陶瓷工艺学及答案

1. 陶瓷原料按工艺特性可分为哪四类原料一般按原料的工艺特性分为：可塑性原料、瘠性原料、熔剂性原料和功能性原料四大类。

2. 传统陶瓷的三大类原料是什么答：粘土、石英、长石3. 指出粘土、粘土矿物、高岭土、高岭石的差异答：黏土是一类岩石的总称，这有利于区分黏土、黏土矿物、高岭土、高岭石等这些名词的不同黏土矿物：含水铝硅酸盐，组成黏土的主体，其种类和含量是决定黏土类别、工业性质的主要因素。

高岭土主要由高岭石组成的黏土称为高岭土。

4. 说明原生粘土和次生粘土的特点答：原生粘土：一次粘土，母岩风化后在原地留下来的粘土，产生的可溶性盐被水带走，因此质地较纯，耐火度高，颗粒较粗，可塑性差；次生粘土：二次粘土、沉积粘土，由河水或风力将风化产生的粘土迁移至低洼地带沉淀所成。

颗粒较细，可塑性好，夹杂其它杂质，耐火度差。

5. 粘土按耐火度可分为哪几类，各自特点是什么P176. 粘土的化学组成主要是什么主要化学成分为SiO2、A12O3和结晶水（H2O）。

分别说明氧化铝、二氧化硅、氧化铁/二氧化钛、碱金属/碱土金属氧化物、有机质对粘土烧结的影响（1）SiO2 ：若以游离石英状态存在的SiO2多时，黏土可塑性降低，但是干燥后烧成收缩小。

（2）Al2O3 ：含量多，耐火度增高，难烧结。

（3）Fe2O3＜1％，TiO2 ＜％：瓷制品呈白色，含量过高，颜色变深，还影响电绝缘性。

（4）CaO、MgO、K2O、Na2O：降低烧结温度，缩小烧结范围。

（5） H2O、有机质：可提高可塑性，但收缩大。

7. 粘土中根据矿物的性质和数量可以分为哪两类哪些是有益杂质矿物，哪些是有害杂质根据性质和数量分为两大类：黏土矿物和杂质矿物有益杂质：石英、长石有害杂质：碳酸盐、硫酸盐、金红石、铁质矿物8. 指出碳酸盐、硫酸盐对陶瓷烧结的影响碳酸盐主要是方解石、菱镁矿；硫酸盐主要是石膏、明矾石等。

一般影响不大，但以较粗的颗粒存在时。

往往使坯体烧成后吸收空气中的水分而局部爆裂。

9. 粘土矿物主要有哪三类各自结构上有什么特点试用材料分析手段说明如何鉴别高岭石、蒙脱石等粘土矿物。

a．高岭石类:b．蒙脱石类:c．伊利石类:杆状以及蠕虫状。

二次高岭土中粒子形状不规则，边缘折断，尺寸较小。

为Al2O3·4SiO2·nH2O 高岭石属三斜晶系，常为细分散状的晶体，外形常呈六方鳞片状、粒状和蒙脱石晶体为单斜晶系，晶粒呈不规则细粒状或鳞片状，可塑性好。

理论化学通式伊利石(Illite)类矿物是白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2 经强烈的化学风化作用而转变为蒙脱石或高岭石过程中的中间产物。

10. 高岭石的理论化学式和结构特点主要矿物成分是高岭石和多水高岭石，理论化学通式是Al2O3·2SiO2·2H2O高岭石为1:1型层状结构硅酸盐矿物，是由硅氧四面体层和铝氧八面体层通过共用的氧原子联系而成的双层结构，从而构成高岭石晶体的基本结构单元层。

11. 蒙脱石的理论化学通式为什么膨润土容易膨胀蒙脱石晶体为单斜晶系，晶粒呈不规则细粒状或鳞片状，可塑性好。

理论化学通式为Al2O3·4SiO2·nH2O两个结构单元层之间以分子间力连结，结构较松散，在外力或极性水分子的作用下层间会产生相对运动而膨胀或剥离。

水分子或其它有机分子可以进入层间，可膨胀20~30倍！具有强吸水膨胀性、高分散性、悬浮性、触变性、润滑性和吸附性等12. 粘土的工艺性能有哪几类1. 可塑性2. 结合性3. 离子交换性4. 触变性5. 膨胀性6. 收缩7. 烧结性能8. 耐火度13. 粘土的颗粒大小对成型、烧结和制品性能有何影响由于细颗粒的比表面积大，其表面能也大，因此当黏土中的细颗粒愈多时，其可塑性愈强，干燥收缩愈大，干后强度愈高，而且烧结温度低，烧成的气孔率亦小，从而有利于制品的力学强度、白度和半透明性的提高。

14. 如何表征粘土的可塑性怎么改变浆料的可塑性可塑性是指黏土粉碎后用适量的水调和、混练后捏成泥团，在一定外力的作用下可以任意改变其形状而不发生开裂，除去外力后，仍能保持受力时的形状的性能。

15. 如何表征粘土的离子交换性能表征方法：交换容量，100g 干黏土能够交换的离子量。

16. 粘土的触变性是指什么产生的原理举例说明在生产中如管道输送、注浆成型的应用。

黏土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低而流动性增加，静置后又能逐渐恢复原状。

反之，相同的泥料放置一段时间后，在维持原有水分的情况下会增加粘度，出现变稠和固化现象。

上述情况可以重复无数次。

黏土的上述性质统称为触变性，也称为稠化性。

本质：黏土颗粒表面电荷与水形成的网络结构含水率提高，温度升高，均能减弱网络结构，减小触变性表征：稠化度，泥料的黏度变化之比或者剪切应变变化的百分数触变性过小，生坯强度不够，影响成型、脱模和修坯质量；触变性太大，泥浆在管道运输困难，生坯容易变形17. 高岭土磨细会产生膨胀，蒙脱石吸水也发生膨胀，二者的差异答：高岭石为1:1型层状结构硅酸盐矿物，是由硅氧四面体层和铝氧八面体层通过共用的氧原子联系而成的双层结构，从而构成高岭石晶体的基本结构单元层。

其晶体结构与高岭石的不同之处在于晶层间填充着按一定取向排列层间水分子，，因而沿c轴方向晶格常数增大，层间水能抵消大部分氢键结合力，使得晶层只靠微弱的分子键相连，使水分子进入层间形成层间水，使其膨胀蒙脱石是2：1层状结构，两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体两个结构单元层之间以分子间力连结，结构较松散，在外力或极性水分子的作用下层间会产生相对运动而膨胀或剥离。

水分子或其它有机分子可以进入层间，可膨胀20~30倍！具有强吸水膨胀性18. 一个长度100mm的生坯，干燥线收缩5%，烧成线收缩10%，体积收缩多少19. 对两种粘土，试判断哪种粘土的可塑性好，哪种粘土的耐火度高20. 石英的转变类型有哪两类为什么在573℃β-石英向α-石英转变的体积变化只有%，却对陶瓷的危害很大石英的晶型转化类型有两种：（1）高温型的缓慢转化（横向）（2）低温型的快速转化（纵向）位移式转化：低温下发生，转化迅速，又是在无液相的干条件下进行的，因而破坏性强，危害很大。

21. 什么叫耐火度如何测量耐火度易熔粘土、难熔粘土和耐火粘土怎么划分耐火度是耐火材料的重要技术指标之一，它表征材料无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能。

衡量材料在高温下使用的温度。

黏土无熔点，随温度上升逐渐软化熔融，直至变成玻璃态。

测试方法：测温三角锥，首先根据制品的最高烧成温度，选择三个相邻锥号组成一组，即一个锥号相当于最高烧成温度，一个高于这个温度，一个低于这个温度。

将这一组测温锥的下底嵌插在耐火泥制成的长方形底座上，嵌入深度约为其长度的10％左右。

锥体直角棱线与底座平面成80度倾斜角。

22. 简述粘土原料在陶瓷生产中的作用黏土是陶瓷生产中的主要原料，它可赋予坯体可塑性和烧结性，从而保证了陶瓷制品的成型、烧结和较好的性能。

1. 黏土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。

2. 黏土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。

3. 黏土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。

4. 黏土是陶瓷坯体烧结时的主体。

5. 黏土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。

23. 简述石英在陶瓷生产中的作用。

1. 石英是瘠性原料，对泥料的可塑性起调节作用。

提供生坯排水通道，降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形。

2. 在陶瓷烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消陶瓷坯体的体积收缩。

在高温下石英能部分溶解于液相中，增加熔体的黏度。

而未溶解的石英颗粒，则构成坯体的骨架。

3. 在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很大的影响。

合理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体的强度，也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。

4. 石英对陶瓷釉料的性能有很大影响。

在釉料中，石英是生成玻璃质的主要组分。

增加釉料中石英含量能提高釉的熔融温度与黏度，并减少釉的热膨胀系数。

24. 简述长石在陶瓷生产中的作用熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒。

液相中Al2O3和SiO2相互作用，促进莫来石晶体的形成和长大，赋予了坯体的力学强度和化学稳定性。

长石熔体能填充于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙。

在釉料中长石是主要熔剂。

长石作为瘠性原料，在生坯中还可以缩短坯体干燥时间、减少坯体的干燥收缩利变形等。

25. 长石的种类有几种，各自的理论化学式26. 钾长石和钠长石各自的熔融特点答：钾长石熔融温度不是太高，且熔融温度范围宽，高温下钾长石熔体的黏度大，且随着温度的增高其黏度降低较慢。

钠长石熔融温度范围窄，粘度随温度的升高下降较快，容易在烧制中引起产品变形。

27. 日用陶瓷选用钾钠长石的要求。

答：Al2O3含量为15%~20%K2O与Na2O总量不小于12%，其中K2O 与Na2O的质量比大于3，CaO与MgO总量不大于%，Fe2O3含量在%以下为宜。

在选用时，应对长石的熔融温度、熔融温度范围及熔体的黏度做焙烧实验。

陶瓷生产中适用的长石要求共熔融温度低于1230℃，熔融范围应不小于30~50℃28. 瓷石的组成和烧成特点答：瓷石是一种由石英，绢云母组成，并含有若干高岭石，长石等的岩石状矿物集合体。

烧成特点：瓷石的可塑性不高，结合强度不大，但干燥速度快。

一般玻璃化温度在1150~1350℃之间，玻化温度范围较宽。

烧成时绢云母兼有黏土及长石的作用，能生成莫来石及玻璃相，其促进成瓷及烧结作用29. 叶腊石的理论化学式、晶体结构和烧成特点答：叶蜡石属单斜晶系，化学通式为：A12O3·4SiO2·H2O，晶体结构式为：A12(Si4O10)(OH)2，理论化学组成为：A12O3 ％，SiO2 ％，H2O ％。

烧成特点：收缩率小，膨胀系数小，与良好的热稳定性和小的吸湿膨胀，时候制造尺寸准确或热稳定性能好的制品。

30. 铝土矿根据成分可分为哪几类答：沉积型：一水硬铝石(α、一水软铝石(γ，斜方晶型风化型：三水铝石, Gibbsite )，单斜晶型31. 硅线石族矿物有哪几种，转变为莫来石的反应式答：包括硅线石、蓝晶石和红柱石。

反应式：3 →+SiO232. 滑石的理论化学式和晶体结构，为什么滑石使用前需要预烧答：其化学式为3MgO·4SiO2·H2O，晶体结构式是Mg3[Si4O10](OH)2由于滑石多是片状结构，破碎时易呈片状颗粒并较软，故不易粉碎。

在陶瓷制品成型过程中极易趋于定向排列，导致干燥、烧成时产生各向异性收缩，往往引起制品开裂。

生产中常采用预烧的方法破坏滑石原有的片状结构，预烧温度一般在1200~1410℃。

33. 硅灰石和透辉石的理论化学式，为什么透辉石可用作低温快速烧成原料答：硅灰石其化学通式为CaO· SiO2，晶体结构式为Ca [SiO3]，理论化学组成为CaO ％，SiO2 ％。