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无机非金属材料导论(第2版)
  • 【作者】:卢安贤
  • 【出版时间】:2010-08
  • 【字 数】:283(千字)
  • 【定 价】:¥35.00(元)
  • 【出 版 社】:中南大学出版社
  • 【ISBN】:978-7-5487-0072-2
  • 【页 码】:243(页)
  • 【开 本】:16开

无机非金属材料是材料科学与材料工程中的重要组成部分之一,被广泛应用于工业、农业、国防、现代科技及人们日常生活等各个领域。

本书简明扼要地介绍了无机非金属材料的结构基础、结构与材料理化性能的关系;比较系统地介绍了无机非金属材料专业各大类材料的制备工艺、组织结构特征、性能特点及其应用;介绍了功能型无机非金属材料(如光功能材料、电功能材料、磁功能材料、机械功能材料、生物功能材料、化学功能材料及热功能材料等)的研究现状及其发展方向。

本书可作为无机非金属材料类专业本科生及研究生的教科书,也可作为本专业同行的参考书。

第1章 无机非金属材料的结构基础(1)
1.1 结合键(1)

1.1.1 离子键(1)

1.1.2 共价键及其他键(6)
1.2 晶体结构(10)

1.2.1 典型无机化合物晶体的结构(10)

1.2.2 硅酸盐晶体结构(14)

1.2.3 晶体结构缺陷(17)
1.3 非晶态结构(22)

1.3.1 非晶态的类型(22)

1.3.2 非晶态的X射线散射特征(22)

1.3.3 非晶态结构(23)
1.4 表面结构(24)

1.4.1 表面几何结构(25)

1.4.2 表面吸附(25)

1.4.3 玻璃的表面结构(26)
1.5 硅酸盐熔体(27)

1.5.1 硅酸盐熔体的结构(27)

1.5.2 熔体粘度(29)
思考题和习题(30)
第2章 无机非金属材料的性能(32)
2.1 热学性能(32)

2.1.1 热 容(33)

2.1.2 热膨胀(34)

2.1.3 热传导(35)
2.2 力学性能(36)

2.2.1 弹性变形(36)

2.2.2 硬 度(37)

2.2.3 强 度(37)
2.3 其他物理和化学性能(39)

2.3.1 导电性能(39)

2.3.2 介电性能(41)

2.3.3 磁 性(42)

2.3.4 光学性能(43)

2.3.5 化学性能(45)
思考题和习题(46)
第3章 陶 瓷(47)
3.1 陶瓷材料的分类和制备工艺(47)

3.1.1 陶瓷的分类(47)

3.1.2 陶瓷的制备工艺(49)
3.2 陶瓷的组织结构与性能(53)

3.2.1 陶瓷的组织结构(53)

3.2.2 陶瓷的性能(55)
3.3 传统陶瓷材料(58)

3.3.1 不致密陶瓷材料(58)

3.3.2 致密陶瓷材料(60)

3.3.3 传统陶瓷的用途(61)
3.4 新型陶瓷(61)

3.4.1 氧化物陶瓷(62)

3.4.2 非氧化物陶瓷(67)
思考题和习题(70)
第4章 玻 璃(72)
4.1 玻璃的概念和通性(72)

4.1.1 玻璃的定义(72)

4.1.2 玻璃的通性(72)
4.2 玻璃的形成(74)

4.2.1 形成玻璃的物质(74)

4.2.2 形成玻璃的方法(75)

4.2.3 形成玻璃的条件(81)
4.3 玻璃的结构理论(85)

4.3.1 无序密堆硬球模型(86)

4.3.2 无规则线团模型(87)

4.3.3 晶子模型(88)

4.3.4 无规则网络模型(88)

4.3.5 玻璃结构的近程有序论(90)
4.4 常见玻璃简介(90)

4.4.1 传统氧化物玻璃(90)

4.4.2 非传统氧化物玻璃(95)

4.4.3 非氧化物玻璃(98)

4.4.4 微晶玻璃(99)

4.4.5 金属玻璃(100)
思考题和习题(101)
第5章 水 泥(102)
5.1 硅酸盐水泥概述(102)

5.1.1 水泥的原料(102)

5.1.2 水泥的制备工艺(105)

5.1.3 硅酸盐水泥的技术性能(107)
5.2 硅酸盐水泥熟料矿物的结构特征(111)

5.2.1 硅酸三钙(112)

5.2.2 硅酸二钙(113)

5.2.3 铝酸三钙和铁铝酸四钙(113)

5.2.4 玻璃相(114)
5.3 硅酸盐水泥的水化与硬化(114)

5.3.1 水泥熟料与矿物水化反应能力的热力学判断(114)

5.3.2 硅酸盐水泥的水化反应过程(117)

5.3.3 水泥的凝结与硬化过程(120)
5.4 其他品种水泥(121)

5.4.1 铝酸盐水泥(121)

5.4.2 硫铝酸盐快硬水泥(123)

5.4.3 氟铝酸盐快硬水泥(124)
思考题和习题(125)
第6章 耐火材料(126)
6.1 耐火材料的分类(126)
6.2 耐火材料的组成(126)

6.2.1 化学组成(128)

6.2.2 矿物组成(129)
6.3 耐火材料的宏观组织结构和性能(130)

6.3.1 宏观组织结构(130)

6.3.2 耐火材料的性能(132)
6.4 定形耐火材料(136)

6.4.1 硅质耐火材料(136)

6.4.2 硅酸铝质及刚玉质耐火材料(138)

6.4.3 碱性耐火制品(139)

6.4.4 特种制品(139)

6.4.5 熔铸制品(139)
6.5 不定形耐火材料(140)

6.5.1 定义与分类(140)

6.5.2 浇注耐火材料(142)

6.5.3 可塑耐火材料(147)

6.5.4 其他不定形耐火材料(149)
6.6 耐火纤维(154)
思考题和习题(154)
第7章 无机非金属基复合材料(155)
7.1 概 论(155)
7.2 复合理论(156)

7.2.1 增强原理(156)

7.2.2 弹性模量复合法则(157)
7.3 纤维增强无机非金属基复合材料(159)

7.3.1 金属纤维增强材料(159)

7.3.2 无机非金属纤维增强材料(161)
7.4 颗粒增强无机非金属基复合材料(167)

7.4.1 金属-陶瓷复合材料(167)

7.4.2 碳-陶瓷复合材料(169)
思考题和习题(170)
第8章 功能无机非金属材料(171)
8.1 物理效应与功能无机非金属材料(171)

8.1.1 电光效应与材料(171)

8.1.2 电致流变效应与材料(171)

8.1.3 铁电性与材料(172)

8.1.4 铁磁性与材料(172)

8.1.5 压电效应与材料(172)

8.1.6 压敏效应与材料(173)

8.1.7 电磁屏蔽效应与材料(173)

8.1.8 磁致伸缩效应与材料(173)

8.1.9 热振动与超低声衰减材料(174)

8.1.10 微波介电加热效应与材料(174)

8.1.11 弹性与金属橡胶材料(174)
8.2 功能无机非金属材料的分类(175)

8.2.1 光功能材料(175)

8.2.2 电功能材料(175)

8.2.3 磁功能材料(175)

8.2.4 机械功能材料(176)

8.2.5 热功能材料(176)

8.2.6 生物功能材料(176)

8.2.7 化学功能材料(176)
8.3 各类功能无机非金属材料举例(176)

8.3.1 光功能材料(176)

8.3.2 电功能材料(196)

8.3.3 磁功能材料(210)

8.3.4 热和机械功能材料(218)

8.3.5 生物功能材料(229)

8.3.6 智能和敏感材料(239)
思考题和习题(241)
参考文献(242)

无机非金属材料是人类最先应用的材料。史前,原始人用天然岩石制作工具和武器,是人类应用材料的开始,岩石就是自然界存在的天然无机非金属材料。五六千年前人类用陶土制作了粗陶制品,粗陶经过几千年的演化和技术的提高,大约到两千年前,出现了致密烧结的瓷器;在此后的几千年历史进程中,除陶器和瓷器外,砖瓦、玻璃、水泥、耐火材料、磨料及各种形式的复合制品如搪瓷等也一一地被发明、发展和广泛应用起来。这些材料绝大多数以二氧化硅为主要成分,所以我们常把无机非金属材料称作“硅酸盐材料”。这些传统材料虽已有相当长的历史,但因其在国民经济和人们生活中的重要影响和作用,至今继续发展着,新材料、新工艺、新装备和新技术仍在不断涌现。

科学技术和生产技术的向前发展,改变了原有硅酸盐材料的面貌。特别是20世纪40年代以来,由于各种新技术的出现,在原有硅酸盐材料的基础上研制出了许多新型材料。这些材料的成分中有的已不含有硅酸盐,应用范围和制备工艺也与原有硅酸盐材料有所不同。为了同传统的硅酸盐材料相区别,我们将这类材料称为新型无机非金属材料。

人类研究和制造材料的最终目的是使用材料。现代科学技术的发展对要使用的材料提出了越来越多、越来越苛刻的要求,如重量轻强度高、质坚硬不脆、耐高温强度好、摩擦系数小(耐磨),以及兼具其他特性和功能等。对此仅用单一材料是难以满足的,因此不得不将两种或两种以上的材料通过适当方法加以组合,取长补短,制备出具有优异综合性能和特殊功能的材料,我们称这种材料为复合材料。复合材料的种类很多,以无机非金属材料为基体的复合材料被称为无机非金属基复合材料。

传统无机非金属材料、新型无机非金属材料和无机非金属基复合材料组成了庞大的无机非金属材料体系,其中,以硅酸盐为基础的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料已经形成相当规模的产业,被广泛地使用在工业、农业、国防和人们的日常生活中,成为国民经济的支柱产业之一;新型无机非金属材料因具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度、多功能等多种优越性能,其中一些已在各工业部门及近几十年迅速发展起来的空间技术、电子技术、激光技术、光电子技术、红外技术、能源开发和环境科学等新技术领域中得到广泛应用,在促进科学技术发展方面发挥了重要作用;而另外一些具有潜在应用前景的新型无机非金属材料和集几种材料优点于一体的无机非金属基复合材料的研究和开发也在积极地进行。可以肯定,无机非金属材料的发展必将大大地促进现代科学技术的进步和人类文明程度的提高。

中南大学材料专业于1994年开设了“无机非金属材料”选修课,内容包括无机非金属材料的结构基础、材料物理与化学性能、陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料及无机非金属基复合材料。本书于2004年作为新世纪材料科学与工程系列教材出版发行, 2008年第二次印刷。 此次再版, 保留了原教材的基本框架, 并对原教材各章节内容进行了必要的增补和调整。

本书在编写过程中得到多方面的支持和帮助,参考了大量文献资料,从中获益匪浅,并得到国家自然科学基金、国防军工配套项目基金及湖南省科技攻关项目基金等的资助。在此,本人谨向所有参考文献的作者、对本书出版有过帮助的同仁及资助单位一并表示衷心的感谢!

由于无机非金属材料涉及内容很丰富而且发展也很快,限于编者的水平,书中错误及不妥之处在所难免,竭诚希望使用本书的师生及其他同志批评指正。

编 者

2010年7月于中南大学