陶瓷烧成
第五章 烧结-1
2. 中温阶段（300～950℃）
• 任务：脱水、分解、氧化、晶型转变
• 结构水排除（高岭土） Al2O3 . 2SiO2 . 2H2O
Al2O3 . 2SiO2＋2H2O
• 碳酸盐分解
✓由原料中带入
✓分解反应
500～850℃
MgCO3
MgO＋CO2
CaCO3 850～1050℃CaO＋CO2
MgCO3 . CaCO3 730～950℃ CaO＋MgO＋2CO2
研究表明，较小的颗粒尺寸分布范围是获取高烧结密度的必要条件。
二、影响陶瓷材料烧结的工艺参数
（1）烧成温度对产品性能的影响
烧成温度是指陶瓷坯体烧成时获得最优性质时的相应温度，即操作 时的止火温度。
烧成温度的高低直接影响晶粒尺寸和数量。对固相扩散或液相重结 晶来说，提高烧成温度是有益的。然而过高的烧成温度对特瓷来说，会因总 体晶粒过大或少数晶粒猛增，破坏组织结构的均匀性，因而产品的机电性能 变差。
颗粒间由点接触转变为面接触，孔隙缩小，连通孔 隙变得封闭，并孤立分布。 ③ 小颗粒间率先出现晶界，晶界移动，晶粒长大。
2）烧结后期阶段 ① 孔隙的消除：晶界上的物质不断扩散到孔隙处， 使孔隙逐渐消除。 ② 晶粒长大：晶界移动，晶粒长大。
➢ 烧结的分类：
烧结
固相烧结（只有固相传质） 液相烧结（出现液相） 气相烧结（蒸汽压较高）
颗粒形状和液相体积含量对颗粒之间作用力的影响 只有在大量液相存在的情况下，才能使这些具有一定棱角形状 的陶瓷粉体之间形成较高的结合强度。
（4）颗粒尺寸分布对烧结的影响
颗粒尺寸分布对最终烧结样品密度的影响可以通过分析有关的动力学 过程来研究，即分析由不同尺寸分布的坯体内部，在烧结过程中“拉出气孔” （pore drag）和晶粒生长驱动力之间力的平衡作用。
陶瓷烧成
烧成：陶瓷坯体通过高温热处理，发生一系列物理化学变化，矿物组成、显微结构发生变化，最终得到具有某种特定要求的陶瓷制品的工艺过程。
一次烧成：成形、干燥或施釉后的生坯，在陶瓷窑内一次烧成陶瓷产品的工艺路线。
二次烧成：即先素烧后施釉，再釉烧的工艺路线。
分为低温素烧高温釉烧和高温素烧低温釉烧。
坯体加热过程中的物理化学变化:（1）低温阶段——常温～300℃排除干燥残余水分和吸附水,少量收缩或不收缩，气孔率、强度略有增加；基本无化学变化。
（2）氧化分解阶段——300～950℃1化学变化（1）氧化反应：碳素和有机物氧化,黄铁矿（FeS2）等有害物质氧化（2）分解反应：结构水排除;碳酸盐、硫酸盐分解（3）石英晶型转变2 物理变化：（1）重量减轻，气孔率提高，有一定的收缩；（2）有少量液相产生，后期强度有一定提高。
（3）高温阶段——950℃～烧成温度一化学反应1在1050℃以前，继续上述的氧化分解反应并排除结构水；2硫酸盐的分解和高价铁的还原与分解（在还原气氛下）；3形成大量液相和莫来石；→大量液相+一次莫来石生成+二次莫来石4新相的重结晶和坯体的烧结；晶粒长大，晶界移动，致密烧结。
二物理变化：气孔率降低，坯体收缩较大，强度提高，颜色变化。
（4）冷却阶段——烧成温度～室温烧成制度包括：温度制度（包括各阶段的升温速率、降温速率、最高烧成温度和保温时间）气氛制度（升温的高温阶段的气氛要求）（氧化、中性、还原）压力制度（对窑内压力的调节）注意：1坯体出现剧烈膨胀/收缩、化学反应、相变的温度区域——应缓慢升降温或适当保温2坯体形状复杂，厚度大，规格尺寸大，入窑水分高——应缓慢升降温或适当保温3低铁高钛坯料（北方）常用氧化气氛烧成；4高铁低钛坯料（南方）常用还原气氛烧成5对于普通陶瓷产品冷却制度一般为：高温阶段应当快速冷却，低温阶段相对缓慢，晶型转变温度附近最慢。
陶瓷胎体的显微结构：晶相、玻璃相、气相。
长石质瓷显微结构中各相：1 莫来石（10-30%）2 玻璃相（40-65%）3 石英（10-25%）4.气孔工艺因素对显微结构的影响：（一）陶瓷原料及配比；（二）原料粉末的特征1、颗粒大小影响成瓷后晶粒尺寸：一般规律：细颗粒粉料制成的陶瓷晶粒小，且均匀。
陶瓷烧成过程及影响因素
陶瓷烧成过程及影响因素一。
低温阶段温度低于300℃，为干燥阶段，脱分子水；坯体质量减小，气孔率增大。
对气氛性质无要求二中温阶段温度介于300～950℃1．氧化反应：（1）碳素和有机质氧化；（2）黄铁矿（FeS2）等有害物质氧化。
2．分解反应：（1）结构水脱出；（2）碳酸盐分解；（3）硫酸盐分解3．石英相变和非晶相形成。
影响因素加强通风保持良好氧化气氛，控制升温速度，保证足够氧化反应时间，减少窑内温差。
三。
高温阶段1．氧化保温阶段温度大于950℃，各种反应彻底；2．强还原阶段CO浓度3%～5% 三价铁还原成二价铁之后与二氧化硅反应形成硅酸铁。
3．弱还原阶段非晶态（玻璃相）增多，出现偏高岭石===模来石+ SiO2（非晶态）影响因素，控制升温速度，控制气氛，减小窑内温差四。
高温保温阶段烧成温度下维持一段时间。
物理变化：结构更加均匀致密。
化学变化：液相量增多，晶体增多增大晶体扩散，固液分布均匀五。
冷却阶段液相结晶晶体过冷强度增大急冷（温度大于850℃）→缓冷（850～400℃）→终冷（室温）一次烧成和二次烧成对比一次烧成又称本烧，是经成型，干燥或施釉后的生坯，在烧成窑内一次烧成陶瓷制品的工艺路线。
特点：1 工艺流程简化；2 劳动生产率高；3 成本低，占地少；4 节约能源。
二次烧成是指经过成型干燥的生坯先在素烧池中素烧，即第一次烧成然后拣选施釉在进入釉烧窑内进行釉烧第二次烧成特点：1 避免气泡，增加釉面的白度和光泽度；2 因瓷坯有微孔，易上釉；3 素烧可增加坯体的强度，适应施釉、降低破损率；4 成品变形小，（因素烧已经收缩）；5 通过素检可降低次品率。
对批量大，工艺成熟质量要求不是很高的产品，可一次烧成，但一次烧成要求坯釉一起成熟，否则损失大，质量下降，应用二次烧成耐火材料的宏观性质1．气孔：开孔、闭孔和贯通孔；2．气孔率：体积百分比真气孔率Pt=（Vc+V o）/Vb×100%闭气孔率Pc= Vc/Vb×100%显气孔率Pa= V o /Vb×100%Vc---闭孔体积；Vo---开孔+贯通孔；Vb---材料总体积Pt= Pc+ Pa 3．密度（g/cm3）体积密度d=M/V视密度或表观密度da=M/（Vc+Vt）真密度dt=M/Vt Vc---闭孔体积；Vt---除气孔外的材料体积；V---总体积；M—质量4．吸水率（%）是指全部显气孔被水填满时，水的质量与干燥材料的质量之比。
陶瓷烧成的四个阶段
陶瓷烧成的四个阶段说起陶瓷烧成的那四个阶段，嘿，那可真是个手艺活儿，得细心又耐心，跟养花儿似的，得一步步来，急不得。
咱们今儿个就用大白话聊聊这陶瓷从泥巴到宝贝的变身过程，保证你听了心里头那个舒坦，跟吃了蜜似的。
首先啊，咱们得从“揉面”开始说起，不过这儿的“面”可不是咱们吃的那种，而是那湿乎乎、软绵绵的陶泥。
师傅们得把这泥巴当宝贝似的，又是揉又是捏，跟哄孩子似的温柔。
这第一步，就叫“成型”。
你看那师傅的手，跟有魔法似的，一会儿功夫，一块平平无奇的泥巴就变成了碗啊、壶啊的模样，活灵活现的，就像是从古代走来的物件儿，透着股子古朴劲儿。
成型之后，可不能直接扔炉子里烧啊，那不得成了焦炭嘛！得先让它“晾晾膘”，风干一下，这就是“干燥”阶段了。
这个阶段啊，得慢慢来，急不得，得让泥坯里的水分慢慢蒸发掉，就像咱们减肥一样，得循序渐进，不能一蹴而就。
泥坯干燥了，才能经得起炉火的考验，不然啊，一进炉子就裂开了，那前面的功夫可就白费了。
干燥好了，就该“上火”了——没错，就是进窑烧制。
这窑啊，就像是个大烤箱，里面热得跟蒸笼似的。
陶瓷坯子一进去，就得经受住高温的洗礼，从里到外都得熟透。
这个过程啊，叫“素烧”。
素烧的时候，窑里的火得烧得旺旺的，师傅们得守在旁边，眼睛都不带眨的，生怕出啥岔子。
素烧出来的陶瓷啊，虽然还是素白的，但已经变得坚硬结实了，就像咱们年轻人经历了社会的磨砺，变得更加成熟稳重了。
最后一步啊，就是“上色”了——不过陶瓷界可不这么叫，人家叫“釉烧”。
在素烧好的陶瓷上涂上一层釉料，再送进窑里烧一次。
这次烧啊，可不光是为了把釉料烧熟让它粘在陶瓷上那么简单了，还得让釉料和陶瓷融为一体呢！釉烧出来的陶瓷啊，那叫一个漂亮！釉面光滑如镜，色彩斑斓夺目，就像咱们精心打扮了一番去参加宴会似的，让人看了就挪不开眼。
这陶瓷烧成的四个阶段啊，就像咱们人生的四个阶段一样：从懵懂无知的孩童到青涩的少年再到成熟稳重的青年最后成为风华正茂的成年人。
陶瓷烧成技术
第三讲陶瓷烧成技术烧成是将陶瓷坯体在相应的窑炉中进行加热处理，使其发生一系列的物理化学变化，形成预期的矿物组成和显微结构，从而形成固定的外形并获得所要求性能的工序。
烧成时坯体将发生脱水、分解、化合等物理和化学变化，烧成后制品具有一定的机械强度及使用性能。
陶瓷烧成的窑炉主要有隧道窑、辊道窑、梭式窑等。
烧成时的温度制度、气氛制度、压力制度等与产品的质量有直接关系。
因此，烧成过程是陶瓷生产中重要的工序之一。
一、陶瓷坯体的烧成过程（一）烧成过程的阶段划分陶瓷坯体烧成时，根据不同温度区间的主要作用与主要变化反应可分为如下几个阶段（见表3-1）。
在整个烧成过程中，制品在窑内经历了不同的温度变化和气氛变化，既有氧化、分解、新的晶体生成等复杂的化学变化，也伴随有脱水、收缩、以及密度、颜色、强度与硬度的改变等物理变化。
并且这些变化总是相互交错地一起进行。
（二）影响坯体烧成时物理化学变化的主要因素影响坯体烧成时物理化学变化的主要因素主要有坯料的化学组成与矿物组成、坯料的物理状态等。
1．坯料的化学组成与矿物组成根据坯料的化学组成，可以推断坯体在烧成过程中产生膨胀或气泡的可能性，可以估计坯体的耐火度的高低，也可以推断坯体烧后的呈色等。
坯体在烧成过程中的物理化学变化与坯体的化学组成有关，但坯料的化学分析只能提供坯料性质的大致情况，不能完全说明问题的本质，因为化学分析是将泥料的化学组成用氧化物表示出来，实际上泥料的各种成分绝大部分不是以游离氧化物形式存在，而是各式各样的化合物。
更准确地说，坯体在烧成过程中的物理化学变化是取决于泥料的矿物组成。
例如高岭土和多水高岭土，它们的晶体结构基本相似，但在加热过程中的脱水反应是不相同的。
即使是同一氧化物，在两种不同的矿物组成中所起的作用也不一定相同，例如游离石英与黏土或长石中的氧化硅，其所起作用的性质就不一样。
同样是氧化硅，在以不同的晶态（石英、鳞石英、方石英）存在时，会表现出不同的特性。
陶瓷艺术的烧成方法
陶瓷艺术的烧成方法陶瓷品制作完成后，还要经过烧制才能最终成为成品。
那么，你知道陶艺的烧成方法有哪些吗?以下是有我为大家整理的，希望能帮到你。
陶瓷的烧成方法1、素烧法：表面不上釉的作品，直接烧成称为素烧。
素烧可以保留陶瓷作品上的手工痕迹，显现材质的自然和本质的美。
陶的素烧温度为900~1150℃。
瓷的素烧温度为1100~1310℃。
2、本烧法：陶瓷作品坯体表面上釉后，用高温一次性烧成，使坯体完全烧结，釉料完全融化，称为本烧。
烧成温度为1100~1350℃。
3、釉烧法：釉烧分两次烧成，陶瓷坯体经过一次素烧后再上釉，用低温二次烧成，使釉完全融化，烧成温度为900~1000℃。
4、氧化焰法：调整烟道阀门，保证窑内空气充足，定时添加燃料，使燃料在空气中彻底烧尽，由于窑炉氧气充足，则形成氧化焰气氛5、还原焰法：当温度加速升温至高温阶段，放低烟道阀门，使窑炉供养不足，炉内碳素增加，形成还原焰气氛。
6、乐烧法：乐烧采用二次烧成的工艺技术。
第一次素烧，温度为700~900℃。
再上釉，用低温二次烧成。
7、盐烧法：坯体在高温时，将氯化钠直接撒入在燃烧的窑炉中，氯化钠开始挥发，产生纳蒸气，这种纳蒸汽同陶瓷坯体表面的铝与硅产生反应，熔融成釉形成带有肌理的透明釉。
8、熏烧法：熏烧采用素烧和烟熏二次完成的工艺技术。
在素烧完成后再选用木屑、树枝、报纸等作燃料产生浓烟，通过坯体表面的缝隙使碳素附着于作品表面，形成自然的斑迹效果。
9、柴烧法：一种用木柴直接烧陶的方法。
因柴火直接在体坯上留下自然的“火痕”和木柴燃烧后的灰烬落在作品表面形成的“落灰釉”，使得作品色泽温润且有变化。
烧制陶瓷工艺流程烧制陶瓷的关键因素是：泥、釉、火。
为什么有些陶、瓷器会莫明其妙的出现裂纹呢?为什么有时甚至会掉皮釉呢?这不外是在一定温度条件下泥和釉的收缩系数又称膨胀系数不相一致的结果。
有时人们亦会对这种缺陷特意加以利用，传统的开片釉及现代陶艺的一些肌理追求就是利用釉和泥收缩系数不相一致的原理配制出来的。
八种陶瓷非遗烧制方法
八种陶瓷非遗烧制方法
1. 柴烧：使用木材作为燃料，烧制出的陶瓷作品具有独特的火痕和木灰痕迹，是传统陶瓷烧制方法之一。
2. 煤烧：使用煤炭作为燃料，烧制出的陶瓷作品具有明亮的釉色和较高的温度，是现代陶瓷生产中常用的烧制方法之一。
3. 气烧：使用气体作为燃料，如天然气、液化气等，烧制出的陶瓷作品具有温度高、烧成周期短、节省能源等优点，是现代陶瓷生产中常用的烧制方法之一。
4. 电烧：使用电能作为热源，通过电热元件将电能转化为热能，烧制出的陶瓷作品具有温度均匀、可控性强、环保等优点，是现代陶瓷生产中常用的烧制方法之一。
5. 柴窑烧：使用传统的柴窑进行烧制，这种烧制方法需要耗费大量的木材和人工，但是烧制出的陶瓷作品具有独特的风格和艺术价值。
6. 乐烧：是一种快速烧成的方法，通过控制气氛和温度，使陶瓷在短时间内达到烧结状态，具有独特的艺术效果。
7. 盐烧：使用盐作为助熔剂，在高温下与陶瓷材料反应，形成玻璃质层，具有独特的釉色和光泽。
8. 熏烧：使用熏烟作为燃料，烧制出的陶瓷作品具有独特的熏烟痕迹和香气，是传统陶瓷烧制方法之一。
(整理)陶瓷烧成与烧结
7 烧成与烧结7.1 烧成原理为制定合理的煅烧工艺，就必须对物料在烧成时所发生的物理化学变化的类型和规律有深入的了解。
但是物料烧成时的变化较所用的原料单独加热时更为复杂，许多反应是同时进行的。
一般而言，物料的烧成变化首先取决于物料的化学组成，正确的说是物料中的矿物组成。
使用不同的地区的原料，即使物料的化学组成相同，也不能得到完全相同的烧成性质。
其次，物料的烧成变化在很大程度上还取决于物料中各组分的物理状态，即粉碎细度、混合的均匀程度、物料的致密度等，因为物料的烧成是属于液相参与的烧结过程，因此物料的分散性和各组分的接触的密切程度直接影响固相反应、液相的生成和晶体的形成。
此外，烧成温度、时间和气氛条件对物料的烧成变化影响也很大。
要将这些复杂的因素在物料烧成过程中的变化上反映出来是困难的。
为研究方便本书以长石质陶瓷坯体为例进行讨论。
7.1.1 陶瓷坯体在烧成过程中的物理化学变化陶瓷坯体在烧成过程中一般经过低温阶段、氧化分解阶段和高温阶段。
1.低温阶段(由室温～300℃)坯料在窑内进行烧成时，首先是排除在干燥过程中尚未除去的残余水分。
这些残余水分主要是吸附水和少量的游离水，其量约为2～5%。
随着水分排除固体颗粒紧密靠拢，发生少量的收缩。
但这种收缩并不能完全填补水分所遗留的空间，因此物料的强度和气孔率都相应的增加。
在120～140℃之前，由于坯体内颗粒间尚有一定的孔隙，水分可以自由排出，可以迅速升温，随着温度进一步提高，坯体中毛细管逐渐变小，坯体内汽化加剧，使得开裂倾向增大。
例如，当加热至120℃时，一克水占有的水蒸气容积为：22.4×(1+120/273)/18=1.79(升)。
如果坯体中含有4～5%的游离水，则100克坯体的水蒸气体积达7.16--8.95升，相当于坯体体积的155倍。
这些水蒸气主要由坯体的边角部位排出。
为了保证水分排出不致使坯体开裂，在此阶段应注意均匀升温，速度要慢（大制品30℃/时，中小制品50～60℃/时），尤其是厚度和形状复杂的坯体更应注意。
陶瓷工艺学第8章 烧成
第八章 烧 成
第三篇 陶瓷工艺学
3、弱还原阶段 要求：CO为1.5%~2.5%，空气过剩系数α＝0.95 从强还原气氛转换到弱还原气氛温度约1250 ℃。 此阶段，液相增加，颗粒排列紧密，颗粒间距缩小，坯体逐
渐致密。
4、高温阶段物理变化 a) 强度提高； b) 气孔率下降到最小值，吸水率下降； c) 体积收缩，密度增大； d) 色泽改变。
1、氧化保温阶段
目的：使坯体内氧化分解反应在釉层封闭以前进行彻底。 从氧化保温到强还原的气氛转换温度十分重要，一般控制在釉面熔 融前150 ℃左右，约1000~1100 ℃ 。
2、强还原阶段
要求：CO为3%~6%，无过剩氧存在，空气过剩系数α＝0.9 作用：使坯体中Fe2O3还原成FeO；使硫酸盐分解放出SO2。
ห้องสมุดไป่ตู้
第三篇 陶瓷工艺学
8.2、坯体在烧成过程中的物理化学变化
一、低温阶段（室温~300℃） 作用：是排除坯体内的残余水分。 结果：粘土质坯体表现为气孔率增加、强度提高；
非可塑性原料制成的坯体则表现为疏松多孔、强度 降低。 特点：坯体内基本不发生化学变化，故对气氛性质无特殊 要求。
第八章 烧 成
第三篇 陶瓷工艺学
第三篇 陶瓷工艺学
二、间歇式窑
特点：生产分批间歇进行，窑 炉安装、烧、冷、出四个阶段 顺序循环。 倒焰窑
生产方式灵活，由于火焰自上而下 加热制品，故水平温度均匀；但倒 焰窑热利用较差，燃料消耗高，劳 动强度大。这种窑适合烧成批量不 大，大件或特殊制品。
第八章 烧 成
第三篇 陶瓷工艺学
三．连续式窑
第八章 烧 成
第三篇 陶瓷工艺学
二次烧成的特点 1. 有利于提高釉面光泽度和白度。 2. 容易上釉，且釉面质量好。 3. 经素烧后坯体机械强度进一步提高，能适应施釉、印
陶瓷的烧成详细分析
陶瓷的烧成详细分析陶瓷是一种古老而重要的材料，广泛应用于建筑、餐饮、装饰等领域。
其制作过程中的最重要的环节之一就是烧成。
烧成是指将陶瓷原料在高温下进行加热处理，使之形成坚硬、致密、耐磨的陶瓷材料。
下面将对陶瓷烧成的详细过程进行分析。
1.选择合适的陶瓷原料：陶瓷原料主要包括粘土、石英、长石等。
粘土是最重要的原料，它负责提供胶结剂，使陶瓷坯体形成。
而石英和长石则起到增强陶瓷硬度和稳定性的作用。
不同种类的陶瓷所需的原料比例有所不同，需要根据具体情况进行调整。
2.粉碎和混合：将陶瓷原料进行粉碎，使之成为细粉。
通过细粉的混合，可以获得均匀的成分分布。
混合的方式可以采用干法或湿法，具体方法视原料性质而定。
3.成型：将混合好的陶瓷原料放入模具中进行成型。
根据需要，可以采用注塑、挤压、挤出等成型方法。
不同的成型方法可以获得不同形状和尺寸的陶瓷坯体。
4.干燥：成型完成后，将陶瓷坯体置于通风良好的环境中进行干燥，以去除其中的水分。
干燥需要适度控制，过快或过慢都会对后续的烧成质量产生负面影响。
5.烧成：干燥后的陶瓷坯体放入窑炉中进行烧成。
烧成温度一般在1000℃以上，会使陶瓷原料发生多种化学反应，形成新的结构和晶相。
烧成温度和时间会影响陶瓷的性质，如硬度、耐磨性和抗冲击性等。
6.冷却：烧成完成后，窑炉的温度逐渐降低，陶瓷坯体从高温中冷却下来。
冷却的速度和方式也会影响陶瓷的性质。
快速冷却会导致烧结不充分，陶瓷易碎；而过慢的冷却则会增加制造成本。
总体来说，陶瓷烧成是一个复杂的过程，需要掌握合适的材料、调配方法和烧成条件。
只有在良好的技术控制下，才能获得质量稳定的陶瓷制品。
因此，烧成工艺是陶瓷生产中不可忽视的环节之一。
陶瓷的烧成详细分析
坯体处于弹性状态时，如果加热或冷却过快，则造成坯体内外温 差过大，膨胀不一致，由此引起的热力效应达到了极限值，或因坯体 内外晶型转化不一致而产生的应力达到了极限值，（最常见的是石英 在573的晶型转化），就会使坯体开裂而变成废品。在残余物化结合 水排除阶段，因坯体水分一般都在临界水分以下，不会产生干燥收缩。 但如水分较多，升温过快，水分蒸发过急，则会使坯体炸裂。 坯体在塑性状态时，上述应力受到液相缓冲可能减小或消失。但 当存在较大重力负荷，或因坯体烧成收缩不一致时，坯体就会变形而 成废品，坯体温度愈高，其中液相粘度愈低，就越容易变形。由于烧 成温度不够高或过高，保温时间不足或过长，会导致产品生烧或过烧。 生烧表现为坯体烧结不够，坯体内物理化学变化不充分；过烧则表现 为坯体烧结过分，或发生不希望出现的变化，并常伴随有变形。
陶瓷烧成技术
烧窑实训
陶瓷烧成
• 陶瓷烧成 陶瓷烧成是生产陶瓷制品的主要工序之一。 将生坯或半成品在高温下处理，使其发生 物理、化学变化而得产品的过程。 • 陶瓷的出现离不开窑炉。陶器的烧成温度 约800~1000℃，瓷器的烧成温度约 1200~1300℃。瓷器出现远远晚于陶瓷， 其中一个重要原因就是窑炉技术水平低， 窑炉温度不能达到瓷器烧成要求的温度。
在不过烧的情况下，随着烧成温度的的升高，瓷坯的体积密度增大， 吸水率和显气孔率逐渐减小，釉面的光泽度不断提高，釉面的显微硬 度也随着温度的升高而不断增大。 在烧成温度范围内，适当提高烧成温度，有利于电瓷的机电性能 和细瓷的透光度的提高。 保温是指烧成过程中，达到最高烧成温度范围后，保持一段时间， 或在较低温度下保持一段时间，这段时间称为保温时间，随后进入冷 却阶段。在生产实践中，适当降低烧成温度，延长保温时间，有利于 提高产品品质，降低烧成损失率。保温时间及保温温度对希望釉面析 晶的产品（如结晶釉等艺术釉产品）更为重要。为了控制釉层中析出 晶核的速度、尺寸和数量，这类产品的保温温度往往比烧成温度低得 多，百问世间直接关系到晶体的形成率。 烧成过程中的升降温速度是否恰当，较直观地是看其对制品在烧 成过程中体积热胀冷缩带来的影响（有无变形、开裂）。
陶瓷工艺学烧成
防止了析氧发泡。
（2）FeO与SiO2等形成亚铁硅酸盐，呈淡青旳色调，使瓷器具 有白如玉旳特点。
（3）影响还原气氛旳主要介质是O2，其次是CO和CO2。 还原阶段应尽量使O2旳百分浓度不大于1%或接近零，空
第8章 烧成
一、烧成旳动力机制及措施 二、坯、釉在烧成过程中旳物理化学变化 三、烧成制度旳制定
（一）烧成温度曲线旳制定 （二）气氛制度 （三）压力制度 四、迅速烧成 五、陶瓷烧成设备——窑炉 （一）隧道窑 （二）辊道窑 （三）间歇窑 （四）电热窑炉 六、烧成方式旳选择 七、陶瓷旳缺陷分析
一、烧成旳动力机制及措施 从热力学观点来看，烧成(firing)是系统总能量降低旳过程。 任何体系都有向最低能量状态转变旳趋势，这就是烧成
（二）氧化分解阶段（300～950℃）
其主要反应是有机物及碳素旳氧化、碳酸盐分 解、结晶水排除及晶型转变。坯、釉在这一阶段， 伴随物理化学变化会出现吸热及放热反应。 1. 碳素和有机物旳氧化
坯体中旳碳素和有机物起源于结合粘土。在低 温阶段，因为坯体中碳素和有机物不能充分燃烧， 火焰中往往也具有一定数量旳碳素和一氧化碳。
（一）烧成温度曲线旳制定
烧成温度曲线表达由室温加热到烧成温度，再 由烧成温度冷却至室温旳烧成过程全部旳温度-时间 变化情况。烧成温度曲线旳性质决定于下列原因：
（1）烧成时坯体中旳反应速度。坯体旳构成、原料性 质以及高温中发生旳化学变化均影响反应旳速度。
（2）坯体旳厚度、大小及坯体旳热传导能力。 （3）窑炉旳构造、型式和热容，以及窑具旳性质和装
FeS2+O2 350~ 450ºC
陶瓷烧成原理
陶瓷烧成原理
陶瓷烧成是指将陶瓷原料在高温条件下进行加热处理，使其发生化学和物理改变，最终得到坚硬、致密的陶瓷制品的过程。
陶瓷烧成的原理主要涉及以下几个方面：
1. 结晶相变：陶瓷原料中的各种氧化物通过烧结作用在高温下发生结晶相变。
例如，氧化铝在高温下会转变为α-Al2O3，氯化钠会转变为氯化镁，这些结晶相变过程会使陶瓷材料的结构更加致密和稳定。
2. 高温反应：陶瓷原料与燃料或气体在高温条件下发生反应，产生新的化合物或物质。
例如，硅石与石英在高温下反应生成二氧化硅，氧化铝与氧化硅在高温下反应生成熔点较低的玻璃相。
3. 粒子烧结：陶瓷原料颗粒在高温下发生相互结合与扩散，使颗粒间的孔隙逐渐减少并最终闭合。
这种粒子的烧结过程是陶瓷制品形成的核心过程，通过颗粒间的结合，使陶瓷制品具有一定的致密性和强度。
4. 物理变化：在烧成过程中，原料中的水分和其他挥发性物质会发生蒸发，从而改变了陶瓷的结构和性质。
同时，陶瓷原料的体积也会发生变化，经过烧结后形成固体的制品。
总的来说，陶瓷烧成是通过高温作用下的化学反应、物理变化和结晶相变等多种过程，使陶瓷原料形成致密、坚硬的陶瓷制
品。
这些制品具有优异的耐高温、耐磨损、绝缘性和化学稳定性等特点，因此在各个领域得到广泛应用。
陶瓷烧成方式
陶瓷烧成是将陶瓷原料通过高温加热处理，使其发生化学和物理变化，最终形成坚硬、耐热、耐化学腐蚀的陶瓷制品。
陶瓷烧成方式可以分为以下几种常见的方法：
1. 干燥（Drying）：在制作陶瓷制品之前，陶瓷原料需要经过干燥过程。
这一步骤旨在去除原料中的水分，防止在高温烧成过程中产生裂纹和变形。
干燥可以通过自然风干或利用干燥设备（如烘箱）进行。
2. 烧结（Sintering）：烧结是最常见的陶瓷烧成方式之一。
在烧结过程中，陶瓷制品被置于高温下，使原料中的颗粒相互结合，形成致密的陶瓷结构。
烧结温度通常接近或略高于原料的熔点，但不足以完全熔化。
烧结过程中，原料中的颗粒会发生固相反应和晶粒长大，从而增加制品的密度和强度。
3. 熔融（Melting）：某些陶瓷制品需要通过熔融过程来制作，例如玻璃和一些特殊陶瓷。
在熔融过程中，原料被加热到高温，使其完全熔化形成液态。
然后，将熔融物冷却固化，形成坚硬的陶瓷制品。
4. 包覆（Coating）：在一些特殊的陶瓷制品中，采用包覆的方式进行烧成。
这意味着在陶瓷表面涂覆一层特殊材料，如釉料。
然后，将包覆的陶瓷制品放入烧炉中进行烧成，使釉料熔化并与陶瓷表面结合，形成光滑、耐磨的表面。
不同的陶瓷烧成方式适用于不同类型的陶瓷制品和应用需求。
选择合适的烧成方式是实现所需陶瓷特性的重要因素。
在实际生产中，需要根据具体的陶瓷材料和产品设计要求选择适当的烧成方式，并进行相关工艺参数的控制。
陶瓷烧成与烧结
陶瓷坯体在烧成过程中的物理化学变化陶瓷坯体在烧成过程中一般经过低温阶段、氧化分解阶段和高温阶段。
1.低温阶段(由室温～300℃)坯料在窑内进行烧成时，首先是排除在干燥过程中尚未除去的残余水分。
这些残余水分主要是吸附水和少量的游离水，其量约为2～5%。
随着水分排除固体颗粒紧密靠拢，发生少量的收缩。
但这种收缩并不能完全填补水分所遗留的空间，因此物料的强度和气孔率都相应的增加。
在120～140℃之前，由于坯体内颗粒间尚有一定的孔隙，水分可以自由排出，可以迅速升温，随着温度进一步提高，坯体中毛细管逐渐变小，坯体内汽化加剧，使得开裂倾向增大。
例如，当加热至120℃时，一克水占有的水蒸气容积为：22.4×(1+120/273)/18=1.79(升)。
如果坯体中含有4～5%的游离水，则100克坯体的水蒸气体积达7.16--8.95升，相当于坯体体积的155倍。
这些水蒸气主要由坯体的边角部位排出。
为了保证水分排出不致使坯体开裂，在此阶段应注意均匀升温，速度要慢（大制品30℃/时，中小制品50～60℃/时），尤其是厚度和形状复杂的坯体更应注意。
此外，要求通风良好，以便使排出的水蒸气能迅速排出窑外，避免冷聚在坯体表面。
2.分解与氧化阶段(300～950℃)此阶段坯体内部发生了较复杂的物理化学变化，粘土和其它含水矿物排除结构水；碳酸盐分解；有机物、碳素和硫化物被氧化，石英晶型转化等。
这些变化与窑内温度气氛和升温速度等因素有关。
（1）粘土和其它含水矿物排除结构水粘土矿物因其类型不同、结晶完整程度不同、颗粒度不同、坯体厚度不同，脱水温度也有所差别，见表11-1。
Al2O3·2SiO2·2H2O 加热——→Al2O3·2SiO2＋2H2O↑(高岭土) （偏高岭土）（水蒸气）粘土矿物脱去结构水与升温速度有关。
升温速度加快，结构水的排除转向高温，且排出集中。
结晶不良的矿物脱水温度较低。
高岭石类矿物含结构水较多，在500～650℃之间集中排出，而蒙脱石和伊利石类粘土结构水量较少，脱水速度较为缓和。
陶瓷材料的烧成制度主要指
陶瓷材料的烧成制度主要指
陶瓷材料的烧成制度主要指一系列的烧成工艺参数和条件，以及烧成过程中的控制措施。
烧成制度的设计和执行直接影响着陶瓷制品的质量和性能。
烧成制度包括以下几个方面的内容：
1. 烧成温度：烧成温度是决定烧成过程中陶瓷材料结构和性能的关键参数。
不同的材料和产品对于烧成温度有不同的要求。
2. 烧成时间：烧成时间是指陶瓷材料在炉内保持特定温度的时间长度，通常用小时或分钟表示。
烧成时间的长短会直接影响陶瓷制品的致密度和晶体尺寸。
3. 烧成气氛：烧成过程中的气氛对陶瓷材料的质量和性能也有影响。
一般分为氧化性气氛和还原性气氛，不同的气氛会对陶瓷材料的颜色、表面光泽等产生影响。
4. 烧成速率：烧成速率是指陶瓷制品在烧成过程中温度的升降速度。
烧成速率的控制可以影响陶瓷制品的致密度和晶体生长。
5. 烧成辅助剂：在烧成过程中加入一些辅助剂可以改变陶瓷材料的烧结特性和性能。
常用的烧成辅助剂包括烧结助剂、增白剂、颜料等。
通过对烧成制度的科学设计和合理控制，可以实现陶瓷材料的良好烧结和性能提升，从而生产出高质量的陶瓷制品。
陶瓷烧成方式
陶瓷烧成方式引言陶瓷是一种古老而美丽的艺术形式，其烧成方式直接影响着陶瓷作品的质量和特性。
在本文中，我们将深入探讨陶瓷烧成方式的不同类型，以及它们对陶瓷作品的影响。
陶瓷烧成方式的分类在陶瓷工艺中，烧成方式主要可以分为传统燃烧烧成和现代电热烧成两大类。
传统燃烧烧成传统燃烧烧成是指使用燃料进行烧成过程的方式。
这种传统方式包括木炭、煤炭和天然气等作为燃料。
具体的燃烧烧成方式有以下几种。
1.木炭烧成–燃烧温度较低，通常在1000℃左右。
–烧成过程中炭烧失放出的气体含有大量的有机物质，使陶瓷作品表面出现独特的纹理和颜色。
–环保性较差，容易造成大量的空气污染。
2.煤炭烧成–燃烧温度较高，可以达到1200-1400℃。
–煤炭烧成可以产生更高的烧结密度和熔融度，陶瓷作品的质量更加稳定。
–由于燃烧产生的烟尘和有害物质，对环境造成严重污染。
3.天然气烧成–燃烧温度较高，可以达到1300-1500℃。
–天然气的燃烧过程相对干净，对环境污染较小。
–由于燃料成本较高，天然气烧成相对比较昂贵。
现代电热烧成现代电热烧成是指使用电能作为烧成能源的方式。
这种烧成方式主要使用电阻丝加热源或者电磁感应加热源。
1.电阻丝加热烧成–通过电阻丝产生的热量进行烧成。
–可以精确控制烧成温度和时间，提高烧成的一致性。
–烧成过程中没有燃烧产生的有害物质，环境友好。
2.电磁感应加热烧成–通过电磁感应产生的电磁场来加热陶瓷。
–热量均匀分布，烧成效果较好。
–运行成本较高，设备投资相对较大。
陶瓷烧成方式对作品的影响不同的陶瓷烧成方式对作品的质量、外观和特性都有着明显的影响。
以下是一些主要影响。
1.烧结密度和强度：传统燃烧烧成可以产生较高的烧结密度和强度，使陶瓷作品更加坚固耐用。
2.表面纹理和颜色：传统燃烧烧成所产生的烟气和有机物质，使陶瓷作品的表面出现独特的纹理和颜色。
3.温度控制和一致性：现代电热烧成可以通过精确的温度控制来实现更高的一致性，保证作品的品质稳定。
黑陶、红陶、白陶的烧成要求
黑陶、红陶、白陶是不同种类的陶瓷，它们的烧成要求在材料、温度和气氛等方面都存在差异。
以下是对黑陶、红陶和白陶的烧成要求的一些概述：黑陶：
1. 原材料：黑陶通常使用含有高铁含量的黏土或泥土作为原材料。
2. 烧成温度：黑陶的烧成温度较高，通常在1200℃以上。
高温有助于使陶器更加坚硬，表面更加光滑。
3. 气氛：黑陶的烧成通常在还原气氛下进行，即炉内缺氧，以防止氧化铁产生，使陶器呈现出黑色。
红陶：
1. 原材料：红陶通常使用含有铁、氧化铁的黏土或泥土作为原材料。
2. 烧成温度：红陶的烧成温度较黑陶低，通常在1000℃- 1200℃之间。
较低的温度有助于形成红陶特有的颜色。
3. 气氛：红陶的烧成通常在氧化气氛下进行，即炉内有足够的氧气，有利于形成氧化铁而呈现红色。
白陶：
1. 原材料：白陶通常使用纯净的黏土、瓷土或长石等作为原材料，以减少杂质的影响。
2. 烧成温度：白陶的烧成温度较高，通常在1200℃以上，有些甚至需要1300℃以上。
3. 气氛：白陶的烧成通常在还原气氛或中性气氛下进行，以防止杂质的氧化。
总体来说，黑陶、红陶、白陶的烧成要求在原材料的选择、烧成温度和气氛等方面有所不同，这些差异决定了它们的独特特征和外观。
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4、碳酸盐、硫酸盐的分解
MgCO3 500～850℃ MgO＋CO2↑ CaCO3 600～1000℃ CaO+CO2↑ 4FeCO3+O2 800～1000℃ 2Fe2O3＋4CO2↑ Fe2（SO4）3 580～755℃ Fe2O3＋3SO2↑ FeSO4 FeO＋SO3↑ 4FeO+O2 2Fe2O3
（三）高温玻化成瓷阶段（温度从950℃到最高烧成温度）
1、1050℃以前，继续氧化分解反应并排除结构水。 有资料认为，坯料中的结构水在800℃前只排除3/4，其余要
在更高温度下才能排除，升温快时残留结构水甚至会延迟到 1200℃才排除完全。
2、硫酸盐分解、高价铁还原、粘土分解反应生成一次莫来石 硫酸盐的分解和高价铁的还原与分解
第七章 烧 成
第一节 概 述
热力学观点：烧成是系统总能量减少的过程。 与块状物料相比，粉末有很大的比表面积，表面原子具有比 内部原子高得多的能量（粉体物料的表面能大于多晶烧结体的晶 界能，粉体经烧结后晶界能取代了表面能）。同时，粉末粒子在 制造过程中，内部也存在各种晶格缺陷。 粉体具有比块料高得多的能量。
高岭石脱水：
Al2O3·2SiO2·2H2O 400~6000C Al2O3·2SiO2（偏高岭石）+↑
滑石脱水：
3MgO·4SiO2·H2O 600~9700C 3（MgO·SiO2）（原顽火辉石）+SiO2＋H2O↑
蒙脱石脱水：
A12O3·4SiO2·nH2O A12O3·4SiO2+nH2O↑
5、晶型转变 石英在配方中一般用量较多，在本阶段将发生多晶转化。石
英在573℃时，β-石英迅速地转变为α-石英，体积膨胀0.82%； 在870℃α-石英缓慢地转变为α-鳞石英，体积膨胀16%。在 900℃附近，长石与石英。长石与分解后的粘土颗粒，在接触位 置处有共熔体的液滴生成。
晶型转变对制品不会带来多大的影响。 无定形Al2O3，在950℃时转化为γ-Al2O3。
其变化率与组成有关，如石英量多，长石量少的坯体收缩 小，否则相反。
由粘土矿分解出的无定形A12O3和SiO2，在950℃左右开始转变 为γ-A12O3，由X射线证实，1100℃已有微量莫来石。
3、液相生成、固相溶解（长石1170℃分解，生成液相） 熔融长石与低共熔物，构成瓷坯中的玻璃相。 粘土颗粒及石英可以部分地溶解在这些玻璃相中，未被溶
解之颗粒及石英等物质之间的空隙，也逐渐被这些玻璃态物质 所填充，体积发生收缩，密度增加。
伴随以上化学变化，本阶段发生以上物理变化：
随着结构水和分解气体的排除，坯体质量急速减少，密度减 少，气孔增加。根据配方中粘土、石英含量多少发生不同程度的 体积变化。后期由于少量熔体的胶结作用，使坯体强度相应提高。
为保证氧化分解反应在液相大量出现以前进行彻底，本阶段 应注意加强通风，保持良好的氧化气氛；控制升温速度，保证有 足够的氧化分解反应时间，必要时可进行保温，同时减小窑内上 下温差。
第二节 烧成过程中的物理化学变化
以普通粘土质陶瓷为例，是制定烧成制度的基础。 （一）低温预热阶段（温度由常温～300℃左右）
排除干燥后残余水分(5％以下，日用瓷常在3％以下)，也称 小火或预热阶段。
坯体的变化： （1）质量减轻； （2）气孔率增加； （3）体积收缩。
收缩往往不能完全填补水分所遗留的空间，因此粘土质坯体 经过此阶段后，坯体强度和气孔率增加；可塑性原料制成的坯体 则变得疏松多孔，强度降低。
这些反应要在釉面熔融和坯体显气孔封闭前结束。否则，
就会产生烟熏、起泡等缺陷。
3、硫化铁的氧化
FeS2+O2 350～450℃ FeS＋SO2↑ 4FeS＋7O2 500～800℃ 2Fe2O3＋4SO2↑ Fe2（SO3）3 560～770℃ Fe2O3＋3SO2↑
二硫化铁（FeS2）是一种有害物质，若不在釉面熔融和坯体 气孔封闭前氧化成氧化铁（Fe2O3），则易使制品起泡。且生成 的氧化铁又会使制品表面污染成黄、黑色。
烧成是一个复杂的过程，是多种机制作用的结果。
烧成大批量的普通陶瓷一般是在隧道窑、辊道窑或梭式窑等 窑炉中进行的。采用的是氧化或还原气氛。
特种陶瓷的烧成是在各种电炉（如管式炉、立式炉、箱式炉、 电阻炉、感应炉、碳管炉等）中进行的，可用保护气体（如氢、 氖、氮气等）也可在真空或空气中进行烧成。
烧结：如果侧重考虑高温下粉料填充空隙的过程，烧成又常 称为烧结。是一种利用热能使粉末坯体致密化的技术，其具体的 定义是指多孔状陶瓷坯体在高温条件下，表面积减小、孔隙率降 低、机械性能提高的致密化过程。
2、碳素和有机物的氧化 来源于结合粘土，北方紫木节土、黑碱石、黑矽砂石和南方
的黑泥等含有大量有机物和碳素，压制成型时，坯料中添有有机 粘合剂，坯体表面占有润滑油，此外燃烧烟气中未燃尽的碳粒可 能沉积在坯体表面。这些物质在加热时均会发生氧化反应。
C（有机物）＋O2 350℃ CO2↑ C（碳素）＋O2 600℃ CO2↑ S＋O2 250～90 0℃ SO2↑ 2CO＋O2 2CO2↑
烧成过程的动力：任何体系都有向最低能量状态转变的趋势。 也就是粉料坯块转变为烧成制品是系统由介稳状态向稳定状 态转变的过程。但烧成一般不能自动进行，因为它本身具有的能 量难以克服能垒，必须加热到一定的温度才能进行。
有人认为其烧成机制可归纳为：a.粘性流动；b.蒸发与凝聚： C.体积扩散；d.表面扩散；e.晶界扩散；f.塑性流动等。
低温预热阶段所发生的变化是物理现象，实际上是干燥过程 的继续。因此要提高窑炉的生产效率，应当使坯体入窑水分尽量 降低。
（二）氧化分解阶段（温度在300～950℃之间）
1、结晶水的排出
坯料中各种粘土原料和其它含水矿物（如滑石、云母等）， 在此阶段进行结构水（或称结晶水)的排除。粘土矿脱水分解起始 温度为200-300℃，剧烈脱水温度和脱水速度，取决于矿物组成， 结晶程度、坯体厚度和升温速度。例如高岭土脱水温度为500-700 ℃，后期水分排除速度较快；蒙脱石脱水温度为600-750℃，伊利 石脱水温度为400-600℃，后两者水分排除速度较和缓。