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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,無(wú)機(jī)非金屬材料,第十四章 陶 瓷,第一節(jié) 概述,一、陶瓷的定義與分類,傳統(tǒng)陶瓷,是指所有以粘土為主要原料與其他天然礦物原料經(jīng)過(guò)粉碎混煉、成型、煅燒等過(guò)程而制成的各種制品。,特種陶瓷,采用人工精制的無(wú)機(jī)粉末原料，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精確的化學(xué)計(jì)量、合適的成型方法和燒成制度而達(dá)到特定的性能，經(jīng)過(guò)加工處理使之符合使用要求尺寸精度的無(wú)機(jī)非金屬材料。,廣義的陶瓷,用陶瓷生產(chǎn)方法制造的無(wú)機(jī)非金屬固體材料和制品的通稱。,分類,由于世界各國(guó)生產(chǎn)陶瓷的歷史和習(xí)慣不同，所以，至今陶瓷還沒(méi)有一致公認(rèn)的分類。,瓷器,（傳統(tǒng)陶瓷）,陶 器
2、,高鋁質(zhì)粘土,和瓷土的應(yīng)用,釉的發(fā)明,原料純化,陶瓷工藝,的發(fā)展,陶瓷理論,的發(fā)展,先進(jìn)陶瓷,（微米級(jí)）,納米陶瓷,高溫技術(shù),的發(fā)展,顯微結(jié)構(gòu),分析的進(jìn)步,性能研究,的深入,無(wú)損評(píng)估,的成就,相鄰學(xué)科,的推動(dòng),陶瓷研究發(fā)展的三個(gè)階段,二、陶瓷的組成、結(jié)構(gòu)與性能,陶瓷的性能一方面受到其本征物理量（如熱膨脹系數(shù)、電阻率、彈性模量等）的影響，同時(shí)又與其顯微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。,決定顯微結(jié)構(gòu)和本征物理量的是陶瓷的組成及其加工工藝。,陶瓷燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu),1,、陶瓷性能與材料鍵性、結(jié)構(gòu)的關(guān)系,陶瓷材料的鍵性主要是離子鍵與共價(jià)鍵，而且往往是兩種鍵雜交在一起。,（,1,）,如島狀硅酸鹽中，陽(yáng)離子和硅氧四面體是以離
3、子鍵相聯(lián)，四面體中,Si-O,是共價(jià)鍵與離子鍵的混合鍵。,（,2,）,多數(shù)氧化物以離子鍵相結(jié)合。,（,3,）,一些非金屬碳化物、氮化物中，共價(jià)鍵占主導(dǎo)地位。,陶瓷材料中原子或分子的排列方式和結(jié)構(gòu)也是決定性能的重要依據(jù)。,(1),如具有對(duì)稱中心的晶體不可能具有壓電性；,(2),在正尖晶石型結(jié)構(gòu)中，相反方向排列的磁矩?cái)?shù)相等，使得晶體的總磁矩為零，因而不顯磁性；,(3),在反尖晶石結(jié)構(gòu)中，相反方向排列的磁矩?cái)?shù)不等，因而晶體呈現(xiàn)磁性。,結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)陶瓷材料的性能也有顯著的影響,若晶體發(fā)生位錯(cuò)或缺陷，自然會(huì)影響晶體的生長(zhǎng)和材料的機(jī)械強(qiáng)度。,2,、陶瓷強(qiáng)度的控制和脆性的改善,陶瓷材料的實(shí)際強(qiáng)度為理論強(qiáng)度的,
4、1/10,1/100,。,陶瓷材料在室溫下具有脆性。,（,1,）,降低其總氣孔率，控制好氣孔大小、形狀和分布。,（,2,）,控制晶粒的大小、數(shù)量和形狀。,（,3,）,降低脆性（即增韌）對(duì)提高強(qiáng)度有利。,三、普通陶瓷品種（傳統(tǒng)陶瓷）,以粘土為類及其他天然礦物原料經(jīng)過(guò)粉碎加工、成型、煅燒等工藝過(guò)程制成的制品。,是一種多晶多相的硅酸鹽材料。,1,、日用陶瓷,影響日用陶瓷性質(zhì)的因素,主要是原料的化學(xué)組成和礦物組成；,釉的相組成和結(jié)構(gòu)；,生產(chǎn)工藝等。,（,1,）,長(zhǎng)石質(zhì)瓷,以長(zhǎng)石為熔劑的,“,長(zhǎng)石,-,石英,-,高嶺土,”,的三組分配料系統(tǒng)。,燒成溫度范圍寬；,成瓷礦物成分是莫來(lái)石、方石英、石英、玻璃相
5、；,化學(xué)穩(wěn)定性好；,吸水率低。,（,2,）,滑石質(zhì)瓷或蛇紋石質(zhì)瓷,以滑石或蛇紋石為主要原料。,燒成溫度范圍狹窄；,燒結(jié)過(guò)程中的主要變體是頑火輝石、原頑灰石和斜灰石；,透明度好：,白度高。,（,3,）,骨灰瓷,以磷酸鹽為熔劑的,“,磷酸鹽,-,高嶺土,-,石英,-,長(zhǎng)石,”,系統(tǒng)瓷。,燒成溫度范圍不寬；,燒結(jié)后主要為磷酸三鈣、鈣長(zhǎng)石、玻璃相和殘留石英；,熱穩(wěn)定性較差；,高白度、高透明度和高強(qiáng)度。,（,4,）,紫砂陶,以粘土為主要原料。,紫砂器的主要色調(diào)由鐵的化合物種類和含量所決定。,2,、建筑衛(wèi)生陶瓷,（,1,）,建筑陶瓷,各種墻地磚,一般按坯體的燒結(jié)程度及吸水率的大小把坯體分為三類：,瓷質(zhì)；,
6、炻質(zhì)；,陶質(zhì)。,瓷質(zhì)坯料由長(zhǎng)石、石英、粘土配置，有時(shí)配入滑石。,炻質(zhì)坯料原料范圍極廣。,陶質(zhì)坯料原料范圍廣，一般是釉面磚。,（,2,）,衛(wèi)生瓷,各種衛(wèi)生潔具,有陶質(zhì)；,半瓷質(zhì)；,瓷質(zhì)。,由粘土類原料、長(zhǎng)石、石英配制。,粘土原料中大量使用的是低塑性粘土。,3,、電瓷,主要用作絕緣材料。,為高堿質(zhì)配方；,燒成物為鋁硅酸鹽玻璃相，石英殘留物、方石英、莫來(lái)石等。,4,、化學(xué)化工陶瓷,（,1,）,化工陶瓷,現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)采用的耐腐蝕材料（除氫氟酸、氟硅酸和熱濃堿液）。,（,2,）,化學(xué)瓷,工業(yè)試驗(yàn)、科研、制藥、化學(xué)工業(yè)的陶瓷制品。,優(yōu)良的化學(xué)瓷必須含有大量的莫來(lái)石結(jié)晶，盡量少的游離石英。,大多數(shù)的化學(xué)瓷制
7、品均需施釉。,第二節(jié) 坯料及制備,一、確定坯料配方的原則,（,1,）,充分考慮產(chǎn)品的物理化學(xué)性能和使用性能要求；,（,2,）,參考前人的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)；,（,3,）,了解各種原料對(duì)產(chǎn)品性質(zhì)的影響；,（,4,）,應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的要求；,（,5,）,了解原料的品位、來(lái)源和到廠價(jià)格。,二、坯體組成的表示方法,1,、配料量表示法,這種方法便于工廠計(jì)量配料，直觀方便。,2,、,化學(xué)組成表示法,可以根據(jù)坯料中化學(xué)成分的多少來(lái)推斷或比較坯體的某些性能。,3,、示性礦物組成表示法,用各類類礦物的百分含量可表示坯料的組成。,4,、試驗(yàn)式表示法（也稱坯式表示法）,是采用各種氧化物摩爾數(shù)來(lái)表示坯料組成的一種方法。,例如
8、，某?；u坯式為：,0.282K,2,O 0.026Fe,2,O,3,0. 196MgO,5.616SiO,2,0.078CaO 0.974TiO,2,實(shí)際工作中，往往是同時(shí)用兩種或兩種以上的方法表示坯料組成。,實(shí)驗(yàn)式表示法,a R2O,b RO,c R2O3,d RO2,當(dāng),a+b=1,時(shí) 為釉式，,c=1,時(shí) 為坯式。,三、配料計(jì)算,1,、從化學(xué)組成計(jì)算實(shí)驗(yàn)式,知道了坯料化學(xué)組成，按下列步驟，計(jì)算成為實(shí)驗(yàn)式,（,1,）,若坯料中的化學(xué)組成包含有灼減量成分，首先應(yīng)將其換算成不含灼減量的化學(xué)組成；,（,2,）,以各氧化物的摩爾質(zhì)量，分別除各該項(xiàng)氧化物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，得到各氧化物的摩爾數(shù)；,（,3
9、,）,以堿性氧化物或中性氧化物摩爾數(shù)總和，分別除各氧化物的摩爾數(shù)，即得到一套以堿性氧化物或中性氧化物摩爾數(shù)為,1,的各氧化物摩爾數(shù)的數(shù)值,（,4,）,將上述各氧化物的摩爾數(shù)值按,RO,R,2,O,3,RO,2,的順序排列為實(shí)驗(yàn)式。,某瓷坯的化學(xué)組成,試求該瓷坯的實(shí)驗(yàn)式。,解：,（,1,）,先將該瓷坯的化學(xué)組成換算成不含有灼減量的化學(xué)組成百分?jǐn)?shù)：,組成,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,CaO,MgO,K,2,O,Na,2,O,灼減量,合計(jì),%,63.37,24.87,0.81,1.15,0.32,2.05,1.89,5.54,100.00,CaO,=,MgO,=,K,2,O =,
10、Na,2,O =,1.15,1005. 54,100% = 1.217%,0.32,1005. 54,100% = 0.339%,2.05,1005. 54,100% = 2.170%,1.89,1005. 54,100% = 2.001%,=100.00%,（,2,）,將各氧化物百分?jǐn)?shù)除以各種氧化物的摩爾質(zhì)量，得到各種氧化物的摩爾數(shù)：,SiO,2,=67.09/60.1=1.116,Al,2,O,3,=26.33/101.9=0.2583,Fe,2,O,3,=0.8575/159.7=0.0054,CaO=1.217/56.1=0.0217,MgO=0.3388/40.3=0.0084,K,
11、2,O=2.170/94.2=0.0230,Na,2,O=2.00/62.0=0.0323,（,3,）,將中性氧化物的摩爾總數(shù)算出：,0.2583+0.0054=0.2637,（,4,）,用,0.2637,分別除各氧化物的摩爾數(shù)，得到一套以,R2O3,系數(shù)為,1,的各氧化物的系數(shù),:,SiO,2,=1.116/0.2637=4.232 Al,2,O3=0.2583/0.2637=0.9795,Fe,2,O,3,=0.0054/0.2637=0.0205 CaO=0.0217/0.2637=0.823,MgO=0.0084/0.2637=0.0319 K,2,O=0.0230/0.2637=0.
12、0872,Na,2,O=0.0323/0.2637=0.1224,(5),將所得到的各氧化物按規(guī)定的順序排列，即得到所要求的實(shí)驗(yàn)式：,0.0872 K,2,O,0.1224 Na,2,O,0.0823,CaO,0.0319,MgO,0.9795 Al,2,O,3,0.0205 Fe,2,O,3, 4.232 SiO,2,1,、,由實(shí)驗(yàn)式計(jì)算坯料的化學(xué)組成,若已知道坯料的實(shí)驗(yàn)式，可通過(guò)下列步驟的計(jì)算，得到坯料的化學(xué)組成。,用實(shí)驗(yàn)式中各氧化物的摩爾數(shù)分別乘以各該氧化物的摩爾質(zhì)量，得到各氧化物的質(zhì)量；,算出各氧化物質(zhì)量之總和；,分別用各氧化物的質(zhì)量除以各氧化物質(zhì)量之總和，可獲得各氧化物所占質(zhì)量的百分
13、數(shù)。,我國(guó)雍正薄胎粉彩蝶的瓷胎實(shí)驗(yàn)式為：,0.088,CaO,0.982,Al2O3 0.010,MgO,0.077 Na2O,4.033,SiO2,0.120 K2O,0.018,Fe2O3,計(jì)算該瓷胎的化學(xué)組成。,解：,（,1,）,計(jì)算出各氧化物的質(zhì)量：,（,2,）,計(jì)算出各氧化物質(zhì)量總和為,366.8,。,（,3,）,計(jì)算出各氧化物所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)： 該瓷胎的化學(xué)組成列表如下,3,、,由坯式（或分子式）計(jì)算配方,欲配制壓電陶瓷的分子式為：,Pb0.95Sr0.05(Zr0.5Ti0.5)O3+0.5%Cr2O3,+0.3% Fe2O3,所采用的原料及純度見(jiàn)表,2-5-11,，,欲配料,1
14、kg,（不包含外加改性劑）,試計(jì)算各原料的配比。,解,（,1,）,先計(jì)算坯式的分子量。將坯式改寫(xiě)為：,（,PbO),0.95,(SrO),0.05,(ZrO),0.5,(TiO,2,),0.5,1,摩爾,Pb,0.95,Sr,0.05,(Zr,0.5,Ti,0.5,)O,3,的質(zhì)量為,318.79g,。,1,摩爾坯料的質(zhì)量如后表,1,摩爾坯料的質(zhì)量,項(xiàng) 目,PbO,SrO,ZrO,2,TiO,2,1,摩爾坯料質(zhì)量,氧化物摩爾數(shù),0.95,0.05,0.50,0.50,氧化物分子質(zhì)量,223.21,103.62,123.22,79.9,氧化物質(zhì)量,212.05,5.18,61.61,39.95,
15、318.79,（,2,）,計(jì)算各主要原料所需的質(zhì)量（,%,）,PbO,：,212.05/318.79=66.52%,SrO,：,5.18/318.79=1.62%,ZrO2,：,61.61/318.79=19.33%,TiO2,：,39.95/318.79=12.53%,把,PbO,、,SrO,數(shù)量折算為,Pb,3,O,4,及,SrCO,3,的數(shù)量：,由,Pb3O4,分解生成,PbO,的百分比為：,即需要,Pb,3,O,4,：,由,SrCO,3,分解生成,SrO,的百分比為：,即需要,SrCO,3,：,（,3,）,計(jì)算外加劑鉛及改性劑的質(zhì)量（,%,）,在坯料燒結(jié)過(guò)程中氧化鉛會(huì)揮發(fā)一部分，為彌補(bǔ)
16、這個(gè)損失，配料時(shí)通常多加一些氧化鉛，其質(zhì)量約占總質(zhì)量的,0.5%,1.5%,。,這里確定多加入,Pb,3,O,4,1.5%,。,外加改性劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在分子式中給出為：,0.5% Cr,2,O,3,，,0.3% Fe,2,O,3,。,（,4,）,按原料純度計(jì)算原料用量。,見(jiàn)后表,按原料純度計(jì)算的原料用量（,%,）,4,、由化學(xué)組成計(jì)算配料量,某廠的耐熱瓷坯料及原料的化學(xué)組成如下表，試計(jì)算此耐熱瓷坯的配料量,。,耐熱瓷坯料及原料的化學(xué)組成（,%,）,解,（,1,）,將原料干燥基化學(xué)組成換算成灼燒基（不含灼減量）的化學(xué)組成。,如所給定的坯料組成中有灼減量，也須同樣換算成不含灼減量的各氧化物的百分組
17、成。,上述原料經(jīng)換算后的灼燒基化學(xué)組成如后表,（,K2O,、,Na2O,以合量計(jì)）。,（,2,）,列表用化學(xué)成分滿足法進(jìn)行配料計(jì)算。,其坯料中膨潤(rùn)土用量規(guī)定不超過(guò),5%,，茲定為,4%,計(jì)算過(guò)程見(jiàn)后表,（,3,）,計(jì)算原料干燥基的百分含量,原料 灼燒基,(%),干燥基,(%),原料百分含量（,%,）,膨潤(rùn)土,4.00,4.20,3.85,鎂質(zhì)粘土,17.75 18.95 17.40,長(zhǎng)石,10.57,10.57,9.68,粘土,55.80 62.80 57.60,石英,9.48,9.48,8.70,氧化鐵,2.10,2.10,1.93,氧化鈣,0.51 0.91 0.84,總計(jì),109.1 1
18、00.00,在計(jì)算粘土用量時(shí)所帶入的,MgO,及,KNaO,，如含量很少，可以不予考慮。,四,、坯料制備,將陶瓷原料經(jīng)過(guò)配料和加工后，得到的具有成型性能的多組分混合物稱為坯料。,根據(jù)成型方法的不同，坯料通?？煞譃槿悾?（,1,）,注漿坯料。,其含水率為,28%,35%,。,如生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷用的泥漿。,（,2,）,可塑坯料。,其含水率,18%,25%,。,如生產(chǎn)日用陶瓷用的泥團(tuán)（餅）。,（,3,）,壓制坯料。,含水率為,3%,7%,，稱為干壓坯料；,含水率為,8%,15%,，稱為半干壓坯料。,如生產(chǎn)建筑陶瓷用的粉料。,1,、對(duì)坯料的質(zhì)量要求,對(duì)各種坯料的基本質(zhì)量要求是配料準(zhǔn)確，組分均勻，細(xì)度合理
19、，所含空氣量較少。,各類坯料的具體要求。,1,）,注漿坯料,注漿坯料一般是各種原料和添加劑在水中懸浮的分散體系。,為了便于加工后的貯存、輸送及成型，注漿坯料應(yīng)滿足以下要求：,流動(dòng)性好；流動(dòng)性用,100ml,的泥漿從恩格拉粘度計(jì)中流出的時(shí)間來(lái)表示。,懸浮性好；漿料中各種固體顆粒能在較長(zhǎng)的一段時(shí)間懸浮而不沉淀的性質(zhì)稱為泥漿的懸浮性。,濾過(guò)性好；濾過(guò)性也稱滲模性，是指泥漿能夠在石膏模中濾水成坯的性能。,觸變性適當(dāng)。,（,2,）,可塑坯料,可塑坯料是由固相、液相和氣相組成的塑性,-,粘性系統(tǒng)。,具有彈性,塑性流動(dòng)性質(zhì)。,一般要求具有如下性質(zhì)：,良好的可塑性；可塑坯料在一定的外力作用下產(chǎn)生形變但不開(kāi)裂，
20、當(dāng)外力去掉以后仍能保持其形狀不變，這種性質(zhì)就是坯料的可塑性。,一定的形狀穩(wěn)定性：指可塑坯料在成型后不會(huì)因自身重力而下塌或變形，尤其是對(duì)大件制品更應(yīng)如此。,含水量適當(dāng),;,可塑坯料的含水量與成型方式有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。產(chǎn)品品種不同時(shí)含水率也可能有差異。,坯體的干燥強(qiáng)度和收縮率,;,可塑坯料成型的坯體應(yīng)有較好的干燥強(qiáng)度（不低于,1MPa,），大件制品應(yīng)有更高的干燥強(qiáng)度。,（,3,） 壓制坯料,壓制坯料是指含有一定水分或其他潤(rùn)滑劑的粉料。,這種粉料中一般包裹著氣體。,為了在鋼模中壓制成型狀規(guī)整而致密的坯體，對(duì)粉料有以下要求：,流動(dòng)性好,;,要求粉料能在短時(shí)間內(nèi)填滿鋼模的各個(gè)角落，以保證坯體的致密度和壓
21、坯速度。,堆積密度大,;,粉料的堆積密度常用單位容積的粉料質(zhì)量來(lái)表示。,含水率和水分的均勻性,;,水是粉料成型時(shí)的潤(rùn)滑劑和結(jié)合劑。,造粒工藝技術(shù)對(duì)粉料的性能有決定性的影響。,2,、 坯 料 的 制 備 工 藝,(1),原料的精加工,對(duì)原料進(jìn)行分離、提純和除去各種有害雜質(zhì)的過(guò)程。,原料精加工的方法一般包括物理方法、化學(xué)方法和物理化學(xué)方法。,(2),原料煅燒和粘土風(fēng)化,煅燒,目的穩(wěn)定晶型，改變物性。,原料煅燒的溫度,不同種類的原料應(yīng)采取各不相同的煅燒制度。,需煅燒原料,具有多種結(jié)晶形態(tài)的如氧化鋁氧化鈦；,具有特殊層片狀結(jié)構(gòu)不易磨細(xì)的如滑石；,具有高可塑性的如球土，膨潤(rùn)土；,具有高硬度和體積大的如石
22、英。,粘土的風(fēng)化,大多數(shù)粘土是由風(fēng)化作用形成的。,對(duì)風(fēng)化程度較差的粘土開(kāi)采以后需進(jìn)一步風(fēng)化，以提高粘土的成型性能。,（,3,）,原料破碎,目的：,使原料中的雜質(zhì)易于分離；,使各種原料能夠均勻混合；,增大各種原料的表面積；,易于進(jìn)行固相反應(yīng)或熔融。,原料破碎的設(shè)備和分級(jí)方式：,硬度和塊度的不同，破碎設(shè)備和分級(jí)方式是不同的。,破碎類型及設(shè)備：粗碎；一般是采用顎式破碎機(jī)；中碎；采用輪碾機(jī)和反擊式破碎機(jī)；細(xì)碎；一般是采用間歇式球磨機(jī)。,（,4,）,過(guò)篩和除鐵,過(guò)篩是控制坯料,(,泥漿粉料,),粒度。,除鐵是為了減少產(chǎn)品的色斑。,（,5,）,泥漿貯存、攪拌,改善和均化泥漿的性能。,（,6,）,泥漿脫水和
23、造粒（兩種）把泥漿在壓濾機(jī)中制成泥餅，再壓成粉料；,使泥漿在噴霧干燥器蒸發(fā)干燥中得到粉料。一步完成脫水和造粒過(guò)程。,五、調(diào)整坯料性能的添加劑,陶瓷坯料用的添加劑分為以下幾類：,1,、解凝劑（解膠劑或稀釋劑）,作用：,改善泥漿的流動(dòng)性，使其在低水分的情況下粘度適當(dāng)，便于澆注。,種類：,無(wú)機(jī)電解質(zhì)；,有機(jī)鹽類或聚合電解質(zhì)。,2,、結(jié)合劑,作用： 用來(lái)提高可塑泥團(tuán)的塑性，增強(qiáng)生坯的強(qiáng)度。,種類：粘合劑、粘結(jié)劑、塑化劑。,一 些 成 型 方 法 所 用 塑 化 劑 舉 例,3,、潤(rùn) 滑 劑,作 用：用于提高粉料的濕潤(rùn)性，減少粉料顆粒之間及粉料與模壁之間的摩擦，以增大壓制坯體的密度，促進(jìn)其均勻化。,種
24、類：通常采用含極性官能團(tuán)的有機(jī)物作潤(rùn)滑劑。,4,、對(duì)各種添加物的共同要求：,（,1,）,和坯料顆粒不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)影響產(chǎn)品性能；,（,2,）,分散性好，便于和坯料混合均；,（,3,）,有機(jī)物質(zhì)在較低溫度下燒盡，灰分少；,（,4,）,氧化分解的范圍較寬，以防引起坯體開(kāi)裂。,第三節(jié) 成型,將制備好的坯料制成具有一定大小形狀的坯體的過(guò)程。,成型的目的：,使坯體致密且均勻，干燥后有一定的機(jī)械強(qiáng)度；,坯體的形狀和尺寸應(yīng)與產(chǎn)品協(xié)調(diào)。,實(shí)現(xiàn)成型過(guò)程要有動(dòng)力、模型和性能適宜的坯料三個(gè)基本要素。,成型方式：,各 種 塑 性 成 型 方 法 比 較,主要注漿成型方法和壓制成型方法的比較,第四節(jié) 釉 料 及 色
25、 料,定義：,釉是覆蓋在陶瓷坯體表面上的一層近似玻璃態(tài)的物質(zhì)，但釉不是玻璃。,一、釉的及分類,作用,（,1,）,使坯體對(duì)液體和氣體具有不透過(guò)性；,（,2,）,覆蓋坯體表面并給人以美的感覺(jué)；,（,3,）,防止沾污坯體，即便沾污也很容易用洗滌劑等洗刷干凈；,（,4,）,與坯體起作用，并與坯體形成整體。,釉的分類,二、釉層的性質(zhì),1,、釉的熔融溫度范圍,由始熔溫度至流動(dòng)溫度稱作釉的熔融溫度范圍。,始熔溫度；,全熔溫度,；,流動(dòng)溫度。,通常把全熔溫度作為釉料燒成溫度的指標(biāo)。,酸度系數(shù),釉的酸度系數(shù)增加，則釉的燒成溫度提高。,釉中酸性氧化物與堿性氧化物摩爾數(shù)之比（用,C.A,表示）。,式中：,RO2,酸
26、性氧化物摩爾數(shù)；,R,2,O+RO+3R,2,O,3,堿性氧化物摩爾數(shù)。,2,、釉的粘度和表面張力,粘度,釉在熔融狀態(tài)下的粘度是判斷釉的流動(dòng)情況的尺度。,影響釉粘度的最重要因素是釉的組成和燒成溫度。,表面張力,釉的表面張力對(duì)釉的外觀質(zhì)量影響很大。,釉的表面張力隨溫度的升高而減小。,3,、釉的彈性和熱膨脹性,釉的彈性,釉的彈性是能否消除釉層應(yīng)力引起的缺陷的重要因素。,釉的彈性可用彈性模數(shù)來(lái)表征。,堿土金屬氧化物提高彈性模數(shù)。,一般情況下釉的彈性會(huì)隨溫度升高而降低。,釉的,熱膨脹性,溫度升高時(shí)構(gòu)成釉層網(wǎng)絡(luò)質(zhì)點(diǎn)熱振動(dòng)的振幅增大是釉層受熱膨脹的主要原因。,通常用一定溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)度膨脹百分率或線膨脹系數(shù)
27、來(lái)表示。,釉的膨脹系數(shù)和其組成關(guān)系密切。,4,、釉的硬度和光澤度,硬度,釉面的硬度主要決定于釉層化學(xué)組成、礦物組成及其顯微結(jié)構(gòu)。,光澤度,釉層的光澤度與其折射率有直接的關(guān)系。,折射率與釉層密度成正比。,三,、坯釉適應(yīng)性,指陶瓷坯體與釉層有相互適應(yīng)的物理化學(xué)性質(zhì)，使釉面不剝脫、不開(kāi)裂的性能。,釉層剝脫和開(kāi)裂的根本原因是釉層所受的應(yīng)力超過(guò)了釉層強(qiáng)度。,控制釉層應(yīng)力主要應(yīng)控制坯和釉的膨脹系數(shù)的差值。,當(dāng)釉、坯組成不變時(shí)，釉層應(yīng)力與其厚度密切相關(guān)。,釉層出現(xiàn)應(yīng)力示意圖,五、釉料配制原則,1,、釉料,組成應(yīng)適應(yīng)坯體的燒成工藝性能。,2,、要使釉層的物理化學(xué)性質(zhì)與坯相適應(yīng)。,如瓷坯的,C.A,=12,；瓷
28、釉的,C.A,=1.82.5,；,陶坯的,C.A,=1.21.3,，陶釉的,C.A,=1.52.5,。,3,、合理選擇釉用原料。,六、,釉料制備,釉料通常可分為生料釉和熔塊釉兩種。,釉料的制備都應(yīng)具備以下的基本性質(zhì)：,1,、一定的細(xì)度；,2,、適中的相對(duì)密度（濃度）；,3.,適宜的流動(dòng)性（粘度）；,七、施釉,施釉的基本方法有：,浸釉,淋釉,噴釉,浸釉法是將坯體浸入釉漿，利用坯體的吸水性或熱素坯對(duì)釉的粘附而使釉料附著在坯體上。,淋釉法是將釉漿澆于坯體上以形成釉層的方法。,噴釉法是利用壓縮空氣使釉漿通過(guò)噴槍或噴釉機(jī)噴成霧狀，使之粘附于坯體上。,八、陶瓷色釉料,色料是以色基和熔劑或添加劑配成的粉狀有
29、色陶瓷用裝飾材料。,色基是以著色劑和其他原料配合，經(jīng)煅燒后獲得的無(wú)機(jī)著色材料。,熔劑是促使陶瓷色基與陶瓷器皿表面結(jié)合的低熔點(diǎn)玻璃態(tài)物質(zhì)。,Robot50,型自動(dòng)噴釉地面輸送系統(tǒng),1,地面輸送帶；,2,噴釉柵；,3obot50,型噴釉機(jī)；,4,電子計(jì)算機(jī)；,5,交換開(kāi)關(guān)；,6,液壓裝置；,7,自動(dòng)標(biāo)志站；,8,檢驗(yàn)柵；,9,輥道；,10,彎角處噴釉裝置；,11,手工標(biāo)志站；,12,清洗柵；,13,傳動(dòng)帶；,14,轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；,15,材料壓容器,1,、色料,陶瓷顏料的用途：,坯體的著色；,釉料的著色；,繪制花紋圖案。,按使用方法和彩燒溫度陶瓷顏料可分為,釉上顏料；,釉下顏料；,釉中顏料。,按顏料的礦
30、物相陶瓷顏料的分類（見(jiàn)教科書(shū),331,頁(yè)表,13.24,）,顏料的制備方法,2,、顏色釉,（,1,）,低溫色釉,以硅鉛酸玻璃或硼,-,硅,-,堿質(zhì)熔塊為基礎(chǔ)。,（,2,）,高溫色釉,多采用長(zhǎng)石釉為基礎(chǔ)。,（,3,）,影響色劑呈色的因素,3,、藝術(shù)釉,（,1,）,結(jié)晶釉,（,2,）,裂紋釉,（,3,）,虹彩釉,（,4,）,變色釉,第五節(jié) 燒成方式的選擇和陶瓷產(chǎn)品的缺陷分析,一、燒成方式的選擇,1,、,燒成方式,較常見(jiàn)的燒成方式是,一次燒成,二次燒成。,（,1,）,一次燒成是將施好釉的生坯（也稱釉坯）經(jīng)一次煅燒直接得到產(chǎn)品的方法。,（,2,）,二次燒成是為了減少釉面和產(chǎn)品其他缺陷而發(fā)展起來(lái)的方法。
31、分兩種類型：,將生坯燒到足夠高的溫度使之成瓷，然后施釉，再在較低的溫度下進(jìn)行釉燒。該法稱為,“,高溫素?zé)蜏兀ㄖ袦兀┯詿?”,。,先將生坯在較低的溫度下燒成素坯，然后施釉，再在較高的溫度下進(jìn)行釉燒而得到產(chǎn)品。這種方法稱為,“,低溫素?zé)?，高溫釉?”,。,二、陶瓷制品的缺陷分析,陶瓷缺陷一般可分為,半成品（如生坯、素坯等）缺陷,成品缺陷。,1,、斑點(diǎn),特征：產(chǎn)品表面大小不一的異色臟點(diǎn)。,產(chǎn)生的主要原因。,2,、,變形,特征：產(chǎn)品的幾何形狀不符合規(guī)定。,3,、落臟,特征：產(chǎn)品表面落上臟物并與產(chǎn)品燒粘在一起。,4,、裂紋,特征：產(chǎn)品出現(xiàn)裂痕。,分釉面開(kāi)裂和坯體開(kāi)裂兩種。,5,、起泡,特征：產(chǎn)品表面
32、突起小泡，產(chǎn)生于無(wú)釉產(chǎn)品和有釉產(chǎn)品。,有開(kāi)口泡（表面已破）,閉口泡（泡突起未破）。,6,、,棕眼,特征：釉面呈現(xiàn)針尖似的小孔。（,孔徑超過(guò),1.00MM,）,7,、,缺釉,特征：產(chǎn)品表面局部無(wú)釉。,8,、色澤不良,特征：,產(chǎn)品表面顏色不均或釉面無(wú)光。,9,、,夾層,特征：產(chǎn)品內(nèi)部有分層現(xiàn)象。（也稱分層或?qū)恿眩?10,、,釉縷,特征：,產(chǎn)品釉面呈現(xiàn)厚釉條痕或滴狀釉痕。,11,、,波紋,特征：產(chǎn)品釉面不平，在光線下呈現(xiàn)魚(yú)鱗狀起伏狀態(tài)。,12,、橘釉,特征：產(chǎn)品釉面呈現(xiàn)橘皮狀。,13,、,煙熏,（串煙、吸煙、吃煙、熏煙）,特征：,釉面局部或全部呈現(xiàn)灰黑色。,第六,節(jié),特種陶瓷,特種陶瓷是采用高度精選
33、的原料，具有能精確控制的化學(xué)組成，按照便于控制的制造技術(shù)加工，便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并具有優(yōu)異特性的陶瓷。,特種陶瓷與普通陶瓷主要有以下區(qū)別：,（,1,）,原料上突破了普通陶瓷以粘土為主要原料的界限。,（,2,）,特種陶瓷成分是由人工配比，用人工制造的，純化合物較多，其性質(zhì)的優(yōu)劣與產(chǎn)地?zé)o關(guān)。,（,3,）,制備工藝上突破了普通陶瓷的生產(chǎn)工藝方法。,（,4,）,性能上具有超越普通陶瓷的特殊性質(zhì)和功能。,第十五章 耐火材料,第一節(jié) 概述,一、耐火材料的定義和分類,1,、 定義,耐火材料是耐火度不低于,1580,的無(wú)機(jī)非金屬材料。它是為高溫技術(shù)服務(wù)的基礎(chǔ)材料。,2,、分類,按其共性與特性劃分類別。,按材料
34、的化學(xué)礦物組成分類 。,按材料的制造方法、材料的性質(zhì)、材料的形狀尺寸及應(yīng)用等來(lái)分類。,二、耐火材料的組成與性質(zhì),1,、耐火材料的組成,耐火材料的組成包括化學(xué)組成和礦物組成。,化學(xué)組成是耐火材料的基本特征。,耐火材料的礦物組成也決定其性質(zhì)。,礦物組成一般可分為三大類,:,主晶相,次晶相,基質(zhì)相。,2,、耐火材料的性質(zhì),（,1,）,耐火度,1,、耐火溫錐,2,、材料的耐火度,3,、超過(guò)材料的耐火度,（,2,）,荷重軟化溫度,在一定的重力負(fù)荷和熱負(fù)荷共同作用下達(dá)到某一特定壓縮變形時(shí)的溫度。,（,3,）,高溫體積穩(wěn)定性,在高溫下長(zhǎng)期使用時(shí)，其外形體積保持穩(wěn)定不發(fā)生變化,(,收縮或膨脹,),的性能。,（
35、,4,）,耐熱震性,耐火制品抵抗溫度急劇變化而不破壞的能力。,（,5,）,抗渣性,高溫下抵抗熔渣及其他熔融液體侵蝕而不易損毀的性能,（,6,）,耐真空性,在真空和高溫下使用時(shí)的耐久性。,（,7,）,制品,形狀的規(guī)整性和尺寸的準(zhǔn)確性。,三、耐火材料的生產(chǎn)工藝過(guò)程,1,、原料加工,煅燒、破粉碎、篩分。,2,、坯料的制備,顆粒組成、配料、混煉（加料順序、混煉時(shí)間）,3,、成型,注漿、可塑、干壓、擠壓等,4,、坯體干燥,同陶瓷相同,5,、燒成,注意確定燒成制度,第二節(jié) 硅酸鋁制耐火材料,以,Al,2,O,3,和,SiO,2,為基本化學(xué)組成的耐火材料。,一、硅酸鋁制耐火材料生產(chǎn)的物理化學(xué)基礎(chǔ),二、粘土質(zhì)
36、耐火材料,用各種天然的粘土作原料，將一部分粘土預(yù)先煅燒成熟料，并與部分生粘土配合制成的，且,Al,2,O,3,含量為,30,一,46,的耐火制品。,三、高鋁質(zhì)耐火材料,Al,2,O,3,含量大于,48,的硅酸鋁質(zhì)耐火材料。,該類材料玻璃相成分相應(yīng)減少，制品的耐火性隨之提高。,耐熱震性比粘土質(zhì)耐火制品差。,第三節(jié),硅質(zhì)耐火材料,以氧化硅為主要成分的耐火材料。,一、硅質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的物理化學(xué)基礎(chǔ),1,、二氧化硅的多晶轉(zhuǎn)變,二氧化硅在常壓下有,8,種形態(tài)。,方石英含量的增多，有利于提高其耐火度和抗渣性。,鱗石英體積變化小。,且具有較好的體積穩(wěn)定性以及具有較高的荷重軟化溫度及機(jī)械強(qiáng)度。,氧化硅的變體性
37、質(zhì)及晶型轉(zhuǎn)變時(shí)的體積效應(yīng),一般希望硅質(zhì)耐火材料含有大量的鱗石英，方英石次之，殘余石英越少越好。,2,、礦化劑,石英在高溫下轉(zhuǎn)變?yōu)轺[石英和方石英，必須要有礦化劑的,“,礦化,”,作用。,礦化劑的加入會(huì)降低制品的耐火性。,3,、硅磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn),SiO2,含量不低于,97%,。,原料不經(jīng)煅燒,需加入礦化劑,第四節(jié),鎂質(zhì)耐火材料,鎂質(zhì)耐火材料是堿性耐火材料的主要品種。,以方鎂石為主要礦物組成的一類耐火材料。,一、鎂質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的物化基礎(chǔ),1,、,鎂質(zhì)耐火材料的主晶相,（,1,）,方鎂石,（,2,）,鎂方鐵礦,2,、,鎂質(zhì)耐火材料的結(jié)合相,（,1,）,鐵酸鎂,（,2,）,鎂鋁尖晶石,（,3,）,鎂
38、鉻尖晶石,（,4,）,硅酸鹽相,二、主要品種：,普通鎂磚 、鎂鋁磚、鎂鉻磚、鎂硅磚 、鎂鈣磚 、直接結(jié)合鎂磚 、鎂碳磚、不定型耐火材料。,三、應(yīng)用,教科書(shū)介紹了各類產(chǎn)品的使用范圍。,第五節(jié) 熔鑄耐火材料,原料及配合料經(jīng)高溫熔化后澆鑄成具有一定形狀的制品。,一、生產(chǎn)工藝,原料制備加工配料混合加工熔融澆鑄成型熱處理機(jī)械加工,二、制品特點(diǎn),致密、氣孔少，機(jī)械強(qiáng)度高、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性好、抗渣性好。,三、熔鑄耐火材料類型,第六節(jié),輕質(zhì)耐火材料,特點(diǎn)：氣孔率高、體積密度低、熱導(dǎo)率低。,一、生產(chǎn)方法,1,、燃燼加入物法,2,、泡沫法,3,、化學(xué)法,4,、多孔材料法。,二、,幾種主要輕質(zhì)耐火材料的性能,第七節(jié) 不定型耐火材料,由合理級(jí)配的粒狀和粉狀料與結(jié)合劑共同組成的不經(jīng)成型和燒成而直接使用的。,澆鑄類,可塑類,搗打類,噴射類,投射類,耐火泥,第八節(jié) 含碳質(zhì)耐火材料,以碳化物為主要組成,一、碳素耐火材料,二、石墨耐火材料,三、碳化硅耐火材料,第九節(jié) 特種耐火材料,高溫陶瓷或高溫材料,熔點(diǎn)在,1700-4000,、化學(xué)純度高、良好的抗熱震性、較大的高溫強(qiáng)度和致密度。,到目前為止，約有,11,種高熔點(diǎn)氧化物可以用來(lái)制造制品和使用。,與普通耐火材料的區(qū)別,一、超出了硅酸鹽范圍,二、制造工藝種類多,三、燒成設(shè)備多種多樣,四、制品更加豐富,更優(yōu)良的性能。,謝謝同學(xué)們,
無(wú)機(jī)非金屬材料105
