陶瓷烧成过程及影响因素
陶瓷烧制过程中的环境因素与控制方法
陶瓷烧制过程中的环境因素与控制方法陶瓷是一种古老而重要的工艺品，其烧制过程中的环境因素对最终的成品质量有着重要影响。
本文将从温度、湿度、氧气含量以及气氛等方面探讨陶瓷烧制过程中的环境因素，并介绍相应的控制方法。
温度是陶瓷烧制过程中最重要的环境因素之一。
不同种类的陶瓷对于烧制温度有着不同的要求。
过高的温度可能导致陶瓷变形、开裂甚至烧坏，而过低的温度则无法使陶瓷充分烧结，影响其强度和密度。
因此，控制烧制温度是确保陶瓷质量的关键。
常见的控温方法包括使用烧窑控制系统、调节燃料供给和燃烧速率等。
湿度是另一个重要的环境因素。
在陶瓷烧制过程中，湿度的变化会影响陶瓷的干燥速度和烧结效果。
过高的湿度会导致陶瓷干燥不充分，易出现开裂和变形等问题；而过低的湿度则会使陶瓷干燥过快，导致烧结不完全。
因此，控制适宜的湿度对于陶瓷的烧制至关重要。
常见的控湿方法包括使用加湿器、调节通风量和燃烧速率等。
氧气含量也是陶瓷烧制过程中需要考虑的环境因素之一。
氧气含量的变化会直接影响陶瓷的氧化还是还原烧制过程。
不同的陶瓷材料对氧气含量有不同的要求。
例如，釉面瓷常需在还原气氛下烧制，而氧化性瓷则需要在氧化气氛下进行。
因此，控制适宜的氧气含量对于陶瓷的烧制至关重要。
常见的控氧方法包括调节燃料供给和燃烧速率、使用还原剂或氧化剂等。
除了温度、湿度和氧气含量外，气氛也是陶瓷烧制过程中的重要环境因素之一。
不同的气氛对陶瓷的烧制过程和成品质量有着直接影响。
一般来说，氧化性气氛适合烧制氧化性瓷，而还原性气氛适合烧制釉面瓷。
控制适宜的气氛对于陶瓷的烧制非常关键。
常见的控气方法包括调节燃料供给和燃烧速率、使用还原剂或氧化剂等。
综上所述，陶瓷烧制过程中的环境因素包括温度、湿度、氧气含量和气氛等。
这些因素对于陶瓷的成品质量有着重要影响。
为了确保陶瓷的质量，需要采取相应的控制方法，如使用烧窑控制系统、调节燃料供给和燃烧速率、使用加湿器和调节通风量等。
通过合理控制环境因素，可以提高陶瓷的烧结效果，确保其质量稳定和良好的外观。
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。
陶瓷材料的高温烧成
陶瓷材料的高温烧成陶瓷是一种古老而重要的材料，广泛应用于建筑、制陶、电子、医疗器械等领域。
其中，高温烧成是制造陶瓷的关键步骤之一、本文将从高温烧成的目的、方法以及影响因素等方面进行阐述。
首先，高温烧成的目的是为了使陶瓷材料达到所要求的性能。
在高温下，陶瓷原料中的水分将被蒸发，有机物也将燃烧殆尽。
同时，由于高温使原料中的颗粒发生熔融，颗粒之间相互融合，形成致密的结构，提高了陶瓷的力学强度和化学稳定性。
因此，高温烧成既是一种物理过程，也是一种化学反应过程。
高温烧成过程中的方法有三种常见的类型，即干烧、烧结和熔融。
干烧是指将陶瓷成型坯料直接放入高温炉中进行加热，使其燃烧和结晶。
这种方法适用于耐火陶瓷等材料的制造。
烧结是将陶瓷粉末制成坯料后，在高温下加热使其颗粒间发生熔融和结晶。
烧结是陶瓷材料常用的烧结工艺，可以制造出各种类型的陶瓷制品。
熔融是将陶瓷原料加热至熔点以上，通过液相烧结使颗粒间形成致密的结构。
这种方法适用于玻璃等透明材料的制造。
高温烧成的影响因素包括烧成温度、烧成时间、加热速率和冷却速率等。
烧成温度是指陶瓷在高温炉中所达到的温度。
不同类型的陶瓷材料有不同的烧成温度要求，一般为800℃到1600℃之间。
烧成时间是指陶瓷在高温下保持的时间长度，通常为数小时到十数小时不等。
加热速率和冷却速率是指将陶瓷材料加热或冷却时的速度，对陶瓷的物理性能和组织结构有重要影响。
此外，高温烧成还需要考虑到材料的稳定性和环境污染等问题。
在高温下，陶瓷材料容易发生热膨胀和热应力破裂等问题，因此需要采取措施进行温度控制和应力释放。
同时，在烧成过程中产生的废气和废水也会对环境造成一定污染，需要进行处理和净化。
综上所述，高温烧成是陶瓷材料制造过程中不可或缺的步骤。
通过高温烧成，陶瓷材料可以达到所要求的性能，从而广泛应用于各个领域。
在实际应用中，还需要考虑烧成温度、时间、加热速率和冷却速率等因素，同时关注材料的稳定性和环境污染问题，以保证陶瓷制品的质量和生态可持续性。
陶艺烧制的原理_陶艺作品的烧制
陶艺烧制的原理_陶艺作品的烧制陶艺的烧制是陶艺制作过程中的一个重要组成部分，它的烧制非常的讲究技巧与特点。
那么，关于陶艺的烧制相关知识，你知道多少呢?以下是由店铺为大家整理的陶艺的烧制知识介绍，希望能帮到你。
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。
陶艺的制作工艺按顺序可分为原料加工、泥坯塑制、赋釉及煅烧四大工序，我们从配泥、成型、配釉及煅烧四方面加以介绍：配泥：配泥的目的，一方面是为了清除杂质，另一方面是把产地来源不同，成型和煅烧性能不同的土搭配成符合制作者所需要的、具有一定烧成温度范围的、能和釉及煅烧温度相呼应的熟土。
有时为了加强泥质在高温煅烧情况下的支承力，使坯体不致下塌而适当渗些砂子。
有时为了追求陶土烧成后的色泽而加入一些着色原料成为"色胎"。
陶土和瓷土的化学成分基本是相同的，由于风化和再风化的原因，改变了它们的物理性能，使之出现了陶土具有较大的粘性和可塑性，瓷土具有脆性及高温状态下玻化程度较大的区别。
成型：石湾窑制品以手工拉坯为历时最长、产量最大的成型方法，其中手工拉坯成型是在转轮(辘轳、僧称“车面”)上制作圆形器皿的基本方法。
拉坯的准备工作是揉泥：就是把泥团放在车面的圆心部位，辘轳转动后，用手腕和手指的相反作用力把泥团把握在圆心之中，然后双手把泥团反复几次上下托拉，使其进一步排除里面的气泡，使泥更“熟”。
石湾窑的手工拉坯与其他瓷区不同之处在于所使用的是陶泥，可塑性较高。
石湾陶艺的艺术造型重视点、线、面的关系，陶塑属于雕塑的范畴，体积(俗称“面”)和线条，不但是组成石湾陶艺品的主要因素，而且还是决定作品质素的重要成分。
陶瓷生产技术8卫生陶瓷的烧成及冷加工-10-11-12
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卫生陶瓷制品弹性模量与温度 的关系
2）卫生陶瓷 弹性模量与温 度的关系
在700℃以下干坯体的 弹性模量变化不大； 800℃以上则急剧降低， 这是由于此时坯体已具 有弹塑-粘滞性质所致
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卫生陶瓷坯体受热线膨胀温度 系数的变化
温度℃ 20～200 200～400 400～500 500～600 600～800 800～900
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4、卫生陶瓷的低温快速烧成
低温快速烧成的好处是： （1）提高单窑的产量和单位有效容积 的产量。 （2）有利于降低燃料消耗。 （3）有利于延长窑炉寿命。 （4）有利于降低生产成本。 （5）有利于环境保护。
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实现低温快速烧成关键在于： （1）寻求适合于低温快烧的陶瓷坯料和釉料的原料 配方及制造工艺。 （2）改进传统窑炉使其能够适应快速烧成所需要的 条件。 一般低温快速烧成对窑炉的要求是： 1）窑内温度、气氛均匀一致，温差一般<10℃。 2）制品最好是单层通过，明焰裸装且不用窑具，但 卫生洁具等复杂形状的制品目前还离不开垫板。 3）要有高的对流传热系数。 4）预热带由于气体温度低，传热慢，在预热带安装 高速调温烧嘴也是低温快烧窑炉经常采用的方法。 5）降低入窑坯体的水分含量。快速烧成要求≤0.2%。 （3）低温快速烧成应满足陶瓷坯体物化反应速度的 要求，同时限制制品内的应力，不致造成坯体开裂和 变形，以提高烧成质量。
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（５）晶型转变 １）二氧化硅的晶型转变 石英一般在配方中的用量最多，它在烧 成过程中会发生复杂的晶型转变并伴随 有较大的体积变化，是引起制品开裂的 因素之一。 573℃β－石英快速转变为α－石英 体积膨胀0.82％ 867℃α－石英缓慢转变为α－磷石英 体积膨胀14.7％
陶瓷烧制工艺对环境的影响及可持续发展的解决方案
陶瓷烧制工艺对环境的影响及可持续发展的解决方案陶瓷作为一种古老而重要的工艺品，其烧制工艺在很大程度上对环境造成了一定的影响。
本文将探讨陶瓷烧制工艺对环境的影响，并提出可持续发展的解决方案。
首先，陶瓷烧制工艺对大气环境造成了污染。
在传统的陶瓷烧制过程中，燃料的燃烧会产生大量的烟尘和有害气体，如二氧化硫、氮氧化物等。
这些污染物会直接排放到大气中，对空气质量造成负面影响，甚至对人体健康产生危害。
此外，陶瓷烧制过程中所需的高温也会导致能源的大量消耗，进一步加剧了环境问题。
其次，陶瓷烧制工艺对水资源的消耗也是一个问题。
在传统的陶瓷工艺中，需要大量的水来进行原料的制备和烧制过程中的冷却。
这些水资源的过度使用不仅会导致水资源的枯竭，还可能造成地下水位下降和土壤盐碱化等问题。
同时，陶瓷烧制过程中产生的废水也会对水环境造成污染，若处理不当，会对水生态系统产生破坏性影响。
针对以上问题，可持续发展的解决方案应运而生。
首先，陶瓷行业可以推广清洁燃烧技术，减少烟尘和有害气体的排放。
通过引入先进的燃烧设备和技术，可以实现燃料的高效燃烧，减少污染物的生成。
此外，采用可再生能源作为燃料也是一个可行的选择，如太阳能、生物质能等。
这样不仅可以减少对化石燃料的依赖，还能降低碳排放量，实现低碳绿色生产。
其次，陶瓷行业可以推动节能减排措施的实施。
通过改进烧制工艺，降低烧制温度和时间，可以减少能源的消耗。
同时，优化原料配比和烧制工艺，减少废品率，提高产品的质量和利用率。
此外，采用高效的热能回收技术，将烧制过程中产生的废热用于其他环节，进一步提高能源利用效率。
另外，陶瓷行业可以倡导绿色设计和生产理念。
通过优化产品设计，降低材料消耗和能源消耗，减少对环境的负面影响。
同时，推广绿色材料的使用，如采用可再生材料或回收利用材料，减少对自然资源的开采。
此外，陶瓷行业还可以加强废弃物的分类和处理，实现资源的循环利用。
最后，政府、企业和社会各界应加强合作，共同推动陶瓷行业的可持续发展。
陶瓷烧制技术的基本步骤和流程解析
陶瓷烧制技术的基本步骤和流程解析陶瓷是一种古老而重要的工艺品，它在人类历史上扮演着重要的角色。
陶瓷制作的核心是烧制技术，通过高温烧制，将陶土转化为坚硬的陶瓷器物。
本文将介绍陶瓷烧制的基本步骤和流程。
第一步：原料准备陶瓷的原料主要是陶土，陶土的选择对陶瓷的质量和特性有着重要的影响。
不同种类的陶土具有不同的特性，如黏土、瓷土、赤陶土等。
制作陶瓷还需要添加一些辅助材料，如石英、长石等，以改善陶土的塑性和烧制性能。
第二步：成型成型是将陶土按照设计要求塑造成所需的形状的过程。
常见的成型方法有手工成型、轮盘成型和模具成型。
手工成型是最传统的方法，通过手工捏制、揉捏和拉制等方式制作陶瓷器物。
轮盘成型是利用陶轮将陶土旋转成型，可以制作出圆形和对称的器物。
模具成型是利用模具将陶土压制成所需形状。
第三步：干燥成型后的陶瓷器物需要进行干燥处理，以去除其中的水分。
干燥是一个重要的环节，也是制作陶瓷的关键步骤之一。
陶瓷在干燥过程中会发生收缩，如果干燥过快或不均匀，容易导致陶瓷出现开裂等问题。
因此，干燥需要控制得当，通常会分为自然干燥和人工干燥两个阶段。
第四步：修整和装饰干燥后的陶瓷器物需要进行修整和装饰。
修整是指对陶瓷器物表面进行打磨和修整，使其更加光滑和均匀。
装饰是给陶瓷器物添加图案、花纹或采用彩绘等方式进行装饰，以增加陶瓷的观赏性和艺术性。
第五步：烧制烧制是陶瓷制作的核心过程，通过高温烧制，使陶土发生化学和物理变化，形成坚硬的陶瓷。
烧制的温度和时间是关键因素，不同类型的陶瓷需要不同的烧制条件。
常见的烧制方式有电窑烧制、气窑烧制和木炭烧制等。
在烧制过程中，陶瓷器物会经历干燥、失水、胚瓷、成熟等阶段，最终形成成品。
第六步：上釉和再烧烧制完成后，陶瓷器物可以选择进行上釉。
釉料可以改善陶瓷的光泽、强度和耐磨性，同时也可以增加陶瓷的装饰效果。
上釉后的陶瓷器物需要再次进行烧制，以使釉料与陶瓷器物相融合，形成一层坚硬的釉面。
陶瓷烧制技术是一门复杂而精细的工艺，需要经过多个步骤和流程才能完成。
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。
陶瓷的制作流程以及相关技术要点
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5-4_陶瓷材料的烧结
可广泛用于磁性材料、梯度功能材料、纳米陶瓷、纤维增强陶瓷和金 属间化合物等系列新型材料的烧结。
一、放电等离子体烧结的优点 ①烧结温度低（比HP和HIP低200-300℃）、烧结时间短（只需3-10min， 而HP和HIP需要120-300min）、单件能耗低； ②烧结机理特殊，赋予材料新的结构与性能；
2.2 烧结驱动力
烧结的驱动力就是总界面能的减少。粉末坯体的总界面能表示为 γA， 其中γ为界面能；A为总的比表面积。那么总界面能的减少为：
A A A
其中，界面能的变化（Δγ）是因为样品的致密化，比表面积的变化 是由于晶粒的长大。对于固相烧结，Δγ主要是固/固界面取代固/气界面。
（2）保温时间对产品性能的影响 在烧成的最高温度保持一定的时间，一方面使物理化学变化更趋完全，使 坯体具有足够液相量和适当的晶粒尺寸，另一方面组织结构亦趋均一。但保温 时间过长，则晶粒溶解，不利于在坯中形成坚强骨架，而降低机械性能。 （3）烧成气氛对产品性能的影响 ① 气氛对陶瓷坯体过烧膨胀的影响 ② 气氛对坯体的收缩和烧结的影响 ③ 气氛对坯的颜色和透光度以及釉层质量的影响 （4）升温与降温速度对产品性能的影响
（pore drag）和晶粒生长驱动力之间力的平衡作用。
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。
4.3 晶粒生长和粗化
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）。
陶瓷烧结原理
陶瓷烧结原理陶瓷烧结是指将陶瓷粉末在一定的温度下进行烧结，使其颗粒之间发生结合，形成致密的块状材料的过程。
烧结是陶瓷工艺中的重要环节，其原理和过程对最终产品的性能和质量具有重要影响。
下面将从烧结原理、影响因素和应用范围等方面进行详细介绍。
一、烧结原理。
陶瓷烧结的原理是在一定温度下，陶瓷粉末颗粒之间发生表面扩散和颗粒间扩散，使颗粒之间结合成块状材料。
在烧结过程中，首先是颗粒间扩散，即颗粒表面的原子或分子向颗粒内部扩散，使颗粒之间产生结合力。
随着温度的升高，颗粒表面扩散加剧，颗粒间的结合力增强，最终形成致密的块状材料。
二、影响因素。
1. 温度，烧结温度是影响烧结效果的关键因素，过低的温度会导致颗粒间扩散不足，无法形成致密材料；过高的温度则可能导致材料烧结过度，出现变形或开裂的情况。
2. 时间，烧结时间也是影响烧结效果的重要因素，过短的时间会导致烧结不完全，材料性能不达标；过长的时间则可能造成能耗浪费和生产效率低下。
3. 压力，在烧结过程中施加一定的压力可以促进颗粒间的结合，提高烧结效率和材料密度。
4. 添加剂，适量的添加剂可以改善陶瓷粉末的流动性和烧结性能，提高最终产品的质量。
三、应用范围。
陶瓷烧结广泛应用于陶瓷制品的生产过程中，如陶瓷砖、陶瓷器皿、陶瓷瓷砖等。
通过烧结工艺，可以使陶瓷制品具有较高的强度、硬度和耐磨性，满足不同领域的需求。
总结，陶瓷烧结是一项重要的陶瓷加工工艺，其原理是在一定温度下实现颗粒间的结合，影响因素包括温度、时间、压力和添加剂等，应用范围广泛，可用于生产各种陶瓷制品。
掌握烧结原理和技术，对于提高陶瓷制品的质量和性能具有重要意义。
陶瓷烧结过程【共23张PPT】
– 钟罩窑、梭式窑 室温就高吸收：CaCO3、Fe2O3、Cr2O3、SiC等
以高压气体作为压力介质作用于陶瓷材料（包封的粉体和素坯，或烧结体），使其在高温环境下受到等静压而达到高致密化 氧化锆，（<2000C）
• 连续式： 氮化硅无熔点、高温分解（1900C）
硅钼棒，MoSi2（<1700C）
• 整体均匀加热 低温吸收小，高于某温度急剧增加：Al2O3、MgO、ZrO2、Si3N4等
利用微波与材料的相互作用，其介电损耗导致陶瓷坯体自身发热而烧结
• 无热惯性，烧成周期短 埋粉（Si3N4：BN：MgO=5:4:1）抑制氮化硅分解
管式气氛炉：电热丝、硅碳、硅钼 为了抑制氮化物分解，在N2气压力1-10MPa高压下烧成。
Al2O3-SiO2）
• 采用α氮化硅为原料，1420C相变为β相，有利烧结， 且该β相为柱状晶，力学性能好。
• 埋粉（Si3N4：BN：MgO=5:4:1）抑制氮化硅分解
氮化硅的气压烧结 （Gas Pressure Sintering GPS）
• 为了抑制氮化物分解，在N2气压力110MPa高压下烧成。
• 对于氮化硅常压烧成温度要低于1800C， 而气压烧结温度可提高到2100-2390C。
热压烧结（Hot Pressing, HP）
• 加热的同时施加机械压力 ，增加烧结驱动力，促进 烧结
– 粘性流动 – 塑性变形 – 晶界滑移 – 颗粒重排
• 一般采用石墨模具，表面 涂覆氮化硼，防止反应
热等静压 （Hot Isostatic Pressing, HIP）
陶瓷烧结过程
烧结的驱动力
• 粉体表面能与界面能的差 • 传质过程
陶瓷的烧结原理和工艺
陶瓷的烧结理论
概述
烧结是指高温条件下，坯体表面积减小，孔隙率降
定 义：
低、机械性能提高的致密化过程。 烧结驱动力： 粉体的表面能降低和系统自由能降低。
烧结的主要阶段： 1）烧结前期阶段（坯体入炉——90％致密化） ① 粘结剂等的脱除：如石蜡在250～400℃全部汽化
挥发。
② 随着烧结温度升高，原子扩散加剧，孔隙缩小，
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：
固相烧结（只有固相传质） 烧 结 液相烧结（出现液相）
的封接技术有：玻璃釉封接、金属化焊料封接、激光焊
接、烧结金属粉末封装等。
气相烧结（蒸汽压较高）
烧结过程的物质传递
气相传质（蒸发与凝聚为主）
烧结过程 中的物质 传递
固相传质（扩散为主）
液相传质（溶解和沉淀为主）
影响烧结的因素
原料粉末的粒度
烧结温度
影响因素 烧结时间
烧结气氛
第二节
陶瓷的烧结方法
烧结分类
常压烧结
按压力分类 压力烧结 普通烧结 按气氛分类 氢气烧结 真空烧结
高温和均衡的气体压力作用下，烧结成致密的陶瓷体。
真空烧结
将粉体压坯放入到真空炉中进行烧结。真空烧结有
利于粘结剂的脱除和坯体内气体的排除，有利于实现高 致密化。
其他烧结方法
反应烧结、气相沉积成形、高温自蔓延（SHS）烧
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。
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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。
Wa=（M-Mo）/Mo×100%Wa—吸水率；M—吸水后质量；Mo—吸水前质量
力学性质1．常温耐压强度S=P/A P—材料破坏时的最大压力；A—受压面积
2．高温耐压强度在高于1000～1200℃条件下，单位面积所承受的最大压力。
3．抗折强度（抗弯强度、断裂模量）材料单位面积所承受的极限弯曲应力。
4．耐磨性材料抗机械磨损作用的能力。
热学性质1．热膨胀性包括线膨胀系数和体积膨胀系数；2．导热性导热系数；
3．比热容常压下加热一公斤材料使之升高1℃所需要的热量（kJ）
4．导电性电阻率。
碳质和碳化硅质材料为导体，一般耐火材料为不良导体，但温度大于1000℃时导电性明显提高，熔融时导电能力很强。
耐火材料的使用性质1．耐火度材料在高温作用下达到软化程度时的温度。
2．荷重软化温度普通材料加恒压0.2N/mm2下，升温测其软化温度。
3．高温体积稳定性材料重烧线变化率和体积变化率。
4．耐热震性（抗热震性）极限温差。
5．抗渣性材料在高温下抵抗熔渣及其它熔融液侵蚀而不易损毁的性能。
6. 耐真空性材料在真空和高温下服役时的耐久性，因高温减压时耐火材料中有些组分极易挥发。