第八章_陶瓷材料的制备

1、第八章第八章 陶瓷材料的制备陶瓷材料的制备材料制备技术材料制备技术2009-12-1陶器时代世界上第一种人造材料-制出的陶器，盛裝液体的容器和煮食物的陶罐-吃不完的東西有了储存的地方-便于人們定居-进一步发展农牧业-划时代之伟大发明1. 概述概述材料制备技术材料制备技术2009-12-1秦兵马俑秦兵马俑材料制备技术材料制备技术2009-12-1瓷器-纯净的粘土（又叫瓷土、高岭土）和石英、长石等原料配成泥浆，作成毛坯-烧好粗坯，再上釉-在一千三百度左右高溫下，经过复杂的化学变化，同釉密切的結合而成-质地细致，半透明，不吸水从陶器到瓷器从陶器到瓷器材料制备技术材料制备技术2009-12-1我国陶瓷

2、的发展经历了三个阶段取得了三个重大突破陶器原始瓷器瓷器原料的选择和精制窖炉的改进和烧成温度的提高釉的发现和使用材料制备技术材料制备技术2009-12-12. 陶瓷材料的定义陶瓷材料的定义传统上：传统上：陶瓷陶瓷指陶指陶器和瓷器的统器和瓷器的统称。称。 发展延伸：发展延伸：陶瓷陶瓷凡是凡是经原料配制、经原料配制、坯料成型、窖坯料成型、窖炉烧成工艺制炉烧成工艺制成的产品。成的产品。现代：现代：陶瓷陶瓷所有所有无机非金属材无机非金属材料，不仅包括料，不仅包括多晶体，还包多晶体，还包括单晶体。括单晶体。陶瓷材料的定义几经变迁，不断延伸：陶瓷材料的定义几经变迁，不断延伸：材料制备技术材料制备技术2009

3、-12-13. 陶瓷材料的分类陶瓷材料的分类v （1）根据）根据陶瓷坯体结构及其基体物理性能的差异陶瓷坯体结构及其基体物理性能的差异，陶瓷，陶瓷制品可分为：制品可分为：陶器陶器瓷器瓷器细瓷细瓷特种陶瓷特种陶瓷日用细瓷（碗、盆、壶等，高频高压装置瓷等）日用细瓷（碗、盆、壶等，高频高压装置瓷等）氧化物陶瓷、压电陶瓷、铁氧体陶瓷等。氧化物陶瓷、压电陶瓷、铁氧体陶瓷等。粗陶粗陶精陶精陶瓦、罐、盆等瓦、罐、盆等砖、陶管等砖、陶管等美术陶、釉面砖等美术陶、釉面砖等 坯体结构较疏松，致密度较低， 有一定的吸水率，断口粗糙无光， 没有半透明性，断面呈面状或贝壳状。 相对于陶瓷而言，瓷器的结构坯体较致密， 吸水

4、率3%，具有一定的透光性。材料制备技术材料制备技术2009-12-1v （2）根据）根据概念和用途不同概念和用途不同，可分为两大类：，可分为两大类：普通陶瓷普通陶瓷特种陶瓷特种陶瓷日用陶瓷日用陶瓷卫生陶瓷卫生陶瓷建筑陶瓷建筑陶瓷化工陶瓷化工陶瓷结构陶瓷：主要用于耐磨损、高强度、耐高温、耐结构陶瓷：主要用于耐磨损、高强度、耐高温、耐 冲击、硬质及高刚性等场合。冲击、硬质及高刚性等场合。 功能陶瓷：主要包括电磁功能、光电功能、生物功功能陶瓷：主要包括电磁功能、光电功能、生物功 能、核功能及其他功能陶瓷材料。能、核功能及其他功能陶瓷材料。材料制备技术材料制备技术2009-12-14. 陶瓷材料的特性

5、陶瓷材料的特性v 陶瓷材料具有很多优良的特性，如：陶瓷材料具有很多优良的特性，如： 具有具有熔点高熔点高、硬度大硬度大、耐腐蚀耐腐蚀、抗氧化抗氧化、化学稳定性好化学稳定性好和和强度高等强度高等优点。优点。v 能够在各种苛刻的环境下工作，具有广泛的用途，是一种能够在各种苛刻的环境下工作，具有广泛的用途，是一种重要的结构和功能材料。重要的结构和功能材料。v 但，陶瓷材料但，陶瓷材料塑性变形能力差塑性变形能力差，易发生脆性破坏易发生脆性破坏，不易加不易加工成型工成型。材料制备技术材料制备技术2009-12-15. 陶瓷材料的组成相及其结构陶瓷材料的组成相及其结构 陶瓷的结合键是离子键合共价键。陶瓷的

6、结合键是离子键合共价键。 陶瓷材料结构的另一特点是显微组织的不均匀性和复杂陶瓷材料结构的另一特点是显微组织的不均匀性和复杂性。性。 将陶瓷材料经将陶瓷材料经切割、磨制和腐蚀切割、磨制和腐蚀后制成试样，放在显微后制成试样，放在显微镜下观察，可看到陶瓷材料通常是由三种不同的相组成，镜下观察，可看到陶瓷材料通常是由三种不同的相组成，即即。材料制备技术材料制备技术2009-12-1（1）陶瓷的晶体结构）陶瓷的晶体结构v 晶体相晶体相是陶瓷材料中最主要的组成相，尤其是是陶瓷材料中最主要的组成相，尤其是主晶主晶相相决定陶瓷的物理化学性能决定陶瓷的物理化学性能。 例如：例如： Al2O3刚玉瓷，晶体组成结构

7、紧密，具有机械强度高，耐刚玉瓷，晶体组成结构紧密，具有机械强度高，耐高温，耐腐蚀性能。高温，耐腐蚀性能。 BaTiO3，PbTiO3瓷：晶体在居里点附近有很大的介电瓷：晶体在居里点附近有很大的介电常数，可组成性能优良的介电陶瓷。常数，可组成性能优良的介电陶瓷。材料制备技术材料制备技术2009-12-1（a） 氧化物结构氧化物结构v 氧化物结构通常以离子键结合：氧化物结构通常以离子键结合：AmXn，一般，一般，r氧氧r阳阳。：以大直径的：以大直径的氧离子作为骨架氧离子作为骨架，组成六方或面，组成六方或面心立方紧密堆积点阵，小直径的心立方紧密堆积点阵，小直径的阳离子处于骨架的间隙阳离子处于骨架的间

8、隙处处。 最简单的氧化物型最简单的氧化物型AX型型 如：如：MgO，NaCl，MnO，CaO等。等。 AX2和和AX3型型有较多的阳离子空位有较多的阳离子空位 加上外场，可发生阳离子的定向迁移，加上外场，可发生阳离子的定向迁移， 故这类氧化物具有导电性。故这类氧化物具有导电性。MgO晶体结构晶体结构材料制备技术材料制备技术2009-12-1（b）硅酸盐结构）硅酸盐结构 基本结构单元基本结构单元硅氧四面体硅氧四面体SiO4， 离子键和共价键的离子键和共价键的混合键结合混合键结合。 每个氧最多只能被两个硅氧四面体所每个氧最多只能被两个硅氧四面体所 共有。共有。 SiO4中中Si-O-Si的结合键的

9、键角一般的结合键的键角一般 为为145。 SiO4可孤立，也可相互连接成链状、平面及三维网状可孤立，也可相互连接成链状、平面及三维网状结构，故有结构，故有无机高聚物之称无机高聚物之称。硅氧四面体硅氧四面体SiO4材料制备技术材料制备技术2009-12-1 岛状硅酸盐结构岛状硅酸盐结构：未饱和的：未饱和的SiO4 与与R（Mg2+，Ca2+，Fe3+，Mn4+等）结合。等）结合。 链状硅酸盐结构链状硅酸盐结构： SiO4 之间通过共用顶角连结成长链，之间通过共用顶角连结成长链，既可以是单链也可以是双链的结构形式，链上未饱和的既可以是单链也可以是双链的结构形式，链上未饱和的O2-靠金属阳离子饱和，

10、并且把链和链连结在一起。靠金属阳离子饱和，并且把链和链连结在一起。 层状硅酸盐结构层状硅酸盐结构： SiO4 之间彼此以顶角连结成位于一之间彼此以顶角连结成位于一个平面上的六元环，再相互连成无限大的平面结构。层个平面上的六元环，再相互连成无限大的平面结构。层与层之间是范德华力结合，易滑移。与层之间是范德华力结合，易滑移。 骨架状硅酸盐结构骨架状硅酸盐结构：由：由SiO4 构成的三维无限骨架状结构成的三维无限骨架状结构，层之间的两个不饱和氧被一个公共氧代替。构，层之间的两个不饱和氧被一个公共氧代替。材料制备技术材料制备技术2009-12-1硅酸盐的各种结构形式硅酸盐的各种结构形式 材料制备技术材

11、料制备技术2009-12-1（c）其他类型的晶体结构）其他类型的晶体结构 具有高熔点、高硬度、导电、导热等良好性能具有高熔点、高硬度、导电、导热等良好性能。 根据金属原子半径（根据金属原子半径（Rmc）和碳原子半径（）和碳原子半径（Rc）不同，）不同，可分为两类可分为两类： Rc/Rmc0.59：间隙相，：间隙相，C嵌入到嵌入到R晶格的间隙中。晶格的间隙中。 Rc/Rmc0.59：复杂晶体结构，如：复杂晶体结构，如Fe2C为正交晶系。为正交晶系。 在大多数在大多数过渡金属碳化物晶体过渡金属碳化物晶体中，金属和碳之间的键是中，金属和碳之间的键是属于属于共价键和金属键之间的过渡状态共价键和金属键之

12、间的过渡状态。 非金属碳化物非金属碳化物中，中，SiC是是共价键化合物共价键化合物，具有与金刚石类，具有与金刚石类似的结构，具有似的结构，具有高熔点，高强度高熔点，高强度。材料制备技术材料制备技术2009-12-1 类似于碳化物类似于碳化物，N的金属性比的金属性比C弱，弱，有一定的离子键结合有一定的离子键结合，所以所以高温强度好高温强度好、耐冲击性好耐冲击性好，抗氧化能力强抗氧化能力强。如：。如：Si3N4、BN、AlN是很有前途的耐热结构材料。是很有前途的耐热结构材料。 类似于硅化物类似于硅化物，比碳化物和氧化物要复杂得多。，比碳化物和氧化物要复杂得多。 硼原子可形成链状、网络和空间骨架形式

13、，金属原子位硼原子可形成链状、网络和空间骨架形式，金属原子位于其间隙或者组成独立的结构单元。于其间隙或者组成独立的结构单元。 硼原子之间是共价键结合硼原子之间是共价键结合，故，故耐高温、抗腐蚀耐高温、抗腐蚀。材料制备技术材料制备技术2009-12-1（d）陶瓷材料中的晶体缺陷）陶瓷材料中的晶体缺陷 包括空位、空隙原子核电子空穴等包括空位、空隙原子核电子空穴等。产生于原子的热运。产生于原子的热运动和热激发，常称之为动和热激发，常称之为 “热缺陷热缺陷”。 温度温度，点缺陷浓度，点缺陷浓度，陶瓷的烧结和扩散等物理化学过，陶瓷的烧结和扩散等物理化学过程与热缺陷的运动有关。程与热缺陷的运动有关。 点缺

14、陷可用于改进陶瓷材料的导电性能，烧结性能，已点缺陷可用于改进陶瓷材料的导电性能，烧结性能，已经掺杂改性等经掺杂改性等。 例如：将微量的例如：将微量的La3+固溶于钛酸钡，由于固溶于钛酸钡，由于La3+置换置换Ba2+，放出自由运动的电子，从而形成半导电性的钛酸钡。放出自由运动的电子，从而形成半导电性的钛酸钡。材料制备技术材料制备技术2009-12-1 主要指位错，包括刃位错、螺位错和混合位错等主要指位错，包括刃位错、螺位错和混合位错等。 形成线缺陷的能量比热缺陷的能量大几个数量级。形成线缺陷的能量比热缺陷的能量大几个数量级。 线缺陷不能在热涨落中产生，只能在固化冷却或机械加线缺陷不能在热涨落中

15、产生，只能在固化冷却或机械加工中产生工中产生。 陶瓷材料中的位错密度很低，对陶瓷材料性能的影响也陶瓷材料中的位错密度很低，对陶瓷材料性能的影响也远不如金属材料那么大。远不如金属材料那么大。 线缺陷影响陶瓷材料的强度、电学和光学性能线缺陷影响陶瓷材料的强度、电学和光学性能。材料制备技术材料制备技术2009-12-1 包括晶体表面、晶界和亚晶界、嵌镶结构等包括晶体表面、晶界和亚晶界、嵌镶结构等。 晶体表面的原子或离子有未饱和键，并且由于不对称造晶体表面的原子或离子有未饱和键，并且由于不对称造成晶格畸变，所以成晶格畸变，所以表面具有很强的反应活性和很高的表表面具有很强的反应活性和很高的表面能面能。

16、陶瓷具有强烈的降低其表面能，力求处于更稳定的能量陶瓷具有强烈的降低其表面能，力求处于更稳定的能量状态的倾向，所以，陶瓷材料状态的倾向，所以，陶瓷材料表面能很快从空气中吸附表面能很快从空气中吸附氧以降低表面能，形成面缺陷氧以降低表面能，形成面缺陷。材料制备技术材料制备技术2009-12-1 陶瓷材料对表面缺陷极其敏感陶瓷材料对表面缺陷极其敏感，即使表面由极小的裂纹，即使表面由极小的裂纹，也会是陶瓷材料的性能大大降低。但在实际生产中要完也会是陶瓷材料的性能大大降低。但在实际生产中要完全消除表面缺陷是很困难的，在全消除表面缺陷是很困难的，在陶瓷表面施釉陶瓷表面施釉，平滑的，平滑的釉层形成了新的表面，

17、釉层形成了新的表面，减少了缺陷的暴露减少了缺陷的暴露，对机械强度对机械强度的改善是有利的的改善是有利的。 陶瓷是由微细颗粒的原料烧结而成的，多晶粒之间必然陶瓷是由微细颗粒的原料烧结而成的，多晶粒之间必然存在晶界，存在晶界，由于晶格畸变由于晶格畸变，晶界内的能量是很高的晶界内的能量是很高的，可，可以通过以通过添加某种杂质的办法改善陶瓷的性能添加某种杂质的办法改善陶瓷的性能。 晶界主要影响陶瓷材料的力学性能、透光性和导电性等晶界主要影响陶瓷材料的力学性能、透光性和导电性等。材料制备技术材料制备技术2009-12-1（2）玻璃相结构）玻璃相结构 填充晶粒间隙、粘结晶粒，使陶瓷材料致密填充晶粒间隙、粘

18、结晶粒，使陶瓷材料致密。 降低烧成温度，改善工艺性能，抑制晶粒长大降低烧成温度，改善工艺性能，抑制晶粒长大。固体材料结构固体材料结构 晶态：原子周期规整排列（长程有序） 非晶态： 原子无规则排列（短程有序）玻璃和非金属材料制备技术材料制备技术2009-12-1 门捷列耶夫门捷列耶夫：与金属合金类似，没有固定化学组成的无：与金属合金类似，没有固定化学组成的无定形物质。定形物质。 泰曼泰曼：过冷液体。：过冷液体。 索克曼索克曼：基本结构单元是具有一定化学组成的分子聚合：基本结构单元是具有一定化学组成的分子聚合体。体。材料制备技术材料制备技术2009-12-1 玻璃是由无数玻璃是由无数晶子晶子组成，

19、组成，“晶子晶子”是带有晶格变形的有是带有晶格变形的有序排列小区域，它们序排列小区域，它们分散在无定形的介质中分散在无定形的介质中，从，从“晶子晶子”到无定形的到无定形的过渡过渡是是逐渐完成逐渐完成的，两者无明显的界限。的，两者无明显的界限。 “晶子晶子”不同于一般微小的晶体，称之为不同于一般微小的晶体，称之为“微晶子微晶子”或或“晶子晶子”。 微晶子学说微晶子学说揭示了玻璃结构的微观不均匀和短程有序特揭示了玻璃结构的微观不均匀和短程有序特征，能够较好地解释一些实验现象征，能够较好地解释一些实验现象。 但也有但也有许多问题尚未解决许多问题尚未解决，对玻璃种，对玻璃种“晶子晶子”的组成、的组成、

20、大小、数量和有序程度等还不能完全确定。大小、数量和有序程度等还不能完全确定。材料制备技术材料制备技术2009-12-1 玻璃态结构也象晶体结构一样，由离子多面体（如四面玻璃态结构也象晶体结构一样，由离子多面体（如四面体）构筑起来的空间网络组成体）构筑起来的空间网络组成，但，但，而晶体结构则是多面体无数次，而晶体结构则是多面体无数次有规则重复有规则重复的结果。的结果。材料制备技术材料制备技术2009-12-1（b）石英玻璃网络结构）石英玻璃网络结构（a）石英晶体网络结构）石英晶体网络结构石英晶体的网络结构如图（石英晶体的网络结构如图（a）所示，）所示，它是由硅氧四面体结构单元无数次有它是由硅氧四

21、面体结构单元无数次有规则的重复形成的，是规则的重复形成的，是长程有序的结构长程有序的结构。石英玻璃的网络结构如图（石英玻璃的网络结构如图（b）所示，）所示，它的基本结构单元也是硅氧四面体，但它的基本结构单元也是硅氧四面体，但却组成却组成了无规则的网络结构了无规则的网络结构。材料制备技术材料制备技术2009-12-1 无规则网络学说可以很好地解释玻璃各向同性，内部性无规则网络学说可以很好地解释玻璃各向同性，内部性质的均匀性、成分变化时其性能变化的连续性等现象质的均匀性、成分变化时其性能变化的连续性等现象。材料制备技术材料制备技术2009-12-1 粘度对陶瓷的烧成工艺及高温性能的影响粘度对陶瓷的

22、烧成工艺及高温性能的影响。 温度温度，粘度，粘度，（指数关系），（指数关系） 加入调整剂，如加入调整剂，如Na2O，PbO等，可以使等，可以使Si-O网络破裂，粘度网络破裂，粘度；而加入；而加入Al2O3又可将破断网络又可将破断网络“缝合缝合”，使粘度回升。，使粘度回升。 玻璃的膨胀系数对陶瓷材料的影响玻璃的膨胀系数对陶瓷材料的影响。 例如，加入氧化物调整剂，可使其膨胀系数剧增。例如，加入氧化物调整剂，可使其膨胀系数剧增。 玻璃的导热系数比同成分的晶态小，且玻璃的导热系数比同成分的晶态小，且随温度升高，导入系数随温度升高，导入系数略有上升略有上升，而晶体导热系数随温度上升而下降，所以，而晶体导

23、热系数随温度上升而下降，所以，陶瓷是陶瓷是热的不良导体热的不良导体。 玻璃的化学温度性与玻璃的化学成分、温度及腐蚀时间有关玻璃的化学温度性与玻璃的化学成分、温度及腐蚀时间有关，SiO2-Al2O3-B2O3玻璃化学稳定性最好。玻璃化学稳定性最好。 玻璃的力学性能是玻璃的力学性能是硬度大、脆性也大硬度大、脆性也大。材料制备技术材料制备技术2009-12-1（3）气相）气相v 各种陶瓷材料中各种陶瓷材料中气孔的含量差别很大气孔的含量差别很大，可以在，可以在090%之间变化，一般为之间变化，一般为510%（体积比）。（体积比）。v 分为分为开口气孔开口气孔和和闭口气孔闭口气孔。 开口气孔开口气孔影响

24、影响材料材料透气性透气性、真空致密性真空致密性、催化反应表面催化反应表面活性活性和和化学腐蚀性化学腐蚀性。v 还使陶瓷材料还使陶瓷材料导热率下降导热率下降，介电损耗增大介电损耗增大、抗电击穿抗电击穿强度降低强度降低。v 气孔还是气孔还是应力集中的地方应力集中的地方，并且有可能直接发展成为，并且有可能直接发展成为裂纹，将使材料强度大大降低。裂纹，将使材料强度大大降低。v 因光线散射而使陶瓷的因光线散射而使陶瓷的透明度降低透明度降低。材料制备技术材料制备技术2009-12-1v 另一方面，另一方面，制备比重小、绝热性好的陶瓷制备比重小、绝热性好的陶瓷，则希望，则希望含有尽含有尽可能多的、大小一致、

25、分布均匀的气孔可能多的、大小一致、分布均匀的气孔。v 气孔相可以通过气孔相可以通过显微镜测定显微镜测定，对于很小的气孔，则可以用，对于很小的气孔，则可以用X射线小角散射法测定射线小角散射法测定。材料制备技术材料制备技术2009-12-1（4）结论）结论v陶瓷材料几乎都是由一种或多种晶体组成。陶瓷材料几乎都是由一种或多种晶体组成。v晶体周围通常都被玻璃体包围着，有时在晶体周围通常都被玻璃体包围着，有时在晶体内或晶界外还有气孔。晶体内或晶界外还有气孔。v由不同种类、不同数量、不同形状和分布由不同种类、不同数量、不同形状和分布的晶体相、玻璃相和气相就组成了具有各的晶体相、玻璃相和气相就组成了具有各种

26、物理和化学性能的陶瓷材料。种物理和化学性能的陶瓷材料。材料制备技术材料制备技术2009-12-16. 传统陶瓷的制备工艺传统陶瓷的制备工艺v 坯料制备坯料制备v 成型成型v 烧结烧结材料制备技术材料制备技术2009-12-1（1）传统陶瓷的原料）传统陶瓷的原料可塑性原料可塑性原料是一种含水的硅酸盐矿是一种含水的硅酸盐矿物。物。具有独特的可塑性和结具有独特的可塑性和结合性。合性。非可塑性原料非可塑性原料化学成分为化学成分为SiO2，在加热过程中会发生晶在加热过程中会发生晶型的转变。型的转变。非可塑性原料非可塑性原料属于网架状硅酸盐结构属于网架状硅酸盐结构起到高温热塑作用与高起到高温热塑作用与高温

27、胶结作用，防止高温温胶结作用，防止高温变形。变形。构成瓷的玻璃基质。构成瓷的玻璃基质。石英石英长石长石黏土黏土材料制备技术材料制备技术2009-12-1 起起塑化和结合塑化和结合作用，赋予坯料以作用，赋予坯料以塑性和注浆成形性能塑性和注浆成形性能，保证干坯强度和烧结后的各种使用性能。保证干坯强度和烧结后的各种使用性能。 是是成形能够进行的基础成形能够进行的基础，也是黏土质陶瓷的成瓷基础。，也是黏土质陶瓷的成瓷基础。 降低坯体的黏性，提高液相黏度，降低坯体的黏性，提高液相黏度，防止高温变形防止高温变形，冷却，冷却后在瓷坯中起后在瓷坯中起骨架作用骨架作用。材料制备技术材料制备技术2009-12-1

28、（2）坯料的制备）坯料的制备v 坯料坯料是指将陶瓷原料经是指将陶瓷原料经挑选、破碎挑选、破碎等工序后，进行配等工序后，进行配料，再经料，再经混合、细磨混合、细磨等工序后得到的等工序后得到的具有成型性能具有成型性能的的多组多组分混合物分混合物。v 坯料制备一般包括坯料制备一般包括配料配料和和坯料混合制备坯料混合制备两部分。两部分。根据含水量不同，坯料分为三类：根据含水量不同，坯料分为三类：注浆料、可塑料和压制粉料注浆料、可塑料和压制粉料。材料制备技术材料制备技术2009-12-1在坯科制备过程中质量应符合下列要求：在坯科制备过程中质量应符合下列要求：v (a)坯料的成分应和配方一致，不能有杂质混

29、入。坯料的成分应和配方一致，不能有杂质混入。v (b)各种组分混合要均匀，包括主要原料、水分和塑化剂各种组分混合要均匀，包括主要原料、水分和塑化剂等在坯料中都应均匀分布，否则会出现组分偏析，从而影等在坯料中都应均匀分布，否则会出现组分偏析，从而影响产品质量。响产品质量。v (c)各组分的颗粒度要符合要求以减少成型和干燥过程各组分的颗粒度要符合要求以减少成型和干燥过程中的废品。中的废品。v (d)可塑和注浆成型用的坯料中空气含量应尽量减少，以可塑和注浆成型用的坯料中空气含量应尽量减少，以免降低坯体的强度和产品的机电性能。免降低坯体的强度和产品的机电性能。材料制备技术材料制备技术2009-12-1

30、v 对可塑坯料的要求：对可塑坯料的要求：在含水量低的情况下有良好的可在含水量低的情况下有良好的可塑性，同时坯料中各种原料与水分应该混合均匀以及塑性，同时坯料中各种原料与水分应该混合均匀以及含空气量少。含空气量少。材料制备技术材料制备技术2009-12-1流程一流程一流程二流程二材料制备技术材料制备技术2009-12-1流程三流程三流程四流程四材料制备技术材料制备技术2009-12-1 对注浆坯料的要求：对注浆坯料的要求：在含水量较低的情况下具有良好的在含水量较低的情况下具有良好的流动性、悬浮性与稳定性，料浆中各种原料与水分均匀流动性、悬浮性与稳定性，料浆中各种原料与水分均匀混合，而且料浆具有良

31、好的渗透性。混合，而且料浆具有良好的渗透性。 这些性能主要通过这些性能主要通过调整坯料配方和加入合适的电解质调整坯料配方和加入合适的电解质来来解决。解决。材料制备技术材料制备技术2009-12-1材料制备技术材料制备技术2009-12-1 压制坯料的含水量低，对原料塑性要求不高，但是压制坯料的含水量低，对原料塑性要求不高，但是要求要求粉料具有良好的流动性粉料具有良好的流动性。 必须采用合理的工艺手段进行必须采用合理的工艺手段进行造粒造粒： 普通造粒法普通造粒法 加压造粒法加压造粒法 喷雾造粒法喷雾造粒法材料制备技术材料制备技术2009-12-1（3）成形）成形将制备好的坯料用各种不同的方法制成

32、将制备好的坯料用各种不同的方法制成具有一定具有一定形状和尺寸形状和尺寸的坯件（生泥）。的坯件（生泥）。v 成形方法分为三类：成形方法分为三类：。材料制备技术材料制备技术2009-12-1：加入水份或塑化剂，将坯料混合，一般控制含水：加入水份或塑化剂，将坯料混合，一般控制含水量在量在1629%，制成有塑性的料团制成有塑性的料团，然后通过各种成型机，然后通过各种成型机械进行挤压、滚压和塑压成型。械进行挤压、滚压和塑压成型。 塑性成型除雕塑、压坯和旋压等传统方法外，还有滚压塑性成型除雕塑、压坯和旋压等传统方法外，还有滚压成型、挤压、车坯成型、塑压成型、注塑成型、轧膜成成型、挤压、车坯成型、塑压成型、

33、注塑成型、轧膜成型等。型等。材料制备技术材料制备技术2009-12-1 将将含有一定水分的浆料含有一定水分的浆料浇注在预先准备的模具中而得到浇注在预先准备的模具中而得到坯体的一种成型方法。坯体的一种成型方法。 成形过程分为两个阶段：成形过程分为两个阶段：吸浆成坯阶段吸浆成坯阶段和和巩固脱模阶段巩固脱模阶段。 浆料含水量一般在浆料含水量一般在3035%，根据脱水工艺的不同，分为，根据脱水工艺的不同，分为空心注浆和实心注浆两种成型方法。空心注浆和实心注浆两种成型方法。材料制备技术材料制备技术2009-12-1空心注浆法空心注浆法将泥浆注入模型，待泥浆在模型中停留一段时间形成将泥浆注入模型，待泥浆在

34、模型中停留一段时间形成所需的注件后，所需的注件后，倒出多余的泥浆倒出多余的泥浆而形成空心注件的成型方法。而形成空心注件的成型方法。材料制备技术材料制备技术2009-12-1实心注浆法实心注浆法泥浆注入两石膏模面之间的空穴中，泥浆被模型与模芯泥浆注入两石膏模面之间的空穴中，泥浆被模型与模芯的工作面吸水，由于泥浆中的水分不断被吸收而形成坯泥，注入的泥浆的工作面吸水，由于泥浆中的水分不断被吸收而形成坯泥，注入的泥浆面会不断的下降，因此，面会不断的下降，因此，注浆时必须陆续地补充泥浆注浆时必须陆续地补充泥浆，直到空穴中的泥，直到空穴中的泥浆全部变成坯件为止。浆全部变成坯件为止。材料制备技术材料制备技术

35、2009-12-1：它是将还有少量水分和添加剂的粉料，在金属模：它是将还有少量水分和添加剂的粉料，在金属模具中具中用较高的压力压制成型用较高的压力压制成型的工艺。的工艺。 分为干压和半干压成型。分为干压和半干压成型。 新型压制成型方法新型压制成型方法等静压成型等静压成型 ：利用液体或气体的：利用液体或气体的不可压缩性和均匀传递压力的特性不可压缩性和均匀传递压力的特性来实现来实现均匀施压均匀施压成型成型的工艺。的工艺。 特点：特点：具有结构均匀，坯体密度大，生坯强度高，制品具有结构均匀，坯体密度大，生坯强度高，制品尺寸精确，烧成收缩小，可不用干燥直接上釉或烧成，尺寸精确，烧成收缩小，可不用干燥直

36、接上釉或烧成，等优点。等优点。材料制备技术材料制备技术2009-12-1（4）坯体干燥）坯体干燥是借助热能使坯料中的水分汽化，并由干燥介质带走是借助热能使坯料中的水分汽化，并由干燥介质带走的过程。的过程。v 这个过程是坯料和干燥介质之间的传热传质过程。对这个过程是坯料和干燥介质之间的传热传质过程。对注浆注浆成型的坯件成型的坯件来说，干燥过程尤显重要。来说，干燥过程尤显重要。材料制备技术材料制备技术2009-12-1只有收缩水的蒸发，没有气孔形成，脱水时粘土颗粒互相接近，收缩急剧进行，此时制品减小的体积等于除去水分的体积。不仅有收缩水的排除，还有气孔水的排除，即水分排除时，既产生坯体收缩，又在坯

37、体中产生部分气孔。收缩停止。除去水分的体积等于形成气孔的体积。第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段材料制备技术材料制备技术2009-12-1 根据使坯体水分蒸发所必需获取热能形式的不同，干燥根据使坯体水分蒸发所必需获取热能形式的不同，干燥方法可分为：方法可分为： 热空气干燥热空气干燥 辐射干燥辐射干燥 微波干燥微波干燥材料制备技术材料制备技术2009-12-1（5）上釉）上釉v 釉是附着于陶瓷坯体表面的釉是附着于陶瓷坯体表面的连续玻璃质层连续玻璃质层，具有与玻璃相，具有与玻璃相类似的物理与化学性质。类似的物理与化学性质。v 正确配合釉层可增加陶瓷的正确配合釉层可增加陶瓷的强度强度与

38、与表面硬度表面硬度。v 施釉方法可以分为浸釉法、喷釉法、浇釉法、刷釉法。施釉方法可以分为浸釉法、喷釉法、浇釉法、刷釉法。材料制备技术材料制备技术2009-12-1（6）烧结）烧结v 随着温度的上升和时间的延长，固体颗粒随着温度的上升和时间的延长，固体颗粒相互键联相互键联，晶粒晶粒长大长大，空隙空隙(气孔气孔)和晶界渐趋减少和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其，通过物质的传递，其总体积收缩总体积收缩，密度增加密度增加，最后成为坚硬的具有某种显微结，最后成为坚硬的具有某种显微结构的多晶烧结体，这种现象称为构的多晶烧结体，这种现象称为。：减少成型体中气孔，增强颗粒之间结合，提：减少成型体中气孔，增强颗粒之间结合，提高机械强度。高机械强度。v 烧结分为烧结分为固相烧结固相烧结和和液相烧结。液相烧结。材料制备技术材料制备技术2009-12-1在煅烧过程中有较多的液相生成的烧结在煅烧过程中有较多的液相生成的烧结 过程。过程。：使瓷体致密化的驱动力来自于细小固体颗：使瓷体致密化的驱动力来自于细小固体颗粒间液相的毛细管压力。粒间液相的毛细管压力。：起始粒度、烧结温度、液相对固相的：起始粒度、烧结温度、液相对固相的润湿能力。润湿能力。 一般而言，细颗粒有利于烧结，提高温度对致密化有利，固一般而言，细颗粒有利于烧结，提高温度对致密化有利，固-液相间