陶瓷发展的三大突破6篇

篇一：陶瓷发展的三大突破

　　

　　特种陶瓷的应用与发展（合集五篇）

　　第一篇：特种陶瓷的应用与发展

　　特种陶瓷的应用与发展

　　姓名

　　专业

　　学号

　　摘

　　要:材料是人类生产和生活的物质基础，是人类进步与人类文明的标志。目前，在新材料世界里，陶瓷材料已与金属材料、有机材料并称为现代三大材料。由于陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等特征，使之成为新材料的发展中心，受到广泛关注。本文简要介绍了特种陶瓷的概念、种类、制作工艺、应用和发展。

　　关键词:特种陶瓷

　　应用

　　发展

　　前言

　　人类进入21世纪，信息、能源、材料被誉为科学的三大支柱。材料是人类生产和生活的物质基础，是人类进步与人类文明的标志。随着空间技术、光电技术、红外技术、传感技术、能源技术等新技术的出现、发展，要求材料必须有耐高温、抗腐蚀、耐磨等优越的性能，才能在比较苛刻的环境中使用。传统材料难以满足要求，开发和有效利用高性能材料己经成为材料利学发展的必然趋势。目前，在新材料世界里，陶瓷材料已与金属材料、有机材料并称为现代三大材料。由于陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等特征，使之成为新材料的发展中心，受到广泛关注。

　　1特种陶瓷的概念

　　特种陶瓷又叫精细陶瓷、先进陶瓷、现代陶瓷、高技术陶瓷或高性能陶瓷。高性能特种陶瓷在许多方而都突破了传统陶瓷的概念和范畴，是陶瓷发展史上的一次革命性的变化。一般认为，特种陶瓷是“采用高度精选的原材料，具有精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工成的，便于进行结构设计，并具有优异特性的陶瓷”它的出现与现代工业和高技术密切相关。近20年来由于冶金、汽车、能源、生物、航天、通信等领域的发展对新材料的需要，陶瓷材料在国内外已经逐步形成了一个新兴的产业。

　　2特种陶瓷和传统陶瓷的区别

　　现在特种陶瓷在我们的日常生活中逐渐普遍,但与传统材料相比,特种陶瓷又有何特点呢?2.1材料不同

　　传统陶瓷以天然矿物，如粘土、石英和长石等不加处理直接使用；而现代陶瓷则使用经人工合成的高质量粉体作起始材料，突破了传统陶瓷以粘土为主要原料的界线，代之以“高度精选的原料”。2.2结构不同

　　传统陶瓷的组成由粘土的组成决定，由于原料的不同导致传统陶瓷材料中化学组成的复杂多样、杂质成分和杂质相较多而不易控制，显微结构粗劣而不够均匀，多气孔；先进陶瓷的化学和相组成较简单明晰，纯度高，所以显微结构一般均匀而细密。2.3制备工艺不同

　　传统陶瓷用的矿物经混合可直接用于湿法成型，如泥料的塑性成型和浆料的注浆成型，材料的烧结温度较低，一般为900℃-1400℃，烧成后一般不需加工；而先进陶瓷一般用高纯度粉体添加有机添加剂才能适合于干法或湿法成型，材料的烧结温度较高，根据材料不同从1200℃到2200℃，烧成后一般尚需加工。在制备工艺上突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产手段的界限，广泛采用诸如真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压等先进手段。

　　2.4性能不同

　　传统陶瓷和先进陶瓷材料性能有极大的差异，不仅后者在性能上远优于前者，而且特种陶瓷材料还发掘出传统陶瓷材料所没有的性能和用途。传统陶瓷材料一般限于日用和建筑使用，而特种陶瓷具有优良的物理力学性能，高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震，而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能，某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料。因而登上新材料革命的主角地位，在工业领域，如石油、化工、钢铁、电子、纺织和汽车等行业，以及很多尖端技术领域如航天、核工业和军事工业中有着广泛的应用价值和潜力。

　　3特种陶瓷的分类

　　特种陶瓷的分类方法多种多样，可根据其化学组成、所需特性和性能用途等进行分类。3.1按化学组成分类

　　特种陶瓷材料按化学组成可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等。此外，为了改善陶瓷的性能，有时要在陶瓷基体中添加各种纤维、晶须、超细微粒等，这样就构成了多种陶瓷基复合材料。3.2按所需特性分类

　　根据所需的特性不同，特种陶瓷材料可作为机械材料、耐热材料、化学材料、光学材料、电气材料和生物医学材料，在不同的领域得到广泛的应用。3.3按性能用途分类

　　特种陶瓷根据性能及用途的不同可分为结构材料用陶瓷(主要是用于耐磨损、高强度、耐热、耐热冲击、高刚性、低热膨胀性和隔热等结构陶瓷材料)和功能陶瓷(包括电磁功能、光电功能和生物—化学功能等陶瓷制品和材料，另外还有核陶瓷材料和其他功能材料等)两大类。特种陶瓷的制作工艺

　　特种陶瓷的制作过程大致为：原料粉体的调整—成型—烧结—加工—成品

　　（1）精细陶瓷粉体的制备有机械法（滚动球磨、振动球磨、搅动球磨、气流粉碎等）和合成法（固相合成法、液相合成法、气相合成法）等（2）精细陶瓷的成型有注浆法、压制法何和塑法等。（3）精细陶瓷的烧结是指生坯在高温加热时发生的一系列物理化学变化，并使生坯体积收缩，强度、密度增加，最终形成致密、坚硬的具有某种显微结构烧结体的过程。

　　5特种陶瓷的应用

　　特种陶瓷由于拥有众多优异性能，因而用途广泛。

　　（1）耐热性能优良的特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关的高温结构材料、高温电极材料等；

　　（2）隔热性优良的特种陶瓷可作为新的高温隔热材料，用于高温加热炉、热处理炉、高温反应容器、核反应堆等；

　　（3）导热性优良的特种陶瓷极有希望用作内部装有大规模集成电路和超大规模集成电路电子器件的散热片；

　　（4）耐磨性优良的硬质特种陶瓷用途广泛，目前的工作主要是集中在轴承、切削刀具方面；（5）高强度的陶瓷可用于燃气轮机的燃烧

　　器、叶片、涡轮、套管等；在加工机械上可用于机床身、轴承、燃烧喷嘴等。目前，这方面的工作开展得较多，许多国家如美国、日本、德国等都投入了大量的人力和物力；

　　（6）具有润滑性的陶瓷如六方晶型氮化硼极为引人注目，目前国外正在加紧研究；（7）生物陶瓷方面目前正在进行将氧化铝、磷石炭等用作人工牙齿、人工骨、人工关节等研究，这方面的应用引起人们极大关注；

　　（8）一些具有其他特殊用途的功能性新型陶瓷（如远红外陶瓷等）也已开始在工业及民用领域发挥其独到的作用。

　　6今后特种陶瓷发展的重点

　　随着利技的不断发展，材料利学将快速前进，高性能陶瓷的应用范围在不断扩大，发展前景十分看好。展望未来，今后特种陶瓷发展的重点将是:（1）纳米陶瓷材料，包括纳米超细粉原料的制备；（2）高性能陶瓷的特殊生产工艺，包括成型,烧结等；（3）发动机及其它热结构用陶瓷材料的研制；（4）功能陶瓷材料的小型化、多功能化；（5）生物陶瓷材料的开发与应用。

　　总结

　　随着材料学的发展，陶瓷技术的发展，特种陶瓷的地位在逐步提高，在科技高度发达的今天，我们应在在现有优势的基础上，集中力量，将国际研究前沿和国家重大需求有效地结合起来，谋求长远发展。同时，建立完善的研究开发体系，发挥团队作用。先进陶瓷往往具有明确的应用前景和目标产品，因此，应建立起完整的研发体系，确保研究、开发和应用的连续性，利用好资源优势，迎合国际国内市场。高性能陶瓷材料技术作为材料利学的高新技术，一直以来得到了迅速的发展，并取得了巨大的成功。可以相信：随着利学技术的发展，高性能陶瓷技术的不断开发、研究，此项技术一定能为人类新的文明做出卓越的贡献。

　　参考文献：

　　第二篇：特种陶瓷

　　小

　　1、什么是陶瓷？这种由无机非金属材料作为基本组分组成的固体制品统称为陶瓷。以粘土、长石、石英为主要原料，经过粉碎、混炼、成型、锻烧等制作的产品

　　2、陶和瓷的重要区别？

　　坯体的孔隙度，即吸水率，取决于原料和烧结温度。

　　3、陶瓷材料的三个发展趋势？

　　复合化：利用加和及乘积效应，开发出单一材料中不存在的新功能获由于单一材料性能的综合功能材料。多功能化：将功能性与结构性相结合，如集低介电常数、高绝缘、高导热性、高机械强度、微型化于一体的基片材料。多功能材料的发展对促进产品向轻、小、薄的发展提供了基础。低维化：低维材料是低于三位材料的总称。零维的是超微粒子，包括团聚体、那你材料和亚微米材料；一维材料包括晶须、纤维、以及纳米丝和纳米管；二维材料主要为薄膜材料

　　4、陶瓷的分类？

　　传统陶瓷和先进陶瓷两大类。

　　5、结构陶瓷的分类？

　　氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硼化物陶瓷

　　6、先进陶瓷与传统陶瓷的区别？

　　在原料上：突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限，先进陶瓷一般以提纯的化合物为主要原料。在成分上：传统陶瓷的组成由黏土的成分决定，所以不同产地和炉窑的陶瓷有不同的质地，由于先进陶瓷的原料是纯化合物，因此成分由人工配比决定，其性质的优劣由原料的纯度和工艺决定。在制备工艺上：突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产手段的界限，广泛采用真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压等手段。近些年来，还相继开发了多种“软化学”方法来制备先进陶瓷，如溶胶-凝胶（sol-gel）法、水热法、自组装法等。

　　在性能上：先进陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、计算机、宇航、医学工程等各方面得到广泛的应用。

　　7、陶瓷材料的结构组成是什么？

　　陶瓷材料的结构是由晶体、玻璃体和气孔所组成的。

　　8、陶瓷材料晶体结构可以分为哪两种？

　　其晶体结构可分为典型晶体结构和硅酸盐晶体结构。

　　9、钛酸钙结构属于什么晶系？

　　立方晶系。

　　10、硅酸盐的基本结构单元式是什么？

　　Si和O组成的[SiO?]?ˉ四面体。

　　11、根据

　　[SiO4]4-连接方式的不同。硅酸盐晶体可以分成哪五种结构？

　　孤岛状、组群状、链状、层状和骨架状。

　　12、硬度是材料抵抗局部压力而不产生变形的能力。

　　13、什么是陶瓷的塑性？为什么陶瓷材料一般是脆性材料？塑性形变是指外力除去后不能恢复的形变。材料受这种形变而不破坏的能力称为塑性。

　　①陶瓷多为离子键和共价键，具有明显的方向性，滑移系少；②大部分陶瓷的晶体结构复杂，满足滑移的条件困难；

　　③陶瓷中位错不易形成，位错运动困难，难以产生塑性形变。

　　14、陶瓷坯料分为哪三类？

　　注浆料；可塑料；压制粉料

　　15、陶瓷材料成型方法可分为哪三类？

　　注浆成型、可塑成型和压制粉料成型。

　　16、由于注浆成型所用坯料含水量大，干燥和烧结时收缩较大，易开裂。为了提高注浆速度和坯体的质量，又发展了压力注浆、离心注浆和真空注浆。

　　17、什么是挤压成型？

　　挤压成型是将真空炼制的泥料，放入挤压机内，通过挤压机的螺旋或活塞的挤压，经机嘴出来达到要求的形状。适合于挤制棒状、管状的坯体。

　　18、什么是等静压成型？有什么优点？

　　等静压成型是利用液体或气体能均匀地向各个方向传递压力的特性来实现均匀受压成型的方法。

　　等静压成型的优点有：(a)得到的生坯密度高；(b)不会在压制过程中使生坯内部产生很大的应力；(c)得到的生坯强度高；(d)可以采用较

　　干的粉料进行成型；(e)对制品的尺寸和尺寸之间的比例没有很大限制。

　　19、什么是烧结？

　　烧结是生坯在高温下致密化过程和现象的总称。随着温度的上升和时间的延长，固体颗粒相互键连，晶粒长大，空隙减少，体积收缩，密度增加，最后成为坚硬的具有某种显微结构的多晶烧结体，这个工艺过程称为烧结。20、粉体的表面能大于多晶烧结体的晶界能，这就是陶瓷烧结的驱动力。

　　21、陶瓷粉体在一定压力和温度下进行烧结，称为热压烧结。热压烧结与常压烧结相比，烧结温度低，烧结体中气孔率低，由于在较低温度下烧结，防止了晶粒长大，烧结体致密，具有较高的强度。22、99瓷的主晶相是什么？说明氧化镁掺杂量对99瓷烧结性能影响的微观机制。

　　主晶相是Al2O3MgO的作用与其加入量有关：

　　当加入量不超过MgO在Al2O3中的固溶度（<0.3wt%）时，固溶反应：

　　2MgO→2MgAl"+2O0x+V0??

　　生成氧空位，有利于氧的固相扩散传质，从而促进烧结

　　当MgO的加入量大于固溶度时，未溶解部分与Al2O3反应：

　　MgO+Al2O3→MgO?Al2O3(尖晶石)尖晶石是新的化合物。尖晶石颗粒分布于Al2O3主晶相的晶界上,阻碍晶界移动（称之为钉扎晶界），从而阻碍由于晶界移动过快导致的气孔进入晶粒内部的情形发生。气孔在晶界上通过晶界扩散更容易排除。钉扎晶界的结果还可以细化晶粒。

　　23、α-Al2O3的性质的性能是怎样的？

　　33、致密氮化硅制备工艺有如下几种：

　　热压烧结；无压（常①硬度高。莫氏硬度为9，具有优良的抗磨性能；②抗弯强度压）烧结；气压烧结；反应烧结重烧结；热等静压烧结。高。普通多晶烧结体的抗弯强度可达250MPa,热压产品的抗弯

　　34、通过何种途径可获得致密的高性能AlN陶瓷？

　　强度可达

　　500MPa。强度可保持到900℃以上温度；③熔点高。AlN自扩散系数小,烧结非常困难。通过以下三种途径：

　　熔点达2050℃，抗高温腐蚀；④优良的化学稳定性；⑤与人(1)使用超细粉；(2)热压或等静压；(3)引入烧结助剂。体亲和性好。用作人工骨头、人工关节等生物植入体；⑥绝缘

　　35、六方晶型的氮化硼(h-BN)具有什么结构？

　　性能好；⑦特殊的光学特性。对红外线、可见光透明。类似石墨的结构，其内部由平坦网状结构以ABABAB双层序

　　24、列举降低氧化铝陶瓷烧结温度可能采取的措施，说明其原列有规律地堆叠而成，层面内原子以不易破坏的共价键相结合，因。层间则以弱的范德华力结合，所以层面间易滑移。MgO作为助烧剂的作用机制

　　37、SiC陶瓷较氧化物陶瓷难以烧结的原因何在？可以采用哪MgO的作用与其加入量有关：

　　些措施促进SiC陶瓷的烧结？阐明其机理。

　　当加入量不超过MgO在Al2O3中的固溶度（<0.3wt%）时，SiC是共价性很强的化合物，烧结时的扩散速率相当低。即使固溶反应：

　　2MgO→2MgAl"+2O0x+V0??在2100oC的高温下，C和Si的自扩散系数也仅为1.5×10-1032生成氧空位，有利于氧的固相扩散传质，从而促进烧结

　　和2.5×10cm/s。所以，SiC很难烧结，必须借助添加剂、当MgO的加入量大于固溶度时，未溶解部分与Al2O3反应：

　　外部压力或渗硅反应才能实现

　　SiC颗粒之间的紧密结合。MgO+Al2O3→MgO?Al2O3(尖晶石)SiC陶瓷的烧结工艺主要有无压烧结、热压烧结、热等静压烧SiO?助燃机制是由相图可以知道SiO?与Al2O3之间在1595℃结和反应烧结等。可以形成液相。①热压烧结，通过在SiC粉中加入少量的Al或Fe，成功地实

　　25、Al2O3陶瓷最常用的成型方法有哪些？

　　现了SiC陶瓷的致密化；②热等静压烧结，通过HIP烧结的方干压成型、注浆成型、挤压

　　成型、注射成型、流延成型、热压法，在2000oC和138MPa压力下，可成功实现无添加剂SiC陶成型与热等静压成型以及近几年新开发的压滤成型、离心注浆瓷的致密烧结；③无压烧结，由于B固溶到SiC中，使晶界能成型、直接凝固注模成型等。降低，同时C把SiC粒子表面的SiO2还原除去，提高了表面

　　26、通过什么方法可改善氧化铝的透光性？

　　能，因此，B和C的添加为SiC的致密化创造了热力学方面的①提高密度，以减少气孔；②限制气孔的尺寸，使其不与透过有利条件；④反应烧结，利用坯体中添加的C与从外部渗入的光干涉；③限制晶粒尺寸（减少晶粒尺寸），从而限制缺陷尺寸；Si发生反应，生成SiC并与原料中的SiC颗粒相结合，从而实④提高材料的纯度，以减少玻璃相和杂质相。现SiC的烧结。

　　具体措施：采用高纯、细的Al2O3粉为原料（一般用硫酸铝氨

　　38、碳化硼(B4C)陶瓷是一种仅次于金刚石和立方氮化硼的超热分解法生产的高纯Al2O3粉体为原料），掺杂MgO（0.5wt%），硬材料。在氢气氛下烧结。

　　39、多孔陶瓷的制备方法有哪些？

　　机械成孔法、颗粒堆积

　　27、制备透明氧化铝时，掺杂MgO（0.5wt%）和在氢气氛下法、添加造孔剂法、发泡法、模板复制法等；此外还有溶胶－烧结的用意与机制是什么？

　　凝胶法、冷冻干燥法、表面活性剂自组装法等。MgO作为助烧剂的作用机制40、什么是电介质陶瓷？

　　电介质陶瓷即是指电阻率大于108MgO的作用与其加入量有关：（8次方）Ωm的陶瓷材料，能承受较强的电场而不被击穿。当加入量不超过MgO在Al2O3中的固溶度（<0.3wt%）时，41、电介质陶瓷评价其特性主要指标有（体积电阻率）、（介电固溶反应：

　　2MgO→2MgAl"+2O0x+V0??常数）和（介电损耗）等参数。生成氧空位，有利于氧的固相扩散传质，从而促进烧结

　　42、什么是导电陶瓷？

　　在一定条件（温度、压力等）下具当MgO的加入量大于固溶度时，未溶解部分与Al2O3反应：

　　有电子（或空穴）电导或离子电导的陶瓷叫导电陶瓷。MgO+Al2O3→MgO?Al2O3(尖晶石)43、什么是压电效应？

　　在没有对称中心的晶体上施加压尖晶石是新的化合物。尖晶石颗粒分布于Al2O3主晶相的晶界力、张力或切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时上，阻碍晶界移动（称之为钉扎晶界），从而阻碍由于晶界移动在晶体两端将出现正负电荷。反之，当在晶体上施加电场引起过快导致的气孔进入晶粒内部的情形发生。气孔在晶界上通过极化时，则将产生与电场强度成比例的变形或机械应力。正、晶界扩散更容易排除。钉扎晶界的结果还可以细化晶粒。逆效应统称为压电效应。氢气氛下烧结的用意：

　　44、什么是压电陶瓷的极化？

　　还原气氛或原子尺寸大小的气氛对烧结更有利。还原气氛的影压电陶瓷必须经过极化后才有压电性。极化就是在直流电场作响机理是增加了氧空位，促进了扩散过程。用下使电畴沿电场方向取向。

　　28、氧化锆存在哪三种稳定的多型体？

　　45、什么是陶瓷的半导化？

　　单斜相（m-ZrO2）、立方相（c-ZrO2）和四方相（t-ZrO2）。就是指在禁带中形成附加能级：施主能级或受主能级。这些施

　　29、为什么ZrO2陶瓷一定要掺杂？常用哪些掺杂剂？说明氧主能级多数是靠近导带底的，而受主能级多数是靠近价带顶的。化钙和氧化钇掺杂的ZrO2陶瓷的导电机制。它们的电离能一般比较小，在室温下就可以受到热激发产生导通过掺杂，使材料在烧结或使用温度范围内只有一个相稳定，电载流子，从而形成半导体。或者为立方相，或者为四方相，或者为单斜相。通常是将高温

　　46、什么是热敏陶瓷？

　　的立方相或者四方相稳定至室温。由于氧化锆的的三种不同晶热敏陶瓷是一类电阻率随温度发生明显变化的材料，用于制作形间存在密度差，升降温过程伴随这相变，产生较大的体积变温度传感器、线路温度补偿及稳频的元件-------热敏电阻。化。如四方氧化锆与单斜氧化锆之间的转变伴随有7％~9％的47、说明粉

　　末干压成型中出现密度不均匀现象的原因及减缓该体积变化。现象可能采取的措施。

　　加热时，单斜相向四方相转变，体积收缩；冷却时，四方相向干压成型时，粉料各组分分布不均匀，体积密度不高，流动性单斜相转变，体积膨胀；这种相变造成的体积变化很大，产生不好，团粒大小不一，水份不均匀，就容易造成密度不均匀现很大的内应力，容易使材料开裂破坏。象。采取的措施为：对于大型、壁厚、形状复杂的产品，开始掺杂物通常有氧化钇(Y2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)。加压宜慢，中间宜快，后期宜慢，这样有利于气体排出和压力为了稳定ZrO2，由于稳定剂的金属离子会与Zr4+进行不等价的传递。

　　置换，产生氧离子缺位。以Ca2+为例，当Ca2+取代了Zr4+48、陶瓷基复合材料使材料的韧性大大改善，同时其强度、模之后，使正电荷减少了+2价，于是在Ca2+周围必须失掉一个量有了提高。

　　在正常位置上的O2-离子，才能保持晶格中的电中性，于是便

　　49、什么是热等静压烧结？

　　产生一个氧空位。同样，用Y3+取代Zr4+使正电荷少了+1价。采用高温高压气体作为压力传递介质，对制品进行的烧结，它所以在两个钇离子周围存在一个氧空位。从而保持了稳定ZrO2具有各向均匀受压特点，因此适合于形状复杂的制品。

　　晶格的电中性。因此在稳定的ZrO2晶格内存在大量的氧空位，51、微波加热是把能量直接作用到预制体上。能量效率很高，使ZrO2陶瓷称为导电陶瓷。加热均匀，再加上辐射与对流，在样品表面上有热量损失，产30、ZrO2陶瓷通常掺有氧化钇，其目的何在？氧化钇掺杂氧生了（反向）热梯度。

　　化锆陶瓷时生成点缺陷，写出其反应式；详细说明掺杂有氧化

　　52、纳米陶瓷粉体合成主要有（气相法）（液相法）（固相法）钇的氧化锆陶瓷在力学性能、电学性能方面的特点及原因。等方法。

　　为了避免相变，通过掺杂，使材料在烧结或使用温度范围只有

　　53、与传统陶瓷相比，先进陶瓷一般以（人工合成或提炼处理一

　　个相稳定，或者为立方相，或者为四方相，或者为单斜相。过的化工原料）为主要原料。通常是将高温的立方相或者四方相稳定至室温。

　　基于该目的的掺杂物通常有氧化钇(Y2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)。

　　用Y3+取代Zr4+使正电荷少了+1价，在两个钇离子周围存在一个氧空位。从而保持了稳定ZrO2晶格的电中性。因此在稳定的ZrO2晶格内存在大量的氧空位，使ZrO2陶瓷称为导电陶瓷。

　　31、莫来石陶瓷是主晶相为莫来石(3Al2O3·2SiO2)的一类陶瓷的总称。

　　32、莫来石的结构：莫来石晶体是由硅氧四面体与铝氧四面体有规则地连接成双链式的硅铝氧结构团，由六配位的铝离子把一条条双链连接起来，构成了莫来石的整体结构。

　　第三篇：特种陶瓷

　　整理版

　　绪论

　　1名词解释

　　特种陶瓷：采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的，便于进行结构设计，具有优异特性的陶瓷。

　　结构陶瓷：具有高硬、高强、耐磨、耐蚀、耐高温、润滑性好等性能，可用作机械结构零部件的陶瓷材料。功能陶瓷：具有声、光、电、热、磁特性和化学、生物功能的陶瓷材料。

　　2简述特种陶瓷和传统陶瓷的区别

　　①原材料不同。传统陶瓷以天然矿物，如粘土、石英和长石等不加处理直接使用；而现代陶瓷则使用经人工合成的高质量粉体作起始材料，突破了传统陶瓷以粘土为主要原料的界线，代之以“高度精选的原料”。

　　②结构不同。传统陶瓷的组成由粘土的组成决定，不同产地的陶瓷有不同的质地，所以由于原料的不同导致传统陶瓷材料中化学和相组成的复杂多样、杂质成分和杂质相较多而不易控制，显微结构粗劣而不够均匀，多气孔；先进陶瓷的化学和相组成较简单明晰，纯度高，即使是复相材料，也是人为调控设计添加的，所以先进陶瓷材料的显微结构一般均匀而细密。

　　③制备工艺不同。传统陶瓷用的矿物经混合可直接用于湿法成型，如泥料的塑性成型和浆料的注浆成型，材料的烧结温度较低，一般为900℃-1400℃，烧成后一般不需加工；而先进陶瓷一般用高纯度粉体添加有机添加剂才能适合于干法或湿法成型，材料的烧结温度较高，根据材料不同从1200℃到2200℃，烧成后一般尚需加工。在制备工艺上突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产手段的界限，广泛采用诸如真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压等先进手段。

　　④性能不同。由于以上各点的不同，导致传统陶瓷和先进陶瓷材料性能的极大差异，不仅后者在性能上远优于前者，而且特种陶瓷材料还发掘出传统陶瓷材料所没有的性能和用途。传统陶瓷材料一般限于日用和建筑使用，而特种陶瓷具有优良的物理力学性能，高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震，而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能，某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料。因而登上新材料革命的主角地位，在工业领域，如石油、化工、钢铁、电子、纺织和汽车等行业，以及很多尖端技术领域如航天、核工业和军事工业中有着广泛的应用价值和潜力。

　　3特种陶瓷的分类方法和怎样进行分类

　　特种陶瓷材料根据所需的特性不同，可作为机械材料、耐热材料、化学材料、光学材料、电气材料和生物医学材料，在不同的领域得到广泛的应用。根据性能及用途的不同，特种陶瓷可分为结构材料用陶瓷(主要是用于耐磨损、高强度、耐热、耐热冲击、高刚性、低热膨胀性和隔热等结构陶瓷材料)和功能陶瓷(包括电磁功能、光电功能和生物—化学功能等陶瓷制品和材料，另外还有核陶瓷材料和其他功能材料等)两大类。特种陶瓷材料按化学组成可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等。此外，为了改善陶瓷的性能，有时要在陶瓷基体中添加各种纤维、晶须、超细微粒等，这样就构成了多种陶瓷基复合材料。

　　4特种陶瓷韧化主要途径有哪些

　　①氧化锆相变增韧，②微裂纹增韧；③纤维(晶须)补强增韧；④颗

　　粒弥散补强增韧；⑤纳米陶瓷增强增韧。

　　①氧化锆相变增韧

　　把相变作为陶瓷增韧的手段并取得显著效果是从部分稳定氧化锆提高抗热震性的研究开始的。下面以氧化锆为例,简单说明这一问题。从相图可知，纯氧化锆在1000℃附近有固相转变，从高温正方氧化锆变为低温单斜氧化锆。由于相变需消耗大量功，因此使裂纹尖端应力松弛，故阻碍裂纹的进一步扩展,材料得到韧化。②微裂纹增韧

　　在裂纹扩展中，弥散于陶瓷基体中的韧性相起着附加的能量吸收作用，从而使裂纹尖端区域高度集中的应力得以部分消除，抑制了原先可能到达的临界状态，提高了材料对裂纹扩展的抗力，相应改善了材料的韧性。③纤维(晶须)补强增韧

　　高强度和高模量的纤维既能为基体分担大部分外加应力，又可阻碍裂纹的扩展，并能在局部纤维发生断裂时以“拔出功”的形式消耗部分能量,起到提高断裂能并克服脆性的效果。④颗粒弥散补强增韧

　　用颗粒作为增韧剂制作颗粒增韧陶瓷基复合材料，其原料混合均匀化及烧结致密化都比纤维和晶须复合材料简便易行。因此，尽管颗粒的增韧效果不如晶须和纤维，但如晶粒种类、粒径、含量及基体材料选择得当仍有一定韧化效果，同时会带来高温强度、高温蠕变性能的改善。

　　5特种陶瓷主要研究内容和任务

　　特种陶瓷材料的研究，主要是探求和了解材料的组成、结构与性能之间的关系。特种陶瓷的研究任务

　　（1）研究现有材料的性能及改变它的途径；（2）发掘材料新的性能；（3）探索和发展新的材料；（4）研究制备材料的最佳工艺；

　　（5）对烧后的制品进行的冷加工技术。

　　6特种陶瓷的发展趋势

　　(1)气相凝集法制备纳米粉体将成为先进陶瓷粉体研究发展的重点(2)快速原型制造技术(RPM)和胶态成型将向传统成型技术挑战

　　(3)微波烧结和放电等离子烧结(SPS)是获得纳米块状陶瓷材料的有效烧结方法(4)纳米材料的应用将为先进陶瓷材料带来新的活力

　　第一章

　　特种陶瓷粉体的性能表征制备及其设备

　　1名词解释

　　粉体颗粒：指在物质的本质结构不发生改变的情况下，分散或细化而得到的固态基本颗粒。团聚体：由一次颗粒通过表面力吸引或化学键键合形成的颗粒，它是很多一次颗粒的集合体。胶粒：即胶体颗粒。胶粒尺寸小于100nm，并可在液相中形成稳定胶体而无沉降现象。

　　2了解常用的表征颗粒尺寸大小的等体积球相当径、等面积球相当径、斯托克斯径、马丁径、费莱特径

　　等体积球相当径是说某颗粒所具有的体积用同样体积的球来与之相当，这种球的直径，就代表该颗粒的大小即等体积相当径。例如：某边长为1的正方体，其体积等于直径为1．24的圆球体积，那么，该正方体颗粒的等体积球相当径就为1．24。由于这种方法局限于颗粒体积可求的条件，因此，适用范围不太广。但由于它直接与颗粒的质量对应，所以又很有用处。

　　等面积球相当径是用与实际颗粒有相同表面积的球的直径来表示粒度的一种方法。显然，当颗粒形状简单或者比较规则时，表面积容易求得。然而，实际颗粒的形状都较复杂，不易直接求得。但在实际应用中，一般都是通过流体透过法或吸附法等间接方法得到。这种方法比较实用。

　　等沉降速度相当径也称为斯托克斯径。斯托克斯假设：当速度达到极限值时，在无限大范围的粘性流体中沉降的球体颗粒的阻力，完全由流体的粘滞力所致。

　　马丁径也称定向径，是最简单的粒径表示法。它是指颗粒影象的对开线长度。该对开线可以在任何方向上画出，只要对所有颗粒来说，保持同一方向。

　　费莱特径是指颗粒影象的二对边切线(相互平行)之间的距离。但只要选定一个方向之后，任意颗粒影象的切线都必须与该方向平行。以上两种表示法都是以各颗粒按随机分布为条件的。

　　3什么是粒度分布，常用的粒度分布方式有哪些

　　粉体通常由不同尺寸的颗粒组成，即颗粒分布，可分为频率分布

　　和积累分布。颗粒分布常见的表达形式有粒度分布曲线、平均粒径、标准偏差、分布宽度等。

　　粒度分布是表征多分散体系中颗粒大小不均一程度的物理量。粒度分布范围越窄，我们就说分布的分散程度越小，其集中度越高。

　　4试述特种陶瓷粉体的特征(1)化学组成精确。

　　(2)化学组成均匀性好。

　　(3)纯度高。

　　(4)适当小的颗粒尺寸。(5)球状颗粒，且尺寸均匀单一。

　　(6)分散性好，无团聚。

　　5目前在实际生产中粒度测定方法有哪些

　　①X射线小角度散射法

　　②X射线衍射线线宽法

　　③沉降法

　　④激光散射法

　　⑤比表面积法

　　⑥显微镜分析法

　　6什么是固相法、气相法、液相法，简述工艺流程

　　固相法就是以固态物质为出发原料，通过一定的物理与化学过程来制备陶瓷粉体的方法。

　　固相原料——配料——混合——合成——粉碎——粉体

　　气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成粉体的方法。

　　蒸发-凝聚法（PVD）：原料——高温气化——急冷——粉体

　　蒸发-凝聚法是将原料加热至高温(用电弧或等离子流等加热)，使之气化，接着在电弧焰和等离子焰与冷却环境造成的较大温度梯度条件下急冷，凝聚成微粒状物料的方法。

　　气相化学反应法(CVD)：金属化合物蒸气——化学反应——粉体

　　气相化学反应法是挥发性金属化合物的蒸气通过化学反应合成所需物质的方法。

　　液相合成法也称湿化学法或溶液法。溶液法从均相的溶液出发，将相关组分的溶液按所需的比例进行充分的混合，再通过各种途径将溶质与溶剂分离，得到所需要组分的前驱体，然后将前驱体经过一定的分解合成处理，获得特种陶瓷粉体，可以细分为脱溶剂法、沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。溶液制备——溶液混合——脱水——前驱体——分解合成——粉体

　　7常用的气相法有哪些，各有何特点（3个）

　　一种是系统中不发生化学反应的蒸发-凝聚法（PVD），另一种是气相化学反应法(CVD)。

　　8简述水热法制备陶瓷粉体的特点

　　（1）由于反应是在相对高的温度和压力下进行，因此有可能实现在常规条件下不能进行的反应。

　　（2）改变反应条件（温度、酸碱度、原料配比等）可能得到就有不同晶体结构、组成、形貌和颗粒尺寸的产物。（3）工艺相对简单，经济实用，过程污染小。

　　9试述溶胶-凝胶法制备陶瓷粉体的特点和工艺过程

　　1、在溶液中进行反应，均匀度高；

　　2、化学计量准确，易于改型掺杂；

　　3、烧结温度可较大降低；

　　4、制得的粉料粒径小，分布均匀，纯度高。工艺过程：

　　10溶剂蒸发法包括哪些方法，各有何特点

　　(1)冰（冷）冻干燥法

　　1)在溶液状态下均匀混合，适于添加微量组分，有效合成特种陶瓷材料，精确控制最终组分；2)制备的粉体粒度为10~500nm，容易获得易烧结的特种陶瓷粉体；

　　3)操作简单，特别适用于高纯材料用微粉的制备。(2)喷雾干燥法

　　喷雾干燥法是将浴液分散成小液滴喷入热风中，使之迅速干燥的方法。1)应用广泛，工艺简单；

　　2)制得的粉体具有化学均匀性好，重复性、稳定性与一致性好，以及球状颗粒，流动性好的特点；3)适于工业化大规模生产微粉。

　　(3)喷雾热分解法

　　喷雾热分解法是一种将金属盐溶液喷入高温气氛中，立即引起溶剂的蒸发和金属盐的热分解，从而直接合成氧化物粉料的方法。

　　1)不需过滤、洗涤、干燥、烧结及再粉碎等过程；

　　2)产品纯度高，分散性好，粒度均匀可控，能够制备多组分复合粉体。

　　11沉淀法制备陶瓷粉体有哪些方法，各有何特点（1）直接沉淀法

　　1)沉淀剂通常使用氨水等，来源方便，经济便宜，不引入杂质离子。2)沉淀过程是不平衡的。（2）均匀沉淀法

　　1)不外加沉淀剂，而是使溶液内生成沉淀剂，消除了沉淀剂的局部不均匀性；

　　2)沉淀的纯度很高，而且由于体积小，因而容易进行过滤、清洗操作；3)难以限制晶粒的生长程度和团聚作用。（3）共沉淀法

　　1)原料纯度和组成的均匀性好；

　　2)合成的粉末原料化学均匀性良好且易烧结

　　12机械法制备粉体的设备有哪些，各有何特点

　　1)颚式破碎机

　　a)粗碎设备，主要用于块状料的前级处理；

　　b)设备结构简单，操作方便，产量高；

　　c)颚式破碎机的粉碎比不大(约4)，而进料块度又很大；

　　d)其出料粒度一般都较粗，而且细度的调节范围也不大。2)轧辊破碎机

　　a)粉碎效率高，粉碎比大(＞60)，粒度较细(通常可达到44微米)；

　　b)当细磨硬质原料时，使得粉料中混入较多的铁，影响原料纯度，要求后续去铁；

　　c)其粉料粒度分布比较窄，不宜用于处理有粒度分布要求的原料。3)轮碾机

　　a)中碎设备，也可用于混合物料；b)轮碾机的粉碎比大(约10)；

　　c)轮碾机通过碾、压、挤、搓等机械力学的功能，达到了机械力活化的效果，通过轮碾原混合材料的结构成为活性材料，从而提高制品的强度；

　　d)它适应混合各种干湿物料及胶状物如耐火泥、黏土、粉煤灰，尾矿渣、炉渣、型砂等，广泛地用于耐火材料，陶瓷，建材等行业；

　　e)效果好、生产效率高、节能效果显著、密封性好、无环境污染，适应性强等优点。

　　13球磨工艺的主要目的a)提高原料粉的分散度、减小粒度。

　　由于粒度的减小，粉体的成形性和烧结性会提高，从而可以降低烧结温度或提高产品密度、强度和其他性能。在某些情况下，为了获得晶粒度细的制品也必须将粉末磨细。

　　b)当球磨混合配料时，粉碎作用可以使各组分混合更均匀。

　　在使用强力研磨方法时，可以得到局部“合金化”或全部“合金化”的粉末。这在粉末冶金中称为机械合金化。在多种单一化合物粉研磨时，可以得到复杂化合物粉。

　　c)由于粉末粒度变细，粉末颗粒内部的杂质暴露出来，有利于以后的净化。

　　14影响球磨效率的主要因素（1）球磨机转速。

　　球磨机转速直接影响磨球在筒内的运动状态，转速过快，磨球附着在磨筒内壁，失去粉碎作用；转速太慢，低于临界转速太多，磨球在磨筒内上升不高就落下来，粉碎作用很小；当转速适当时，磨球紧贴在筒壁上，经过一段距离，磨球离开筒壁下落，给粉料以最大的冲击与研磨作用，具有最高的粉碎效率。（2）磨球。

　　球磨时加入磨球越多，破碎效率越高，但过多的磨球将占据有效空间，导致整体效率降低。

　　（3）水与电解质的加入量。

　　湿磨时水的加入对球磨效率也有影响，当料:水=1:(1.16-1.2)时球磨效率最高。为了提高效率，还可加入电解质使原料颗粒表面形成胶粘吸附层，对颗粒表面的微裂缝发生劈裂作用，提高破碎效率。（4）装载量。

　　球磨机中磨球、水和原料的装载量对球磨效率有很大影响。通常总装料量占磨筒空间的4／5。而原料、磨球、水的重量比为1:(1.2-1.5):(1.0-1.2)。

　　除以上因素外，原料原始颗粒度以及加料的先后顺序对球磨效率也有影响。

　　第二章

　　特种陶瓷的成型工艺

　　1什么是成型，成型在陶瓷生产中的作用;常用的成型工艺分成哪几类，各有何特点

　　成型是将粉末制成要求形状的半成品。作用：成型工艺是制造高技术陶瓷产品最为关键的环节之一。引起材料破坏的缺陷大多源于坯体中，亦即形成于成型过程，成型过程所造成的缺陷往往是陶瓷材料的主要危险缺陷，控制和消除这些缺陷的产生是促使人们深入研究成型工艺的主要原因，它可以有效地降低烧结温度和坯体收缩率，加快致密化进程，减少烧结制品的机加工量，消除和控制烧结过程中的开裂、变形、晶粒长大等缺陷，调控界面结构组成。因此，成型工艺在整个陶瓷制备科学技术中起着承上启下的作用，是制备高性能陶瓷及其部件的关键。

　　特种陶瓷的主要成型方法可分为：

　　①压力成型方法，如干压成型、冷等静压成型、干袋式等静压成型等。

　　②可塑成型方法，或称塑性料团成型方法。如可塑毛坯挤压、轧膜成型等。

　　③浆料成型方法，或称注浆成型方法。如粉浆浇注、离心浇注、流延成型、热压铸等。④注射成型(CIM)⑤其他成型方法。如压滤法、固体自由成型制备技术、直接凝固注模成型、温度诱导成型、电泳沉积成型等。

　　2在确定陶瓷配方前应遵循哪些原则

　　1．产品的物理化学性质以及使用性能要求是考虑坯料组成的主要依据。

　　2．在拟定配方时可采用一些工厂或研究单位积累的经验和数据，这样可节省时间，有助于提高效率。3．了解各种原料对产品性质的影响是配料的基础。4．配方应满足生产工艺的要求。

　　5.采用的原料希望来源丰富、性能稳定、运输方便、价格低廉，还应强调就地取材量材使用、物尽其用。

　　3常用特种陶瓷配料计算方法

　　在特种陶瓷生产中，常用的配料计算方法有两种：一种是按化学计量式进行计算，一种是根据坯料预期的化学组成进行计算。

　　4特种陶瓷成型前处理方法有哪些，目的是什么

　　①原料煅烧

　　②原料混合

　　③塑化

　　④造粒

　　⑤瘠性物料的悬浮

　　原料进行处理的目的是调整和改善其物理、化学性质，使之适应后续工序和产品性能的需要

　　5原料煅烧的主要目的煅烧的主要目的是：

　　1)去除原料中易挥发的杂质、化学结合和物理吸附的水分气体、有机物等，从而提高原料的纯度；

　　2)使原料颗粒致密化及结晶长大，这样可以减小在以后烧结中的收缩，提高产品的合格率；

　　3)完成同质异晶的晶型转变，形成稳定的结晶相，如γ－Al2O3煅烧成α－Al2O3。

　　6特种陶瓷成型前原料混合应注意什么1）加料的次序

　　在特种陶瓷的坯料中常常加入微量的添加物，达到改性的目的，它们占的比例往往很小，为了使这部分用量很小的原料在整个坯料中均匀分布，在操作上要特别仔细。这就要研究加料的次序。一般，先加入一种用量多的原料，然后加用量很少的原料，最后再把另一种用量较多的原料加在上面。这样，用量很少的原料就夹在两种用量较多的原料中间，可以防止用量很少的原料粘在球磨筒筒壁上，或粘在研磨体上，造成坯料混合不均匀，以致于使制品性能受到影响。

　　2）加料的方法

　　在特种陶瓷的制备中，常常需要使用两种或两种以上的原料，这就需要混合。有时虽然是一种原料，但要加入一些微量的添加剂，也需混合。混合的好坏直接影响到产品的性能，特别是当被混合物料的密度、配料比相差悬殊，或物料性质十分特殊时就增加了混料的难度。混合可以干混也可湿混，湿混的介质可以是水、酒精或其他有机物质。3）湿法混合时的分层

　　在配料时，虽然采用湿磨混合，其分散性、均匀性都较好，但由于原料的密度不同，特别是当含密度大的原料，料浆又较稀时，更容易产生分层现象，对于这种情况，应在烘干后仔细地进行混合，然后过筛，这样可以减少分层现象。4）球磨筒的使用

　　在特种陶瓷研究和生产中，球磨简（或混合用器）最好能够专用，或者至少同一类型的坯料应专用。否则，由于前后不同配方的原料因粘球磨筒及研磨体，引进杂质而影响到配方组成，从而影响到制品的性能。

　　7什么是塑化，常用的塑化剂包括哪两大类

　　所谓塑化是指在物料中加入塑化剂使物料具有可塑性的过程。塑化剂有两大类：一类是无机塑化剂，一类是有机塑化剂。

　　8塑化剂对坯体性能的影响(1)还原作用的影响

　　因为塑化剂在焙烧时，由于氧化不完全，而产生CO气体。因此，将会同坯体中某些成分发生作用，导致还原反应，使制品的性能变坏。因此，对焙烧工艺要特别注意。(2)对电性能的影响

　　除了上面的还原作用对坯体的性能影响外，由于塑化剂挥发时产生一定的气孔，也会影响到制品的绝缘性和电性能。(3)对机械强度的影响

　　塑化剂挥发是否完全、塑化剂用量的大小，会影响到产生气孔的多少，从而将影响到坯体的机械强度。(4)塑化剂用量的影响

　　一般塑化剂的含量越少越好，但塑化剂过低，坯体达不到致密化，也容易分层。

　　(5)塑化剂挥发速率的影响

　　当然选择塑化剂其挥发温度要求低于坯体的烧成温度，而且挥发温度范围要大一些，有利于控制，否则因塑化剂集中在一个很窄的温度范围内剧烈挥发，而产生开裂等

　　9什么是造粒，常用造粒方法

　　所谓造粒就是在很细的粉科中加入一定塑化剂（如水)，制成粒度较粗、具有一定假颗粒度级配、流动性好的粒子(约20～80目），又叫团粒。

　　常用的造粒方法有普通造粒法、压块造粒法、喷雾造粒法和冻结干燥法。

　　10注浆成型中对浆料有何要求

　　①良好的流动性，足够小的粘度，以便浇注。

　　②当粉浆中固液比发生某种程度的变化时，其粘度变化要小，以

　　便在浇注空心件时，容易倾除模内剩余的粉浆。③良好的悬浮性，足够的稳定性，以便粉浆可以贮存一定的时间，同时在大批量浇注时，前后粉浆性能一致。④粉浆中水分被石膏吸收的速度要适当，以便抑制空心坯件的壁厚和防止坯件开裂。⑤干燥后坯件易于与模壁脱开，以便脱模。

　　⑥脱模后的坯件必须有足够的强度和尽可能大的密度。

　　11成型技术的发展趋势

　　1、制备低粘度高固含量浆料，保证素坯强度。

　　如果不考虑对粉体的要求，那么成型工艺的首要问题将是低粘度高固体含量浆料的制备，因为这是保证素坯密度和强度的前提。低粘度将使浆料顺利进行，而且低粘度还是成形复杂形状陶瓷部件的要求；高固含量是提高素坯密度和强度的基础，高密度的坯体可降低烧结温度，减小收缩率，避免坯体在烧结过程中可能产生的变形、开裂等缺陷。实现低粘度高固含量粉体浆料的制备要综合考虑多种因素，例如对原料粉体进行适当的表面改性，降低高价反离子杂质浓度，引入高效的分散剂等。

　　2、过程尽量避免少用有机添加剂。

　　由于成型工艺大多需要加入不同量剂的粘接剂、分散剂等有机添加剂，因而在烧结之前常需脱脂，而脱脂过程将会引起坯体开裂等缺陷，因此要尽量避免脱脂过程。目前解决这一问题的有效途径是在坯体强度或密度的前提下，不用或尽量少用有机添加剂。

　　3、实行净尺寸原位凝固，避免坯体收缩。

　　高性能陶瓷是一种脆性的难加工材料，净尺寸成型可以减少烧结体的机加工量，而原位凝固技术使得坯体在固化过程中避免收缩，浆料进行原位固化，这样就避免了浆料在固化过程中可能引起的浓度梯度等缺陷，从而为成型坯体的均匀性和可靠性提供保证。净尺寸原位凝固技术通常是在物理化学的理论基础上，借助一些可操作的物理反应（如温度诱导絮凝成型和胶态振动注模成型等）或化学反应（如注凝成型和直接凝固注模成型等）使物料快速实现固化。开展新的符合要求的物理反应或化学反应的研究并将之应用于陶瓷成型领域，仍是

　　21世纪陶瓷成型工艺发展的重要方向之一。

　　4、实现自动化成型，降低材料成本。

　　众所周知，陶瓷材料具有许多优异性能，但目前仍因成本问题使其实际应用受到很大的限制。从陶瓷生产过程的各个环节入手，进行低成本陶瓷材料的研究开发将是21世纪陶瓷材料领域面临的最艰巨的任务，其中，连续化、自动化的成型工艺将是解决这一问题的有力手段之一。

　　12干压成型的工艺原理及其特点

　　干压成型的实质是在外力作用下，颗粒在模具内相互靠近，并借助内摩擦力牢固地把各颗粒联系起来，保持一定形状。这种内摩擦力作用在相互靠近的颗粒外围结合剂薄层上。

　　优点：干压成型在特种陶瓷生产中是较常用的成型方法，因为它具有工艺简单，操作方便，周期短，效率高，便于实行自动化生产。此外，坯体密度大，尺寸精确，收缩小，机械强度高，电性能好。

　　缺点：干压成型对大型坯体生产有困难，模具磨损大、加工复杂、成本高，其次加压只能上下加压，压力分布不均匀，致密度不均匀，收缩不均匀，会产生开裂、分层等现象。随着现代化成型方法的发展，达一缺点逐渐为等静压成型所克服。

　　第三章

　　特种陶瓷成型工艺

　　1.简述烧结过程

　　烧结前，陶瓷粉料在外部压力作用下，形成一定形状的、具有一定机械强度的多孔坯体。在烧结前期，陶瓷生坯中一般含有百分之几十的气孔，颗粒之间只有点接触。在表面能减少的推动力下，物质通过不同的扩散途径向颗粒间的颈部和气孔部位填充，使颈部渐渐长大，并逐步减少气孔所占的体积，细小的颗粒之间开始逐渐形成晶界，并不断扩大晶界的面积，使坯体变得致密化。在这个相当长的过程中，连通气孔不断缩小；两个颗粒之间的晶界与相邻晶界相遇，形成晶界网络；晶界移动，晶粒逐步长大。其结果是气孔缩小，致密化程度提高，直至气孔相互不再连通，形成孤立的气孔分布于几个晶粒相交的位置。这时坯体的密度达到理论密度的90％以上。接着进入烧结后期

　　阶段，孤立的气孔扩散填充，使致密化继续进行，同时晶粒继续均匀长大，一般气孔随晶界一起移动，直至致密化，得到致密的陶瓷材料。

　　2.什么是烧结，烧成，固相反应，有何异同

　　烧结与烧成。烧成包括多种物理和化学变化。例如脱水、坯体内气体分解、多相反应和熔融、溶解、烧结等。而烧结仅仅指粉料经加热而致密化的简单物理过程，显然烧成的含义及包括的范围更宽，一般都发生在多相系统内。而烧结仅仅是烧成过程的一个重要部分。

　　烧结和熔融。烧结是在远低于固态物质的熔融温度下进行的。

　　烧结和熔融这两个过程都是由原子热振动而引起的，但熔融时全部组元都转变为液相，而烧结时至少有一组元是处于固态。

　　烧结与固相反应。这两个过程均在低于材料熔点或熔融温度之下进行的。并且在过程的自始至终都至少有一相是固态。两个过程不同之处是固相反应必须至少有两组元参加。而烧结可以只有单组元，或者两组元参加，但两组元并不发生化学反应。仅仅是在表面能驱动下，由粉体变成致密体。从结晶化学的观点来看，烧结体除可见的收缩外，微观晶相组成并未变化，仅仅是晶相显微组织上排列致密和结晶程度更加完善。当然随着粉体变为致密体，物理性能也随之有相应的变化。实际生产中往往不可能是纯物质的烧结。例如纯氧化铝烧结时，除了为促使烧结而人为地加入一些添加剂外，往往“纯”原料氧化铝中还或多或少含有杂质、少量添加剂与杂质的存在，就出现了烧结的第二组元、甚至第三组元，因此固态物质烧结时，就会同时伴随发生固相反应或局部熔融出现液相。实际生产中，烧结、固相反应往往是同时穿插进行的。

　　综上所述，特种陶瓷的烧结可扼要地叙述如下：烧结是陶瓷生坯在高温下的致密化过程和现象的总称。随着温度的上升和时间的延长，固体颗粒相互键联，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界渐趋减少，通过物质的传递，总体积收缩，密度增加，最后成为坚硬的只有某种显微结构的多晶烧结体，这种现象称为烧结。烧结是减少成型体气孔，增强颗粒之间结合，提高机械强度的工艺过积。在烧结过程中，随着温度升高和热处理时间延长，气孔不断减少，颗粒之间结合力不断增加，当

　　达到一定温度和一定热处理时间，颗粒之间结合力呈现极大值。超过极大值后，就出现气孔微增的倾向，同时晶粒增大，机械强度减小。

　　3.常用的烧结方法，各有何特点

　　1、低温烧结（Lowtemperaturesintering）

　　这种方法可以降低能耗，使产品价格降低。

　　2、热压烧结（Hotpressedsintering）

　　如果加热粉体的同时进行加压，那么烧结主要取决于塑性流动，而不是扩散。对于同一材料而言，压力烧结与常压烧结相比，烧结温度低得多，而且烧结体中气孔率也低。另外，由于在较低的温度下烧结，就抑制了晶粒成长，所得的烧结体致密，且具有较高的强度（晶粒细小的陶瓷，强度较高）。

　　3、气氛烧结（Atmospheresintering）

　　对于空气中很难烧结的制品（如透光体或非氧化物），为防止其氧化等可采用气氛烧结。

　　4、其他烧结方法

　　（1）电场烧结（Sinteringinelectricfield）

　　可获得有压电性的陶瓷样品

　　(2)超高压烧结（Ultra-highpressuresintering）

　　其特点是，不仅能够使材料迅速达到高密度，具有细晶粒（小于1μm），而且使晶体结构甚至原子、电子状态发生变化，从而赋予材料在通常烧结或热压烧结工艺下所达不到的性能。而且可以合成新型的人造矿物。此工艺比较复杂，对模具材料、真空密封技术以及原料的细度和纯度均要求较高。

　　(3)活化烧结（Activatedsintering）

　　它具有降低烧结温度，缩短烧结时间、改善烧结效果等优点。

　　(4)活化热压烧结（Activatedhotpressingsintering）

　　是一种高效率的热压技术。4.烧结过程易出现的主要问题

　　应力集中，裂纹，收缩，塌陷，气孔，结石

　　5.试述烧结过程中的物质传递机理（1）蒸发和凝聚；

　　在高温过程中，由于表面曲率不同，必然在系统的不同部位有不

　　同的蒸气压，于是通过气相有一种传质趋势，这种传质过程仅仅在高温下蒸气压较大的系统内进行，如氧化铅、氧化铍和氧化铁的烧结。物质将从蒸气压高的凸形颗粒表面蒸发，通过气相传递而凝聚到蒸气压低的凹形颈部，从而使颈部逐渐被填充。

　　式中P1—曲率半径为ρ处的蒸气压；P0—球形颗粒表面蒸气压；γ—表面张力；d—密度。

　　上式反映了蒸发-凝聚传质产生的原因（曲率半径差别）和条件（颗粒足够小时压差才显著）。同时也反映了颗粒曲率半径与相对蒸气压差的定量关系。只有当颗粒半径在10μm以下，蒸气压差才较明显地表现出来。而约在5μm以下时，由曲率半径差异而引起的压差已十分显著，因此一般粉末烧结过程较合适的粒度至少为10μm。

　　蒸发-凝聚传质的特点是烧结时颈部区域扩大，球的形状改变为椭圆，气孔形状改变，但球与球之间的中心距不变，也就是在这种传质过程中坯体不发生收缩。气孔形状的变化对坯体一些宏观性质有可观的影响，但不影响坯体密度。气相传质过程要求把物质加热到可以产生足够蒸气压的温度。对于几微米的粉末体，要求蒸气压最低为10～1Pa，才能看出传质的效果。而烧结氧化物材料往往达不到这样高的蒸气压，如A1203在1200℃时蒸气压只有10-41Pa，因而一般硅酸盐材料的烧结中这种传质方式并不多见。（2）扩散；

　　在高温下挥发性小的陶瓷原料，其物质主要通过表面扩散和体积扩散进行传递，烧结是通过扩散来实现的。目前主要的扩散机理：

　　(1)直接交换。相邻同种离子交换位置。由于这种扩散的活化能大，一般情况下很难发生。

　　(2)空穴迁移。靠近空穴的离子，移动到空穴位置，相当于空穴沿相反方向移动。

　　(3)间隙迁移。在间隙位置的离子，通过空的间隙位置进行移动。

　　(4)准间隙迁移。间隙离子把正常位置的离子推到其它的间隙位置，占据正常的晶格位置。

　　(5)循环移动。离子作为一个集团同时移动，由于引起点阵畸变小，扩散活化能也小。

　　在扩散传质中要达到颗粒中心距离缩短必须有物质向气孔迁移，气孔作为空位源，空位进行反向迁移。颗粒点接触处的应力促使扩散传质中物质的定向迁移。

　　颗粒不同部位空位浓度不同，颈表面张应力区空位浓度大于晶粒内部，受压应力的颗粒接触中心空位浓度最低。空位浓度差是自颈到颗粒接触点大于颈至颗粒内部。系统内不同部位空位浓度的差异对扩散时空位的漂移方向是十分重要的。扩散首先从空位浓度最大部位(颈表面)向空位浓度最低的部位(颗粒接触点)进行。其次是颈部向颗粒内部扩散。空位扩散即原子或离子的反向扩散。因此，扩散传质时，原子或离子由颗粒接触点向颈部迁移，达到气孔充填的结果。

　　扩散可以沿颗粒表面进行，也可以沿着两颗粒之间的界面进行或在晶粒内部进行，我们分别称为表面扩散、界面扩散和体积扩散。不论扩散途径如何，扩散的终点是颈部。当晶格内结构基元(原子或离子)移至颈部，原来结构基元所占位置成为新的空位，晶格内其它结构基元补充新出现的空位，就这样以“接力”方式物质向内部传递而空位向外部转移。空位在扩散传质中可以在以下三个部位消失：自由表面、内界面(晶界)和位错。随着烧结进行，晶界上的原子(或离子)活动频繁，排列很不规则，因此晶格内空位一旦移动到晶界上，结构基元的排列只需稍加调整空位就易消失。随着颈部填充和颗粒接触点处结构基元的迁移出现了气孔的缩小和颗粒中心距逼近。表现在宏观上则气孔率下降和坯体的收缩。

　　（3）粘滞流动与塑性流动

　　液相烧结的基本原理与固相烧结有类似之处，推动力仍然是表面能。不同的是烧结过程与液相量、液相性质、固相在液相中的溶解度、润湿行为有密切关系。因此，液相烧结动力学的研究比固相烧结更为复杂。

　　(1)粘性流动

　　在液相含量很高时，液相具有牛顿型液体的流动性质，这种粉体的烧结比较容易通过粘性流动而达到平衡。除有液相存在的烧结出现粘性流动外，弗仑克认为，在高温下晶体颗粒也具有流动性质，它与

　　非晶体在高温下的粘性流动机理是相同的。在高温下物质的粘性流动可分为两个阶段：第一阶段，物质在高温下形成粘性流体，相邻颗粒中心互相逼近，增加接触面积，接着发生颗粒间的粘合作用和形成一些封闭气孔；第二阶段，封闭气孔的粘性压紧，即小气孔在玻璃相包围压力作用下，由于粘性流动而密实化。

　　而决定烧结致密化速率主要有三个参数：颗粒起始粒径、粘度、表面张力。原料的起始粒度与液相粘度这两项主要参数是相互配合的，它们不是孤立地起作用，而是相互影响的。为了使液相和固相颗粒结合更好，液相粘度不能太高，若太高，可用加入添加剂降低粘度及改善固-液相之间的润湿能力。但粘度也不能太低，以免颗粒直径较大时，重力过大而产生重力流动变形。也就是说，颗粒应限制在某一适当范围内，使表面张力的作用大于重力的作用，所在液相烧结中，必须采用细颗粒原料且原料粒度必须合理分布。

　　(2)塑性流动

　　在高温下坯体中液相含量降低，而固相含量增加，这时烧结传质不能看成是牛顿型流体，而是属于塑性流动的流体，过程的推动力仍然是表面能。为了尽可能达到致密烧结，应选择尽可能小的颗粒、粘度及较大的表面能。

　　在固-液两相系统中，液相量占多数且液相粘度较低时，烧结传质以粘性流动为主，而当固相量占多数或粘度较高时则以塑性流动为主。实际上，烧结时除有不同固相、液相外，还有气孔存在，因此实际情况要复杂得多。塑性流动传质过程中纯固相烧结中同样也存在，可以认为晶体在高温、高压作用下产生流动是由于晶体晶面的滑移，即晶格间产生位错，而这种滑移只有超过某一应力值才开始。（4）溶解-沉淀机理

　　在烧结时固、液两相之间发生如下传质过程：细小颗粒（其溶解度较高）以及一般颗粒的表面凸起部分溶解进入液相，并通过液相转移到粗颗粒表面（这里溶解度较低）而沉淀下来。这种传质过程发生于具有下列条件的物系中：有足量的液相生成；液相能润湿固相；固相在液相中有适当的溶解度。

　　而传质过程是以下列方式进行的：首先，随着烧结温度提高，出现足够量液相。固相颗粒分散在液相中，在液相毛细管的作用下，颗粒相对移动，发生重新排列，得到一个更紧密的堆积，结果提高了坯体的密度。

　　这一阶段的收缩量与总收缩的比取决于液相的数量。当液相数量大于35%（体积）时，这一阶段是完成坯体收缩的主要阶段，其收缩率相当于总收缩率的60%左右。第二，被薄的液膜分开的颗粒之间搭桥，在接触部位有高的局部应力导致塑性变形和蠕变。这样促进颗粒进一步重排。第三，是通过液相的重结晶过程。这一阶段特点是细小颗粒和固体颗粒表面凸起部分的溶解，通过液相转移并在粗颗粒表面上析出。在颗粒生长和形状改变的同时，使坯体进一步致密化。颗粒之间有液相存在时颗粒互相压紧，颗粒间有压力作用下又提高了固体物质在液相中的溶解度。

　　如：Si3N4是高度共价键结合的化合物，共价键程度约占70%，体扩散系数（bulkdiffu-sioncoefficient）不到10-7cm2/s，因此纯Si3N4很难进行固相烧结，而必须加入添加剂，如MgO，Y2O3，Al2O3等，这样在高温时它们和α-Si3N4颗粒表面的SiO2形成硅酸盐液相，并能润湿和溶解α-Si3N4，在烧结温度下，析出β-Si3N4。

　　6.影响烧结的主要因素（分析）1．原始粉料的粒度

　　无论在固态或液态的烧结中，细颗粒由于增加了烧结的推动力，缩短了原子扩散距离和提高颗粒在液相中的溶解度而导致烧结过程的加速。一般烧结速率与起始粒度的1/3次方成比例，从理论上计算，当起始粒度从2μm缩小到0.5μm，烧结速率增加64倍。这结果相当于粒径小的粉料烧结温度降低150~300℃。

　　2．外加剂的作用

　　在固相烧结中，少量外加剂(烧结助剂)可与主晶相形成固溶体促进缺陷增加；在液相烧结中，外加剂能改变液相的性质(如粘度、组成等)，因而都能起促进烧结的作用。

　　3．烧结温度和保温时间

　　在晶体中晶格能愈大，离子结合也愈牢固，离子的扩散也愈困难，所需烧结温度也就愈高。各种晶体键合情况不同，因此烧结温度也相差很大，即使同一种晶体，烧结温度也不是一个固定不变的值。提高烧结温度无论对固相扩散或对溶解-沉淀等传质都是有利的。但是单纯提高烧结温度不仅浪费燃料，会促使二次再结晶而使制品性能恶化。而且在有液相的烧结中，温度过高会使液相量增加，粘度下降，制品变形。因此，不同制品的烧结温度必须仔细试验来确定。

　　4．盐类的选择及其煅烧条件

　　在通常条件下，原始配料均以盐类形式加入，经过加热后以氧化物形式发生烧结。盐类具有层状结构，当将其分解时，这种结构往往不能完全破坏，原料盐类与生成物之间若保持结构上的关联性，那么盐类的种类、分解温度和时间将影响烧结氧化物的结构缺陷和内部应变，从而影响烧结速率与性能。

　　5．气氛的影响

　　烧结气氛一般分为氧化、还原和中性三种，在烧结中气氛的影响是很复杂的。一般地说，在由扩散控制的氧化物烧结中，气氛的影响与扩散控制因素有关，与气孔内气体的扩散和溶解能力有关。

　　6．成型压力的影响

　　粉料成型时必须加一定的压力，除了使其有一定形状和一定强度外，同时也给烧结创造了颗粒间紧密接触的条件，使其烧结时扩散阻力减小。一般地说，成型压力愈大，颗粒间接触愈紧密对烧结愈有利。但若压力过大使粉料超过塑性变形限度，就会发生脆性断裂。适当的成型压力可以提高生坯的密度，而生坯的密度与烧结体的致密化程度有正比关系。

　　影响烧结因素除了以上六点以外还有生坯内粉料的堆积程度、加热速度、粉料的粒度分布等。

　　7.外加剂（添加剂）对烧结有何影响

　　在固相烧结中，少量外加剂(烧结助剂)可与主晶相形成固溶体促进缺陷增加；在液相烧结中，外加剂能改变液相的性质(如粘度、组成等)，因而都能起促进烧结的作用。外加剂在烧结体中的作用现分述如下：

　　(1)外加剂与烧结主体形成固溶体

　　当外加剂与烧结主体的离子大小、晶格类型及电价数接近时，它们能互溶形成固溶体，致使主晶相晶格畸变，缺陷增加，便于结构基元移动而促进烧结。一般地说它们之间形成有限置换型固溶体比形成连续固溶体更有助于促进烧结。外加剂离子的电价和半径与烧结主体离子的电价、半径相差愈大，使晶格畸变程度增加，促进烧结的作用也愈明显。例如A12O3烧结时，加入3％Cr2O3，形成连续固溶体可以在1860℃烧结，而加入1％~2％TiO2只需在1600℃左右就能致密化。

　　(2)外加剂与烧结主体形成液相

　　外加剂与烧结体的某些组分生成液相，由于液相中扩散传质阻力小、流动传质速度快，因而降低了烧结温度和提高了坯体的致密度。例如在制造95％Al2O3材料时，一般加入CaO、SiO2，在CaO：SiO2＝1时，由于生成CaO-A12O3-SiO2液相，而使材料在1540℃即能烧结。

　　(3)外加剂与烧结主体形成化合物

　　在烧结透明的A12O3制品时，为抑制二次再结晶，消除晶界上的气孔，一般加入MgO或MgF2。高温下形成镁铝尖晶石(MgAl3O4)而包裹在A12O3晶粒表面，抑制晶界移动速率，充分排除晶界上的气孔，对促进坯体致密化有显著作用。

　　(4)外加剂阻止多晶转变

　　ZrO2由于有多晶转变，体积变化较大而使烧结发生困难，当加入5％CaO以后，Ca2+离子进入晶格置换Zr4+离子，由于电价不等而生成阴离子缺位固溶体，同时抑制晶型转变，使致密化易于进行。

　　(5)外加剂起到扩大烧结范围的作用

　　加入适当外加剂能扩大烧结温度范围，给工艺控制带来方便。例如锆钛酸铅材料的烧结范围只有20~40℃，如加入适量La2O3和Nb2O5以后，烧结范围可以扩大到80℃。

　　必须指出的是外加剂只有加入量适当时才能促进烧结，如不恰当地选择外加剂或加入量过多，反而会引起阻碍烧结的作用，因为过多量的外加剂会妨碍烧结相颗粒的直接接触，影响传质过程的进行。

　　8.烧结过程推动力是什么

　　粉状物料的表面能大于多晶烧结体的晶界能,这就是烧结的推动力。

　　9.确定烧结工艺的原则及所考虑你的问题

　　1成本，经济2物理化学变化3最高烧成温度4保温时间5升温时间6气氛、压力、温度制度

　　第四章

　　特种陶瓷后续加工

　　1.特种陶瓷常用后续加工方法有哪些，试举例说明

　　特种陶瓷的冷加工、热加工、表面金属化和封接等

　　冷加工：磨削加工、研磨、抛光、超声波加工、粘弹性流动加工

　　热加工：激光加工、电子束加工、表面金属化：被银法、烧结金属粉末法

　　封接：钎焊、玻璃焊料封接法、扩散封接、过渡液相封接、摩擦焊、卤化物法2.特种陶瓷后续加工有何特殊性，表现在哪些方法

　　陶瓷大多数属于多晶体，是由阳离子和阴离子，或阴离子和阴离子之间的化学键结合而成，所以化学键以离子键和共价键为主体，化学键具有方向性时，原子的堆积密度低，因而原子间距离大。另外，由于电子密度低，因而表面能小。所以陶瓷材料杨氏模量大，不易变形。由于陶瓷材料的上述结构特点，决定了陶瓷材料的性能特点，硬度大，高于金属材料；性脆，不变形。所以陶瓷被称为硬脆材料。硬度大、强度高是陶瓷材料的一个优点，然而又成为陶瓷材料后续加工的一大难题。

　　此外，陶瓷材料导电性低、化学稳定性高。因此，在进行后续加工时不能不考虑陶瓷材料的这些特点。陶瓷的后续加工是以加工点部位的材料微观变形或去除作用的积累方式进行的。随着加工量(加工屑的大小)与被加工材料的不均匀度(材料内部缺陷或加工时引起的缺陷)之间的关系不同，其加工原理也不同。

　　3.影响超声波加工的主要因素（1）进给压力的大小（2）磨料硬度的高低（3）磨料悬浮液的浓度（4）被加工材料的性质

　　4.简述被银法的工艺过程

　　1、瓷件的预处理

　　陶瓷件金属化之前必需预先进行净化处理。清洗的方法很多，通常可用70-80℃的热肥皂水浸洗，再用清水冲洗。也可以用合成洗涤剂超声波振动清洗。小量生产时可用酒精浸洗或蒸馏水煮洗，洗后在100-110℃烘箱中烘干。当对银层的质量要求较高时，可放在电炉中煅烧到500-600℃，烧去瓷坯表面的各种有机污秽。对于独石电容，则可在轧膜、冲片后直接被银。

　　2、银浆的配制

　　银浆的种类很多，按照所用含银原料的不同，可分为碳酸银浆、氧化银浆及分子银浆。按照用途的不同，可分为电容器银浆、装置瓷银浆及滤波器银浆等。

　　3、涂敷

　　涂银的方法很多，有手工、机械、浸涂、喷涂或丝网印刷等。涂敷前要将银浆搅拌均匀，必要时可加入适量溶剂以调节银浆的稀稠。由于一次被银，银层的厚度只有2.5-3微米，并且难以均匀一致，甚至会产生局部缺银的现象，因此生产上有时采用二被一烧、二被二烧和三被三烧等方法。一般二次被银可得厚度达10微米的银层。对那些只能一次被银的地方，如独石电容进行丝网印刷时，可以采用分子银浆以增加银层厚度。

　　4、烧银

　　烧银前要在60℃的烘箱内将银层烘干，使部分熔剂徐徐挥发，以免烧银时银层起鳞皮。烧银设备可用箱式电炉或小型电热隧道窑。银的烧渗过程可分为四个阶段。

　　第一阶段由室温至350℃，主要是烧除银浆中的粘合剂。熔剂最早挥发，200℃左右树脂开始熔化，使银膏均匀地覆盖在瓷件表面。温度继续升高，所有的粘合剂碳化分解，全部烧除干净。这一阶段因有大量气体产生，要注意通风排气，并且升温速度每小时最好不超过150-200℃，以免银层起泡或开裂。

　　第二阶段由350℃至500℃，该阶段的升温速度可稍快，但因仍有气体逸出，也应适当控制。

　　第三阶段由500℃到最高烧渗温度，碳酸银及氧化银分解还原为

　　金属银。

　　第四阶段为冷却阶段。从缩短周期及获得结晶细密的优质银层来看，冷却速度越快越好。但降温过快要防止陶瓷件开裂，因此降温速度要根据瓷件的大小及形状等因素来决定，一般每小时不要超过350-400℃。烧银的整个过程都要求保持氧化气氛。因为碳酸银及氧化银的分解是可逆过程，如不及时把二氧化碳排出，银层会还原不足，增大了银层的电阻和损耗，同时也降低银层与瓷件表面的结合强度。对于含钛陶瓷，当在500-600℃的还原气氛下，Ti02会还原成低价的半导体氧化物，使瓷件的电气性能大大恶化。除烧渗银作电极外，对于高可靠性元件，有时还要求烧渗其他贵金属，如金、铂、钯等。方法类似被银，只是烧渗温度可以提高。

　　5.简述封接的方法和结构

　　机械连接、粘接、焊接

　　1钎焊（间接钎焊、活性金属钎焊）2玻璃焊料封接法3扩散封接

　　4过渡液相封接5摩擦焊6卤化物法

　　第四篇：特种陶瓷

　　特种陶瓷发展，技术改革与经济影响综述

　　摘要：高性能特种陶瓷在许多方而都突破了传统陶瓷的概念和范畴，是陶瓷发展史上的一次革命性的变化。目前，在新材料世界里，陶瓷材料已与金属材料、有机材料并称为现代三大材料。由于陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等特征，使之成为新材料的发展中心，受到广泛关注。

　　关键字：特种陶瓷

　　发展历史

　　工业改革

　　正文：

　　特种陶瓷又叫精细陶瓷、先进陶瓷、现代陶瓷、高技术陶瓷或高性能陶瓷。一般认为，特种陶瓷是“采用高度精选的原材料，具有精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工成的，便于进行结构设计，并具有优异特性的陶瓷”。其是在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能，如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能；以及耦合功能，如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。特种陶瓷的发展历史

　　陶瓷是陶器与瓷器的总称。它是一种既古老而又现代的工程材料，亦称无机非金属材料，具有耐高温、耐腐蚀、硬度高、绝缘等优点。其发展经历了三次重大飞跃。从陶器发展到瓷器，是陶瓷发展史上的第一次重大飞跃；从传统陶瓷发展到先进陶瓷，是陶瓷发展史上的第二次重大飞跃；从先进陶瓷发展到纳米陶瓷是陶瓷发展史上的第三次重大飞跃。逐渐，陶瓷的作用也从单纯的审美需求应用到了各种其他更广泛的领域。也正因为此，在技术与生产需求的作用下，特种陶瓷得以出现。特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们“繁殖”得非常快，尤其在近二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。目前，根据化学组成，特种陶瓷材料可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等。此外，为了改善陶瓷的性能，有时要在陶瓷基体中添加各种纤维、晶须、超细微粒等，这样就构成了多种陶瓷基复合材料。按所需特性分，特种陶瓷材料可作为机械材料、耐热材料、化学材料、光学材料、电气材料和生物医学材料，在不同的领域得到广泛的应用。按性能用途分类，特种陶瓷可分为结构材料用陶瓷和功能陶瓷两大类。特种陶瓷与工业技术改革

　　为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，大量人力、物力和财力已被投入研究开发特种陶瓷，因此特种陶瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。特种陶瓷在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要，也对整体材料研究应用领域有极大的影响。

　　2.1粉末制备

　　在粉末制备方面，目前最引人注目的是超高温技术。利用超高温技术不但可廉价地研制特种陶瓷，还可廉价地研制新型玻璃，如光纤维、磁性玻璃、混合集成电路板、零膨胀结晶玻璃、高强度玻璃、人造骨头和齿棍等。此外，利用超高温技术还可以研制出象钽、钼、钨、钒铁合金和钛等能够应用于太空飞行、海洋、核聚变等尖端领域的材料。超高温技术具有能生产出用以往方法所不能生产的物质；能够获得纯度极高的物质：大幅度提高生产率；使作业程序简化、易行等优点。此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶K

　　凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。在这几种方法中，绝大部分是近年开发研究出来的或是在近期得以完善的。

　　2.2成型及烧结

　　在成型及烧结方面，在制备工艺上突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产手段的界限，广泛采用诸如真空烧结、保护气氛烧结、热压、热等静压等先进手段。传统陶瓷用的矿物经混合可直接用于湿法成型，如泥料的塑性成型和浆料的注浆成型，材料的烧结温度较低，一般为900℃-1400℃，烧成后一般不需加工；而特种陶瓷一般用高纯度粉体添加有机添加剂才能适合于干法或湿法成型，材料的烧结温度较高，根据材料不同从1200℃到2200℃，烧成后一般尚需加工。其中，热等静压法最为引人注目。该法与热压法相比能使物料受到各向同性的压力，因而其瓷质均匀，此外由于热压静法可以施加几千个大气压的高压，这样就使得要烧结的材料能在极低的温度下得以烧结。

　　2.3精密加工

　　在特种陶瓷的精密加工方面，真空扩散焊接法是一种最有前途的方法。采用真空扩散焊接法不仅可获得高强度、高致密度、高几何尺寸精度的金属陶瓷制品(泄漏率不大于5×10ˉ11立方米·帕/秒)，而且无需使用贵重的稀有焊料，可用于制作各种形状、各种尺寸，特别是大规格的金属陶瓷制品。另外，采用刀具加工陶瓷也引起了人们的极大兴趣。目前，这方面的工作仅处于研究实验阶段，由于用超高精度的车床和金刚石单晶车刀进行加工，以微米数量级的微小吃刀深度和微小的走刀量，能获得0.1微米左右的加工精度，因而许多国家把这种加工技术作为超精密加工的一个方面而加以开发研究。特种陶瓷与国民经济发展

　　由于特种陶瓷具有其他材料所没有的各种优良性能，例如：耐高温、高强度、重量轻、耐磨、耐腐蚀、优异的电、磁、声、光、热学件能等，它在国民经济中的能源、电子、航空航天、机械、汽车、冶金、石油化工和生物等各方面都有广阔的应用前景，成为各工业技术特别是尖端技术中不可缺少的关键材料，在国防现代化建设中，武器

　　装备的发展也离不开特种陶瓷材料。

　　耐热性能优良的特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关的高温结构材料、高温电极材料等；同时其也可作为新的高温隔热材料，用于高温加热炉、热处理炉、高温反应容器、核反应堆等。导热性优良的特种陶瓷极有希望用作内部装有大规模集成电路和超大规模集成电路电子器件的散热片。耐磨性优良的硬质特种陶瓷用途广泛，目前的工作主要是集中在轴承、切削刀具方面。高强度的陶瓷可用于燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮、套管等；在加工机械上可用于机床身、轴承、燃烧喷嘴等，这类陶瓷有氮硅、碳化硅、塞隆、氮化铝、氧化锆等。具有润滑性的陶瓷如六方晶型氮化硼极为引人注目，目前国外正在加紧研究。生物陶瓷方面目前正在进行将氧化铝、磷石炭等用作人工牙齿、人工骨、人工关节等。

　　在特种陶瓷在多个国民领域的应用下，其对国民工业建设的作用也在逐步提升，使得工业发展多样挂，产业链加长与产品竞争力提高，同时也促进着国民经济的发展。

　　总结：高性能陶瓷材料技术作为材料利学的高新技术，一直以来得到了迅速的发展，并取得了巨大的成功。可以相信：随着利学技术的发展，高性能陶瓷技术的不断开发、研究，此项技术一定能为人类新的文明做出卓越的贡献。参考文献：

　　【1】曹茂盛,李大勇．陶瓷材料导论．哈尔滨工程大学出版社.2005【2】毕见强.特种陶瓷工艺与性能．哈尔滨工业大学出版社.2008【3】刘军,佘正国.粉末冶金与陶瓷成形技术.北京化学工业出版社.2005.【4】王树海,李安明,乐红志,崔文亮.先进陶瓷的现代制备技术.北京化学工业出版社.2007.【5】于思远.工程陶瓷材料的加工技术及其应用.北京机械工业出版社.2008【6】王祖德.建材无机非金属新材料的开发与发展.新材料产业.2009(10)19-23.【7】付志伟.现代技术陶瓷发展现状研究.艺术与设计(理论).2009(11):239-241.第五篇：压电陶瓷的制备与应用

　　压电陶瓷的制备与应用

　　【摘要】本文主要概述了国内外关于压电

　　陶瓷材料的发展历史进程和研究现状，提出压电陶瓷材料的制备方法，探讨了其发展趋势和应用前景。指出了现代压电陶瓷材料正在向着复合化，薄膜化，无铅化及纳米化方向发展。该材料应用前景广阔，是一种极有发展潜力的材料。【关键词】

　　压电陶瓷性能参数

　　制备方法应用

　　压电陶瓷是指把氧化物混合(氧化锫、氧化铅、氧化钛等)高温烧结、固相反应后而成的多晶体．并通过直流高压极化处理使其具有压电效应的铁电陶瓷的统称，是一种能将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。压电陶瓷是含高智能的新型功能电子材料,随着材料及工艺的不断研究和改良,压电陶瓷的技术应用愈来愈广。压电材料作为机、电、声，光、热敏感材料，在传感器、换能器、无损检测和通讯技术等领域已获得了广泛的应用，世界各国都高度重视压电陶瓷材料的研究和开发。

　　1、压电陶瓷的性能参数（1）机械品质因数

　　机械品质因数的定义是：Qm=×2∏，他表示在振动转换时，材料内部能量消耗的程度。机械品质因数越大，能量的损耗越小。机械品质因数可以根据等效电路计算而得：Qm=,式中R1为等效电阻，Ws为串联谐振频率，C1为振子谐振时的等效电容。当陶瓷片作径向振动时，可近似地表示为Qm=，式中C0为振子的静态电容，单位F；△f为振子的谐振频率fr与反谐振频率fa之差，单位Hz；Qm为无量纲的物理量。（2）基电耦合系数

　　机电耦合系数K是综合反映压电材料性能的参数，它表示压电材料的机械能与电能的耦合效应。机电耦合系数可定义为K2=（逆压电效应），K2=（正压电效应）没有量纲。机电耦合系数是压电材料进行机—电能量转换的能力反映，它与机—电效率是完全不同的两个概念。它与材料的压电常数、介电常数和弹性常数等参数有关，因此，机电耦合常数是一个比较综合性的参数。（3）弹性系数

　　根据压电效应，压电陶瓷在交变电场作用下，会产生交变伸长和收缩，从而形成与激励电场频率（信号频率）相一致的受迫振动。对于具有一定形状、大小和被覆工作电极的压电陶瓷称为压电陶瓷振子

　　（简称振子）。实际上，振子谐振时的形变是很小的，一般可以看作是弹性形变。反映材料在弹性形变范围内应力与应变之间的参数为弹性系数。

　　压电陶瓷材料是一个弹性体，它服从胡克定律：在弹性限度范围内，应力与应变成正比。当数值为T的应力（单位为Pa）加于压电陶瓷片上时，所产生的应变S为S=sT、T=cS式中s为弹性柔顺系数，单位m2／N，c为刚性刚度系数，单位Pa。

　　2、压电陶瓷的制备过程

　　I、生产中广泛采用的压电陶瓷工艺，主要包括以下步骤：配料混合预烧粉碎成型排胶烧结被电极极化测试，如图2所示。

　　(1)配料、球磨混合

　　原料选用纯度高、细度小和活性大的粉料，根据配方或分子式选择所用原料，并按原料纯度进行修正计算，然后进行原料的称量。按化学配比配料以后，使用行星式球磨机将各种配料混合均匀。实验室常采用的是水平方向转动球磨方式，震动球磨是另一种常用的球磨方法，此外还有气流粉碎法等混合方法。(2)预烧、粉碎、成型、排胶和烧结

　　混合球磨后的原料进行预烧。预烧是使原料间发生固相化学反应以生成所需产物的过程，预烧过程中应注意温度和保温时间的选择。将预烧反应后的材料使用行星式球磨机粉碎。成型的方法主要有四种；轧膜成型、流延成型、干压成型和静水压成型。轧膜成型适用于薄片元件；流延成型适合于更薄的元件，膜厚可以小于10m；干压成型适合于块状元件；静水压成型适合于异形或块状元件。除了静水压成型外，其他成型方法都需要有粘合剂，粘合剂一般占原料重量的3％左右。成型以后需要排胶。粘合剂的作用只是利于成型，但它是一种还原性强的物质，成型后应将其排出以免影响烧结质量。烧结是将坯体加热到足够高的温度，使陶瓷坯体发生体积收缩、密度提高和强度增大的过程。烧结过程的机制是组成该物质的原子的扩散运动。烧结的推动力是颗粒或者晶粒的表面能，烧结过程主要是表面能降低的过程。晶粒尺寸是借助于原子扩散来实现的。(3)被电极、极化、测量

　　烧结后的样品要被电极，可选用的电极材料有银、铜、金．铂等，形成电极层的方法有真空蒸发、化学沉积等多种。压电陶瓷中广泛采用的是，在烧结后的样品涂上银浆，在空气中烧制电极。为了防止空气在高压下电离、击穿，极化一般是在硅油中进行。为了获得优良的压电性能，需要选择合适的电场强度，适当的极化温度。极化样品放置24小时后，用压电常数测量仪测量d33，用高频阻抗分析仪(Agilent4294A等)测量介电常数、介电损耗、谐振频率等。

　　II溅射法(sputtering)是利用高速运动的荷能离子把靶材上的原子(或分子)轰击下来沉积在基片(加热或不加热)上形成薄膜的方法,采用射频磁控溅射能进一步增加电子的行程,加强电离和离子轰击效果,从而能有效提高溅射效率及薄膜的均匀性。

　　III、脉冲激光沉积(PLD)是80年代后期发展起来的新型薄膜制备技术。相对于其它薄膜制备技术,PLD具有沉积速度快、靶材和薄膜成分一致、生长过程中可原位引入多种气体、烧蚀物粒子能量高、容易制备多层膜及异质结、工艺简单、灵活性大、可制备的薄膜种类多、可用激光对薄膜进行多种处理等优点

　　IV、sol-gel法是通过将含有一定离子配比的金属醇盐和其它有机或无机金属盐溶于共同的溶液中,通过水解和聚合形成均匀的前驱体———溶胶,再经提拉、旋转涂覆、喷涂或电沉积法等将前驱体溶胶均匀地涂覆在基片上,然后烘干除去有机物,最后退火处理得到具有一定晶相结构的无铅压电陶瓷薄膜。

　　3、压电陶瓷的应用

　　近年来，随着宇航、电子、计算机、激光、微声和能源等新技术的发展，对各类材料器件提出了更高的性能要求，压电陶瓷作为一种新型功能材料，在日常生活中，作为压电元件广泛应用于传感器、气体点火器、报警器、音响设备、超声清洗、医疗诊断及通信等装置中。它的重要应用大致分为压电振子和压电换能器两大类。前者主要利用振子本身的谐振特性，要求压电、介电、弹性等性能稳定，机械品质因数高。后者主要是将一种能量形式转换成另一种能量形式，要求机电耦合系数和品质因数高。压电陶瓷的主要应用领域如下表所示：

　　应用领域

　　主要用途举例

　　电源

　　压电变压器

　　雷达、电视显像管、阴极射线管、盖克计数管、激光管和电子复印机等高压电源和压电点火装置

　　信号源

　　标准信号信号源

　　振荡器、压电音叉、压电音片等用作精密仪器中的时间和频率标准信号源

　　信号转换

　　电声换能器

　　拾声器、送话器、受话器、扬声器、蜂鸣器等声频范围的电声器件

　　超声换能器

　　超声切割、焊接、清洗、搅拌、乳化及超声显示等频率高于20Hz的超声器件

　　发射与接收

　　超声换能器

　　探测地质构造、油井固实程度、无损探伤和测厚、催化反应、超声衍射、疾病诊断等各种工业用的超声器件

　　水声换能器

　　水下导航定位、通信和探测的声呐、超声探测、鱼群探测和传声器等

　　信号处理

　　滤波器

　　通信广播中所用各种分立滤波器和复合滤波器，如彩电中频率波器；雷达、自控和计算机系统所用带通滤波器、脉冲滤波器等

　　放大器

　　声表面波信号放大器以及振荡器、混频器、衰减器、隔离器等

　　表面波导

　　声表面波传输线

　　4、结束语

　　压电陶瓷是一种重要的功能材料，具有优异的压电、介电和光电等电学性能，被广泛地应用于电子、航空航天、生物等高技术领域。近年来，各国都在积极研究和开发新的压电功能陶瓷，研究的重点大都是从老材料中发掘新效应，开拓新应用；从控制材料组织和结构入手，寻找新的压电材料。特别值得重视的是随着材料技术和工艺的发展，目前国际上对压电材料的应用研究十分活跃，许多新的压电器件，包括过去认为是难以实现的器材也被研制出来了。随着对材料的组成、制备工艺及结构的不断深入研究，更加新颖的压电器件将不断的映现出来。

　　【参考文献】

　　[1]张沛霖，钟维烈．压电材料与器件物理[M]．济南t山东科学技术出版社．1994．

　　[2]陆雷、肖定全、田建华、朱建国.无铅压电陶瓷薄膜的制备及应用研究.[3]张雷、沈建新.压电陶瓷制备方法的研究进展.硅酸盐通报.[4]肖定全.关于无铅压电陶瓷及其应用的几个问题.电子元件与材料.2004.材料合成与制备方法论文

　　压电陶瓷的制备与应用

　　院系：物理与电子工程学院

　　专业：材料物理

　　姓名：李鹏洋

篇二：陶瓷发展的三大突破篇三：陶瓷发展的三大突破篇四：陶瓷发展的三大突破

　　

　　二、填空题（每空1分共23分）：

　　1.按照坯料的性能可将陶瓷成型方法分为

　　压制成型

　　、可塑成型

　　和注浆成型

　　三类，其中注浆成型又可分为

　　普通注浆

　　、热压注浆

　　、流延法

　　2.普通陶瓷的分类依据，常是以

　　概念

　　、用途

　　为标准划分的，按此标准，普通陶瓷可分为

　　日用陶瓷

　　、建筑卫生陶瓷

　　、化工陶瓷。3.宋代的五大名窑

　　汝窑

　　、定窑

　　、钧窑

　　、哥窑

　　、官窑

　　4.普通陶瓷常用的石英矿物原料

　　脉石英

　　、石英岩

　　、砂岩。5.钾长石和钠长石相比：前者熔化温度范围

　　宽，高温粘度

　　增大，高温粘度系数

　　降低，在熔融状态下对石英的溶解速度

　　较慢。6.绢云母质瓷坯的主要原料有

　　绢云母

　　、石英

　　和

　　高岭土，它们在坯料配方中的质量分数范围分别为

　　30-5％、15-25％和

　　30-5％。

　　7.影响熔融温度范围的因素

　　釉料的组

　　成

　　、细度

　　、均匀程度

　　、烧成温度

　　、烧成时间。8.粘土按成因分为

　　原生粘土

　　、次生粘土，前者可塑性

　　较差，耐火度

　　较高，杂质含量

　　较低。9.影响可塑性的原因

　　泥团固液相

　　、泥团固液相的相对数量

　　、吸附离子种类、颗粒的形状、大小。10.釉料中提高SiO2的含量，可以使釉的成熟温度

　　增大

　　、高温粘度

　　增大

　　、热膨胀系数

　　降低

　　、强度

　　增大；如果提高K2O的含量，可以使釉的成熟温度

　　增大

　　、高温粘度

　　增大

　　、热膨胀系数

　　降低

　　、强度

　　降低

　　。11.影响陶瓷制品白度的主要因素是坯釉料化学组成中的氧化铁

　　和

　　氧化铬

　　等

　　着色

　　氧化物。为缓解这些氧化物的影响一般加入

　　磷酸盐

　　、滑石

　　和

　　氧化钡

　　物质。

　　12.坯料按成熟温度分为

　　烧成温度

　　、烧结温度。13.陶瓷原料按工艺特性分为

　　可塑性

　　原料、非可塑性

　　原料和

　　熔剂性

　　原料，它

　　们在长石坯料的示性矿物组成的质量分数范围分别为

　　％、％和

　　％。

　　14.泥浆的浇注性能包括

　　流动性

　　、吸浆速度

　　、脱膜性

　　、挺实性

　　、加工性。15.调节坯料性能的添加剂种类

　　解凝剂

　　、结合剂

　　、润滑剂

　　16.釉料中提高SiO2的含量，可以使釉的成熟温度

　　增大

　　、高温粘度

　　增大

　　、热膨胀系数

　　降低

　　、抗张强度增大；如果提高Na2O的含量可以使釉的成熟温度

　　增大

　　、高温粘度

　　增大

　　、热膨胀系数

　　降低

　　、抗张强度

　　降低。17.传统窑炉使用不洁燃料，装窑时需将产品装入封闭的窑具中烧成是为了：

　　避免与污染物接触

　　、支撑制品

　　和

　　拖放与叠装

　　18.网络形成剂的特征

　　氧化物键能大，氧化物场强大，氧化物键具有极性

　　、和

　　熔体结构，高温粘度系数

　　大，在熔融状态下对石英的溶解速度

　　加快。19.乳浊釉按乳浊剂的形态分类有

　　气相

　　、液相

　　和

　　固相

　　乳浊剂。

　　20.骨灰瓷的瓷质特点：

　　白度高

　　、透明度好

　　、瓷质软

　　、光泽柔和；

　　脆性较大

　　、热稳定性差

　　、烧成范围狭窄。21.坯和釉的热膨胀系数是影响坯釉适应性的主要因素之一，如果二者相差太大，α釉

　　>α坯，俗称

　　负

　　釉，釉面受

　　张

　　应力，使釉层

　　下凹

　　和产生

　　开裂

　　缺陷，α釉

　　<α坯，俗称

　　正

　　釉，釉面受

　　压

　　应力，使釉层

　　压缩

　　和产生

　　剥落

　　缺陷，通常希望二者的大小关系是

　　α釉

　　=α坯。22.长石质瓷坯的主要原料有

　　长石

　　、石英

　　和

　　高岭土，它们在坯料配方中的质量分数大约分别为

　　20-3％、25-35％和

　　40-5％。

　　23.窑具是陶瓷制品在窑炉内烧成时，或者为了隔离

　　不净的烟气

　　直接接触制品或者为了

　　制品的支撑托放

　　及

　　叠装

　　制品的材料。

　　24.在硅酸盐铝质耐火材料中，Al2O3含量的提高，材料的耐火度

　　增大。25.窑具材质主要有那四种

　　硅铝质

　　、硅铝镁质

　　、碳化硅、熔融石英。

　　26.陶器又可以分为：

　　粗陶瓷

　　、普通陶瓷

　　和

　　细陶瓷。27.在普通陶瓷坯釉配方中Al2O3和SiO2的摩尔比，瓷坯一般控制在1∶

　　左右；光亮瓷釉一般控制在1∶

　　6-1左右。

　　28.陶瓷烧成过程中

　　压力

　　制度是实现气氛制度的保证，通常窑内正压有利于

　　还原

　　气氛的形成，负压有利于

　　氧化

　　气氛的形成。

　　29.解凝剂的种类有

　　有机解凝剂

　　、无机解凝剂

　　和

　　高分子解凝剂

　　30.聚丙烯酸盐采用它的铵盐或钠盐

　　5个单体为解凝剂，500个单体稠化为粘结剂

　　50000个单体为絮凝剂。

　　31.一般长石质瓷的显微结构由几部分组成

　　玻璃相

　　、莫来石相晶体

　　、残留石英（含方石英）、少量气孔

　　32.熔剂型原料分为

　　自熔型原料

　　和

　　共熔型原料

　　33.示性矿物组成表示的优点

　　进行配料计算式比较方便，缺点

　　只能粗略地放映一些情况

　　三、名词解释(每题2分共12分)1.可塑性的定义、结合性定义、离子交换性定义、触变性定义。

　　可塑性的定义：粘土和水混合成泥团，在外力作用下产生形变但不开裂，撤销外力后，泥团能维持形变。

　　结合性定义：粘土粘结一定细度的物料，形成具有干燥性能的可塑性泥团。

　　离子交换性：粘土表面的断键和内部晶格离子发生置换，其表面总是带有电荷，且吸附相反电荷离子。

　　触变性定义：粘土或可塑性泥团，在振动或搅拌下，粘度降低，流动性增大，静置后，能恢复原状，或者是相同的泥料，在水分维持不变的前提下，放置一段时间，出现变稠或者固化。

　　2.陶瓷烧成温度与烧结温度

　　烧成温度：为了达到产品性能要求所需要达到的温度

　　烧结温度：材料加热过程中，气孔率最小，密度最大的温度

　　3.注浆成型、可塑成型、压制成型

　　注浆成型：利用石膏模的吸水性，将具

　　有流动性的泥浆注入石膏模内，使泥浆分散

　　地粘附在模型上，形成和模型相同形状的坯泥层，并随时间的延长而逐渐增厚，当达到

　　一定厚度时，经干燥收缩而与模壁脱离，然后脱模取出，坯体制成。

　　可塑成型：用可塑泥料制成坯体

　　压制成型：在外力下将原料压制成一定形状的坯体。

　　4.陶器与瓷器的区别

　　陶器：①烧成温度不同

　　②坚硬程度不同

　　③使用原料不同

　　④透明度不同

　　⑤釉料不同

　　5.一次粘土，二次粘土

　　①深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生粘土）

　　②风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移作用搬离母岩后，在低洼地方沉而成的矿床，成为二次粘土（也称为沉积粘土或次生粘土）

　　6.高岭石，蒙脱石的化学式，四面体结构与八面体结构如何排列。

　　①高岭土化学通式：Al2O3·2SiO2·2H2O(Al2Si2O5(OH)4)

　　1:1型层状结构硅酸盐，Si-O四面体层和Al-（O,OH）八面体层通过共用氧原子联系成双层结构，构成机构单元层。

　　②蒙脱石：化学通式：Al2O3·4SiO2·nH2O(蒙脱石n>2)

　　2：1型层状结构，两端（SiO4）四面体，中间夹一个[AlO6]八面体，构成单元层。

　　7.瓷石的矿物成分。

　　绢云母，石英为主要成分，含长石，高岭石等杂质矿物。

　　8.石英多晶转变的体积效应

　　①一级转变的体积变化大，但由于其转化速度慢，体积效应小，且在高温下有液相存在，对胚体影响不大。

　　②二级转变的体积变化小，但转化速度快，瞬间完成，体积效应大，无液相，对内应力，胚体影响大，必须严格控制。

　　9.陶瓷坯体烧成后石英形成何种方式的石英？

　　实际生产中，由于烧成温度的限制（一般在1300℃），最终石英以半安定方石存在，即所说的方石英。

　　10.n（Al2O3）/m（SiO2）的基本规律？

　　n（Al2O3）/m（SiO2）=1:5坯料中的Al2O3不低于2mol11.硅藻土如何形成

　　溶于水的部分二氧化硅，被微细的硅藻类水生物吸取，沉淀演变而成为含水的非晶质二氧化硅

　　12.熔剂性原料的定义

　　小于1400℃烧成温度范围内，某一原料本身产生熔体，或与其他原料共熔形成熔体，由于熔体的产生使产品在低温下烧成，具有这一特性的原料叫熔剂性原料

　　13.骨灰瓷最后的形成什么岩相成分？化学反应式？

　　①岩相组成：

　　玻璃相40%，β-Ca3（PO4）2>40%,

　　Ca--长石20%，少量的方石英，气孔，莫来石

　　3Ca3(PO4)2·3H2O=3Ca3(PO4)2+CaO+H2O+CO2CaO+Al2O3·2SiO2=3Ca3(PO4)2+CaO·Al2O3·2SiO2偏高岭石

　　钙长石

　　14.滑石瓷最后的形成什么岩相成分？化学反应式？

　　①岩相组成：原顽火辉（MgOSiO2）石为主晶相，少量的斜顽火辉石和方石英，少量的玻璃相。

　　15.长石化学式，结构特点。

　　长石为架状硅酸盐结构，据结构特点分为：

　　钾长石：K2O·Al2O3·6SiO2钠长石：Na2O·Al2O3·6SiO2钙长石：CaO.Al2O3.2SiO2钡长石：BaO·Al2O3·2SiO216.酸度系数计算公式

　　酸度系数：酸性氧化物与碱性氧化物和中性氧化物的分子数之比

　　C.A=(R2O2)/(R2O+RO+R2O3)

　　17.什么是釉？釉的作用是什么？

　　①釉的概念：附着在陶瓷坯体表面的一种玻璃或玻璃与晶体的连续粘着层

　　②釉的作用：A装饰：提高艺术、欣赏价值

　　B．改善制品的各种性能：化学稳定性、防污性（平滑、表面积减少）、力学性能、电学性能、抗菌性能等等。

　　18.制备熔块的原因

　　配制低温釉必须引入含有铅、硼的氧化物或化合物，而这些物质大多是有毒或溶于水的，直接使用可能导致工人中毒或坯釉料化学组成发生变化。此外经过一次熔制后，使难熔原料变得易熔，使釉料均匀釉面质量提高。

　　19.我国陶瓷工艺发展的三个重大突破？

　　三大重大突破即是原料的选择和精制、炉窑的改进和烧成温度的提高、釉的发现和使用。前一个突破是陶向瓷发展的内因根据，后两个是陶向瓷发展的外因条件。

　　20.窑炉，窑具的定义

　　①窑炉是用耐火材料砌成的用以烧成制品的设备，是陶艺成型中的必备设施。

　　②为避免火焰直接接触制品而造成窑内污损，为承载、叠装制品，需要一定形状，性能的耐火材料来达到这个目的，通称窑具。

　　21.风化残积型粘土的成因？

　　成因：深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残留在产地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生粘土）；粘土的产地不同，其成分也有较大波动。

　　22.干燥收缩的原因？

　　23.解凝剂、结合剂、润滑剂的用途。

　　①解凝剂：用来改善泥浆的流动性，使其在低水分的情况下粘度适当便于烧注

　　②结合剂：用来提高可塑泥团的可塑性，增强生坯的强度

　　③润滑剂：用于提高粉料的润湿性，减少粉料颗粒之间及粉料与模壁之间的摩擦，以促进压制坯体密度增大和均匀化

　　24.以上添加剂的共同要求？

　　①和坯料颗粒不发生化学反应，不会影响产品性能

　　②分散性好，便于和坯料混合均匀

　　③有机物希望在较低温度下烧尽，灰分少，氧化分解的温度范围宽些，以防引起坯体开裂。

　　25.光泽釉，无光釉釉式中Al2O3/SiO2的范围？

　　光泽釉（釉式中）Al2O3/SiO2=1：6-10无光釉（釉式）中Al2O3/SiO2=1：3-426普通陶瓷显微结构的组成

　　玻璃相40%-65%；莫来石英体10%-30%

　　残留石英（含方式英）10%-25%

　　少量气孔

　　27.光泽度、白度的定义

　　①用黑色平板玻璃作为标准板，釉面反光量与标准板的反光量之比即为釉面的光泽度，用百分比表示

　　②利用白度仪测定釉面对白光的反

　　射量与化学纯的氧化镁对白光的反射量二者之比，即为试样的白度W=IR/I0四、简答题（每个5分，共25分）

　　1.陶瓷烧成过程可分为哪几个阶段？各阶段的主要物理化学变化有哪些(具体反应式)？

　　2.注浆成型的方法有哪些？注浆成型过程中有哪些物理化学变化？

　　答：（1）普通注浆、热压注浆、流延法

　　（2）①物理脱水过程：泥浆注入石膏模，石膏模吸水形成薄泥层。

　　动力：石膏模的毛细管力，毛细管越细，水的表面张力越大，脱水推动力越大。

　　阻力：石膏模和坯体，塑性原料和胶体原料多，阻力大，坯体密度大阻力大。

　　薄泥层的形成：石膏模一颗粒见；颗粒-颗粒间的范德华力使颗粒吸附于石膏模，形成薄泥层。

　　②化学凝聚过程：泥浆溶解少量的Na2SiO4，Na2SiO4和泥浆中的Na、硅酸钠发生离子交换。

　　Na-粘土

　　+CaSO4+NaSiO4→Ca-粘土

　　+CaSiO3↓

　　+Na2SO4近石膏模表面的Na-粘土变为Ca-粘土，泥浆聚沉在石膏模壁上。

　　NaSO4是水溶性的，进入毛细管中，烘干模型时，以白色丛毛状结晶的形态析出。

　　3.注浆成型过程中影响泥浆流变特性因素有哪些？

　　①泥浆的浓度

　　②固相颗粒的含量、大小和形状

　　③电解质的加入

　　④陈腐

　　⑤有机物质

　　⑥可溶性盐类提高粘度

　　4.粘土在陶瓷生产中的作用？

　　①赋予泥坯的可塑性

　　②使注浆料与釉料具有悬浮性和稳定性

　　③在坯料中结合其他脊性原料，使具有一定干坯强度及最大堆积密度

　　④粘土是陶瓷坯体烧结时的主体，粘土中的Al2O3含量和杂质含量是决定陶瓷坯体的烧结程度、烧结温度和软化温度的主要因素。

　　⑤是瓷坯中Al2O3的主要来源，也是烧成

　　时生成莫来石晶体的主要来源。

　　5.从粘土中含不同大小颗粒的百分含量，如何初步判断工艺性能及矿物类型？

　　①通过颗粒组成的分析，可初步判断工艺性能，颗粒越少，可塑性越大，干燥收缩越大，干燥后强度高，烧结温度队，易变形。

　　②可初步判断粘土矿物类型，粘土矿物颗粒径少于2微米，非粘土矿物大于2微米，多数在10-60微米，区别相对含量，判断粘土非粘土，判断粘土本身矿物类型，高岭土粗，膨润土细。

　　6.粘土原料的主要化学组成，如何根据粘土的化学组成可初步判定其质量（具体描述各成分高低与质量的关系）？

　　①一般粘土的化学组成：SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OI.L.

　　对于特殊原料，还要

　　测MnOP2O5CO2SO3等

　　②粘土的化学组成一定程度上反映其工艺性质，根据粘土的化学组成可初步判

　　断其质量：

　　Sio2:含量多—可塑性低—收缩小

　　Al2O3:含量高—耐火度高—难于烧结—高岭石类

　　K2O,Na2O：含量高—烧结温度较低—伊利石类

　　Fe2O3,TiO2:使坯体着色，随含量增加—颜色加深

　　CaO,MgO:降低粘土的耐火度，缩小烧结范围，过量可使坯体气泡

　　I.L：

　　有机杂质较多灼减量大，粘土颜色深，吸水性强，可塑性好，干燥强度大，但收缩也大。

　　7.画出石英七各晶型及玻璃态的多晶转变图

　　常压下有其中结晶态和一种玻璃态，在一定条件下相互转化：

　　8.石英在陶瓷生产中的作用

　　A.烧成前，石英为瘠性料，可调节泥料的可塑性，是生坯水分排出的通道，降低坯体的干燥收缩，增加生坯的渗水性，收缩干燥时间，防止坯体变形，鲤鱼施

　　釉。

　　B．烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消坯体的收缩；高温时石英部分溶解于液相，增加熔体的粘度，未溶解的石英颗粒构成坯体的骨架，防止坯体软化变形。

　　C．可提高坯体的机械强度，透光度，白度。

　　D．釉料中，SiO2是玻璃质的主要成分，提高釉料的机械强度，硬度，耐磨性，耐化学腐蚀性来提高釉料的熔融温度与粘度。

　　9.实际生产中，为什么最终石英以半安定方石英存在，即所说的方石英？

　　①实际转化时升温快，常出现过度状态（班安定方石英），但无论是否有矿化剂，α—石英的转化过程都经过半安定方石英阶段

　　②有矿化剂存在时，充分反应最终有鳞石英形成；无矿化物时，充分反应最终形成方石英，过半安定方石英阶段体积变化15%③在普通陶瓷生产过程中，石英的转化

　　主要是二级转化，而不是一级转化。实际生产中，由于烧成温度的限制（一般在1300℃），最终石英以半安定方石英存在，即所说的方石英。

　　10.为什么普通陶瓷胎体中无鳞石英？

　　①矿化剂：有理的钾钠离子矿化作用最强，其次为钙镁离子。但钾钠离子以长石形式加入，钾钠离子与长石牢固，起不到矿化剂的作用，所以无鳞石英。当长石和CaO同时加入做矿化剂，CaO取代长石的钾离子，则钾离子游离出来，起到矿化剂的作用。

　　②浓度：由于α—石英→α-鳞石英为析晶过程，必须有一个饱和浓度，而半安定方石英溶解速度打，在陶瓷生产配方范围难达饱和，不可能形成鳞石英。

　　在陶瓷实际生产过程中，无鳞石英产生的条件，所以在瓷相的显微结构中无鳞石英。

　　11.精陶坯体所用原料的种类？

　　可塑性高的难熔粘土、石英、长石、熟料等原料制得

　　12.有机粘合剂的性能

　　①溶解度：在水中或有机溶剂中的溶解度

　　②溶液粘度：粘度分若干等级，乙烯、丙烯低；纤维素中、高；藻酸盐高极高。对应不同成形方式，挤制用中等粘度、喷雾干燥、压制用低粘度。半干压用粘度极低廉价的粘合剂

　　③凝胶化能力：一般受热、冷却、化学反应会变成液态的凝胶、不易流动、成弹性，干燥时水不易渗透到表面，只能在低温下缓慢干燥

　　④受热失重的情况：450℃以下会烧尽，希望氧化分解温度范围宽一些，即失重缓慢以防坯体开裂。

　　⑤灰分及其成分燃烧产品后希望有机物留下从分少，而从不会影响产品的性能，污染环境否。

　　13.釉料变化的具体反应式。

　　14.长石在陶瓷工业生产中有何作用？

　　①在高温下熔融，形成粘稠的玻璃体，是坯料中碱金属氧化物的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，利于成瓷和降低烧成温度。

　　②熔融后的长石熔体能溶解部分高岭土分解产物和石英颗粒；液相中Al2O3和SiO2互相作用，促进莫来石的形成和长大，提高瓷体的机械强度和化学稳定性。

　　③长石熔体能填充坯体孔隙，减少气孔率，增大致密度，提高坯体机械强度，改善透光性能及电学性能

　　④作为瘠性原料，提高坯体渗水性，提高干燥速度，减少坯体的干燥收缩和变形。

　　⑤在釉料中做熔剂，形成玻璃相。

　　15.快速烧成的意义？

　　快速烧成的意义：①节约能源（燃料）

　　②充分利用原料资源

　　③提高窑炉与窑具的使用寿命

　　④缩短生产周期，提高生产效率

　　⑤低温快速烧成有利于某些色釉的显色，提高某些瓷坯的强度

　　16.制定瓷器烧成制度的依据。

　　①制品的大小和形状

　　②釉烧方法

　　③根据坯料中氧化钛和氧化铁的含量确定气氛制度

　　④窑炉结构、容量、燃料和装窑密度

　　17.瓷器发展的几个阶段？几个飞跃？

　　三个阶段即是陶器、原始瓷器（过渡阶段）、瓷器。

　　三个重大飞跃：商、周时代的釉陶；作出了比较美观的釉面；瓷器由半透明釉发展到半透明胎。

　　18瓷器釉各氧化物的作用？配制熔块的原则

　　19.用作解凝剂的电解质所必备的条件？

　　①具有水化能力强的一价阳离子，如Na+等。

　　②能直接离解或水解而提供足够的OH-，使分散系统呈碱性。

　　③能与粘土中有害离子发生交换反应，生成难溶的盐类或稳定的络合物。

　　20.瓷器中一次莫来石、二次莫来石如何形成的？

　　①在1200℃左右，长石熔体中碱离子扩散到粘土分解区，促使粘土形成一系鳞片状莫来石。在1200-1250℃，莫来石和方石英突然增多。

　　②由于长石熔体中K2O量降低，在长石熔质中析出二次针状莫来石。与粘土接触的长石熔体边缘因溶解粘土物质，富集了Al2O3而析出二次针状莫来石。

　　五、计算题（两题共30分）

　　所布置的作业题（第二章的第24题不要)，教材P111页到P122，例1到例6（例4不要图解法）。P171-P175，例1到例4,以及PPT教案的例题。

篇五：陶瓷发展的三大突破

　　

　　龙源期刊网http://www.qikan.com.cn浅谈中国陶瓷的发展和前景

　　作者：苏晴

　　来源：《商情》2013年第38期

　　【摘要】中国作为四大文明古国之一，为人类社会的进步和发展做出了卓越的贡献，其中陶瓷的发明和发展更具有独特的意义。中国瓷器凝结了历代工匠的智慧与心血，积聚了时代与民族的精华，成为中国乃至世界科技、工艺、文化史上的奇葩，成为外国语汇里中国的代名词。在国际社会中，China既有中国的意思，又有陶瓷的意思，这就清楚地表明了中国就是"陶瓷的故乡"，陶瓷就是中国的象征。

　　【关键词】中国

　　陶瓷

　　发展史

　　技术史

　　发展前景

　　一、陶瓷介绍

　　陶瓷是陶器和瓷器的总称。中国人早在约公元前8000-2000年（新石器时代）就发明了陶器。陶瓷是以粘土以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料为主要原料的各种制品。人们把一种陶土制作成的在专门的窑炉中高温烧制的物品叫陶瓷。

　　二、陶瓷的发展史

　　在人类历史发展的长河中，运用水、火、土的不同特性，在一万年以前产生了人类第一次试图改造自然的创造物——陶器。又经过数千年的历程，在亚洲大陆的东部，中国人的祖先率先将三者完美地结合起来，孕育了一种新的物质，创造出温润、洁净、雅致的瓷器。

　　瓷器的诞生是个漫长的过程，新石器时代制陶技术的高度发达为瓷器的产生奠定了技术基础。陶器到瓷器的飞跃需要实现三大突破：瓷土的应用、釉的发明和窑炉的改进。商代前期原始青瓷出现，标志着瓷器已经开始萌芽；春秋战国时期进一步发展；东汉中晚期浙江地区烧造的青瓷，达到了现代瓷器的各项标准，标志着瓷器创制过程的完成。瓷是最能体现人类技术能力和人文情致的人工创造物。它是巧妙利用和驾驭自然力的技术成就，也是满足社会生活需要的物质财富，还是寄托和比附高尚品格的文化载体。

　　三、瓷器的工艺技术史

　　原料的选择与淘洗是制瓷的关键步骤。选取比较纯净的瓷土，经过粉碎、过筛和几次淘洗、沉淀，尽可能去除较粗的颗粒和杂质，再经过反复的踩踏、揉搓，制成纯净、具有延展可塑性的制胎坯料。足够温度和保持适当气氛的窑炉是瓷器生产最关键的一步。

篇六：陶瓷发展的三大突破

　　

　　。

　　一、绪论及陶瓷原料

　　1、传统陶瓷和特陶的相同和不同之处？

　　2、陶瓷的分类依据？陶瓷的分类？

　　3、陶瓷发展史的四个阶段和三大飞跃？

　　4、宋代五大名窑及其代表产品？

　　5、在按陶瓷的基本物理性能分类法中，陶器、炻器和瓷器的吸水率和相对密度有何区别？

　　6、陶瓷工艺学的内容是什么？

　　7、陶瓷生产基本工艺过程包括哪些工序？

　　8、列举建筑卫生陶瓷产品中属于陶器、炻器和瓷器的产品？

　　9、陶瓷原料分哪几类？

　　10、粘土的定义？评价粘土工艺性能的指标有哪些？

　　11、粘土是如何形成的？高岭土的由来和化学组成；

　　12、粘土按成因和耐火度可分为哪几类？

　　13、粘土的化学组成和矿物组成是怎样的？

　　14、什么是粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标？

　　15、粘土在陶瓷生产中有何作用？

　　16、膨润土的特点；

　　17、高铝质原料的特点和在高级耐火材料中的作用；

　　18、简述石英的晶型转化在陶瓷生产中有何意义？

　　19、石英在陶瓷生产中的作用是什么？

　　20、各种石英类原料的共性和区别，指出它们不同的应用领-可编辑修改-。域；

　　21、长石类原料分为哪几类？在陶瓷生产中有何意义？

　　22、钾长石和钠长石的性能比较；

　　23、硅灰石、透辉石、叶腊石（比较说明）作为陶瓷快速烧成原料的特点；

　　24、滑石原料的特点，为什么在使用前需要煅烧？

　　25、氧化铝有哪些晶型？为什么要对工业氧化铝进行预烧？

　　26、氧化锆有哪些晶型？各种晶型之间的相互转变有何特征？

　　27、简述碳化硅原料的晶型及物理性

　　28、简述氮化硅原料的晶型及物理性能。

　　二、粉体的制备与合成

　　1、解释什么是粉体颗粒、一次颗粒、二次颗粒、团聚？并解释团聚的原因。

　　2、粉体颗粒粒度的表示方法有哪些？并加以说明。

　　3、粉体颗粒粒度分布的表示方法有哪些？并加以说明。

　　4、粉体颗粒粒度测定分析的方法有哪些？并说明原理。

　　5、粉体颗粒的化学表征方法有哪些？

　　6、粉碎的定义及分类，并加以说明。

　　7、常用的粉碎方法有哪些？画出三种粉碎流程图。

　　8、机械法制粉的主要方法有哪些？并说明原理。

　　-可编辑修改-。9、影响球磨机粉碎效率的主要因素有哪些？

　　10、化学法合成粉体的主要方法有哪些？并说明原理。

　　11、画出醇盐水解法制备超微粉体的工艺流程图。

　　三、坯体和釉料的配料计算

　　1、坯料组成的表示方法有哪些？并解释。

　　2、说明主要氧化物在坯料中的作用。

　　3、简述制定坯料配方的主要原则。

　　4、简述确定配方的步骤。

　　5、某瓷胎实验式为：

　　0.086K2O0.120Na2O0.978Al2O34.15SiO20.082CaO0.022Fe2O30.030MgO

　　试计算瓷胎的化学组成。

　　6、某厂坯料的重量百分比与原料的化学组成如下，求坯料实验式。

　　界牌泥65％

　　、长石28%、石英7％。

　　各原料的化学组成如下：

　　原料名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKNaOIL总计界牌泥

　　59.0529.420.510.280.140.4010.45100.30长石

　　63.8420.320.230.380.5514.490.26100.10石英

　　98.750.250.130.150.24－0.1399.65-可编辑修改-。7、已知釉式与使用原料如下，计算配料量。

　　0.107K2O0.672CaO1.0Al2O310.00SiO20.221MgO钾长石：0.98K2O0.98Al2O310.00SiO20.02CaO方解石：CaCO3菱镁矿：MgCO3高岭土：Al2O3·2.19SiO2·1.82H2O石

　　英：SiO28、在陶瓷制品中釉料有何作用？陶瓷釉料分为哪些种类？

　　9、釉与玻璃有何异同？产生的原因是什么？

　　10、影响熔融温度的因素主要有哪些？

　　11、如何获取釉的熔融温度？

　　12、为什么Fe2O3含量多用还原气氛烧成，TiO2多用氧化气氛烧成有利于白度的增加？

　　13、什么是白度？提高白度的方法有哪些？

　　14、说明主要氧化物在釉料中的作用。

　　15、简述制定釉料配方的主要原则。

　　16、简述制备熔块的原因及配制熔块的原则。

　　17、简述确定配方的步骤。

　　18、掌握熔块釉的计算方法。试计算下列釉式的的配料量。

　　-可编辑修改-。19、釉料加热时有哪些变化？并说明。

　　20、简述釉层中产生气泡的原因。克服产生气泡的方法有哪些？

　　21、坯釉适应性受哪些因素影响？各种因素是如何影响坯釉适应性的？

　　22、影响中间层发育的因素有哪些？

　　23、简述碱金属氧化物和碱土金属氧化物对釉的黏度和表面张力的影响？

　　第四章

　　陶瓷坯体的成型

　　1、什么是坯料？

　　坯料有哪几类？

　　2、陶瓷坯料有什么基本要求？

　　3、什么是成型？成型方法的分类。

　　4、如何选择成型方法？

　　5、简述现代化的塑性泥料的制备方法及生产特点。

　　6、坯料为什么要经过练泥和陈腐？

　　7、陶瓷泥料为什么要进行除铁处理？

　　8、注浆成型的定义及分类。

　　9、注浆成型对泥浆有何要求？

　　-可编辑修改-。10、影响泥浆流动性的因素有哪些？

　　11、阐述注浆过程的物理化学变化？

　　12、如何增大吸浆速度？

　　13、注浆成型常见缺陷有哪些？并说明原因。

　　14、阐述干压成型的定义及干压成型的优点。

　　15、阐述粉体干压成型的主要特点

　　16、干压成型对粉料有何要求？

　　17、影响粉料流动性的因素有哪些？

　　18、阐述坯体在压制过程中的变化？

　　19、影响坯体成型密度的因素有哪些？

　　20、阐述影响层裂的因素及防止方法。

　　21、压制成型常见缺陷有哪些？

　　22、等静压成型与干压成型的主要差别有哪些？

　　23、阐述等静压成型的优缺点。

　　24、可塑成型对泥料有何要求？

　　25、影响泥料可塑性的因素有哪些？

　　26、旋坯成型的缺陷有哪些？

　　27、滚压成型的定义、分类及滚压成型的特点。

　　28、滚压成型常见缺陷有哪些？

　　29、画出陶瓷热蜡铸工艺流程图。30、陶瓷热压铸成型选择塑化剂的原则及主要工艺参数。

　　31、陶瓷热压铸成型常见的缺陷有哪些？

　　-可编辑修改-。32、阐述塑压成型的定义及塑压成型的特点。

　　33、阐述注射成型定义及注射成型的特点。

　　34、坯体干燥的作用及目的。

　　35、阐述干燥四个阶段的变化情况。

　　36、影响干燥时间的因素有哪些？

　　37、影响坯体干燥过程中变形开裂的主要因素。

　　38、画出釉料制备的工艺流程图。

　　39、熔制熔块时应注意什么？

　　40、粘接方法有哪些？粘接应注意什么？

　　41、常见的釉浆施釉和干法施釉的方法有哪些？

　　第五章

　　陶瓷材料的烧结

　　1、烧结、烧成、烧成温度、烧成温度、液相烧结和固相烧结的定义。

　　2、烧结与熔融相同点及不同点。

　　3、烧结与固相反应相同点及不同点。

　　4、材料参数对烧结的影响表现在哪几方面？

　　5、影响陶瓷材料烧结的工艺参数有哪些？

　　6、热压烧结的定义及特点。

　　7、热等静压的定义及优点。

　　8、放电等离子体烧结的定义及优点。

　　9、微波烧结的定义及优点。

　　10、反应烧结的定义及特点。

　　-可编辑修改-。11、爆炸烧结的定义及优点。

　　12、生产中常用连续式窑炉有哪些？有什么优点？

　　13、陶瓷坯体在烧成过程中要经历哪些物理、化学反应？

　　14、为什么低温阶段对气氛性质无特殊要求？

　　15、为什么在500~700时升温速度要慢，而制品冷却时在

　　700以前要急冷？

　　16、什么是中性焰、氧化焰、还原焰？

　　17、烧还原焰的作用是什么？

　　18、烧成过程中出现的液相起何作用？

　　19、陶瓷的烧成制度是什么？制定烧成制度的依据是什么？

　　20、在我国日用陶瓷的生产中，为什么北方经常采用氧化焰而南方采用还原焰烧成？

　　21、为什么说普通陶瓷在还原气氛中的烧结温度比氧化气氛中低？

　　22、什么是一次烧成和二次烧成，各有什么特点？

　　23、一次莫来石、二次莫来石、相界、晶界、晶界异相偏析效应的定义。

　　24、高火保温的目的是什么？

　　25、为什么所有瓷石质坯与未加膨润土的长石质坯在还原气氛中过烧40℃的膨胀比在氧化气氛中要小的多?26、快速烧成的工艺措施有哪些?27、装钵的目的是什么?-可编辑修改-。第六章

　　陶瓷的加工及改性

　　1、陶瓷的机械加工的定义及特点。

　　2、陶瓷材料的切削加工特点。

　　3、陶瓷材料和金属材料的磨削加工机理有什么不同?4、陶瓷的研磨的定义及机理。

　　5、电火花加工的原理及必须具备的条件。

　　6、电子束加工的原理及特点。

　　7、激光加工的原理及特点。

　　8、超声波加工的定义及特点。

　　9、陶瓷表面金属化的用途及方法。

　　10、试论述烧银的工艺过程。

　　11、化学镀镍法的优点。

　　12、陶瓷－金属的连接，必须满足那些性能要求?13、陶瓷－金属封接的结构形式有哪些?14、烧结金属粉末法封接的工艺过程。

　　15、活性金属封接法的特点。

　　16、材料表面改性的目的是什么。

　　17、陶瓷粉体的表面包覆改性的作用是什么?有哪些主要方法?

　　-可编辑修改-。第一章、绪论及陶瓷原料

　　1、传统陶瓷和特陶的相同和不同之处？

　　传统陶瓷：指以粘士和其它天然矿物为原料，经过粉碎、成型、焙烧等工艺过程所制得的各种制品。主要用作日用、建筑、卫生陶瓷制品以及工业上应用的低压和高压电瓷、耐酸及过滤陶瓷等。

　　现代陶瓷：指以纯度较高的人工化合物为基本原料，用陶瓷的生产方法制造生产的无机非金属固体材料和制品。包括结构陶瓷和功能陶瓷。

　　二者的区别：

　　(1)用料不同：特陶很少使用粘土，大多特陶不用粘土。

　　而是使用经过加工的不同纯度的化工原料或合成矿物原料。

　　(2)新工艺(工艺突破传统方法）。

　　(3)不同的化学组成、显微结构和性质。

　　共性：均属无机非金属材料。

　　2、陶瓷的分类依据？陶瓷的分类？

　　(1)按陶瓷概念和用途来分类。

　　①普通陶瓷传统陶瓷：日用陶瓷（包括艺术陈列陶瓷）、建筑卫生陶瓷、化工陶瓷、化学瓷、电瓷及其它工业用陶瓷。

　　②特种陶瓷：结构陶瓷、工业陶瓷。

　　（2）按坯体的物理性能分类（分类依据为吸水率）：陶器、炻器、瓷器。

　　3、陶瓷发展史的四个阶段和三大飞跃？

　　-可编辑修改-。陶瓷发展史的四个阶段：无釉陶器时期；原始瓷器时期；透明釉时期；半透明胎时期。

　　三大飞跃:釉陶的出现为第一大飞跃;不透明釉到透明釉为第二大飞跃；不透明胎到半透明为第三大飞跃。

　　4、宋代五大名窑及其代表产品？

　　宋代五大名窑：定窑、龙泉窑（又名龙泉窑或章窑，分为哥窑和弟窑）、钧窑、官窑、汝窑。

　　汝窑是北宋后期的宋徽宗年间建立的官窑，前后不足20年。窑址在河南省宝丰清凉寺，因此而得名。汝窑以青瓷为主，釉色有粉青、豆青、卵青、虾青等，汝窑瓷胎体较薄，釉层较厚，有玉石般的质感，釉面有很细的开片。汝窑瓷采用支钉支烧法，瓷器底部留下细小的支钉痕迹。器形多仿造古代青铜器式样，以洗、炉、尊、盘等为主。汝窑传世作品不足百件，因此非常珍贵。

　　官窑是宋徽宗政和年间在京师汴梁建造的，窑址至今没有发现。官窑主要烧制青瓷，大观年间，釉色以月色、粉青、大绿三种颜色最为流行。官瓷胎体较厚，天青色釉略带粉红颜色，釉面开大纹片。这是因胎、釉受热后膨胀系数不同产生的效果。瓷器足部无釉，烧成后是铁黑色，口部釉薄，微显胎骨，即通常所说的“紫口铁足”。这是北宋官窑瓷器的典型特征。北宋官窑瓷器传世很少，十分珍稀名贵。

　　定窑为宋代“五大名窑”之一，为民窑。始建于唐，兴盛于北宋，终于元代，烧造时间近七百余年。窑址分布于河北曲阳县磁涧、燕川以及灵山诸村镇，这里唐代属定州，故称为定窑。定窑以烧白瓷-可编辑修改-。为主，瓷质细腻，质薄有光，釉色润泽如玉。黑釉、酱釉称为“黑定”、“紫定”，也别具特色，制作精湛，造型典雅。花纹千姿百态，有用刀刻成的划花，用针剔成的绣花，特技制成的“竹丝刷纹”，“泪痕纹”等等。出土的定窑瓷片中，发现刻有“官”、“尚食局”等字样，这说明定窑的一部分产品是为官府和宫廷烧造的。

　　钧窑分为官钧窑、民钧窑。官钧窑是宋徽宗年间继汝窑之后建立的第二座官窑。钧窑广泛分布于河南禹县（时称钧州），故名钧窑，以县城内的八卦洞窑和钧台窑最有名，烧制各种皇室用瓷。钧瓷两次烧成，第一次素烧，出窑后施釉彩，二次再烧。钧瓷的釉色为一绝，千变万化，红、蓝、青、白、紫交相融汇，灿若云霞，宋代诗人曾以“夕阳紫翠忽成岚”赞美之。这是因为在烧制过程中，配料掺入铜的气化物造成的艺术效果，此为中国制瓷史上的一大发明，称为“窑变”。因钧瓷釉层厚，在烧制过程中，釉料自然流淌以填补裂纹，出窑后形成有规则的流动线条，非常类似蚯蚓在泥土中爬行的痕迹，故称之为“蚯蚓走泥纹”。钧窑瓷主要是供北宋末年“花石纲”之需，以花盆最为出色。

　　哥窑是宋代南方五大名窑之一，确切窑场至今尚没有发现。据历史传说为章生一、章生二兄弟在两浙路处州、龙泉县各建一窑，哥哥建的窑称为“哥窑”，弟弟建的窑称为“弟窑”，也称章窑、龙泉窑。有的专家认为传世的宫藏哥窑瓷，实际上是南宋时修内司官窑烧制的。哥窑的主要特征是釉面有大大小小不规则的开裂纹片，俗称“开片”或“文武片”。细小如鱼子的叫“鱼子纹”，开片呈弧形的叫“蟹-可编辑修改-。爪纹”，开片大小相同的叫“百圾碎”。小纹片的纹理呈金黄色，大纹片的纹理呈铁黑色，故有“金丝铁线”之说。其中仿北宋官窑的瓷器为黑胎，也具有“紫口铁足”。哥窑瓷胎体有厚有薄，釉色主要有粉青、月白、米黄数种，釉面光泽如肤之微汗，是为上品。器形以洗、炉、盘、碗为多。

　　5、在按陶瓷的基本物理性能分类法中，陶器、炻器和瓷器的吸水率和相对密度有何区别？

　　吸水率

　　相对密度

　　陶器3-15%1.5-2.4炻器1-3%1.3-2.4瓷器

　　＜1%2.4-2.66、陶瓷工艺学的内容是什么？

　　由陶瓷原料到制成陶瓷制品的整个工艺过程中的技术及其基本原理。

　　7、陶瓷生产基本工艺过程包括哪些工序？

　　有原料选定（进厂）、配料、坯釉料制备、成型、干燥、施釉烧成等工序。

　　8、列举建筑卫生陶瓷产品中属于陶器、炻器和瓷器的产品？

　　陶器：内墙砖；炻器：建筑外墙砖；瓷器：卫生洁具、地砖。

　　9、陶瓷原料分哪几类？

　　可塑性原料；熔剂类原料和瘠性类原料。

　　-可编辑修改-。10、粘土的定义？评价粘土工艺性能的指标有哪些？

　　粘土是一种或多种呈疏松或胶状密实的含水铝硅酸盐矿物的混合物。指标：可塑性、结合性、离子交换性、触变性、膨胀性、收缩、烧结性能、耐火度

　　11、粘土是如何形成的？高岭土的由来和化学组成；

　　粘土主要是由铝硅酸盐类岩石，如长石、伟晶花岗岩等经过长期地质年代的自然风化作用或热液浊变作用而形成的。

　　4KAlSi3O+2H2O+CO2----→Al2O3.2SiO2.2H2O+4SiO2+K2CO3钾长石

　　高岭石

　　12、粘土按成因和耐火度可分为哪几类？

　　按成因分类：

　　(1)原生粘土。又称一次粘土、残留粘土，它是由母岩风化后残留在原地形成的。

　　(2)次生粘土。又称二次粘土、沉积粘土。

　　按耐火度分类：

　　(1)耐火粘土。其耐火度

　　＞1580℃。(2)难熔粘土。耐火度为1350—1580℃

　　(3)易熔粘土。耐火度在1350℃

　　以下。

　　13、粘土的化学组成和矿物组成是怎样的？

　　(1)SiO2：40-78%(2)Al2O3：12-40%-可编辑修改-。(3)R2O+RO：R2O=0.5~5%,RO=1~6%(4)Fe2O3、TiO2≤1%(5)灼减量。

　　粘土的矿物组成：

　　(1)高岭石：Al2O3?2SiO2?2H2O(2)蒙脱石：Al2O3?4SiO2?nH2O，n＞2(3)伊利石：K2O?3Al2O3?6SiO2?2H2O?nH2O14、什么是粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标？

　　可塑性：可塑性是指粘土粉碎后用适量的水调和、混练后捏成泥团，在一定外力的作用下可以任意改变其形状而不发生开裂，除去外力后，仍能保持受力时的形状的性能。

　　塑性指数：粘土的液性限度（由塑性状态进入流动状态的最高水量）与塑性限度（由固体状态进入塑性状态的最低含水量）之间的差值。

　　塑性指标：指在工作水分下，粘土或坯料受外力作用最初出现裂纹时应力与应变之乘积，也可用此时的含水率来表示。

　　15、粘土在陶瓷生产中有何作用？

　　(1)

　　粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。粘土可塑性的变化对陶瓷成型的品质影响很大，因此选择各种粘土的可塑性，或调节坯泥的可塑性，已成为确定陶瓷坯料配方的主要依据之一。

　　-可编辑修改-。(2)

　　粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。这是陶瓷注浆泥料与釉料所必备的性质，因此选择能使泥浆有良好悬浮性与稳定性的粘土，也是注浆配料和釉浆配料中的主要问题之一。

　　(3)

　　粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。这可在坯料中结合其它瘠性原料并使坯料具有一定的干燥强度，有利于坯体的成型加工。另外细分散的粘土颗粒与较粗的瘠性原料相结合，可得到较大堆积密度而有利于烧结。

　　(4)

　　粘土是陶瓷坯体烧结时的主体。粘土中的Al2O3含量和杂质含量是决定陶瓷坯体的烧结程度、烧结温度和软化温度的主耍因素。

　　(5)

　　粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。粘土的加热分解产物和莫来石晶体是决定陶瓷器主要性能的结构组成。莫来石晶体能赋予瓷器以良好的力学强度、介电性能、热稳定性和化学稳定性。

　　16、膨润土的特点；

　　蒙脱石显著的特点是能吸收大量的水，体积膨胀，如以蒙脱石为主的膨润土其吸水后体积可膨胀20～30倍，这就是膨润土的名称的由来。

　　离子交换能力强，晶格中的四面体层Ｓi部分被Ａl、Ｐ置换。八面体层中Ａl被Ｍg、Ｆe、Ｚn、Ｌi等置换，使晶格中电价不平衡。晶层之间吸附阳离子如

　　Ｃa、-可编辑修改-4+3+5+3+2+3+2++2+。Ｎa等，又增加了蒙脱石的离子交换能力。根据吸附离子不同分为Ｎa蒙脱石，Ｃa蒙脱石，釉中可掺少许作悬浮剂。

　　膨润土可塑性大，触变厚化性强，严重影响泥浆性能。煅烧时脱水过程长，收缩大，Ａl2Ｏ3含量低，又吸附了其它阳离子，杂质较多。因此烧结温度低，烧后色泽差，会使坯体软化变形，用量不宜太多，一般在５％左右。

　　随外界环境的温度和湿度而变化，引起Ｃ轴膨胀与收缩，因此蒙脱石吸水性强，吸水后体积膨胀，容易破裂。颗粒极细，可塑性强，干燥后强度大，干燥收缩也大。

　　蒙脱石属层状粘土矿物，吸水后体积膨胀，有时大到2O～30倍，故名膨润土。蒙脱石易粉碎，颗粒细小，可塑性好，干燥收缩较大，干燥强度高，因含杂质多，Al2O3含量低，故烧成温度较低，烧后色泽不理想。在陶瓷生产中用量一般不得超过5％，釉中可掺少许作悬浮剂。

　　17、高铝质原料的特点和在高级耐火材料中的作用；

　　高铝质原料Ａl2Ｏ3含量高，在煅烧过程中生成莫来石晶体、刚玉与玻璃，反应时产生的体积不明显。具有高的耐火度、不溶于氢氟酸和良好的机械性能等优良性质。因此可以用作高级耐火材料、特种陶瓷、炼制铝硅合金等。提高耐火材料的耐火度、荷重软化温度和抗渣性，抵抗酸碱的侵蚀。

　　18、简述石英的晶型转化在陶瓷生产中有何意义？

　　-可编辑修改-+。特点：石英的晶型转换可分为两种：（1）高温型的缓慢转化；这种转化由表面开始逐步向内部进行，转化后发生结构变化。转化进程缓慢，转化时体积变化较大，并需要高的温度与较长的时间。（2）低温型的快速转化；这种转化进行迅速，晶体表里瞬息间同时发生，转化后结构不发生特殊变化，转化较容易进行，体积变化不大，转化为可逆的。

　　影响：单纯从数值上看，缓慢转化似会出现严重问题，但实际上由于它们的转化速度非常缓慢，同时转化时间也很长，再加上液相的缓冲作用，因而使得体积的膨胀进行缓慢，抵消了固体膨胀应力所造成的破坏作用，对生产过程的危害反而不大，而低温下的快速转化，虽然体积膨胀很小，但因其转化迅速，又是在无液相出现的所谓干条件下进行转化，因而破坏性强，危害性大。

　　应用：在指导生产上，可以利用它的加热膨胀作用，预先燃烧块状石英然后急速冷却，使组织结构破坏，便于粉碎；在制品烧成和冷却时，处于晶型转化的温度阶段，应适当控制升温与冷却速度，以保证制品不开裂。

　　19、石英在陶瓷生产中的作用是什么？

　　(1)

　　石英是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作用。石英颗粒常呈多角的尖棱状，提供了生坯水分快速排出的通路，增加了生坯的渗水性，有利于施釉工艺，且能缩短坯体的干燥时间、减少坯体的干燥收缩，并防止坯体变形。

　　-可编辑修改-。(2)

　　在陶瓷烧成时，石英的体积膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响，当玻璃质大量出现时，在高温下石英能部分熔解于液相中，增加熔体的粘度，而未熔解的石英颗粒，则构成坯体的骨架，可防止坯体发生软化变形等缺陷。但在冷却过程中，若在熔体固化温度以下降温过快，坯体中未反应的石英（称为残余石英）以及方石英会因晶型转化的体积效应给坯体产生相当大的内应力而产生微裂纹，甚至导致开裂，影响陶瓷产品的抗热震性和机械强度。

　　(3)

　　在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很大的影响，合理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体的强度，否则效果相反。同时，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。

　　(4)

　　在釉料中，二氧化硅是生成玻璃质的主要组分，增加釉料中的石英含量能提高釉的熔融温度与粘度，并减少釉的热膨胀系数。同时，它是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性的主要因素。耐学腐蚀性。

　　20、各种石英类原料的共性和区别，指出它们不同的应用领域；

　　水晶、脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、硅藻石、燧石。石英的主要化学成分为SiO2，但是常含少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等杂质成分。石英的宏观特征随种类不向而异，一般呈乳白色或灰白色半透明状，具有玻璃光泽或脂肪光泽，莫氏硬度7。石英的密度因晶型而异，变动于-可编辑修改-。2.22~2.65g/cm3。在常压下石英有七种结晶态和一个玻璃态，这些晶态在常压和在一定的温度条件下其结晶型态、结构会互相转化，并伴有体积会发生变化。一般说来，石英原料在温度升高时，其比重减少，结构松散，体积膨胀；当冷却时，其比重增大，体积收缩。石英材料的熔融温度范围取决于二氧化硅的形态和杂质的含量。石英具有很强耐酸侵蚀能力（氢氟酸除外），但与碱性物质接触时能起反应而生成可溶性的硅酸盐。高温下，石英易与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态物质。

　　水晶是一种最纯的石英晶体，产量很少，一般作为宝石的原材料和重要的工业材料。

　　脉石英：致密结晶态，火成岩。外观特点：纯白，半透明，呈油脂光泽；断口呈贝壳状。SiO2>99%，生产日用细瓷、釉料的良好原料。

　　砂岩碎：碎屑沉积岩，石英颗粒由胶结物结合，据胶结物不同分为：石灰质砂岩，粘土质砂岩，石膏质砂岩，云母

　　质砂岩，硅质砂岩。陶瓷中仅用的：硅质砂岩。SiO290%-95%石英岩：硅质砂岩经变质作用，石英颗粒再结晶形成的岩石。外观特点：灰白色，光泽鲜明，断面致密，强度大，硬度高。SiO2>97%。

　　用于制作一般陶瓷，质量好的可做细瓷。

　　燧石：隐晶质SiO2，SiO2液经化学沉积在岩石夹层中，-可编辑修改-。硬度高，陶瓷工业做研磨用。可做球蘑机内衬，研磨体球石用。SiO2>98%石英砂：长石、花岗岩，伟晶岩风化的产物，做陶瓷原料可简化工艺，但杂质多，成分变化波动较大。河床砂用于墙地砖，大缸生产，可减小其变形。

　　硅藻土：溶于水的部分二氧化硅,被微细的硅藻类水

　　生物吸取,沉淀演变而成为含水的非晶质二氧化硅，具有多孔隙。可做绝热材料，多孔陶瓷等。

　　21、长石类原料分为哪几类？在陶瓷生产中有何意义？

　　长石的种类：

　　钾长石K2O?Al2O3?6SiO2；

　　钠长石Na2O?Al2O3?6SiO2；

　　钙长石CaO?Al2O3?2SiO2；钡长石BaO?Al2O3?2SiO2长石的作用

　　(1)

　　长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，是坯料中碱金属氧化物（K2O，Na2O）的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度。

　　(2)熔融后的长石熔体能溶解部分高岭土分解产物和石英颗粒，促进莫来石晶体的形成和长大，提高瓷体的机械强度和化学稳定性。

　　(3)

　　长石熔体能填充于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙。冷却后的长石熔体，构成了瓷的玻璃基质，-可编辑修改-。增加了透明度，并有助于瓷坯的力学强度和电气性能的提高。

　　(4)在釉料中长石是主要熔剂。

　　(5)长石作为瘠性原料，在生坯中还可以缩短坯体干燥时间、减少坯体的干燥收缩利变形等。

　　22、钾长石和钠长石的性能比较；

　　(1)钾长石的熔融温度（1130~1450℃）不是太高，且其熔融温度范围宽。高温下钾长石熔体的粘度很大，且随着温度的增高其粘度降低的较慢，在陶瓷生产中有利于烧成控制和防止变形。

　　(2)钠长石的开始熔融温度比钾长石低1120~1250℃，其熔化时没有新的晶相产生，液相的组成和未熔长石的组成相似，即液相很稳定，但形成的液相粘度较低。钠长石的熔融范围较窄，且其粘度随温度的升高而降低的速度较快，因而在烧成过程中易引起产品的变形。但钠长石在高温时对石英、粘土、莫来石的熔解却最快，熔解度也最大，以之配合釉料是非常合适的。也有人认为钠长石的熔融温度低、粘度小，助熔作用更为良好，有利于提高瓷坯的瓷化程度和半透明性，关键在于控制好快成制度，根据具体要求制订出适宜的升温曲线。

　　23、硅灰石、透辉石、叶腊石（比较说明）作为陶瓷快速烧成原料的特点；

　　-可编辑修改-。硅灰石本身不含有机物和结合水，干燥收缩和烧成收缩很小，平均收缩一般在0.5%以下，因此可减少坯体烧后的弯曲变形。其热膨胀系数也小（6.7×10-6/℃）,因此易与釉结合，产品热稳定性好，适宜于快速烧成。烧成后，瓷坯中的针状硅灰石晶体交叉排列成网状，使制品的机械强度提高，同时形成含碱土金属氧化物较多的玻璃相，其吸湿膨胀也小，可用来制造釉面砖、日用陶瓷、低损耗无线电陶瓷等。也有用来生产卫生陶瓷、磨具、火花塞。

　　透辉石也用作陶瓷低温快速烧成的原料，尤其在釉面砖生产中得到了广泛应用。原因之一是它本身不具多晶转变，没有多晶转变时所带来的体积效应；其二是透辉石本身不含有机物和结构水等挥发性组分，故可快速升温；其三是透灰石是瘠性料，干燥收缩和烧成收缩都较小；其四是透灰石的膨胀系数不大（250～800℃时为7.5×10－6/℃），且随温度的升高而呈直线性变化，也有利于快速烧成；其五是从透灰石中引入钙、镁组分，构成了硅－铝－钙－镁为主要成分的低共熔体系，可大为降低烧成温度。另外，透灰石也用于配制釉料，由于钙镁玻璃的高温粘度低，对釉面光泽和平整度都有改善。

　　叶蜡石化学通式为A12O3?4SiO2?H2O，含较少的结晶水，但无可塑性，加热至500~800℃脱水缓慢，总收缩不大，且膨胀系数较小，基本上是呈直线性的，具有良好的热稳定性-可编辑修改-。和很小的湿膨胀，宜用于配制快速烧成的陶瓷坯料，是制造要求尺寸准确或热稳定性好的制品的优良原料。

　　24、滑石原料的特点，为什么在使用前需要煅烧？

　　滑石由天然的含水层状硅酸镁矿物组成，其化学式为

　　3MgO·4SiO2·H2O，晶体结构式是Mg3[Si4O10](OH)2，常含有铁、铝、锰、钙等杂质。滑石属2：1型层状结构硅酸盐矿物，其晶体结构与叶蜡石十分相似。由于滑石多为层状结构，破碎时易呈层状颗粒并较软，不易粉碎。在陶瓷制品成型过程中极易趋于定向排列，导致干燥、烧成时产生各向异性收缩，往往引起制品开裂，故在使用前需将其预烧，以破坏其层状结构，避免定向排列，降低收缩，减少制品开裂，同时也有利于粉磨。煅烧温度为1200～1410℃。

　　25、氧化铝有哪些晶型？为什么要对工业氧化铝进行预烧？

　　晶型：α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3工业氧化铝以γ-Al2O3为主，其次是α-Al2O3和少量的β-

　　Al2O3，所含杂质主要是SiO2、Fe2O3、Na2O。由于α-Al2O3具有熔点高、硬度大、耐化学腐蚀、优良的介电性能，是氧化铝各种晶型中最稳定的，是非常好的陶瓷原料，而β-

　　Al2O3是一种不稳定的化合物，加热时会分解出Na2O和α-Al2O3，γ-Al2O3是低温Al2O3，在高温时不稳定，在900-1500℃范围内不可逆转地转化为α-Al2O3，并伴有体积收缩。为减少陶瓷坯体的烧成收缩，在使用前需将其预烧，-可编辑修改-。使γ-Al2O3转化为α-Al2O3，去除所含的Na2O杂质，提高原料纯度，改善产品性能。

　　26、氧化锆有哪些晶型？各种晶型之间的相互转变有何特征？

　　ZrO2有三种晶型，常温下为单斜晶系，密度5.68g/cm；在约1170℃以上转化为四方晶系，密度6.10g/cm；更高温度下转变为立方晶系，密度6.27g/cm，这种转变是可逆的，且单斜相与四方相之间的转变伴随有7％左右的体积变化。加热时由单斜ZrO2转变为四方ZrO2，体积收缩，冷却时由四方ZrO2转变为单斜ZrO2，体积膨胀。但这种收缩与膨胀并不发生在同一温度，前者约在1200℃，后者约在1000℃，伴随着晶型转变，有热效应产生。

　　1170℃，收缩2370℃2715℃

　　单斜相

　　四方相

　　立方相

　　液相

　　1000℃，膨胀

　　33327、简述碳化硅原料的晶型及物理性能；

　　SiC为共价键化合物，属金刚石型结构，有多种变体。最常见的SiC晶型有α-SiC、6H-SiC、15R-SiC、4H-SiC和β-SiC型。H和R代表六方或斜方六面型式，H和R之前的数字表示沿c轴重复周期的层数。由于所含杂质不同，SiC有绿色、灰色和墨绿色等几种。

　　SiC具有稳定的晶体结构和化学特性，没有熔点，以及-可编辑修改-。非常高的硬度、高的导热性、负的温度系数和较小的热膨胀系数等性能。

　　28、简述氮化硅原料的晶型及物理性能。

　　氮化硅（Si3N4）是共价键化合物，它有两种晶型，即α-Si3N4（颗粒状晶体）和β-Si3N4（长柱状或针状晶体），两者均属六方晶系。

　　在常压下，Si3N4没有熔点，而是于1870℃左右直接分解。氮化硅的热膨胀系数为2.35×10/K，它的导热系数大，为18.4W/(m·K)，同时具有高强度，因此其抗热震性十分优良，热疲劳性能也很好。室温电阻率为1.1×1Ω·cm，900℃时为5.7×1Ω·cm，介电常数为8.3，介质损耗为0.001~

　　0.1。Si3N4的化学稳定性很好，除不耐氢氟酸和浓NaOH侵蚀外，能耐所有的无机酸和某些碱液、熔融碱和盐的腐蚀。

　　氮化硅具有优良的抗氧化性能，抗氧化温度可高达1400℃，在1400℃以下的干燥氧化气氛中保持稳定，使用温度一般可达1300℃，而在中性或还原气氛中甚至可成功地应用到1800℃，在200℃的潮湿空气或800℃干燥空气中，氮化硅与氧反应形成SiO2的表面保护膜，阻碍Si3N4的继续氧化。

　　-可编辑修改--6146。第二章、粉体的制备与合成

　　1、解释什么是粉体颗粒、一次颗粒、二次颗粒、团聚？解

　　释团聚的原因。

　　粉体颗粒：指在物质的结构不发生改变的情况下，分散或细化得到的固态基本颗粒。

　　一次颗粒：指没有堆积、絮联等结构的最小单元的颗粒。

　　二次颗粒：指存在有在一定程度上团聚了的颗粒。

　　团聚：一次颗粒之间由于各种力的作用而聚集在一起称

　　为二次颗粒的现象。

　　团聚的原因：（1）分子间的范德华引力；（2）颗粒间的静电引力；（3）吸附水分产生的毛细管力；（4）颗粒间的磁引力；（5）颗粒表面不平滑引起的机械纠缠力。

　　2、粉体颗粒粒度的表示方法有哪些？并加以说明。

　　粒度：颗粒在空间范围所占大小的线性尺寸。

　　粒度的表示方法：体积直径，Stoke’s直径等。

　　体积直径：某种颗粒所具有的体积用同样体积的球来与之相当，这种球的直径，就代表该颗粒的大小，即体积直径。

　　斯托克斯径：也称为等沉降速度相当径，斯托克斯假设：当速度达到极限值时，在无限大范围的粘性流体中沉降的球体颗粒的阻力，完全由流体的粘滞力所致。这时可用下式表示沉降速度与球径的关系：

　　?stk?(?s??f)g18??D2stk-可编辑修改-。由此式确定的颗粒直径即为斯托克斯直径。

　　3、粉体颗粒粒度分布的表示方法有哪些？并加以说明。

　　粒度分布：分为频率分布和累积分布，常见的表达形式有粒度分布曲线、平均粒径、标准偏差、分布宽度等。

　　频率分布：表示与各个粒径相对应的粒子占全部颗粒的百分含量。

　　累积分布：表示小于或大于某一粒径的粒子占全部颗粒的百分含量，累积分布是频率分布的积分形式。

　　粒度分布曲线：包括累积分布曲线和频率分布曲线。

　　频率分布曲线

　　-可编辑修改-。累积分布曲线

　　4、粉体颗粒粒度测定分析的方法有哪些？并说明原理。

　　(1)筛分:按照开口直径逐渐降低的顺序将一系列筛网安装在一起，一次操作即可将不同粒度范围的颗粒及其所占的体积或重量百分比的测定完成。适合用于大于37um的颗粒的表征和分级。

　　(2)沉降法:沉降法测定颗粒尺寸是以Stoke’s方程为基础的。该方程表达了—球形颗粒在层流状态的流体中，自由下降速度与颗粒尺寸的关系。所测得的尺寸为等当stokeˊs直径。沉降法测定颗粒尺寸分布有增值法和累计法两种。依靠重力沉降的方法，一般只能测定＞100nm的颗粒尺寸，因此在用沉降法测定纳米粉体的颗粒时，需借助于离心沉降法。

　　(3)感应区法:感应区法分两种：电阻变化法和光学方法。电阻变化法用于快速测定电解质溶液里颗粒或液滴的粒-可编辑修改-。度，适合测定的颗粒直径范围是0.3到700um；光学原理测量颗粒的粒度，可以测定的粉体颗粒直径范围是0.3到100um。

　　(4)吸附方法:可以采用低温气体吸附和溶液吸附方法进行粒度测定。它得到的是粉体的总的表面积，可以根据粉体的总表面积来计算平均颗粒尺寸(假定颗粒的形状和气孔数)。

　　(5)X射线小角度散射法:小角度X射线是指X射线衍射中倒易点阵原点附近的相干散射现象。散射角ε大约为十分之几度到几度的数量级。可测的颗粒尺寸为几纳米到几十纳米。

　　(6)X射线衍射线线宽法:X射线衍射线线宽法测定的是微细晶粒尺寸。同时，这种方法不仅可用于分散颗粒的测定，也可用于晶粒极细的纳米陶瓷的晶粒大小的测定。衍射线宽度与晶粒度的关系可由谢乐公式表示，谢乐公式的适用范围是微晶的尺寸在1－100nm之间。

　　(7)光学显微镜法:可以将显微镜下的微区照片按一定比例放大来测量颗粒尺寸；也可以将图象传输到一个图象处理系统进行半自动或全自动统计计数。光学显微镜测定的颗粒尺寸范围一般大于0.25um。

　　(8)透射电子显微镜(TEM):需做成薄片（500nm）或加工成100nm宽的条带，其分辨率大约为3nm。

　　-可编辑修改-。(9)扫描电子显微镜(SEM):其分辨率大约为10nm。

　　5、粉体颗粒的化学表征方法有哪些？

　　粉体化学成分确定:(1)分析化学方法；(2)X射线荧光技术(XRF)；(3)质谱(MS)；(4)中子激活分析(neutronactivationanalysis)；(5)电子微探针(EPMA)；(6)离子微探针(IPMA)；探针技术在样品内的穿透深度大约是1?m。

　　表面化学成分：(1)X射线质子发射谱(XPS)或化学分析电子谱(ESCA)；(2)俄歇电子谱(AES)；(3)二次离子质谱

　　(SIMS)；(4)扫描俄歇电子显微镜(SAM)；表面分析要求电子束或离子束在样品内的传统深度小于200nm。

　　粉体颗粒晶态的表征：(1)X射线衍射法(XRD)：基本原理是利用X射线在晶体中的衍射现象必须满足布拉格(Bragg)公式：nλ=2dsinθ

　　具体的X射线衍射方法有劳厄法、转晶法、粉末法、衍射仪法等，其中常用于纳米陶瓷的方法为粉末法和衍射仪法。

　　(2)电子衍射法(E1ectronDiffraction)

　　电子衍射法与X射线法原理相同，遵循劳厄方程或布拉格方程所规定的衍射条件和几何关系。电子衍射法包括以下几种：选区电子衍射、微束电于衍射、高分辨电子衍射、高分散性电子衍射、会聚束电子衍射等。

　　-可编辑修改-。6、粉碎的定义及分类，并加以说明。

　　粉碎：用机械的方法使固体物质由大块碎解为小块或细粉的操作过程的统称。

　　粉碎的分类：破碎（粗碎、中碎、细碎）和粉磨（粗磨、细磨、超细磨）。

　　破碎：固体由大块破裂成小块的操作称为破碎。

　　粉磨：固体由小块碎裂为细粉的操作称为粉磨。

　　7、常用的粉碎方法有哪些？画出三种粉碎流程图。

　　常用的粉碎方法：压碎、击碎、磨碎、劈碎、剪碎。

　　粉碎流程原料粉碎产品原料粉碎开流式产品间歇粉碎原料粉碎循环料圈流式分级产品

　　8、机械法制粉的主要方法有哪些？并说明原理。

　　机械法制粉的主要方法:机械冲击式粉碎（破碎）（鄂式-可编辑修改-。破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机、轮碾机）；球磨粉碎；行星式研磨；振动粉碎；行星式振动粉碎；雷蒙磨粉碎；气流粉碎；搅拌磨粉碎；胶体磨粉碎；高能球磨粉碎。

　　9、影响球磨机粉碎效率的主要因素有哪些？

　　（1）球磨机的转速；（2）研磨体的比重、大小及形状；

　　（3）球磨方式（球磨方式有湿法和干法两种）；（4）料、球、水的比例；（5）装料方式；（6）球磨机直径；（7）球磨机内衬的材质。

　　10、化学法合成粉体的主要方法有哪些？并说明原理。

　　化学法合成粉体的主要方法：固相法（热分解反应法、化合反应法、氧化还原法）；液相法（沉淀法：直接沉淀法、均匀沉淀法、共沉淀法；醇盐水解法；溶胶－凝胶法；溶剂蒸发法：冰冻干燥法、喷雾干燥法、喷雾热解法）；气相法（蒸发-凝聚法、气相化学反应法）。

　　-可编辑修改-。11、画出醇盐水解法制备超微粉体的工艺流程图。

　　-可编辑修改-。第三章、坯体和釉料的配料计算

　　1、坯料组成的表示方法有哪些？并解释。

　　坯料组成的表示方法：（1）配料比表示法

　　：属最常见方法，直接列出每种原料的百分比。优点：具体反映原料的名称和数量，便于直接进行生产和试验。

　　缺点：各工厂所用及各地所产原料成分和性质不相同；或即使是同种原料，只要成分不同，配料比例也须作相应变更；无法进行相互比较和直接引用。

　　（2）矿物组成（示性组成）表示法：把天然原料中所含的同类矿物含量合并在一起用粘土、石英、长石三种矿物的重量百分比表示坯体的组成。优点：用此法进行配料计算时比较方便。缺点：矿物种类很多，性质有所差异。它们在坯料中的作用也有差别。因此用此方法只能粗略的反映一些情况。

　　（3）化学组成表示法方法：

　　根据化学全分析的结果，用各种氧化物及灼烧减量的重量百分比反映坯和釉料的成分。优点：利用这些数据可以初步判断坯，釉的一些基本性质；用原料的化学组成可以计算出符合既定组成的配方。缺点：原料和产品中这些氧化物不是单独和孤立存在的，它们之间的关系和反应情况比较复杂。因此此方法有局限性。（4）实验公式(赛格式)表示法：以各种氧化物的摩尔数的比例来表示。先根据坯和釉的化学组成计算出各氧化物-可编辑修改-。的分子式；再按照碱性氧化物、中性氧化物和酸性氧化物的顺序列出它们的分子数。这种表示法称为坯式或釉式。坯料的实验式中取中性氧化物的摩尔数为之和c为１。

　　釉料的实验式中取碱性氧化物的摩尔数为之和a+b为１

　　（5）分子式表示法：用分子式表示其组成。电子工业用的陶瓷常用。

　　2、说明主要氧化物在坯料中的作用。

　　SiO2：主要由石英引入，也可由粘土，长石引入。是成瓷的主要成分。部分SiO2与Al2O3在高温下生成莫来石；部分SiO2以残余石英形式存在，这是构成瓷体的骨架，提供瓷体的机械强度；部分SiO2与碱性氧化物在高温下形成玻璃体，使坯体呈半透明性。注意：SiO2含量高，热稳定性差，易于炸裂。工艺过程不易控制。

　　Al2O3：主要由粘土，长石引入，成瓷的主要成分。一部分存在于莫来石晶体中，另一部分熔于熔体中以玻璃相存在。

　　相对提高Al2O3含量，可提高白度，热稳定性，化学稳定性和机械强度。艺过程：Al2O3含量高，烧成温度高；Al2O3含量低，烧成时易变形。

　　K2O、Na2O：主要由长石（瓷土）引入。与Al2O3SiO2形成玻璃相。助熔作用，K2O、Na2O含量过高（>５％），急剧降低烧成温度，热稳定性大大降低，一般控制含量在５％以下。可提高白度。

　　-可编辑修改-。3、简述制定坯料配方的主要原则。

　　（1）产品的物理化学性质以及使用性能要求是考虑坯料组成的主要依据；如日用瓷要求产品有一定的白度和透明度，釉面光泽要好。而电瓷要有较高的力学强度和电气绝缘性。釉面砖则应规格一致，釉面光滑平整并有一定的吸水率等。因此在设计配方时，一定要考虑各类陶瓷材料的基本性能要求。

　　（2）在拟定配方时可采用一些工厂或研究单位积累的经验和数据，这样可节省时间，有助于提高效率。例如各类陶瓷材料和产品都有自己的经验组成范围。前人还总结了原料对坯料性质的影响关系，无论是定性的说明或定量的数据都值得参考。由于原料性质的差异和生产条件的不同，则不应机械地搬用。

　　（3）了解各种原料对产品性质的影响是配料的基础。陶瓷是多组分材料，每种坯料中都含有多种原料，有的原料构成产品的主晶相，有的是玻璃相的主要来源，还有少量的添加物可以调节产品的性质。采用多种原料的配方有利于控制产品的性能，制造稳定的材料。

　　（4）配方应满足生产工艺的要求。具体来说，坯料应能适应成形、干燥与烧成的要求。坯料要求组成和性能稳定，要求成形性能、干燥性能（干坯强度、干燥收缩）和烧成性能（烧结温度、烧结温度范围等）要好。

　　-可编辑修改-。(5)采用的原料希望来源丰富、性能稳定、运输方便、价格低廉，还应强调就地取材、量材使用、物尽其用。这些都是生产优质、低成本产品的基本条件。

　　4、简述确定配方的步骤。

　　(1)了解所用的原料的化学组成、矿物组成、颗粒组成、物理性质以及工艺性能；

　　(2)了解产品的质量要求，性能要求；

　　(3)进行配料计算；

　　(4)对配方进行实验（实验室阶段，中试阶段，半工业化生产，大批量生产）；

　　(5)据实验结果确定配方。

　　5、某瓷胎实验式为：

　　0.086K2O0.120Na2O0.978Al2O34.15SiO20.082CaO0.022Fe2O30.030MgO

　　试计算瓷胎的化学组成。

　　（1）计算各氧化物的质量及总和；

　　（2）计算各氧化物所占质量百分数（即各氧化物化学组成）。

　　6、某厂坯料的重量百分比与原料的化学组成如下，求坯料实验式。

　　-可编辑修改-。界牌泥65％

　　、长石28%、石英7％。

　　各原料的化学组成如下：

　　原料名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKNaOIL总计界牌泥

　　59.0529.420.510.280.140.4010.45100.30长石

　　63.8420.320.230.380.5514.490.26100.10石英

　　98.750.250.130.150.24－0.1399.65（1）将原料换算为不含烧失量的百分组成，列表计算结果；

　　（2）计算各原料中氧化物的含量，同种氧化物相加计算出氧化物含量，并转化为摩尔数。

　　（3）计算各氧化物的摩尔数值：各氧化物摩尔数除以中性氧化物摩尔数的总和，得到一套以中性氧化物为1的各氧化物的数值。

　　（4）将各氧化物的摩尔数值按RO·R2O3·RO2的顺序排列为实验式。

　　7、已知釉式与使用原料如下，计算配料量。

　　0.107K2O0.672CaO1.0Al2O310.00SiO20.221MgO钾长石：0.98K2O0.98Al2O310.00SiO20.02CaO方解石：CaCO3-可编辑修改-。菱镁矿：MgCO3高岭土：Al2O3·2.19SiO2·1.82H2O石

　　英：SiO2（1）各原料的化学组成转成实验式（题目已直接给出）量；

　　（2）依据釉式的不同氧化物的摩尔数，采用逐项满足的原则，用各原料消除不同氧化物；

　　（3）计算出各原料重量及重量百分比。

　　8、在陶瓷制品中釉料有何作用？陶瓷釉料分为哪些种类？

　　釉的作用：

　　（1）釉能够提高瓷体的表面光洁度；

　　（2）釉可提高瓷件的力学性能和热学性能；

　　（3）提高瓷件的电性能，如压电、介电和绝缘性能；

　　（4）改善瓷体的化学性能；

　　（5）使瓷件与金属之间形成牢固的结合；

　　（6）釉可以增加瓷器的美感，艺术釉还能够增加陶瓷制品的艺术附加

　　值，提高其艺术欣赏价值。

　　釉的分类按不同基准有不有的名称，一般可按坯体的种类、制造工艺、组成、性质、显微结构、用途进行分类，参见下表。

　　-可编辑修改-。分类的依据坯体的种类种类名称瓷器釉、炻器釉、陶器釉制釉料制作方法生料釉、熔块釉、挥发釉(食盐釉)、自释釉、渗彩釉造烧成温度低温釉(<1120oC)、中温釉(1120?1300oC)、高温釉(>1300oC)；易熔釉、难熔釉工慢速烧成釉、快速烧成釉艺烧釉速率一次烧成釉、二次烧成釉烧成方法主要熔剂组成主要着色剂外观特性性质物理特性显微结构用途长石釉、石灰釉（石灰—碱釉、石灰—碱土釉）、锂釉、镁釉、锌釉、铅釉(纯铅釉、铅硼釉、铅碱釉、铅碱土釉)、无铅釉(碱釉、碱土釉、碱硼釉、碱土硼釉)铜红釉、镉硒红釉、铁红釉、铁青釉、玛瑙红釉透明釉、乳浊釉、虹彩釉、无光釉、半无光釉、金属光泽釉、闪光釉、偏光釉、荧光釉（发光釉）、单色釉、多色釉、变色釉、结晶釉、金星釉、裂纹釉、纹理釉、水晶釉、抛光釉低膨胀釉、半导体釉、耐磨釉、抗菌釉玻璃态釉、析晶釉、结晶釉、分相釉装饰釉、粘接釉、丝网印花釉、商标釉、电瓷釉等9、釉与玻璃有何异同？产生的原因是什么？

　　具有与玻璃相似的物理化学性质：

　　(1)各向同性（折射率、弹性系数、硬度等在不同方向上具有同样数值）；

　　(2)由固态到液态或相反的变化是一个渐变的过程，无固定的熔点；

　　(3)具有光泽；

　　(4)硬度大；

　　(5)能抵抗酸和碱的侵蚀（氢氟酸和热碱除外）；

　　(6)质地致密，对液体和气体均呈不渗透性质。

　　具有和玻璃不同的特点：

　　-可编辑修改-。(1)釉不是单纯的硅酸盐，经常还含有硼酸盐、磷酸盐等。

　　(2)大多数釉中含有较多的Al2O3，而玻璃中Al2O3的含量相对较少。

　　(3)从釉层的显微结构上看，其结构中除了玻璃相外，还有少量的晶相和气泡。

　　(4)釉的熔融温度范围比玻璃要宽一些。

　　产生差异的原因：

　　配方不同；烧成制度不同；釉与坯体之间的扩散和反应。

　　10、影响熔融温度的因素主要有哪些？

　　主要与釉的化学组成、细度、混合均匀程度、烧成温度、烧成时间等有关。

　　（1）组成对釉熔融温度范围的影响主要取决于釉式中的SiO2、Al2O3和碱组分的含量和配比以及碱组分的种类。其中以熔剂的种类和配比影响最大。

　　提高熔融温度范围的成份：Al2O3、RO2（SiO2、ZrO2）

　　降低熔融温度范围的成份：RO（软熔剂）、R2O（硬熔剂）

　　软熔剂RO：CaO、MgO、ZnO、BaO…

　　硬熔剂R2O：Li2O、Na2O、K2O、PbO、B2O3（2）釉料的颗粒细，混合得均匀，其熔融温度和始熔融-可编辑修改-。温度都相应越低。

　　（3）烧成时如温度不足或时间不足，则釉层熔融不良，光泽差，坯釉中间层形成不良；相反温度超过釉的成熟温度范围，会使坯料过多地熔入釉料，而使釉的膨胀系数小于坯，能使釉层产生剥釉现象，严重时使釉沸腾，造成釉泡、流釉或某些组分的挥发等缺陷。

　　11、如何获取釉的熔融温度？

　　实验方法、酸度系数法、熔融温度系数法。

　　（1）实验方法：把磨细的釉料制成3mm高的小圆柱体，用高温显微镜观察，当其受热至棱角变圆时的温度为始熔温度；当软化至与底盘面形成半球时的温度为熔融温度；其高度降至1/2半球高度时的温度称为流动点，亦称为釉的成熟温度（烧成温度）。

　　（2）酸度系数法

　　（C.A）

　　C.A＝（酸性氧化物mol数）/（碱性氧化物mol数）

　　RO2C.A?R2O?RO?3R2O3式中：RO2—

　　酸性氧化物mol数；

　　R2O、RO、R2O3—碱性氧化物mol数；

　　注意：Al2O3的mol数在含铅釉中按RO2计算；

　　B2O3的mol数在精陶釉中按R2O3计算；

　　-可编辑修改-。C.A＝1.4-2.5烧温度成＝1250-1450oC釉的性质(3)熔融温度系数法（K）K?a1wa1?a2wa2????aiwaib1wb1?b2wb2????biwbia1、a2?ai?易熔氧化物熔融温度系数；式中：b1、b2?bi?难熔氧化物熔融温度数；wa1、wa2?wai?易熔氧化物质量分数；wb1、wb2?wbi?难熔氧化物质量分数。12、为什么Fe2O3含量多用还原气氛烧成，TiO2多用氧化气氛烧成有利于白度的增加？

　　氧化铁含量偏多时，当氧化气氛烧成时，釉料中的Fe2O3在含碱量较低的玻璃相中熔解度很低，可析出胶态的Fe2O3使制品显黄色；当还原气氛烧成时，形成的FeO熔化在玻璃相中呈淡青色。

　　对含钛较高的料应避免用还原气氛烧成，否则部分TiO2会变成蓝色至紫色的Ti2O3，形成色差，还可能形成黑色2FeO·Ti2O3尖晶石和一系列铁钛混合晶体，从而呈色加深。-可编辑修改-。所以TiO2含量多时，用氧化气氛烧成，有利于白度的增加。

　　13、什么是白度？提高白度的方法有哪些？

　　白度：利用白度仪测定釉面对白光的反射量与化学纯的氧化镁对白光的反射量二者之比，即为试样的白度。

　　增加白度的方法：（1）降低釉中着色氧化物的含量；

　　（2）加入适量的磷酸盐、滑石等原料；(3)在烧成中，应控制烧成气氛，同时还要防止碳的沉积。

　　14、说明主要氧化物在釉料中的作用。

　　（1）SiO2：釉玻璃的主体（50％以上），提高釉的熔融温度和粘度，赋予釉高的力学强度，良好的热稳定性、化学稳定性，高的白度和透明度。

　　（2）Al2O3：网络中间体，在釉中的作用类似于SiO2，但是提高熔融温度和高温粘度的能力更强。

　　光泽釉（釉式）中Al2O3/SiO2＝1:6-10无光釉（釉式）中Al2O3/SiO2＝1:3-4（3）CaO：釉中是主要熔剂，在Sk4温度以上，它可以降低釉的粘度，提高釉的流动性和釉面光泽度，对有些色釉可增强釉的着色能力（如铬锡红釉），一般其用量不超过18%，过多会使釉结晶，形成无光釉。CaO与碱金属氧化物相比，能增加釉的抗折强度和硬度，降低釉的膨胀系数，能提高釉的化学稳定性。另外，CaO可改善坯釉结合性。配料中常采用石灰石，其密度小，能增强釉的悬浮性。

　　-可编辑修改-。（4）MgO：釉中是主要熔剂，高温性质及对釉面性能的作用与CaO类似。特点是由滑石引入时具有乳浊作用，特别是在与锆英石共同引入时。

　　（5）Li2O、Na2O、K2O：都是强熔剂，降低熔融温度和高温粘度，降低化学稳定性和力学强度。助熔能力：Li2O>Na2O>K2O。

　　Li2O在无铅釉中使用可使釉的热膨胀系数降低，光泽度

　　高，强度和耐酸性有一定的提高。

　　Na2O降低弹性和抗张强度，提高热膨胀系数，光泽度差。

　　K2O常由钾长石引入，比钠长石熔融温度范围宽，粘度大，其它性能都优于钠长石，但用量也不能太大。

　　（6）ZnO：

　　少量（2％左右）降低成熟温度，加宽成熟温度范围，改善釉

　　的力学性能，提高釉的光泽度和白度（乳浊作用）。在结晶釉和大红釉也有重要的作用。

　　（7）PbO：最强的熔剂。硅酸铅玻璃折射率高，光泽度高。适量的引入与碱金属氧化物相比可以降低高温粘度，加宽熔融范围；提高强度、光泽度和弹性；降低热膨胀系数。在低温釉中大量使用，釉的强度和热稳定性降低。

　　（8）B2O3：强熔剂，降低釉的熔融温度，温度升高粘度降低大，有利于釉面的铺展，提高釉玻璃的折射率（光泽度），适量加入可以降低热膨胀系数，提高化学稳定性。过量导致釉的各种性能变差。1000oC以上易挥发。

　　-可编辑修改-。（9）BaO：助熔剂，少量引入可以提高釉的光泽度和力学强度，代替CaO和ZnO能提高釉的弹性。

　　（10）SrO：助熔剂，具有BaO所有的优点。在改善坯釉适应性、提高釉面硬度、加宽石灰釉的烧成范围等方面都有很好作用。

　　（11）骨灰、瓷粉、乳浊剂、色料等

　　骨灰：可提高光泽度，促进釉料分相，提高白度。

　　瓷粉：取代长石调节釉料，可提高釉的熔融温度，降低釉的高温粘度。减少釉面针孔，提高白度。

　　乳浊剂：SnO2、TiO2、ZrO2、ZrSiO4、锑化物、磷酸盐。着色剂：Mn、Cr、Co、Fe、Ni、Cu、V、Pr等的氧化物、化合物或合成颜料。

　　15、简述制定釉料配方的主要原则。

　　（1）满足制品对釉面的性能要求

　　日用瓷、强地砖、卫生洁具、电瓷等。

　　（2）釉的成熟温度在坯的烧成范围之内

　　一次烧成釉，始熔温度应高，成熟范围应宽。避免干釉和起泡。二次烧成釉，生釉的粘附性要强。

　　（3）坯釉的热膨胀系数及弹性模量相适应

　　要求：?釉

　　（略小于

　　微正釉

　　受压应力）；E釉

　　（釉有较大的弹性，对机械应力、热应力的适应能力强）

　　-可编辑修改-。（4）坯釉的化学组成相适应

　　坯釉的化学组成一般应有一定的差别，常用C.A控制。

　　瓷坯C.A＝1-2<瓷釉C.A＝1.8-2.5陶坯C.A＝1.2-1.3<陶釉C.A＝1.5-2.5（5）合理选择原料

　　既要保正生产工艺性能和釉面质量，又要经济合理。

　　MgO由滑石、白云石、菱镁矿

　　、MgO引入效果差别很大。

　　PbO通常由铅丹引入，不用碱式碳酸铅。

　　Al2O3通常由长石引入，不用粘土。

　　16、简述制备熔块的原因及配制熔块的原则。

　　制备熔块的原因：配制低温釉必须引入含有铅、硼的氧化物或化合物，而这些物质大多是有毒或溶于水的，直接使用可能

　　导致工人中毒或坯釉化学组成发生变化。此外经过一次熔制后，使难熔原料变得易熔，使釉料均匀釉面质量提高。

　　配制熔块的原则：

　　（1）(RO2+R2O3)/(R2O+RO)=1:1～3:1保证适当的融化温度；

　　（2）Al2O3<0.2mol否则高温粘度大，熔化困难不易均匀，且熔化温度较高，会导致碱性物的挥发损失大。

　　（3）（R2O/RO）<1，按比例制成熔块，可难溶或不溶于水。

　　-可编辑修改-。（4）(SiO2/B2O3)>2，因硼盐的溶解度较大，提高氧化硅含量可降低其溶解度。

　　（5）所有的溶于水的化合物都加入熔块。

　　17、简述确定配方的步骤。

　　（1）掌握必要的资料

　　（A）坯料的化学和物理性质：组成、?、加热过程的物理化学变化、烧成温度范围和气氛等；

　　（B）釉的性能要求：光学、力学、电学、热学和化学稳定性等；

　　（C）制釉原料的化学组成、纯度、细度及工艺性能；

　　（D）燃料种类、烧成方法和烧成气氛等。

　　（2）釉料配方的确定方法

　　（A）借助成功的经验：根据制品的种类特点，查阅资料参考成功的配方，结合可选用原料的组成和性能，生产厂的生产工艺条件，通过计算、调整、试验、性能测试等环节，最后得出各方面性能满意同时又经济合理的最优配方。

　　（B）借助三元系统相图；

　　（C）利用釉的组成－温度图；

　　（D）参考测温锥的组成进行配方。

　　18、掌握熔块釉的计算方法。试计算下列釉式的的配料量。

　　-可编辑修改-。（1）分析釉的组成，含铅、硼必须采用熔块釉。

　　（2）按釉式和原料组成计算各原料的配比

　　（3）确定熔块的配方

　　（4）计算熔块的釉式和“mol量”，用熔块规则检验是否合理。

　　（5）计算熔块的料方。

　　（熔制熔块用）

　　（6）把熔块当做一种原料进行配方计算。

　　19、釉料加热时有哪些变化？并说明。

　　(1)原料的分解

　　包括碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐及氧化物的分解和原料中吸附水、结晶水的排出。（釉用原料如粘土脱水，有机物挥发，碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、硼砂、硼酸、石灰石、方解石等分解）。

　　(2)化合与固相反应

　　温度升高时，易熔氧化物同Al2O3和SiO2等发生反应，形成了新的共熔物，碱土金属碳酸盐与石英形成硅酸盐：

　　Na2CO3与SiO2在500℃以下生成Na2SiO3；CaCO3与SiO2形成CaSiO3；CaCO3与高岭土小于800℃生成CaO?Al2O3，大于800℃生成CaSiO3；PbO与SiO2在600℃～700℃生成-可编辑修改-

推荐访问:陶瓷发展的三大突破 三大 陶瓷 突破