2015年陶瓷工藝學(xué)復(fù)習(xí)提綱

1、緒論：1. 名詞解釋結(jié)構(gòu)陶瓷：具有耐高溫、耐熱沖擊、耐磨擦、耐腐蝕、高硬度、高剛性、高強(qiáng)度、低熱膨脹性、隔熱等特殊性質(zhì)，并且在惡劣環(huán)境下工作性能也非常穩(wěn)定，也稱為工程陶瓷。功能陶瓷：主要指在電、熱、聲、光、磁、彈等營力作用下與之發(fā)生直接的或耦合的效應(yīng)而具有某種特殊功能的陶瓷材料。納米陶瓷：是由顆粒尺寸在100納米以下的粉末制造燒結(jié)成的多晶陶瓷。普通(傳統(tǒng))陶瓷：是指主要以硅酸鹽礦物（如黏土、長石、石英等）為主要原料與其它天然礦物原料經(jīng)過粉碎、混合、成型、高溫煅燒等過程而制成的，以多晶聚合體為主的固態(tài)物。特種陶瓷：是指采用高度精選的原料和現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，精確控制化學(xué)組成，按照便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計及控制

2、制造的方法進(jìn)行制造加工的，具有優(yōu)異特性的陶瓷。2. 普通陶瓷和特種陶瓷在成分、制備工藝、顯微結(jié)構(gòu)、性能及用途上的差異。3. 陶瓷材料的鍵型主要為離子鍵或離子共價混合鍵，其結(jié)合強(qiáng)度高，且具有方向性。強(qiáng)固的結(jié)合鍵使其具有比金屬材料和高分子材料優(yōu)異得多的耐高溫性和耐磨性。 陶瓷材料特性：高熔點(diǎn)、耐磨損、高強(qiáng)度、耐腐蝕、高硬度、脆性大、塑韌性差、不易加工，還具特殊的光電聲熱磁等物理性能。 4. 陶器和瓷器的區(qū)別，日用陶器的分類，日用瓷器的分類。(1)區(qū)別陶器：結(jié)構(gòu)疏松多孔，致密度差，吸水率一般3，透水不透光，未玻化或?；潭鹊?，斷面結(jié)構(gòu)粗糙，敲之聲音粗啞，沉濁。例如墻面磚，花盆。瓷器：坯體致密度較高，

3、吸水率小于等于3，透光不透水，?；潭雀撸瑪嗝尕悮罨蚴癄?，細(xì)膩，有一定半透明性，敲之聲音清脆。(2)日用陶器分類名稱粗陶器普通陶器細(xì)陶器特征吸水率一般大于15%，不施釉，制作粗糙吸水率一般不大于12，斷面顆粒較粗，氣孔較大，表面施釉，制作不夠精細(xì)吸水率一般不大于15，斷面顆粒細(xì)，氣孔較小，結(jié)構(gòu)均勻，施釉或不施釉，制作精細(xì)日用瓷器分類名稱炻瓷類普通瓷器細(xì)瓷器特征吸水率一般不大于3透光性差，通常胎體較厚，呈色，斷面呈石狀，制作較精細(xì)吸水率一般不大于1有一定透光性，斷面呈石狀或貝殼狀，制作較精細(xì)吸水率一般不大于0.5，透光性好，斷面細(xì)膩，呈貝殼狀，制作精細(xì)第1章 陶瓷原料1. 名詞解釋：瓷石：是一

4、種由石英，絹云母組成，并含有若干高嶺石，長石等的巖石狀礦物集合體。P25高嶺土:以高嶺石和多水高嶺石為主要礦物的粘土膨潤土：以蒙脫石為主要組成礦物的黏土耐火度：表征材料無荷重時抵抗高溫作用而不融化的性能的指標(biāo)。P162. 按照工藝特性的不同，普通陶瓷的原料一般分為哪幾類？每一類所起什么的作用？列舉常用的原料。答：一般按原料的工藝特性分為：可塑性原料、瘠性原料、熔劑性原料和功能性原料四大類。a.可塑性原料在生產(chǎn)中主要起塑化和結(jié)合作用，它賦予坯料可塑性和注漿成形性能，保證干坯強(qiáng)度及燒后的各種使用性能如機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等，它們是成形能夠進(jìn)行的基礎(chǔ)，也是黏土質(zhì)陶瓷的成瓷基礎(chǔ)。如高嶺土、多

5、水高嶺土、膨潤土、瓷土等。b. 瘠性原料在生產(chǎn)中起減黏作用，可降低坯料的黏性，燒成后部分石英溶解在長石玻璃中，提高液相黏度，防止高溫變形，冷卻后在瓷坯中起骨架作用。如石英、蛋白石、葉蠟石、黏土煅燒后的熟料、廢瓷粉等。c熔劑性原料在生產(chǎn)中起助熔作用，高溫熔融后可以溶解一部分石英及高嶺土分解產(chǎn)物，熔融后的高黏度玻璃可以起到高溫膠結(jié)作用。常溫時也起減黏作用。如長石、石灰石、白云石、滑石、鋰云母、偉晶花崗巖等。d.功能性原料在生產(chǎn)上不起主要作用，也不是成瓷的必要成分，一般是少量加入即能顯著提高制品某些方面的性能，有時是為了改善坯釉料工藝性能而不影響到制品的性能，從而有利于生產(chǎn)工藝的實現(xiàn)。如氧化鋅、鋯英

6、石、色料、電解質(zhì)等。3. 粘土化學(xué)組成中的常規(guī)的9項測試項目是哪些？粘土化學(xué)組成對陶瓷的工藝性能有何影響？粘土中Fe2O3和TiO2含量對燒成品顏色有何影響？粘土的礦物組成（高嶺土、蒙脫石、伊利石等），粘土的工藝性能指標(biāo)（8項），粘土在陶瓷生產(chǎn)中的作用，常見粘土礦物高嶺石和蒙脫石的分子式。答：(1)9項測試項目為：SiO2、Al2O3、H2O、K2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2(2)a.SiO2 ：若以游離石英狀態(tài)存在的SiO2多時，黏土可塑性降低，但是干燥后燒成收縮小。b.Al2O3 ：含量多，耐火度增高，難燒結(jié)。c.Fe2O31 ，TiO2 0.5 ：瓷制品呈白色，含量

7、過高，顏色變深，還影響電絕緣性。d.CaO、MgO、K2O、Na2O：降低燒結(jié)溫度，縮小燒結(jié)范圍。e. H2O、有機(jī)質(zhì)：可提高可塑性，但收縮大。（3）粘土的工藝性能指標(biāo)：可塑性、 結(jié)合性、離子交換性、觸變性、膨脹性、收縮、 燒結(jié)性能、耐火度（4）粘土在陶瓷生產(chǎn)中的作用:a.黏土的可塑性是陶瓷坯泥賴以成型的基礎(chǔ)。b.黏土使注漿泥料與釉料具有懸浮性與穩(wěn)定性。c. 黏土一般呈細(xì)分散顆粒，同時具有結(jié)合性。d. 黏土是陶瓷坯體燒結(jié)時的主體。e. 黏土是形成陶器主體結(jié)構(gòu)和瓷器中莫來石晶體的主要來源。(5)高嶺石的理論化學(xué)通式是Al2O32SiO22H2O蒙脫石晶體理論化學(xué)通式為Al2O34SiO2nH2O

8、4. 以高嶺石和多水高嶺石為主要礦物的粘土稱為高嶺土。高嶺石的理論化學(xué)通式是Al2O32SiO22H2O，晶體結(jié)構(gòu)式為Al4(Si4O10)(OH)8，化學(xué)組成為Al2O3 39.5%，SiO2 46.54%，H2O 13.96%。5.以蒙脫石為主要組成礦物的黏土稱為膨潤土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉紅色或淡黃色，被雜質(zhì)污染時呈現(xiàn)其它顏色。由于膨潤土的可塑性大，因此常被用作陶瓷生產(chǎn)中的增塑劑。但因為其中的Al2O3含量較低，又吸附了其他陽離子，雜質(zhì)較多，故燒結(jié)溫度較低，燒后色澤較差。在陶瓷坯料中膨潤土使用量不宜過多，一般在5%左右。6.石英的分子式、晶型轉(zhuǎn)化特點(diǎn)、在陶瓷生產(chǎn)中

9、的作用。P20(1)石英（SiO2），的晶型轉(zhuǎn)化類型有兩種： a.高溫型的緩慢轉(zhuǎn)化（橫向） b.低溫型的快速轉(zhuǎn)化（縱向(2)a. 石英是瘠性原料，可對泥料的可塑性起調(diào)節(jié)作用。 b. 在陶瓷燒成時,石英的加熱膨脹可部分抵消陶瓷坯體的體積收縮。在高溫下石英能部分溶解于液相中，增加熔體的黏度。而未溶解的石英顆粒，則構(gòu)成坯體的骨架。c. 在瓷器中，石英對坯體的力學(xué)強(qiáng)度有著很大的影響。合適的石英顆粒粒度能大大提高瓷器坯體的強(qiáng)度。d.在釉料中，石英是生成玻璃質(zhì)的主要組分。增加釉料中石英含量能提高釉的熔融溫度與黏度，并減少釉的熱膨脹系數(shù)。 5. 長石的種類，鉀長石和鈉長石的分子式、鉀長石和鈉長石的熔融特性對

10、比，長石在陶瓷生產(chǎn)中的應(yīng)用。答：長石的種類：鉀長石、鈉長石、鈣長石、鋇長石。鉀長石：K2OAl2O36SiO2鈉長石：Na2OAl2O36SiO2熔融特性對比：a. 鉀長石的熔融溫度不是太高，且其熔融溫度范圍寬。熔融后分解為白榴子石和SiO2的固溶體，黏度大，熔融物呈稍帶透明的乳白色，體積膨脹8%左右，有利于燒成控制和防止變形。b. 鈉長石的開始熔融溫度比鉀長石低，其熔化時沒有新的晶相產(chǎn)生，液相的組成和熔長石的組成相似，即液相很穩(wěn)定，但形成的液相粘度較低。長石在陶瓷生產(chǎn)的應(yīng)用：（1）長石在高溫下熔融，形成粘稠的玻璃熔體，是坯料中堿金屬氧化物（K2O，Na2O）的主要來源，能降低陶瓷坯體組分的熔

11、化溫度，有利于成瓷和降低燒成溫度。（2）熔融后的長石熔體能熔解部分高嶺土分解產(chǎn)物和石英顆粒。液相中Al2O3和SiO2相互作用，促進(jìn)莫來石晶體的形成和長大，賦予了坯體的力學(xué)強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。（3）長石熔體能填充于各結(jié)晶顆粒之間，有助于坯體致密和減少空隙。（4）在釉料中長石是主要熔劑。（5）長石作為瘠性原料，在生坯中還可以縮短坯體干燥時間、減少坯體的干燥收縮利變形等。6. 氧化鋯有哪些晶型？各種晶型之間的轉(zhuǎn)變有何特征？答：ZrO2有三種晶型，常溫下為單斜晶系，密度為5.68g/cm3；在約1170以上轉(zhuǎn)化為四方晶系，密度為6.10g/cm3；更高溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄?，密度?.27g/cm3，其

12、轉(zhuǎn)化關(guān)系為：P387. 碳化硅晶型及物理性質(zhì)對比。P39最常見的SiC晶型有a-SiC,6H-SiC,15R-SiC,4H-SiC 和-SiC。在各種SiC晶型中，最主要的是-SiC(高溫穩(wěn)定型)和-SiC(低溫穩(wěn)定型)，各類SiC變體的密度無明顯差別。SiC各變體與生成溫度之間存在一定的關(guān)系，低于2100，-SiC是穩(wěn)定的，因此在2000以下合成的SiC，主要是-SiC。當(dāng)溫度超過2100時，-SiC開始向-SiC轉(zhuǎn)化。第2章 粉體的制備1. 名詞解釋：一次顆粒：指沒有堆積、絮聯(lián)等結(jié)構(gòu)的最小單元的顆粒。二次顆粒：指存在有在一定程度上團(tuán)聚了的顆粒。2. 機(jī)械粉碎法和化學(xué)合成法所制備的粉體在粒度

13、、粒形和粒度分布范圍等方面的差異。機(jī)械粉碎法是由粗顆粒來獲得細(xì)粉的方法，在粉碎過程中難免混入雜質(zhì)且不易制得粒徑在1m以下的微細(xì)顆粒。化學(xué)合成法的特點(diǎn)是純度、粒度可控，均勻性好，顆粒微細(xì)，并且可以實現(xiàn)顆粒在分子級水平上的復(fù)合、均化。3. 粒度、粒形、化學(xué)組分和物相測試分析常用的方法。a.粒度分析：篩分、沉降法、感應(yīng)區(qū)法、 吸附法、X射線衍射線線寬法、 光學(xué)顯微鏡法、掃描電子顯微鏡法（SEM）、透射電子顯微鏡法（TEM）b.粒形分析：利用數(shù)據(jù)合成標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)分布、利用繪圖來表示相關(guān)結(jié)果c.化學(xué)組分分析：分析化學(xué)方法、X射線熒光技術(shù)(XRF)、質(zhì)譜(MS)、中子激活分析、電子微探針(EPMA)、離子微

14、探針(IPMA)d.物相測試分析：X射線衍射法、電子衍射法4. 粒度分布最常用的表達(dá)形式：粒度分布曲線、平均粒徑、標(biāo)準(zhǔn)偏差、分布寬度等。顆粒粒徑包括眾數(shù)直徑(dm)、中位徑(d50或d1/2)和平均粒徑()等的含義。P53 眾數(shù)直徑：指顆粒出現(xiàn)最多的粒度值，即頻率曲線的最高峰值；d50、d90、d10：分別指在累積分布曲線上占顆?？偭繛?0、90及10所對應(yīng)的粒子直徑；d50：指眾數(shù)直徑即最高峰的半高寬。平均粒徑：5. 列舉常見的粗碎、中碎、細(xì)碎、超細(xì)粉碎設(shè)備。粗碎：顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)等中碎：顎式破碎機(jī)、輪碾機(jī)、圓錐破碎機(jī)等細(xì)碎：球磨機(jī)、振動磨、攪拌磨、雷蒙磨（環(huán)輥磨機(jī)）、氣流

15、磨（氣流粉碎機(jī)）超細(xì)粉碎：6.影響球磨機(jī)粉碎效率的主要因素。球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速，研磨體的密度、大小及形狀，球磨方式，料、球、水的比例，裝料方式，球磨機(jī)直徑，球磨機(jī)內(nèi)襯的材質(zhì)，加料粒度，助磨劑6. 助磨劑的作用，列舉常用的助磨劑。（1）助磨劑的作用：a. 降低顆粒表面能，避免團(tuán)聚（二次粒子）b. 進(jìn)入礦物晶層、粒子的微裂縫中，產(chǎn)生劈裂作用，從而提高研磨效率。（2）：常用助磨劑：液體助磨劑、如醇類（甲醇、丙三醇）、胺類（三乙醇胺、二異丙醇胺）、油酸及有機(jī)酸的無機(jī)鹽類（可溶性質(zhì)素磺酸鈣、環(huán)烷酸鈣）氣體助磨劑如丙酮?dú)怏w、惰性氣體固體助磨劑：如六偏磷酸鈉、硬脂酸鈉或鈣、硬脂酸、滑石粉等。7. 化學(xué)合成粉體的常

16、用方法及特點(diǎn)固相法：就是以固態(tài)物質(zhì)為出發(fā)原料來制備固體粉末的方法,熱分解反應(yīng)法、化合反應(yīng)法 、氧化物還原法 .特點(diǎn)：沒有狀態(tài)（相）的變化，得到的固體粉體與最初固相原料可以是同一組成，也可以不是，并且反應(yīng)生成物一般需要粉碎。液相法：沉淀法、醇鹽水解法、溶膠凝膠法（sol-gel）、溶劑蒸發(fā)法氣相法：蒸發(fā)-凝聚法、氣相化學(xué)反應(yīng)法第3章 坯料和釉料的配料計算1名詞解釋：造粒：造粒是在原料細(xì)粉中加入一定量的塑化劑，制成粒度較粗、具有一定假顆粒度級配、流動性較好的團(tuán)粒(2080目)，以利于新型陶瓷坯料的壓制成型。釉：由多種原料組成的混合物，和玻璃一樣沒有固定的熔點(diǎn)，加熱過程中由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時，在一定的

17、溫度范圍內(nèi)逐漸熔化。2. 已知坯料的化學(xué)組成和所用原料，進(jìn)行坯料配方的計算。3. 原料預(yù)處理常用的方式及目的：酸洗，磁選：清除有害的鐵雜質(zhì)預(yù)燒、預(yù)合成:使配料過程簡化，減少配料時的計算誤差和稱量誤差，從而使材料的組成恒定且均勻，特別是某些含量較少的原料能均勻分布。并且在合成過程中有利于提高瓷件性能。4.能正確區(qū)分釉式和坯式。在表示釉料時與表示坯料時所不同的地方是：釉式是將各助熔劑（R2O+RO，有時簡寫為RO）的系數(shù)之和調(diào)整為1，而坯式是將中性氧化物（R2O3）的系數(shù)調(diào)整為1。5. 釉料配方的配制原則。（1）根據(jù)坯體的燒結(jié)性質(zhì)調(diào)節(jié)釉料的熔融性質(zhì)釉料的熔融性質(zhì)（2）釉料的膨脹系數(shù)與坯體膨脹系數(shù)相

18、適應(yīng)（3）坯體與釉料的化學(xué)組成相適應(yīng)（4）釉的彈性模量與坯的彈性模量相匹配（5）合理選用原料5. 塑化劑一般有無機(jī)塑化劑(如傳統(tǒng)陶瓷中的黏土)和有機(jī)塑化劑兩類。新型陶瓷一般采用有機(jī)塑化劑。塑化劑通常由黏結(jié)劑、增塑劑和溶劑組成。 常用的塑化劑？塑化劑對坯體性能的影響？（1）常用的塑化劑有：聚乙烯醇（PVA）、聚醋酸乙烯醇（PVAC）、羧甲基纖維素（CMC）、石蠟（2）影響： 聚乙烯醇的聚合度對成型性能的影響，用于塑化的聚乙烯醇聚合度一般為15001700。聚合度(n)越大，彈性越大，不利于成型。聚合度也不能太小，否則由于鏈節(jié)過短，彈性過低，脆性增大，會失去粘接作用，也不利于成型。 黏結(jié)劑對坯體機(jī)

19、械強(qiáng)度的影響，實驗證明，在400以下，黏結(jié)劑較多的坯體機(jī)械強(qiáng)度高；在400以上，含黏結(jié)劑少的坯體中產(chǎn)生的氣孔較少，故此時坯體的機(jī)械強(qiáng)度高。 黏結(jié)劑對電性能的影響，黏結(jié)劑用量越多，坯體中的氣孔就越多，擊穿電壓也就越低。 黏結(jié)劑對燒成氣氛的影響，在焙燒時，如果氧化不完全，坯件中的塑化劑將產(chǎn)生CO氣體，而與坯件中某些成分發(fā)生還原反應(yīng)，導(dǎo)致制品性能變壞。 塑化劑揮發(fā)速率的影響，選擇塑化劑時，它的揮發(fā)溫度范圍要大，以利于生產(chǎn)控制。否則因塑化劑集中在一個很窄的溫度范圍內(nèi)劇烈揮發(fā)，會導(dǎo)致瓷件產(chǎn)生開裂缺陷。7造粒的方法，最常用的是噴霧干燥造粒法。常用的造粒方法主要有手工造粒法、加壓造粒法、噴霧干燥造粒法、凍結(jié)

20、干燥法。8.讓漿料懸浮的兩種方法：一種是控制料漿的pH值；另一種是利用有機(jī)表面活性物質(zhì)的吸附。采用注漿成型的新型陶瓷坯料，因其中多為瘠性物料，必須采取一定措施，使?jié){料具有一定的懸浮性。 第4章 陶瓷坯體的成型1.名詞解釋 拱橋效應(yīng)：粉料自由堆積的孔隙率往往比理論計算值大得多。這因為實際粉料不是球形，加上表面粗糙，結(jié)果顆?；ハ嘟诲e咬合，形成拱橋形空間，增大孔隙率。這種現(xiàn)象稱為拱橋效應(yīng)。彈性后效：外力取消后，由于壓制過程中產(chǎn)生的彈性力而引起坯體膨脹的作用稱為彈性后效。排蠟：2. 根據(jù)含水量的不同，成型方法的種類：（注漿成型法、可塑成型法、干壓成型法和等靜壓成型法）。3. 加壓方式對坯體密度的影響。

21、單面加壓時，坯體中壓力分布是不均勻的。不但有低壓區(qū)，還有死角。為了使坯體的致密度完全一致，宜采用雙面加壓。雙面同時加壓時，可使底部的低壓區(qū)和死角消失，但坯體中部的密度較低。若雙面先后加壓，兩次加壓之間有間歇，利于空氣排出，使整個坯體壓力與密度都較均勻。如果在粉料四周都施加壓力(也就是等靜壓成型)，則坯體密度最均勻。4.影響層裂的因素及防治方法。 氣體的影響。 坯體水分的影響。 加壓次數(shù)對層裂的影響。 壓制時間及壓力的影響。防治方法：5熱壓鑄成型的工藝參數(shù)有哪些？ 蠟漿溫度 注模溫度 壓力制度在成型的過程中，當(dāng)壓力超過某一極限值時，蠟漿開始經(jīng)過出漿管進(jìn)入模具內(nèi)。這個操作的最小壓力應(yīng)為：Pm =

22、(H-h)6. 干燥過程的三個階段及特征。a. 第一階段是干燥過程中最主要的階段，此階段排出大量水分，在整個階段中，排出速度始終是恒定的，故稱為等速干燥階段。在此階段中，水分的蒸發(fā)僅發(fā)生在坯體表面上，干燥速度等于自由水面的蒸發(fā)速度。b.第二階段是降速干燥階段，隨著干燥時間的延長，或坯體含水量的減少，坯體表面的有效蒸發(fā)面積逐漸減少，干燥速度逐漸降低。此時，水分從表面蒸發(fā)的速度超過自坯體內(nèi)部向表面擴(kuò)散的速度，因此干燥速度受空氣的溫度、濕度及運(yùn)動速度的影響較小。c.第三階段干燥速度逐漸接近零，最終坯體水分不再減少。當(dāng)空氣中干球溫度小于100時，此時保留在坯體中的水分稱為平衡水分。這部分水分被固體顆粒

23、牢固地吸附著。7.注漿成型中影響泥漿流動性和穩(wěn)定性的因素。(1) 固相的含量、顆粒大小和形狀的影響(2) 泥漿溫度的影響(3) 黏土及泥漿處理方法的影響(4) 泥漿的pH值的影響8.等靜壓成型的優(yōu)缺點(diǎn)。特點(diǎn)： 采用HIP燒結(jié)，陶瓷材料的致密化可以在比無壓燒結(jié)或熱壓燒結(jié)低得多的溫度下完成，可以有效地抑制材料在高溫下發(fā)生很多不利的反應(yīng)或變化，如晶粒異常長大和高溫分解等； 通過HIP燒結(jié)工藝，能夠在減少甚至無燒結(jié)添加劑的條件下，制備出微觀結(jié)構(gòu)均勻且?guī)缀醪缓瑲饪椎闹旅芴沾蔁Y(jié)體，顯著地改善材料的各種性能； 通過HIP后處理工藝，可以減少乃至消除燒結(jié)體中的剩余氣孔，愈合表面裂紋，從而提高陶瓷材料的密度、

24、強(qiáng)度； HIP工藝能夠精確控制產(chǎn)品的尺寸與形狀，而不必使用費(fèi)用高的金剛石 切割加工，理想條件下產(chǎn)品無形狀改變9.注漿成型法有空心注漿和實心注漿兩種。為了提高注漿速度和坯體的質(zhì)量，又出現(xiàn)了壓力注漿、離心注漿和真空脫氣注漿等方法。10.粉料安息角：粉料雖然由固體顆粒所組成，但由于其分散度較高，具有一定的流動性。可用安息角角反映粉料的流動性。一般粉料的自然安息角角為2040。如粉料呈球形，表面光滑，易于向四周流動，角就小。11. 瓷粉表面一般是帶電荷、有極性、親水的，而石蠟是非極性的、憎水的。瓷粉和石蠟不容易吸附，長期加熱后容易產(chǎn)生沉淀現(xiàn)象。為了解決這個問題，生產(chǎn)中常采用表面活性物質(zhì)作為瓷粉與石蠟的

25、聯(lián)系媒介。表面活性物質(zhì)是由易溶于水或容易被水濕潤的原子團(tuán)親水基(極性基)和易溶于油的原子團(tuán)親油基(非極性基，憎水基)所組成的。常用的表面活性物質(zhì)為油酸、硬脂酸、蜂蠟等。第5章 陶瓷材料的燒結(jié)1.名詞解釋燒結(jié)：指多孔狀陶瓷坯體在高溫條件下，表面積減小、孔隙率降低、力學(xué)性能提高的致密化過程。燒成: 將硅酸鹽制品在一定條件下進(jìn)行熱處理，使之發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，形成預(yù)期的礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到固定外形并獲得所要求性能的工序釉料的熔融溫度范圍: 指釉隨著溫度的升高，從開始出現(xiàn)液相的始熔溫度到完全成為液相的流淌溫度之間的溫度區(qū)域范圍固相燒結(jié)：在燒結(jié)溫度下，粉末坯體在固態(tài)情況下達(dá)到致密化的燒結(jié)過程

26、稱為固相燒結(jié)。液相燒結(jié)：粉末坯體在燒結(jié)過程中有液相存在的燒結(jié)過程稱為液相燒結(jié)。還原焰：指在燃燒過程中，氧氣供應(yīng)不足，燃燒不充分，在燃燒產(chǎn)物中有一氧化碳等還原性氣體，沒有或者極少游離氧的存在的火焰。氧化焰： 指燃料中全部可燃成分在氧氣充足的情況下達(dá)到完全燃燒，燃料產(chǎn)物中沒有游離C及CO ，H2，CH4等可燃成份的一種無煙火焰。2.燒結(jié)工藝中，HP、HIP、SPS、MS等是指什么燒結(jié)方式。燒結(jié)驅(qū)動力總界面能的減少。熱壓燒結(jié) (hot-pressing-sintering，HP)，熱等靜壓燒結(jié) (high temperature isostatic pressing，HIP)，放電等離子體燒結(jié) (s

27、park plasma sintering，SPS)，微波燒結(jié) (microwavesintering，MS)，3.燒結(jié)參數(shù)的兩大體系：材料參數(shù)和工藝參數(shù)，材料參數(shù)和工藝參數(shù)又分別包括哪些參數(shù)？4. 材料參數(shù)如何影響燒結(jié)樣品的性能？(1) 顆粒尺寸對燒結(jié)的影響,原始粉料中的顆粒尺寸越小，致密化速率越快。(2) 粉體結(jié)塊和團(tuán)聚對燒結(jié)的影響,結(jié)塊和團(tuán)聚形成的粗大顆粒都是通過表面力結(jié)合的。單位質(zhì)量的表面力與顆粒尺寸成反比。(3) 顆粒形狀對燒結(jié)的影響,在一對程度上，顆粒的形狀對燒結(jié)性能有一定的影響，例如，對-Al2O3粉體燒結(jié)試驗表明，具有等軸形狀的粉體顆粒有利于燒結(jié)樣品致密度的提高。(4) 顆粒尺

28、寸分布對燒結(jié)的影響,分析由不同尺寸分布的坯體內(nèi)部，在燒結(jié)過程中“拉出氣孔”和晶粒生長驅(qū)動力之間力的平衡作用,燒結(jié)樣品中的晶粒尺寸分布狀況類似于起始顆粒尺寸分布。5. 工藝參數(shù)如何影響燒結(jié)樣品的性能？(1) 燒成溫度對產(chǎn)品性能的影響, 燒成溫度的高低直接影響晶粒尺寸和數(shù)量。對固相擴(kuò)散或液相重結(jié)晶來說，提高燒成溫度是有益的。然而過高的燒成溫度對特種陶瓷來說，會因總體晶粒過大或少數(shù)晶粒猛增，破壞組織結(jié)構(gòu)的均勻性，因而產(chǎn)品的機(jī)電性能變差。(2) 保溫時間對產(chǎn)品性能的影響，保溫時間過長，則晶粒溶解，不利于在坯中形成堅強(qiáng)骨架，而降低力學(xué)性能。(3) 燒成氣氛對產(chǎn)品性能的影響，對含揮發(fā)組分的壓電陶瓷等坯料，

29、氣氛對燒結(jié)的影響尤其重要，燒成時須用保護(hù)氣氛來防止坯料組分的變動，避免成為多孔坯體。但保護(hù)氣氛的濃度也會直接影響坯體的配方組成，選擇不當(dāng)反會劣化產(chǎn)品性能。(4) 升溫與降溫速度對產(chǎn)品性能的影響，升溫慢時，抗折強(qiáng)度高、損耗角正切tan值低，過快地升溫，則分解氣體排除困難，有礙氣孔率的進(jìn)一步降低。過燒時也會引起氣孔率增加、機(jī)械強(qiáng)度降低、損耗角變大。6. 固相燒結(jié)的三個階段及機(jī)理。答：（1）固相燒結(jié)一般可分為三個階段：初始階段，主要表現(xiàn)為顆粒形狀改變；中間階段，主要表現(xiàn)為氣孔形狀改變；最終階段，主要表現(xiàn)為氣孔尺寸減小。（2）一般利用簡單的雙球模型來解釋初始階段機(jī)理，用通路氣孔模型來解釋中間階段機(jī)理，

30、而最終階段機(jī)理通常采用孤立氣孔模型來分析7.液相燒結(jié)的三個階段及機(jī)理。P167LPS燒結(jié)致密化過程根據(jù)三種速率機(jī)理，傳統(tǒng)上劃分為三個明顯的階段1、2、3。隨著密度增加，致密化機(jī)理逐漸從重排(階段1)到溶解-沉淀(階段2)，最后的氣孔(或氣相)排出(階段3)。7. 常用特色燒結(jié)的方式及主要特點(diǎn).P180a. 熱壓燒結(jié)： 熱壓時，由于粉料處于熱塑性狀態(tài)，形變阻力小，易于塑性流動和致密化，因此，所需的成型壓力僅為冷壓法的1/10，可以成型大尺寸的Al2O3、BeO、BN和TiO2等產(chǎn)品。 由于同時加溫、加壓，有助于粉末顆粒的接觸、擴(kuò)散、流動等傳質(zhì)過程，降低燒結(jié)溫度和縮短燒結(jié)時間，因而抑制了晶粒的長大

31、。 熱壓法容易獲得接近理論密度、氣孔率接近于零的燒結(jié)體，容易得到細(xì)晶粒的組織，容易實現(xiàn)晶體的取向效應(yīng)和控制含有高蒸氣壓成分的系統(tǒng)的組成變化，因而容易得到具有良好力學(xué)性能、電學(xué)性能的產(chǎn)品。 能生產(chǎn)形狀較復(fù)雜、尺寸較精確的產(chǎn)品。熱壓法的缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低、成本高。b.等靜壓燒結(jié)： 采用HIP燒結(jié)，陶瓷材料的致密化可以在比無壓燒結(jié)或熱壓燒結(jié)低得多的溫度下完成，可以有效地抑制材料在高溫下發(fā)生很多不利的反應(yīng)或變化，如晶粒異常長大和高溫分解等； 通過HIP燒結(jié)工藝，能夠在減少甚至無燒結(jié)添加劑的條件下，制備出微觀結(jié)構(gòu)均勻且?guī)缀醪缓瑲饪椎闹旅芴沾蔁Y(jié)體，顯著地改善材料的各種性能； 通過HIP后處理工藝，可以減少乃

32、至消除燒結(jié)體中的剩余氣孔，愈合表面裂紋，從而提高陶瓷材料的密度、強(qiáng)度； HIP工藝能夠精確控制產(chǎn)品的尺寸與形狀，而不必使用費(fèi)用高的金剛石切割加工，理想條件下產(chǎn)品無形狀改變。c.放電等離子體燒結(jié)： 燒結(jié)溫度低(比HP和HIP低200300)、燒結(jié)時間短(只需310min，而HP和HIP需要120300min)、單件能耗低； 燒結(jié)機(jī)理特殊，賦予材料新的結(jié)構(gòu)與性能； 燒結(jié)體密度高，晶粒細(xì)小，是一種近凈成形技術(shù)； 操作簡單，不需要十分熟練的操作人員和特別的模套技術(shù)。d.微波燒結(jié)：(1) 微波與材料直接耦合導(dǎo)致整體加熱由于微波的體積加熱，得以實現(xiàn)材料中大區(qū)域的零梯度均勻加熱，使材料內(nèi)部熱應(yīng)力減小，從而減

33、小開裂和變形傾向。同時由于微波能被材料直接吸收而轉(zhuǎn)化為熱能，所以能量利用率極高，比常規(guī)燒結(jié)節(jié)能80以上。(2) 微波燒結(jié)升溫速度快，燒結(jié)時問短某些材料在溫度高于臨界溫度后，其損耗因子迅速增大，導(dǎo)致升溫極快。另外，微波的存在降低了活化能，加快了材料的燒結(jié)進(jìn)程，縮短了燒結(jié)時間。(3) 安全無污染微波燒結(jié)的快速燒結(jié)特點(diǎn)使得在燒結(jié)過程中作為燒結(jié)氣氛的氣體的使用量大大降低，這不僅降低了成本，也使燒結(jié)過程中廢氣、廢熱的排放量得到降低。(4) 能實現(xiàn)空間選擇性燒結(jié)對于多相混合材料，由于不同材料的介電損耗不同，產(chǎn)生的耗散功率不同，熱效應(yīng)也不同，可以利用這點(diǎn)來對復(fù)合材料進(jìn)行選擇性燒結(jié)，研究新的材料產(chǎn)品和獲得更佳

34、材料性能。9常見的間歇式窯爐和連續(xù)式窯爐的種類。間歇式窯爐按其功能新穎性可分為電爐、高溫倒焰窯、梭式窯和鐘罩窯。連續(xù)式窯爐按制品的輸送方式可分為隧道窯、高溫推板窯和輥道窯。10.窯爐中常用的發(fā)熱元件及工作溫度。爐溫在1200以下，通常采用鎳鉻絲、鐵鉻鎢絲；爐溫為1350-1400時，采用硅碳棒；爐溫為1600，可采用二硅化鉬棒作為電熱體。11燒成制度包括哪三大制度。燒成制度包括溫度制度、氣氛制度和壓力制度 12.溫度制度包括的參數(shù)及燒成曲線的四部分內(nèi)容及控制。溫度制度包括升溫速度、燒成溫度、保溫時間及冷卻速度等參數(shù)燒成曲線中包括各階段的升溫速度、燒成溫度(止火溫度)與保溫時間的確定、冷卻速度13.氣氛制度的控制要點(diǎn)。坯體水分蒸發(fā)期(室溫300)對氣氛沒有特殊要求。在氧化分解與晶型轉(zhuǎn)變期(300950)，為使坯體氧化分解充分，要求采用氧化氣氛。在玻璃化成瓷期(950燒成溫度)，陶器、炻器均采用氧化氣氛燒成，而瓷器的燒成可分為兩種氣氛。14. 隧道窯中壓力制度的控制方法及要點(diǎn)。窯頭壓力最好控制在 0-30Pa。若窯頭負(fù)壓過大，窯頭密封不好，會吸入過風(fēng)，增大預(yù)熱帶前段上下溫差。預(yù)熱帶中部壓力一般控制