陶瓷高温烧成

实验5.5 陶瓷高温烧成

1 目的意义

1.1 意义

烧成是通过高温处理，使坯体发生一系列物理化学变化形成预期的矿物组成和显微结构，从而达到固定外形并获得所要求性能的工序。陶瓷烧成是制备陶瓷材料最重要的工艺步骤之一。

1.2 目的

① 进一步了解陶瓷烧成温度和温度制度对材料性能的影响；

② 掌握实验室常用高温实验仪器、设备的使用方法；

③ 通过实验学会分析材料的烧成缺陷，制定材料合理的烧成温度制度。

2 基本原理

陶瓷材料在烧成过程中，随着温度的升高，将发生一系列的物理化学变化。例如，原料的脱水和分解，原料之间新化合物的生成，易熔物的熔融等。随着温度的逐步升高，新生成的化合物量不断变化，液相的组成、数量及粘度也不断变化，坯体的气孔率逐渐降低，坯体逐渐致密，直至密度达到最大值，此种状态称为“烧结”。坯体在烧结时的温度称为“烧结温度”。

陶瓷材料的烧结过程将成型后的可密实化的粉末，转化为一种通过晶界相互联系的致密晶体结构。陶瓷生坯经过烧结后，其烧结物往往就是最终产品。陶瓷材料的质量与其原料、配方以及成型工艺、陶瓷制品的性能、烧结过程等有很大关系。因此，一般建筑卫生瓷的烧结除了要通过控制烧结条件，以形成所需要的物相和防止晶粒异常长大外，还要严格控制高温下生成的液相量。液相量过少，制品难以密实；液相量过多，则易引起制品变形，甚至产生废品。

烧结后若继续加热，温度升高，坯体会逐渐软化(烧成工艺上称为过烧)，甚至局部熔融，这时的温度称为“软化温度”。烧结温度和软化温度之间的温度范围称为“烧结温度范围”。

3 实验器材

①坩埚钳，石棉手套、护目镜；

②高温电阻炉(最高温度1350℃±)；

③垫砂(煅烧SiO2或A12O3粉)。

④坯料：高岭土、滑石、长石、化学试剂等

4 实验步骤

① 试样制备：参见实验九；

② 按编号将试样置人高温炉内。装炉时，试样与炉底间以煅烧过的石英粉或A12O3粉隔离。试

样之间的距离为10mm。

③ 检查电炉正常后，开始按设定的升温曲线加热(烧结温度按照实验五计算结果)，按预定的温

度保温后取样。

升温速率为：

室温-1050℃ 100-150℃·h -1

； 1050℃-烧结完成： 50-60℃·h -1。 取样温度为：

900℃取长条样2个，圆片样1个；

1000℃取长条样2个，圆片样1个；

1050℃取长条样2个；

1100℃取长条样2个，圆片样1个；

1150℃取长条样2个，圆片样1个； 烧结完成取长条样2个，圆片样1个。

④ 取样前，在每个取样温度点保温15～20min。试样取出后迅速埋于预热后的A12O 3粉中或预

先预热的马弗炉内，试样冷却后刷去表面的粘砂，然后置于105—110℃烘箱中烘至恒重，

放人干燥器中冷却至室温。

⑤ 冷却后进行外观观察，并量尺寸、称重量；

⑥ 按下式计算烧成线收缩、烧成体积收缩和烧成失重 %100I I I %0

10×−=烧后线收缩 (10-1) %100V V V %0

10×−=烧后体积收缩 (10-2) %100-%×=干燥后重量

烧后重量干燥后重量烧后失重 (10-3) 5 思考题

(1) 陶瓷最高烧成温度确定的原则是什么?

(2) 如何判定陶瓷制品的烧成质量?