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1、陶瓷材料的探讨与思考l 定义陶瓷是陶器和瓷器的总称。中国人早在约公元前80002000 年（新石器时代）就发明了陶器。陶：用土和水和（因huo）泥，制成所需要的器物形状，在火中低温烧造。低的700-800度，高的1200度。烧时可以有窑，也可以没有窑。器物的透水率高。分硬陶和软陶。陶器的起源是世界范围的，是人类发展到一定阶段的产物。瓷：用高岭土和（因huo）泥，前期工艺同陶器。成型后要上釉（主要成分是石英），阴干后入窑高温1700-2100度烧成。原理是高岭土制的器物的胎结晶，石英成分的釉也玻璃化结晶。器物透水率很低。是中国最先发明，传向世界的。陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混
2、炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼，成形，煅烧而制成的各种制品。由最粗糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于它的范围。对于它的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物(如粘土、石英等)，因此与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业，同属于“硅酸盐工业”的范畴。l 分类陶瓷制品的品种繁多，它们之间的化学成分矿物组成，物理性质，以及制造方法，常常互相接近交错，无明显的界限，而在应用上却有很大的区别。因此很难硬性地归纳为几个系统，详细的分类法各家说法不一，到现在国际上还没有一个统一的分类方法。常用的有如下两种：
3、 按用途的不同分类1日用陶瓷：如餐具、茶具、缸，坛、盆、罐、盘、碟、碗等。 2艺术（工艺）陶瓷：如花瓶、雕塑品、园林陶瓷、器皿、 陈设品等。 3工业陶瓷：指应用于各种工业的陶瓷制品。又分以下6各方面： 建筑一卫生陶瓷： 如砖瓦，排水管、面砖，外墙砖，卫生洁具等； 化工（化学）陶瓷： 用于各种化学工业的耐酸容器、管道，塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等； 电瓷： 用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管，支柱绝缘子、低压电器和照明用绝缘子，以及电讯用绝缘子，无线电用绝缘子等； 特种陶瓷： 用于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品，有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂
4、质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。 按所用原料及坯体的致密程度可分为粗陶(brickware or terra-cotta)， 细陶 (potttery)，炻器 (stone Ware)，半瓷器 (semivitreous china)，以至瓷器(130relain)，原料是从粗到精，坯体是从粗松多孔，逐步到达致密，烧结，烧成温度也是逐渐从低趋高。 粗陶是最原始最低级的陶瓷器，一般以一种易熔粘土制造。在某些情况下也可以在粘土中加入熟料或砂与之混合，以减少收缩。这些制品的烧成温度变动很大，要依据粘土的化学组成所含杂质的性质与多少而定。以之制造砖瓦，如气孔率过高，则坯体的抗冻性能不好，过低叉不易挂住砂
5、浆，所以吸水率一般要保持515之间。烧成后坯体的颜色，决定于粘土中着色氧化物的含量和烧成气氛，在氧化焰中烧成多呈黄色或红色，在还原焰中烧成则多呈青色或黑色。 我国建筑材料中的青砖，即是用含有Fe2O3的黄色或红色粘土为原料，在临近止火时用还原焰煅烧，使Fe203还原为FeO成青色，陶器可分为普通陶器和精陶器两类。普通陶器即指土陶盆罐、缸、瓮以及耐火砖等具有多孔性着色坯体的制品。精陶器坯体吸水率仍有412，因此有渗透性，没有半透明性，一般白色，也有有色的。釉多采用含铅和硼的易熔釉。它与炻器比较，因熔剂宙量较少，烧成温度不超过1300，所以坯体增未充分烧结；与瓷器比较，对原料的要求较低，坯料的可塑
6、性较大，烧成温度较低。不易变形，因而可以简化制品的成形，装钵和其他工序。但精陶的机械强度和冲击强度比瓷器炻器要小，同时它的釉比上述制品的釉要软，当它的釉层损坏时，多孔的坯体即容易沾污，而影响卫生。 精陶按坯体组成的不同，又可分为：粘土质、石灰质，长石质、熟料质等四种。粘土质精陶接近普通陶器。石灰质精陶以石灰石为熔剂，其制造过程与长石质精陶相似，而质量不及长石质精陶，因之近年来已很少生产，而为长石质精陶所取代。长石质精陶又称硬质精陶，以长石为熔剂。是陶器中最完美和使用最广的一种。近世很多国家用以大量生产日用餐具(杯、碟盘予等)及卫生陶器以代替价昂的瓷器。热料精陶是在精陶坯料中加入一定量熟料，目的
7、是减少收缩，避免废品。这种坯料多应用于大型和厚胎制品(如浴盆，太的盥洗盆等)。 炻器在我国古籍上称“石胎瓷”，坯体致密，已完全烧结，这一点已很接近瓷器。但它还没有玻化，仍有2以下的吸水率，坯体不透明，有白色的，而多数允许在烧后呈现颜色，所以对原料纯度的要求不及瓷器那样高，原料取给容易。炻器具有很高的强度和良好的热稳定性，很适应于现代机械化洗涤，并能顺利地通过从冰箱到烤炉的温度急变，在国际市场上由于旅游业的发达和饮食的社会化，炻器比之搪陶具有更大的销售量。 半瓷器的坯料接近于瓷器坯料，但烧后仍有35的吸水率(真瓷器，吸水率在0.5以下)，所以它的使用性能不及瓷器，比精陶则要好些。 瓷器是陶瓷器发
8、展的更高阶段。它的特征是坯体已完全烧结，完全玻化，因此很致密，对液体和气体都无渗透性，胎薄处星半透明，断面呈贝壳状，以舌头去舔，感到光滑而不被粘住硬质瓷具有陶瓷器中最好的性能。用以制造高级日用器皿，电瓷、化学瓷等。 软质瓷 (soft porcelain) 的熔剂较多，烧成温度较低，因此机械强度不及硬质瓷，热稳定性也较低，但其透明度高，富于装饰性，所以多用于制造艺术陈设瓷。至于熔块瓷 (Fritted porcelain) 与骨灰磁 (bone china)，它们的烧成温度与软质瓷相近，其优缺点也与软质瓷相似，应同属软质瓷的范围。这两类瓷器由于生产中的难度较大(坯体的可塑性和干燥强度都很差，烧
9、成时变形严重)，成本较高，生产并不普遍。英国是骨灰瓷的著名产地，我国唐山也有骨灰瓷生产。 特种陶瓷是随着现代电器，无线电、航空、原子能、冶金、机械、化学等工业以及电子计算机、空间技术、新能源开发等尖端科学技术的飞跃发展而发展起来的。这些陶瓷所用的主要原料不再是粘土，长石，石英，有的坯休也使用一些粘土或长石，然而更多的是采用纯粹的氧化物和具有特殊性能的原料，制造工艺与性能要求也各不相同。l 性能特点陶瓷材料的成份主要是氧化硅、氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化钛等。常见的陶瓷原料有粘土、石英、钾钠长石等。陶瓷原料一般硬度较高，但可塑性较差。除了在食器、装饰的使用上，在科学、技术
10、的发展中亦扮演重要角色。陶瓷原料是地球原有的大量资源粘土、石英、长石经过加工而成。而粘土的性质具韧性，常温遇水可塑，微干可雕，半干可压、全干可磨；烧至900度可成陶器能装水；烧至1230度则瓷化，可完全不吸水且耐高温耐腐蚀。其用法之弹性，在今日文化科技中尚有各种创意的应用。l 制作工艺陶瓷工艺流程 一、淘泥 高岭土是烧制瓷器的最佳原料，千百年来，多少精品陶瓷都是从这些不起眼的瓷土演变而来，制瓷的第一道工序：淘泥，就是把瓷土淘成可用的瓷泥。 二、摞泥 淘好的瓷泥并不能立即使用，要将其分割开来，摞成柱状，以便于储存和拉坯用。 三、拉坯 将摞好的瓷泥放入大转盘内，通过旋转转盘，用手和拉坯工具，将瓷泥
11、拉成瓷坯。 四、印坯 拉好的瓷坯只是一个雏形，还需要根据要做的形状选取不同的印模将瓷坯印成各种不同的形状。 五、修坯 刚印好的毛坯厚薄不均，需要通过修坯这一工序将印好的坯修刮整齐和匀称。 六、捺水 捺水是一道必不可少的工序，即用清水洗去坯上的尘土，为接下来的画坯、上釉等工序做好准备工作。 七、画坯 在坯上作画是陶瓷艺术的一大特色，画坯有好多种，有写意的、有贴好画纸勾画的，无论怎样画坯都是陶瓷工序的点睛之笔。 八、上釉 画好的瓷坯，粗糙而又呆涩，上好釉后则全然不同，光滑而又明亮：不同的上釉手法，又有全然不同的效果。 九、烧窑 千年窑火，延绵不息，经过数十道工具精雕细琢的瓷坯，在窑内经受千度高温的
12、烧炼，就像一只丑小鸭行将达化一只美天鹅。 十、成瓷 经过几天的烧炼，窑内的瓷坯已变成了件件精美的瓷器，从打开的窑门中迫不及待地脱颖而出。 十一、成瓷缺陷的修补 一件完美的瓷器有时烧出来会有一点瑕疵，用JS916-2（劲素成）进行修补，可以让成瓷更完美。l 应用举例 陶瓷材料 陶瓷材料中已崛起了精细陶瓷，它以抗高温、超强度、多功能等优良性能在新材料世界独领风骚。精细陶瓷是指以精制的高纯度人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结的高性能陶瓷，因此又称先进陶瓷或新型陶瓷。精细陶瓷有许多种，它们大致可分成三类。 (一)结构陶瓷。 这种陶瓷主要用于制作结构零件。机械工业中的一些密封件、轴承、刀具
13、、球阀、缸套等 都是频繁经受摩擦而易磨损的零件，用金属和合金制造有时也是使用不了多久就会损坏，而先进的结构陶瓷零件就能经受住这种“磨难”。 (二)电子陶瓷 指用来生产电子元器件和电子系统结构零部件的功能性陶瓷。这些陶瓷除了具有高硬度等力学性能外，对周围环境的变化能“无动于衷”，即具有极好的稳定性，这对电子元件是很重要的性能，另外就是能耐高温。 (三)生物陶瓷 生物陶瓷是用于制造人体“骨骼一肌肉”系统，以修复或替换人体器官或组织的一种陶瓷材料。 精细陶瓷是新型材料巾特别值得注意的一种，它有广阔的发展前途。这种具有优良性能的精细陶瓷，有可能在很大的范围内代替钢铁以及其他金属而得到广泛应用，达到节约能源、提高效率、降低成本的目的；精细陶瓷和高分子合成材料相结合可以使交通运输工具轻量化、小型化和高效化。 精陶材料将成为名副其实的耐高温的高强度材料，从而可用作包括飞机发动机在内的各种热机材料、燃料电池发电部件材料、核聚变反应堆护壁材料、无公害的外燃式发动机材料等。精细陶瓷与高性能分子材料、新金属材料、复合材料并列为四大新材料。有些科学家预言，由于精细陶瓷的出现，人类将从钢铁时代重新进入陶瓷时代。
