无机非金属材料工学(陶瓷).ppt

第三章是陶瓷技术，第一章是绪论，1。概念和分类，1。概念：无机非金属固体材料产品的一般名称。产品由狭义的固体原料经成型和煅烧而成。普通陶瓷(传统陶瓷):由粘土和其他天然矿物(长石、应时等)制成的产品。)通过粉碎、成型、焙烧等工艺过程。分类：陶瓷按用途分为传统陶瓷(普通陶瓷)和新型陶瓷(特种陶瓷和精密陶瓷)，传统陶瓷分为日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化学陶瓷、化学炻器等。新型陶瓷分为结构陶瓷(主要是机械和热性能)和功能陶瓷(电、磁、光、生化、核等)。)。根据其性质，陶瓷可分为：陶器，陶器和瓷器。性能见P213表3-1-2和3-1-3。陶瓷分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅酸盐陶瓷、钛酸盐陶瓷、磷酸盐陶瓷、金属陶瓷等。特种陶瓷的性能和用途见P213表3-3-1。表3-3-1特殊陶瓷的性能和用途，二。中国陶瓷工业概况，中国，瓷器，世界公认为中国的第一个发明。八千年前，陶器被制造出来。3000年前，当瓷器生产(上釉)时，它在东汉时期首次在中国普及，并成为唐朝的世界文明。景德镇陶瓷自古享有盛誉，但中国建筑陶瓷的发展相对落后。第一章普通陶瓷的原料和功能第一节粘土1。粘土、可塑性矿物和粒径小于几微米的矿物的定义。或粒度小于几微米的层状硅酸盐矿物。2、粘土、高岭土、膨润土、伊利石、叶蜡石、铝土矿等的分类。3。粘土成分、化学成分：主要成分为二氧化硅和氧化铝，还有少量其他氧化物(K2O、Na2O、fe2o 3、MgO、CaO等)。)矿物组成：高岭石、蒙脱石、伊利石等。它含有少量长石、应时和其他碎屑矿物。颗粒组成：碎屑颗粒通常较大，粘土颗粒通常较小，小于2微米的颗粒主要是粘土矿物。4，粘土工艺性能，1。可塑性和粘合性(粘合剂)；2.离子交换(脱色、过滤、包装等。)；3.触变性，即泥浆在放置一段时间后会变稠并凝固，同时保持其原始含水量。4.膨胀性，即吸水膨胀；5.收缩、干燥收缩和烘烤收缩；6.烧结温度和烧结范围。5.粘土在陶瓷中的作用。粘土在陶瓷中起粘合作用。第二节应时，1。类型和属性，1。类型：应时脉、应时砂岩、石英岩(变质)、石英砂；2.性质：二氧化硅是主要成分，其他杂质很少。2，应时的相变，3，应时的作用，1。加速干燥；2.减少坯料的变形；3.增加机械强度；4.提高耐磨性和耐腐蚀性。第三节长石，1，类型，钾长石，斜长石，2，角色，1。溶解度；2.提高机械强度和化学稳定性3。提高透光率。3、替代原料，花岗岩伟晶岩、霞石正长岩、透辉石、硅画等。第四节其他原材料：1。碳酸盐、方解石、白云石和菱镁矿。它在高温下充当溶剂。2、滑石、釉料和滑石陶瓷，3、硅灰石，溶解，4、透辉石和透闪石，溶解，第三章普通陶瓷成分及计算，第一节成分依据，1。明确每种原料在陶瓷中的作用；2.坯釉成分符合产品的理化性能；包括收缩性、吸水性、抗热震性、光滑性、光滑性、耐腐蚀性等。3.配方应符合生产工艺和设备条件；温度、压力、大气等。4.经济合理；5.从成熟的公式中学习。第二部分，坯釉的表现方法如下：1 .实际配料比是根据实际原料的种类和比例来表示的。2.矿物成分是指根据各种原料的化学成分转化而成的长石、应时石和粘土的比例。第三，中国釉料配方根据碱性氧化物(R2Ro)的摩尔数为1来计算其它化合物的摩尔数。例如，空白公式表示0.3105 K2O 0.1405 Na2O 0.9931 l2o 35.354 SiO 20.0297 Cao 0.0072 fe2o 30.0259 TiO 20.0192 mco . Glow公式表示0.088 K2O 0.065 na 2o 2.401 al 2o 312.946 SiO 20.195 Cao 0.032 fe2o 30.0667 TiO 20陶瓷的酸度指数：硬搪瓷的CA=RO2/(R2O 3r 2o 3)CA一般为1.8 2.5，而软搪瓷的CA一般为1.41.6CA大型瓷，高温下易碎易变形，但烧成温度低。在第三节中，空白的公式计算如下：1 .空白公式的计算：1。毛坯化学成分的计算是已知的；空白公式(1)将每种氧化物的百分比含量转换成摩尔数；(2)以中性氧化物的摩尔数为1计算其它氧化物的相对含量；(3)碱性、中性和酸性氧化物按顺序列出。例如，已知陶瓷坯体的化学成分为(%)二氧化硅、氧化铝、氧化铁、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、K2和氧化亚铜。总烧失量为67 . 0821 . 120 . 230 . 430 . 350 . 165 . 921 . 4499 . 08。空白计算结果为：0.3105 K2O 0.1405 Na2O 0.9931 al2o 3 5.354 SiO 20.0297 CaO 0.0072 fe2o 30.0259 TiO 20.0192 MgO注：烧失量对实验公式没有影响。众所周知，坯料化学成分的计算是坯料的逆计算。(Na2O含量的钠长石(ab:Na2O 12 o 36 SiO 2)，(或：K2O 12 o 36 SiO 2)CaO含量的钾长石(或：K2O 12 o 36 SiO 2)，(2)总al2o3含量减去长石中Al2O3含量的钙长石(an: Cao al2o32sio2)，剩余Al2O3计算为高岭石(Kao:al2o 3 SiO 22 H2O)或蒙脱石(MT:CaO al2o 3 SiO 34 SiO 2N H2O)伊利石(I:K2 O3 al2o 3 SiO 36)(3)菱镁矿(碳酸镁)或滑石(3MgO4SiO2H2O)由氧化镁计算。(4)赤铁矿(Fe2O3)按Fe2O3计算，主要由粘土带入。(5)金红石(二氧化钛)由二氧化钛计算，二氧化钛主要由粘土带入。(6)剩余的二氧化硅是应时。该公式根据矿物组成计算，主要考虑粘土中的长石和应时。计算粘土含量时应扣除长石和应时，而计算长石和应时时应考虑粘土的现有量。根据陶瓷的化学成分，计算公式，然后计算指示矿物。过程和以前一样。公式采用三元系法计算，坯料和原料的化学成分已知，公式采用联立方程法或相图法计算。图3-1计算了空白成分的三分量图。6.公式可以从空白类型计算。可以通过摩尔数直接计算指示矿物，然后可以计算公式。示例：表3-1陶瓷中氧化物的摩尔数，表3-2矿物的质量分数和百分比。因此，陶瓷坯体的配方应为长石：应时：高岭石=4.73: 22.87: 72.40。如果已知坯体中使用的粘土的矿物组成是：90%粘土矿物、5%应时和5%长石。首先，计算出粘土量为72.490%=80.45粘土，应时为80.455%=4.023粘土，长石为80.455%=4.023粘土，应时为22.87-4.023=18.85，长石为4.730-4.023=0.707，因此实际的原料配比应为长石应时高岭石=0.70718注塑，含水率28-35%；2.塑料耐火材料，含水量18-25%；3.压制含水量为7-15%的物料；二、毛坯的质量要求，1。公式是准确的；2.混合均匀；3.粒度符合工艺要求；4.包含较少气体；5.高强度干坯(塑料耐火材料)；6.良好的悬浮性和流动性(灌浆材料)；7.自由包装密度尽可能高(压制材料)。第二节塑料耐火材料的制备：1。质量要求。1.可塑性。粘土含量越高，可塑性越大。(工艺瓷器)2。细度，粒径小于60微米；3.水分：18-25%；4.空气含量：小于1；5.干坯强度：弯曲强度大于0.98Mpa. 2。准备、粗粉碎、细粉碎、混合球磨(干法和湿法)、除铁(磁选)、泥浆训练(粗训练和真空训练)-塑料泥浆的各种原料分别粉碎和混合，如图4-1所示。(1)原料的预处理和选择；(应时老化、清洁等。注：P245书，-应时错了)2。原料粉碎；3.泥浆的筛选、除铁和搅拌；4.泥浆脱水；5.陈腐，即泥浆在一定的温度和湿度环境中储存一定的时间，使泥浆中的水分分布更加均匀，粘土颗粒充分水化，产生离子交换，细菌将有机物分解成腐殖酸，从而提高泥浆的可塑性；6.泥浆训练：分为粗略训练和真空泥浆训练。第3节灌浆材料的准备：1。质量要求：1。流动性确保泥浆能够充满整个模型；2.细度，粒径小于60微米；3.水分：18-25%；4.触变性：以稠化度表示，稠化度是指100毫升泥浆在恩格尔粘度计中静置30分钟后流出时间与静置30秒后流出时间的比值。普通陶瓷：1.8 2.2，细陶瓷：1.5 1.6。5.悬挂：确保在成型过程中不容易分层。2.准备。灌浆材料的制备基本上类似于塑性耐火材料，除了有更多的稀释过程。3、稀释泥浆时，根据泥浆的成分，选择添加电解质。由于粘土通常带负电荷，所以选择钠电解质来平衡电位。通常二氧化硅/Na2O=3左右。此外，还应控制酸碱度。钠电解质可分为三种类型：无机钠盐(硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠等。)，有机钠盐(腐植酸、柠檬酸等。)和聚合物(树胶、明胶等。)。第4节压制材料的制备，1。工艺要求，1。含水量：3-6%干压和7-14%半干压；2.粒度：小于65微米；3.流动性：造粒以增加流动性；4.自由包装密度：尽可能大。2、准备工作，其他流程同前两项。它只需要造粒。分为：1。普通造粒法；2.泥饼干燥粉碎；3.喷雾干燥造粒法。也就是说，灌浆材料在热气中喷射出来形成颗粒。如图4-2所示，第5章模塑，第1节塑料模塑，1。管状陶瓷2。钢坯成型：复杂的圆柱形3。坯料成型：杯子、盘子、盘子等。分为内部旋转和外部旋转。(钢坯运动)4。轧制成形：由旋转坯料发展而来，分为内轧和外轧。(滚动头运动)5。湿压成型，第二段注浆成型，第一，工艺原理，将浆料注入石膏模具中，利用石膏的吸水性将浆料分散粘附在模具壁上，干燥收缩后脱模取出。基本灌浆方法：包括空心灌浆(单面灌浆)和实心灌浆(双面灌浆)。图4 3空心灌浆、图4 4实心灌浆和图2。加速灌浆法：包括压力灌浆、离心灌浆和真空灌浆。(3)灌浆成型的物理和化学变化，1)物理脱水(石膏吸入)2。化学混凝：钠基粘土硫酸钙Na2SiO3=钙基粘土硫酸钙Na 2 SO 4(絮凝)，4。操作注意事项，1。新制成的泥浆存放一天以上，使用前再搅拌5-10分钟；2.温度大于10-12；3.模型的湿度一致；4.小心不要让气体残留；(5)可在模具中加入滑石粉脱模；6.回收剩余泥浆时，应除去钙；7.手术很简单。(5)常见缺陷，1)气孔；2.开裂；3.变形；4.泥缕。第三部分是压制成型。首先，工艺原理是将批料放入金属模具中，压制、脱模成型。(1)粉末的工艺性能，(1)粒度和粒度分布；粗颗粒和细颗粒的颗粒化。(2)粉末的含水量；过多的粘模，过少的坯体密度是不够的。(3)粉末的拱桥效应；粒子越小，表面积越大，就越有可能发生。图4-5 (4)粉末的流动性。休止角越小，流动性越好。图4-6，图4-5粉末堆积的拱桥效应，图4-6天然粉末堆积的外观，图2。压制过程中的坯料变化和密度变化：图4-7，图4-7坯料密度与压力的关系，图4-8坯料强度与成形压力的关系，(2)强度变化：图4-8，图3。压制系统，(1)填充方法手册；2.自动，3。常见缺陷，1。非标准尺寸：不同厚度、歪斜、方形等。2.裂纹：分层、角形裂纹、膨胀裂纹等。3.挂面：粘模；4.肮脏的空白：污染；5.空白粉：不洁清洗；6.边缘、拐角等。第6章釉料制备和釉料应用，第1节釉料分类，1。按坯体、瓷釉和陶瓷釉分类，2。制备方法，生釉，熔块釉和盐釉，3。外观特征，透明釉、不透明釉、哑光釉、结晶釉、金属釉、裂纹釉等。4、按釉的成熟温度，高温釉(T1250)，中温釉(1150 1250)，低温釉(T1100)，5、按釉中熔剂，长石釉，石灰釉，铅、锂、镁、锌釉等。第二釉层的形成包括：1。加热过程中釉面的变化；1.分解反应(分解和脱水)；2.组合反应(Na2CO3 SiO2=Na2SiO3 CO2，PbOPbSiO3，ZnOznsio 3)；3.熔化(长石、碳酸盐、硝酸盐等)。熔化形成共晶)；2.冷却过程中油层的变化；1.失透；2.熔体凝固；3.气泡形成。3.绿色釉中间层的形成，绿色釉与釉固相反应层的形成，第三节釉层的性质，1。熔融状态的性质，1。熔化温度：它与成分、细度和均匀度有关，范围从熔化到流动。2.影响因素：(1)成分：Al2O3含量越高，温度越高，氧化钾、钠、钙含量越高，温度越低。(2)细度：细度越细，温度越低。(3)均匀性：越均匀越好。釉料熔体的粘度、润湿性和表面张力决定了釉料的光滑度和均匀性。取决于化学成分和烧制温度。氧化钾、钠和钙的含量越高，粘度越低，而氧化铝、硅和锆的含量越高，粘度越高。过度的表面张力阻碍了气体的去除和熔体的均匀化，并且在高温下对坯体的润湿性差容易导致釉面缺陷。(3)绿色釉的适应性，1)热膨胀系数，2)中间层：由于发育不良容易脱落，3)釉的弹性和抗拉强度：较高、较大、较好4。釉层厚度：太厚会增加中间层的负担，太薄会造成干釉。第4节釉料制备和釉料应用，1。釉料配方的确定，1。原理：A是根据坯体的烧结性能确定的；b是根据坯料的膨胀系数确定的；c是根据坯料的化学性质确定的；原材料的合理选择(应时、长石、滑石、高岭土)。2.方法：根据已知公式进行调整；b根据相图计算。3.计算：指数类似于生坯计算方法：a酸氧化物/碱氧化物=13-31br2o/ro21dal 2o 30.2mol；2.釉料制备；1.要求：a原釉不溶于水(长石、应时滑石高岭土)b，坯体与较细c釉浆的比例具有良好的稳定性和流动性，d密度相当于1.3-1.5g/cm2；2.制备工艺：原料除杂洗涤称量球磨过筛除铁储浆罐备用总：原料：球：水=1:1.833600.5，研磨70h3.熔