【大学课件】陶瓷材料工艺学 烧成PPT

第七章 烧 成
烧成是陶瓷制造工艺过程中最重要的工序之一。 经过成形、上釉后的半成品，必须通过高温烧成， 才能形成一定的矿物组成和显微结构，赋予陶瓷的 一切特性。坯体在烧成过程中发生一系列物理化学 变化，这些变化在不同的温度阶段中进行，它决定 了陶瓷的质量与性能。
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物理化学变化更趋完全使坯体有足够液相量和适当晶粒尺 寸、也使组织结构趋于均匀。
在生产中，适当降低烧成温度，以一定的保温时间完 成烧结，可保证制品质量均匀、减少烧成损失。
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3.烧成气氛对产品性能的影响
气氛影响坯体高温下的物化反应速度、改变其体 积变化、晶粒与气孔大小、烧结温度甚至相组成，而 得到不同性质的制品。
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4.升、降温速度对产品性能的影响 普通陶瓷快速加热时收缩比缓慢加热时小； 致密坯体慢速升温其抗张强度比快速升温的坯体增加 30%，而气孔率减少； 烧成后缓慢冷却，收缩率大，相对气孔率小些； 冷却速度的快慢对坯体中晶相的数量、大小、晶体的 应力状态有很大的影响。
期烧成。对大件厚壁制品，则升温不能过快，周期不 能过短。如果坯体含有大量高可塑性粘土，则由于排 水困难、升温速度更应放慢。
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3. 窑炉结构、燃料类型和装窑密度
尽管坯料性能可适应快速烧成，但由于窑炉温差太大、燃料性 质以及装窑密度等原因，也会使烧成速度受到限制。
增，破坏组织结构的均匀性，使制品的机电性能劣化。
如压电陶瓷其体积密度↓、介电常数↓、介电损耗↑
❖对传统配方的陶瓷：随温度的升高，瓷坯密度增大、吸
水率和显气孔率减小、釉面光泽度提高。
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2.保温时间对产品性能的影响 在止火温度或低于此温度，保温一定的时间，有利于
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烧成温度的高低直接影响晶粒尺寸、液相组 成和数量、气孔的形貌和数量（即瓷坯的显 微结构）。
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❖特种陶瓷：过高的烧成温度，使晶粒过大或少数晶粒猛
价数；使SiO2和CO还原。
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特种陶瓷
氧化物陶瓷在还原气氛中或氧分压低的气氛中 （例如氢气、一氧化碳、惰性气体或真空中）烧成时， 可得到良好的氧化物陶瓷烧结体。
对于含挥发组分的压电陶瓷等坯料，如铅、铋 等化合物挥发，注意控制窑炉内铅的分压。
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日用瓷（李家治、周仁） 还原气氛中烧结温度低； 长石质坯还原气氛中最大烧结线收缩小；瓷石质坯相反； 过烧膨胀：坯体中含有膨润土，还原气氛中过烧膨胀大，
而瓷石质坯和不含膨润土的长石质坯正好相反； 还原气氛中最大线收缩速率大； 气氛对瓷坯质量和透光度及釉面质量的影响：影响铁、钛
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二、拟定烧成制度的依据
1. 坯料组成与加热过程中的物理化学变化 可利用相图、差热曲线、失重曲线、热膨胀曲线
、烧结曲线等技术资料。
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K2O-Al2O3-SiO2相图低共熔点985±20℃，烧 结温度范围宽50～60℃；
MgO-Al2O3-SiO2相图低共熔点1355℃，烧结 温度范围窄10～20℃；
热分析曲线DTA、 TE 、ITE拟定烧成制度。
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2. 坯体形状、厚度和入窑水分 陶瓷制品由于形状、厚度和含水率不同，升温速
度和烧成周期都有所不同。 薄壁小制品入窑水分易于控制，一般可采取短周
压力制度：窑内气体压力的规律性分布。通过调节窑炉的有关设 备（烧嘴、风机、闸板等）控制窑内各部分气体压力呈一定分布。
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一、烧成制度与产品性能的关系
1.烧成温度对产品性能的影响 陶瓷坯体获得最佳性质时的相应温度，即烧成时
的止火温度。实际上是一个温度范围，称为烧成范围。 致密陶瓷体：烧成温度即烧结温度 多孔制品：烧成温度并非其烧结温度
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温度制度：包括升温速度、烧成温度、保温时间及冷却速度。
烧成气氛：是制品接触的热气体（燃烧产物）中游离氧和还原 成分CO的含量而定。一般游离氧含量10～8%为强氧化气氛； 5 ～4%为氧化气氛； 1 ～1.5%为中性气氛； 游离氧低于1%，CO含量2～7%为还原气氛，其中3～7%为强还原 气氛，1～2.5%为弱还原气氛。
中国陶瓷窑炉有悠久的历史。著名的传统窑炉主要有景德镇窑、 龙窑和阶梯窑。目前，我国日用陶瓷工业广泛采用隧道窑、辊道窑 和推板窑，并保留少量的倒焰窑继续用于生产。
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坯体经过热处理的过程成为烧成。
第一节 烧成制度
烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度。 其中影响制品性能的主要因素是温度制度和气氛制 度，压力制度是保证温度制度和气氛制度实现的重 要条件。
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陶瓷烧成所需时间约占整个生产周期的1/3～1/4， 所需费用约占产品成本的20%左右。因此，正确地设 计与选择窑炉，科学地制订和执行烧成制度并严格地 执行装烧操作规程，是提高产品质量和降低燃料消耗 的必要保证。
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陶瓷窑炉的种类很多。间歇式窑炉根据窑内火焰的流向可分为 直焰窑、平焰窑和倒焰窑。连续式窑炉有隧道窑、辊道窑和推板窑 等。快速烧成的间歇式窑有梭式窑和帽罩式窑等。