材料导论第五章陶瓷成型
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材料概论(周达飞)(二版) 第5-1章
○○ ○ ○
○
○○ ○ ◎
兼隔热, 吸热钢化玻璃 ○ ○ ○ ◎ 有色,安全 吸热夹层玻璃 ○ ○ ○ ◎
○○ ○ ○
○
○◎
隔热， 普通中空玻璃 ○ ○
◎ ◎○
不结露 吸热中空玻璃 ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ○
有色， 不透明
彩色釉面玻璃
○○ ○ ○
注：○代表具有某种性能；◎代表某些性能较好。
5.2 陶瓷的生产
不同产品de化学成分差异很大。
表51 几种常见玻璃的主要化学组成（wt％）
成分 种类
Sa2O +K2O
平板玻璃 71~73 0.5~2.5 6~10 1.5~4.5
14~16
瓶罐玻璃 70~75 1~5 5.5~9 0.2~2.5
13.5~17
高硼硅仪器 79~85 1.9~2.5 0.1~0.6
第三章 材料的制备方法
❖G液澄清阶段：G液继续加热T，→气泡大量 —去除可见气泡，但还有条纹，T也不均匀。钠钙 硅G一般在14001500℃结束。
❖G液的均化阶段：G液长时间处于高温下，化学组成 →一致，即通过G液的扩散、对流和搅拌作用消除条纹 和热不均匀性。均化可＜T澄清完成，此时太小，不适
合成型要求。
理的、化学的、物理化学的现象 和反应，使各原料的机械混合物
❖玻璃液冷却 →复杂的熔融物即G液。
B.玻璃熔窑的构造
第三章 材料的制备方法
❖硅酸盐形成阶段：很大程度是在固态下进行，各种原料在 8001000℃下反应生成烧结状态的硅酸盐及熔融物， 其中含大量石英砂粒、气泡和条纹。
❖G形成阶段：烧结物连续加热时即开始熔融。普通G 在12001250℃完成。易熔的低共熔混合物先熔化， 同时发生硅酸盐和剩余石英砂粒的互溶。此阶段结束 时，石英砂颗粒已完全熔化，烧结物→含大量可见气 泡和条纹、在T和化学成分上不够均匀的透明G液。 与硅酸盐形成阶段间无明显界限，实际熔制时，前者 尚未结束，后者已开始。
《材料成型陶瓷成型》课件
陶瓷成型技术的发展前景
智能化制造
随着工业4.0和智能制造的发展，陶瓷成型将向自动化、智能 化方向发展，实现高效、高精度、低成本的制造。
可持续发展
未来陶瓷成型技术将更加注重环保和可持续发展，减少生产 过程中的环境污染和资源消耗，实现绿色制造。
THANKS
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干燥设备
用于将成型后的坯体 进行干燥处理的设备 ，如干燥箱、烘房等 。
烧成设备
用于将干燥后的坯体 进行高温烧成的设备 ，如窑炉等。
04
陶瓷成型材料的选择与处理
陶瓷原料的选择与处理
原料种类
根据制品性能要求，选择合适的陶瓷原料，如高岭土、瓷石等。
原料纯度
确保原料纯度高，减少杂质含量，以获得高质量的陶瓷制品。
1 2
模具准备
根据制品形状和尺寸，准备合适的模具来自并进行 预处理。配料准备
按照配方比例，将原料和添加剂进行混合。
3
搅拌与炼泥
将混合料搅拌均匀，并进行炼泥，以提高可塑性 。
05
陶瓷成型的缺陷与控制
陶瓷成型中的常见缺陷
开裂
陶瓷制品表面或内部的裂纹，影响其完整性 和强度。
气泡
制品内部或表面的气孔，可能导致强度下降 。
成型
将浆料倒入模具中，通过外力 作用使其成型。
烧成
将干燥后的坯体放入窑炉中进 行高温烧成，使其完全硬化和 烧结。
陶瓷成型的设备与工具
配料设备
用于将原料按照一定 比例混合的设备，如 搅拌机、球磨机等。
制备浆料设备
用于将原料制备成浆 料的设备，如搅拌器 、砂磨机等。
成型设备
用于将浆料成型为坯 体的设备，如注浆机 、压机等。
材料成型可分为铸造、锻造、焊接、 粉末冶金等工艺。
单元五陶瓷坯体成型
粘土吸附不同阳离子时，其可塑性变化的顺序和阳离子交换的 顺序是相同的。 H+＞Al3+ ＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+- ＞Na+＞Li+ 可塑性 阴离子交换能力比较小，对可塑性的影响不大。
（3）固相颗粒大小和形状的影响 坯料的可塑性和粘土颗粒大 小的关系可归纳为，颗粒越粗，呈现最大塑性时所需的水分越少， 最大可塑性也越低；颗粒越细，比表面越大，每个颗粒表面形成水 膜所需的水分也就越多，并且由细颗粒堆积而形成的毛细管半径小， 产生的毛细管力大，所以可塑性也高。 （4）分散介质的影响 陶瓷坯料中最常用的分散介质是水。坯 料中水分适当时才能呈现最大的可塑性。一般来说，包围各个粒子 的水膜厚度为0.2微米时，坯料会呈现最大的可塑性。
（2）增塑剂 用来溶解有机粘合剂和湿润坯料颗粒，在颗粒之 间形成液态间层，提高坯料的可塑性。常用的为甘油、酞酸二丁酯、 乙基草酸、己酸三甘醇等。 （3）溶剂 能溶解有机粘合剂、粘结剂及增塑剂，分子结构和 它们相似或有相同的官能团。常用的溶剂为水、无水酒精、丙酮、 甲苯、醋酸乙脂等。 选择有机塑化剂（主要是粘合剂）时应能满足以下要求： ① 具有极性，能良好地湿润和吸附在坯料颗粒表面上； ② 希望粘合性能和表面张力大些，以便成型和保证坯体强度； ③ 和坯料颗粒不会发生化学反应； ④ 挥发温度范围宽些，灰分少些。
（2）滚压成型工艺参数控制 a.对泥料的要求 要求泥料含水量要少，屈服值要高，延伸变 形量要大一些。 此外，滚压成型泥料的含水量还与产品的形状大 小有关。一般滚压成型泥料含水量在19%～26%不等。 b.滚压过程的控制 滚压成型时间很短，从滚头开始压泥到脱 离坯体，总共才几秒钟至十几秒钟，而泥料实际受压时仅有2～4S。 可将滚压过程分为三个阶段： 第一阶段为下压阶段，滚头开始接触泥料，此时动作要轻，压 泥速度要适当。 第二阶段为压延阶段：此时泥料被压至要求厚度，坯体表面开 始赶光，余泥继续排出，这时滚压头的动作要重而平稳，受压2～ 4S； 第三阶段为抬头阶段：此时滚压头抬离坯体，要求缓慢减轻泥 料所受的压力。如滚压头离坯面太快，易产生“抬头缕”。
陕西科技大学材料学院《陶瓷工艺学》课件第五章 成型与模具
9
2.3
滚压成型的工艺控制：
(1)、泥料的性能： 泥料需一定的硬度（屈服值）保证排泥的力量。 泥料需一定的延伸量和屈服值。 泥料的延伸量和屈服值与其中塑性原料的多少和种类有关 和水分的含量有关。 塑性原料太少或塑性太差或水分太少，则延伸量过小，滚压时 易开裂，模型也易损坏。 塑性原料太多或塑性太强或水分太多，则屈服值过低，滚压时 易粘滚，坯体易变形。 泥料的可塑性由配方决定，一般配方确定后，通过控制含水 率来调节可塑性以适应滚压成型 的需要。所以要严格控制含水率
5.3 成型过程： 5.4 注塑成型设备：
注塑成型机由加料、输送、压注、模型封合装置、温度和 压力控制部分。 注塑机有柱塞式和螺旋式两种。 注塑成型模具：注意： (1)、排气孔。(2)、冷却沟槽 。(3)、入口用高 耐磨性材料。
17
5.4 脱脂
除去有机添加剂的过程。 5.4.1 特点：时间长。 5.4.2影响 脱脂速率的因素： (1)、原料的特性。 (2)、有机添加剂的种类和数量有关。 (3)、生坯的形状、大小、厚度。
5
1.2 旋压的工艺特点与控制：
(1)、以“刮泥”的形式排泥，要求泥料屈服值低些。即泥料 的含水率稍高些，排泥阻力小。 (2)、“刮泥”成型时，与样板刀接触的坯体表面不光滑，赶 光时需加水来赶光表面。 (3)、模座转速，据制品的形状定。 转速高：深腔制品，直径 小的制品，阴模旋压。一般转速控 制230 —400r/min。泥料水分21—23%。 (4)、“中心”准。石膏模，样板刀，模座主轴对准中心。 (5)、样板刀对泥料正压力小，生坯强度低，但可加宽刀口， 减小刀口角度，增加泥料等措施进行改进。 (6)、旋压设备简单，适应性强，可旋制深凹制品。
塑压模由上模、下模组成。上下模都由石膏模和一个金属模 框组成。金属模框箍着石膏模，对石膏模起加固和保护作用，而 且能保证上下模准确定位。 (3)、模型的结构 上下模间形成一个空腔，为所要求成型制品的形状。上下模 留有一定的空隙，可排除余泥。石膏模外缘部位留有沟檐容纳余 泥。 14
2.3
滚压成型的工艺控制：
(1)、泥料的性能： 泥料需一定的硬度（屈服值）保证排泥的力量。 泥料需一定的延伸量和屈服值。 泥料的延伸量和屈服值与其中塑性原料的多少和种类有关 和水分的含量有关。 塑性原料太少或塑性太差或水分太少，则延伸量过小，滚压时 易开裂，模型也易损坏。 塑性原料太多或塑性太强或水分太多，则屈服值过低，滚压时 易粘滚，坯体易变形。 泥料的可塑性由配方决定，一般配方确定后，通过控制含水 率来调节可塑性以适应滚压成型 的需要。所以要严格控制含水率
5.3 成型过程： 5.4 注塑成型设备：
注塑成型机由加料、输送、压注、模型封合装置、温度和 压力控制部分。 注塑机有柱塞式和螺旋式两种。 注塑成型模具：注意： (1)、排气孔。(2)、冷却沟槽 。(3)、入口用高 耐磨性材料。
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5.4 脱脂
除去有机添加剂的过程。 5.4.1 特点：时间长。 5.4.2影响 脱脂速率的因素： (1)、原料的特性。 (2)、有机添加剂的种类和数量有关。 (3)、生坯的形状、大小、厚度。
5
1.2 旋压的工艺特点与控制：
(1)、以“刮泥”的形式排泥，要求泥料屈服值低些。即泥料 的含水率稍高些，排泥阻力小。 (2)、“刮泥”成型时，与样板刀接触的坯体表面不光滑，赶 光时需加水来赶光表面。 (3)、模座转速，据制品的形状定。 转速高：深腔制品，直径 小的制品，阴模旋压。一般转速控 制230 —400r/min。泥料水分21—23%。 (4)、“中心”准。石膏模，样板刀，模座主轴对准中心。 (5)、样板刀对泥料正压力小，生坯强度低，但可加宽刀口， 减小刀口角度，增加泥料等措施进行改进。 (6)、旋压设备简单，适应性强，可旋制深凹制品。
塑压模由上模、下模组成。上下模都由石膏模和一个金属模 框组成。金属模框箍着石膏模，对石膏模起加固和保护作用，而 且能保证上下模准确定位。 (3)、模型的结构 上下模间形成一个空腔，为所要求成型制品的形状。上下模 留有一定的空隙，可排除余泥。石膏模外缘部位留有沟檐容纳余 泥。 14
陶瓷成型技术 ppt课件
▪ 生产单层电容器和多层陶瓷 基片的支柱技术，也是生产 电子元器件的必要技术。
▪ 此外，流延成型技术还可以 用于造纸、塑料和涂料等行 业。
▪ 该工艺是由Glenn N. Howatt 于1947 年首次提出并于1952 年获得专利。
流延成形原理
陶瓷粉未 （烧结助剂）
溶剂 粘结剂
一次球磨 二次球磨
▪ 粉料成型 粉料含水量或其它溶剂≤8％
选择成型方法最基本的依据
➢ 产品的形状、大小和厚薄等。一般情况下，简单的回转 体宜用可塑法中的滚压法或旋压法；大件且薄壁产品可 用注浆法；板状和扁平状产品，宜用压制法。
➢ 坯料的工艺性能。可塑性能良好的坯料宜用可塑法；可 塑性能较差的坯料可选择注浆法或压制法。
工艺流程
▪ 单体AM：丙烯酰胺 ▪ 交联剂MBAM ：亚甲基双丙烯酸胺 ▪ 分散剂：小、大分子电解质非电解质 ▪ 引发剂：过硫酸铵 ▪ 催化剂：四甲基乙二胺TEMED
链引发反应
▪ 初级自由基M·
单体自由基M·
链增长反应
单体
链终止反应
浆料成型的共同难点
▪ 高固相、低粘度浆料的分散与稳定悬浮。
凝胶铸模成型工艺特点
▪ 成形坯体强度高，可机械加工成形状复杂 的部件20MPa～40 MPa ；
▪ 有机物含量少，排胶较易； ▪ 净尺寸成型，表面光洁，可避免或减少烧
成后的加工； ▪ 陶瓷浆料具有很高的固相体积分数，一般
大于50vol%； ▪ 由于陶瓷颗粒原位凝固，成形坯体内部均
匀，缺陷少，保证烧结后材料Байду номын сангаас高可靠性。
➢ 产品的产量和质量要求。产量大宜用可塑法或压制法， 产量小可用注浆法；产品尺寸要求高时用压制法，产尺 寸规格要求不高时用注浆法或手工可塑成型。
▪ 此外，流延成型技术还可以 用于造纸、塑料和涂料等行 业。
▪ 该工艺是由Glenn N. Howatt 于1947 年首次提出并于1952 年获得专利。
流延成形原理
陶瓷粉未 （烧结助剂）
溶剂 粘结剂
一次球磨 二次球磨
▪ 粉料成型 粉料含水量或其它溶剂≤8％
选择成型方法最基本的依据
➢ 产品的形状、大小和厚薄等。一般情况下，简单的回转 体宜用可塑法中的滚压法或旋压法；大件且薄壁产品可 用注浆法；板状和扁平状产品，宜用压制法。
➢ 坯料的工艺性能。可塑性能良好的坯料宜用可塑法；可 塑性能较差的坯料可选择注浆法或压制法。
工艺流程
▪ 单体AM：丙烯酰胺 ▪ 交联剂MBAM ：亚甲基双丙烯酸胺 ▪ 分散剂：小、大分子电解质非电解质 ▪ 引发剂：过硫酸铵 ▪ 催化剂：四甲基乙二胺TEMED
链引发反应
▪ 初级自由基M·
单体自由基M·
链增长反应
单体
链终止反应
浆料成型的共同难点
▪ 高固相、低粘度浆料的分散与稳定悬浮。
凝胶铸模成型工艺特点
▪ 成形坯体强度高，可机械加工成形状复杂 的部件20MPa～40 MPa ；
▪ 有机物含量少，排胶较易； ▪ 净尺寸成型，表面光洁，可避免或减少烧
成后的加工； ▪ 陶瓷浆料具有很高的固相体积分数，一般
大于50vol%； ▪ 由于陶瓷颗粒原位凝固，成形坯体内部均
匀，缺陷少，保证烧结后材料Байду номын сангаас高可靠性。
➢ 产品的产量和质量要求。产量大宜用可塑法或压制法， 产量小可用注浆法；产品尺寸要求高时用压制法，产尺 寸规格要求不高时用注浆法或手工可塑成型。
陶瓷成型原理
陶瓷成型原理
陶瓷成型原理主要包括以下几个方面：
1. 材料准备：首先需要选取合适的陶瓷材料，通常是通过将粉末状的原料混合、研磨和筛分等工艺处理得到。
材料的选择考虑方面包括了陶瓷的成分、颗粒大小和分布、粉末的流动性等。
2. 成型方法：常见的陶瓷成型方法有压制成型、注塑成型和挤出成型等。
通过施加外力，将材料填充到模具或者模具的一部分内，使其呈现出所需的形状。
压制成型是一种常用的方法，通过在模具内施加压力，使陶瓷材料紧密地填充到模具的每一个角落。
3. 烧结过程：成型后的陶瓷制品需要经过烧结过程才能得到良好的力学性能和结构稳定性。
烧结是通过在高温下将陶瓷材料加热，使其发生颗粒间结合，同时排出空气和水分。
烧结温度和时间的选择影响着最终陶瓷制品的密度、强度和晶体结构等性能。
4. 补充工艺处理：有些陶瓷产品在成型和烧结过程之后，还需要经过其他工艺处理，如抛光、涂装和装饰等。
这些工艺可以使陶瓷制品获得更好的外观和性能，并提升其附加值。
总的来说，陶瓷成型原理是通过选择合适的材料、采用适当的成型方法以及经过烧结等工艺处理，最终获得具有所需形状和性能的陶瓷制品。
材料导论第五章陶瓷成型
耐高温，耐腐蚀，强 运动器材，微波通讯器材， 度大，质轻，抗震裂 汽车，火车窗玻璃等
石英玻 璃
玻璃纤维
添加标题
第一节 混合料的制备
第二节 陶瓷的成形方法
添加标题
第五章 陶瓷的成形原理 及工艺（二）
第一节 混合料的制备
混合料的计算与称料
混合料配方的计算的两种基本形式：
1. 已知的化学计量式的配料计算； 2. 根据化学成分进行的配料计算。
第二节 陶 瓷的成形方 法
模压成形
模压成形是将混合料加入到模 具中，在压力机上压 成一定形状的坯体的方法。
手动压制
自动压制
冷等静压成形
冷等静压
湿式冷等静压（液体为传压介质） 干式冷等静压（气体或弹性体为传压介质）
利用液态、气体或橡胶等作为传压介质，在三维方 向对坯体进行压制的工艺。冷等静压可分为干式和湿式 两种形式。
生物相容性：还可用
04 于制作人工骨骼和人
造关节等。
单击此处添加标题
晶体结构
单击此处添加标题
氧化锆陶瓷
单击此处添加标题
单击此处添加标题
m-ZrO2：单斜晶系（＜1170℃） t- ZrO2：四方晶系（1170～2370 ℃） c-ZrO2：立方晶系（2370～2715 ℃）
备注：氧化锆熔点为2715 ℃。
1）高强度、高温稳定性：装饰瓷，喷嘴、火箭、导弹 的导流罩 ； 2）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，轴承， 人造宝石；
低的介电损耗、高电阻
率、高绝缘性：火花塞， 01
电 路基板，管座；
离子导电性：太阳能电 池材料和蓄电池材料等。
03
熔点高、抗腐蚀：耐
02 火材料，坩埚，炉管，
陶瓷工艺学课件-2成型讲义教材
• 坯体致密度和强度高：滚头与坯泥的接触面积 较大，压力也较大，受压时间较长；
• 成型质量好：靠滚头与坯体相滚动而使坯体表 面光滑，坯体强度大，不易变形，表面品质好 ，规整度一致；
• 生产效率高，易与上下工序组成联动生产线； • 应用：日用陶瓷及小件的工业陶瓷。
2021/4/15
可塑成型方法——旋压成型
第5章 成 型
➢ 对已制备好的坯料，通过一定的方法或手段，迫使坯料 发生形变，制成具有一定形状大小坯体的工艺过程称为 成型，其中所应用的方法或手段叫做成型方法。
➢ 成型工序应当满足下列要求：
①成型坯体应符合产品图纸或产品样品所要求的生坯形状和 尺寸；以产品图纸和产品样品为依据时，生坯尺寸是根据 坯料的收缩率放尺计算后的尺寸。
• 石膏模、型刀； • 粘土质坯料，塑性好，
成型水分均匀，一般为 21%～26%； • 设备简单，操作要求高 ，坯体质量不如滚压。
2021/4/15
旋压成型示意图
可塑成型方法——车坯成型
适用于外形复杂的圆柱状产品，如圆柱 形的套管、棒形支柱和棒形悬式绝缘子的成 型。根据坯泥加工时装置的方式不同，车坯 成型分为立车和横车。根据所用泥料的含水 率不同，又分为干车和湿车。
2021/4/15
拉坯成型示例
把扶正的粘土用双手的中
双手扶住泥块，右手
指指起适当大小的一块。
拇指从顶部中心点压下。
2021/4/15
拉坯成型示例
左手辅助，右手拇指从 底部中心外扩，井平整底部 。
2021/4/15
左手在内，右手在外 ，左手中指与右手拇指相对 ，从底部向上缓缓提起，保 持匀速，将坯体拉高。
通过更换机嘴，以挤出各种形状的坯体 。陶管、辊棒和热电偶套管等管状、棒状、 断面和中孔一致的产品，均可采用挤压成型 。
• 成型质量好：靠滚头与坯体相滚动而使坯体表 面光滑，坯体强度大，不易变形，表面品质好 ，规整度一致；
• 生产效率高，易与上下工序组成联动生产线； • 应用：日用陶瓷及小件的工业陶瓷。
2021/4/15
可塑成型方法——旋压成型
第5章 成 型
➢ 对已制备好的坯料，通过一定的方法或手段，迫使坯料 发生形变，制成具有一定形状大小坯体的工艺过程称为 成型，其中所应用的方法或手段叫做成型方法。
➢ 成型工序应当满足下列要求：
①成型坯体应符合产品图纸或产品样品所要求的生坯形状和 尺寸；以产品图纸和产品样品为依据时，生坯尺寸是根据 坯料的收缩率放尺计算后的尺寸。
• 石膏模、型刀； • 粘土质坯料，塑性好，
成型水分均匀，一般为 21%～26%； • 设备简单，操作要求高 ，坯体质量不如滚压。
2021/4/15
旋压成型示意图
可塑成型方法——车坯成型
适用于外形复杂的圆柱状产品，如圆柱 形的套管、棒形支柱和棒形悬式绝缘子的成 型。根据坯泥加工时装置的方式不同，车坯 成型分为立车和横车。根据所用泥料的含水 率不同，又分为干车和湿车。
2021/4/15
拉坯成型示例
把扶正的粘土用双手的中
双手扶住泥块，右手
指指起适当大小的一块。
拇指从顶部中心点压下。
2021/4/15
拉坯成型示例
左手辅助，右手拇指从 底部中心外扩，井平整底部 。
2021/4/15
左手在内，右手在外 ，左手中指与右手拇指相对 ，从底部向上缓缓提起，保 持匀速，将坯体拉高。
通过更换机嘴，以挤出各种形状的坯体 。陶管、辊棒和热电偶套管等管状、棒状、 断面和中孔一致的产品，均可采用挤压成型 。
陶瓷成型技术
项目1：注浆成型技术
一、注浆成型 传统的定义：在石膏模的毛细管力作用下，含有一 定水分的粘土泥浆脱水硬化、成型的过程。 目前：将所有基于坯料具有一定液态流动性的成型 方法统归为注浆成型。 工艺特点： （1）适于成型各种产品，形状复杂、不规则、薄、 体积较大而且尺寸要求不严的器物，如花瓶、汤碗、 椭圆形盘、茶壶等。 （2）坯体结构均匀，但含水量大且不均匀，干燥 与烧成收缩大。
防止粉化的方法有： ①适当降低模型的干燥速度，使水分能够从模型四 周均匀地蒸发； ②采取提前合模的办法，夜间让模型整体干燥，因 模型湿不宜提前合模的，可在芯子上部盖塑料布， 以防止大量的水分从顶点蒸发； ③待模型的外吃浆面刮去一层，增加透气性，使水 分向外吃浆面蒸发。
5、延长石膏模型的使用寿命 1）石膏模型有一定的使用寿命，一般可塑成型用 模型的使用寿命约100－250次，注浆成型用模型只 有50－150次。其损坏原因主要有以下三方面：其 一是模型本身强度不高，易被碰裂或压裂；其二是 模型工作面被坯料中泥粒磨损而报废；其三是注桨 用模型由于模型与坯料桨中电解质起休化学反应造 成模型的毛细孔中与表面上产生硫酸钠析晶，而降 低吸水能力。
石膏模的寿命不但取决于合理的使用，还与制模的 石膏质量和操作工艺过程有关。如石膏粉炒温度过 高或过低，石膏粉颗粒粗大，浇注时加水过多，混 合不均匀，制备好的石膏粉放在潮湿的地方等情况 均会影响模型使用寿命。 2）为了延长石膏模的使用寿命，应正确掌握制造 模型的工艺操作和合理使用外，还可从提高石膏模 的机械强度入手。
各类产品尽管加工方法不同，但是坯体修整是必要 的，不可忽视的，否则就不能保证瓷器半成品质量。 在修坯中也要防止坯体产生缺陷，并修整那些能修 整的带缺陷的坯体。 修坯分为干修和湿修两种方式。 湿修：坯体的水分16～19％。 干修：坯体的水分 < 2％。
陶瓷材料的成形资料课件
02
压制成形工艺具有生产效率高 、成本低、适合大规模生产等 优点，广泛应用于陶瓷工业中 。
03
在压制成形过程中，需要控制 压力、模具形状和粉料性质等 参数，以保证坯体的质量和尺 寸精度。
注浆成形工艺
注浆成形是通过将陶瓷浆料注入石膏模具中，待浆料凝固后脱模得到坯体 的方法。
注浆成形工艺适用于形状复杂、精度要求高的陶瓷制品，如餐具、卫生洁 具等。
在注浆成形过程中，需要控制浆料的稳定性、石膏模具的精度和脱模时间 等因素，以保证坯体的质量。
干压成形工艺
01
干压成形是将干燥的陶 瓷粉料装入模具中，通 过施加压力使其成形的
方法。
02
干压成形工艺适用于制 备形状简单、尺寸较大 的陶瓷制品，如瓷砖、
耐火材料等。
03
在干压成形过程中，需 要控制压力、粉料粒度 和含水率等参数，以保 证坯体的密度和强度。
低韧性
陶瓷材料相对较脆，容易在受到冲击时破裂，因此在使用中 需要特别注意防止碰撞。
热学性能
高热稳定性
陶瓷材料通常具有较高的热稳定性，可以在高温环境下保持其结构和性能。
低热膨胀系数
某些陶瓷材料的热膨胀系数很低，这意味着它们在温度变化时不易变形。
良好的隔热性能
陶瓷材料的导热性较差，因此具有良好的隔热性能，可用于制造保温杯等隔热产品。
塑性成形工艺
01
塑性成形是利用陶瓷材料的塑性变形能力，通过模具
将其加工成一定形状的方法。
02
塑性成形工艺适用于制备形状复杂、精度要求高的陶
瓷制品，如精密陶瓷零件等。
03
在塑性成形过程中，需要控制加工温度、压力和模具
精度等因素，以保证坯体的尺寸精度和表面光洁度。
涂江平《材料工艺基础》第五章粉末冶金及陶瓷成形
选择适当成分和粒度的金属或非金属粉末。
成形
通过压制、注射成形等方法将粉末制成所需 形状的坯体。
烧结
将坯体在高温下烧结，使其获得一定的强度 和密度。
后处理
对烧结后的制品进行必要的加工和处理，如 精整、热处理、浸渍等。
粉末制备方法及特点
机械法
01
通过机械研磨、球磨等方法制备粉末，适用于制备脆性材料和
合金粉末。
物理性能测试
利用相关物理原理，如电阻率测量、热导率测量等，测定 材料的物理性能指标。
化学性能测试
通过腐蚀试验、氧化试验等，评估材料在不同化学环境下的稳定性。同时，利 用化学分析方法，如光谱分析、能谱分析等，测定材料的化学成分和相组成。
05 生产工艺流程与质量控制
生产工艺流程梳理
原料选择与预处理
选择适当的粉末原料，进行筛分、混合、干燥等预处理 操作。
烧结温度与时间
控制烧结温度和时间，以获得所需 的相组成和微观结构。
03
02
成形压力与温度
控制成形过程中的压力和温度，以 确保坯体的密度和强度。
气氛与保护
在烧结过程中控制气氛和保护措施， 以防止产品氧化和污染。
04
质量检测方法与标准
密度与气孔率检测
通过测量产品的密度和气孔率来评估其烧结质量。
力学性能检测
利用光学原理观察材料的金相组织，分析晶粒大 小、形态和分布。
扫描电子显微镜（SEM）观察 利用电子束扫描样品表面，获取高分辨率的微观 形貌和结构信息。
3
透射电子显微镜（TEM）观察 通过电子束穿透样品，观察材料的内部结构和晶 体缺陷。
性能测试方法及原理
力学性能测试
通过拉伸、压缩、弯曲等试验，测定材Biblioteka 的力学性能指标， 评估其承载能力。
成形
通过压制、注射成形等方法将粉末制成所需 形状的坯体。
烧结
将坯体在高温下烧结，使其获得一定的强度 和密度。
后处理
对烧结后的制品进行必要的加工和处理，如 精整、热处理、浸渍等。
粉末制备方法及特点
机械法
01
通过机械研磨、球磨等方法制备粉末，适用于制备脆性材料和
合金粉末。
物理性能测试
利用相关物理原理，如电阻率测量、热导率测量等，测定 材料的物理性能指标。
化学性能测试
通过腐蚀试验、氧化试验等，评估材料在不同化学环境下的稳定性。同时，利 用化学分析方法，如光谱分析、能谱分析等，测定材料的化学成分和相组成。
05 生产工艺流程与质量控制
生产工艺流程梳理
原料选择与预处理
选择适当的粉末原料，进行筛分、混合、干燥等预处理 操作。
烧结温度与时间
控制烧结温度和时间，以获得所需 的相组成和微观结构。
03
02
成形压力与温度
控制成形过程中的压力和温度，以 确保坯体的密度和强度。
气氛与保护
在烧结过程中控制气氛和保护措施， 以防止产品氧化和污染。
04
质量检测方法与标准
密度与气孔率检测
通过测量产品的密度和气孔率来评估其烧结质量。
力学性能检测
利用光学原理观察材料的金相组织，分析晶粒大 小、形态和分布。
扫描电子显微镜（SEM）观察 利用电子束扫描样品表面，获取高分辨率的微观 形貌和结构信息。
3
透射电子显微镜（TEM）观察 通过电子束穿透样品，观察材料的内部结构和晶 体缺陷。
性能测试方法及原理
力学性能测试
通过拉伸、压缩、弯曲等试验，测定材Biblioteka 的力学性能指标， 评估其承载能力。
(陶瓷科学与工艺学)第五章1成型-压制成型
脱模
生坯从模具中脱出，进行后续处理。
压制成型的特点
01
制品尺寸精度高
压制成型可以获得形状复杂、尺寸 精度高的陶瓷制品。
适用范围广
压制成型适用于各种陶瓷材料，如 氧化铝、氧化锆、氮化硅等。
03
02
密度高
压制成型过程中，粉料被压缩，密 度高，制品强度大。
可批量生产
压制成型可以实现大规模、自动化 生产，提高生产效率。
02
压制成型的基本原理
压制成型的基本概念
压制成型是一种通过施加压力将陶瓷 粉料压制成一定形状和密度的方法。
在压制成型过程中，粉料被压缩并排 除其中的空气和多余的水分，形成具 有一定尺寸和形状的生坯。
压制成型的过程
粉料的制备
将陶瓷原料经过研磨、混合、干燥等工艺制备成 适合成型的粉料。
压制
将粉料放入模具中，施加压力使粉料压缩成型。
压制成型是陶瓷工业中常 用的成型方法，可用于生 产各种陶瓷制品，如餐具、 厨具、卫生洁具等。
陶瓷材料制备
在陶瓷工业中，压制成型 还用于制备各种陶瓷材料， 如陶瓷纤维、陶瓷粉末等。
陶瓷复合材料
通过压制成型，可以将不 同的陶瓷材料和增强材料 结合在一起，制备高性能 的陶瓷复合材料。
在其他领域的应用
航空航天Biblioteka THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
陶瓷科学与工艺学第 五章1成型-压制成型
目录
• 成型方法的概述 • 压制成型的基本原理 • 压制成型的技术细节 • 压制成型的应用 • 压制成型的发展趋势和未来展望
01
成型方法的概述
成型方法的定义和分类
定义
成型是将陶瓷粉体或浆料转变为具有 一定形状、尺寸、结构及性能的陶瓷 素坯或成品的工艺过程。
生坯从模具中脱出，进行后续处理。
压制成型的特点
01
制品尺寸精度高
压制成型可以获得形状复杂、尺寸 精度高的陶瓷制品。
适用范围广
压制成型适用于各种陶瓷材料，如 氧化铝、氧化锆、氮化硅等。
03
02
密度高
压制成型过程中，粉料被压缩，密 度高，制品强度大。
可批量生产
压制成型可以实现大规模、自动化 生产，提高生产效率。
02
压制成型的基本原理
压制成型的基本概念
压制成型是一种通过施加压力将陶瓷 粉料压制成一定形状和密度的方法。
在压制成型过程中，粉料被压缩并排 除其中的空气和多余的水分，形成具 有一定尺寸和形状的生坯。
压制成型的过程
粉料的制备
将陶瓷原料经过研磨、混合、干燥等工艺制备成 适合成型的粉料。
压制
将粉料放入模具中，施加压力使粉料压缩成型。
压制成型是陶瓷工业中常 用的成型方法，可用于生 产各种陶瓷制品，如餐具、 厨具、卫生洁具等。
陶瓷材料制备
在陶瓷工业中，压制成型 还用于制备各种陶瓷材料， 如陶瓷纤维、陶瓷粉末等。
陶瓷复合材料
通过压制成型，可以将不 同的陶瓷材料和增强材料 结合在一起，制备高性能 的陶瓷复合材料。
在其他领域的应用
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陶瓷科学与工艺学第 五章1成型-压制成型
目录
• 成型方法的概述 • 压制成型的基本原理 • 压制成型的技术细节 • 压制成型的应用 • 压制成型的发展趋势和未来展望
01
成型方法的概述
成型方法的定义和分类
定义
成型是将陶瓷粉体或浆料转变为具有 一定形状、尺寸、结构及性能的陶瓷 素坯或成品的工艺过程。
(陶瓷科学与工艺学)第五章3塑性成型及其它成型方法干燥
工频电干燥 热源为工频电流。当工频电 流通过湿坯，坯内产生热量 使水分蒸发
坯体内外同时加热，受热均匀，热湿扩 散方向一致，干燥效率高，热损耗少， 设备简单易控制，适合大件厚坯制品
微波干燥
以高频率长波长的电磁波为 热源，通过微波辐射坯体使 其内部极性水分子剧烈运动 并摩擦生热使水分排除
坯体内外同时受热，加热均匀快速，热 湿扩散方向一致，干燥效率和质量高， 设备体小轻巧，易自控，费用高，电耗 大，需避免微波辐射危害，使用范围广
平衡阶段：当坯体干燥到表 面水分达到平衡水分时，干 燥速度降为零。此时坯体与 周围介质达到平衡状态，平 衡水分的多少与周围介质的 温度、相对湿度和坯料组成 有关。坯体的干燥最终水分 一般说来不应低于贮存时的 平衡水分，否则干燥后将再 吸收水分达到平衡水分。
2.6.2干燥制度
干燥制度是砖坯进行干燥时的条件总和。它包括干燥时间、进入和排出干燥剂的温 度和相对湿度、砖坯干燥前的水分和干燥终了后的残余水分等。
降速阶段：随着坯体中水分 的不断蒸发，坯体含水量逐 渐降低，当降至K点时，坯 体内部向表面补充的水分少 于表面蒸发的水分，即内扩 散速度小于外扩散速度。这 样坯体向外界蒸发的水分逐 渐减少，所需热量也减少。 因此干燥速度逐渐降低，坯 体温度逐渐升高。此阶段坯 体体积收缩很小或不收缩， 水分排除形成气孔，使坯 体气孔率上升。
5
10
15
20
25
自由含水率（%）
空气流动速度与干燥速度的关系
干燥方法
干燥方法 热源及加热原理
应用范围与特点
热空气干燥
以热空气为热源；热气体通 热量传递方向与水分扩散方向相反，干 过对流传热将热量传给坯体， 燥效率低，设备简单，热源易得便于控 热量由表及里传递，水分由 制，适合传统陶瓷小件产品的干燥 里及表扩散
单元五陶瓷坯体成型
5.2可塑成型 5.2.1可塑成型的工艺原理 可塑成型是利用各种不同的外力对具有可塑性的坯料进行 加工，迫使坯料发生可塑变形而制成生坯的成型方法。 由于可塑成型坯料含水量太高（21%～26%），故生坯干燥热 耗大，产品因收缩而易变形开裂，因而使该方法难以在其它硅酸盐 行业中广泛应用。 5.2.1.1可塑泥团的流变性特征 可塑泥团是由固相、液相、气相组成的塑性-粘性系统。 当它受到应力作用而发生变形时，既有弹性性质，又出现塑性变形 的阶段；若应力增大超过极限值σ y，则出现不可逆的假塑性变形。 由弹性变形过渡到假塑性变形的极限应力σ y称为流动极限 （或称流限、屈服值）。
5.1成型方法的分类及选择 5.1.1成型方法的分类 （1）可塑成型 可塑成型是使可塑坯料在外力作用下发生可 塑变形而制成坯体的成型方法。使用的坯料是呈可塑状态的泥团， 其含水量约为泥团重量的18～26%。 （2）注浆成型 注浆成型是使用含水量高达30%以上的流动性 泥浆，通过浇注在多孔模型中来进行成型的方法。卫生陶瓷和部分 日用陶瓷附件通常采用注浆成型法成型。 （3）压制成型 压制成型是将含有一定水分或粘结剂的粒状 粉料填充在某一特制的模型之中，施加压力，使之压制成具有一定 形状和强度的陶瓷坯体。
5.1.2成型方法的选择 成型方法进行选择，在生产中可从如下几方面来进行考虑： ①从产品的形状复杂程度、尺寸大小、厚薄等方面考虑。一般 形状复杂、尺寸较大，壁较薄的产品，可以采用注浆法成型，如各 种卫生洁具、壶、花瓶等；凡呈旋转体形状的产品多采用旋压、滚 压成型。如盘、碗、花钵等；凡尺寸公差要求较高的扁平产品多采 用干压法成型。如各类墙地砖、釉面砖等。 ② 从坯料性能考虑。可塑性较好的坯料，采用塑法成型为好。 可塑性较差的坯料，一般采用注浆法或干压法成型。 ③ 从经济角度考虑。 因地制宜，在保证质量的前提下，设备 尽可能简单。
陶瓷成型方法
陶瓷工艺学
3）压力注浆
通过提高泥浆压力来增大注浆过程推动力，加速水分的 扩散，不仅可缩短注浆时间，还可减少坯体的干燥收缩 和脱模后坯体的水分。注浆压力越高，成型速度越大， 生坯强度越高。但是受模型强度的限制。 模型的材料：石膏模型、多孔树脂模型、无机填料模型。 根据压力的大小可将压力注浆分为： 微压注浆：压力<0.03 MPa 采用石膏模型 中压注浆：压力0.15～0.4 MPa 强度较高的石膏模 型，树脂模型 高压注浆：压力> 2 MPa 高强度树脂模型
陶瓷工艺学
§ 2 可塑成型
利用外力对坯料进行成型。基本原理是基于坯料的可塑性。 一、滚压成型 1.工艺原理和特点：成型时盛放着泥料的石膏模型和滚压头分 别绕自己的轴线以一定的速 度同方向旋转。滚压头在旋 转的同时逐渐靠近石膏模型， 对泥料进行滚压成型。 优点：坯体致密、组织结构 均匀、表面质量高。 阳模滚压（外滚压）：滚压 头决定坯体形状和大小，模 型决定内表面的花纹。 阴模滚压（内滚压）：滚压 头形成坯体的内表面。
陶瓷工艺学
陶瓷工艺学
3. 等静压成型与干压成型的主要差别 (1) 粉料各个方向受压，粉料颗粒的直线位移减少，利于 把粉料压到相当的密度，同时消耗在粉料颗粒运动时 的摩擦功相应减少，提高了压制效率。 (2) 粉料内部和外部介质中的压强相等，因此空气排出 困难，限制通过增大压力来压实粉料的可能，故生产 中有必要排除装模后粉料中的少量空气。 4. 等静压成型的优点 (1) 与施压强度大致相同的其它压制成型相比，等静压成 型可以得到较高的生坯密度，且密度在各个方向上都 比较均匀。 (2) 生坯内部的应力小（压强的方向性差别小于其它成 型方法，颗粒间、颗粒与模型间的摩擦力减小）。
一 概述： 工艺过程：将制备好的坯料泥浆注入多孔性模型内，由于 多孔性模型的毛细管力吸水性，泥浆在贴近模壁的一侧被 模子吸水而形成一均匀的泥层，并随时间的延长而加厚， 当达到所需厚度时，将多余的泥浆倾出，最后该泥层继续 脱水收缩而与模型脱离，从模型取出后即为毛坯.
陶瓷成型技术教案模板范文
课时：2课时年级：初中教学目标：1. 让学生了解陶瓷成型技术的原理和过程。
2. 培养学生的动手操作能力和审美能力。
3. 激发学生对陶瓷艺术的兴趣。
教学重点：1. 陶瓷成型技术的原理和过程。
2. 陶瓷成型的基本方法。
教学难点：1. 陶瓷成型过程中的细节处理。
2. 学生在操作过程中的安全问题。
教学准备：1. 陶瓷成型工具：模具、滚筒、刮刀等。
2. 陶瓷原料：高岭土、水等。
3. 课件、视频等教学资源。
教学过程：第一课时一、导入1. 通过展示陶瓷艺术品，激发学生对陶瓷艺术的兴趣。
2. 提问：陶瓷是如何制成的？让学生思考陶瓷成型的过程。
二、新课讲授1. 介绍陶瓷成型技术的原理和过程。
2. 讲解陶瓷成型的基本方法，如：手捏成型、模具成型、滚筒成型等。
3. 展示不同成型方法的特点和适用范围。
三、演示操作1. 教师演示陶瓷成型过程，让学生观察并记录。
2. 强调成型过程中的细节处理，如：模具的选择、泥料的湿度等。
四、学生操作1. 学生分组，每组选用一种成型方法进行实践操作。
2. 教师巡回指导，解答学生在操作过程中遇到的问题。
第二课时一、复习导入1. 回顾上节课所学内容，提问学生对陶瓷成型技术的理解。
2. 让学生分享自己在操作过程中的心得体会。
二、拓展延伸1. 介绍陶瓷艺术的种类和特点，如：青花瓷、彩瓷等。
2. 让学生欣赏不同种类的陶瓷作品，培养审美能力。
三、实践操作1. 学生根据所学知识，选择一种自己喜欢的陶瓷成型方法进行创作。
2. 教师指导学生完成作品，并对作品进行点评。
四、总结评价1. 让学生展示自己的作品，分享创作心得。
2. 教师对学生的作品进行评价，肯定优点，指出不足。
3. 强调陶瓷成型技术的重要性，鼓励学生在生活中发现美、创造美。
教学反思：本节课通过讲解、演示、实践等多种形式，让学生了解了陶瓷成型技术的原理和过程，培养了学生的动手操作能力和审美能力。
在教学过程中，要注意以下几点：1. 注重理论与实践相结合，让学生在实践中掌握知识。
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材料导论第五章陶瓷成型
碳化硅陶瓷
以SiC为主要成分的陶瓷。 具有很高的高温强度，在1400℃时抗弯强度仍保持 在500～600MPa，工作温度可达1700℃；有很好的热稳 定性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐 辐射性。 制作火箭尾喷管喷嘴、浇注金属的浇道口、轴承、 轴套、密封阀片、轧钢用导轮、内燃机器件、热电偶保 护套管、炉管、核燃料包封材料等。
原料煅烧 配料 球磨 成形 烧结 ➢ 性能与应 用：
1）高强度、高温稳定性：装饰瓷，喷嘴、火箭、导弹 的导流罩 ； 2）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，轴承， 人造宝石；
材料导论第五章陶瓷成型
3）低的介电损耗、高电阻率、高绝缘性：火花塞，电 路基板，管座； 4）熔点高、抗腐蚀：耐火材料，坩埚，炉管，热电偶 保护套等； 5）离子导电性：太阳能电池材料和蓄电池材料等。 6）生物相容性：还可用于制作人工骨骼和人造关节等。
成分
纯碱
石灰石 高 温 Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2
石英
CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2
Na2SiO3 CaSiO3 SiO2
材料导论第五章陶瓷成型
几种玻璃的特性和用途
种类
普通玻璃 石英玻璃
光学玻璃
玻璃纤维
钢化玻璃
特性
用途
再高温下易软化
窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等
膨胀系数小，耐酸碱， 化学仪器，高压水银灯，紫
材料导论第五章陶瓷成型
第二节 功能陶瓷
铁电陶瓷
有些陶瓷的晶粒排列是不规则的，但在外电场作用 下，不同取向的电畴开始转向电场方向，材料出现自发 极化，在电场方向呈显一定电场强度，这类陶瓷称为铁 电陶瓷，广泛应用的铁电材料有钛酸钡、钛酸铅、锆酸 铝等。
铁电陶瓷应用最多的是铁电陶瓷电容器，还可用于 制造压电元件、热释电元件、电光元件、电热器件等。
材料导论第五章陶瓷成型
材料导论第五章陶瓷成型
氧化锆陶瓷
➢ 晶体结构 m-ZrO2：单斜晶系（＜1170℃） t- ZrO2：四方晶系（1170～2370 ℃） c-ZrO2：立方晶系（2370～2715 ℃）
备注：氧化锆熔点为2715 ℃。
材料导论第五章陶瓷成型
➢ 性能与应用
1）热导率小，化学稳定性好、耐腐蚀性高：可用于高 温绝缘材料、耐火材料，如熔炼铂和铑等金属的坩埚、 喷嘴、阀心、密封器件等： 2）硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、 剪刀、高尔夫球棍头等。 3）具有敏感特性：可做气敏元件，还可作为高温燃料 电池固体电解隔膜、钢液测氧探头等。
强度大，滤光
外灯，光导纤维，压电晶体
等
透光性能好，有折光 和色散性
眼镜片，照相机，显微镜， 望远镜用凸凹透镜等光学仪 器
耐腐蚀，不怕烧，不 太空飞行员的衣服，玻璃钢 导电，不吸水，隔热， 等 吸声，防蛀虫
耐高温，耐腐蚀，强 运动器材，微波通讯器材， 度大，质轻材，料导抗论第震五章裂陶瓷成型汽车，火车窗玻璃等
材料导论第五章陶瓷成型
氧化锆固体电解质陶瓷
ZrO2中加入CaO、Y2O3等后，提供了氧离子扩散 的通道，所以为氧离子导体。氧化锆固体电解质陶瓷主 要用于氧敏传感器和高温燃料电池的固体电解质。
生物陶瓷
氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷与生物肌体有较好的相 容性，耐腐蚀性和耐磨性能都较好，因此常用于生物体 中承受载荷部位的矫形整修，如人造骨骼等。
材料导论第五章陶瓷成型
压电陶瓷
铁电陶瓷在外加电场作用下出现宏观的压电效应， 称为压电陶瓷。目前所用的压电陶瓷主要有钛酸钡、钛 酸铅、锆酸铝、锆钛酸铅等。
压电陶瓷在工业、国防及日常生活中应用十分广泛。 如压电换能器、压电马达、压电变压器、电声转换器件 等。利用压电效应将机械能转换为电能或把电能转换为 机械能的元件称为换能器。
氧化铝有十多种同素异构体，但常见的主要有三种： α-Al2O3、β-Al2O3 、γ-Al2O3 。
γ-Al2O3属于尖晶石型（立方）结构，高温时不稳定， 在1600℃转变为α-Al2O3 。 α-Al2O3 属于六方系，稳定 性好，在熔点2050 ℃之前不发生晶型转变。
材料导论第五章陶瓷成型
➢ 制备方法：
材料导论第五章陶瓷成型
按原料分类
普通陶瓷（硅酸盐材料） 特种陶瓷（人工合成材料）
按用途分类
结构陶瓷 功能陶瓷 陶瓷耐火材料 玻璃
材料导论第五章陶瓷成型
氧化铝陶瓷
Al2O3＋少量SiO2。根据Al2O3含量可分为刚玉-莫来 瓷（75瓷，wAl2O3=75%）和刚玉瓷（95瓷，99瓷）。
➢ 晶体结构
第五章 陶瓷材料（一）
第一节 结构陶瓷 第二节 功能陶瓷 第三节 陶瓷耐火材料 第四节 玻 璃
材料导论第五章陶瓷成型
第一节 结构陶瓷
陶瓷的分类
按成分 分类
氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等） 碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等） 氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等） 新型碳化物陶瓷（C3N4等） 硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等） 复合陶瓷（3Al2O3·2SiO2(莫来石) 等）
陶瓷耐火材料的重要性能指标是：低温强度、高温 强度、体密度、孔隙率等。
➢ 分类 酸性耐火材料（以SiO2、Al2O3为主）
碱性耐火材料（如MgO、CaO等）
材料导论第五章陶瓷成型
第四节 玻 璃
玻璃是介于结晶态和无定型态之间的一种物质状态，
称为玻璃态物质。
主 要 反应 原 料 条件
玻璃窑中发生的主要反应
材料导论第五章陶瓷成型
氮化硅陶瓷
以Si3N4为主要成分的陶瓷。 氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系数小，耐磨 性好，抗热振性大大高于其它陶瓷。它具有优良的化学 稳定性，能耐除氢氟酸、氢氧化钠外的其他酸和碱性溶 液的腐蚀，以及抗熔融金属的侵蚀。它还具有优良的绝 缘性能。 用于制造切削刀具、高温轴承、泵密封环、热电 偶保护套、缸套、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。
材料导论第五章陶瓷成型
半导体陶瓷
导电性介于导电和绝缘介质之间的陶瓷材料。主要 有钛酸钡陶瓷，具有正电阻温度系数，应用非常广泛。 如用于电动机、收录机、计算机、复印机、变压器、烘 干机、暖风机、电烙铁、彩电消磁、燃料的发热体、阻 风门、化油器、功率计、线路温度补偿等。
材料导论第五章陶瓷成型
第三节 陶瓷耐火材料
碳化硅陶瓷
以SiC为主要成分的陶瓷。 具有很高的高温强度，在1400℃时抗弯强度仍保持 在500～600MPa，工作温度可达1700℃；有很好的热稳 定性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐 辐射性。 制作火箭尾喷管喷嘴、浇注金属的浇道口、轴承、 轴套、密封阀片、轧钢用导轮、内燃机器件、热电偶保 护套管、炉管、核燃料包封材料等。
原料煅烧 配料 球磨 成形 烧结 ➢ 性能与应 用：
1）高强度、高温稳定性：装饰瓷，喷嘴、火箭、导弹 的导流罩 ； 2）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，轴承， 人造宝石；
材料导论第五章陶瓷成型
3）低的介电损耗、高电阻率、高绝缘性：火花塞，电 路基板，管座； 4）熔点高、抗腐蚀：耐火材料，坩埚，炉管，热电偶 保护套等； 5）离子导电性：太阳能电池材料和蓄电池材料等。 6）生物相容性：还可用于制作人工骨骼和人造关节等。
成分
纯碱
石灰石 高 温 Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2
石英
CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2
Na2SiO3 CaSiO3 SiO2
材料导论第五章陶瓷成型
几种玻璃的特性和用途
种类
普通玻璃 石英玻璃
光学玻璃
玻璃纤维
钢化玻璃
特性
用途
再高温下易软化
窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等
膨胀系数小，耐酸碱， 化学仪器，高压水银灯，紫
材料导论第五章陶瓷成型
第二节 功能陶瓷
铁电陶瓷
有些陶瓷的晶粒排列是不规则的，但在外电场作用 下，不同取向的电畴开始转向电场方向，材料出现自发 极化，在电场方向呈显一定电场强度，这类陶瓷称为铁 电陶瓷，广泛应用的铁电材料有钛酸钡、钛酸铅、锆酸 铝等。
铁电陶瓷应用最多的是铁电陶瓷电容器，还可用于 制造压电元件、热释电元件、电光元件、电热器件等。
材料导论第五章陶瓷成型
材料导论第五章陶瓷成型
氧化锆陶瓷
➢ 晶体结构 m-ZrO2：单斜晶系（＜1170℃） t- ZrO2：四方晶系（1170～2370 ℃） c-ZrO2：立方晶系（2370～2715 ℃）
备注：氧化锆熔点为2715 ℃。
材料导论第五章陶瓷成型
➢ 性能与应用
1）热导率小，化学稳定性好、耐腐蚀性高：可用于高 温绝缘材料、耐火材料，如熔炼铂和铑等金属的坩埚、 喷嘴、阀心、密封器件等： 2）硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、 剪刀、高尔夫球棍头等。 3）具有敏感特性：可做气敏元件，还可作为高温燃料 电池固体电解隔膜、钢液测氧探头等。
强度大，滤光
外灯，光导纤维，压电晶体
等
透光性能好，有折光 和色散性
眼镜片，照相机，显微镜， 望远镜用凸凹透镜等光学仪 器
耐腐蚀，不怕烧，不 太空飞行员的衣服，玻璃钢 导电，不吸水，隔热， 等 吸声，防蛀虫
耐高温，耐腐蚀，强 运动器材，微波通讯器材， 度大，质轻材，料导抗论第震五章裂陶瓷成型汽车，火车窗玻璃等
材料导论第五章陶瓷成型
氧化锆固体电解质陶瓷
ZrO2中加入CaO、Y2O3等后，提供了氧离子扩散 的通道，所以为氧离子导体。氧化锆固体电解质陶瓷主 要用于氧敏传感器和高温燃料电池的固体电解质。
生物陶瓷
氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷与生物肌体有较好的相 容性，耐腐蚀性和耐磨性能都较好，因此常用于生物体 中承受载荷部位的矫形整修，如人造骨骼等。
材料导论第五章陶瓷成型
压电陶瓷
铁电陶瓷在外加电场作用下出现宏观的压电效应， 称为压电陶瓷。目前所用的压电陶瓷主要有钛酸钡、钛 酸铅、锆酸铝、锆钛酸铅等。
压电陶瓷在工业、国防及日常生活中应用十分广泛。 如压电换能器、压电马达、压电变压器、电声转换器件 等。利用压电效应将机械能转换为电能或把电能转换为 机械能的元件称为换能器。
氧化铝有十多种同素异构体，但常见的主要有三种： α-Al2O3、β-Al2O3 、γ-Al2O3 。
γ-Al2O3属于尖晶石型（立方）结构，高温时不稳定， 在1600℃转变为α-Al2O3 。 α-Al2O3 属于六方系，稳定 性好，在熔点2050 ℃之前不发生晶型转变。
材料导论第五章陶瓷成型
➢ 制备方法：
材料导论第五章陶瓷成型
按原料分类
普通陶瓷（硅酸盐材料） 特种陶瓷（人工合成材料）
按用途分类
结构陶瓷 功能陶瓷 陶瓷耐火材料 玻璃
材料导论第五章陶瓷成型
氧化铝陶瓷
Al2O3＋少量SiO2。根据Al2O3含量可分为刚玉-莫来 瓷（75瓷，wAl2O3=75%）和刚玉瓷（95瓷，99瓷）。
➢ 晶体结构
第五章 陶瓷材料（一）
第一节 结构陶瓷 第二节 功能陶瓷 第三节 陶瓷耐火材料 第四节 玻 璃
材料导论第五章陶瓷成型
第一节 结构陶瓷
陶瓷的分类
按成分 分类
氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等） 碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等） 氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等） 新型碳化物陶瓷（C3N4等） 硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等） 复合陶瓷（3Al2O3·2SiO2(莫来石) 等）
陶瓷耐火材料的重要性能指标是：低温强度、高温 强度、体密度、孔隙率等。
➢ 分类 酸性耐火材料（以SiO2、Al2O3为主）
碱性耐火材料（如MgO、CaO等）
材料导论第五章陶瓷成型
第四节 玻 璃
玻璃是介于结晶态和无定型态之间的一种物质状态，
称为玻璃态物质。
主 要 反应 原 料 条件
玻璃窑中发生的主要反应
材料导论第五章陶瓷成型
氮化硅陶瓷
以Si3N4为主要成分的陶瓷。 氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系数小，耐磨 性好，抗热振性大大高于其它陶瓷。它具有优良的化学 稳定性，能耐除氢氟酸、氢氧化钠外的其他酸和碱性溶 液的腐蚀，以及抗熔融金属的侵蚀。它还具有优良的绝 缘性能。 用于制造切削刀具、高温轴承、泵密封环、热电 偶保护套、缸套、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。
材料导论第五章陶瓷成型
半导体陶瓷
导电性介于导电和绝缘介质之间的陶瓷材料。主要 有钛酸钡陶瓷，具有正电阻温度系数，应用非常广泛。 如用于电动机、收录机、计算机、复印机、变压器、烘 干机、暖风机、电烙铁、彩电消磁、燃料的发热体、阻 风门、化油器、功率计、线路温度补偿等。
材料导论第五章陶瓷成型
第三节 陶瓷耐火材料