陶瓷烧成工艺原理课件

第四节 烧成制度及其确定,烧成制度构成：温度制度 气氛制度 压力制度,一、烧成制度确定的依据,(一)、根据坯料在加热过程中的性状变化 1、根据坯料系统有关的相图，可初步估计坯体烧结温度的高低和烧结范围的宽窄。 例如：K2O-Al2O3-SiO2系统中的低共熔点低(985 20 )MgO-Al2O3-SiO2系统中的低共熔点高(1355 ) 钾长石质坯体：液相数随温度升高增加缓慢，液相高温粘度较大，烧成范围50-60，最高烧成温度可接近烧成范围的上限温度T3。 滑石瓷中液相随温度升高迅速增多，烧成范围10-20之间，最高烧成温度偏于下限温度T2。,图1 粘土加热过程气孔率和收缩率的变化(P32),最高烧成温度的确定：,凡是高温反应速度快（液相产生快）坯料 烧成本身液相量高，液相粘度正温效应高制品易软化变形 T烧选择 T2T3范围内靠T2一侧。 凡是高温反应速度慢（晶体产生速度慢，数量少）的坯料液相量少，需加强高温反应，增加晶体的数量应提高烧成温度 T烧选择 T2T3范围内靠T3一侧。,2、根据坯料的热分析曲线，参照烧成各阶段发生的变化来拟定烧成制度。课本P348,图2 三成分陶瓷的热分析综合图谱 DTA-差热曲线 TE-已烧坯体热膨胀曲线 ITE-生坯的不可逆热膨胀曲线,图3 利用ITE及TE曲线绘制的理论烧成曲线,图4 利用DTA数据修改的烧成曲线,（二）坯体形状、厚度和入窑水分P349,同一组成的坯体，由于制品的形状、厚度和入窑水分的不同，升温速度和烧成周期都应有所不同。,（三）窑炉结构、燃料性质、装窑密度,它们是能否使要求的烧成制度得以实现的重要因素。,（四）烧成方法P350,一次烧成与二次烧成； 常压烧结与热压烧结、热等静压烧结的不同。,总结：,（一）保温时间及其长短确定： 中火保温进入950高火期之前，釉面开始封闭之前，实行保温=令坯体氧化分解反应充分完成，分解气体及时排离制品。 高火保温：一方面使物理化学变化更趋完全，使坯体具有足够的液相量和适当的晶粒尺寸，另一方面使组织结构亦趋于均一。在生产实践中，适当地降低烧成温度，通过一定的保温时间以完成烧结作用，常能保证产品质量均匀和烧成损失减少。但保温时间过长则晶粒溶解，不利于坯中形成坚强的骨架，会导致机械性能的降低。对于特种陶瓷来说，过长的保温会使晶体过分长大或发生二次重结晶，故保温时间要求适当。P340最后一段：,总结：,烧成升降温速度的确定： a、低火期及氧化分解期，应适当控制升温速度=防止大量气体排出的冲击力，防止热应力的破坏作用。 b、高火期应控制升温速度，否则=液相产生太快=液相烧结过程的收缩与不均匀收缩应力太大=导致变形开裂,总结：,C、冷却速度： （1）冷却的高温阶段仍有高火保温作用，要快速冷却，否则=小晶粒溶解，骨架作用，过饱和析晶，晶核数量 ，重结晶增长，晶粒长大。=晶相/液相，晶体尺寸，数量=性能 （2）冷却高温阶段的二次氧化现象，由于未实行急冷造成坯釉中低价铁（FeO或FeOSiO2）又重新氧化为高价铁，使制品泛黄或青白泛阴黄。 （3）冷却阶段600以下，瓷坯中若有大量ZrO2或SiO2晶体，在其晶型转化温度附近急冷时会加大晶粒与周围基质间的膨胀系数差，使晶粒周围产生结构应力，导致结构裂纹的产生。 （4）对厚型、大件产品，由于陶瓷本身为热的不良导体，在Tg以下（脆性状态时），冷却过快会导致制品外层承受内层给予的张应力=制品易产生炸裂。,第五节 低温烧成与快速烧成,一、概念 低温烧成：一般来说，烧成温度有较大幅度降低，且产品性能与通常烧成的性能相近的烧成方法。 快速烧成：指的是产品性能无变化，而烧成时间大量缩短的烧成方法。,二、降低烧成温度的措施P352 调整坯、釉料组成 提高坯料细度 三、快速烧成的工艺措施P352-353,第六节 烧成新方法 P355-369,热压烧结 ：使坯体的成型和烧成同时完成的新工艺。 晶界滑移传质，挤压蠕变传质普通烧结中基本不存在的烧结机制。 热等静压 真空烧结,第七节 烧成的综合性问题,产品变形产生原因及克服措施 （一）变形原因：不均匀收缩及高温蠕变,（二）不均匀收缩原因： 配方组成，有机物，层间水，熔剂等 坯料（定向排列） 成型（应力）拱桥效应 成型操作（泥团应力松弛期）外力作用时间应力松弛期 干燥温度制度P314-318 烧成和装窑方法，窑具质量，耐火度 烧成时窑内温度场分布不均匀 制品