456棋牌游戏平台2019正版

案例展示

您当前的位置: 主页 > 案例展示 >

陶瓷纵横第五讲 《陶瓷烧成》课件精读版ppt

作者:admin 发布时间:2019-09-23 11:36 浏览:

  1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

  陶瓷器的烧成 ————陶瓷纵横第五讲 烧 结 1、概述▪•★ : 烧结是陶瓷工艺的第三个重要工序。烧结是把粉末坯块加热到低于其基本组元的熔点温度以下进行保温,然后冷却到室温的热处理工艺。 在烧结△▪▲□△过程中,烧结坯发生一系列物理、化学变化,坯块由粉末颗粒聚集体变成晶粒结合体,多孔体变成致密体,从而得到具有所需物理、机械性能的产品。 2.烧结过程 不◆◁•同形状的晶界,移动的情况也各不相同,弯曲的晶界总是向曲率中心移动。曲率半径愈小,移动就愈快; 在烧结后期晶粒长大过程中,可能出现气孔迁移速率显著低于晶界迁移速率的现象,这时气孔脱开晶界,被包•●裹到晶粒内。 坯体在烧结过程中会发生哪些宏观上的变化呢? 2.烧结过程 坯体宏观上的变化: 体积收缩、气孔减少、致密度提高,强度增加,颜色改变; 烧结程度可以用坯体的: 等指标来衡量; 烧结是一个不可逆的过程。 烧结是一个复杂的物理、化学变化过程; 问题1、坯体在烧成过程中有那些物理变化? 陶瓷生产是一个复杂的过程,其中以由泥坯烧成至瓷器这一环节最为重要。随着温度的不断升高,坯体内部会发生一系列的物理、化学反应。其中物理反应的大小主要取决于泥料的各种组分含量,其物理反应大致有如下几种: 一、 重量的变化 在低温阶段,坯体的失重等于排出的机械吸附水的重量,至中温阶段由于化学结晶水的排除而使坯体急剧失重。此外,由于有机物和矿物杂质的氧化与分解,也会失去一定的重量。而这些失重的多少视各种坯体的组成不同而不同,一般变化在3%~8%之间。 问题1、坯体在烧成过程中有那些物理变化? 二、 体积的收缩 在低温阶段,由于机械吸附水的蒸发,体积有微小收缩。当到570℃时,β--石英转化为α--石英,到870℃时,a--石英又转化为a--鳞石英,这些多晶转变会使石英比重降低,从而影响到坯体的收缩,但因日用瓷中坯料石英的含量不多,因而此阶段体积变化也不大。到了900℃以后,坯体内液相逐渐形成,结晶颗料由于表面张力而互相靠拢,收缩逐☆△◆▲■渐加剧,一直烧结时收缩最大,一般日用瓷器烧成收缩在8~14%左右。 问题1、坯体在烧成过程中有那些物理变化? 三、 气孔率的变化 气孔率由低温阶段逐渐增加,到氧化阶段末期达最高峰。以后由于液相的形成和体积的收缩而逐步降低,到达烧成温度时为最低。如温度断续升高(即发生过烧现象时)气孔率又随着坯体的膨胀而增加。 问△▪▲□△题1、坯体在烧成过程中有那些物理变化? 四、 颜色的变化 未烧前生坯的颜色取决于坯体中的杂质。有多量有机物存在时呈灰色,有铁质存在时呈浅黄色。烧成过程中至中温阶段结束,由于有机物都已挥发,只有铁质被氧化为Fe2O3,所以一般呈粉红色。以后经高温烧成后,如是氧化焰则呈浅黄色或红色如是还原焰则由于Fe2O3被还原为FeO并生成硅酸亚铁,所以呈泛青或白色,而发生过烧则FeO再次被氧化成Fe2O3而造成制品发黄。日用瓷中因坯料含铁量一般在0.6%以下,所以无论用氧化焰或还原焰烧成都能得到较高的白度。 问题1、坯体在烧成过程中有那些物理变化? 五、 强度与硬度的变化 低温阶段随着机械吸附水的消失,强度略有提高结晶水排除阶段则无明显变化。到了570℃石英转变时,强度则有所下降750℃以后强度才逐渐增加,此时应控制好烧成温度防止过烧。 坯体在750℃以前是非常脆弱的,750℃以后,由于长石-石英玻璃质及莫来石晶体开始形成,硬度逐渐增加,在良好的烧成温度下冷却后,陶瓷器的硬度一般可达莫氏7-8级 3、烧成制度 温度制度:指升温速度、烧成温度、保温时间及冷却速度; 气氛制度:氧化、还原、中性或其他气氛; 压力制度:窑炉内气体的压力大小; 实际生产中还要考虑窑炉加热类型、内部结构和装窑方式等因素。 2)烧成制度对产品性能的影响 ① 升、降温速度 坯体慢速升温(24~48h加热至1300℃),其抗张强度比快速升温(18h内加热到1300℃)的坯体约增加30%,并且气孔率为1.5%,快速升温则为3.0%; 缓慢冷却收缩率大,相对气孔率小。 2)烧成制度对产品性能的影响 ②烧成温度 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; 过高的烧成温度使新型陶瓷的晶粒过大或少数晶粒猛增,破坏组织结构的均匀性,使制品的机电等性能劣化。 2)烧成制度对产品性能的影响 ③ 保温时间 使窑炉内部各处温度均匀; 使产品(大件)内部温度均匀,同时烧结; 保温能促进新型陶瓷的扩散和重结晶,过长时间的保温可使晶体过分长大或发生二次重结晶。 2)烧成制度对产品性能的影响 ④ 气氛制度 还原气氛对氧化物陶瓷的烧结有促进作用,在氧分压低的气氛中,如在氢气、一氧化碳、惰性气体或真空中烧成的,可得到良好的氧化物陶瓷烧结体; 气氛中存在的水蒸气能促进氧化镁陶瓷坯体的初期烧结; 在还原性(如氢气)、中性(如氮气)和惰性(如氩气)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。 2)烧成制度对产品性能的影响 ⑤ 压力制度 是实现气氛制度的保障,二者相辅相成; 参见热压烧结。 问题2:何谓氧化气氛烧成,何谓还原气氛烧成,试述不 同气氛烧成的产品外观有什么不同?原因何在? 在烧窑时火焰在不同时期有不同的性质。火焰的性质大致可分为三种:氧化焰、还原焰和中性焰,不同性质的火焰有不同的作用。 1、氧化焰:是指燃料完全燃烧的火焰,火焰完•☆■▲全燃烧必须有大量空气供给,这时窑中的氧气充足,CO较少。为了使坯中水分及一切有机物都蒸发和挥发排出,使坯体得到正常的收缩,所以在烧窑过程中必须有氧化焰阶段。 2、还原焰:还原焰是不完全燃烧的火焰。这时窑中所产生的一氧化碳和氢气多,没有或者极少游离◇•■★▼氧的存在。由于还原焰能使坯体内的高价铁(Fe2O3)得到充分还原变为氧化亚铁(FeO),而变成青色,消灭瓷色发黄的现象,因此在日用瓷的烧窑过程中,多采用还原焰烧成。 3、中性焰:烧中性焰时,窑内所产生的一氧化碳加氢气与进入窑中的空气化合量几乎相等,处于平衡状态,其作用是使氧化亚铁不再受氧化作用而恢复成高价铁,最后使坯体达到完全玻化的目的。但控制中性焰非常困难,常用弱还○▲-•■□原焰代替它。 4 陶瓷坯体形成过程的变化 4. 要 目 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.1 粘土矿物煅烧时的变化 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.1 粘土矿物煅烧时的变化 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.1 粘土矿物煅烧时的变化 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.1 粘土矿物煅烧时的变化 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.1 粘土矿物煅烧时的变化 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.2 坯料中莫来石的生成 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.2 坯料中莫来石的生成 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.2 坯料中莫来石的生成 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.3 长石在坯体形成过程中的作用 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.3 长石在坯体形成过程中的作用 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.3 长石在坯体形成过程中的作用 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.4 烧成时石英的变化 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.5 坯体烧成时结构与物理性能的变化 第二节 陶瓷坯体形成过程的变化 4.2.5 坯体烧成时结构与物理性能的变化 4、陶瓷的显微结构 概念:在各种显微镜(包括高分辨率电子显微镜)下观察到的陶瓷内部组织结构,它包含有丰富的内容: 4、陶瓷的显微结构 4、陶瓷的显微结构 传统陶瓷 问题4、简述传统陶瓷材料显微结构的组成,并阐述显微结构如何影响其宏观性能? 显微结构指利用各种显微镜才能观察到材料的组织结构,是组成、工艺、过程等因素的反映,是决定材料性能的基础。 一般无机材料的显微结构组成如下:晶相、晶界、玻璃相、气孔。 问题4、简述传统陶瓷材料显微结构的组成,并阐述显微结构如何影响其宏观性能? 晶相的种类,数量,形态,晶粒的大小、分布★◇▽▼•和取向、晶体缺陷等直接影响材料的性能。常见无机材料是多晶相的复合体,主晶相直接影响产品的性能。如:长石质瓷的晶相:莫来石,残余石英,半安定方石英。总量占45~60%。 晶界:陶瓷坯体中的晶粒在烧成过程中会逐渐长大,直到互相接触,共同构成晶粒间界(简称晶界或粒界)――常为杂质聚集的场所,结构疏松,不规则。 问题4、简述传统陶瓷材料显微结构的组成,并阐述显微结构如何影响其宏观性能? 玻璃相:是坯料组分或杂质所形成的低共熔固体物质。普通无机★▽…◇材料的玻璃相为连续相,分布在晶相周围,粘接晶粒,填充空隙,促进坯体致密,提高胎体的透明度,降低坯体的烧结温度。玻璃相结构疏松,强度比晶相低,膨胀系数大,高温下易软化变形。所以,高玻璃相的制品机械强度低,热稳定性差,坯体易变形。可将晶粒粘结在一起,填充在孔隙中,使坯体致密,增加透明度, 降低烧结温度。 但玻璃相结构疏松,膨胀系数□◁大,高温下易软化,因此过多会降低制品强度及热震性。 问题4、简述传统陶瓷材料显微结构的组成,并阐述显微结构如何影响其宏观性能? 气孔:普通陶瓷存在少量的气孔。气孔率在0.5~22%。 气孔分布在玻璃相的连续基质中。气孔会明显影响材料性能,降低坯体机械强度、介电强度、透光性、白度等,降低化学稳定性、抗冻性,增大介电损耗和吸湿膨胀。 问题5、为什么说在陶瓷生产过程中烧窑是关键 ? 陶瓷在制造上,最重要的操作就是烧窑。因为陶瓷的制造,从选择原料到制成成品的工序很多,古人说过手七十二,方克成器,现在大概也有二十到六十左右的工序。在这些工序中,当然都各有相当的重要性,尤其是最后的烧窑操作更为重要,稍不注意就会前功尽弃,既浪费了原材料和燃料,又浪费了大量人力,在陶瓷工艺方面,就重要性来说,可以分为一烧,二土,三制作,从某种意义来说,烧窑是何等重要,也是关键之关键。 陶瓷生产◇=△▲上,一般的破损率及合格率大多数是在烧窑方面,由于烧窑的操作及烧成气氛不合理,造成破损而降低等级的产品百分率非常多。尤其是颜色釉的烧成,更要强调烧窑,颜色釉的烧成火焰性质、温度、烧成时间及燃料种类对颜色的呈色变化有重要影响,有人说颜色釉的烧成是一门火的艺术,也确有其道理。 要最后得到陶瓷珍品,必然掌握烧窑的科学规律,闯过最后关键工序--烧窑。 加热至573℃β-石英→α-石英 无矿化剂存在时β-石英在1000℃经亚稳方石英转变成α-方石英。 1.? 烧成时,石英会溶解于熔体中。 2.?粘土矿物莫来石化过程中会生成无定形SiO2,这些SiO2高温下存在形态与粘土化学性质与矿物组成有关: 碱量少 熔体数量少SiO2不易熔入其中,则转化生成方石英 碱量多 熔体数量多SiO2易熔入其中,则难以生成方石英 1.?水分的排除:一般来说,坯体中残余水分在100~120℃之间排出,吸附水在100~200℃之间排出,粘土矿物中的结晶水在450~600℃之间排出。 2.?有机物的氧化:有机物及泥料制备中加入的添加剂一般在500℃左右氧化 3.???晶型转化:β-石英 α-石英 石英颗粒边缘 方石英 未溶入熔体中的无定形SiO2 方石英 4.?液相出现 长石-石英 长石-粘土 长石-石英-粘土矿物之间在1000℃后陆续出现低共熔物,且随温度升高液相增多组成发生变化。 5.?新晶体产生:Al-Si尖晶石相 莫来石 ????????????? 950℃1100℃ 6.?溶解与析晶:液相溶解石英、粘土分解物、一次莫来石, 再从中析出方石英和二次莫来石。 不同晶相与玻璃相的存在与分布; 晶粒的大小、形状与取向; 气孔的尺寸、形状与分布; 各种杂质(包括添加物)、缺陷和微裂纹的存在形式和分布; 传统陶瓷 晶体——莫来石,石英等——起骨架作用; 晶界,相界——同种晶体与不同晶体的交界面; 玻璃相——长石高温熔融后生成的成分复杂的铝硅酸盐玻璃,起粘结与填充作用; 气孔——开口与闭口气孔——缺陷。 * * 思考题 何谓氧化气氛▲=○▼烧成,何谓还原气氛烧成,试述不同气氛烧成的产品外观有什么不同?原因何在? 坯体在烧成过程中有那些物理变化?烧结程度可用哪些指标来衡量? 为什么说在陶瓷生产中烧窑是关键? 简述传统陶瓷材料显微结构的组成,并阐述显微结构如何影响其宏观性能? 烧结现象示意图 收缩率、气孔率、体积密度和机械强度 1)烧成制度包括的内容: 4.2.1 粘土矿物煅烧时的变化 4.2.2 坯料中莫来石的生成 4.2.3 长石在坯体形成过程中的作用 4.2.4 烧成时石英的变化 4.2.5 坯体烧成时结构与物理性能的变化 (一)高岭石 500~700℃分解失去结构水, 出现吸热效应: ?????????Al2O3?2SiO2?2H2O→ Al2O3?2SiO2+2H2O 偏高岭石•□▼◁▼ Si-O四面体仍然存在,Al-O八面体中的Al-OH键断裂, Al3+与O2-重新排列为Al-O键,Al的配位数由6→4。 (一)高岭石 980~1000℃第一个放热反应: 2(Al2O3?2SiO2) 2Al2O3?3SiO2+SiO2 偏高岭石向莫来石转化的有缺陷的Al-Si尖晶石相, 由Al-Si尖晶石→莫来石: 2Al2O3 ? 3SiO2 2(Al2O3 ? SiO2)+4SiO2 转变中的莫来石 方石英 3Al2O3 ? SiO2 3Al2O3 ? 2SiO2+SiO2 约1100℃ 方石英 1300~1400℃ 约1100℃ (一)高岭石 1000℃转化为莫来石与方石英,第二个放热反应 1200℃莫来石量变化不大,方石英量迅速增加 1400℃ 方石英部分溶于液相,数量减少 (二)蒙脱石 100~125℃ 开始脱水 ~200℃吸附水大部分排出,第一个吸热反应 因蒙脱石离子交换能力强,差热曲线往往出现双谷,因为吸附水有两种类型: a、吸附离子水化带入 b、蒙脱石直接吸附 500~700℃ 脱去OH-,失去结构水 (二)蒙脱石 800~900℃ 第三个吸热反应,蒙脱石晶格破坏,无定形变化 1000~1060℃ 放热反应因生成β-石英,尖晶石相或方石英而致。 1140~1190℃ 生成大量方石英。 1300℃ 尖晶石会溶解于玻璃相中,析出莫来石。 如蒙脱石原始组成中含CaO、MgO等杂质,则高温下可能会出现堇青石,顽火辉石等晶相。 普通陶瓷坯体中的莫来石,除由粘土矿物转变生成的细粒、鳞片状一次莫来石外,还有由熔体析出的针、棒状二次莫来石 影响莫来石生成的因素有二: 影响莫来石生成的因素——矿化剂的加入 : ?1、二价阳离子是有效矿化剂:Ca2+(低温)、Ba2+、Mg2+(高温)易进入莫来石晶格,影响莫来石的形成,因为这些阳离子可改变熔体的组成与粘度,莫来石在粘度低的熔体中易聚集成针状二次莫来石,而粘度大的熔体阻碍粗晶生成。 影响莫来石生成的因素——矿化剂的加入 : ?2、天然原料中的杂质矿化剂的作用: 含杂质的高岭土烧后会生▪▲□◁成一次莫来石,冷却时又从熔体中析出二次莫来石,而纯高岭土冷却时未发现二次莫来石。 熔体的作用会使莫来石熔解甚至分解。鳞片状一次莫来石相对稳定,二次莫来石或多或少会熔入熔体中,当缓慢烧成时,高硅的熔体中的碱离子扩散到一次莫来石表面,通过熔解与析晶使一次莫来石转变成二次莫来石,而含SiO2少的含Al2O3多,组成位于莫来石析晶区,碱离子不易扩散,则二种莫来石都不易熔解。 在陶瓷坯体中,长石作为熔剂在高温下形成硅酸盐熔体。 ?1、长石的熔剂作用是由它与石英及粘土矿物形成低共熔点引起的: 钾长石与石英颗粒在990℃形成低共熔体 钠长石与石英颗粒在1070℃形成低共熔体 因粘土矿物受热会分解SiO2,所以长石与粘土矿物颗粒之间也会熔融。 ?2、组成不同的长石所起的熔剂作用也不同: 钾长石与钠长石比:熔融温度下降更多,熔剂作用明显。 熔融范围宽(几百度:50℃)。 同温度下熔体粘度更高。 石英在其中的熔解度低。 ?3、长石类型对陶瓷坯体性质的影响: K↓Na↑产品半透明性↑ 钠长石形成的液相气泡小而多,半透明性低 钾长石形成的液相气泡大而少,半透明性高 坯体起泡的原因:分散在长石晶体中的杂质分解产生的气体。 * *


456棋牌游戏平台2019正版

 

Copyright © 某某餐具生产有限公司 版权所有 | Sitemap | 网站导航

搜索