陶瓷工艺学第二章坯料复习课程

1、陶瓷工艺学第二章坯料 长石质瓷长石质瓷 绢云母质瓷绢云母质瓷 骨灰瓷骨灰瓷 镁质瓷镁质瓷第一节第一节 坯料的类型坯料的类型1 1、长石质瓷、长石质瓷 属长石属长石石英石英高岭土为主的三组分配料。高岭土为主的三组分配料。 一一般烧成温度在般烧成温度在12501250 -1350-1350。岩相组成岩相组成（T1450T1450 ） 玻璃相玻璃相5060%5060%，莫来石，莫来石 10-20% 10-20% ，残余石英，残余石英 8-8-12% 12% ，方石英，方石英 6-10%6-10%。 长石质瓷白度高；具有半透明性；烧长石质瓷白度高；具有半透明性；烧成温度在成温度在1250 以上的长石质

2、瓷，成瓷后以上的长石质瓷，成瓷后，不透气，吸水率低，瓷质坚硬，断面呈，不透气，吸水率低，瓷质坚硬，断面呈光泽的贝壳状，机械强度高，化学稳定性光泽的贝壳状，机械强度高，化学稳定性好。好。 瓷的特点瓷的特点淄博长石质瓷淄博长石质瓷 由于配料中粘土含量高，所以坯料的可塑性好，易由于配料中粘土含量高，所以坯料的可塑性好，易于成型。于成型。 玻璃相含量高，但由于玻璃相为钾玻璃，烧成温度玻璃相含量高，但由于玻璃相为钾玻璃，烧成温度范围宽。其熔体的高温粘度大，高温粘度系数小，尽范围宽。其熔体的高温粘度大，高温粘度系数小，尽管玻璃熔体含量大，但出现速度慢且粘度大，所以，管玻璃熔体含量大，但出现速度慢且粘度大，

3、所以，高温变形小，烧成容易控制。高温变形小，烧成容易控制。 产品一般做日用瓷，餐，茶，酒具，工艺美术瓷，产品一般做日用瓷，餐，茶，酒具，工艺美术瓷，要求性能不高的工业瓷。要求性能不高的工业瓷。工艺性能工艺性能 2 2、绢云母质瓷、绢云母质瓷 绢云母绢云母KAlKAl2 2(AlSi)(AlSi)4 4O O1010(OH)(OH)2 2nHnH2 2O+SiOO+SiO2 2 作为熔剂。作为熔剂。 绢云母通过瓷石引入。瓷石原料熔融后粘度高。绢云母通过瓷石引入。瓷石原料熔融后粘度高。原因：原因：含石英，石英溶于液相提高液相的高温粘度；含石英，石英溶于液相提高液相的高温粘度；绢云母可分解为玻璃相和

4、白榴石，具有长石的特性。绢云母可分解为玻璃相和白榴石，具有长石的特性。岩相组成岩相组成瓷的特点瓷的特点石英，方石英，莫来石，玻璃相。石英，方石英，莫来石，玻璃相。 半透明性好，瓷体中熔体含量高；半透明性好，瓷体中熔体含量高； 相同烧成条相同烧成条件下，烧成温度低，石英颗粒细，易熔；还原焰烧件下，烧成温度低，石英颗粒细，易熔；还原焰烧成，瓷质白里泛青。成，瓷质白里泛青。工艺性能工艺性能绢云母质瓷的成瓷范围：绢云母质瓷的成瓷范围： 绢云母绢云母3050%3050%，石英，石英 1525% 1525% ，高岭土，高岭土 303050%50%，其它，其它510% 510% 。 实际配方：瓷石实际配方：

5、瓷石7030%7030%，高岭土，高岭土3070% 3070% 。绢云母可形成莫来石，且形成莫来石温度较低而量绢云母可形成莫来石，且形成莫来石温度较低而量多，具有粘土的特征，具有一定的塑性。随绢云母含多，具有粘土的特征，具有一定的塑性。随绢云母含量不同烧成温度不同，一般在量不同烧成温度不同，一般在1300135013001350。 烧成用还原焰，成瓷后色调柔和。烧成用还原焰，成瓷后色调柔和。3 3、磷酸盐质瓷（骨灰瓷、骨质瓷）、磷酸盐质瓷（骨灰瓷、骨质瓷） 以骨灰（磷酸盐），高岭土，长石，石英配料。以骨灰（磷酸盐），高岭土，长石，石英配料。 岩相组成岩相组成 玻璃相玻璃相40%， -Ca3（P

6、O4）240%，Ca-长石长石20%，少量的方石英，气孔，莫来石。，少量的方石英，气孔，莫来石。 主要化学成分：主要化学成分：P2O5，SiO2，Al2O3，CaO。其。其中的中的CaO ，P2O5由骨灰引入。由骨灰引入。 化学组成化学组成 配方配方坯式的大致范围坯式的大致范围 1.979.08 SiO2 1.158.3RO Al2O3 0.352.67 P2O5 磷酸盐质瓷磷酸盐质瓷（骨灰瓷、骨质瓷）（骨灰瓷、骨质瓷） 瓷质特点瓷质特点 半透明性好半透明性好 -Ca3（PO4）2 ，Ca-长石晶相与玻璃长石晶相与玻璃相折射率接近，散射不大，所以，在玻璃相不太高的相折射率接近，散射不大，所以，

7、在玻璃相不太高的情况下，具有很好的半透明性。情况下，具有很好的半透明性。 白度高，粘土用量少，白度高，粘土用量少，原料中铁含量极低，且少量原料中铁含量极低，且少量的铁在磷酸盐中以的铁在磷酸盐中以6配位存在，此时铁离子不显色。配位存在，此时铁离子不显色。其白度一般在其白度一般在80 以上。以上。 光泽好，光泽好，采用二次烧成，特别是高温素烧，低温釉采用二次烧成，特别是高温素烧，低温釉烧时，因为釉烧过程中基本无素烧时的化学反应，所烧时，因为釉烧过程中基本无素烧时的化学反应，所以不再有气体排除。以不再有气体排除。机械强度低，热稳定性差机械强度低，热稳定性差。 主要由主要由 -Ca3（PO4）2晶相和

8、晶相和Ca-长石晶相决定（晶相长石晶相决定（晶相的机械强度低，线胀系数大）。的机械强度低，线胀系数大）。工艺特点工艺特点 坯料中瘠性料含量多，需加入一定量的粘土，以保坯料中瘠性料含量多，需加入一定量的粘土，以保证成型性能和生坯的干燥强度。但用量不能太多，否证成型性能和生坯的干燥强度。但用量不能太多，否则，半透明性减弱，失去骨灰瓷的特点。所以需加高则，半透明性减弱，失去骨灰瓷的特点。所以需加高可塑性的粘土。可塑性的粘土。烧成温度范围窄。烧成温度范围窄。 （1 1）在接近烧成温度附近，生成的）在接近烧成温度附近，生成的钙长石钙长石溶于液溶于液相，且速度快，则此时液相急剧增加，导致烧成温度相，且速度

9、快，则此时液相急剧增加，导致烧成温度范围窄，范围窄， （2 2）磷酸盐玻璃磷酸盐玻璃高温粘度小，高温粘度系数大，高温粘度小，高温粘度系数大，导致烧成温度范围窄。导致烧成温度范围窄。 通常采取在烧成温度下延长时间保温，即低温保通常采取在烧成温度下延长时间保温，即低温保温，防止液相增加太快导致制品变形过大。温，防止液相增加太快导致制品变形过大。 4 4、镁质瓷、镁质瓷 滑石质瓷岩相组成滑石质瓷岩相组成晶相晶相: :原顽火辉石为主晶相，少量斜原顽火辉石为主晶相，少量斜顽火辉石和方石英，少量的玻璃相。顽火辉石和方石英，少量的玻璃相。配方配方: :滑石滑石6778%6778%，粘土，粘土1520%152

10、0%，长石长石610%610%。 包括包括滑石质瓷滑石质瓷、镁橄榄石瓷、尖晶石瓷和堇青石瓷。、镁橄榄石瓷、尖晶石瓷和堇青石瓷。 第二节第二节 坯料组成的表示方法坯料组成的表示方法 配料量表示法配料量表示法 化学组成表示方法化学组成表示方法 实验式表示法实验式表示法 示性矿物组成表示法示性矿物组成表示法1 1、配料量表示法、配料量表示法 用原料的质量百分数（或质量）来表示配方组成用原料的质量百分数（或质量）来表示配方组成的方法。的方法。 最常见的表示方法。直观，易记。最常见的表示方法。直观，易记。 石英石英 13% 13% 长石长石 22% 22% 宽城土宽城土 65% 65% 滑石滑石 1%1

11、%2 2、化学组成表示方法、化学组成表示方法 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O I.L 总计总计 63.37 24.87 0.81 1.15 0.32 2.05 1.89 5.54 100 单位：单位：wt 以坯料中的各组成氧化物的质量百分比来表示以坯料中的各组成氧化物的质量百分比来表示配方组成的方法。或称氧化物质量百分比表示法。配方组成的方法。或称氧化物质量百分比表示法。它列出化学组成中对坯体性能起主导作用的它列出化学组成中对坯体性能起主导作用的SiO2和和Al2O3的含量，有害杂质的含量，有害杂质Fe2O3、TiO2的含量，能降低的含量，能降低烧成温度的熔

12、剂如烧成温度的熔剂如K2O、Na2O、CaO、MgO的含量的含量以及灼减量的含量。以及灼减量的含量。这种表示方法的这种表示方法的优点优点是能较准确地表示出坯料的是能较准确地表示出坯料的化学组成，同时能根据其含量多少估计出这个配方化学组成，同时能根据其含量多少估计出这个配方的的烧成温度的高低、收缩大小、产品色泽烧成温度的高低、收缩大小、产品色泽以及其它以及其它性能的大致情况。性能的大致情况。 例如坯料中的例如坯料中的SiO2和和Al2O3含量多，说明坯体的含量多，说明坯体的烧成温度较高，坯体难以烧结和玻化；若坯体中烧成温度较高，坯体难以烧结和玻化；若坯体中K2O和和Na2O的含量多，则坯体易烧结

13、，烧成温度较的含量多，则坯体易烧结，烧成温度较低；如坯料中低；如坯料中Fe2O3和和TiO2 多，则表示其着色氧化物多，则表示其着色氧化物成分多，产品的白度必然下降等等。成分多，产品的白度必然下降等等。 以各种氧化物的摩尔数的比例来表示。以各种氧化物的摩尔数的比例来表示。 2 23 4 (碱性碱性 ) (中性或两性中性或两性=1 ) (酸性酸性) 3 3、化学实验式表示法、化学实验式表示法 化学实验式表示法化学实验式表示法反映了各氧化物之间的相互关反映了各氧化物之间的相互关系，使各类氧化物的组成一目了然，便于识别。此外，系，使各类氧化物的组成一目了然，便于识别。此外，还能估计出有害杂质与降低熔

14、融温度的成分对坯体的还能估计出有害杂质与降低熔融温度的成分对坯体的影响，还能表明其高温化学性能。影响，还能表明其高温化学性能。 习惯上，对陶瓷坯料的实验式，往往取中性氧化物习惯上，对陶瓷坯料的实验式，往往取中性氧化物的摩尔数之总和为的摩尔数之总和为1。( (即即c=1） 0.860K2O 0.120Na2O 0.978Al2O3 0. 082CaO 0.022Fe2O3 0.030MgO 在釉料的实验式中，往往取碱性氧化物的摩尔数的在釉料的实验式中，往往取碱性氧化物的摩尔数的总和为总和为1。（即。（即a+b=1) ) 0.548CaO 0.116MgO 0.664Al2O3 0.151Na2O

15、 0.034Fe2O3 0.185K2O4.150SiO20.4879SiO24 4、示性矿物组成表示法、示性矿物组成表示法 坯料配方组成以纯理论的粘土，石英，长石等坯料配方组成以纯理论的粘土，石英，长石等矿物来表示的方法。矿物来表示的方法。 粘土矿物粘土矿物 63.08% 长石矿物长石矿物 28.62% 石英矿物石英矿物 8.3%普通陶瓷生产中，把使用的各种原料所含的同类矿普通陶瓷生产中，把使用的各种原料所含的同类矿物合并在一起，用粘土、石英、长石三种矿物的质量物合并在一起，用粘土、石英、长石三种矿物的质量百分比计算出来。但这些矿物的种类很多，性质上也百分比计算出来。但这些矿物的种类很多，性

16、质上也有差异，因此只能粗略地反映一些情况。有差异，因此只能粗略地反映一些情况。 从化学组成计算实验式：从化学组成计算实验式： 由实验式计算化学组成：由实验式计算化学组成： 由配料量计算实验式：由配料量计算实验式： 由化学组成计算配料量由化学组成计算配料量 由实验式计算配料量：由实验式计算配料量： 由示性矿物组成计算配料由示性矿物组成计算配料第三节第三节 配料计算配料计算（坯）化学组成（坯）化学组成实验式（坯式）实验式（坯式）示性矿物组成示性矿物组成配料量配料量 （知原料化学组成）（知原料化学组成）1 1、从化学组成计算实验式、从化学组成计算实验式计算步骤计算步骤（1 1）化学组成含灼减成分时，

17、换算为不含灼减的化）化学组成含灼减成分时，换算为不含灼减的化学组成；学组成； （2 2）计算各氧化物的摩尔数；）计算各氧化物的摩尔数； （3 3）计算各氧化物的摩尔数值；）计算各氧化物的摩尔数值； （4 4）将各氧化物的摩尔数值按）将各氧化物的摩尔数值按RORROR2 2O O3 3RORO2 2的顺序的顺序排列为实验式。排列为实验式。例例1：瓷坯的化学组成为：瓷坯的化学组成为组成组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 灼减灼减 总计总计 % 63.37 24.87 0.81 1.15 0.32 2.05 1.89 5.54 100 求瓷坯的实验式。求瓷坯的实

18、验式。 解解（1）将该瓷坯的化学组成）将该瓷坯的化学组成换算为不含灼减换算为不含灼减的化学组成百分数。的化学组成百分数。 组成组成 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总计总计 % 67.09 26.33 0.8575 1.217 0.3388 2.170 2.001 100（2）将各氧化物百分数除以各氧化物的摩尔质量，得到各氧化）将各氧化物百分数除以各氧化物的摩尔质量，得到各氧化物物 的摩尔数。的摩尔数。 摩尔数摩尔数 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O mol 1.16 0.2583 0.0054 0.0217 0.0084

19、0.0230 0.0323 （3）将中性氧化物的摩尔总数算出：）将中性氧化物的摩尔总数算出： 0.2583+0.0054 = 0.2637（4）用）用0.2637分别除各氧化物的摩尔数，得到一套以分别除各氧化物的摩尔数，得到一套以R2O3系数系数为为 1的各个氧化物的系数的各个氧化物的系数氧化物氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 系数系数 4.232 0.9795 0.0205 0.0823 0.0319 0.0872 0.1224（5）将所得的氧化物的系数按规定的顺序排列，得实验式。）将所得的氧化物的系数按规定的顺序排列，得实验式。 4.232 SiO

20、2 0.9795 Al2O3 0.0205 Fe2O3 0.0872 K2O 0.1224 Na2O 0.0823 CaO 0.0319 MgO2 2、由实验式计算化学组成、由实验式计算化学组成步骤步骤 （1 1）实验式中各氧化物的摩尔数分别乘以各该氧）实验式中各氧化物的摩尔数分别乘以各该氧化物的摩尔质量，得到氧化物的质量。化物的摩尔质量，得到氧化物的质量。 （2 2）计算各氧化物的质量之和。）计算各氧化物的质量之和。 （3 3）分别用各氧化物的质量除以各氧化物质量之）分别用各氧化物的质量除以各氧化物质量之和，得到各氧化物所占质量的百分数。和，得到各氧化物所占质量的百分数。例例2：瓷胎实验式为

21、：瓷胎实验式为：4.033SiO20.928 Al2O3 0.018 Fe2O30.088 CaO 0.010 MgO 0.077 Na2O0.120 K2O解：解：(1)计算各氧化物的质量及总和计算各氧化物的质量及总和 ;氧化物氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总计总计 质量质量 242.4 100.1 2.875 4.937 0.403 11.3 4.747 366.8(2)计算各氧化物所占的质量百分数即为各氧化物的化计算各氧化物所占的质量百分数即为各氧化物的化学组成学组成 组成组成 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2

22、O 总和总和 % 66.09 27.29 0.78 1.364 0.1099 3.081 1.301 100.003 3、由配料量计算实验式、由配料量计算实验式 步骤步骤（1 1）知道所用的各种原料的化学组成，并换算为不含）知道所用的各种原料的化学组成，并换算为不含灼减的化学百分组成；灼减的化学百分组成； （2 2）将每种原料的配料量（质量）乘以各氧化物的百）将每种原料的配料量（质量）乘以各氧化物的百分数，即得各种氧化物的质量；分数，即得各种氧化物的质量； （3 3）将各种原料中共同氧化物加在一起，得到坯料中）将各种原料中共同氧化物加在一起，得到坯料中各氧化物的总质量；各氧化物的总质量； （4

23、 4）用各氧化物的质量除以各氧化物的摩尔质量，得）用各氧化物的质量除以各氧化物的摩尔质量，得到各氧化物的摩尔数；到各氧化物的摩尔数； （5 5）各氧化物的摩尔数除以中性氧化物的摩尔总数，）各氧化物的摩尔数除以中性氧化物的摩尔总数，得到一系列以中性氧化物系数为得到一系列以中性氧化物系数为 1 1 的一套各氧化物的的一套各氧化物的摩尔系数；摩尔系数；（6 6）按规定的顺序排列各种氧化物，得到所要求的实）按规定的顺序排列各种氧化物，得到所要求的实验式。验式。例例3：坯料配料量为：坯料配料量为： 石英石英13% 长石长石22% 宽城土宽城土65% 滑石滑石1%。 求此坯料的实验式。求此坯料的实验式。

24、解解 (1)将原料的化学组成换算为不含灼减的，如表将原料的化学组成换算为不含灼减的，如表2-25所所示。示。 (2)计算各种原料中每种氧化物的含量，并求每种氧化计算各种原料中每种氧化物的含量，并求每种氧化物物 的总质量，列表。的总质量，列表。氧化物氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 石英石英 12.81 0.094 0.035 0.048 0.033 长石长石 14.47 4.28 0.16 0.04 1.98 1.07 宽城土宽城土 42.09 21.61 0.22 0.34 0.31 0.34 0.085 滑石滑石 0.64 0.013 0.0015

25、 0.033 0.31 总和总和 70.01 25.997 0.4165 0.461 0.653 2.32 1.155(3)各种氧化物的质量除以该氧化物的摩尔质量，得到每种氧各种氧化物的质量除以该氧化物的摩尔质量，得到每种氧化物的摩尔数。化物的摩尔数。 氧化物氧化物 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 摩尔数摩尔数 1.1649 0.2551 0.0026 0.0082 0.0162 0.0246 0.0186(4)计算出中性氧化物的摩尔数总和计算出中性氧化物的摩尔数总和 0.2551+0.0026= 0.2577(5)用各种氧化物的摩尔数除以用各种氧化物的摩尔

26、数除以0.2577，得到各氧化物的摩尔系，得到各氧化物的摩尔系数数 。氧化物氧化物 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 系数系数 4.5204 0.9899 0.0101 0.0318 0.0629 0.0955 0.0722(6)将各氧化物按规定的顺序排列，得到坯料的实验式。将各氧化物按规定的顺序排列，得到坯料的实验式。0.0955 K2O 0.0722 Na2O 0.0318 CaO 0.0629 MgO 0.9899 Al2O30.0101 Fe2O34.5204 SiO24 4、由化学组成计算配料量、由化学组成计算配料量（1）将原料的化学组成换算成不含烧

27、失量的化学组成；）将原料的化学组成换算成不含烧失量的化学组成；（2）列表用化学组成满足法进行配料计算；）列表用化学组成满足法进行配料计算；（3）将计算所得到的配料质量分数，按原料组成中本）将计算所得到的配料质量分数，按原料组成中本来含有烧失量在内的原料配料质量分数。来含有烧失量在内的原料配料质量分数。（4）在计算的过程中，可根据原料性质和成形的要求，）在计算的过程中，可根据原料性质和成形的要求，参照生产经验先确定一二种原料的用量参照生产经验先确定一二种原料的用量(如粘土、膨润如粘土、膨润土土)，再按满足坯料化学组成的要求逐个计算每种原料，再按满足坯料化学组成的要求逐个计算每种原料的用量。在计算

28、过程中要明确每种氧化物主要由哪种原的用量。在计算过程中要明确每种氧化物主要由哪种原料来提供。料来提供。步骤步骤化学化学组成组成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2O+Na2O灼烧灼烧减量减量耐热瓷坯耐热瓷坯68.5121.202.750.824.351.86膨润土膨润土72.3214.110.782.13.132.704.65粘土粘土58.4828.400.800.330.510.3111.16镁质粘土镁质粘土66.912.840.8322.361.206.35长石长石63.2621.190.580.130.1314.41石英石英99.450.240.31碳酸钙碳酸钙56.044.0氧

29、化铁氧化铁93例：某厂的耐热瓷坯料及原料的化学组成如下表例：某厂的耐热瓷坯料及原料的化学组成如下表 ：试计算此耐热瓷坯料的配料量。试计算此耐热瓷坯料的配料量。解解将原料化学组成中带有将原料化学组成中带有“灼减量灼减量”者换算成为者换算成为不不含灼减量含灼减量的各氧化物的质量分数。的各氧化物的质量分数。 将坯料组成中将坯料组成中有灼减量有灼减量也同样换算成为也同样换算成为不含灼不含灼减量减量的各氧化物质量分数组成。的各氧化物质量分数组成。 上述原料经换算后，原料化学组成的质量分数上述原料经换算后，原料化学组成的质量分数组成见下表组成见下表(K2O、Na2O以合量计以合量计) 。化学组成化学组成S

30、iO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2O+Na2O总计总计膨润土膨润土75.814.800.822.213.282.8499.75粘土粘土65.60 31. 900.900.370.570.3599.69镁质粘土镁质粘土71.53.030.8823.801.28100.49碳酸钙碳酸钙100100列表用化学组成满足法进行配料计算，其坯料中膨列表用化学组成满足法进行配料计算，其坯料中膨润土用量规定不超过润土用量规定不超过5，暂定为，暂定为4%，计算过程如下。，计算过程如下。 化学组成化学组成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O耐热瓷坯耐热瓷坯68.5121.202.750.

31、824.351.86膨润土膨润土43.030.590.030.090.130.11余量余量镁质粘土镁质粘土17.7565.4812.7020.610.542.720.160.734.224.221.750.23余量余量长石长石10.5752.786.6720.072.242.560.060.730.0101.521.52余量余量粘土粘土55.846.1136.7017.8317.832.500.500.720.210余量余量石英石英9.489.419.4102.00.030.51余量余量氧化铁氧化铁2.101.971.970.51余量余量氧化钙氧化钙0.5100.510.51膨润土膨润土4镁质

32、粘土镁质粘土17.75长石长石10.57粘土粘土55.8石英石英9.48氧化铁氧化铁2.1氧化钙氧化钙0.51总和总和109%109%膨润土膨润土4.19镁质粘土镁质粘土18.95长石长石10.57粘土粘土62.8石英石英9.48氧化铁氧化铁2.1碳酸钙碳酸钙0.91计算结果为计算结果为换算为含有灼减换算为含有灼减膨润土膨润土3.85镁质粘土镁质粘土17.4长石长石9.68粘土粘土57.6石英石英8.7氧化铁氧化铁1.93碳酸钙碳酸钙0.84总和总和100%100%5 5、由实验式计算配料量、由实验式计算配料量（已知原料化学成）（已知原料化学成）步骤步骤（1）将原料的化学组成计算成为示性矿物组

33、成所要）将原料的化学组成计算成为示性矿物组成所要求的形式，即计算出各种原料的矿物组成求的形式，即计算出各种原料的矿物组成 ；（2）将坯料的实验式计算成为粘土、长石、石英矿）将坯料的实验式计算成为粘土、长石、石英矿物的百分物的百分 组成组成(示性矿物组成）。示性矿物组成）。 注：注：在计算中将实验式中的在计算中将实验式中的CaO 、 MgO、K2O、Na2O都粗略的按都粗略的按K2O计算，坯式为：计算，坯式为：aR2Ob Al2O3c SiO2； （3）用满足法计算坯料的配料量。分别以粘土和长用满足法计算坯料的配料量。分别以粘土和长石满足实石满足实 验式所需的各种矿物原料，最后用石英来满验式所需

34、的各种矿物原料，最后用石英来满足实验式中石英矿物所需的数量。足实验式中石英矿物所需的数量。 例：坯料实验式为：例：坯料实验式为： 0.078 K2O 0.031 Na2O 1.0 Al2O3 3.05SiO20.047 CaO 使用原料的化学组成见下表。使用原料的化学组成见下表。原料原料 组成组成SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O石英石英99.40 0.110.08长石长石65.34 18.530.120.340.0814.19 1.43高岭土高岭土 49.04 38.050.200.040.050.010.190.03试计算该坯料的配料量。试计算该坯料的配料量。化

35、学组成化学组成 SiO2 AL2O3 K2O（ CaO K2O Na2） 高岭土成分高岭土成分 49.04 38.05 0.28 各氧化物摩尔数各氧化物摩尔数 0.817 0.373 0.003 0.003mol长石中长石中 氧化物的摩尔数氧化物的摩尔数 0.018 0.003 0.003 剩余各氧化物剩余各氧化物 0.799 0.370 0 0.370高岭土中高岭土中 氧化物的摩尔数氧化物的摩尔数 0.74 0.370 剩余氧化物摩尔数剩余氧化物摩尔数 0.059 0 0.059石英中氧化石英中氧化 物的摩尔数物的摩尔数 0.059 剩余剩余 0 解解将各种原料的化学组成换算成示性矿物组成。

36、将各种原料的化学组成换算成示性矿物组成。为简化计算过程可将原料中的为简化计算过程可将原料中的K2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2均作为熔剂，即作为长石来计算。均作为熔剂，即作为长石来计算。计算各种原料中的矿物组成计算各种原料中的矿物组成 。 矿物组成矿物组成 长石长石 粘土粘土 石英石英 总计总计 高岭土原料中高岭土原料中 各矿物的质量各矿物的质量 1.67 95.53 3.54 100.74 质量百分组成质量百分组成(%) 1.66 94.83 3.51 100.00 长石原料中长石原料中 各矿物的质量各矿物的质量 质量百分组成质量百分组成(%) 96.33 0 3.67

37、石英原料中石英原料中 各矿物的质量各矿物的质量 质量百分组成质量百分组成(%) 99.4据坯料实验式计算所需的各种矿物组成的百分数。据坯料实验式计算所需的各种矿物组成的百分数。 坯料实验式坯料实验式 0.156R2O 1.0Al2O3 3.05SiO2含含0.156mol的长石的长石 0.156 0.156 0.936剩余量剩余量 0 0.884 2.114 含含0.884mol的粘土的粘土 0 0.884 1.688 剩余量剩余量 0.426 含含0.426mol的石英的石英 0.426 粘土矿物粘土矿物 长石矿物长石矿物 石英矿物石英矿物 总计总计质量质量 217.92 86.86 25.

38、56 330.34 质量百分组成（质量百分组成（%） 66.0 26.3 7.7 100.0 坯料中坯料中66%的粘土的粘土 由由 高岭土提供，高岭土提供， 所以高岭土配料量所以高岭土配料量 100 66/94.83= 69.60 66.0 1.16 2.44剩余量剩余量 0 25.14 5.26长石配料量长石配料量 100 25.4 /96.33= 26.1 25.14 0.96石英配料量石英配料量(剩余量剩余量) 4.30用满足法计算配料量用满足法计算配料量 所以坯料的配料量为：所以坯料的配料量为： 高岭土高岭土66.60% 长石长石 26.10 石英石英4.30 上述为满足法，也可按图解

39、法计算。上述为满足法，也可按图解法计算。图解法计算步骤图解法计算步骤（1）在粘土在粘土-长石长石-石英三轴图上按坯料、高岭土、长石英三轴图上按坯料、高岭土、长石、石英原料的示性矿物组成（见下表）分别找出它石、石英原料的示性矿物组成（见下表）分别找出它们的组成点。们的组成点。（2）连结连结C、F、S三点成一个三角形。三点成一个三角形。 （3）把把C、F、S三点中任何一点与三点中任何一点与R点连结，如连结点连结，如连结S、R二点二点 并延长交并延长交CF于于D点。点。 （4）根据杠杆规则进行计算。根据杠杆规则进行计算。由实验式计算配料量由实验式计算配料量 粘土矿物粘土矿物 长石矿物长石矿物 石英矿

40、物石英矿物 组成点组成点 坯料坯料 66 26.3 7.7 R 高岭土高岭土 94.83 1.66 3.51 C 长石长石 96.33 3.67 F 石英石英 9.4 SS 石英原料在组成中的质量百分数为：石英原料在组成中的质量百分数为： （DR/DS）100%=4.35% D粘土和长石原料在组成粘土和长石原料在组成R中所占的质量百分数：中所占的质量百分数： （RS/DS）100%=95.65% CF 中中D 点分配了粘土和长石所占的比例。其中：点分配了粘土和长石所占的比例。其中： C粘土在粘土在D中所占的比例：中所占的比例： （DF/CF）100%=72.72% F长石长石D中所占的比例中所

41、占的比例 （CD/CF）100%=27.27% 坯料的配料量为：坯料的配料量为： 高岭土高岭土69.56%，长石，长石26.09%，石英，石英4.35%。6 6、由示性矿物组成计算配料量、由示性矿物组成计算配料量 （已知原料化学成）（已知原料化学成）步骤步骤（1）首先换算为原料的矿物组成首先换算为原料的矿物组成 ；（2）计算配料量。计算配料量。 粘土满足坯料中所需粘土矿物用量粘土满足坯料中所需粘土矿物用量 ，将随粘土，将随粘土原料带入的长石和石英部分从所需的百分数中减去。原料带入的长石和石英部分从所需的百分数中减去。 以长石原料和石英原料来满足坯料中所需的长以长石原料和石英原料来满足坯料中所需

42、的长石和石英。石和石英。 例：已知所用原料的化学组成（见下表），试用四例：已知所用原料的化学组成（见下表），试用四种原料计算出示性矿物组成为粘土矿物种原料计算出示性矿物组成为粘土矿物 3.08%，长，长 石石矿物为矿物为28.62%，石英矿物为，石英矿物为 8.3%的坯体的实际配料的坯体的实际配料量。量。解：首先将原料的化学组成换算为各种原料的矿物解：首先将原料的化学组成换算为各种原料的矿物组成，结果见下表。组成，结果见下表。 原料原料组成组成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O灼减灼减合计合计石英石英96.60.110.123.0299.85长石长石64.9318.040.

43、120.380.2114.451.540.33100.00粘土粘土49.0936.710.40.110.20.520.1112.8199.98高岭土高岭土48.3639.070.150.050.020.180.0312.0999.89 粘土粘土 矿物矿物 长石矿物长石矿物 石英矿物石英矿物 高岭土高岭土 96.78 1.96 1.26 粘土粘土 89.72 7.66 2.62 长石长石 100 石英石英 4.4 9.56原料的矿物组成：原料的矿物组成： 计算配料量计算配料量 确定粘土用量确定粘土用量 用粘土矿物满足所需的粘土矿物。粘土矿物有两用粘土矿物满足所需的粘土矿物。粘土矿物有两种原料，先

44、据原料的工艺性能确定高岭土和粘土的用种原料，先据原料的工艺性能确定高岭土和粘土的用量设各量设各50%。 高岭土用量：（高岭土用量：（50% 63.08）/96.78%=32.59% 粘土用量：粘土用量： （50% 63.08）/89.72% =35.15 各粘土同时引入其它成分各粘土同时引入其它成分 确定石英用量确定石英用量 所需石英由石英和粘土共同提供。所需石英由石英和粘土共同提供。 所以，需石所以，需石英量为：英量为：(8.3% 1.33%) /95.6%=7.29% 石英引入其它成分长石石英引入其它成分长石：7.290.044=0.32% 石英、粘土共同引入长石的量为石英、粘土共同引入长

45、石的量为 3.33%+0.32%=3.65% 确定长石用量确定长石用量 28.62%3.65%= 24.97% 所以，计算得到坯料的配料量为：所以，计算得到坯料的配料量为： 高岭土高岭土 32.59% ;粘土粘土 35.15% ;石英石英 7.29% ; 长石长石 24.997%。石英石英 长石长石 高岭土高岭土 0.41% 0.64% 粘土粘土 0.92% 2.69% 总计总计 1.33% 3.33%第四节第四节 坯料的成型性能坯料的成型性能 坯料按成型方法的不同分为：坯料按成型方法的不同分为：可塑性泥料，泥浆，干压粉料可塑性泥料，泥浆，干压粉料。1 1、可塑性坯料的成型性能、可塑性坯料的成

46、型性能1.1流变性流变性 可塑性泥团由固相、液相、少量气相组成的弹性可塑性泥团由固相、液相、少量气相组成的弹性塑性系统。塑性系统。 (1)流变性的表现流变性的表现 当受外力时，泥料首先表现为弹性变形。当受外力时，泥料首先表现为弹性变形。 即应力很小的时候，应力即应力很小的时候，应力-应变之间表现为直线应变之间表现为直线关系。关系。 力作用时间很短时，去掉外力泥料可恢复原来力作用时间很短时，去掉外力泥料可恢复原来的状态。的状态。 y yp p n n y y p p粘土泥团的应力粘土泥团的应力应变曲线应变曲线 y是由弹性变形过渡到假塑性变形的极限应力，是由弹性变形过渡到假塑性变形的极限应力，称为

47、屈服值。称为屈服值。 p由塑性变形过渡到开裂的极限应力，称破坏应由塑性变形过渡到开裂的极限应力，称破坏应力。力。 屈服值实际上表征着塑性泥团成型后坯体抵御外屈服值实际上表征着塑性泥团成型后坯体抵御外力作用而不变形的能力。力作用而不变形的能力。y高，则塑性坯体不易变形，弹性好。高，则塑性坯体不易变形，弹性好。y低，则塑性坯体弹性小，易于变形，若是低到一定低，则塑性坯体弹性小，易于变形，若是低到一定程度，坯体太软，本身的重力都会引起坯体变形。程度，坯体太软，本身的重力都会引起坯体变形。 对于塑性泥团，希望泥料的屈服值大一些，以对于塑性泥团，希望泥料的屈服值大一些，以保证坯体的稳定性。保证坯体的稳定

48、性。 外力增大，达到屈服点后，泥料的弹性随应力的外力增大，达到屈服点后，泥料的弹性随应力的增大而减小，开始出现塑性变形。去掉外力，泥料不能增大而减小，开始出现塑性变形。去掉外力，泥料不能恢复到原来的状态。随恢复到原来的状态。随 外力的增大，变形量增加，直外力的增大，变形量增加，直到破裂点。到破裂点。 从屈服点到破裂点的塑性变形范围延伸变形量。从屈服点到破裂点的塑性变形范围延伸变形量。 形变（延伸量）产生的原因：形变（延伸量）产生的原因： 若给存在结合力的某一晶片一个滑移力，其位移量若给存在结合力的某一晶片一个滑移力，其位移量（不开裂时）取决于疏松结合水的厚度，厚度越大，位（不开裂时）取决于疏松

49、结合水的厚度，厚度越大，位移量越大。延伸量越大，屈服值越小。移量越大。延伸量越大，屈服值越小。 (2)流变性产生的原因：流变性产生的原因： 从流变性的表现看：要有一定的外力才变形，说从流变性的表现看：要有一定的外力才变形，说明颗粒间有明颗粒间有 结合力，即屈服值。结合力，即屈服值。 屈服值形成的原因（颗粒间结合力的来源）：屈服值形成的原因（颗粒间结合力的来源）： 颗粒聚集为坯料时，疏松结合水成为毛细管水，颗粒聚集为坯料时，疏松结合水成为毛细管水，依靠毛细管依靠毛细管 力扯紧相邻两颗粒，形成结合力。毛细管力扯紧相邻两颗粒，形成结合力。毛细管越细（粘土颗粒越细），越细（粘土颗粒越细）， 结合力越大

50、。结合力越大。 从流变性的表现看：形变时不开裂，说明形变过从流变性的表现看：形变时不开裂，说明形变过程存在某种程存在某种 连系，称为延伸能力。表征出现裂纹前的连系，称为延伸能力。表征出现裂纹前的最大变形量。最大变形量。 (3)如何衡量可塑性的大小：如何衡量可塑性的大小： 同一种粘土或坯料，加入不同的水量，其屈服值于延同一种粘土或坯料，加入不同的水量，其屈服值于延伸量的变伸量的变 化不同化不同.屈服值屈服值延伸量延伸量35%H2O40%H2O50%H2O 用屈服值（用屈服值（F）延伸量（延伸量（L）与含水率作图，）与含水率作图，关系如图：关系如图： 含水率过大或过小，屈服值与延伸量乘积都小。含水

51、率过大或过小，屈服值与延伸量乘积都小。含水率合适，含水率合适， 乘积大。所以，通常用屈服值与延伸量乘积大。所以，通常用屈服值与延伸量的乘积来表示可塑性，即可塑的乘积来表示可塑性，即可塑 性指标。性指标。FL含水率含水率 % 35 40 50 实际应用时：实际应用时： 不是取乘积最大的含水率，而是据成型方法对屈不是取乘积最大的含水率，而是据成型方法对屈服值与延服值与延 伸量的要求来确定含水率。伸量的要求来确定含水率。 一般来说：一般来说：挤压成型和手工拉坯要求屈服值大，延伸挤压成型和手工拉坯要求屈服值大，延伸量小，量小， 使坯体稳定。手工成型时变形量工人可据其特使坯体稳定。手工成型时变形量工人可

52、据其特点取适应。点取适应。 旋压和滚压成型时，屈服值小些，延伸量大些。旋压和滚压成型时，屈服值小些，延伸量大些。因坯体因坯体 在模型中停留时间长，受力次数多。在模型中停留时间长，受力次数多。1.2成型性能的影响因素：成型性能的影响因素： 泥料允许变形量越大，成型性能越好。泥料允许变形量越大，成型性能越好。 泥料的变形量与化学组成、水分含量、颗粒度、泥料的变形量与化学组成、水分含量、颗粒度、离子交换量、离子交换量、 触变性（厚化度）、应力作用时间和作触变性（厚化度）、应力作用时间和作用方式有关。用方式有关。1.3可塑泥团的颗粒取向可塑泥团的颗粒取向(1)颗粒取向颗粒取向 经过练泥的可塑泥团，其片

53、状颗粒受外力的作用经过练泥的可塑泥团，其片状颗粒受外力的作用会沿其尺寸最大方向（长轴方向）重叠排列。这种颗会沿其尺寸最大方向（长轴方向）重叠排列。这种颗粒在平面内择粒在平面内择 优取向的现象就是颗粒取向。优取向的现象就是颗粒取向。(2)颗粒取向的原因颗粒取向的原因 颗粒形状不规整，不对称。受挤压时，颗粒发生颗粒形状不规整，不对称。受挤压时，颗粒发生滑移或转滑移或转 动，空隙减少，致密度增加。动，空隙减少，致密度增加。 颗粒最后以住平面重叠在一起，占体积最小，出颗粒最后以住平面重叠在一起，占体积最小，出处于稳定状态。处于稳定状态。(3)颗粒取向与收缩、变形的关系颗粒取向与收缩、变形的关系 无定向

54、排列：在任何方向上颗粒取向是统计地均无定向排列：在任何方向上颗粒取向是统计地均匀排列。匀排列。 定向排列：颗粒沿一个方向排列。无定向排列的定向排列：颗粒沿一个方向排列。无定向排列的坯体在各方向上的收缩是一致的。坯体在各方向上的收缩是一致的。 定向排列收缩有差异，定向化程度越高，则各方向收定向排列收缩有差异，定向化程度越高，则各方向收缩越大。缩越大。 在练泥机挤出的泥段，在不同深度有收缩梯在练泥机挤出的泥段，在不同深度有收缩梯度，引起变形和开裂。度，引起变形和开裂。(4)颗粒取向与产品性能颗粒取向与产品性能 一般，试样平行与颗粒排列方向的，抗折强度比一般，试样平行与颗粒排列方向的，抗折强度比垂直

55、与排垂直与排 列方向的要大。但电瓷击穿在平行与颗粒定列方向的要大。但电瓷击穿在平行与颗粒定向排列方向上的试样要比垂直于颗粒定向方向上小。向排列方向上的试样要比垂直于颗粒定向方向上小。 1.4对可塑性坯料的要求对可塑性坯料的要求可塑性好可塑性好 有适宜的成型操作性能（即较高的屈服值和较高有适宜的成型操作性能（即较高的屈服值和较高 的延伸量）。的延伸量）。 坯料的可塑性主要由粘土的可塑性决定。坯料的可塑性主要由粘土的可塑性决定。 提高可塑性的途径：提高可塑性的途径： 粘土淘洗，细粉碎。粘土淘洗，细粉碎。 粘土粘土水的合适的比例。小：不具有可塑性。水的合适的比例。小：不具有可塑性。 大：泥浆。大：泥

56、浆。 2.1 陶瓷料浆，釉浆的流变曲线陶瓷料浆，釉浆的流变曲线流变曲线分为两类：流变曲线分为两类： (1)非线性牛顿体非线性牛顿体 特点：曲线都通过零点。特点：曲线都通过零点。 凹向轴，为胀流体，负触变。凹向轴，为胀流体，负触变。 泥浆越搅越稀。如瓷釉浆。泥浆越搅越稀。如瓷釉浆。n1 凸向轴，为粘滞体，正触变。凸向轴，为粘滞体，正触变。 泥浆越搅越稠。泥浆越搅越稠。n1(2)宾汉体宾汉体 特点：有一定的屈服值，特点：有一定的屈服值， 曲曲线都不通过零点。线都不通过零点。 注浆用的泥浆属宾汉体。注浆用的泥浆属宾汉体。标准标准 D D标准标准2 2、注浆泥浆的成型性能、注浆泥浆的成型性能2.2影响

57、泥浆流变性的因素：影响泥浆流变性的因素： (1)泥浆的浓度泥浆的浓度 浓度增加，屈服值变大。浓度增加，屈服值变大。 流动曲线形状不变，流动曲线沿横轴右移。流动曲线形状不变，流动曲线沿横轴右移。(2)固相颗粒的含量、大小和形状固相颗粒的含量、大小和形状 陶瓷泥浆中固相颗粒，介于溶胶陶瓷泥浆中固相颗粒，介于溶胶悬浮体悬浮体粗分粗分散颗粒之间散颗粒之间 的一种特殊系统。即具有溶胶的稳定性，的一种特殊系统。即具有溶胶的稳定性，又会聚集沉淀。胶体颗粒由可塑粘土引入。又会聚集沉淀。胶体颗粒由可塑粘土引入。 颗粒分布与体系中大小颗粒比对流变性起主导作颗粒分布与体系中大小颗粒比对流变性起主导作用。用。 泥浆流

58、动阻力：水分子本身的吸引力。泥浆流动阻力：水分子本身的吸引力。 固相固相颗粒与颗粒与 水分子间的引力。水分子间的引力。 固相颗粒相对移动时的固相颗粒相对移动时的碰撞阻力。碰撞阻力。(3)电解质电解质 (4)陈腐陈腐 (5)有机物有机物 (6)可溶性盐类可溶性盐类2.3 影响泥浆浇注性能的因素影响泥浆浇注性能的因素 (1)流动性：流动性： 固相颗粒的大小，含量，形状；泥浆的温度；固相颗粒的大小，含量，形状；泥浆的温度； 水化膜的厚度；水化膜的厚度；PHPH值；电解质。值；电解质。(2)吸浆速度吸浆速度 注浆过程分三个阶段：注浆过程分三个阶段：泥浆注入石膏模，石膏模吸水形成薄泥层。泥浆注入石膏模，

59、石膏模吸水形成薄泥层。 动力：石膏模的毛细管力。毛细管越细，水的表面动力：石膏模的毛细管力。毛细管越细，水的表面张力越大，脱水推动力越大。张力越大，脱水推动力越大。 阻力：石膏模和坯体。属物理脱水过程。阻力：石膏模和坯体。属物理脱水过程。 薄泥层的形成：石膏模薄泥层的形成：石膏模 颗粒间；颗粒颗粒间；颗粒颗粒间颗粒间的范德华力使颗粒吸附于石膏模，形成薄泥层。的范德华力使颗粒吸附于石膏模，形成薄泥层。 形成雏坯。形成雏坯。 动力：水分的浓度差。动力：水分的浓度差。 收缩脱模阶段。收缩脱模阶段。 如何提高注浆速率如何提高注浆速率降低泥层阻力。降低泥层阻力。 减少细颗粒的含量，增加粗颗粒的含量；降低

60、含减少细颗粒的含量，增加粗颗粒的含量；降低含水量；加絮凝剂。水量；加絮凝剂。提高吃浆过程的推动力提高吃浆过程的推动力 使得石膏模具有最大的毛细管力；压力注浆。使得石膏模具有最大的毛细管力；压力注浆。提高泥浆的温度，提高模型的的温度。提高泥浆的温度，提高模型的的温度。(3) 脱模性脱模性 脱模系数脱模系数G 大：坯体致密，水分含量少，强度大。大：坯体致密，水分含量少，强度大。 小：坯体疏松，水分含量大，强度低。小：坯体疏松，水分含量大，强度低。(4) 挺实能力挺实能力(5) 加工性加工性注浆过程中的物理化学变化（注浆过程中的物理化学变化（P136)P136)3 3、压制成型粉料的成型性能、压制成