1、馮小平聯系：WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 一、陶瓷的種類一、陶瓷的種類 傳統陶瓷：傳統陶瓷：以粘土為主要原料，并與其他礦物原料經過破以粘土為主要原料，并與其他礦物原料經過破碎混和成型燒成等過程而制得的制品。如：碎混和成型燒成等過程而制得的制品。如： 特種陶瓷：特種陶瓷： 熱學功能、力學性能、熱學功能、力學性能、 生物功能、電磁功能生物功能、電磁功能WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 二、陶瓷的組成、結構與性能二、陶瓷的組成、結構與性能 陶瓷材料的性能與其化學成分、顯微結構是密切相關的，陶瓷材料的性能與其化學成分、顯微結構是密切相關的，

2、成型工藝對顯微結構也有重要影響。其中組成對顯微結構、成型工藝對顯微結構也有重要影響。其中組成對顯微結構、性能起決定作用。性能起決定作用。結構缺陷對陶瓷性能也有顯著影響。結構缺陷對陶瓷性能也有顯著影響。WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 三、陶瓷的成分設計依據三、陶瓷的成分設計依據 根據材料的使用要求進行設計根據材料的使用要求進行設計 . .根據相關手冊或其他參考資料根據相關手冊或其他參考資料進行設計（如：相圖）進行設計（如：相圖） CaO-AlCaO-Al2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系統系統 MgO-Al MgO-Al2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系統系統

3、Li Li2 2O-AlO-Al2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系統系統。 . .根據他人的經驗進行設計根據他人的經驗進行設計 . .從頭摸索從頭摸索WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 四、陶瓷制備的原料四、陶瓷制備的原料 三大類天然礦物原料：以粘土粘土為代表的可塑性原料；以長長石石為代表的熔劑類原料和以石英石英為代表的瘠性類原料。 1、粘土粘土 多種微細礦物的混合體，其礦物的粒徑多數小于2m，粘土礦物主要是一些含水鋁硅酸鹽礦物（40%60）。 常見常見粘土主要有粘土主要有：高嶺石類、蒙脫石類、伊利石類：高嶺石類、蒙脫石類、伊利石類 高嶺石類（高嶺石類（Al2O32SiO

4、22H2O） 高嶺土(由高嶺石作為主要成分的粘土） 吸附能力小，可塑性和結合性較差，雜質少，白度高，耐火度高。WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 蒙脫石類（蒙脫石類（AlAl2 2O O3 34SiO4SiO2 2nHnH2 2O O，n2n2） 遇水體積膨脹形成膠狀物，具有很強的吸附和陽離子交換能力。 膨潤土（由蒙脫石作為主要礦物的粘土），其顆粒細小，可塑性極強，能提高坯體的可塑性和干燥強度，但雜質較多，收縮大，燒結溫度低。 伊利石伊利石類類 屬于水云母類礦物，是云母水解成高嶺石的中間產物。 一般可塑性低，干燥強度小，干燥收縮小，燒結溫度低，800開始燒結，完全燒結溫度在100

5、01150。WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 粘土粘土的的工藝性能工藝性能 （1）可塑性：可塑性：可塑性是指含工作水分的泥團，在一定外力作用下產生形變，除去外力仍保持其形變性能的能力（可塑性指標和可塑性指數） （2）離子交換離子交換性：性：粘土粒子因表面層的斷鍵和晶格內部離子的不等價置換而帶電，它能吸附溶液中的異性離子，這種被吸附的離子又可被其他離子所置換。 （3）觸變性：觸變性：粘土泥漿或可塑泥團在靜置以后變稠或凝固，當受到攪拌或振動時，粘度降低而流動性增加，再放置一段時間后又能恢復原來狀態， （4）膨化膨化性：性： 粘土加水后體積膨脹的性質。 （5）收縮：收縮：干燥收縮和燒

6、成收縮。WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT （6 6）燒結）燒結性能：性能： 粘土試樣加熱到800以上時，體積開始劇烈收縮，氣孔率明顯減少（開始燒結溫度了T1）； 溫度繼續升高，液相量增加，氣孔率降至最低，收縮率最大（燒結溫度T2）； 繼續升溫，試樣因液相太多而發生變形（軟化溫度T3）； T3與T2的溫度差即燒結范圍 （7 7）耐火度：）耐火度：材料在高溫作用下達到特定軟化程度時的溫度。它反映了材料抵抗高溫作用的性能。WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 粘土粘土在陶瓷生產中的作用在陶瓷生產中的作用 a. 粘土的可塑性是陶瓷坯泥賴以成型的基礎。 b. 粘土使注漿泥料與

7、釉料具有懸浮性與穩定性。 c. 粘土一般呈細分散顆粒，同時具有結合性。 d. 粘土是坯體燒結時的主體，粘土中的Al2O3含量決定著陶瓷的燒結程度、燒溫度。WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 2 2、石英類原料石英類原料 用于陶瓷工業的石英主要有砂巖、石英巖、石英砂等。 這些礦物中它們的主要成分是SiO2，常含有少量雜質成分，如Al2O3、Fe2O3等 石英石英在陶瓷生產中的作用在陶瓷生產中的作用 a. 在燒結前，石英是瘠性原料，對泥料的可塑性起調節作用，防止坯體變形。 b. 在高溫由于部分石英溶解于液相中，增加熔體的粘度。未溶解的石英顆粒，則構成骨架。可防止坯體變形。 c. 由于

8、有石英顆粒存在可大大提高陶瓷坯體的強度。 d. 石英的存在，可使制品耐磨，耐化學浸蝕。WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 3 3、長石類長石類原料原料（熔劑類原料） 長石主要有： 鈉長石（Na2OAl2O36SiO2）、鉀長石（K2OAl2O36SiO2）、鈣長石（CaOAl2O36SiO2） 長石長石在陶瓷生產中的作用在陶瓷生產中的作用 a.長石在高溫下熔融，形成粘稠的玻璃熔體。Na+ K+ 有斷網助熔作用。 b.提高機械強度和化學穩定性。熔融后的長石能溶解部分高嶺土分解產物和石英顆粒，促進莫來石晶體的形成。 c.長石熔融后充填于各結晶顆粒之間，有助于坯體致密化。WHUTWHU

9、TWHUTWHUTWHUTWHUT 4 4、其它其它原料原料 （1 1）碳酸鹽類碳酸鹽類：方解石、石灰石 （2 2）滑石滑石（3MgO4SiO2H2O） （3 3）硅灰石硅灰石（CaOSiO2） （4 4）各類化學原料）各類化學原料WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 五、實驗方案的確定五、實驗方案的確定 1 1、實驗室已有的條件、實驗室已有的條件 設備設備：硅碳棒爐（：硅碳棒爐（13501350） 硅鉬棒爐（硅鉬棒爐（16501650 ） 原料原料：礦物原料、化學：礦物原料、化學原料原料WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 實驗室現有礦物原料化學組成實驗室現有礦物原料

10、化學組成原料名稱原料名稱SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3MgOMgOCaOCaONaNa2 2O OK K2 2O OFeFe2 2O O3 3TiOTiO2 2灼減灼減溫石英溫石英99.2099.201.141.140.020.020.060.060.070.070.070.070.080.080.020.020.110.11熟滑石粉熟滑石粉62.7362.730.680.6829.8429.844.554.550.070.070.070.070.050.050.010.010.730.73高州洗泥高州洗泥47.5447.5436.5536.550.130.130.050.050

11、.100.101.751.750.610.610.060.0612.5312.53井沙洗泥井沙洗泥48.3548.3537.2837.280.070.070.030.030.090.092.022.020.20.20.010.0111.9411.94鈉長石鈉長石70.3470.3418.4318.430.110.110.570.579.669.660.30.30.140.140.070.070.650.65鉀長石鉀長石70.570.516.8416.840.050.050.330.333.123.129.189.180.070.070.020.020.320.32碳酸鋰碳酸鋰碳粉碳粉碳化硅碳化

12、硅 TiOTiO2 2WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 五、實驗方案的確定五、實驗方案的確定 1 1、實驗室已有的條件、實驗室已有的條件 2 2、關于選題、關于選題 本學期以本學期以LiLi2 2O-AlO-Al2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系統低膨脹陶瓷系統低膨脹陶瓷進行實驗進行實驗LASLAS系統的平均線熱膨脹系數系統的平均線熱膨脹系數礦物名稱礦物名稱-鋰輝石鋰輝石-鋰霞石鋰霞石透鋰長石透鋰長石LAS+TiO210-6C-10.9-6.20.3-0.071.3WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUTLAS系統的平均線熱膨脹系數系統的平均線熱膨脹系數礦物名稱

13、-鋰輝石-鋰霞石透鋰長石LAS+TiO210-6C-10.9-6.20.3-0.071.3組組 號號內容內容C15（5班）班）-鋰輝石鋰輝石， 分分2小組，自由組合小組，自由組合C16（6班）班）-鋰霞石鋰霞石C17（6班）班）-鋰霞石鋰霞石C18（7班）班）透鋰長石透鋰長石， 分分2小組，自由組合小組，自由組合C19（8班）班）LAS（-鋰鋰輝輝石石）+TiO2C20（9班）班）LAS（-鋰鋰輝輝石石）+ZrO2分組安排：分組安排：WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 五、實驗方案的確定五、實驗方案的確定 1 1、實驗室已有的條件、實驗室已有的條件 2 2、關于選題、關于選題 3

14、 3、最高燒成溫度的估算（查閱相關資料）、最高燒成溫度的估算（查閱相關資料）288.036032ROOAlt燒1002323232SiOOAlOAlmmmOAl2322221002SiOOAlOLiMgOCaOONaOKmmOKnnnnnROWHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 燒成溫度計算燒成溫度計算 計算配方中計算配方中AlAl2 2O O3 3與與SiOSiO2 2總量為總量為100%100%時的時的AlAl2 2O O3 3含量含量 78.2310079.2158.6979.2132OAl計算舉例計算舉例地磚實驗配方地磚實驗配方成分SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaO

15、MgOK2ONa2O含量（wt%）69.8521.790.690.021.080.330.573.70WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT 計算配方中計算配方中AlAl2 2O O3 3與與SiOSiO2 2總量為總量為100%100%時，所有時，所有熔劑氧化物含量（熔劑氧化物含量（RORO）。熔劑氧化物包括）。熔劑氧化物包括K K2 2O O、NaNa2 2O O、CaOCaO、MgOMgO。以。以K K2 2O O為標準熔劑，其他氧為標準熔劑，其他氧化物各乘以轉換系數。化物各乘以轉換系數。286.979.2185.69100946033.05608.16270.39457.0R

16、O計算舉例計算舉例（續）WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT1300288.0286.978.23360288.036032燒ROOAlt 最高燒成溫度定為最高燒成溫度定為13001300計算舉例計算舉例（續）WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT六六、燒成制度的燒成制度的制定制定1、估算最高燒成溫度288.036032ROOAlt燒2 2、燒成溫度曲線、燒成溫度曲線 取56個溫度點； 每個溫度點保溫30分鐘，取3個樣品； 升溫速率3/minWHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT七七、燒成、燒成設備設備WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT七七、燒成、

17、燒成設備設備（續）WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT八八、操作步驟操作步驟1、取兩塊平整的墊磚，抹上一薄層氧化鋁粉；2、將做了干燥收縮的試樣，按照一定順序擺放到墊磚上；WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT八八、操作步驟操作步驟（續）3、放入爐膛中，關好爐門；4、在溫控儀表上設置的燒成溫度曲線，開啟電爐進行升溫；5、當到達第一個保溫點，保溫后，取出試樣，立即放到馬弗爐中進行退火；6、繼續升溫，直到達到最高燒成溫度點，最后一個試樣可以不取出，隨爐冷卻即可。7、當試樣冷卻至室溫時放在干燥器中待用。WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT九、九、陶陶瓷瓷基本性能基本性

18、能測定測定 坯體的干燥強度、線收縮； 陶瓷的體積密度、氣孔率、收縮率、吸水率等基本性能的測定（確定所設計坯料的燒成溫度和基本性能）。 熱膨脹系數的測定。WHUTWHUTWHUTWHUTWHUTWHUT十、實驗報告的書寫十、實驗報告的書寫要求要求實驗目的實驗目的 描述低膨脹陶瓷的種類、成分系統、用途、成型方法等內容，本次實驗所要達到實驗效果。（查閱科技文獻資料，相關文獻不查閱科技文獻資料，相關文獻不少于少于6篇篇）實驗原理實驗原理1、成分設計的依據，配料計算、最高燒結溫度的計算、燒成工藝參數的確定；2、描述實驗過程中涉及到的測試方法的原理。（坯體干燥強度、干燥收縮、陶瓷強度的測定、陶瓷體積密度、吸水率、氣孔率測定、熱膨脹系數測定等