复习题无机非金属材料

1、无机非金属材料 2 复习 3 考试有关事宜安排： 4 时间：第十七周周四（11月29日）9:5011:40 5 地点：S-1531 6 考试题型： 7 一、填空题(每空1分，共30分) 8 二、判断改错题（对的打“”，错的打“×”， 9 每小题1分，共10分） 10 三、名词解释（共12分） 11 四、简答题（共48分） 12 无机非金属材料 13 0 14 绪论 15 第1章无机非金属材料的结构基础 16 第2章无机非金属材料的性能 17 第3章陶瓷 18 第4章玻璃 19 第5章水泥 20 第6章耐火材料 21 第7章无机非金属基复合材料 22 第8章功能无机非金属材料 23 绪

2、论 24 1材料的重要性 25 2材料的分类 26 3无机非金属材料 27 4新型无机非金属材料 28 2.材料的分类 29 无机材料 30 有机材料 31 金属材料 32 无机非金属材料 33 无机材料 34 或硅酸盐材料 35 或陶瓷材料 36 陶瓷 37 玻璃 38 水泥 39 耐火材料 40 复合材料、功能材料等 41 3.无机非金属材料 42 （1）定义 43 无机非金属材料是指非金属单质以及由金属和非金属 44 元素组成的化合物中，能使人们生活更加富裕、丰富 45 而可以利用的物质。 46 （铝矾土，把其粉末作成单晶宝石或激光材料； 47 质地细密的多晶体高温电炉用的炉管和切削用的

3、工具材料； 48 多孔的多晶体可用作催化剂载体或敏感材料； 49 纤维状可用作具有高强度性能的优质绝热材料。） 50 （2）无机非金属材料的特点 51 在晶体结构上，无机非金属材料的结合力主要为： 52 离子键、共价键或离子-共价混合键。 53 高熔点、高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、 54 导电性、导热性、透光性、铁电性、压电性、铁磁性等。 55 4新型无机非金属材料 56 （1）定义 57 新型无机非金属材料（简称新型无机材料，或称先进无机 58 非金属材料或无机新材料）是指那些正在发展的或将要发 59 展的，具有优异性能或特殊功能，在不久的将来可能达到 60 实用化阶段的无机非金

4、属材料。 61 （2）新型无机材料的特点 62 品种多、式样多、更新换代快；对其性能的要求越来 63 越趋向功能化、复合化和精细化。 64 （3）新型无机材料与传统无机材料的区别 65 材料的组成已远超出了硅酸盐的范围； 66 在用途上，由主要利用材料的静态物理性状 67 利用各种物理效应和微观现象的功能性； 68 电光效应全固态电致变色窗； 69 磁致伸缩效应换能器、传感器、驱动器、精密控制器等。 70 制备的工艺方法、制品的形态。 71 成型工艺：可塑成型、注浆成型、压制成型等静压成型、注射成型等; 72 烧结工艺：室温下加压成型后再烧结热压烧结、热等静压烧结等； 73 形态：块状复合材料

5、、薄膜、纤维，单晶和非晶材料。 74 第1章无机非金属材料的结构基础 75 1.1结合键 76 1.2晶体结构 77 1.3非晶体结构 78 1.4表面结构 79 1.5准晶体 80 1.1结合键 81 依靠电子相互作用的结合键。 82 化学键结合键中相互作用力强，为主价键，如：离子键、 83 共价键和金属键等。 84 物理键键合较弱，为次价键，如氢键、范德华键等。 85 在无机非金属材料结构中，主要含有离子键、共价键 86 和离子-共价混合键。 87 无机非金属材料也就包括了离子晶体、共价晶体、 88 离子共价混合晶体以及非晶体几种类型。 89 1.3非晶体结构 90 非晶态物质由无机玻璃(

6、传统氧化物、重金属氧化物及氯化物玻璃等)、凝胶、 91 非晶态半导体(硫系化合物及元素)、无定形炭以及金属玻璃等组成。 92 1.3.1非晶态材料的种类 93 表1-5非晶态材料的种类 94 又称非晶态合金,它既有 95 金属和玻璃的优点,又克 96 服了它们各自的弊病。 97 金属玻璃强度高，硬度 98 大，且具有一定的韧性和 99 刚性。所以,人们赞扬金 100 属玻璃为“敲不碎、砸不 101 烂”的“玻璃之王”。 102 金属玻璃水果盘 103 1.3.2非晶态的X射线散射特征 104 非晶态物质呈现出非常宽的散射峰 105 1.3.3非晶态结构 106 非晶态结构的特征是原子排列是不规

7、则的， 107 即近程有序而长程无序，表现为各向同性， 108 又称玻璃态， 109 属于亚稳相。 110 1.5准晶体 111 准晶的发现，是一个划时代的发现 112 准晶体对称性 113 准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。 114 准晶具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移 115 对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。 116 十分高的电阻值，磁性较强，在高温下比晶体更有弹性， 117 十分坚硬，抗变形能力也很强，低摩擦、耐腐蚀、耐热性和 118 非粘性，以及特殊的光学性能和足够的热稳定性。 119 第2章无机非金属材料的性能 120 使用性能 121 工艺性能 1

8、22 热学性能 123 力学性能 124 物理和化学性能 125 可塑性 126 成型性 127 干燥收缩性等 128 2.1热学性能 129 热容 130 蓄热材料要求比热大，而用于加热的材料要求比热小。 131 热膨胀 132 热传导 133 线膨胀系数 134 体积膨胀系数 135 热传导系数 136 热膨胀系数小的材 137 料能耐温度的剧变 138 与比热成正比 139 固体=晶格+电子 140 无机材料晶格 141 无机材料的热传导性比金属差 142 材料气孔的多少，原子排列的有序性等都影响其热导性。 143 热传导性好的材料耐温度的急变性强，适用于制造热交换器、蓄热器等； 144

9、 而对需要保温的部位，则要用热传导性低的材料。 145 2.2力学性能 146 弹性变形 147 硬度 148 强度 149 弹性是指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后， 150 材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质。 151 这种可恢复的变形称为弹性变形。 152 工程上常用刚度来表征材料弹性变形抵抗力的大小。 153 刚度愈大，材料在一定应力下产生的弹性变形愈小。 154 硬度是指材料抵抗硬物压入其表面的能力，即压入硬度。 155 一般无机非金属材料的硬度随温度升高而降低。 156 强度是指在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。 157 无机非金属材料强度主要是指抗拉、抗压和抗

10、弯强度。 158 导电性 159 介电性能 160 2.3物理和化学性能 161 2.3.1导电性能导体：电阻率<10-4·cm 162 绝缘体：电阻率>109·cm 163 磁性 164 光学性能 165 化学性能 166 1.离子导电 167 半导体：10-4109·cm 168 当固体中存在离子扩散运动时，就有可能产生离子导电。 169 2.电子导电 170 导体中主要的载流子为电子的导电过程 171 导带 172 导体：禁带宽度<0.5eV 173 半导体：0.5（0.1）2.5eV 174 绝缘体：禁带宽度>2.5(3或4)eV

11、175 禁 176 带 177 能隙 178 带隙 179 价带 180 2.3.2介电性能 181 介电性能是指在电场作用下，表现出对静电能的储蓄和损耗的性质。 182 相对介电常数：介电质引起电容量增加的比例，即 183 是表征绝缘能力特性的一个系数。 184 介质损耗：指电介质在交变电场中，由于消耗部分电能而使电解质 185 本身发热的现象。 186 介电损耗愈小，绝缘材料的质量愈好，绝缘性能也愈好。 187 2.3.3磁性 188 具有正磁化率的物质称为顺磁质，磁化率与温度成反比； 189 具有负磁化率的物质为抗磁质，磁化率不随温度变化； 190 磁化率超过一般物质许多倍的为铁磁质，T

12、>居里温度TC顺磁性； 191 反铁磁性:磁畴是无磁性的，磁化率是正的，T>尼尔温度TN顺磁性； 192 铁氧体磁性：两种磁矩呈相反方向排列，有磁畴结构以及磁滞回线。 193 2.3.4光学性能 194 物质的光学性质来源于它与光线的相互作用，这种相互作 195 用可以在整个物体上或只在物体表面上发生，与光的波长 196 有紧密的联系。 197 光的吸收率A、透过率T和反射率R有如下关系： 198 A+T+R=1 199 物质吸收光时，外层电子从基态跃迁到激发态，只要基态与 200 激发态的能量差大于可见光的能量，物质就显示出颜色。 201 能量差愈小，颜色愈深。 202 呈现的颜

13、色与物质吸收光的波长有关，利用这一原理可设计 203 制造不同颜色的材料。 204 2.3.5化学性能 205 耐蚀性或化学稳定性是指材料抵抗外部物质侵蚀的能力。 206 对于常温下使用的材料，其化学稳定性通常指的是抵抗周 207 围介质中水、酸、碱的各种化学作用的能力，这种能力与 208 材料化学组成、结构的稳定性等因素有关。 209 对于高温下使用的材料的化学稳定性来说，除了受材料组 210 成、结构、侵蚀介质影响外，还与温度关系密切。 211 第3章陶瓷 212 3.1陶瓷材料的分类和制备工艺 213 3.2陶瓷的组织结构与性能 214 3.3传统陶瓷材料 215 3.4新型陶瓷 216

14、 众多学者认为我国陶瓷的发展历程，经历了三次 217 重大的飞跃： 218 第一次飞跃：陶器瓷器（汉代以后） 219 第二次飞跃：传统陶瓷特种陶瓷（20世纪5070年代） 220 第三次飞跃：特种陶瓷纳米陶瓷（20世纪80年代中期） 221 具有超塑性、高强度和高韧性的特点。 222 三、陶瓷的定义 223 陶瓷是由粉状原料成型后在高温作用下硬化而形成的制品， 224 是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的聚集体。 225 传统上，陶瓷是指所有以粘土为主要原料，与其他天然矿物 226 原料经过粉碎混炼、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。 227 广义的陶瓷是用陶瓷生产方法（原料处理-成型-煅烧）

15、 228 制造的无机非金属固体材料和制品的通称。 229 3.1陶瓷材料的分类和制备工艺 230 3.1.1陶瓷的分类 231 1、按陶瓷概念和用途来分类 232 日用陶瓷、建筑陶瓷 233 传统陶瓷（普通陶瓷、粘土陶瓷） 234 氧化物陶瓷 235 新型陶瓷（特种陶瓷、精密陶瓷） 236 2、按坯体的物理性能特征来分类 237 坯体结构较疏松，致密度较差，没有半透明性， 238 陶器 239 瓷器 240 有一定的吸水率，断面粗糙无光，敲之声音粗哑。 241 重度较小，很少变形，易于制造大件器物，脆性相对 242 较小，原料易得，烧成温度低，工艺技术要求不高。 243 坯体致密，有一定的半透

16、明性， 244 基本上不吸水，断面呈石状或贝壳状。 245 3.1.2陶瓷的制备工艺 246 原料（坯料）的制备 247 坯料的成形 248 坯料的干燥 249 制品的烧成或烧结 250 （表面加工） 251 具有很好的可塑性和烧结性， 252 是成型能够进行的基础， 253 也是粘土质陶瓷成瓷的基础。 254 粘土 255 主要天然原料 256 石英 257 是减塑剂；是耐熔的骨架成分。 258 长石 259 是助熔剂，促使烧结时玻璃相的形成。 260 2.坯料的成型和干燥 261 .坯料的定义及其制备 262 定义：坯料是指将陶瓷原料经拣选、破碎等工序后， 263 进行配料，再经混合、细磨

17、等工序后得到的具有成型 264 性能的多组分混合物。 265 注浆坯料（泥浆）：含水量约2835。 266 可塑坯料（可塑泥料）：含水量约1825。 267 粉料：含水量约3l5。 268 原料处理 269 坯 270 料 271 制配料 272 备 273 帮助碎化原料 274 减少坯料收缩,提高纯度：尤其是可塑性强的粘土熟料。 275 预烧改变结构形态：片状结构的滑石偏硅酸镁。 276 稳定晶型：避免具有同质异构转变的多晶型原料在晶型转变 277 时的体积效应。 278 物理方法：有分级法、磁选、超声波选等。 279 化学方法：有溶解法和升华法（×）等。 280 电化学方法：分解

18、含铁杂质。 281 表面电化学方法：浮选剂（捕集剂）。 282 增加颗粒比表面，有利于坯料的成型，降低 283 细粉碎烧结温度、提高致密度。湿磨>干磨。 284 泥浆的脱水：机械脱水(2025%)、热风脱水(喷雾干燥，<8%)等。 285 混合制备 286 造粒:细碎后的粉料具有一定粒度的坯料。 287 水分分布更均匀； 288 陈腐（陈化、困料）使非塑性矿物水解为粘土物质； 289 提高泥坯的可塑性，降低坯件 290 在成型及干燥时的破损率。 291 使泥料中的各组分混合均匀。 292 通过真空练泥机捏练、排除空气强度可提高1520%。 293 .坯料的成型 294 成型的目的是

19、将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品， 295 使坯料具有必要的机械强度和一定的致密度。 296 生产中成型方法的选择可按下列几方面来考虑： 297 （1）产品的形状、大小、薄厚等； 298 （2）坯料的性能； 299 （3）产品的产量和质量要求。 300 可塑成型 301 注浆成型 302 陶瓷常用的成型工艺 303 压制成型 304 注射成型、爆炸成型 305 薄膜成型、反应成型 306 雕塑与拉坯 307 旋压成型 308 滚压成型 309 （1）可塑成型 310 （在传统陶瓷中应用最多） 311 挤压与车坯成型 312 塑压成型 313 注塑成型 314 轧模成型 315 可塑成型是在可

20、塑坯料中加入水或塑化剂，制成 316 塑性泥料，然后通过手工、挤压或机加工成型。 317 1、雕塑与拉坯 318 雕塑是雕、刻、塑三种创制方法的总称。指用各种可塑材料或可雕、可刻 319 的硬质材料，创造出具有一定空间的可视、可触的艺术形象，借以反映社 320 会生活、表达艺术家的审美感受、审美情感、审美理想的艺术。 321 雕塑技术要求高，效率低，仅用于某些工艺品制作。 322 拉坯是一种古老的制坯方法，是将坯料段放在转动的 323 辘轳上，借旋转之力，用手工拉制出坯体的方法。 324 此工艺纯系手工操作，不用模型，劳动强度大， 325 要求操作工有熟练的技术。 326 适用于生产批量较小、

21、器形简单的陶瓷器。 327 2、旋压成型 328 阴模成型 329 旋压成型是指用样板刀使放置在旋转石膏模型中的可塑性坯料 330 受到挤压、刮削和剪切的作用而形成坯体的方法。 331 旋压成型阴模成型 332 阴模成型的石膏模内凹，模内放坯 333 旋压成型阳膜成型 334 阳模成型的石膏模凸起,模上放坯料, 335 料，模型内壁决定坯体外形，样板 336 模型的凸面决定坯体的内表面, 337 样板 338 刀决定坯体内部形状，阴模成型可 339 在器物外部压制花纹。 340 多用于杯、碗等器形较大、内孔较 341 深、口径小的产品的成型。 342 刀旋转决定其外表面,可在器物内部压 343

22、 制出各种花纹。 344 多用于盘、碟等器形较浅、口径较大 345 的产品的成型。 346 3、滚压成型 347 阴模成型 348 滚压成型是指用旋转 349 的滚压头对同方向旋 350 转的模型中的可塑坯 351 料进行滚压，使坯料 352 均匀展开而形成坯体 353 的方法。 354 陶瓷滚压成型机 355 由滚压头形成坯体内表面的称阴模滚压(或内滚压)，适于 356 口小而深的制品成型。多用于杯、碗等产品的成型。 357 由滚压头决定坯体外形的称阳模滚压(或外滚压)，适于扁平状宽口 358 器皿和内表面有花纹的坯体成型。多用于盘、碟等产品的成型。 359 4、挤压与车坯成型 360 挤压

23、成型是由真空挤泥机等将坯泥挤压成各 361 种管状、棒状，及断面和中孔一致的产品。 362 具有产量大，操作简单、可连续化生产的特 363 点，但坯体形状简单，有些尚需经车坯成 364 型，且形体较软易变形。 365 挤压成型的陶瓷制品 366 车坯成型是在车床上将挤压成型的泥段再加工成外形复杂的柱状制品。 367 可分干车和湿车，干车时泥段含水611；湿车时泥段含水1618。 368 干车坯体尺寸精确，但粉尘大，效率低，刀具磨损大，已逐渐由湿车替代； 369 但湿车精度低，有变形。 370 5、塑压成型 371 亦称兰姆成型，是将泥料放在模型内，常温下压制成坯。 372 塑压成型适于生产非旋

24、转对称的花盆、盘、碟类制品， 373 坯体致密，自动化程度高。但模寿命短、成本高。 374 6、注塑成型 375 又称注射成型，是瘠性物料与有 376 机添加剂混合加压挤制成型的方 377 法，由塑料工业移植而来。 378 可用于复杂形状的大型制品的成型。 379 成本高，多用于特种陶瓷。 380 直立式注塑机 381 7、轧模成型 382 轧模成型是将坯料（多由瘠性物料和有机粘合剂构成）在轧 383 模机上反复混练反复粗轧，以保证坯料均匀并排除气泡；然 384 后逐渐减小轧辊间距进行精轧，直至轧成所需薄膜的厚度。 385 特点：工艺简单，练泥与成型同时进行，膜片表面光滑、 386 均匀、致密

25、，适于电容器坯片等薄片状制品。 387 空心注浆 388 实心注浆 389 强化注浆 390 注浆成型是指泥浆注入具有吸水性能的模具中而得到坯体 391 的一种成型方法。 392 传统的注浆成型是利用石膏的毛细作用，吸去泥浆中粘土 393 的水分而形坯的过程。 394 现在的注浆成型泛指具有流动性的坯料成型过程。 395 注浆成型适于形状复杂、薄的、体积较大且尺寸要求不严的制品。 396 坯体结构较均匀，不需专用设备，易投产。 397 但含水量大，干燥与烧成收缩较大。 398 空心注浆 399 空心注浆是指将泥浆注入多孔模型内，当附着于模壁的泥 400 浆失水形成泥层达到要求的厚度时，倾倒出多

26、余的泥浆而 401 形成空心注件的注浆法。其外形取决于模的工作面。由于 402 采用的石膏模没有型芯，故亦称单面注浆。 403 适于薄壁类小型坯件的成型。一般日用陶瓷中的花瓶、 404 茶壶、糖缸等都可用空心注浆法成型。 405 实心注浆 406 实心注浆是指将泥浆注入有内外两层模的夹缝中，泥浆中的 407 水分被模型从两面吸收，在两模之间形成注件，而没有多余 408 的泥浆排出的注浆法。亦称双面注浆。 409 适于内外表面形状、花纹不同的厚壁、大件的成型。 410 实际生产中，可根据产品结构的要求，将空心注浆和 411 实心注浆结合起来。 412 空心注浆和实心注浆均属传统工艺，成型周期长，

27、 413 劳动强度大的缺点，不适于连续化、自动化生产。 414 ? 415 强化注浆是指在注浆过程中，人为地对料浆施加外力，以加速 416 注浆过程进行，提高注浆速度，使坯体致密度与强度得到提高。 417 ? 418 真空注浆 419 离心注浆 420 压力注浆 421 （3）压制成型 422 主要用于特种陶瓷和金属陶瓷的制备 423 压制成型是指在坯料中加入少量水分或塑化剂，然后 424 再在金属模具中经较高压力被压制成型的工艺过程。 425 生产过程简单、坯体收缩小、致密度高、产品尺寸精确。 426 （4）其他成型 427 注射成型 428 爆炸成型 429 反应成型 430 薄膜成型 4

28、31 注射成形是将粉末和有机粘结剂混合后，用注射成形机将 432 混合料在130300下注射入金属模内，冷却后粘结剂固 433 化，取出毛坯经脱脂处理就可按常规工艺进行烧结。 434 爆炸成形是利用炸药爆炸后在瞬间产生的巨大冲击压力作用在 435 粉末体上，使粉体压坯获得接近理论值的密度和很高的强度。 436 反应成形则是通过多孔坯体同气相或液相发生化学反应， 437 使坯体质量增加，孔隙减小，并烧结成具有一定强度和精 438 确尺寸的产品，用这种方法可使成形和烧结同时完成。 439 .坯料的干燥 440 制取符合水分要求的物料； 441 使生坯具有一定的强度便于运输和加工； 442 提高烧成

29、窑的效率； 443 缩短烧成周期。 444 干燥：用加热蒸发的方法除去物料中部分水分的过程。 445 干燥的必要条件：物料表面的水气压强必须 446 大于干燥介质中水气的分压。 447 a.物料中水分类型 448 存在于物料表面的润湿水份、孔隙中的水份以及直径>10-5cm毛细管中的水份。 449 干燥时容易除去。体积收缩自由水排出体积。 450 自由水（机械结合水、收缩水） 451 吸附水（物理化学结合水、平衡水） 452 化学结合水 453 指包含在物料分子结构内的水 454 分，如结晶水、结构水等。 455 化学结合水的排出属烧成问题。 456 存在于物料内直径<10-5cm

30、毛细管中、胶体颗粒 457 表面及纤维皮壁所含的水份。取决于外界条件 458 的温度和相对湿度。是物料在一定的空气状态 459 下干燥的极限。干燥时较难除去。 460 干燥时不能除去。 461 坯体干燥过程的实质是排除自由水。 462 b.干燥过程 463 坯体表面的水分以蒸汽形式从表面扩散到周围介质中 464 ? 465 外扩散（或表面蒸发） 466 热扩散：内部存在温度梯度，坯体外部坯体内部。 467 内扩散 468 ：内部存在湿度梯度，坯体内部坯体外部。 469 当表面水分蒸发后，坯体内部和表面形成湿度梯度， 470 使坯体内部水分沿着毛细管迁移至表面。 471 坯体在干燥过程变化的主要

31、特征是：随干燥时间的延长，坯体 472 温度升高，含水率降低，体积收缩；气孔率提高，强度增加。 473 坯体的干燥经历了三个阶段： 474 排除自由水； 475 干燥速度下降； 476 坯体已具有一定的机械强度，可以被运输及修坯和施釉。 477 第一干燥阶段第二干燥阶段第三干燥阶段 478 干燥初始阶段，水分能不受 479 阻碍地进入周围空气中； 480 干燥速度恒定。 481 排除毛细孔中残余的水分 482 及坯体原料中的结合水。 483 需要较高的干燥温度。 484 c.影响干燥速度的因素 485 坯料的性质 486 坯体形状、大小和厚度 487 坯体温度 488 干燥介质的性质 489

32、使热扩散与湿扩散的方向一致 490 d.干燥方法 491 对流干燥 492 工频电干燥 493 远红外干燥 494 微波干燥 495 e.干燥缺陷及原因分析 496 坯体的变形和开裂 497 A.干燥缺陷产生原因 498 原料制备 499 成型 500 干燥 501 (a)原料制备方面 502 （1）坯料配方中塑性粘土用量太多或太少，并且分布不均匀； 503 （2）原料颗粒大小相差过大，混合不均； 504 （3）坯体含水量太大或水分分布不均。 505 (b)成型方面 506 （1）成型时受压不均，以致坯体各部位紧密程度不同； 507 （2）压制操作不正确，坯体中气体不能很好排除； 508 （3

33、）练泥或成型时坯体所产生的应力未能完全消除； 509 （4）泥料在练泥机处理时，已发生层裂，而又未能消除； 510 （5）注浆时石膏模过干或模型构造有缺点； 511 （6）脱模过早，坯体在精修、镶接时操作不当； 512 （7）石膏模各部位干湿程度不一致，吸水不同，造成密度不一致。 513 (c)干燥方面 514 （1）干燥速度过快，使坯体表面收缩过大； 515 （2）坯体各部位在干燥时受热不均，或气流流动不均； 516 （3）坯体放置的不平稳或放置方法不适当； 517 （4）坯体本身传热传质的条件不同； 518 （5）干燥时气流中的水气凝在冷坯上，再干燥时易使坯体开裂。 519 B.解决措施

34、520 1、坯料配方应稳定，粒度级配应合理，并注意混合均匀； 521 2、严格控制成型水分，水分应均匀一致； 522 3、成型应严格按操作规程进行，加强检查以防止有微细裂纹 523 和层裂的坯体进入干燥器； 524 4、器型设计要合理，避免厚薄相差过大； 525 5、为防止边缘部位干燥过快，可在边缘部位作隔湿处理； 526 6、设法变单面干燥为双面干燥； 527 7、严格控制干燥过程，使外扩散与内扩散趋向平衡； 528 8、加强干燥制度和干燥质量的监测， 529 并根据不同的产品，制定合理的干燥制度。 530 .坯料的烧结或烧成 531 烧结或烧成是指将陶瓷坯体加热至高温，发生一系列物理、化学

35、或 532 物理化学反应，然后冷却至室温，坯体的矿物组成与显微结构发生 533 显著变化，外形尺寸得以固定，强度得以提高，最终获得某种特定 534 使用性能的陶瓷制品的工艺过程。包括固相烧结和液相烧结。 535 烧结并不依赖化学反应的发生。烧结区别于固相反应 536 伴随烧结发生的主要变化是颗粒间接触界面扩大并逐渐 537 形成晶界；气孔从连通逐渐变成孤立状态并缩小，最后 538 大部分甚至全部从坯体中排除，使成形体的致密度和强 539 度增加，成为具有一定性能和几何外形的整体。 540 烧成就是加热坯体使之发生质变成瓷的过程。 541 传统烧结 542 热等静压 543 粉末在室温下加压成型

36、后再进行烧结。 544 烧 545 结 546 方 547 法 548 水热烧结 549 热挤压烧结 550 电火花烧结 551 爆炸烧结 552 等离子体烧结 553 自蔓延高温合成 554 又称为燃烧合成技术，是利用反应物 555 之间高的化学反应热的自加热和自传 556 导作用来合成材料的一种技术，当反 557 应物一旦被引燃，便会自动向尚未反 558 应的区域传播，直至反应完全，是制 559 备无机化合物高温材料的一种新方法。 560 通过烧成，坯体在原料加工、成型、施釉、 561 干燥各工序中的隐患都可能暴露出来； 562 不适当的烧成将造成难以回收的废品。 563 开裂 564 变

37、形 565 瓷 566 器 567 的 568 烧 569 成 570 缺 571 陷 572 起泡 573 毛孔 574 色黄、火刺、落渣、斑点（黑斑）、烟薰（吸烟） 575 生烧和过烧 576 釉裂 577 釉缕与缺釉 578 （1）开裂 579 开裂是指当坯体在干燥、烧成和冷却过程中受到的 580 应力大于其本身的结合强度时出现的断裂现象。 581 练泥时，练泥机真空度不足、偏心； 582 泥料水分不均，颗粒级配不合理等； 583 上釉后，搬运过程中被碰伤、引起碰裂； 584 干燥时速度过快坯壁较厚部位出现“鸡爪”裂口； 585 入窑生坯含水分大,升温快,水分剧烈汽化或有机物剧烈氧化；

38、586 高温阶段，升温过快，收缩过大，形成应力而烧裂； 587 冷却阶段,降温过快,出窑温度过高,或晶型转变时控制不当。 588 （2）变形 589 制品失去所要求的规则形状称为变形。 590 变形是陶瓷生产中最常见的缺陷。 591 是由于坯体所受重力和应力的作用超过坯体弹性限度所致。 592 原料方面：塑性粘土用量过多，挤泥质量差，配方不当； 593 成型方面：器型设计不合理，成型操作不当，强制脱膜； 594 烧成方面：烧成时装钵不当，烧成温度过高，保温时间过长， 595 窑内温差大，局部温度过高，受热不均等。 596 （3）起泡 597 起泡是由于釉面气孔封闭或釉的粘度过大， 598 氧化

39、分解放出的气体无法排除而引起的。 599 氧化泡（小米泡）：氧化不彻底造成的。发生在窑的低温部位。 600 ：还原不足造成的。发生在高温靠近喷火口部位。 601 釉泡：细小，鼓在釉层表面（“水边泡”在制品边缘或棱角处聚集） 602 （4）毛孔（针孔或棕眼） 603 降低釉面光泽 604 制品釉面出现的凹痕或小孔称毛孔、针孔或棕眼。 605 若针孔密集，外观似桔皮时称桔釉。 606 原因：坯体表面质量差，气孔率高或有积灰，釉层有 607 凹痕，或者釉泡破裂后，当釉的粘度和表面张力较大 608 时，不能填平釉面。 609 （5）色黄、落渣、斑点（黑斑）、火刺、烟薰（吸烟） 610 瓷器表面发黄是因

40、升温太快,釉的熔融过早,使Fe2O3未能充分还 611 原成FeO,或在还原后利用氧化气氛或冷却过慢又造成再次氧化. 612 落渣是由于装钵的坯体表面不清洁或沾有匣钵碎屑，而使制品表 613 面有凸起的小颗粒。 614 斑点（黑斑）,主要由于原料中含铁量高且粒度粗在烧成的高温 615 阶段会产生熔洞、鼓泡和黑斑。 616 火刺是由于匣钵密封不严，火焰直接侵蚀制品或火焰温度太高， 617 使制品边缘局部呈黄色或褐色而形成的，同时釉面粗糙。 618 烟薰（吸烟），制品表面呈灰黑色。是由于碳素、有机物等沉积 619 于坯釉中未被氧化而成。 620 （6）生烧和过烧 621 未达到成瓷玻化温度的产品为

41、生烧。 622 （生烧的瓷质吸水率偏高，釉面光泽度差而粗糙，敲击时声音不脆。） 623 烧成温度超过成瓷温度，制品发生肿胀变形称为过烧。 624 原因：坯釉料的配方不适当，烧成温度不是偏低就是偏高， 625 保温时间控制不当，装窑密度不合理或烧成带温差太大。 626 （7）釉裂与剥釉 627 釉裂的特征是釉面有微细如发丝状的裂纹，而不深入到坯体内。 628 原因：坯釉膨胀系数不适应，釉的热膨胀系数比坯的大时，釉层处 629 于张应力，超过一定限度，即造成釉层开裂；急冷不够，缓冷阶段 630 降温过快；釉层过厚；或生成有害的坯釉中间层，均会引起釉裂。 631 剥釉即釉层剥脱。 632 原因：当釉

42、的热膨胀系数比坯的小时，釉层处于压应力，若压应力 633 太大或釉层弹性差，强度低时，易产生釉层剥脱。 634 （8）釉缕与缺釉 635 釉缕的特征是釉面出现厚釉条痕或滴状釉痕。 636 原因：烧成温度过高或釉的熔点过低，立装烧成时釉向下流淌呈 637 现缕状；施釉不均或釉层太厚。 638 缺釉的特征是局部表面呈现无釉的现象。 639 原因：施釉前坯体上有灰尘、油污；装烧时釉层被擦碰而剥落； 640 坯体施釉太湿，坯与釉之间分层；坯釉配方不适应；釉的高温粘 641 度和表面张力过大造成缩釉性质的缺釉等。 642 烧成设备 643 窑炉 644 （戴金辉.无机非金属材料概论（第十二章）(P144

43、146).哈尔滨工业大学出版社,2004.） 645 根据所用燃 646 料的不同分 647 烧固体燃料的窑炉 648 烧液体燃料的窑炉 649 烧气体燃料的窑炉 650 以电为能源的窑炉 651 根据制品 652 与火焰分 653 ? 654 明焰窑 655 隔焰窑 656 半隔焰窑 657 根据烧成 658 的作用分 659 ? 660 素烧窑 661 釉烧窑 662 烤花窑 663 根据烧成过程 664 的连续与否分 665 ? 666 间歇式窑 667 连续式窑 668 .釉 669 硅酸盐玻璃 670 釉是指覆盖在陶瓷坯体表面上的一层玻璃态物质。 671 它是根据瓷坯的成分和性能要求

44、，采用陶瓷原料和 672 某些化工原料按一定比例配方、加工、施覆在坯体 673 表面，经高温熔融而成。 674 改善陶瓷制品的表面性能； 675 提高制品的机械强度、电学性能、化学稳定性和热稳定性。 676 3.2陶瓷材料的组织结构与性能 677 3.2.1陶瓷的组织结构 678 陶瓷和金属不同，总是得到未达到平衡的组织， 679 组织很不均匀、很复杂。 680 陶瓷的主要组成成分，决定陶瓷的主要特点和应用。 681 陶 682 晶相 683 主晶相：如日用陶瓷的主晶相为莫来石。 684 次晶相：主要有硅酸盐、氧化物和非氧化物。 685 瓷 686 将晶相颗粒粘结起来，填充晶相之间的空隙， 6

45、87 的 688 提高材料的致密度； 689 组 690 织 691 玻璃相 692 降低烧成温度，加速烧结过程； 693 阻止晶体转变，抑制晶体长大； 694 获得一定程度的玻璃特性。 695 结 696 构 697 致密陶瓷 698 气相无开孔陶瓷 699 多孔陶瓷 700 但对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热性 701 等不利，不能成为陶瓷的主导组成部分， 702 含量约2040。 703 陶瓷组织内部残留下 704 来而末排除的气体， 705 常以气孔形式出现。 706 气孔是不利的，能降低陶瓷的 707 强度和导热性能，易造成裂纹。 708 在加热和冷却过程中，坯体相继发生以下四个阶段

46、的变化： 709 低温阶段 710 中温阶段 711 烧成 712 高温阶段 713 冷却阶段 714 （1）低温阶段（室温300） 715 （坯体水分蒸发期） 716 排除在干燥过程中没有除掉的残余水分 717 正常烧成时入窑坯体水分一般控制在2； 718 加强通风，以提高干燥速度； 719 烟气温度应高于露点，防止坯体表面出现冷凝水(“白霜”)。 720 （2）中温阶段（300950） 721 （氧化分解及晶型转化期） 722 粘土等矿物中结构水排除；有机物、碳素、无机物氧化及碳酸盐、硫化物 723 等分解；晶型转变（如石英由低温型晶型转变为高温型晶型）。 724 （3）高温阶段（950最

47、高烧成温度） 725 （玻化成瓷期） 726 坯体开始烧结，釉层开始熔化，氧化分解反应继续进行。坯体体积收 727 缩、致密度提高，产生机械强度，实现由坯体到陶瓷体的转变。 728 （4）冷却阶段（烧成温度室温） 729 急冷阶段 730 （最高烧成温度850） 731 缓冷阶段 732 （850400） 733 最终冷却阶段 734 （400室温） 735 快冷可以缩短烧成周期； 736 有效防止液相析晶和晶粒长大； 737 有效防止低价铁的再度氧化； 738 可以提高坯体的机械强度、白度和釉面光泽度。 739 850以下液相开始凝固； 740 有石英晶型转变引起的体积收缩，应缓冷。 741

48、 一般采用快冷；但对于含大量方石英的 742 坯体在晶型转化区间仍应缓冷。 743 3.2.2陶瓷的性能 744 1.陶瓷的力学性能 745 （1）刚度弹性模量 746 陶瓷都有很高的弹性模量。 747 （2）硬度 748 陶瓷材料是各类材料中硬度最高的。 749 消除晶界的不良作用，是提高陶瓷强度的基本途径 750 组织中存在着晶界； 751 陶瓷的实际强度比理论强度低很多陶瓷的实际强度受致密度、 752 杂质和各种缺陷的影响很大。 753 陶瓷对应力状态特别敏感 754 抗拉强度很低，抗弯强度较高，抗压强度则非常高。 755 （4）塑性 756 陶瓷在室温下几乎没有塑性； 757 但是当组

49、织中存在玻璃相时，陶瓷也能表现出一定的塑性； 758 陶瓷具有较高的高温强度。 759 （5）韧性或脆性（最大缺点） 760 陶瓷的韧性极低或脆性很高，是典型的脆性材料。 761 陶瓷的脆性对表面状态特别敏感。 762 纳米陶瓷 763 （超塑性、高强度和高韧性） 764 2.陶瓷的热学性能 765 （1）热膨胀 766 陶瓷热膨胀系数的大小与晶体结构和结合键强度密切相关。 767 键强度高的材料其热膨胀系数很低； 768 氧离子紧密堆积结构的氧化物，一般线膨胀系数较大。 769 （2）导热性 770 陶瓷的导热性比金属差，多为较好的绝热材料。 771 （3）热稳定性（另一个主要缺点） 772

50、 即抗热震性，可衡量陶瓷在不同温度范围波动时的寿命， 773 一般用试样急冷到水中不破裂所能承受的最高温度来表示。 774 陶瓷材料的热稳定性比金属的低得多。 775 3.其他性能 776 （1）导电性 777 大多数陶瓷是良好的绝缘体，但也有一些陶瓷是重要的半导体材料。 778 （2）耐火性及化学稳定性 779 陶瓷具有很好的耐火性，也是化学稳定性很高的材料。 780 陶瓷材料的性能特点如下： 781 陶瓷材料具有不可燃烧性、高耐热性、高化学稳定性、 782 高的硬度和良好的抗压能力；但脆性很高，热稳定性差， 783 抗拉强度较低。 784 3.3传统陶瓷材料 785 是助熔剂，促使烧结时玻

51、璃相的形成。 786 具有很好的可塑性和烧结性， 787 是成型能够进行的基础， 788 也是粘土质陶瓷成瓷的基础。 789 粗陶瓷制品：不均一的坯体。 790 是减塑剂；是耐熔的骨架成分。 791 致密材料 792 3.3.1不致密陶瓷材料 793 泥料中含助熔剂少及烧成温度低时制成的制品是不致密陶瓷。 794 以当地有的粘土或黄土为原料 795 粗陶瓷：砖瓦制品、熟料粘土砖等。 796 细陶瓷 797 陶器 798 精陶 799 原料类似于制砖瓦的泥料 800 由高岭石、烧成为白色的粘土、石英及助熔剂制成， 801 有时还添加些方石英或粘土熟料。 802 3.3.2致密陶瓷材料 803 炻

52、器 804 瓷器 805 是一种介于陶器和瓷器之间的制品； 806 带色且不透明，质地致密坚硬。 807 是致密烧结的白色坯体； 808 硬质瓷、软质瓷、骨灰质瓷、滑石质瓷、绢云母质瓷等。 809 软瓷相对硬瓷而言，胎体内含有更多的玻璃相， 810 半透明性好，机械强度较硬质瓷差。 811 3.3.3传统陶瓷的用途 812 主要为瓷器。一般要求有良好的白度、光泽度、热稳定性和机械强度。 813 包括长石质瓷、绢云母质瓷、骨灰质瓷和滑石质瓷等。 814 工业用主要为炻器和精陶。包括建筑瓷、卫生瓷、电瓷和化学化工瓷等。 815 3.4新型陶瓷 816 新型陶瓷是指以精制高纯、超细人工合成的无机粉末

53、为原料， 817 采用精密控制烧结工艺而制备的具有高强、耐温、耐蚀特性或 818 具有各种敏感特性的陶瓷。又称先进陶瓷、特种陶瓷、高性能 819 陶瓷、高技术陶资、精细陶瓷。 820 新型陶瓷与传统陶瓷的主要区别 821 是指具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷。 822 具有耐高温、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、低膨胀系数、 823 高导热性和质轻等优点。 824 氧化物陶瓷 825 非氧化物陶瓷 826 （工程陶瓷）氧化物与非金属氧化物的复合系统 827 特种陶瓷 828 功能陶瓷敏感陶瓷 829 铁电陶瓷 830 磁性陶瓷 831 具有电、光、磁、化学和生物体特性，且具有相互转换功能的陶瓷。 832 3.4.1氧化物陶瓷 833 氧化物陶瓷材料可以一种元素的氧化物(如Al2O3、MgO等)为 834 原料，也可在它们的晶格中除氧离子外还含几种元素的阳离 835 子(如BaTiO3、ZnFe2O4等)。 836 用途最广泛的氧化物陶瓷材料 837 高纯型 838 普通型 839 氧化铝陶瓷 840 氧化铍陶瓷 841 氧化镁陶瓷 842 氧化钙陶瓷 843 氧化锆陶瓷 844 耐高温、抗蚀、耐磨、绝缘等。 845 很高的导热性、抗热震性极好；是现有材料中最好的绝缘材料； 846 化学性质稳定，抗腐蚀