陶瓷燒成工藝原理

1、第四節(jié) 燒成制度及其確定燒成制度構(gòu)成：溫度制度燒成制度構(gòu)成：溫度制度 氣氛制度氣氛制度 壓力制度壓力制度一、燒成制度確定的依據(jù)一、燒成制度確定的依據(jù)(一一)、根據(jù)坯料在加熱過程中的性狀變化、根據(jù)坯料在加熱過程中的性狀變化1、根據(jù)坯料系統(tǒng)有關的相圖，可初步估計坯體燒結(jié)溫度的、根據(jù)坯料系統(tǒng)有關的相圖，可初步估計坯體燒結(jié)溫度的高低和燒結(jié)范圍的寬窄。高低和燒結(jié)范圍的寬窄。例如：例如：K2O-Al2O3-SiO2系統(tǒng)中的低共熔點低系統(tǒng)中的低共熔點低(985 20 )MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)中的低共熔點高系統(tǒng)中的低共熔點高(1355 )鉀長石質(zhì)坯體：液相數(shù)隨溫度升高增加緩慢，液相高溫鉀長石質(zhì)坯體：

2、液相數(shù)隨溫度升高增加緩慢，液相高溫粘度較大，燒成范圍粘度較大，燒成范圍50-60，最高燒成溫度可接近燒，最高燒成溫度可接近燒成范圍的上限溫度成范圍的上限溫度T3。滑石瓷中液相隨溫度升高迅速增多，燒成范圍滑石瓷中液相隨溫度升高迅速增多，燒成范圍10-20之間，最高燒成溫度偏于下限溫度之間，最高燒成溫度偏于下限溫度T2。 圖圖1 粘土加熱過程氣孔率和收縮率的變化粘土加熱過程氣孔率和收縮率的變化(P32)最高燒成溫度的確定：最高燒成溫度的確定：u 凡是高溫反應速度快（液相產(chǎn)生快）坯凡是高溫反應速度快（液相產(chǎn)生快）坯料料 燒成本身液相量高，液相粘度正溫燒成本身液相量高，液相粘度正溫效應高效應高制品易軟

3、化變形制品易軟化變形 T燒選擇燒選擇 T2T3范圍內(nèi)靠范圍內(nèi)靠T2一側(cè)。一側(cè)。u 凡是高溫反應速度慢（晶體產(chǎn)生速度慢，凡是高溫反應速度慢（晶體產(chǎn)生速度慢，數(shù)量少）的坯料數(shù)量少）的坯料液相量少，需加強高液相量少，需加強高溫反應，增加晶體的數(shù)量溫反應，增加晶體的數(shù)量應提高燒成應提高燒成溫度溫度 T燒選擇燒選擇 T2T3范圍內(nèi)靠范圍內(nèi)靠T3一側(cè)。一側(cè)。2、根據(jù)坯料的熱分析曲線，參照燒成各階段發(fā)、根據(jù)坯料的熱分析曲線，參照燒成各階段發(fā)生的變化來擬定燒成制度。課本生的變化來擬定燒成制度。課本P348 圖圖2 三成分陶瓷的三成分陶瓷的熱分析綜合圖譜熱分析綜合圖譜DTA-差熱曲線差熱曲線TE-已燒坯體熱膨已

4、燒坯體熱膨脹曲線脹曲線ITE-生坯的不可逆生坯的不可逆熱膨脹曲線熱膨脹曲線圖圖3 利用利用ITE及及TE曲線繪制的理論燒成曲線曲線繪制的理論燒成曲線圖圖4 利用利用DTA數(shù)據(jù)修改的燒成曲線數(shù)據(jù)修改的燒成曲線（二）坯體形狀、厚度和入窯水分（二）坯體形狀、厚度和入窯水分P349 同一組成的坯體，由于制品的形狀、厚度和同一組成的坯體，由于制品的形狀、厚度和入窯水分的不同，升溫速度和燒成周期都應有入窯水分的不同，升溫速度和燒成周期都應有所不同。所不同。（三）窯爐結(jié)構(gòu)、燃料性質(zhì)、裝窯密度（三）窯爐結(jié)構(gòu)、燃料性質(zhì)、裝窯密度 它們是能否使要求的燒成制度得以實現(xiàn)的重它們是能否使要求的燒成制度得以實現(xiàn)的重要因素

5、。要因素。（四）燒成方法（四）燒成方法P350一次燒成與二次燒成；一次燒成與二次燒成；常壓燒結(jié)與熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)的不同。常壓燒結(jié)與熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)的不同。總結(jié)：總結(jié)：（一）保溫時間及其長短確定：（一）保溫時間及其長短確定：u 中火保溫中火保溫進入進入950高火期之前，釉面開始封閉之高火期之前，釉面開始封閉之前，實行保溫前，實行保溫=令坯體氧化分解反應充分完成，分解令坯體氧化分解反應充分完成，分解氣體及時排離制品。氣體及時排離制品。u 高火保溫：一方面使物理化學變化更趨完全，使坯體高火保溫：一方面使物理化學變化更趨完全，使坯體具有足夠的液相量和適當?shù)木Я３叽纾硪环矫媸菇M具有足夠的液

6、相量和適當?shù)木Я３叽?，另一方面使組織結(jié)構(gòu)亦趨于均一。在生產(chǎn)實踐中，適當?shù)亟档蜔煽椊Y(jié)構(gòu)亦趨于均一。在生產(chǎn)實踐中，適當?shù)亟档蜔蓽囟?，通過一定的保溫時間以完成燒結(jié)作用，常能保溫度，通過一定的保溫時間以完成燒結(jié)作用，常能保證產(chǎn)品質(zhì)量均勻和燒成損失減少。但保溫時間過長則證產(chǎn)品質(zhì)量均勻和燒成損失減少。但保溫時間過長則晶粒溶解，不利于坯中形成堅強的骨架，會導致機械晶粒溶解，不利于坯中形成堅強的骨架，會導致機械性能的降低。對于特種陶瓷來說，過長的保溫會使晶性能的降低。對于特種陶瓷來說，過長的保溫會使晶體過分長大或發(fā)生二次重結(jié)晶，故保溫時間要求適當。體過分長大或發(fā)生二次重結(jié)晶，故保溫時間要求適當。P340最

7、后一段：最后一段：總結(jié)：總結(jié)：燒成升降溫速度的確定：燒成升降溫速度的確定：a、低火期及氧化分解期，應適當控制升溫速度、低火期及氧化分解期，應適當控制升溫速度=防止大量氣體排出的沖擊力，防止熱應力防止大量氣體排出的沖擊力，防止熱應力的破壞作用。的破壞作用。b、高火期應控制升溫速度，否則、高火期應控制升溫速度，否則=液相產(chǎn)生太液相產(chǎn)生太快快=液相燒結(jié)過程的收縮與不均勻收縮應力液相燒結(jié)過程的收縮與不均勻收縮應力太大太大=導致變形開裂導致變形開裂 總結(jié)：總結(jié)：C、冷卻速度：、冷卻速度：（1）冷卻的高溫階段仍有高火保溫作用，要快速冷卻，否則）冷卻的高溫階段仍有高火保溫作用，要快速冷卻，否則=小小晶粒溶解

8、，骨架作用晶粒溶解，骨架作用，過飽和析晶，過飽和析晶，晶核數(shù)量，晶核數(shù)量 ，重結(jié)晶增，重結(jié)晶增長，晶粒長大。長，晶粒長大。=晶相晶相/液相液相，晶體尺寸，晶體尺寸，數(shù)量，數(shù)量=性能性能（2）冷卻高溫階段的二次氧化現(xiàn)象，由于未實行急冷造成坯釉中）冷卻高溫階段的二次氧化現(xiàn)象，由于未實行急冷造成坯釉中低價鐵（低價鐵（FeO或或FeOSiO2）又重新氧化為高價鐵，使制品泛黃）又重新氧化為高價鐵，使制品泛黃或青白泛陰黃。或青白泛陰黃。（3）冷卻階段）冷卻階段600以下，瓷坯中若有大量以下，瓷坯中若有大量ZrO2或或SiO2晶體，在其晶體，在其晶型轉(zhuǎn)化溫度附近急冷時會加大晶粒與周圍基質(zhì)間的膨脹系數(shù)晶型轉(zhuǎn)化

9、溫度附近急冷時會加大晶粒與周圍基質(zhì)間的膨脹系數(shù)差，使晶粒周圍產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應力，導致結(jié)構(gòu)裂紋的產(chǎn)生。差，使晶粒周圍產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應力，導致結(jié)構(gòu)裂紋的產(chǎn)生。（4）對厚型、大件產(chǎn)品，由于陶瓷本身為熱的不良導體，在）對厚型、大件產(chǎn)品，由于陶瓷本身為熱的不良導體，在Tg以以下（脆性狀態(tài)時），冷卻過快會導致制品外層承受內(nèi)層給予的下（脆性狀態(tài)時），冷卻過快會導致制品外層承受內(nèi)層給予的張應力張應力=制品易產(chǎn)生炸裂。制品易產(chǎn)生炸裂。 第五節(jié)第五節(jié) 低溫燒成與快速燒成低溫燒成與快速燒成一、概念一、概念l低溫燒成：一般來說，燒成溫度有較大幅低溫燒成：一般來說，燒成溫度有較大幅度降低，且產(chǎn)品性能與通常燒成的性能相度降低，且產(chǎn)品

10、性能與通常燒成的性能相近的燒成方法。近的燒成方法。l快速燒成：指的是產(chǎn)品性能無變化，而燒快速燒成：指的是產(chǎn)品性能無變化，而燒成時間大量縮短的燒成方法。成時間大量縮短的燒成方法。二、降低燒成溫度的措施二、降低燒成溫度的措施P352l調(diào)整坯、釉料組成調(diào)整坯、釉料組成l提高坯料細度提高坯料細度三、快速燒成的工藝措施三、快速燒成的工藝措施P352-353 第六節(jié)第六節(jié) 燒成新方法燒成新方法 P355-369l熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié) ：使坯體的成型和燒成同時完成的新：使坯體的成型和燒成同時完成的新工藝。工藝。 晶界滑移傳質(zhì)，擠壓蠕變傳質(zhì)晶界滑移傳質(zhì)，擠壓蠕變傳質(zhì)普通燒結(jié)中普通燒結(jié)中基本不存在的燒結(jié)機制?；静?/p>

11、存在的燒結(jié)機制。l熱等靜壓熱等靜壓l真空燒結(jié)真空燒結(jié) 第七節(jié)第七節(jié) 燒成的綜合性問題燒成的綜合性問題產(chǎn)品變形產(chǎn)生原因及克服措施產(chǎn)品變形產(chǎn)生原因及克服措施（一）變形原因：不均勻收縮及高溫蠕變（一）變形原因：不均勻收縮及高溫蠕變（二）不均勻收縮原因：（二）不均勻收縮原因：配方組成，有機物，層間水，熔劑等配方組成，有機物，層間水，熔劑等坯料（定向排列）坯料（定向排列）成型（應力）拱橋效應成型（應力）拱橋效應成型操作（泥團應力松弛期）外力作用時間成型操作（泥團應力松弛期）外力作用時間應力松應力松弛期弛期干燥溫度制度干燥溫度制度P314-318燒成和裝窯方法，窯具質(zhì)量，耐火度燒成和裝窯方法，窯具質(zhì)量，耐火度燒成時窯內(nèi)溫度場分布不均勻燒成時窯內(nèi)溫度場分布不