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1、实验五,线收缩率和体积收缩率的测定 Drying and firing shrinkage,一、实验目的,1、掌握粘土或坯料干燥及烧成收缩率的测定方法。 2、为陶瓷制品生产过程中所用工模刀具的放尺率提供依据。 3、由粘土或坯料的干燥及烧成收缩率以及由收缩率所引起的开裂变形等缺陷的出现，为确定配方、制定干燥制度和烧成制度提供合理的工艺参数依据。 4、了解粘土或坯料产生干燥和烧成收缩的原因与调节收缩的措施。,二、实验原理,可塑状态的粘土或坯料在干燥过程中，随着温度的提高和时间的增长，有一个水分不断扩散和蒸发，重量不断减轻，体积和孔隙不断变化的过程。开始加热阶段时间很短，坯体体积基本不变，当升至湿球
2、温度时，干燥速度增至最大时即转入等速干燥阶段，干燥速度固定不变，坯体表面温度也固定不变，坯体体积迅速收缩，是干燥过程最危险阶段。到降速阶段，由于体积收缩造成内扩散阻力增大，使干燥速度开始下降，坯体的平均温度开始上升。由等速阶段转为降速阶段的转折点叫临界点，此时坯体的水分即为临界水分。降速阶段坯体体积收缩基本停止。,在同一加工方法的条件下，随着坯体性质的不同，它在干燥过程中水分蒸发的速度和收缩速度以及停止收缩时的水分（临界水分）也不同，有的坯料干燥过程中蒸发快，收缩很大，临界水分很低；有的干燥时，水分蒸发较慢，收缩较小，临界水分较高，这是坯料的干燥特征。因此测定坯料在干燥过程中收缩、失重和临界水
3、分，对于鉴定坯料的干燥特征，为制定干燥工艺提供依据具有实际意义。在烧成过程中，由于产生一系列物理化学变化如氧化分解、气体挥发、易熔物熔融成液相，并填充于颗粒之间，粒子进一步靠拢，进一步产生线性尺寸收缩与体积膨胀。,粘土或坯料干燥过程中体积的变化与原始试样体积之比值称为干燥体积收缩率。烧成过程中体积的变化与干燥试样体积之比值称为烧成体积收缩率。总的体积变化与原始试样体积之比值称为总体积收缩率。类似地，用线性尺寸的变化表示，就得到相应的线收缩率。 分子间内聚力、表面张力等是产生收缩的动力。 粘土或坯料在干燥和烧成过程中所产生的线性尺寸、体积的变化与坯料的组成、含水量、颗粒形状、粒径大小、粘土矿物类
4、型、有机物含量、成型方法、成型压力方向以及烧成温度气氛等有关。,粘土或坯料的干燥收缩对制定干燥工艺规程有着及其重要的意义。干燥收缩大，干燥过程中就容易造成开裂变形等缺陷，干燥过程（尤其是等速干燥阶段）就应缓慢平稳。工厂中根据干燥收缩率确定毛坯、模具及挤泥机出口的尺寸，根据强度的高低选择生坯的运输和装窑方式。 线收缩的测定比较简单，对于在干燥过程中易发生变形歪扭的试样，必须测定体积收缩。 烧结的试样体积可根据阿基米德原理测定在水中减轻的重量计算求得。干燥前后的试样体积可根据阿基米德原理测定其在煤油中减轻的重量计算求得。,三、仪器设备 卡尺（精确度0.02mm）；试样压制切制模具、划线工具；烘箱、
5、电炉；玻璃板（4004004mm）、碾棒（铝制或木制）；煤油、蒸馏水、丝绸布。 四、实验步骤 1、线收缩测定 （1）试样制备：称取雷蒙混合粉1公斤，置于调泥容器中，加水拌和至正常操作状态，充分捏练后，密闭陈腐24小时备用，或直接取用生产上真空练泥机挤出的塑性泥料。,（2）把塑性泥料放在铺有湿绸布的玻璃板上，上面再盖一层湿绸布，用专用碾棒进行碾滚。碾滚时，注意换方向，使各方面受力均匀，最后轻轻滚平，用专用模具切成50508mm试块5块，小心的置于垫有薄纸的玻璃板上，随即用划线工具在试块的对角线上安上互相垂直相交的长60mm的二根线条记号，并编号，记下长度。 （3）制备好的试样在室温下阴干12天，
6、阴干过程中要注意翻动，不使试样紧贴玻璃板影响收缩。待试样发白后放入烘箱，在105110下烘干4小时。冷却后用小刀刮去泥号边缘的突出部分（毛刺），用卡尺或工具显微镜量取记号长度（精确至0.02mm）。 （4）将测量过干燥收缩的试样装入电炉（或生产窑、实验窑）中焙烧（装烧时应选择平整的垫板并在垫板上撒上石英砂或Al2O3粉或刷上Al2O3浆），烧成后取出，再用卡尺或工具显微镜量取试块上记号间的长度（准确至0.02mm）。,2、体积收缩率 （1）试样制备：取经充分捏练后的泥料或取自生产上用的塑性泥料，碾滚成厚10mm的泥块（碾滚方法与线收缩试样同），切成252510mm的试块5块，编号。 （2）制备
7、好的试样，用天平迅速称量（准确至0.005克），然后放入煤油中称取其在煤油中的重量和吸饱煤油后在空气中的重量，而后置于垫有薄纸的玻璃板上阴干12天，待试样发白后，放入烘箱中，在105110下烘干至恒重，冷却后称取其在空气中重量（准确至0.002克）。 （3）把空气中称重后的试样，放入真空装置中，在相对真空度不小于95的条件下，抽真空1小时，然后放入煤油中（至浸没试样），再抽真空1小时，取出称取其在煤油中的重量和吸饱煤油后在空气中的重量（准确至0.002克），称量时应抹去试样表面多余的煤油。 在没有真空装置的条件下，可把试样放在煤油中24小时。 （4）将测定过干燥收缩的试样装入电炉中熔烧，烧后取
8、出刷干净，称取其在空气中的重量（准确至0.005克），然后放入抽真空装置中,在相对真空度不小于95的条件下，抽真空1小时，放入蒸馏水中（至浸没试样）再抽真空1小时，取出称取其在水中重量和吸饱水后在空气中的重量（准确至0.005克）。 如无真空装置，也可用煮沸法蒸煮4小时，冷却静置20小时，进行称重。,五、记录与计算,1、线性收缩率测定记录表,2、体收缩率测定纪录表,3.计算,（1） 湿试样体积V0=(G2-G1)/r （2） 干试样体积V1=(G5-G4)/r （3） 烧结试样体积V2=(G8-G7)/r （4） 干燥体积收缩率(%) (V0-V1)/V0100% （5） 烧成体积收缩率(%)
9、 （V1-V2）/V1100% （6） 总体积收缩率(%) （V0-V2）/V0100%,（1） 线收缩率计算 干燥线收缩率Yal=（l0-l1）/l0100% (7-1) 烧成线收缩率Ysl=（l1-l2）/l1100% (7-2) 总线收缩率YAl=（l0-l2）/l0100% (7-3) YAl=（Y0- Yal ）/（100- Yal）100% (7-4) YAl=（100-Yal）/Ysl+Yal (7-5) 式中：Yal 干燥线收缩率，； YAl 烧成线收缩率，； Ysl 总线收缩率，； l0湿试样记号间距离，mm； l1干试样记号间距离，mm； l2烧结试样记号间距离，mm。,（
10、2）体积收缩率计算 Ydb=（V0-V1）/V0100% （76）； Ysb=（V1-V2）/V1100% （77）； Yab=（V0-V2）/V0 100% （78）； 式中：Ydb 干燥体收缩率，； Ysb 烧成体收缩率，； Yab 总体收缩率，； V0湿试样体积，cm3； V1干试样体积，cm3； V2烧结试样体积，cm3。 （3）线收缩率和体积收缩率之间有如下关系：,（六）注意事项,1. 测定线收缩率的试样应无变形等缺陷，否则应重做。 2. 测定体收缩率的试样，其边棱角应无碰损等缺陷，否则应重做。 3. 擦干试样上煤油（或水）的操作应前后一致。 4. 块的湿体积应在成形后1小时以内进行测试。 5. 试样的成形水分不可过湿，以免收缩过大。 6.在试样表面刻划记号时，不可用水挪动试样。,
