陶瓷工艺学--08级复习资料

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1、第一章第一章 陶瓷原料7粘土的工艺性质有哪些？粘土的工艺性质有哪些？ 1.可塑性 可塑性是指粘土粉碎后用适量的水调和、混练后捏成泥团，在一定外力的作用下可以任意 改变其形状而不发生开裂，除去外力后，仍能保持受力时的形状的性能。 2.结合性 粘土的结合性是指粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团、有一定干燥强度的能力。 3.离子交换性 粘土颗粒带有电荷，其来源是其表面层的断键和晶格内部被取代的离子，因此必须吸附其 它异号离子来补偿其电价，粘土的这种性质称为离子交换性。 4.触变性 粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低而流动性增加，静置后又能逐渐恢复 原状。反之，相同的泥料放置一段时间后

2、，在维持原有水分的情况下会增加粘度，出现变 稠和固化现象。上述情况可以重复无数次。粘土的上述性质统称为触变性，也称为稠化性。5.膨胀性 膨胀性是指粘土吸水后体积增大的现象。这是由于粘土在吸附力、渗透力、毛细管力的作 用，水分进入粘土晶层之间、或者胶团之间所致，因此可分为内膨胀性与外膨胀性两种。 6.收缩粘土泥料干燥时，因包围在粘土颗粒间的水分蒸发、颗粒相互靠拢而引起的体积收缩， 称为干燥收缩。粘土泥料煅烧时，由于发生一系列的物理化学变化(如脱水作用、分解作用、 莫来石的生成、易熔杂质的熔化，以及熔化物充满质点间空隙等等)，因而使粘土再度产生 的收缩，称为烧成收缩。这两种收缩构成粘土泥料的总收缩

3、。 7.烧结性能 通指粘土在烧结过程中所表现出的各种物理化学变化及性能。 8.耐火度 耐火度是耐火材料的重要技术指标之一，它表征材料无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性 能。 8粘土在陶瓷生产中的作用粘土在陶瓷生产中的作用 1.粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。 2.粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。 3.粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。 4.粘土是陶瓷坯体烧结时的主体。 5.粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源 14滑石在普通日用陶瓷生产中的作用滑石在普通日用陶瓷生产中的作用 滑石在普通日用陶瓷生产中一般作为熔剂使用，在细陶瓷坯体中加入少量滑石，可降低烧 成温度。滑

4、石是生产镁质瓷的主要原料。 15氧化铝的晶型转变氧化铝的晶型转变 16ZrO2 的性质与晶型转变的性质与晶型转变 第二章第二章 原料合成与制备17粉体的制备方法粉体的制备方法 粉体的制备方法一般可分为粉碎法和合成法两种 18粉体颗粒定义粉体颗粒定义 粉体颗粒指在物质的结构不发生改变的情况下，分散或细化得到的固态基本颗粒 19颗粒团聚的原因团聚的原因 （1）分子间的范德华引力； （2）颗粒间的静电引力； （3）吸附水分产生的毛细管力； （4）颗粒间的磁引力； （5）颗粒表面不平滑引起的机械纠缠力。 20粉体颗粒粒度的表示方法粉体颗粒粒度的表示方法 （a) 三轴径径(b) 球当量径(c) 园当量径

5、(d)显微镜下测得的颗粒径 27机械法制备粉体的破碎方法机械法制备粉体的破碎方法 破碎方法：1.压碎 2.折碎 3.冲击破碎 4.劈碎 5.磨碎以冲击和挤压粉碎坚硬物料，以研磨粉 碎韧性物料，以劈裂粉碎脆性物料。 28球磨机对粉料的作用球磨机对粉料的作用 球磨机对粉料的作用可以分成两个部分。一是研磨体之间和研磨体与筒体之间的研磨作用； 二是研磨体下落时的冲击作用。 29影响球磨机粉碎效率因素影响球磨机粉碎效率因素 球磨机的转速；研磨介质；球磨方式（球磨方式有湿法和干法两种） ；装料方式；球磨机直 径；球磨机内衬的材质。一般情况下用不同大小的瓷球研磨普通陶瓷坯料时，料：球：水 的比例约为 1:

6、(1.52.0): (0.81.2)。目前生产中趋向于增多磨球，减少水分，从而提高研 磨效率的方法。 30.搅拌研磨具有下列特点搅拌研磨具有下列特点 (1)研磨时间短、研磨效率高，是滚筒式磨的 10 倍。 (2)物料的分散性好，微米级颗粒粒度分布非常均匀。 (3)能耗低，为滚筒式磨机的 l/4。 (4)生产中易于监控，温控极好。 (5)对于研磨铁氧体磁性材料，可直接用金属磨筒及钢球介质进行研磨。 31高能球磨粉碎原理和特点高能球磨粉碎原理和特点 粉碎原理：利用球磨的转动或振动，使硬球对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌，把粉末 粉碎为纳米级微粒的方法。 特点：磨球运动速度较大，使粉末产生塑性形变及

7、固相形变，而传统的球磨工艺只对粉末 起混合均匀的作用；球磨过程中还会发生机械能与化学能的转换，致使材料发生结构变化、 化学变化及物理化学变化。 32助磨剂选择助磨剂选择 一般来说，助磨剂与物料的润湿性愈好，则助磨作用愈大。当细碎酸性物料（如二氧化硅、 二氧化钛、二氧化钴）时，可选用碱性表面活性物质，如羧甲基纤维素、三羟乙基胺磷脂 等；当细碎碱性物料（如钡、钙、镁的钛酸盐及镁酸盐铝酸盐等）时，可选用酸性表面活 性物质（如环烷基、脂肪酸及石蜡等） 。 第三章第三章 配料计算配料计算 37. 根据坯料预定化学组成进行配料计算根据坯料预定化学组成进行配料计算例例 已知坯料的化学组成如下：已知坯料的化学

8、组成如下： 用原料氧化铝（工业纯，未经煅烧）用原料氧化铝（工业纯，未经煅烧） 、滑石（未经煅烧）、滑石（未经煅烧） ，碳酸钙、苏州高岭土配制，求出，碳酸钙、苏州高岭土配制，求出 其质量百分组成。其质量百分组成。 解解 设：氧化铝、碳酸钙的纯度为设：氧化铝、碳酸钙的纯度为 100；滑石为纯滑石；滑石为纯滑石(3MgO4SiO2H2O)，其理论组，其理论组 成为成为 MgO 31.7%，SiO263.5%， H2O 4.8%； 苏州高岭土为纯高岭土苏州高岭土为纯高岭土(A12O3 2SiO22H2O)，其理论组成为，其理论组成为 A12O3 39.5%，SiO246.5，H2O14%。 下面根据化

9、学组成计算原料的质量百分含量：下面根据化学组成计算原料的质量百分含量： 方中的方中的 CaO 只能由只能由 CaCO3引入，因此引入质量为引入，因此引入质量为 1(以以 100 为基准为基准)的的 CaO，需，需 CaCO3的质量为：的质量为：1/0.5603=1.78 其中其中 0.5603 为为 CaCO3转化为转化为 CaO 的转化系数。的转化系数。配方中的配方中的 MgO 只能由滑石引入，因此引入质量为只能由滑石引入，因此引入质量为 1.3 的的 MgO 需要的滑石质量为：需要的滑石质量为：滑石的质量滑石的质量=1.3/0.317=4.10配方中的配方中的 SiO2由高岭土和滑石同时引

10、入，所以，需引入的高岭土质量为：由高岭土和滑石同时引入，所以，需引入的高岭土质量为： 38塑化的定义塑化的定义 塑化是利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性的过程。成型的坯料必须进行塑化。 39塑化剂通常由三种物质组成塑化剂通常由三种物质组成 塑化剂通常由三种物质组成，即粘结剂：能粘结粉料，通常有聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯， 羧甲基纤维素等；增塑剂：溶于粘结剂中使其易于流动，通常有甘油等；溶剂：能溶解粘 结剂、增塑剂并能和坯料组成胶状物质，通常有水、无水酒精、丙酮、苯等。 40塑化剂对坯体性能的影响塑化剂对坯体性能的影响 塑化机理:无机塑化剂在传统陶瓷中主要指粘土物质其塑化机理主要是加水后形成带电

11、的 粘土-水系统，使其具有可塑性和悬浮性。 有机塑化剂般也是水溶性的，是亲水的，同时又是有极性的，因此，这种分子在水溶液 中能生成水化膜，对坯料表面有活性作用，能被坯料的粒子表面所吸附，而且分子上的水 化膜也一起被吸附在粒表面上，因而在瘠性粒子的表面上，既有一层水化膜，又有一层粘 性很强的有机高分子。而且这种高分子是蜷曲线性分子。所以能把松散的瘠性粒子粘结在 一起，又由于有水化膜的存在，使其具有流动性，从而使坯料具有可塑性。 第四章第四章 陶瓷坯体的成型陶瓷坯体的成型42注浆成型中影响泥浆性能的因素注浆成型中影响泥浆性能的因素 1、流动性要好。即粘度小，以利于料浆能充满模型的各个角落。2、稳定

12、性要好。即料浆能长期保持稳定，不易沉淀和分层。3、触变性要小，即料浆注过一段时间后，粘度变化不大，脱模后的坯体不会受轻微外力的影响而变软，有利保持坯体的形状。4、 含水量尽可能小。即在保证流动性的情况下，含水量尽可能小，可以减少成型时间和干燥收缩、减少坯体的变形和开裂。5、 渗透性要好。即料浆中的水分容易通过形成的坯层，能不断被模壁吸收，使泥层不断加厚。6、 脱模性要好。即形成的坯体容易从模型上脱离，且不与模型发生反应。7、 浆料应尽可能不含气泡。可以通过真空处理来达到此目的。 43提高注浆速率主要取决于哪几个方面？提高注浆速率主要取决于哪几个方面？ （1）降低泥层的阻力; （2）提高吸浆过程

13、的推动力 ; （3）提高泥浆和模型的温度。 44基本注浆方法基本注浆方法 基本注浆方法 ：空心注浆(单面注浆如图 1) 实心注浆(双面注浆如图 2 )47加压速度与保压时间对坯体质量的影响 实践表明，加压速度与保压时间，对坯体性能有很大影响，如果加压过快，保压时间 过短，气体不易排出。同样当压力还未传递到应有的深度时，外力就已卸掉，显然难以得 到较为理想的坯体质量。因此，一般对于大型、壁厚，高度大，形状较为复杂的产品，开 始加压宜慢、中间可快，后期宜慢，并有一定的保压时间。这样有利于气体的排除和压力 的传递，如果压力足够大时，保压时间可以短些。不然，加压速度不当，排不出气体，会 出现鼓泡，夹层

14、和裂纹等。 48干压成型的优缺点干压成型的优缺点 干压成型工艺简单，操作方便，周期短，效率高，便于实行自动化生产。此外，坯体 密度大，尺寸精确，收缩小，机械强度高， 电性能好。但干压成型对大型坯体生产有困难，模具磨损大、加工复杂、成本高，其次加压只能 上下加压，压力分布不均，致密度不均，收缩不均，会产生开裂、分层等现象。 49可塑成型定义可塑成型定义 可塑成型主要是利用泥料具有可塑性的特点，经一定工艺处理浆料制成一定形状的制 品。 50可塑成型分类可塑成型分类 常用的可塑成型方法主要是挤压成型、热压铸成型、胶态成型等。 51挤压法成型对泥料的要求挤压法成型对泥料的要求(1)粉料细度和形状：细度

15、要求较细，外形圆润，以长时间小磨球球磨的粉料为好。当然 要考虑能耗问题。 (2)溶剂、增塑剂、粘结剂等：用量要适当，同时必须使泥料高度均匀，否则挤压的坯体 质量不好。52等静压成型方法有如下特点等静压成型方法有如下特点 (1) 可以成型以一般方法不能生产的形状复杂、大件及细而长的制品，而且成型质量高。 (2) 可以不增加操作难度而比较方便地提高成型压力，而且压力作用效果比其它干压法好。(3) 密度高而且均匀，烧成收缩小，因而不易变形。 (4) 模具制作方便，寿命长，成本较低。 (5) 可以少用或不用粘接剂。 第五章第五章 陶瓷材料的烧结陶瓷材料的烧结 53烧结定义烧结定义 烧结是指随着温度的上

16、升和时间的延长，固体颗粒相互键联，晶粒长大，空隙（气孔） 和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为坚硬的具有某种 显微结构的多晶烧结体。 54烧结的驱动力烧结的驱动力 在烧结过程中，随着温度升高和热处理时间延长，气孔不断减少，颗粒之间结合力不断增 加，当达到一定温度和一定热处理时间，颗粒之间结合力呈现极大值。超过极大值后，就 出现气孔微增的倾向，同时晶粒增大，机械强度减小。 在热力学上，烧结是指系统总能量减少的过程。 55颗粒尺寸对烧结的影响颗粒尺寸对烧结的影响 56颗粒形状对烧结的影响颗粒形状对烧结的影响 在烧结过程中，球形颗粒易于运动，颗粒间不易形成拱桥，降低空隙度，有利于致密化。 片状结构，易造成颗粒在坯体中呈取向排