




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,6.6 陶瓷坯体的烧成,烧成过程是将坯体在一定的条件下进行热处理,使之发生质变成为陶瓷产品的过程。,6.6.1 普通陶瓷坯体形成过程的变化,6.6.1.1 粘土矿物煅烧时的变化,高岭石500-700之间分解而失去结构水,出现吸热效应。 一般认为,高岭石脱水后还保留着硅氧四面体的Si-O网络结构,四面体层仍然继续存在,而八面体层中的Al-OH键断裂,Al3+与O2-重新排列组成键Al-O,Al的配位数由6变为4,由此形成偏高岭石(Al2O3 2SiO2)。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,一般认为
2、,高岭石转变为莫来石过程中,一面保持一定程度的结构连续性,一面进行反应。高岭石加热至9801000 oC出现第一个放热效应,但无重量变化,这是出现Al-Si尖晶石相(2Al2O3 3SiO2)的结果。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,尖晶石相继续受热,便从1000 oC开始转变为莫来石与方石英,这时出现第二个放热效应。如右图所示:,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,现在认为:温度上升并接近1000 oC时就开始生成莫来石,同时游离出活性较大的非晶态SiO2。,温度达1200 oC左右时,莫来石晶体生成反应接近平衡而逐渐长大,晶形完整,数量不再发生变化。 同时,非晶态逐渐转
3、变为方石英,且方石英含量随温度升高迅速升高,但到1400oC以上时,方石英逐步熔解于杂质所生成的熔体中。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,6.6.1.2 坯料中莫来石的生成,(1)由粘土矿物转变生成的细粒、鳞片状一次莫来石。,(2)由熔体中析出的针状二次莫来石。,莫来石:鳞片状、人字形、针状或细柱状晶体,机械强度高,热稳定、化学稳定性好。密度3.15 g/cm3,熔点1810,熔融后分解为刚玉和石英玻璃。,普通陶瓷坯体中的莫来石来源:,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,坯料中加入矿化剂可以影响莫来石的形成,其中二价阳离子如Ca2+、Ba2+、Mg2+能促进莫来石的生成。,
4、矿化剂:为降低熔化或烧成温度,促进或抑制矿物多晶转变、再结晶、重结晶等作用的添加剂。 其它添加剂:晶核剂、结合剂、发泡剂、澄清剂等。,瓷坯中的莫来石受熔体作用还会再熔解甚至分解。针状二次莫来石在1400oC以下熔解,而鳞片状稳定,1810oC所有莫来石熔解为刚玉、石英玻璃。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,主要作为熔剂,高温下形成硅酸盐熔体。其熔剂作用是由长石与石英及粘土矿物(分解生成的活性SiO2)形成的低共熔点熔体引起。,钾长石:1150 ,异成分熔融。生成白榴石 (K2O Al2O3 4S
5、iO2)和液相。石英存在下990出现低共熔体熔滴,熔融范围宽(几百度)。熔体粘度高。,钠长石:1120 ,同成分熔融。与石英的共熔温度为 1070,熔融范围窄(50)。熔体粘度低。,6.6.1.3 长石在坯体形成中的作用,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,在无矿化剂存在情况下,从1000oC开始至1470oC,-石英经过亚稳方石英转变为-方石英。,烧成过程中的变化:,6.6.1.4 烧成时石英的变化,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,石英在熔体中的熔解速度、熔解量与液相熔体的化学成分、液相量、粘度、烧成温度与时间、石英的结晶程度、粒度等因素有关。,石英颗粒越细,比表面积越大
6、,增加了与液相的接触面积,从而促进了石英的熔解。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,1. 水分的排除,2. 有机物的分解和氧化,3. 晶型的转化,坯料中的残余水分100-120oC排出,吸附水100-200 oC排出,粘土矿物的结晶水在450-600oC间排出。,粘土中的有机物和添加剂一般在500oC左右氧化。,主要是-石英在573oC转化为-石英,石英颗粒边缘转化为方石英,另外无定形硅氧会转变为方石英。,6.6.1.5 坯体烧成时结构与物理性能的变化,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,5. 新晶体的产生,6. 溶解与析晶,粘土矿物受热分解经过尖晶石相(950oC)生成莫来
7、石(1100oC)。,液相会熔解石英、粘土分解物和一次莫来石,再从中析出方石英及二次莫来石 。,4. 液相的出现,长石石英、长石粘土矿物及长石石英粘土矿物于950oC出现低共熔物质,碱性氧化物和石英、铁质也会生成低共熔物;长石颗粒在1100oC以上熔融。随着温度升高液相增多,组成发生变化。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,6.6.2 烧成制度的制定,烧成制度包括温度
8、制度、气氛制度和压力制度。影响产品性能的关键是温度及其与时间的关系,以及烧成时的气氛。压力制度旨在保证窑炉按照要求的温度制度与气氛制度进行烧成。,温度制度包括升温速度、烧成温度、保温时间及冷却速度。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,(一)烧成温度对产品性能的影响,从理论上说,烧成温度是指陶瓷坯体烧成时获得最优性质时的相应温度,即烧成时的止火温度。 由于坯体性能随温度的变化有一个渐变过程,所以烧成温度实际上是指一个允许的温度范围,习惯上称之为烧成范围。 烧成温度的高低除了与坯料的种类有关外,还与坯料的细度及烧成时间密切相关。,6.6.2.1 烧成制度与产品性能的关系,2020/8/1
9、,国家精品课程陶瓷工艺原理,烧成温度的高低,直接影响晶粒尺寸,液相的组成和数量,以及气孔的形貌和数量。它们综合的对陶瓷产品的物化性能有重大影响。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,对传统配方的烧结陶瓷来说,烧成温度决定瓷坯的显微结构与相组成。,长石质日用瓷坯在不同温度下的相组成,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,在烧成范围内,适当提高烧成温度,有时却会有利于电瓷的机电性能和日用细瓷的透光度。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,由于硅酸盐系统的反应是在颗粒接触不十分充分的条件下进
10、行的,反应的速度也较低,因此影响高温反应速度的因素,除温度外,不能忽视时间的作用。总而言之,不能孤立地考虑温度的作用。,烧成温度的确定,主要应取决于配方组成、坯料的细度和产品的性能要求,同时还与烧成时间相互制约。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,(二)保温时间对产品性能的影响,在止火温度或稍低于此温度的某一特定温度下保持一定的时间,一方面使物理化学变化更趋完全,使坯体具有足够的液相量和适当的晶粒尺寸,另一方面使组织结构亦趋于均一。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,对希望釉面析晶的产品(如结晶釉等艺术釉产品),保温时间和保温温度的作用显得更重要。,对于特种陶瓷来说,保温虽
11、能促进扩散和重结晶,但过长的保温却使晶体过分长大或发生二次重结晶,反而起到有害的作用,故保温时间也要求适当。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,(三)烧成气氛对产品性能的影响,气氛会影响陶瓷坯体高温下的物化反应速度,改变其体积变化、晶粒与气孔大小、烧结温度甚至相组成等,最终得到不同性质的产品。,1.对日用瓷的影响,日用瓷坯体在氧化气氛和还原气氛中烧成,会使它们在烧结温度、最大烧成收缩、过烧膨胀率、线收缩速率和釉面质量等方面都有所变化。,(1)不同气氛对烧结温度影响,坯体在还原气氛中的烧结温度比氧化氛围中低。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶
12、瓷工艺原理,(2) 不同气氛对最大烧结收缩的影响,瓷石质坯体在还原气氛中的最大烧结线收缩都比氧化气氛中要大,但是长石质坯体在还原气氛中的最大线收缩却比氧化气氛中小。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,(3) 不同气氛对坯体过烧膨胀的影响,所有瓷石质坯与未加膨润土的长石质坯在还原气氛中过烧40oC的膨胀比在氧化气氛中要小的多, 但加入后反而大。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,(4) 不同气氛对瓷体线收缩率的影响,所有瓷坯在还原气氛中的最大线收缩速率都比在氧化气氛中大。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,(5) 气氛对瓷
13、坯的颜色和透光度及釉面质量的影响,a.影响铁和钛的价数。 b.还原气氛使氧化硅和一氧化碳还原。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2. 对特种陶瓷的影响,在还原气氛中,对氧化物陶瓷的烧结有促进作用。氧化物之间的反应速度随烧成气氛中氧分压的减小而增大。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,气氛中的水蒸气对某些氧化物陶瓷也有很大影响。气氛中存在的水蒸气能促进氧化镁陶瓷坯体的初期烧结。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,对于BaTiO3半导体陶瓷,在还原性、中性和惰性气氛中烧成都有利于BaTiO3陶瓷的半导体化,即有利于陶瓷材料室温阻值的降低。对于施主掺杂的高纯BaTiO
14、3陶瓷来说,在缺氧气氛中烧成时,不仅可以使陶瓷材料半导体化更充分,而且往往可以有效地拉宽促使陶瓷半导体的施主掺杂的浓度范围。,对于含挥发组分(铅、铋等)的压电陶瓷等坯料,一定要控制窑炉内铅的分压,让炉内耐火材料中吸收一定量的铅。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,(四)升、降温速度对产品性能的影响,普通陶瓷坯体在快速加热时的收缩要比缓慢加热的小,因为快速烧成时,熔体为粘土及石英所饱和的时间不长,而这类低粘度的熔体尚需一定时间以发挥其表面张力的最大效果。,75%Al2O3瓷的升温速度与性能的关系 曲线:1抗折强度;2电容的温度系数;3介质损耗角正切,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工
15、艺原理,普通陶瓷烧成后缓慢冷却时,收缩率会大些,相对的气孔率小些。冷却速度对机械强度的影响复杂得多。,冷却速度的快慢对坯体中晶相的大小,尤其是对晶体的应力状态有很大的影响。,几种瓷坯的冷却速度与抗弯强度的关系,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,6.6.2.2 拟定烧成制度的依据,(一)坯料在加热过程中的性状变化,通过分析坯料在加热过程中的性状变化,初步得出坯体在各温度或时间阶段可以允许的升、降温速率等。这些是拟定烧成制度的重要依据之一。具体可利用现有的相图、热分析资料、高温相分析、烧结曲线等技术资料。,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,2020/8/1,国家精品课程陶瓷工艺原理,(二)坯体形状、厚度和入窑水分,同一种坯体采用不同的烧成方法时,
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 专属汽车销售合同范例
- 中专院校物业合同范例
- 公司服装合同范例
- 乡镇劳务机具合同范例
- 农场承包合同范例
- 业主瓷砖购买合同范例
- 作品授权使用合同范例
- 仓库商品批发合同范例
- 农村续签合同范例
- 仿古花车转让合同范例
- 2025年中考语文复习课件 模块三 语言综合运用
- 2024年中国高软化点沥青市场调查研究报告
- 护士5年职业生涯规划
- DB32T 3549-2019 医疗卫生机构医疗废物暂时贮存设施设备设置规范
- 深圳退休人员劳务合同模板
- 江西省发展改革委委属事业单位招聘工作人员笔试真题2023
- 《无人机飞行操控技术(微课版)》试题及答案题库07 无人机地面站飞行操控
- 国家开放大学《实 用管理基础》形考任务1-4参考答案
- 9 漂浮的船 说课稿-2023-2024学年科学六年级下册冀人版
- 2024-2030年中国高尔夫行业运作模式及投资规划分析报告
- 输血反应应急预案演练脚本
评论
0/150
提交评论