普通陶瓷材料

1、第四章 無機非金屬材料 第一節(jié) 陶瓷概述 第二節(jié)第二節(jié) 普通陶瓷材料普通陶瓷材料 第三節(jié) 結(jié)構(gòu)陶瓷材料 第四節(jié) 功能陶瓷材料 第五節(jié) 無機建筑材料 陶瓷的分類 n按其原料的來源不同可分為普通陶瓷（傳統(tǒng)陶瓷）和 特種陶瓷（先進陶瓷）。 n普通陶瓷是以天然硅酸鹽礦物為原料（粘土、長石、 石英），經(jīng)過原料加工、成型、燒結(jié)而成，因此又叫 硅酸鹽陶瓷。 n特種陶瓷是采用純度較高的人工合成化合物（如Al2O3、 ZrO2、SiC、Si3N4、BN），經(jīng)配料、成型、燒結(jié)而制 得。 陶瓷的種類 普通陶瓷 n普通陶瓷是用黏土（Al2O32SiO2H2O）、長石（K2OAl2O36SiO2； Na2OAl2O36

2、SiO2）、石英（SiO2）為原料 n組織：主晶相：主晶相 莫來石莫來石2530% ， 次晶相次晶相 SiO2 ； 玻璃相玻璃相 3560% 氣相氣相 13% n這類陶瓷質(zhì)地堅硬，不會氧化生銹、不導(dǎo)電，能耐1200高溫， 加工成型性好，成本低廉。 n缺點是強度較低，高溫下玻璃相易軟化。 n這類材料可應(yīng)用于制作工作溫度低于200的耐蝕器皿和容器、 管道、電瓷絕緣子等。 普通陶瓷的生產(chǎn)工藝過程 n原料配制：黏土、石英、長石 n黏土 含水的鋁硅酸鹽（ Al2O32SiO2H2O ）， 是瓷坯中Al2O3的主要來源，也是燒成莫 來石（3Al2O32SiO2）的主要來源。 加水混合后，有很好的塑性，賦予

3、坯料 塑變或注漿成型的能力 原料配制 n石英普通結(jié)晶狀的二氧化硅SiO2礦石 作用： 1、與黏土中的Al2O3形成莫來石。 2、殘余石英構(gòu)成坯體的骨架。 3、在燒成中與長石等易融物形成玻璃相，增加液相的黏度，減 少制品的變形。 n長石架狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)的礦物的總稱 鈉長石（ Na2OAl2O36SiO2 ），鉀長石（ K2OAl2O36SiO2 ）， 鈣長石（ CaOAl2O32SiO2 ），鋇長石（ BaOAl2O32SiO2 ） 作用：1、熔融的長石能溶解一部分黏土分解物和部分石英，形 成玻璃相，促進成瓷反應(yīng)，降低燒成溫度助熔作用； 2、冷卻后以長石為主的低共熔體以玻璃態(tài)存在于制品中， 構(gòu)成陶

4、瓷的玻璃基質(zhì) 硅酸鹽結(jié)構(gòu)簡介 n硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元是SiO4四面體，硅原 子位于氧原子四面體間隙中 n每一個氧最多只能被兩個SiO4四面體所共有 nSiO4四面體可以是互相孤立的在結(jié)構(gòu)中存在， 也可以是通過共頂點互相連接 nSi-O-Si的結(jié)合鍵形成一折線，145 硅酸鹽結(jié)構(gòu)簡介 n按SiO4四面體在空間的組合情況 （1）含有有限硅氧團的硅酸鹽（島狀硅 酸鹽） （2）鏈狀硅酸鹽 （3）層狀硅酸鹽 （4）骨架狀硅酸鹽 含有有限硅氧團的硅酸鹽（島狀硅酸鹽） 鎂橄欖石Mg2SiO4、 鋯英石ZrSiO4等 鏈狀硅酸鹽 鏈狀硅酸鹽 頑火輝石 （Mg2Si2O6）， 硅灰石 （Ca3Si3O9） 等

5、層狀硅酸鹽 粘土高嶺土 Al2(OH)4/Si2O5、 滑石 Mg3(OH)2/Si4O10 等 層狀硅酸鹽 層狀硅酸鹽 骨架狀硅酸鹽 硅石（SiO2），長 石等 原料配制 n其他原料 氧化鎂（MgO）、氧化鋅（ZnO）：提高強度和耐堿能力 氧化鋁（Al2O3）、氧化鋯（ZrO2）：提高強度和抗熱震性 碳化硅（SiC）：提高導(dǎo)熱性和強度 原料挑選、粉碎原料挑選、粉碎 精洗（去掉雜質(zhì)）精洗（去掉雜質(zhì)）配料（保證制品性配料（保證制品性 能）能）混合、磨細（達到一定粒度）混合、磨細（達到一定粒度）配制成配制成可塑泥料、 粉料或漿料 坯料成形 n可塑成形法 在坯料中加水或塑化劑，捏練成可塑泥料，經(jīng)手工

6、、擠壓或機械加工成 形 n注漿成形法 適用于形狀復(fù)雜、不規(guī)則、薄而體積大且尺寸要求不嚴的制品，如花瓶、 茶壺、手柄等 n模壓成形法 用壓力將干粉料在模型中壓城致密坯體，適用于形狀簡單的小型坯體 干燥、脫水（控制坯料水分）干燥、脫水（控制坯料水分） 煉坯、陳腐（去除空氣）煉坯、陳腐（去除空氣）上釉等工藝上釉等工藝 注漿成形法 模壓成形法 生坯的干燥 n成形后的坯體僅為半成品（生坯，green）， 其后還要經(jīng)過干燥、上釉等工藝才可進行燒成 制品的燒成（sintering） n燒成（燒結(jié)） 通過在高溫下一系列的物理化學(xué)變化，去除坯 體內(nèi)所含溶劑、黏結(jié)劑、塑化劑等，減少坯體 中的氣孔，增強顆粒間的結(jié)合

7、強度 n階段一蒸發(fā)階段（室溫300C） 排除坯體中的殘余水分，使坯體完全干燥，收 縮減小，強度增大純物理過程 制品的燒成（sintering） n階段二氧化物分解和晶型轉(zhuǎn)化階段 （300950C） 發(fā)生較復(fù)雜的物理化學(xué)變化： 黏土等礦物中結(jié)構(gòu)水的排除； 有機物、無機物的氧化； 碳酸鹽、硫化物等的分解； 石英晶型轉(zhuǎn)變（石英石英） 石英晶型轉(zhuǎn)變 制品的燒成（sintering） n階段三?；纱善冢?50C燒成溫度） 上述氧化分解反應(yīng)繼續(xù)進行； 各種液相形成，同時，各組成物逐漸熔解： 長石形成玻璃體液相； 溶解部分Al2O3和SiO2，生成二次莫來石； 原石英被溶解成殘留小塊，晶體被液相黏結(jié)，成瓷

8、 偏高嶺石轉(zhuǎn)化為尖晶石型新結(jié)構(gòu)： 尖晶石型新結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為莫來石： 2232 950 232 322 2SiOSiOOAlSiOOAl C o 2232 1100 232 523 232 3SiOSiOOAlSiOOAl C o 制品的燒成（sintering） n階段四冷卻階段（燒成溫度室溫） 原長石區(qū)域析出或長大成粗大針狀二次莫來 石，但數(shù)量不多； 液相黏度大，不發(fā)生結(jié)晶，而在750350C 之間轉(zhuǎn)化為固態(tài)玻璃 n室溫組織：點狀的一次莫來石，針狀二 次莫來石，塊狀殘留石英，小黑洞氣孔 制品的燒成（sintering） 點狀的一次莫 來石，針狀二 次莫來石，塊 狀殘留石英， 小黑洞氣孔 原料作用 黏土 長石 石英 一次莫來石 二次莫來石 熔融液相 殘留石英骨架 晶體相 玻璃液相 普通陶瓷 n性能特點：質(zhì)地堅硬，不氧化生銹、耐腐蝕、 能耐一定高溫； 成型性好，成本低。 強度低，絕緣性、耐高溫性不如其它陶瓷。 n應(yīng)用： 生活中常用的各類陶瓷制品；電瓷絕