材料科学与工程基础 教学课件 ppt 作者 杨庆祥 第八章 陶瓷的工艺过程和应用.ppt

*第八章陶瓷的工艺过程和应用第一节陶瓷的工艺过程一、、长石和粘土三大类和一些化工原材料。(1)石英(SiO2)石英鳞石英鳞石英鳞石英方石英方石英熔融态石英石英玻璃石英870℃1470℃163℃573℃1713℃180~270℃石英是构成地壳的主要成分,部分以硅酸盐化合物状态存在,构成各种矿物岩石,另一部分则以独立状态存在,成为单独的矿物实体。石英在加热过程中发生下列晶型转变:(2)长石长石是一族矿物的总称,是架状硅酸盐结构,一般又分四大类:Na2OAl2O36SiO2钠长石钙长石钾长石钡长石K2OAl2O36SiO2CaOAl2O32SiO2BaOAl2O32SiO2在陶瓷生产中使用的长石是几种长石的互溶物,并含有其它杂质,所以它没有一个固定熔融温度,只是在一个温度范围内逐渐软化熔融变为乳白色粘稠玻璃态物质。熔融后的玻璃态物质能够溶解一部分粘土分解物及部分石英,促进成瓷反应的进行,并降低烧成温度,减少燃料消耗。这种作用通常称为助熔作用。此外,由于高温下长石熔体具有较大粘度,可以起到高温热塑作用与高温胶结作用,防止高温变形。冷却后长石熔体以透明玻璃体状态存在于瓷体中,构成瓷的玻璃基质,增加透明度,提高光泽与透光度,改善瓷的外观质量与使用效能。(3)粘土①高岭石类,一般称为高岭土(Al2O32SiO22H2O);②伊利石类,这类粘土主要是水云母质粘土,或绢云母质粘土;③蒙脱石类,主要是由蒙脱石、拜来石等构成的粘土,这类粘土又称为膨润土。粘土是一种含水铝硅酸盐矿物,是由地壳中含长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成。在自然界中分布很广,种类繁多,藏量丰富。粘土矿物的主要化学成分是SiO2、Al2O3和水,还含有Fe2O3、TiO2等成分。粘土具有独特的可塑性与结合性,调水后成为软泥,能塑造成形,烧后变得致密坚硬。这样一种性能构成了陶瓷的生产工艺基础,因而它是陶瓷的基础原料。粘土矿物主要有以下几类:(1)可塑法成形坯料可塑法成形坯料要求在含水量低的情况下有良好的可塑性,同时坯料中各种原料与水分应混合均匀以及含空气量低,可塑法成形是陶瓷生产中最常用的一种成形方法,目前国内使用最普遍的流程如图8-1所示。图8-1坯体制备的工艺流程(2)注浆法成形坯料注浆法成形用的坯料含水量为30~35%。对注浆料来说要求它在含水量较低的情况下具有良好的流动性、悬浮性与稳定性,料浆中各原料与水分均匀混合,而且料浆其有良好的渗透性等。上述这些性能,主要通过调整坯料配方与加入合适的电解质来解决。但正确选择制备流程与工艺控制也可以在某种程度上改善泥浆性能。如泥浆搅拌可促使泥浆组成均一,保持悬浮状态,减少分层现象。陈腐不但可使水分均匀,促使泥料中的空气排除,同时也可增加坯料的粘性和强度。一般泥浆在使用前需存放1~3昼夜。注浆泥料的制备流程基本上和可塑法成形坯料制备流程相似,一般有经过压滤与不经过压滤两种方法。不压滤法是按配比将各种原料、水和电解质一起装入球磨机混合研磨,直接制成注浆泥浆,或将粉磨好的各种原料按配比在搅拌机中加水和电解质混合成均匀的泥浆。该法虽操作简单、设备费用低,但泥浆稳定性较差。经过压滤的泥浆,质量高,稳定性好。这种泥浆的制备方法是将球磨后的泥浆经过压滤脱水成泥饼。然后将泥饼碎成小块,与电解质以及水在搅拌成泥浆。经过压滤的泥料,由于在压滤时滤去了由原料中混入的有害的可溶性盐类(如Ca2+、Mg2+以及其它有影响的阴离子SO42-),可以改善泥浆的稳定性,适用于生产质量要求较高、形状较复杂的产品,但成本较高。(生泥)。根据坯料性能与含水量的不同,陶瓷成形方法可分为三大类:可塑法成形、注浆法、干压法成形。可塑法成形是用各种不同的外力对具有可塑性的坯料(泥团)进行加工,迫使坯料在外力作用下发生可塑变形而制成生坯的成形方法。可塑法成形基于坯料具有可塑性。对于可塑成形来说,要求可塑坯料具有较高的屈服值和较大延伸变形最(在破裂点前)。较高的屈服值是保证成形时坯料有足够的稳定性,而较大的延伸变形量则保证其易被塑成各种形状而不开裂。注浆法成形是将制备好的坯料泥浆注入多孔性模塑内,由于多孔性模型的吸水性,泥浆贴近模壁的一层被模子吸水而形成均匀的泥层。该泥层随时间的延长而逐渐加厚,当达到所需的厚度时,可将多余的泥浆倾出。最后该层继续脱水收缩而与模型脱离,从模型中取出后即为毛坯。整个过程的示意图如图8-2所示。图8-2注浆法成形过程示意图等静压成形与干压成形相似,也是利用压力将干粉料在模型中压制成形。但等静压成形的压力不象干压成形那样只局限于一、二个受压面,而是在模具的各个面上都