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选修4第三章探索生活材料第三节玻璃、陶瓷和水泥课件2


第三节 玻璃、陶瓷和水泥

一.玻 璃
1、原 料:纯碱、石灰石和石英

2、反应原理:
复杂的物理、化学变化,主要反应:

Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑ 3、主要成分: SiO2 4、主要性能: 玻璃态物质,没有固定的熔点,

在一定温 度范围内逐渐软化。
高温

高温

5、几种特殊玻璃
在生产过程中加入不同的物质,调整玻璃的化 学组成,可以制得具有不同性能和用途的玻璃。
过量的SiO2或加入B2O3 ⑴硼硅酸盐玻璃:

性能:膨胀系数小、化学稳定性好,更耐 高温和耐化学腐蚀. 用途: 高级化学仪器

⑵光学玻璃:加入PbO
性能:透光性能好、折光率高
用途:眼镜片、照相机、望远镜和显 微镜中的透镜等光学仪器

(3)有色玻璃:
金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里, 使玻璃呈现特征颜色。
蓝色(Co2O3)
用途: 工艺玻璃制品

红色 (Cu2O) 淡绿色 (FeO)

(4)钢化玻璃:
方法:普通玻璃在钢化炉里加热软化,取出 后再急速冷却。 性能: 机械强度大、抗震烈、不易破碎;碎块无 棱角 用途: 汽车或火车车窗

二、陶瓷
陶器的发明是人类早期科学技术发展史上的一个重要的 里程碑,是人类第一次学会用黏土等天然物为原料,通过 物理方法和化学反应制造出来的一种有用的人造材料。 同学们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品? 我国陶都江苏宜兴 的陶器和瓷都江西 景德镇的瓷器,在 世界上都享有声誉。 瓷器(英文名china) 成为中华民族文化 的象征之一。
图3-25 秦兵马俑是陶制品 图3-26 景德镇瓷器闻名世界

陶瓷
主要原料 黏土、 高岭土 生产过程 混合、成型 干燥、烧结 冷却 反应条件 高温 种类 性能 抗氧化、抗酸碱 土器、陶器 耐腐蚀、耐高温 炻器、瓷器 绝缘、易成型

图3-27 陶器制造过程示意图

比较:
器别 比较项

陶器、瓷器的区别
陶器 瓷器

温度
质地 原料 透明度 釉料

大都在1200℃以上, 最低甚至达到800℃以下, 甚至有的达到 最高可达1100℃左右 1400℃左右 陶器烧成温度低,坯体并未 瓷器的烧成温度高, 完全烧结,胎体硬度较差 胎体基本烧结 黏土 不具备半透明特性 高岭土 半透明

①在高温下与胎体一 陶器有不挂釉和挂釉的两种, 次烧成;②在高温素 挂釉的陶器釉料在较低的温 烧胎上再挂低温釉, 度下烧成 第二次低温烧成

一般烧制的陶瓷制品,表面比较粗糙,而且有不 同程度的渗透性。但日常生活中的许多陶瓷制品,表 面光滑、不渗水,而且色彩丰富,非常漂亮。这是因 为烧制前在坯体表面涂上一层彩釉的缘故。 在普通釉料中加入一些重金属离子即可制得彩釉。加入 的重金属离子不同,空气用量不同,彩釉的颜色不同。 加入釉料的金属 元素 Fe Cu Mn Cr Co 烧制时的空气用量与彩釉颜色

空气过量
黄、红、褐、黑 蓝绿 紫、褐 黄、绿、褐 蓝、淡蓝

空气不足
蓝、绿 红 紫、黑褐 蓝绿 蓝

享 有 盛 誉 的 中 国 古 代 陶 瓷

三、水泥
原料 主要原料 研磨 混合 煅烧 (回转窑) 加入 石膏 主要成分 硅酸三钙 3CaO?SiO2 硅酸二钙 2CaO?SiO2 铝酸三钙 3CaO?Al2O3 水泥 主要性能 水硬性
(水泥与水掺 和、搅拌并经 静置后很容易 凝固变硬,这 就叫做水泥的 水硬性)

主要设备 反应条件

粘土 石灰石 石膏(辅料)

水泥回转 窑

高温

水泥用途:
①水泥砂浆:水泥、沙子和水的混合物。是建筑黏合剂。 ②混凝土:水泥、沙子和碎石的混合物。 混凝土常用钢筋做结构,这就是常说的钢筋混凝土结构。

水 泥 回 转 窑

水泥的性能是如何表示的? 用强度等级来表示水泥的不同性能。常用的硅酸盐水泥分 为42.5、52.5、62.5三个等级。等级越高,性能越好。 原料中的石膏的作用是什么? 延缓水泥的硬化

四、玻璃、陶瓷的新发展
1、功能材料——光导纤维(光纤)

2、结构材料——高温结构陶瓷

1、功能材料——光导纤维
主要成份:二氧化硅 特点:传导光的能力非常强

光导纤维(光纤)
从高纯度的石英玻璃(SiO2)熔融体中,拉出直径约 100微米的细丝,就得到石英玻璃纤维。其传导光的能力 非常强,所以又称光导纤维,简称光纤。

优点:
①信息容量大。可同时容纳10亿 人通话或传送多套电视节目 ②质量小而且细:每千米27g不 怕腐蚀,铺设方便 ③抗干扰性能好,通讯质量 高,能防窃听; 图3-32 光导纤维 ④成本低:每千米1万元左右

医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明

2、结构材料——高温结构陶瓷
耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。

(1)氧化铝陶瓷
性 能 熔点高 硬度大 透明、耐高温 刚玉球磨机

用 途 坩埚、高温炉管 高压钠灯灯管

高纯氧化铝透明陶瓷管

氧化铝陶瓷制品

(2)氮化硅陶瓷
氮化硅基陶瓷具有密度小、高强、高硬、高韧性、 耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、 电绝缘等一系列优良性能。 Si3N4基陶瓷球轴承 氮化硅陶瓷部件

制造发动机部位的受热面,提高柴油机的质 量,节省燃料(不用水冷却,减少热散失)。
沙漠车

(3)人造宝石


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