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传统陶瓷

作者:亿宝娱乐    更新时间:2021-01-11 14:19

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  传统陶瓷材料的主要成分是硅酸盐,自然界存在大量天然的硅酸盐,如岩石、砂子、粘土、土壤等,还有许多矿物如云母滑石石棉、高岭石、锆英石、绿柱石、石英等,它们都属于天然的硅酸盐。此外,人们为了满足生产和生活的需要,生产了大量人造硅酸盐,主要有玻璃水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。硅酸盐制品性质稳定,熔点较高,难溶于水,有很广泛的用途。

  硅酸盐制品一般都是以粘土(高岭土)、石英和长石为原料。粘土的化学组成为Al2O3·2SiO2·2H2O,石英为SiO2,长石为K2O·Al2O3·6SiO2(钾长石)或Na2O·Al2O3·6SiO2(钠长石)。这些原料中都含有SiO2,因此在硅酸盐中,硅与氧的结合是最重要的。

  硅酸盐材料是一种多相结构物质,其中含有晶态部分和非晶态部分,但以晶态为主。硅酸盐晶体中硅氧四面体[SiO4] 是硅酸盐结构的基本单元。在硅氧四面体中,硅原子以sp3杂化轨道与氧原子成键,Si—O键键长为162pm,比起Si4和O2-的离子半径之和有所缩短,故Si—O键的结合是比较强的。

  [SiO4]四面体的每个顶点上的O2-只能为两个[SiO4]四面体所公用,按照[SiO4]四面体公用顶点的不同,可将硅酸盐分为四大类:分立型、链型、层型和骨架型,列于表7-5中。图7-12示出了一些分立型、链型(单链和双链)、层型和骨架型的硅酸盐骨架。

  硅酸盐中除了SiO2外,还含有Al2O3。由于Al3的半径与Si4相近,所以Al3可以置换硅氧四面体中的Si4,形成铝氧四面体[AlO4]。由于铝是 3价的,因此置换后必然要引进其他阳离子保持电荷平衡。

  硅酸盐都需要高温烧结。粘土在高温下脱水然后转化为莫来石(3Al2O3·2SiO2),耐火材料基本上由石英、莫来石和玻璃构成。

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