陶瓷工艺学综合实验

1、陶瓷工艺设计性综合实验陶瓷工艺设计性综合实验 题目：题目： 陶瓷陶瓷坯料配方设计、试样制备及其性能测试坯料配方设计、试样制备及其性能测试指导老师：任指导老师：任 强王强王 莹莹实验老师：何选盟实验老师：何选盟 2013年年9月月3日日21 实验目的实验目的通过陶瓷工艺设计性综合实验，达到以下目的：通过陶瓷工艺设计性综合实验，达到以下目的：（1）深刻常用陶瓷原料在陶瓷坯料中的作用；）深刻常用陶瓷原料在陶瓷坯料中的作用；（2）掌握坯料配方设计和实验研究方法；）掌握坯料配方设计和实验研究方法；（3）掌握实验技能，提高动手能力；）掌握实验技能，提高动手能力；（4）提高分析问题和解决问题的能力；）提高分

2、析问题和解决问题的能力；（5）为毕业论文实验、进一步深造或从事专业技术）为毕业论文实验、进一步深造或从事专业技术工作奠定良好的基础。工作奠定良好的基础。32 实验整体安排实验整体安排（1）查资料，进行坯体配方设计和计算，）查资料，进行坯体配方设计和计算， 完成实验方案设计报告完成实验方案设计报告。 （每人（每人1份、份、10月月27日交日交1C306或或502A）（2）实验过程（完成）实验过程（完成8个实验项目）个实验项目） 坯料制备、压制成型、收缩率测定、吸水率测定、坯料制备、压制成型、收缩率测定、吸水率测定、试样烧成、抗弯强度测定、泥浆稀释、注浆成型试样烧成、抗弯强度测定、泥浆稀释、注浆成

3、型（3）完成实验总结报告完成实验总结报告（1周）周）43 实验方案设计报告格式要求实验方案设计报告格式要求（1）封面要求：（打印）封面要求：（打印） 见见would文档文档（2）正文格式要求（打印）正文格式要求（打印） 见见would文档文档54 实验方案设计依据实验方案设计依据（1）在传统陶瓷范围内选择设计配方）在传统陶瓷范围内选择设计配方 瓷质瓷质墙地砖、日用瓷墙地砖、日用瓷 、卫生陶瓷、卫生陶瓷配方配方（2）参考文献来源（）参考文献来源（2000年以后的年以后的） 教材、专业参考书、图书馆科技阅览室陶瓷教材、专业参考书、图书馆科技阅览室陶瓷杂志、杂志、图书馆期刊网数据库图书馆期刊网数据库

4、，总量不少于，总量不少于5篇篇 配方来源文献配方来源文献打印或复印附于最后打印或复印附于最后。（3）实验设备）实验设备6实验原料的化学组成（实验原料的化学组成（wt%wt%）原料原料SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3TiOTiO2 2CaOCaOMgOMgOK K2 2O ONaNa2 2O O烧失量烧失量石英石英98.598.50.70.70.10.10.10.1- -0.30.30.30.3长石长石64.364.318.918.90.10.1- -0.60.60.20.213.713.72.12.10.50.5生砂石生砂石44.244.239.539.5

5、0.20.20.10.10.20.2- - - -15.815.8滑石粉滑石粉62.062.00.40.40.10.1- -1.51.530.530.5- - -5.55.5洪江土洪江土49.549.534.434.40.40.40.30.30.10.11.21.20.40.413.313.3苏州土苏州土46.4346.4339.8739.870.500.500.320.320.100.1012.3012.30（4）原材料化学组成）原材料化学组成75 配方设计注意配方设计注意 根据参考文献配方化学组成及实验室原料化学组成、根据参考文献配方化学组成及实验室原料化学组成、参考参考P120例例6，计

6、算出实验配方（本设计报告的核心内容），计算出实验配方（本设计报告的核心内容）5.1粘土粘土 软质：硬度低，可塑性、结合性好，杂质较多，软质：硬度低，可塑性、结合性好，杂质较多， 成泥后干燥收缩率大，烧后白度低。成泥后干燥收缩率大，烧后白度低。 苏州土、洪江土、（实验室提供）苏州土、洪江土、（实验室提供）等。等。 硬质：硬度较高，可塑性、结合性较差，杂质少，硬质：硬度较高，可塑性、结合性较差，杂质少， 干燥收缩率小，烧后白度高。干燥收缩率小，烧后白度高。 实验室提供大同土（生砂石）实验室提供大同土（生砂石）。8粘土在陶瓷坯料中的作用粘土在陶瓷坯料中的作用：（1）赋予坯料以可塑性或结合性。保证成型

7、性能及）赋予坯料以可塑性或结合性。保证成型性能及 泥浆稳定性。泥浆稳定性。强可塑性粘土一般强可塑性粘土一般小于小于15%（2）赋予以一定的干燥强度。保证后续工序顺利进行）赋予以一定的干燥强度。保证后续工序顺利进行（3）构成坯体的主体，）构成坯体的主体，总量一般总量一般50左右左右。（4）烧成过程中转化为莫来石等铝硅化合物，构成坯）烧成过程中转化为莫来石等铝硅化合物，构成坯 体和材料的骨架。体和材料的骨架。95.2 长石长石 钾、钠长石，钾、钠长石，K2O（Na2O）Al2O36SiO2 硬度莫氏硬度莫氏 56级；无可塑性，瘠性原料。级；无可塑性，瘠性原料。 钾长石：肉红色透明感岩石；钾长石：肉

8、红色透明感岩石； 熔融温度熔融温度12001220，高温黏度较大，对黏土和，高温黏度较大，对黏土和 石英的溶解能力较低。石英的溶解能力较低。 钠长石钠长石 ：淡肉红色略白色透明感岩石；：淡肉红色略白色透明感岩石； 熔融温度熔融温度11801200，高温黏度较小，对黏土和，高温黏度较小，对黏土和 石英的溶解能力较高。石英的溶解能力较高。10长石在坯料中的作用：长石在坯料中的作用：（1）约）约1000长石开始熔融，液相填充于固相颗粒长石开始熔融，液相填充于固相颗粒之间，提高坯体的致密度，冷却后转化为玻璃相与固之间，提高坯体的致密度，冷却后转化为玻璃相与固相颗粒牢固结合，提高产品的强度、透明度等性能

9、。相颗粒牢固结合，提高产品的强度、透明度等性能。（2）溶解黏土和长石，在液相中析出晶须状莫来石）溶解黏土和长石，在液相中析出晶须状莫来石晶体，提高产品的强度、热稳定性等。晶体，提高产品的强度、热稳定性等。（3）降低干燥收缩，提高干燥速度。）降低干燥收缩，提高干燥速度。（4）降低烧成温度。）降低烧成温度。 实验室提供山西闻喜长石引入量实验室提供山西闻喜长石引入量20%40%115.3 石英石英 理论组成：理论组成：SiO2 ；熔点：；熔点：1713； 硬度：莫氏硬度：莫氏7级；白色块状或砂状，瘠性原料。级；白色块状或砂状，瘠性原料。 晶型转变：晶型转变： - -石英石英 - -石英（石英（573

10、573）V V0.820.82 实验室提供河南石英砂引入量实验室提供河南石英砂引入量20%40%12石英在陶瓷坯料中的作用：石英在陶瓷坯料中的作用：（1）高温下部分溶解于液相，提高液相的高温黏度，）高温下部分溶解于液相，提高液相的高温黏度，未熔石英颗粒与黏土转化物一起构成坯体骨架，防止未熔石英颗粒与黏土转化物一起构成坯体骨架，防止产品变形。产品变形。（2）对产品的力学性能影响较大，合理的颗粒度能）对产品的力学性能影响较大，合理的颗粒度能够提高强度，否则降低强度。够提高强度，否则降低强度。（3）降低干燥收缩，提高干燥速度。）降低干燥收缩，提高干燥速度。（4）提高烧成温度。）提高烧成温度。136

11、实验过程实验过程（1）原料处理（粉碎机或研钵）原料处理（粉碎机或研钵） （颗粒小于（颗粒小于1mm或全部通过或全部通过20目筛）目筛）（2）配料、球磨、烘干、造粒）配料、球磨、烘干、造粒 配料量配料量 300g（3）成型）成型 按模具尺寸、每个按模具尺寸、每个7g原料成型试样原料成型试样33个以上，个以上，测试烧结温度范围用测试烧结温度范围用20个，按烧成温度烧成个，按烧成温度烧成10个。个。1420目 实验流程实验流程配料配料300g+0.5%减水剂料:球:水=1:2:0.6球磨球磨过筛过筛80目烘干烘干研磨过筛研磨过筛喷水喷水造粒造粒陈腐陈腐过筛过筛40目压制成型压制成型烧成温度测定烧成温

12、度测定试样烧成试样烧成性能测试性能测试15（4）烧成过程的变化及烧成温度的确定）烧成过程的变化及烧成温度的确定 烧成过程的变化烧成过程的变化物理变化：体积收缩至稳定，气孔率大变小至物理变化：体积收缩至稳定，气孔率大变小至 很小稳定，强度增大，密度增大。很小稳定，强度增大，密度增大。化学变化：高岭土化学变化：高岭土莫来石、无定形铝硅化合莫来石、无定形铝硅化合 物、液相物、液相 长石长石 液相、析出二次莫来石液相、析出二次莫来石 石英石英 液相、石英液相、石英16 烧成温度的确定烧成温度的确定 烧成温度：达到性能要求所需的热处理温度。烧成温度：达到性能要求所需的热处理温度。 瓷化温度：气孔率最小、

13、密度最大时的温度（范围）瓷化温度：气孔率最小、密度最大时的温度（范围） 此时强度最大此时强度最大 确定方法：测定不同温度小收缩率、气孔率（吸水率）确定方法：测定不同温度小收缩率、气孔率（吸水率） 作温度收缩率，温度吸水率图作温度收缩率，温度吸水率图 （设计升温曲线、取样温度点）（设计升温曲线、取样温度点）17温度18（5）在烧成温度条件下烧成试样）在烧成温度条件下烧成试样10个个（6）力学性能测试）力学性能测试抗弯强度测试，抗弯强度测试， 三点弯曲法。三点弯曲法。抗弯强度测试测定仪抗弯强度测试测定仪 Rf=3PL/2bh2式中：式中：Rf-抗弯强度，抗弯强度，N/m2 P -试样断裂时负荷，试样断裂时负荷，N L -支撑刀口间距，支撑刀口间距，m b -试样断口处宽度，试样断口处宽度， m h -试样断口处厚度，试样断口处厚度， m197 电解质稀释泥浆实验电解质稀释泥浆实验（1）稀释剂：碳酸钠、硅酸钠溶液）稀释剂：碳酸钠、硅酸钠溶液（2）定量泥浆，加入等体积不同浓度稀释剂，）定量泥浆，加入等体积不同浓度稀释剂，（3）恩氏粘度计测试相对粘度；）恩氏粘度计测试相对粘度；（4）确定最佳