材料工程概论课件

1、材料工程概论绪 论一、陶瓷的概念与分类 传统陶瓷概念：指所有以粘土为主要原料与其他天然矿物原料经过粉碎、混练、成型、煅烧等过程而制成的各种制品陶瓷。 广义陶瓷概念：指用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称陶瓷。二、陶瓷的分类1、按概念分类：普通陶瓷和特种陶瓷2、按坯体的物理性能特征分类：瓷器（吸水率1）、炻器（1吸水率3）和陶器（吸水率3）第一章 原 料概述从工艺角度分三类：1、可塑性的粘土原料（高岭土等）； 2、非可塑性的瘠性原料（石英等）； 3、熔剂原料（长石等）。辅助原料：石膏、耐火材料及各种外加剂（助磨剂、分散剂、增塑剂、增强剂等）（2）按可塑性分类：a.高可塑性粘土（软质

2、粘土或结合性粘土），分散度大，如膨润土、木节土、球土等。b.低可塑性粘土（硬质粘土），分散度小，如焦宝石、碱石、瓷石等。（3）按耐火度分类：a.耐火粘土：耐火度在1580以上，一种比较纯的粘土，杂质含量少。烧后颜色呈白色或浅色。是细瓷、耐火制品、耐酸制品的主要原料。b.难熔粘土：耐火度介于13501580之间，含易熔杂质在1015左右，可作为炻瓷器、陶器、耐酸制品、瓷砖的原料。c.易熔粘土：耐火度在1350以下，含有大量各种杂质，尤其是黄铁矿（FeS2），多用于建筑砖瓦或粗陶制品的原料。（3）粘土矿物类型a.高岭石类：主要由高岭石组成的粘土叫高岭土，如苏州土、叙永土；b.蒙脱石类：主要由蒙脱石

3、组成的粘土叫膨润土；c.伊利石类：瓷石、水云母、白云母等；d.水铝英石：自然界不常见。（3）颗粒组成即粘土中含有不同大小颗粒的百分比含量。测定方法：a.显微镜、b.电子显微镜、c.水簸法、d.吸附法三、粘土的工艺性质 粘土是陶瓷工业的主要原料，粘土的性质对陶瓷生产有很大的影响，因此掌握粘土的性质，尤其是粘土的工艺性质是稳定陶瓷生产的基本条件。（1）可塑性 粘土与适量的水混练以后形成泥团，这种泥团在一定的外力作用下产生变形但不开裂，当外力去掉以后，泥团仍然保持其变形后的现状不变，这种性质就是粘土的可塑性。影响因素：可塑性的大小主要取决于固相与液相的性质、数量。（固相的性质类型、颗粒的形状、大小、

4、分布及离子交换性，液相的性质润湿能力、粘度）测试方法：指数法液限含水率塑限含水率 指标法应力应变（2）结合性 指粘土能粘结一定细度的瘠性物料，形成可塑泥团并具有一定的干燥强度的性能。（3）离子交换性产生的原因： 粘土颗粒由于其表面的断键和晶格内部离子的被置换，粘土表面总是带有电荷同时又吸附一些反离子。 在水溶液中，这些吸附的离子又可以被其它相同电荷的离子所置换。离子交换性发生在表面，不影响铝硅酸盐晶体结构。（4）触变性 粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低而流动性增加，静置后逐渐恢复原状。此外，泥料放置一段时间后，在维持原有水分的情况下也会出现变稠和固化现象，这就是粘土的触变性。影响

5、因素：矿物组成、粒度大小、形状、水分含量、使用电解剂的种类和数量、泥浆的温度等。表示方法：厚化度（稠化度）t30s/t30m （6）烧结温度和烧结范围a. 烧结性能：粘土在高温下加热，当温度达到粘土软化温度后，继续升温，粘土逐渐软化熔融，直至全部熔融变为玻璃态物质。为了表征材料在高温下虽然已经发生软化而没有全部熔融，在使用中所能承受的最高温度耐火度。b.计算：耐火度T（360Al2O3RO）/0.228 （）式中： Al2O3粘土中Al2O3和SiO2总量为100时， Al2O3所占的百分数；RO粘土中Al2O3和SiO2总量为100时， 相应带入的其它氧化物的总量。公式的适应范围： Al2O

6、3的含量在2050的粘土。 耐火度T5.5A1534（8.3F2MO）30/A （）式中：AAl2O3的含量 FFe2O3的含量 MOTiO2,CaO,MgO和R2O等氧化物的含量。公式的适应范围： Al2O3的含量在1550的粘土。注意：在计算时，必须换算成没有灼减的百分含量。粘土在加热时的收缩率与气孔率曲线：T1开始烧结温度；T2烧结温度（吸收率5）；T3软化温度。粘土在陶瓷生产中的作用：1、粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础；2、粘土使注浆料与釉料具有悬浮性、稳定性；3、粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性，在坯中结合其它瘠性原料并使坯料具有一定的干燥强度，有利于坯体的成型加工；4、粘

7、土是陶瓷坯体烧结时的主体，粘土中的氧化铝和杂质含量是决定陶瓷坯体的烧结程度、烧结温度和软化温度的主要因素，即粘土的种类是决定生产何种陶瓷制品品种的主要根据；5、粘土是形成陶瓷主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源，粘土加热分解产物和莫来石晶体是决定陶瓷产品主要性能的结构组成。莫来石晶体赋予瓷器以良好的机械强度、介电性能、热稳定性和化学稳定性。第二节石英类原料一、种类与性质1、种类 石英自然界中二氧化硅结晶矿物统称为石英。化学成分为SiO2， 由于地质产状不同有不同的状态：水晶、脉石英、石英砂岩、石英岩等。2、性质：比重在：2.222.65g/cm3 耐火度：17501770，一般1550 硬度：

8、莫氏硬度7 耐腐蚀性：强耐酸（氢氟酸除外），与碱作用生成可溶性硅酸盐。3、石英在加热过程中的变化 高温型的缓慢转变（870，-石英向-磷石英的转变，体积膨胀达16） 低温型的快速转变（573，-石英向-石英转变，体积膨胀0.82%） 转变的意义：a、利用它的加热膨胀，预先加热块状石英然后急冷，使组织结构破坏，便于粉碎；b、在制品烧成和冷却时，处于晶型转化的温度阶段，适当控制升温与冷却速度，以保证制品不开裂。石英在陶瓷生产中的作用：1、在烧成前石英是瘠性原料，可以对泥料的可塑性起调节作用，降低坯体的干燥收缩，缩短坯体的干燥时间本防止坯体变形；2、在烧成时，石英的加热膨胀可以部分抵消坯体收缩的影响

9、。当玻璃相大量出现时，在高温下石英能部分溶解于液相中，增加熔体的粘度，而未熔的石英颗粒，则构成坯体的骨架，防止坯体发生软化变形等；3、在瓷器中，石英对坯体的机械强度有很大的影响，合理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体的强度，否则效果相反。同时，石英可以使瓷的透光度和白度得到改善；4、在釉中，二氧化硅是生成玻璃质的主要组分，增加釉料中石英的含量能提高釉的熔融温度于粘度，并减少釉的膨胀系数；同时赋予釉以高的机械强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性。2、性质： 比重 2.562.59g/cm3 硬度 66.53、长石的使用技术指标（日用陶瓷）： （1）始熔温度1230； （2）Al2O3含量1520； （3）

10、K2O+Na2O11，而且K2O/Na2O3； （4）Fe2O3 0.5%。二、长石的熔融特性 从理论上讲，各种纯长石的熔融温度分别为：钾长石1150，钠长石1100，钙长石1550，钡长石1715。 而一般的熔融范围为：钾长石11301450；钠长石11201250；钙长石12501550。1、钾长石的熔融特性： 1130开始熔融，1220时分解，生成白榴子石与SiO2熔体，其反应为：K2OAl2O36SiO2 K2OAl2O34SiO2（白榴子石） SiO2 温度升高，逐渐全部变成液相，由于钾长石的熔体中存在白榴子石和硅氧熔体，故粘度大。钾长石这种熔融后形成粘度较大的熔体，并随着温度升高熔

11、体粘度逐渐降低的特性，在陶瓷生成中有利于烧成控制和防止变形；所以在陶瓷坯料中以选用正长石或微斜长石为宜。2、钠长石的熔融特性： 钠长石开始熔融温度比钾长石低，其熔化时没有新相产生，液相的组成和未熔长石的组成相似，形成液相的粘度较低，故熔融范围较窄，而且粘度随温度的升高而降低的速度较快，所以一般认为在坯料中使用钠长石容易引起产品变形。三、长石在陶瓷生产中的作用1、长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，是坯料中碱金属氧化物（K2O、Na2O）的主要来源，能降低陶瓷坯体的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度；2、熔融后的长石熔体能溶解部分高岭土分解产物和石英颗粒。在液相中Al2O3、SiO2相互作用，

12、促进莫来石晶体的形成和长大，赋予坯体的机械强度和化学稳定性；3、长石熔体能填充于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙；冷却后长石熔体构成瓷的玻璃基质，增加了透明度，并有助于瓷的机械强度和电气性能的提高；4、在釉料中长石是主要熔剂；5、长石作为瘠性原料，在生坯中还可以缩短坯体的干燥时间、减少坯体的干燥收缩和变形等。四、长石代用原料：1、伟晶花岗岩；2、霞石正长岩；3、酸性玻璃熔岩；4、含锂矿物（1）锂云母： 理论组成中Li2O为6，工业标准Li2O3，在釉中用量为37；（2）锂辉石：理论组成中Li2O为8，天然矿物中Li2O含量约为6，在釉中用量约为2。第四节 其它原料一、碳酸盐类原料1、方

13、解石及石灰石：主要成分CaCO3，包括：冰洲石、石灰石、钟乳石、白垩、大理石等。850开始分解，950反应剧烈； CaCO3 在坯中：低温下是瘠性原料，高温下是熔剂； 在釉中：重要的原料，使釉的折射率增大，提高釉的光泽， 配合不当，容易出现乳浊现象。2、白云石： CaCO3MgCO3，分解温度730830； 在坯中：使烧成温度降低，增加透明度，用白云石代替石灰石可使烧成范围变宽2040； 在釉中：代替石灰石，使釉不会乳浊，提高釉的热稳定性，防止吸烟。3、凌镁矿：主要成分MgCO3，400开始分解，800剧烈反应；二、滑石、蛇纹石1、滑石：3MgO4SiO2H2O，600开始脱水，880970排

14、除完成；分解后生成偏硅酸镁：原顽火辉石（高温稳定型）， 顽火辉石 （低温稳定型）， 斜顽火辉石 （低温稳定型），原玩火辉石变为斜顽火辉石或玩火辉石时，伴随有较大的体积变化，使用时注意：煅烧（12001350），破坏其片状结构。第二章 坯料及配料 陶瓷制品的种类繁多，其性能要求和所用原料液各异，致使陶瓷的坯料有很多种类，这里主要对日用陶瓷的坯料类型（包括有关其它普通陶瓷的坯料）作一个介绍。 普通陶瓷的坯料一般都是以粘土为主要原料，故可统称为粘土质坯料。但由于所用的粘土的种类不同，尤其是所用的熔剂原料不同，而有进一步加以区别的需要。如以长石作为主要熔剂原料的坯料称为长石质坯料。 本章以日用陶瓷坯料

15、中的长石质、绢云母质、磷酸盐质和镁质坯料为主，同时也介绍陶器及其它质地的陶瓷坯料。第一节坯料的类型一、长石质坯料 长石质瓷是目前国内外日用陶瓷普遍采用的瓷质，它是以长石作为助熔剂的“长石石英高岭土”三组份系统瓷。 长石质瓷的烧成温度视其组份比例及工艺因素的不同，变动范围很宽，可以配成在11501450范围内烧成的各种温度的瓷器。 长石质瓷的瓷质由石英方石英莫来石玻璃相构成，瓷质洁白、薄层呈半透明、断面呈贝壳状，吸收率很低、瓷质坚硬、机械强度高、化学稳定性好。主要用作餐具、茶具、陈设瓷、美术瓷，以及一些工业技术用瓷。1、长石质瓷的物理化学基础 以三元相图“K2O-Al2O3-SiO2”为基础。一

16、般组成的烧成温度在1450以下。瓷的相组成范围为： 玻璃相： 5060 莫来石晶体：1020 残余石英： 812 半安定石英：6102、长石质瓷的化学组成（1）化学组成：我国的长石质瓷的化学组成为：SiO2 6575%,Al2O3 1925% R2O+RO 46.5%(其中KNaO不低于2.5%).（2）各氧化物在瓷中的作用：SiO2： 瓷中的SiO2以“半安定方石英”、“残余石英颗粒”、溶解在玻璃相中的“熔融石英”，以及在莫来石晶体和玻璃态物质中的结合状态存在。是瓷的主要成分，含量的高低直接影响瓷的强度及其它性能，但含量不能过高，如果超过75接近85，瓷器烧后热稳定性变坏，易出现自行炸裂现象

17、。Al2O3： 瓷中的氧化铝主要以长石和高岭土引入，是成瓷的主要成分，一部分存在于莫来石中，另一部分溶于熔体中以玻璃相存在。氧化铝可以提高瓷的化学稳定性和热稳定性，提高瓷的物理化学性能和机械性能，提高白度，含量高可以提高瓷的烧成温度，过低，则瓷趋于易熔、容易变形。 K2O与Na2O： 主要以长石引入，是成瓷的主要成分，起助熔剂作用。存在于玻璃相中提高透明度。一般总量控制在5以下为宜，否则会急剧降低瓷的烧成温度于其热稳定性。碱土金属氧化物（CaO,MgO等）： 瓷中的碱土金属氧化物，一般含量较少，不特别引入。少量情况下与碱金属共同起着助熔剂的作用。但引入CaO,MgO等，可以相对提高瓷的热稳定性

18、和机械强度、提高白度和透光度、改进瓷的色调，减弱铁钛的不良影响。着色氧化物（Fe2O3,TiO2）： 瓷的组成中，铁钛氧化物的含量较微，但它们的有害影响却很大，使瓷器被着色成不好的色泽，影响外观质量。（3）瓷中各氧化物成分之间的关系：中国：R2O (1.94.5)Al2O3(1220)SiO2 烧成温度在1300左右 RO国外：R2O (1.94.5)Al2O3(1220)SiO2 烧成温度在1400左右 RO两种的基本规律：Al2O3/SiO21：5左右；坯料中Al2O3的摩尔数不应低于2。3、长石质瓷的示性矿物组成与实际配方示性矿物组成（中国）：长石2030，石英2535，粘土4050。烧

19、成温度：12501350，有些南方瓷厂高达1400左右。实际配方：在示性矿物组成的基础上，考虑具体原料与工艺因素等作调整。二、绢云母质瓷 绢云母质瓷是我国传统的日用瓷质之一，它是以绢云母为熔剂的“绢云母石英高岭土”系统瓷。在南方一些瓷区，尤其是景德镇地区广为生产。这种瓷是利用瓷石中所含绢云母的特性及其熔融后形成高粘度玻璃的性质，并利用其本身已经含有石英的特点另外加入高岭土按一定比例组合成坯料，在一定温度范围内烧后成瓷。 瓷质：石英、方石英、莫来石、玻璃相。瓷质除了具有长石质瓷的一般性能特点外，还有透明度较高，加之采用还原焰烧成，外观呈“白里泛青”的特色，成为中国瓷的某些传统风格和独有的特点。适

20、用于作餐具、工艺美术陈设瓷等。1、化学组成： SiO2 6070%,Al2O3 2230% R2O+RO 4.57% 与长石瓷比较，氧化铝的含量较高，氧化硅的含量较低，碱性含量相近。2、示性矿物组成： 绢云母 3050 石英 1525 高岭土 3050 其它矿物 510。 烧成范围在12501450的绢云母质瓷的坯料比例为： 瓷石 7030 高岭土 3070。三、磷酸盐质瓷 磷酸盐质瓷是以磷酸钙作熔剂的“磷酸钙高岭土长石石英”系统瓷。其中磷酸盐可由骨胶生产的副产品骨磷或骨灰引入，工厂通常都采用骨灰进行生产，习惯上称为骨灰瓷。 骨灰瓷一般采用二次烧成，第一次素烧，温度12001290，第二次釉烧

21、，温度850900。 骨灰瓷的瓷质：主要由钙长石、-Ca3(PO4)2、方石英、莫来石和玻璃相所构成。瓷的白度高，透明度好，瓷质软，光泽柔和，但脆性大，热稳定性差，而且烧成范围窄。1、成瓷物理化学基础： 物理化学基础可以“Ca3(PO4)2-SiO2-CaOAl2O32SiO2”三元相图为依据。 Ca3(PO4)2本身的熔点并不低，为1734，它的助熔作用不是它本身的低温熔融，而是它与其它两个组元共熔，共熔之后液相温度降低，液相大量产生，从而起到助熔作用。 Fe+3在硅酸盐玻璃中以FeO4结构团存在，成为显黄色的强着色剂；而在磷酸盐玻璃中，它却为FeO6结构团，故不显色。因此，在氧化焰下烧成的

22、骨灰瓷一般为纯白色。由于少量Fe+3的存在，使骨灰瓷在阳光照射下显透绿色。还原焰烧成的骨灰瓷，含Fe+3量多，显出白里透绿之色。 2、化学组成： 据少量数据统计，骨灰瓷组成似有这样的规律，即当Al2O3的摩尔数为1时，SiO2应为34摩尔，CaO为1.83.0摩尔，P2O5为0.61.0摩尔。3、实际配方： 骨灰 2060 长石 822 高岭土 2545 石英 920四、镁质瓷 镁质瓷是以含MgO的铝硅酸盐为主晶相的瓷。按照瓷坯的主晶相不同，可以分为：原顽辉石瓷（滑石瓷）、镁橄榄石瓷、尖晶石瓷及堇青石瓷。 镁质瓷的主要晶相属于“MgO-Al2O3-SiO2”三元系统。 配方：滑石 7075，少

23、量粘土、长石 配方范围：滑石7075 高岭土10左右 长石1015 强可塑性粘土5 化学组成：SiO26070 Al2O347 Fe2O3+TiO2微量 CaO1% 左右 MgO2025 K2O+Na2O 12 瓷质特点：良好的电学性能，高的机械强度，良好的热稳定性， 白度高滑石瓷生产中应注意的问题：1、瓷件的定向开裂： 原料所致，一般60%要煅烧。2、瓷件的老化问题： 瓷件在储存、运输、加工或使用过程中自行产生裂缝、空隙、松散的现象。 解决办法： 高温时使晶粒不长大，加入抑制剂（BaO、ZrO），游离使用越少越好，不会诱导原顽火辉石转为斜顽火辉石。3、烧结范围窄： 3040 可塑性低（加入增

24、塑剂）第二节 配料的依据 当生产陶瓷产品的原料选定以后，确定各种原料和釉料中使用的数量是一项关键性的工作。因为它们直接影响到陶瓷产品的质量及其工艺制度的确定。在确定陶瓷配方时，应遵循下列原则：1、产品的物理化学性质以及使用性能要求是考虑坯料、釉料组成的主要依据（如日用瓷的白度、透明度、光泽度；电瓷的机械强度、电气绝缘性能；釉面砖的规格一致等）；2、参考成功的经验和数据，可以节省时间、提高效率；3、了解各种原料对产品性质的影响是配料的基础；4、配方要满足工艺要求；5、采用的原料希望来源广、质量稳定、运输方便、价格低廉。第三节 配料计算1、坯料组成的表示方法（1）配料量表示： 用各种原料的重量百分

25、数表示组成的方法。 例如：三宝瓷石 10 柳家湾瓷石 30 余干瓷石 25 大洲高岭 20 星子高岭 15 特点：简单、直观、易于称量，但该方法没有可比性，只能适用本地，对外地没有参考意义。（2）用示性矿物表示法： 坯料的组成（配方）以纯理论的粘土、石英、长石等矿物来表示。 例如：粘土 40 长石 30 石英 30 特点：有一定的参比性，不利的一面是要分析原料的示性矿物组成，技术性要求高。（3）化学组成表示法： 以坯料中各氧化物组成的百分数来表示的方法。 特点：可以计算配方的烧成温度，估计产品的色泽， 但对生产没有直接的意义。（4）用实验式表示： 把坯料中的氧化物按碱、中、酸性氧化物的顺序排列

26、，并在各氧化物前面加以相应的摩尔数之比值来表示。 aR2O yR2O3 xRO2 bRO 特点：国际通用表示方法，反映各氧化物之间的相互关系，便于交流，判断组成特点，进而分析对比其性能，以利于配料的配制、调整，指导生产。2、配料计算 化学组成与实验式之间的换算（1）从化学组成计算实验式A、首先把坯料的化学组成换算成不含灼减的化学组成；B、求各氧化物的摩尔数；C、求碱性（或中性）氧化物的摩尔数之和；D、用各氧化物的摩尔数分别除碱性（或中性）氧化物的摩尔数之和，得各氧化物的摩尔数之比值；E、把比值按RO(R2O)、R2O3、RO2的顺序排列得到实验式。（2）从实验式计算化学组成：A、计算各氧化物的

27、质量（摩尔数摩尔质量）；B、求各氧化物的质量之和；C、计算各氧化物的质量百分数，得所求的化学组成。（3）由配料量计算实验式：A、首先要知道所使用的各种原料的化学组成；B、将各种原料的配料量（质量），乘以各氧化物的百分数，得到坯料中各氧化物的质量；C、将各种原料中共同氧化物的质量加在一起，得到坯料中各氧化物的总质量；D、以各氧化物的摩尔质量分别去除它的质量，得到各氧化物的摩尔数；E、以中性氧化物的总数去除各氧化物的摩尔数，得到一系列以中性氧化物系数为1的一套各氧化物的摩尔系数；F、按规定的顺序排列各氧化物，得到所要求的实验式。（4）由实验式计算配料量：A、将原料的化学组成换算成示性矿物组成所需要

28、的形式，即计算出各种原料的矿物组成；B、将坯料的实验式计算成为粘土、长石及石英矿物的百分组成。在计算中，要把坯料实验式中的K2O、Na2O、CaO、MgO都粗略地归并为K2O，则坯料的实验式可以写成如下的形式： aR2ObAl2O3cSiO2C、用满足法来计算坯料的配料量，分别以粘土原料和长石原料满足实验式中所需要的各种矿物的质量，最后再用石英来满足实验式中石英矿物所需要的数量。（5）由示性矿物组成计算配料量： 已知坯料的矿物组成及原料的化学组成，须先将原料的化学组成换算成原料的矿物组成，然后再进行配料计算。 如果已知坯料及原料的矿物组成，则可以直接计算其配方。 配方的计算，首先以粘土原料中的

29、粘土矿物部分来满足坯料中所需要的矿物成分，然后将随粘土原料带入的长石矿物、石英矿物部分分别从所需要的百分数中减去，再分别以长石原料和石英原料来满足坯料中所需要的长石矿物及石英矿物。（6）由化学组成计算配料量： 当陶瓷产品的化学组成和采用的原料的化学组成均为已知，且采用的原料的化学组成又比较纯净，采用上述两种计算方法虽然可行，但有时遇到所用原料比较复杂时仍嫌不够准确。因为上述方法的计算中以Na2O、CaO、MgO统作为K2O并入一道计算，或采用粘土、长石、石英原料的示性矿物组成作为计算基础，使之计算产生较大的偏差。如果以原料的化学组成的百分数直接来计算，则可以得到较准确的结果。 在计算过程中，可

30、以根据原料性质和成型的要求，参照生产的经验先确定一、二种原料的用量（如粘土、膨润土），再按满足坯料化学组成的要求逐个计算每种原料的用量。在计算过程中要明确每种氧化物主要由那种原料来提供。 第三章 釉料釉的定义：釉是熔融在陶瓷制品表面上一层很薄的均匀的玻璃质层。第一节 釉层的结构、特点、作用一、玻璃的通性1、玻璃的原子排列为各向同性，如折射率、弹性系数、硬度等在不同方向具有同样的数值，而结晶态物质，除立方体外，则各相异性；2、玻璃态物质无固定的熔点，由熔融的液态变为固态时，其过程是连续的，有一个熔融过程，而且是可逆的；3、玻璃态物质与晶态物质比较，在化学组成相同时，前者具有较大内能，在一定条件下

31、可以析出晶体，玻璃态物质结晶时，总是伴随着放热现象；4、因晶胞是无限大的，所以玻璃不能写出简单的化学式。二、釉的特点与玻璃的相同之处：玻璃的通性与玻璃的不同之处：（1）多数釉中含有较多的氧化铝，它是釉的主要成分；（2）釉的均匀程度不如玻璃；（3）釉的熔融温度范围比玻璃的要宽；（4）釉中存在晶体、气泡。三、釉的作用1、使坯体对液体和气体具有不透过性；2、覆盖坯体表面，起覆盖层作用，给人以美的感受，尤其是颜色釉与艺术釉（结晶釉、砂金釉、无光釉、等）增添陶瓷制品的艺术价值；3、防止沾污坯体，即使沾污也容易清洗；4、与坯体作用，使釉与坯成为整体，正确选择釉配方，可以使制品表面产生均匀压应力的釉层，从而

32、增加陶瓷制品的机械强度、热稳定性、电性能。第二节 釉的性质一、釉的物理、化学性质（一）釉的化学性质和熔融温度范围1、化学性质： 釉的化学性质（酸性、碱性）应该与坯体性质相近，但又要保持适当的差别（以形成良好的中间层）。2、釉的熔融温度（范围）：（1）实验方法 GB89683，即釉的始熔温度与成熟温度之间的温度范围。始熔温度釉料受热后开始生成液相的温度；成熟温度釉料充分熔化至具有要求的性能的平滑光亮釉面时的温度。测试方法：釉料过250目，H 33mm（a）、始熔温度园角温度A；（b）、半球温度熔融温度B；（c）、1/3高度流动温度（成熟温度）C烧成温度在熔融温度范围内选择：一般：无光釉T烧在AB

33、之间选择；乳浊釉T烧在B附近；光泽釉T烧在BC之间选择。3、釉的熔融温度计算（1）t熔360Al2O3RO/0.2280.85（经验系数） 该计算式对高温釉较准，对低温釉误差较大。（2）利用易熔系数k估算釉的熔融温度 ka1n1+a2n2+aini/b1m1+b2m2+bimi式中： a1、a2、ai 易熔氧化物熔融温度系数； b1、b2、bi 难熔氧化物熔融温度系数； n1、n2 、ni 易熔氧化物质量百分数； m1、m2、mi 难熔氧化物质量百分数；首先计算k值，然后查表（k与t对应表）4、釉的粘度 粘度是流体的一种性质，熔融釉的粘度，可以作为判断釉的流动情况的尺度。 粘度小的：易产生干釉

34、、堆釉 粘度大的：波浪纹、桔釉、针孔、釉泡 影响因素：组成、烧成温度5、表面张力 表面张力大的：缩釉、滚釉 表面张力小的：针孔、猪毛孔、桔釉 影响因素：组成、烧成温度6、机械强度、硬度 抗冲击强度抗拉（张）强度 抗折强度抗压强度 1135MP 400700MP 硬度是材料抵抗另一种材料压入、刻划或磨损的能力。 影响因素：组成、显微结构7、膨胀系数 热膨胀系数釉在受热时，长度或体积的变化 线膨胀系数单位长度的变化，1/ L/L1/ T （ 1/ ） 体膨胀系数单位体积的变化，1/ V/V1/ T （ 1/ ）8、釉的化学稳定性 在使用过程中，施釉制品抵抗水、酸、碱液的侵蚀的能力。 影响因素：（1

35、）釉中碱金属离子多，化学稳定性好；（2）BO4多，化学稳定性好，BO3使化学稳定性差；（3）铅化合物对碱没有影响，但不耐酸；（4）SiO260的釉对水、酸、碱受影响，电瓷釉中SiO270；（5）ZnO、CaO、MgO、BaO取代碱金属离子，化学稳定性提高；（6）高价离子都能使化学稳定性提高。9、光学性质 除无光釉以外，一般要求釉面有强的光泽度。 光泽度(n1)2/(n1)2 n折射率 入射光 镜面反射 （10）坯釉适应性 陶瓷的坯体与釉层有相互适应的物理性质，釉面不致于龟裂或剥落的性能。 釉面的裂纹与脱剥是由于釉层中存在不恰当的应力所致，故提高坯釉的适应性应从釉层应力的大小、性质着手。A、坯、

36、釉膨胀系数的适应（应力的来源） 理论上： gb 一般地：当gb时，两者差值应（14）106 当gb时，两者差值应0.4106 所以：当gb时，釉面受拉应力，产生龟裂； 当gb时，釉面受压应力，产生剥落。B、坯釉中间层（缓和应力不利作用的条件） 不能简单地从膨胀系数确切地判断坯釉适应性的好坏，因为陶瓷产品烧成时，釉层的组成会发生变化，一部分熔剂挥发，更重要的是坯釉之间发生反应，从而使坯、釉的膨胀系数以及由此产生的应力也在变化。 中间层对适应性的影响主要表现在：（a）降低釉的膨胀系数，消除釉裂 在烧成中，釉中的Na2O、B2O3、PbO等会因为挥发和向坯体扩散而减少，而Al2O3、SiO2则相应增

37、多，结果使釉的膨胀系数降低，甚至可以使釉的膨胀系数小于坯的膨胀系数，即釉由原来的受张应力变为受压应力，从而消除釉裂；（b）中间层中生成与坯体性质相近的晶体，则有利于坯釉结合， 生成的晶体起着楔子的作用，加强了坯釉的结合；（c）釉溶解坯体的表面，使接触面变粗糙，增加了釉的附着力；C、釉层的弹性（缓和应力的不利作用） 抵抗、缓和釉层应力的另一个因素是釉的弹性。它不仅能消除坯、釉之间的膨胀系数差异所引起的缺陷，也能补偿受机械应力产生的危害。 釉面弹性小（弹性模量大），易引起开裂，引入MgO、ZnO、BaO能改善釉面弹性。 釉的扩张强度大（网络形成体多），适应性好。D、釉层厚度（影响应力的工艺因素）

38、釉层厚度一般0.3mm，太薄受压应力；太厚受张应力。 工艺控制：釉浆浓度等。第三节 釉的种类与制釉原料一、釉的种类及特点1、按制品分类： 陶器釉、瓷釉、电瓷釉等。2、按烧成温度分类： （1）低温釉：900以下，琉璃瓦釉、粗陶釉、电子陶瓷釉； （2）9001050：彩陶釉、近代的琉璃制品釉； （3）10001150：精陶釉（釉面砖）； （4）11501250（1280）：卫生洁具釉、瓷质砖釉； （5）高温釉：1300，瓷釉。3、按釉面特性分类： 透明釉、乳浊釉、结晶釉、无光釉、碎纹釉、电光釉、砂金釉、变色釉、金属光泽釉等。4、按电学性能分类： 导电釉、非导电釉。5、按釉用原料的处理方法分类： 生

39、料釉、熔块釉、挥发釉。（6）以熔剂的特性分类：A、铅釉： 以含铅的化合物为主要熔剂的釉。PbOnSiO2 (n=12.5) 随着釉中氧化硅含量的增加，釉的成熟温度越高。 特点：光泽好，与坯有很好的适应性。B、碱釉： 大多数熔块釉，KNaO0.7molC、碱石灰釉： KNaO与CaO的摩尔数各半。D、石灰釉：CaO0.5molE、长石釉： KNaO 其它碱性氧化物的摩尔数。F、镁质釉：MgO 0.5molG、锌釉： ZnO 0.5mol二、釉用原料1、碱性原料：（1）钠化合物：NaCl食盐釉用原料、矿化剂、除铁用漂白剂；Na2CO3熔块釉用原料、还可以作为电解质用；NaNO3熔块釉用原料；硼砂（

40、Na2B2O710H2O）熔块釉用原料；钠长石（Na2OAl2O36SiO2）各种釉用原料。（2）钾化合物：KNO3熔块釉用原料；K2CO3熔块釉用原料；钾长石（K2OAl2O36SiO2）各种釉用原料。（3）锂化合物：Li2CO3不不溶于水；锂云母低膨胀釉；锂辉石低膨胀釉；2、碱土金属氧化物类原料（1）钙化合物： 特点：增加釉面硬度、耐磨性，与钾、钠化合物相比，能降低膨胀系数，容易使釉析晶。A、CaCO3中高温釉的主要原料，生料、熔块釉中都可以用；B、硅灰石（CaOSiO2）坯釉均可以用；C、萤石（CaF2）强的助熔剂，乳浊剂，不溶于水；（2）镁化合物： 镁与钙在釉中最大的不同是釉的温度，低

41、温釉中一般不用MgO。 建筑制品中MgO釉较多（提高抗风化能力）。A、MgCO3B、白云石（ MgCO3 CaCO3 ）C、滑石（3MgO4SiO2 H2O ）在高温釉中用量多，515，使用前要煅烧（1250以上），使釉的弹性、热稳定性提高。（3）锶化合物： 常用的SrCO3，在釉中取代部分CaO，可以使釉的流动性增加，热稳定性降低。（4）钡化合物：a、BaCO3在低温釉中取代部分PbO，光泽也好，中温釉中使用易造成无光；b、BaSO4透明釉中一般不用。（5）锌化合物： 在釉中是强助熔剂，使用前要煅烧；（6）铅化合物： 对光的折射率大，光泽度好；与碱性氧化物相比，可以降低釉的膨胀系数，提高釉的

42、弹性，降低熔融物的粘度，扩大熔融温度范围。 常用的铅化合物：铅丹（Pb3O4）、黄丹（PbO）、 铅白（2PbCO3Pb(OH)2）。（7）硼化合物： 硼砂：H3BO3、硼酸：Na2B4O710H2O3、酸性原料（1）硅化合物： 石英：大多数釉中SiO250%； SiO250%的釉为低温釉（铅釉，铅硼釉）； 玻璃粉。（2）钛化合物： 二氧化钛（TiO2）：提高釉的折射率，作为乳浊剂使用。（3）磷化合物： 骨灰、磷灰石。（4）锡化合物： 折射率大，且在釉中的溶解度小，非常好的乳浊剂。（5）锆化合物： 氧化锆（ZrO2）：乳浊剂、增白剂、提高釉面硬度，但提高粘度； 锆英石（ ZrSiO4）：三、釉

43、的配方计算1、配方设计（1）借助成功的经验配方进行配方设计；（2）利用塞格尔锥的标准成分配料；（3）利用生料釉的成分图配料（P152，图321）；（4）利用相图配料。2、生料釉的配方计算P154：已知一釉式：0.3K2O 0.5Al2O34.0SiO2 0.7CaO 求该釉式的各种原料的配料量（百分数）？（1）用满足法用原料满足釉式：0.3K2O0.7CaO0.5Al2O34.0SiO20.3mol长石0.30.31.8余00.70.22.20.1mol熟高岭0.10.2余0.70.12.00.7mol石灰石0.7余00.12.00.1mol高岭土0.10.2余01.81.8mol石英1.8余

44、0（2）计算各原料的重量0.3mol长石556.7（长石的摩尔质量）166.8（克）0.1mol熟高岭222.1（熟高岭的摩尔质量）22.2（克）0.3mol高岭土258.1（高岭土的摩尔质量）25.8（克）0.7mol石灰石100.1（石灰石的摩尔质量）70.1（克）1.8mol石英60.1（石英的摩尔质量）108.2（克）393.1 （3）求配料量的百分数长石166.8/393.1100%42.4%熟高岭22.2/393.1100%5.6%高岭土25.8/393.1100%6.6%石灰石70.1/393.1100%17.9%石英108.2/393.1100%27.5%第四章 坯、釉料制备第

45、一节 坯料的制备 坯料指成形前已经按要求精制好的供成型用的物料。如：可塑成型 用泥料；注浆成型用泥浆；干压成型用粉料等。一、塑性料的制备1、塑性料的成型性能A屈服点（弹性塑性），屈服值（应力）B塑性变形破裂点A-B允许变形量（延伸变形量）要求：1）有足够高的屈服值（以防止偶然的变形） 2）有足够的延伸变形量（以便成型时不发生破裂）2、性能影响1）屈服值的影响（瘠性料、气泡）2）塑性（有机物、水、粘度等）3、国内塑性料的制备流程流程一：硬质料雷蒙特点：1）专业化生产，质量保证 2）雷蒙粉碎硬质料，效率高，但有铁质污染 3）粉尘大，噪音大流程二：粗、中碎，细磨特点：1）配料准确性好 2）料的可塑性

46、好（经球磨） 3）干粉装磨，劳动强度大，粉尘大流程三：湿轮碾、球磨特点：1）粉尘小 2）泥浆用泵输送，便于机械化生产 3）轮碾与球磨对应，保证坯料准确流程四：干法制备特点：1）泥浆与粉料（硬质料）在练泥机混合 2）混合不均匀，干法除铁效果差流程五：景德镇特点：1）粉料配料球磨 2）粉尘较大4、国外塑性料的制备流程日本：原料专业化生产，经检测后配料球磨。特点：1）强磁除铁 2）陈腐时间长（3个月1年） 3）原料标准化（矿物组成、化学组成、颗粒组成） 4）原料设专库堆放 英国（骨灰瓷）特点：1）硬质料、软质料分别加工 2）配料按容积配比（作业连续化、自动化） 3）球磨内衬用橡胶材料二、注浆料的制备

47、1、制备流程：硬质料的粗碎、细碎、球磨与可塑料相似，后面的流程不同。1）粉料配料化浆真空脱泡陈腐备用2）粉料配料化浆压滤泥饼化浆真空脱泡、陈腐备用2、质量控制2、质量控制1）泥浆的流动性要好、含水量要少2）泥浆应具有适当的浇注速度3）注件的干燥收缩要小（过大，容易引起变性与开裂）4）具有足够的排湿性能5）注浆成型坯体，应具有足够的强度6）泥浆中的气泡越少越好（以减少注件中的气泡棕眼，并提高生坯强度）7）泥浆的空浆性能要好三、干压坯料的制备1、粉料的工艺特点：1）体积密度大2）流动性好3）水分均匀4）粉料中的非团粒的细颗粒部分少2、质量控制：1）团粒的质量控制2）水分的控制（47， 1.53）3

48、）可塑性的要求第三节 釉料的制备一、生料釉的制备（日用陶瓷多用生料釉）1、与坯料相比，釉用原料的纯度要求较高，因此，原料要妥善储存2、用于生料釉的原料应不溶于水3、一般对石英原料采取先煅烧后使用的方法4、釉料的细度不但影响釉浆质量，而且影响釉面质量，故釉浆要细（万孔筛余0.02）第三节 坯、釉料制备的主要设备一、颚式破碎机二、球磨机三、雷蒙机四、筛析的作用1、使原料颗粒适合下一道工序的需要，如轮碾后的原料需经筛析除去较大颗粒以保证球磨机进料的均匀性2、在粉碎过程中及时筛去已符合要求细度的颗粒，以免垫褥作用，而使粗颗粒获得充分的粉碎机会，提高设备的效率3、确定颗粒的大小及其比例，并限制原料或坯料

49、中粗颗粒的含量，提高工艺性能及产品的质量。筛析有干筛和湿筛五、泥浆脱水1、压滤脱水影响因素：1）压力大小 一般压力约为78104 120104N/m22、加压方式 初期加压不宜高，因为泥浆中的粘土微细容易使最初的泥饼在过滤介质布上排列过于致密，堵塞滤布孔眼，影响泥浆的过滤效率。一般加压初期采用较低的压力，然后再增加到最终的操作压力3、泥浆温度 温度增高，水的粘度降低，可以提高压滤速度，一般适宜的温度为40604、泥浆密度 一般泥浆密度在1.41.55g/cm3，含水在60左右。5、泥浆性能 颗粒越细，粘度越强的泥浆，过滤操作越困难。一般新浆时间短，老浆（回头泥）时间长。6、电解质 泥浆中加入絮

50、凝剂（氯化钙、醋酸），有利于提高过滤效率2、喷雾干燥脱水（略）六、练泥与陈腐 1、真空练泥 可以排除泥饼中的残余空气，提高泥料的致密度和可塑性，并使泥料组织均匀，改善成型性能，提高干燥强度。2、陈腐（在一定的温度和湿度下） 使泥料的水分均匀，有机质腐烂，提高可塑性。第五章 成型 原料车间制备好的坯料，通过不同的成型方法制成具有一定形状大小的坯体称之为成型。成型工序应满足的要求：1、成型坯体应符合产品图纸或产品样品所要求的生坯形状和尺寸，生坯尺寸是根据收缩率经过放尺计算后的尺寸。2、坯体应具有工艺要求的机械强度，以适应后继工序的操作。3、坯体结构均匀，具有一定的致密度。4、成型过程应当适合于多块

51、好省地组织生产。第一节 器形的合理设计（略）第二节 成型方法的分类与选择一、分类（根据含水率的不同分类）1、注浆成型（3040）2、可塑成型（1826）3、干压成型（68）4、 等静压成型（1.53）二、成型方法选择的依据1、产品的形状、大小、厚薄；2、坯体的工艺性能；3、产品的产量、质量要求；4、成型设备要简单、劳动强度要小，劳动条件要好；5、技术指标要高、经济效益要好。第三节 可塑成型一、定义、性能要求1、定义：可塑成型是利用模具或刀具等运动所造成的压力、剪力、挤压等外力对具有可塑性的坯料进行加工，迫使坯料在外力作用下发生可塑变形而制成坯的成型方法。2、对泥料的性能要求1）希望有较大的屈服

52、值2）较大的延伸形变量二、滚压成型1、工艺特点1）采用回旋滚压头2）模具与滚压头分别绕自身的轴线同方向旋转3）滚头对坯泥同时施加“滚”、“压”的作用力，接触面大、坯体表面光洁、坯体致密4）坯体强度较大，不易变性，表面质量好，生产效率高，易于机械化，劳动强度小2、工艺控制1）模座与滚头转速主轴转速：300800r/min(rpm)。阳模成型取低值，阴模成型取高值 滚头转速与主轴转速相适应，有一定的相对运动，太大、太小都不好（主要考虑滚动、滑动问题，而且阴模、阳模成型时也有不同）2）滚头的倾角（影响滚头的直径、压力）1530度 小：则滚头直径、体积就大，泥料的受力面大、坯体致密；但过小，排泥困难

53、大：则滚头直径小，易排泥，但压力小；过大易粘泥，坯低成型不平，致密不够3）滚头中心线平移13mm 解决坯体低面中心部位成型不良问题4）泥料水分（与旋压成型要低些） 阳模成型：1920 阴模成型：24左右 第四节 注浆成型一、注浆成型简介：注浆成型是基于石膏模吸收水分的特点。其过程分三个阶段1）从泥浆注入石膏模吸水开始到形成薄泥层为第一阶段（毛细管力为作用力）2）形成薄泥层后，泥层逐渐增厚，直到注件为第二阶段（毛细管继续作用，动力为水分浓度差、压力差）3）第三阶段：从雏坯形成后到脱模阶段。毛细管继续吸水，雏坯表面水分开始蒸发，雏坯开始收缩，脱离模型形成生坯，有一定强度后就可以脱模二、注浆成型机理

54、1）形成薄泥层动力：一个是化学动力 Na粘土CaSO4(微溶) Ca粘土Na2SO4 另一个是毛细管力（石膏模具）2）形成薄泥层后，泥层逐渐增厚直到形成注件动力：一个是毛细管力（石膏模具） 另一个是水分的浓度差、压力差 雏坯的厚度Lt1/2 t注浆时间3）从雏坯形成到脱模阶段（收缩）三、提高注浆速率的途径1、降低泥层的阻力1）粘土量，瘠性料，颗粒度受配方的制约2）引入含钙、镁离子的电解质，使泥浆絮凝（常用的方法）2、提高吸浆过程的推动力1）加大水与石膏的比例（使毛细管增多）2）强化注浆（压力注浆、离心注浆、压力注浆）3、提高泥浆、模型的温度（一般35左右）四、注浆成型对泥浆的要求1、流动性要好

55、2、稳定性要好3、具有一定的触变性4、含水要少（注浆时间短）5、滤过性要好6、含气泡要少五、基本的注浆形式1、单面注浆（空心注浆）2、双面注浆（实心注浆）第五节 等静压成型（Isostatic pressing）一、基本原理1、原理（帕斯卡原理）加在密闭液体上的压强，能够大小不变地被液体向各个方向传递。2、分类：1）根据使用的模具不同分为：干袋等静压、湿袋等静压2）根据工作温度分为：常温液体等静压、中稳液体等静压、高温气体等静压二、成型操作1、湿袋等静压：把弹性模具装满粉料，密封后放入高压容器中，模具与液体介质直接接触。 特点：模具与液体介质直接接触，操作时关闭和打开容器时比较费时，适宜压形状

56、复杂的制品，小批量生产2、干袋等静压：在高压容器中封闭一个加压的橡胶袋，加料后的模具送入此橡胶袋中加压，成型后，从橡胶袋中退出脱模；也有将弹性模具直接固定在高压施压容器上，加料后升压，加压后将坯体退出模具 特点：模具可以不与施压的液体直接接触，减少操作时间，易于实现自动化，效率高，适用大批量生产，但产品的形状简单。三、工艺要求1、粉料制备 喷雾造粒，含水率控制在13，太多不易排气、粘膜2、装袋 振动装料、抽真空装料3、加压 通常压力为70150MPa，成型后要避免突然减压，以免坯内外气压不平衡而产生碎裂四、特点1、可以成型用一般方法不能成型的产品（形状复杂、细长产品）2、生坯强度大，致密，收缩

57、小，尺寸精确，不易变性3、可以使用塑性差的料成型4、成型水分低，不需要干燥第六节 修坯与施釉一、修坯干修：坯体干燥发白以后开始修坯，不易变性，但粉尘大（机械修坯）湿修：一般脱模后开始修坯，如杯、壶等产品粘接：1）湿粘接小件产品，接头泥水分多（用坯料泥浆）2）干粘接大件产品，用接头泥（瘠性料多，干燥不易变性）二、施釉1、施釉前的准备工作1）生坯需经干燥、冷却后，抹水、吹灰等操作2）釉浆的浓度均匀2、施釉方法1）浸釉：手持产品或用夹子持产品浸入釉浆中，使之附着一层釉浆 适用：中、小件碗、盘类产品施釉，素烧制品（低温素烧）施釉，包括飘釉 特点：a 要求坯体的强度高 b 釉层厚度与浸的时间有关 c 不

58、希望残存气泡2）喷釉：利用压缩空气把釉浆喷成雾滴附着在坯体上 适用：大件产品（卫生瓷），薄胎瓷，釉下彩及一个器物上要求施几种釉的制品，致密的坯体（坯体吸水性差、烧结的素坯） 特点：a 釉在坯体上附着好 b 易造成粉尘污染 c 釉面不易平整，上釉有一定的技巧3）浇釉（旋釉、淋釉、荡釉）：把釉浆浇到坯体上 适用：强度低、规格大的产品 特点：釉层薄、缺陷少4）刷釉：用笔把釉涂刷到制品上，手工操作 适用；在同一个制品上施几种不同的釉的制品，施厚层釉 第六章 坯体干燥一、定义 排除坯体中水分（非化学结合水）的工艺过程干燥。二、干燥的目的1、使坯体获得一定的强度，以适应运输、修坯、粘接、施釉等工序的需要。

59、2、缩短烧成时间 干燥终止状态 干燥临界状态 干燥前的状态第一节 干燥的原理一、坯体中所含水分的类型及结合形式1、水分的类型1）化学结合水（矿物结构水）；2）大气吸附水（ 104mm毛细管中的水物理结合水，其蒸汽压液态水同温度下的蒸汽压）；3）自由水其蒸汽压与液态水同温度下的蒸汽压相等， 104mm毛细管中的水。2、临界水分 坯体表面的水分开始由自由水转变为大气吸附水状态时的含水率称之为临界水分。3、平衡水 坯体所含水分与周围空气（外界条件）达到平衡状态，即坯体表面上的水蒸汽分压与周围空气中的水蒸汽压相等时的大气吸附水平衡水。 干燥工艺处理的对象是自由水，排除自由水的过程坯体体积发生收缩，而排

60、除大气吸附水时，坯体不发生收缩，不产生应力。 二、干燥过程 干燥特性曲线：T-坯体温度曲线；X-坯体含水率曲线； V-干燥速率曲线； Vmax最大干燥速率曲线坯体干燥过程中的示意图13时间升速阶段等速阶段 降速阶段 平衡阶段 介质温度21坯体含水率 2干燥速度 3坯体表面温度ABCDO 1、加热阶段(a-b)： 坯体吸收的热量蒸发带走的热量，坯体表面很快升温，时间短。2、等速干燥阶段(b-c)： 坯体吸收的热量蒸发带走的热量，T不变，但体积收缩，b点对应的水分为临界水分。3、降速干燥阶段(c-d)： 内扩散外扩散，干燥速度决定于坯体的内扩散，T升高。 坯体略有收缩（排水增大气孔率）1）颗粒靠拢