当σ＝f时
ε可为任意值，直到∞。
塑性变形： 材料所产生的变形，在外力除去以 后将仍然保留。 包括：塑性流动和粘性流动所产生的变形。 成型主要利用材料的塑性变形和粘性流动。
二、胀流性液体与假塑性液体
实际液体很少完全符合牛顿液体的情况，它们的剪切应力
与剪切应变速率之间的关系可写成以下通式：
n d dt n
XX学院 XX 专业
无机非金属材料 工学
授课人：XX XX
【全套课件】
课程内容
第一篇 无机非金属材料成型 第二篇 水泥工艺学 第三篇 玻璃工艺学 第四篇 陶瓷工艺学 第五篇 水泥概述及其生产

材料分类：


① 金属材料； ② 无机非金属材料：⑴ 矿物岩石材 料；⑵ 水泥、玻璃；⑶ 陶瓷、耐火 材料； ③ 高分子材料； ④ 复合材料；
当n=l时，为牛顿体； n＜l时，称为假塑性液体； n＞l时，称为胀流性液体。
牛顿液体的粘度η等于剪应力τ与剪切应变速率的比值， 如果对非牛顿液体也同样处理，则：
a
ηa 为表观粘度



n 1
当n=l时，为牛顿体，不随剪切应变速率变化而变化
n＜l时，称为假塑性液体，随剪切应变速率的增大而降低 n＞l时，称为胀流性液体，随剪切应变速率的增大而增加 氧化铝、石英等的悬浮液具有胀流性；一般陶瓷泥浆为假 塑性。
机械加工方法、生产各种的控制等
以确保产品质量的过程称为工艺学。

不同无机非金属材料其各自的工 艺过程不尽相同，但有着许多的共 性和相似性，下面就硅酸盐水泥、 平板玻璃、普通陶瓷、常用耐火材
料的制备工艺过程分别加以阐述。
第一篇
无机非金属材料成型
成型
第一节 概 述
成型是将配合料制成的浆体、可塑泥团、半干粉料或融熔
G
宾汉模型
当τ>f时，（τ-f）这个力就会使粘壶发生变形。设弹性元件 的剪应变为γ1，粘性元件的剪应变为γ2，系统的总应变为γ，则：
G 1 f 2 1 2
由上述三式消去γ1 ，γ2，可得宾汉体在τ≥f
时的流变方程：

三、流变模型与本构方程
又称流变状态方程，是联系应力、应变、应力速率和应变速 率的方程的总称。 同时具有两种或三种变形，流变模型可以通过各种基本元件 串联及并联方式组成。 油漆、水泥浆等：粘性液体，不致流下，具有固体的性质。 称宾汉体模型。 当剪切力τ<f时，塑性元件不发生变形， 与之并联的粘性元件也只能保持不变。这时， 弹性元件的变形，就是整个系统的变形，因 此：
几种典型的流变模型： 1、麦克斯韦模型：粘性流动为主，本质上是液体。 2、开尔文体：以弹性变形为主，本质上是固体。 3、三元件模型：（l）代表一种粘弹性固体，（2）代表 一种粘弹性液体。 4、伯格斯体：麦克斯韦体和开尔文体的串联，还是具有 液体性质。
（a）麦克斯韦模型；（b）开尔文模型；（c）三元件模型（1）； （d）三元件模型（2）；（e）伯格斯体 流变学在塑料的成型中己得到普遍应用。 测试 建立流变模型 导出流变方程 解决实际问题
玻璃熔体成型：粘性流体→麦克斯韦体→伯格斯体→三元 件模型（2）→三元件模型（1）
四、流动曲线、应力曲线和应变曲线
（一）流动曲线
由流动曲线可知在 某应力下某种材料流动 速度的快慢，粘度、表 观粘度的大小。
形达到所需的形状。 成型过程中所关心的问题： 物料流动的快慢、变形的难易，作用力的大小和变形量之 间的关系、每个制品达到所需形状的时间等。
一、三种基本变形及流变模型
变形：按性质的不同可分为弹性变形、粘性流动和塑性 流动。 （一）弹性变形 定义：如果应力和应变间存在着一一对应关系，且它们 互为单值函数，当应力消除以后，变形亦随之消失。 弹性体： 如果弹性体的应力和应变间成正比关系，则这种物体就 称为线弹性体，也称胡克体。
E
其变形为弹性变形。
（二）粘性流动
粘性流动：液体在剪切应力的作用下，剪切应变将随时间 而不断增加。 牛顿液体：剪切应力与剪切应变的速率成正比，则这种理 想体为牛顿液体。
其流变方程为：


τ η *

剪切应力 粘度系数 剪切应变速率
（三）塑性流动 当剪切应力σ小于某一极限值f（屈服应力）时不发生剪切应 变ε，当剪切应力达到该极限值时，就立即发生极大的剪切应变， 这种形变称为塑性流动，这种材料也称（刚）塑性体。 当σ＜f时 ε＝0 ；
体，经适当的手段和设备变成一定形状制品的过程。
成型一般由两个步骤组成：
（1）使可流动变形的物料成为所需要的形状 研究在外力作用下物料流动与变形的规律，流变学研究的 内容； （2）通过不同的机制使其定形。
几种体系：
1.无机胶凝材料浆体（如水泥、石灰、石膏等）：水化 产物使浆体固化。 2. 陶瓷泥料的可塑成型：可塑性、定形、干燥后强度提 高。 3. 陶瓷泥浆：水分脱除，由粘塑性体变成高屈服值的可 塑体、干燥后进一步定型。

G
f


当τ＝常量时，上式可改写为：
f

宾汉模型
以上的流变方程也称本构方程，它说明材料中任一点的应
力状态和应变状态之间有着密切的关系，可以用以下的通式来
表ห้องสมุดไป่ตู้：
f ( , ) 0
这种函数关系当然和材料的性质有关，是由材料的本质与 构造决定的，所以称为本构方程。
材料工艺



定义：我们将任何一种材料从原 料 → 成品的整个过程称为材料工艺 过程。 它包括原料制备工艺、成型工艺、 溶制（窑炉工艺），制品工艺等。
无机非金属材料工艺：
将原料选择→粉碎→配方设计→ 混合 → 高温（成型） → 制品 → 后期
处理的整个过程称为工艺过程，研
究工艺过程中的各种物理化学变化、
4. 压制：物料之间产生范德华力和氢键、成型和定形同
时完成。 5. 融熔体（如玻璃、铸石等）：粘度随温度降低而增长、
达到完全“冻凝”。
第二节 成型过程中的流变特性
流变学：研究实际材料（不同于刚体、虎克体、牛顿体等 理想材料）在外力作用下所发生的应力与应变，特别是与时间因 素有关的流动。
成型：是利用各种外力使浆体、泥团或熔体产生流动、变