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1、材 料 概 论,5.2 陶瓷的生产陶瓷的概念与分类及发展历史普通陶瓷的基本制备工艺特种陶瓷生产的基本工艺过程,5.1 玻璃的生产 玻璃的发展历史(5000年，我国3000年)玻璃的生产工艺,第五章 十种产品生产过程概述,*5.3 水泥的生产 5.4 黑色金属的生产 *5.5 有色金属的生产,5.1 玻璃的生产,玻璃的发展历史 公元1世纪初：古罗马人发明用铁管吹制各种形状的制品 不久懂得了玻璃易加工成型并加以利用 玻璃窗、瓶和望远镜的透镜玻璃发展的第1技术阶段。 1115世纪：制造中心威尼斯800年(1517世纪鼎盛期) 16世纪后：威尼斯玻璃工匠的秘密法、德、英； 17世纪：欧洲玻璃厂开始煤代
2、替木柴，玻璃工业发展。 18世纪末：玻璃制品的皇冠 捷克。捷G艺术品，从17世纪活跃欧洲市场。俄G艺术制品17世纪 也闻名于世。,1790年：瑞士钟表匠搅拌大型均匀的光学G园板 高均匀度 18世纪后期：蒸汽机发明，机械&化学工业不断发展 玻璃制造技术也。1828年，法国工人罗宾 第1台吹瓶机。,19世纪中叶：发生炉煤气和蓄热室池炉玻璃的连续生产。 19世纪末：德国人阿贝和肖特对光学G 系统研究 玻璃科学基础的建立。,20世纪以来：玻璃生产技术，玻璃工艺学专门学科。 20世纪初：G瓶罐需求量各种自动制瓶机机械化。 1905年：英国欧文斯第1台玻璃瓶自动成型机。 1925年：第1台行列式制瓶机。
3、19世纪把玻璃拉成空心圆筒的机器。筒子切成小段剪成薄板。比利时弗克拉板机几十年的改进引上机，平板玻璃生产皮尔金顿30年研究1959年浮法GG发展史上的又一次重大变革，并且正在不断地取代其他方法。 现已机械化、自动化如平板玻璃、玻璃容器、灯壳、电子管、显像管等。造型复杂、批量小的产品，才手工成型。,1.玻璃生产的工艺流程 2.玻璃的成分及原料制备 3.玻璃熔制 4.玻璃成型 5.玻璃退火 6.玻璃制品的深加工,玻璃的生产工艺,第五章 十种产品生产过程概述,1.玻璃生产的工艺流程,A.玻璃的成分：化学组成，常用各氧化物的wt表示。不同产品de化学成分差异很大。B.原料的选择与制备,2.玻璃的成分及
4、原料制备,表51 几种常见玻璃的主要化学组成（wt）,各种氧化物的作用:,第五章 十种产品生产过程概述,SiO2平板G最主要成份,G的骨架, 能 G液, 结晶倾向,化稳性和热稳定性。硅砂(石英砂)和砂岩,Al2O3能结晶倾向和速度，热稳定性，并化稳性和机械强度。但对玻璃液的影响SiO2。Al2O3V熔化和t澄清,且对玻璃液在锡槽摊平抛光也不利。长石(和一定量的R2O，纯碱用量&成本)和叶蜡石,CaO能加速熔化和澄清过程，并化学稳定性，但也会使结晶倾向。在高温时，能 ，对高速拉引玻璃带有利，含量10%会脆性,不宜太大。,MgO化稳性和机械强度，并结晶倾向。代替CaO，能析晶倾向和V结晶，并热稳定
5、性。1200，9001200，900，%不宜太大。石灰石、方解石、白云石、菱镁石,Na2O助熔剂,能，对玻璃的形成和澄清过程都有很大的影响；含量过多，则会化稳性、热稳定性及机械强度,且易使玻璃发霉和生产成本。纯碱和芒硝,K2O助熔剂，也能，作用稍差。析晶倾向，改善光泽。R2O%一定时，适量K2O会化稳性。,氧化铁(Fe2O3和FeO)杂质着色，常以Fe2O3和FeO存在，FeO青绿色，Fe2O3黄绿色，Fe3O4绿色。着色程度FeOFe2O3。透明度制造平板G必须严格控制。,B.原料的选择与制备 选择 加工 配合料(多种原料混合而成)。主要原料(引入主要成分)：,硅砂(石英砂)和砂岩SiO2；
6、 长石Al2O3和一定量的R2O，纯碱用量&成本； 叶蜡石(Al2O34SiO2H2O)：无硼无碱GAl2O3； 石灰石、方解石、白云石、菱镁石CaO&MgO； 纯碱和芒硝(Na2SO4)Na2O； 锂辉石(Li2OAl2O34SiO2)、锂云母(LiFKFAl2O33SiO2) orLi2CO3Li2O； 硼酸(H3BO3)、硼砂(Na2O2B2O310H2O)or含硼矿物(硬硼酸钙、硼镁石、硅钙硼石等) B2O3； BaCO3、BaSO4BaO，光学G有时也用Ba(NO3)2或Ba(OH)2,芒硝：澄清剂； 碳粉：还原剂； 萤石：助熔剂； 化学脱色剂：白砒、Sb2O3、硝酸盐、氟化合物等，
7、 物理脱色剂：MnO2、硒等； 着色剂：蓝色CoO，茶色CoO、氧化铁和硒等。 回收碎G：一般为配合料的2530%较好，加速G熔制(熔化和澄清)、 热耗(T熔制)、性能、加工性和大窑生产率等。钠钙硅G： 50%G质量(发脆，强度)；高硅和高硼G：可高达70-100,辅助原料(为工艺上某种需要or使玻璃具有某种特性而加入)：,很重要的环节：许多缺陷都是在熔制过程中造成的。 非常复杂的过程，包括一系列物理的、化学的、物理化学的现象和反应，使各原料的机械混合物复杂的熔融物即G液。,3.玻璃熔制 A.熔制过程配合料G熔融池窑14501650C熔化透明、纯净、均匀、无气泡(气泡、条纹和结石等到容许限度)
8、、适合于成型要求的G液。可分为5个阶段：,硅酸盐形成 玻璃液形成 玻璃液澄清 玻璃液的均化 玻璃液冷却,硅酸盐形成阶段：很大程度是在固态下进行，各种原料在8001000下反应生成烧结状态的硅酸盐及熔融物，其中含大量石英砂粒、气泡和条纹。,第三章 材料的制备方法,G形成阶段：烧结物连续加热时即开始熔融。普通G在12001250完成。易熔的低共熔混合物先熔化，同时发生硅酸盐和剩余石英砂粒的互溶。此阶段结束时，石英砂颗粒已完全熔化，烧结物含大量可见气泡和条纹、在T和化学成分上不够均匀的透明G液。与硅酸盐形成阶段间无明显界限，实际熔制时，前者尚未结束，后者已开始。,G液澄清阶段：G液继续加热T，气泡大
9、量去除可见气泡，但还有条纹，T也不均匀。钠钙硅G一般在14001500结束。,第三章 材料的制备方法,G液的均化阶段：G液长时间处于高温下，化学组成一致，即通过G液的扩散、对流和搅拌作用消除条纹和热不均匀性。均化可T澄清完成，此时太小，不适合成型要求。,G液冷却阶段：将经澄清均化后的G液通过合理的冷却 T200300，成型。此过程应不损坏G液的质量。,B.玻璃熔窑的构造 热工设备(各种耐火材料砌筑成)玻璃厂的“心脏”。结构、砌筑、操作维护的好坏熔窑的使用周期，且对玻璃的产量、质量、燃耗、成本影响极大。 大型:蓄热室浮法横火焰池窑、蓄热室马蹄焰池窑；小型：电熔窑和坩埚窑等。浮法横火焰池窑见图5-
10、2,1加料口 2熔化部 3小炉 4蓄热室 5卡脖 6冷却部 7溢流口 8耳池 9锡槽,一定T范围才能成型，G液除作机械运动外，还与周围介质热传递。冷却和硬化，粘性可塑态脆性固态。 可塑状态下的成型可分为: 成型阶段具有所需的外形，模子中吹制与压制等。 定型阶段：固定已成形的外形 采用冷却 硬化。 均以为基础，成型为104107PaS。不同方法初始成型不同，如喷棉的T成型拉丝的T成型。,4.玻璃成型,成型方法: (1)人工：包括部分半机械成型，多高级器皿、艺术G及特殊形状制品。 (2)机械：按形状和大小选择最方便和最经济成型方法: 吹制法(空心G等)，压制法(烟缸等器皿)，压延法(压花G等)、浇
11、铸法(光学G等)、拉制法(窗用G等)、离心法(G棉等)、烧结法(泡沫G等)、喷吹法(G珠等)、浮法(板G等)。,G液在熔融金属液面上浮抛前进, 使其在适当高温下, 保证表面张力充分发挥作用的时间和表面自然光洁平整G。TG液1100C锡槽(氮9296%+氢4%8%)重力与表面张力自然摊平拉引力成型冷却固形上下表面平行光滑、光学质量高、有一定厚度的优质G带退火窑。 优点：质量高(机械磨光)、V拉引快产量大(2mm 0.333m/s，6mm0.111m/s)，品种规格多样化(厚度可为1.730mm，宽可达5.6m以上)，便于生产自动化。,浮法工艺的特点：,图5-3 锡槽示意图 1-安全闸板; 2-流
12、量闸板; 3-拉边辊; 4-拉边器; 5-冷却水管;6-八字砖,消除orG中热应力至允许值的热处理过程。对光学G和某些特种G，退火要求尤为严格。G在生产过程中经受激烈的不均匀T变化热应力制品强度和热稳定性。高温成型or热加工的制品，若不退火令其自然冷却，很可能在冷却、存放及机械加工的过程中自行破裂。此外G制品自高温自然冷却时内部的结构变化不均匀光学性质上的不均匀。可分成2个过程:,5.玻璃退火,内应力的减弱和消失； 防止内应力的重新产生。 G退火是在一段较长的高温加热炉(退火炉)中完成的。整个退火过程有加热均热退火区和风强制对流冷却区。,6.玻璃制品的深加工 冷加工：用机械方法改变G制品外形和
13、表面状态，基本方法有：研磨抛光、切割、喷砂、钻孔和切削。,表面处理：a.G光滑面or散光面的成形:控制G表面的凹凸(器皿G化学蚀刻、灯泡毛蚀及化学抛光)；b.改变G表面的薄层组成:表面性质新的性能(表面着色以及用SO2、SO3处理G表面，化稳性)；c.表面涂层：镜子镀银、表面导电G、憎水G、光学G表面涂膜等。,热加工：器皿、仪器G等复杂形状和特殊要求的制品热加工成型or制品性能及外观质量。原理与成型相似：利用T特性及表面张力与导热系数。主要方法有：烧口、火抛光、火焰切割or钻孔、真空成型(精密内径G管)。还有槽沉、塑形、摊平与灯工等。,表5-2 平板玻璃深加工产品及性能,注：代表具有某种性能；
14、代表某些性能较好。,陶瓷的概念与分类及发展历史 概念与分类：国际上无统一概念，我国及一些欧洲国家，陶瓷仅包括普通和特种陶瓷两大类，而在日本和美国，ceramics则泛指所有无机非金属材料制品，除传统陶瓷外，还包括耐火材料、水泥、玻璃、搪瓷等。广义的陶瓷概念是无机非金属固体材料和产品的通称。 我国陶瓷工业的发展概况,5.2 陶瓷的生产,普通陶瓷的基本制备工艺 特种陶瓷生产的基本工艺过程,陶瓷的概念与分类,1.按制品的性能和用途： 普通陶瓷：生活和生产中最常见和使用的传统陶瓷，又可分为：日用(包括艺术陈设)、建筑卫生、化工、化学瓷、电瓷及其他工业用陶瓷。这类陶瓷制品所用的原料基本相同，生产工艺技术
15、亦相近。 特种陶瓷：新型、精细or精密陶瓷，指普通陶瓷以外的广义陶瓷概念中所涉及的陶瓷材料和制品，用于各种现代工业和尖端科学技术，按性能及用途又可分为：,结构材料用陶瓷：耐磨损、高强度、耐热、耐热冲击、硬质、高刚性、低热膨胀性和隔热等结构材料； 功能陶瓷：电磁功能、光电功能和生物化学功能等陶瓷制品和材料，还有核陶瓷材料和其他功能材料等。,瓷器:已烧结，致密基本不吸水，有一定透明性，敲之声音清脆，断面有贝壳状光泽，按需施各种釉。可再分成： 细瓷：日用细瓷(长石瓷、绢云母瓷、骨灰瓷等)、美术瓷、高压电瓷、高频装置瓷等； 特种陶瓷：高铝质瓷、压电、磁性、金属陶瓷等。,介于陶与瓷之间的一类国际上通称炻器：半瓷质，日用炻器、卫生陶瓷、化工陶瓷、低压电瓷、地砖、锦砖、青瓷等。,2.按坯体结构所标志的坯体致密度的不同： 陶器:未烧结or部分烧结、有一定吸水率、断面粗糙无光、不透明、敲之声音粗哑、有无釉和施釉。可进一步分为: 粗陶器：盆、罐、砖瓦、各种陶管等； 精陶器：日用精陶、美术陶器、釉面砖等。,我国陶瓷工业的发展概况,“china”据考证是中国景德镇在宋朝前的古名昌南镇的音译。陶器(瓷器)距今800010000年前，是人类最早的手工业制品，标志着开始从游牧生活转向定居务农生活。,
