度 材料在高温下不熔化的性质。
荷重软化温度 指耐火材料在温度和荷重的作用下抵抗变形的能力。
高温体积稳定性 在高温下外形体积及线度保持稳定的能力。
抗热震性
抗渣性
在高温下，温度急剧变化不破坏的能力。
抵抗熔渣或熔融液侵蚀的能力。
耐真空性 在真空和高温下服役的能力。
