陶瓷配方的优化计算方法
陶瓷釉面砖配方优化设计
,
而 且 还 要 受 到 其 它 一 些 条 件的 限 制
,
,
( 2)
( i= 1 (j= 1
,
2
,
…
,
,
n
)
J
J J ( l ) 簇 X 簇 C (2 ) ,
2
…
,
m )
X )
I
0
:
E 簇 E镇 E
,
(4 )
:
K 簇K簇 K
(5 )
在 上 面 条 件 的 限 制 下 求 目标 函 数 ( 成本 最 低 )
,
。
上述
,
问 题 分析 起 来 是 在 众 多的 约 束条件下 的优 化问题
, ,
用 原料满 足 坯 体的化 学 组 成 原 料 坯
,
体 的成分 波 动范 围 以 及性 能 要 求均 可 看成 为 约 束条件
整 个 计算编 制成 通 用 计算机 程 序 可 得 到 约 束 条件 下 的最优配 方 和约 束
可 以 同 时兼顾 众 多 的要 求
。
并且
,
可在其 中找 出最 优 配 方
,
这 在 工 厂 实 际 配 方设 计 上 有着 重 要 意 义
同时
,
应 用 这 一 方 法 的计算机 软件
可 大大地提 高计 算速度 和 精度 使配 方 设计真 正 做 到 快 速
、
高效
。
二
、
数学 模型
, 。
陶 瓷 釉 面 砖的 配 方 计 算 方 法 在 实 际 配 方 设 计 中应 用 较 多的 是 化 学 组 成 逐 项满 足 法
14
下 限矩 阵
(l ) (2 )
陶瓷配方计算
含有原料B和C的R = AD/AR；而B=(CR/CB) ·R；C=(RB/CB) ·R
故
B%=(AD/AR) (CR/CB) ×100% = 36.20%
C%= (AD/AR) (RB/CB) ×100% = 16.17%
13
（8.30-1.33）×100/95.60=7.29%
由7.29%石英引入的长石矿物：7.29×0.044=0.32
由高岭土、苏州土和石英共同引入的长石：0.64+2.69+0.32=3.65
故长石用量为：28.62%-3.65%=24.97%
10
四 、用三元系统法计算配方 三元系统法是先把坯料和所用原料中氧化物换算为
SiO2： 67.09/60.06=1.116； Al2O3 ：26.33/101.94=0.2583 依此类推得： Fe2O3：0.0054； CaO：0.0217； MgO：0.0084
K2O：0.0230； Na2O：0.0323 ⑶ 以中性氧化物摩尔数总和为基准，令其为1，计算相对摩尔数
中性氧化物Al2O3 + Fe2O3摩尔总和为: 0.2583+0.0054=0.2637
11
类别
坯料
原料A 原料B 原料C
单位
%
% % %
R2O
4.5
2.44 2.59 13.02
Al2O3
26.2
16.80 41.35 22.51
SiO2
69.3
80.76 56.06 64.47
解： 设坯料100Kg时用原料A为x，原料B为y，原料C为z，则可列出 方程组
0.0244x + 0.0259y + 0.1302z = 4.5
陶瓷的组成和配料计算公式
陶瓷的组成和配料计算公式陶瓷是一种由土壤和其他天然材料制成的材料，经过高温烧制而成的非金属材料。
它具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特点，广泛应用于建筑、家居装饰、工艺品制作等领域。
在陶瓷制作过程中，配料计算是至关重要的一环，它直接影响着陶瓷制品的质量和性能。
本文将介绍陶瓷的组成和配料计算公式。
一、陶瓷的主要组成。
陶瓷的主要成分包括粘土、矿物质和助熔剂。
其中，粘土是陶瓷的主要原料，它具有粘结作用，能够使陶瓷制品具有一定的塑性和可塑性。
矿物质是陶瓷的硬质成分，它能够增强陶瓷制品的硬度和耐磨性。
助熔剂是一种能够降低陶瓷烧结温度的物质，它能够促进陶瓷的烧结和结晶过程，提高陶瓷的密实度和强度。
二、陶瓷的配料计算公式。
1. 粘土的配料计算公式。
粘土是陶瓷的主要原料，它的配料计算公式如下：粘土含量=（粘土质量/总质量）×100%。
其中，粘土含量是指陶瓷中粘土的质量占总质量的百分比；粘土质量是指所用粘土的质量；总质量是指陶瓷的总质量。
2. 矿物质的配料计算公式。
矿物质是陶瓷的硬质成分，它的配料计算公式如下：矿物质含量=（矿物质质量/总质量）×100%。
其中，矿物质含量是指陶瓷中矿物质的质量占总质量的百分比；矿物质质量是指所用矿物质的质量；总质量是指陶瓷的总质量。
3. 助熔剂的配料计算公式。
助熔剂是一种能够降低陶瓷烧结温度的物质，它的配料计算公式如下：助熔剂含量=（助熔剂质量/总质量）×100%。
其中，助熔剂含量是指陶瓷中助熔剂的质量占总质量的百分比；助熔剂质量是指所用助熔剂的质量；总质量是指陶瓷的总质量。
三、陶瓷的配料计算实例。
以某种陶瓷为例，其配料计算如下：1. 确定粘土的配料比例。
假设所用粘土质量为200kg，总质量为500kg，则粘土含量=（200/500）×100%=40%。
2. 确定矿物质的配料比例。
假设所用矿物质质量为100kg，总质量为500kg，则矿物质含量=（100/500）×100%=20%。
陶瓷原料配比方案优化方法
陶瓷原料配比方案优化方法
从化学成分含量偏差最小化和化学成分、矿物成分、不足微米颗粒含量、胶体指数等含量偏差最小化两方面出发,以最小化绝对误差和相对误差的组合形式为优化目标,分别构建陶瓷坯料的化学配方和综合配方的优化模型,优化模型还可限制原料的使用种数。
算例分析表明:优化方法可为陶瓷配方提出初步的优化方案。
通过调整各种成分的优化权重或直接指定某些成分含量的限界,专业人员可借此更深入地优化陶瓷配方。
陶瓷工艺学陶瓷原料配方计算
第三节 配方计算
❖ 2.3.2 由实验式计算化学组成
▪例 2：某瓷胎实验式为：
0.088 CaO 0.010 MgO 0.077 Na2O 0.120 K2O
0.928 Al2O3 0.018 Fe2O3
4.033SiO2
试计算瓷胎的化学组成。
第三节 配方计算
❖ 2.3.2 由实验式计算化学组成
2.3.7 由示性矿物组成计算配料量 ❖ 2.3.8 更换原料时配方计算
第三节 配方计算
❖ 2.3.1 从化学组成计算实验式
▪ 计算步骤： •① 化学组成含灼减成分时，换算为不含灼减的化学组成。 •② 计算各氧化物的摩尔数——各氧化物的质量百分数除以各氧 化物的摩尔质量。 •③ 计算各氧化物的摩尔数值——各氧化物 摩尔数除以碱性氧 化物或中性氧化物摩尔数的总和，得到一套以碱性氧化物（常用 于釉式）或以中性氧化物（多用以坯式）为1 的各氧化物的数值。 • ④ 将各氧化物的摩尔数值按RO·R 2O3·RO 2的顺序排列为实验式
第二节 配方依据
❖ 2.2.2 配方的调试
▪④ 石英：用量不超过25～35％。 ▪⑤ 其它成分：加入1～２％的滑石，引入MgO。 ▪⑥ 加入废瓷粉，不超过10%。 ▪⑦ 铁、钛含量过高，加入少量磷酸盐，可适当降低坯体的 烧成温度，提高瓷体的白度。或加入微量的CoO（氧化焰烧 成时）可减少Fe、Ti的着色，形成视觉上的白。用量 0.5/10000。 ▪ ⑧ 加少量的着色剂，得到不同的着色泥坯。
第三节 配方计算
❖ 2.3.2 由实验式计算化学组成
▪ 作业1：某瓷胎实验式为：
0.086 K2O 0.120 Na2O 0.082 CaO
0.030 MgO
0.978 Al2O 3 0.022 Fe2O3
陶瓷材料的制备与性能优化
陶瓷材料的制备与性能优化陶瓷材料一直以来都在我们的日常生活中扮演着重要的角色。
从古代的陶器到现代的陶瓷发动机部件，陶瓷材料的制备和性能优化一直是研究和应用领域中的关键问题。
本文将探讨陶瓷材料的制备过程以及如何通过优化来提高其性能。
一、陶瓷材料的制备过程1. 原料选择陶瓷材料的原料选择对最终产品的性能有着至关重要的影响。
常见的陶瓷材料原料包括粘土、石英、长石等。
选择合适的原料可以提高材料的强度、致密度和耐腐蚀性。
2. 粉体制备粉体制备是陶瓷材料制备过程中的关键一步。
常用的方法包括干法和湿法。
干法包括球磨和气流磨碎，湿法包括球磨和溶胶-凝胶法。
选用适当的制备方法可以得到均匀细小的粉体，从而提高烧结后的致密性和力学性能。
3. 成型成型是将粉体制备成所需形状的过程。
常见的成型方法包括注塑成型、挤压成型、压塑成型和注模成型等。
不同的成型方法适用于不同的陶瓷材料和产品形状，正确选择成型方法可以避免制品破损和缺陷。
4. 烧结烧结是将成型体加热到一定温度下，使其粒子间发生结合的过程。
通过热处理，陶瓷材料可以达到高强度和致密度。
烧结过程中的温度和时间参数需要进行精确控制，以确保最终产品的质量。
二、陶瓷材料的性能优化1. 密度与致密度控制陶瓷材料的密度对其性能具有重要影响。
通过优化制备工艺和烧结参数，可以提高陶瓷材料的致密度，从而提高其强度和硬度。
一些常用的方法包括增加烧结温度、延长烧结时间等。
2. 结晶相控制陶瓷材料的晶体结构和相组成对其性能也有关键影响。
通过合适的添加剂和热处理过程，可以控制陶瓷材料的晶体结构和相组成，从而优化材料的力学性能、化学稳定性和导电性等。
3. 表面处理陶瓷材料的表面性质往往与其力学性能和化学稳定性密切相关。
通过表面处理方法，如化学腐蚀、溶胶涂覆等，可以改善陶瓷材料的表面性能，增加其抗磨损性、耐腐蚀性和耐高温性。
4. 复合材料制备将陶瓷材料与其他材料复合也是提高其性能的有效途径之一。
通过复合设计，可以充分发挥陶瓷材料和其他材料的优势，以实现性能的协同提升。
陶瓷工艺学配料及计算
第三章 配料及计算
第三章 配料及计算
3．根据灼烧减量判断，若原料中有酸根存在，则MgO认为由菱镁矿 MgCO3引入，CaO由石灰石CaCO3引入。
但若不存在酸根，认为灼减量是水，MgO由滑石3MgO·4SiO2·H2O或 蛇纹石3MgO·2SiO2·2H2O引入。 4．若灼烧减量主要是结晶水，且扣除高岭土及滑石等中的结晶水后还 有一定数量，认为组成中Fe2O3由褐铁矿Fe2O3·3H2O引入；若灼烧减量 已扣完，则Fe2O3可作赤铁矿计算。 5．TiO2一般可认为由金红石提供。 6．除去以上各种矿物中所含的SiO2量后，剩余的SiO2可作为游离石英。
第三章 配料及计算
第三章 配料及计算
三、化学组成表示
对坯料或釉料进行化学全分析，并以分析结果表示坯料或釉料 的化学组成。
四、实验公式（塞格尔式）表示
根据坯或釉化学组成中氧化物含量百分数，除以各氧化物摩尔 质量，得到各组分摩尔数，将摩尔数冠于各氧化物分子式前，再按碱 性氧化物（R2O+RO）中性氧化物（R2O3）酸性氧化物（R2O）的顺 序排列起来，并把其中一种系数调整为1，即得实验式（坯式或釉 式）。
第三章 配料及计算
解： （1）计算各氧化物的摩尔数
SiO2 Al2O3
Fe2O3
TiO2 CaO
67.8÷60.06=1.1169 21.12÷101.94=0.2072 0.23÷159.68=0.00 0.43÷80.1=0.0054 0.35÷56.08=0.006
MgO 0.16÷40.32=0.0040
减的化学组成。 （3）若已知酌减，则可化为包含灼减的化学组成。
P232, 例2
第三章 配料及计算
第三章 配料及计算
陶瓷配料的计算
5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。
我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。
”6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。
”7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。
8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。
9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。
1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！”2.老人们都笑了，自巨石上起身。
而那些身材健壮如虎的成年人则是一阵笑骂，数落着自己的孩子，拎着骨棒与阔剑也快步向自家中走去。
陶瓷配料的计算题目MgO-Al 2O 3-SiO 2为重要的高温陶瓷材料体系之一，在窑具、电路基板、蜂窝陶瓷等方面具有广泛用途。
现利用煤矸石、工业氧化铝、菱镁矿为原料，辅以组分氧化物调节，配制分子式为Mg 1.8Ca 0.2Al 3.85Fe 0.15Si 5O 18的陶瓷配方，若煤矸石用量为50 wt%，其余Al 2O 3由工业氧化铝、MgO 由菱镁矿补充，配方最终由分析纯组分氧化物试剂调节至配方要求。
请问配制1Kg 该陶瓷粉料时，需要各种原料各多少(精确0.001)？其中，煤矸石、磷镁矿化学成分如表所示，工业氧化铝按纯物质计。
表1 预处理煤矸石化学组成CompositionSiO 2 Al 2O 3 MgO Fe 2O 3 CaO Massfraction/wt% 60 30 5 3 2 表2 磷镁矿化学组成CompositionMgCO 3 FeCO 3 CaCO 3 Massfraction/wt% 97 2 1解：具体计算过程如下：3.1 计算陶瓷的分子量。
将其分子式改写为（MgO ）1.8（CaO ）0.2 （Al 2O 3）1.925（Fe 2O 3）0.075（SiO 2）5各氧化物的相对分子质量分别为：MgO ：40.3040 CaO: 56.0800 Al 2O 3 :101.9620 Fe 2O 3 :159.6910 SiO 2 :60.0840陶瓷的相对分子质量为592.4350 g/mol由此计算1 kg 该陶瓷粉料中各个氧化物所占的质量。
陶瓷浆料体积分数计算公式
陶瓷浆料体积分数计算公式陶瓷浆料体积分数计算公式是指用于计算陶瓷浆料中各组分的体积百分比的公式。
在陶瓷工业中，浆料是指用于制备陶瓷制品的原料混合物，其成分通常包括粘土、石英、长石、石灰等。
合理控制浆料中各组分的体积分数对于陶瓷制品的质量和性能有着重要的影响。
因此，掌握陶瓷浆料体积分数计算公式对于陶瓷工业的生产具有重要意义。
陶瓷浆料体积分数计算公式的一般形式为：体积分数 = (组分体积 / 总体积) × 100%。
其中，组分体积指的是浆料中某一组分的体积，总体积指的是整个浆料的总体积。
通过这个公式，可以计算出浆料中各组分的体积百分比，从而合理控制浆料的配比，以满足陶瓷制品的生产要求。
在实际应用中，陶瓷浆料体积分数计算公式常常用于确定各种原料在浆料中的比例。
例如，在制备瓷砖的过程中，需要根据不同的产品要求，确定石英、粘土、长石等各种原料的体积分数，以保证最终产品的质量和性能。
通过陶瓷浆料体积分数计算公式，可以精确地确定各种原料的配比，从而确保产品的稳定性和一致性。
另外，陶瓷浆料体积分数计算公式还可以用于调整陶瓷制品的性能。
例如，在制备陶瓷釉料的过程中，需要根据产品的要求，确定各种氧化物的体积分数，以调整釉料的颜色、光泽和硬度等性能。
通过陶瓷浆料体积分数计算公式，可以精确地控制各种氧化物的含量，从而调整釉料的性能，满足不同的市场需求。
除此之外，陶瓷浆料体积分数计算公式还可以用于研究陶瓷材料的性能。
例如，通过对陶瓷浆料中各组分的体积分数进行分析，可以研究不同组分对陶瓷制品性能的影响，为新材料的开发和应用提供理论依据。
通过陶瓷浆料体积分数计算公式，可以深入了解陶瓷材料的内部结构和成分分布，为材料设计和工艺改进提供重要参考。
总之，陶瓷浆料体积分数计算公式是陶瓷工业中的重要工具，它不仅可以用于确定原料配比，调整产品性能，还可以用于研究材料性能，为陶瓷工业的发展和进步提供支持。
因此，掌握陶瓷浆料体积分数计算公式对于陶瓷工业的从业人员来说是非常重要的，它将为他们的工作提供有力的支持和帮助。
陶瓷原料及配料计算
根据粘土中主导矿物不同， 根据粘土中主导矿物不同，粘土可分为以下
高岭石类: 红壤、 高岭石类 如：红壤、黄壤 蒙脱石类: 类 型： 蒙脱石类 水云母类: 水云母类 如黄土
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
共同化学式： 共同化学式：mSiO2·Al2O3·nH2O 主导矿物：粘土类同时含有几种粘土矿物 主导矿物：
时，其含量最多的矿物。 其含量最多的矿物。
粘土矿物：伊利石为主，还有蒙脱石与拜来石等， 粘土矿物：伊利石为主，还有蒙脱石与拜来石等， 以及石英、长石、白云母、方解石、石膏等。 以及石英、长石、白云母、方解石、石膏等。 化学成分： SM=3.5～4.0 化学成分： SiO2 、 Al2O3为主 ，SM ～ IM=2.3 ～ 2.8 塑性指数： 塑性指数：8 ～12
△人工石灰质原料
·电石渣：是化工厂乙炔发生车间消解石灰排出的含 电石渣： 水约85%~90%的消石灰浆。其主要成分 水约 的消石灰浆。其主要成分Ca(OH)2， 可替代部分石灰质原料。常用于湿法生产。 可替代部分石灰质原料。常用于湿法生产。
碳酸法制糖厂的糖滤泥、氯碱法制碱厂的碱渣、 · 碳酸法制糖厂的糖滤泥、氯碱法制碱厂的碱渣、造 纸厂的白泥：其主要成分都是CaCO3，均可做石灰 纸厂的白泥：其主要成分都是 质原料。 质原料。
主要矿物： 主要矿物：石英、长石、云母、方解石 硅率较低，一般为2.1～2.8 硅率较低，一般为
·粉砂岩
粉砂岩是由直径为0.01~0.1mm的粉砂经长期 粉砂岩是由直径为 的粉砂经长期 胶结变硬后碎屑沉积岩。 胶结变硬后碎屑沉积岩。 主要矿物：石英、长石、 黏土等， 主要矿物：石英、长石、 黏土等，胶结物质有黏 土质、硅质、铁质及碳酸盐质。颜色呈淡黄、 土质、硅质、铁质及碳酸盐质。颜色呈淡黄、淡 淡棕色、紫红色等，质地一般疏松， 红、淡棕色、紫红色等，质地一般疏松，但也有 较坚硬的。 较坚硬的。 • 粉页岩的硅率较高，一般大于3.0， 粉页岩的硅率较高，一般大于 ，可作为硅铝 质原料。 质原料。
陶瓷坯釉配方优化方法
陶瓷坯釉配方优化方法陶瓷采购网1、优化方法简介 为了使某些目标达到最好的结果，就要找出使此目标达到最优的有关因素（或变量）的某些值（通常称为最优点、最优解或近似最优解）。
这类问题在数学上称为最优化问题。
在工程设计、科学研究、经济管理等领域中，可以提出下面一类非常广泛的问题，在约束 h1(X)=0 I=1, 2, 3,…… m (1) g1(X)≥0 j=1, 2, 3,……p (2)条件下，求函数f (X)的极小值。
其中X∈En，式（1）称为等式约束，式（2）称为不等约束，f(X)秒为目标函数，这类问题称为非线性规划问题。
一般的非线性规划问题也可以效地转化成无约束规则问题。
陶瓷坯釉配方所使用的原料种类较多，各种原料的矿物组成及化学组成也比较复杂。
在配方计算中，要使坯或釉的化学组成或某些性能满足预定要求，又要使某些原料的用量在一定的范围以内，因此，这类计算基本上属多变量的非线性规划问题。
在釉配方计算中，如果只满足某些性能要求，不限制各种原料的用量，则属于无约束规则问题。
求解无约束优化和约束优化的计算方法很多，本文选择了复合形法、网格法（以上属约束优化）和单纯形法（无约束优化）。
兹就其优化原理简述如下： （1）复合形法本方法用于求解具有不等式约束的多变量（一般在20以内）的优化设计问题。
它是非线性约束的几维设计空间内，取2n 个顶点构成复形，然后对复形的各顶点函数值逐一进行比较，不断地丢掉最坏点，代之以既能使目标函数有所改善，又满足约束条件的新点，逐步调向最优点。
（2）网格法网格法又称为连续变量法、等距离法，用于求解约束非线性规则问题，即求多元函数的约束极小值。
网格法是一种直接法，对函数无特殊要求。
网格法就是在估计的区域内打网格，在网格点上求目标函数与约束函数之值。
对满足约束函数的点，再比较其目标函数值的大小，从中选择小者，并把该网格点作为一次迭代的结果，然后在求出的点的附近将分点加密，再打网格，并重复前述计算与比较，直到网格的最大间距或目标函数小于预定值时，则终止计算。
范文陶瓷釉料调配方法与步骤
范文陶瓷釉料调配方法与步骤在陶瓷制作过程中，釉料的调配是一个重要的环节。
合适的釉料可以使得陶瓷制品具备更好的质感和美观度。
本文将介绍范文陶瓷的釉料调配方法和步骤，以帮助陶瓷制作爱好者更好地掌握这一技巧。
一、准备工作釉料调配前需要准备一些基本材料，包括粉料、稀释剂、着色剂等。
同时，还需要准备称量工具、搅拌器等器材，以确保调配的准确性和效果。
二、计算配方在调配釉料之前，我们需要根据需要制作的陶瓷器物的种类和要求，计算出适合的配方。
釉料的配方一般由清熔配方和着色剂配方组成。
清熔配方是基础配方，它决定了釉料的基本特性，而着色剂配方则决定了釉料的颜色和效果。
三、称量粉料根据配方中的比例，将所需的粉料按照重量称量出来。
注意在称量过程中要使用准确的称量工具，并精确记录下来以备后用。
四、稀释与过筛将称量好的粉料倒入容器中，加入适量的稀释剂，用搅拌器将其搅拌均匀。
搅拌的过程中，可以适当调整稀释剂的用量和添加的时间，以控制釉料的流动性和粘度。
同时，还需要将稀释后的釉料过筛，去除其中可能存在的颗粒和杂质。
五、添加着色剂根据配方中的比例，将所需的着色剂加入到稀释好的釉料中。
注意在添加着色剂时要逐渐加入，并反复搅拌均匀，以确保颜色的均匀分布。
六、调整粘度和浓度调配好的釉料需要经过适当的调整，以符合实际使用的需要。
在这一步骤中，可以根据需要适量调整釉料的粘度和浓度，以便更好地涂刷和运用在陶瓷制品上。
七、测试与修正调配好的釉料需要进行测试和修正，以确认其质量和效果是否符合预期。
可以在陶瓷坯体上进行釉料测试，观察其颜色、亮度和流动性等方面的表现。
如果不符合要求，可以通过调整配方或进行再次调配来修正。
八、存放与使用调配好的釉料应储存在密封容器中，防止其受到空气中的湿气和污染。
使用时，需要搅拌均匀，并进行适当稀释后方可使用。
同时，也需要注意安全使用釉料，避免对身体造成危害。
这就是范文陶瓷釉料调配的方法与步骤。
通过准确的计算和调配，以及适当的测试和修正，可以得到质量稳定、颜色华丽的釉料，使陶瓷制品呈现出更好的品质和艺术效果。
陶瓷工艺学34-35釉料配方与计算,釉层形成过程-0911-0912
影响熔融和均化的因素：
①釉料内部的高温排气。在高温下，釉料内气泡的排出会 在釉熔体中起搅拌作用。温度愈高，釉粘度下降愈大， 搅拌作用愈强，从而使釉层均化较好。
②原料的状态。原料颗粒愈细，混合的愈均匀，愈能降低 熔化温度，大大缩短熔化时间，增强均匀程度。
③釉烧时间和温度。釉烧时间长，温度高，会使釉熔化和 均化更充分。
①根据坯料烧结性能来调节釉的熔融性质（包括熔融温 度、熔融温度范围和釉面性能等三个方面指标）。
②使釉与坯体膨胀系数相适应。釉与坯体膨胀系数相适 应，则需釉冷却凝固后，釉层受压应力，这可以提高瓷 坯机械强度和抗热震性能，消除釉层的开裂和剥落的缺 陷。一般要求釉的膨胀系数略低于坯体的膨胀系数。
③坯釉化学组成相适应。为保证坯釉紧密结合，形成良 好的中间层，应使坯釉料组成有一定的差别，但也不宜 过大，一般以坯、釉酸度系数C.A来控制。
②坯釉中含有CO32-、SO42-、NO3-、Pb3O4等，在高温下分解而 排出气体，产生气泡。 ③熔块中溶入的水分在高温下逸出，形成气泡。 ④Fe2O3在高温下发生分解反应生产FeO和O2，O2在釉层中形 成气泡或通过釉层产生缺陷。
2、由于碳素形成气泡
包括两方面的原因：
一方面，烧成气氛中的CO气体容易被方石英所吸 附，而且CO在高温下裂解产生CO2和C，CO2气体 在釉层形成气泡。
（三）烧结
烧结是指将粉末状态的物质经过加热转化为具有 一定强度的凝集块状物质的过程。
烧结过程受诸多因素的影响。
（四）熔融
釉熔融出现液相有两方面原因：一是自熔，即指釉料中长石、 碳酸盐、硝酸盐、氧化铅及熔块等易熔物的融化；其次是共熔， 是指釉料中几种物质形成各种低共熔物。例如碳酸盐与长石、 石英；铅丹与石英、粘土；硼砂、硼酸与石英及碳酸盐等。
陶瓷材料的配方设计
各种陶瓷产品对坯料和釉料的性能有不同的要求，各地可供选用的原料也各异，在生产过程中原料的成分、性能也会发生变化，因此，配料方案的确定和计算是陶瓷生产的关键问题之一。
通常是根据配方计算的结果进行实验，然后在试验的基础上确定产品最佳的配方。
第一节配料的依据单独一种原料，一般很难直接用来制造陶瓷，更难以满足产品的特定要求。
通常都是采用多种原料互相配合，才能制造出符合特定要求的陶瓷产品。
在拟定原料配方时，应遵循以下各项原则。
一、坯料和釉料的组成应满足产品的物理-化学性质和使用要求如釉面砖要求有一定的吸水率，才能牢固地粘贴在墙面上；在使用环境下反复升降温不致开裂、剥落，寿命长；釉面光滑平整，颜色均一，尺寸规格一致，不仅能使建筑物整体美观，而且便于施工。
地砖要求吸水率较小，但应耐磨、耐酸碱腐蚀和防滑等。
日用瓷要求有一定的白度和透明度，并对釉面铅的溶出量有严格限制。
炊具用的耐烧陶瓷，直接经受热源加热，蒸煮食物，故要求有较好的抗热震性能和较高的导热系数。
电瓷要求有较高的机械强度和电绝缘性能等。
对某一具体品种，都还有专门的要求，在国家标准、行业标准中，一般都列出了详细的产品性能指标。
拟定配方时，必须注意满足这些具体要求。
二、拟定配方时应考虑生产工艺及设备条件一般来说，对于坯料总是希望成型性能好，坯体强度高，有较宽的烧成温度范围。
烧成温度、气氛应与窑炉的性能相适应。
若釉、坯化学性质相差过大，烧成易出现坯体吸釉，造成干釉现象。
釉的熔融温度应和坯体烧结温度相近。
釉的热膨胀系数应比坯体稍小，使冷却时釉层受到不大的压应力，利于增加产品的机械强度，防止变形。
当采用低温快速烧成工艺时，配料应选用烧成收缩小，烧减小的原料，减少粘土用量，降低坯料中游离石英总量，增加熔剂成分等。
三、拟定配方时应考虑经济上的合理性我国地域辽阔，陶瓷原料储量丰富，几乎各地都有适合生产陶瓷的原料，若舍近求远，不仅运费增加，而且投产后也会带来困难，因此选用原料尽量作到就地取材，综合利用。
材料工艺陶瓷的配料及计算
一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法
一、陶瓷坯料和釉料配比的表示方法
1、示性矿物组成表示法 如：某瓷器的组成是：长石25％、石英35％、粘土40％，属于长石瓷。 2、化学组成表示法 邯郸陶瓷研究所研制的瓷器配方：SiO272.4％、TiO20.11％、Al2O3、21.5
％、Fe2O30.11％、Na2O0.69％、K2O3.24％、CaO1.3％、MgO1.3％、 其它氧化物6.53％。 我国瓷的化学组成一般在下列之间波动：SiO265～75％、Al2O319～25％、 RO＋R2O4～6％。 一般瓷的化学组成不固定，SiO2含量高时Al2O3就低，我国和日本的瓷器 就是如此；反之也成立，SiO2低时Al2O3含量就高，欧美的瓷器就是这样。
这四种表示方法除了示性矿物组成表示方法太粗外，其它 三种方法之间是可以相互转化的，转化的方法就是化学百 分比和mol数百分比之间的转化。
二、企业各种配方的价值与意义
陶瓷的烧结温度主要与配比有关，指的是化学组成。化学组成一致的 坯体烧结温度相同，这也是我们研制的测温三角锥的根据，陶瓷的很 多生产技术和使用性质都由此而来；耐火材料也是如此。但陶瓷的生 产不单是依靠烧结一种条件来控制制品的质量，陶瓷在生产加工过程 中还要成型，必须考虑其成型性能。
三、陶瓷坯、釉料的配方计算
②将各氧化物质量分数除以各种氧化物的摩尔质量，得到各 种氧化物的量(mol)
n(SiO2)＝67.09/60.1＝1.116(mol) n(Al2O3)=26.33/101.9＝0.2583(mol) n(Fe2O3)＝0.8575/159.7＝0.0054(mol) n(CaO)=1.217/56.1=0.0217(mol) n(MgO)=0.3388/40.3＝0.0084(mol) n(K2O)＝2.17/94.2=0.0230(mol) n(Na2O)=2.001/62＝0.0323(mol) ③将中性氧化物的总量算出：0.2583十0.0054＝0.2637(mol)
陶瓷的组成设计与配料计算
这种方法只能粗略地反映一些情况。
化学组成表示法
根据化学分析的结果，用各种氧化物及灼减量的 重量百分比反映坯和釉料的成分。
利用这些数据可以初步判断坯、釉的一些基本性质。 再用原料的化学组成可以计算出符合既定组成的配方。
由于原料和产品中这些氧化物不是单独和孤立存在的， 它们之间的关系和反应情况又比较复杂，因此这种方法也 有其局限性。
卫生瓷乳浊釉的配方：长石33.2％、石英20.4％、苏州 高岭土3.9％、广东锆英石13.4％、氧化 锌4.7％、煅烧滑石9.4％、石灰石9.5％、 碱石5.5％。
❖ 具体反映原料的名称和数量，便于直接进行生产或试验。 ❖ 无法互相对照比较或直接引用。
矿物组成(又称示性矿物组成)表示法
普通陶瓷生产中，常把天然原料中所含的同类矿物含量 合并在一起，用粘土矿物、长石类矿物及石英三种矿物的重 量百分比表示坯体的组成。
经上述计算步骤可得该瓷坯实验式为：
b、由坯式(或分子式)计算配方
例：今欲配制压电陶瓷的分子式为： Pb0.95Sr0.05(Zr0.5Ti0.5)O3十0.5％Cr 2O3十0.3％Fe 2O3
所采用原料与纯度见下表，欲配料1kg（不包含外加 改性剂），试计算各原料的配比。
解：
(1)先计算坯式的分子量 将坯式改写为：
提高陶瓷性能的方法：
❖ 提高材料的常温强度 降低其总气孔率，且控制好气孔的大小、形状和分布。还要控制晶粒的大小、数量和形状。
❖ 改善脆性 降低脆性(即增韧)对提高强度有利。 增韧方法：一般有表面补强、复合增韧和相变增韧。
❖ 除强度和脆性外，陶瓷材料的高温力学性能、光学性能、介电、磁学性能都与材料的组成和 结构密切相关。
陶瓷配方设计操作说明书
陶瓷配方设计V1.0使用说明书1 、概述《陶瓷配方设计V1.0》采用最优化技术算法，是一项智能型的最优化技术。
软件会自动选择原料并计算出最优（成本最低）配比，其不仅满足配方的化学性能指标，而且能兼顾配方的物理性能指标。
设计计算快速、简便、准确是陶瓷配方设计计算的一项创新。
现在，网上只有陶瓷配方计算管理软件，请注意是“管理软件”。
而不是设计计算软件。
百度搜索“陶瓷配方计算软件”只有“陶瓷配方计算管理”，而没有真正可以应用的陶瓷配方设计计算软件。
因此《陶瓷配方设计V1.0》是国内首发的陶瓷配方设计计算软件，是真正的设计计算软件。
软件应用于陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐行业的配方设计计算。
软件作者在1999年8月《中国陶瓷》第35卷第4期发表的《最优化技术在陶瓷配方中的应用》一文祥细阐述了配方设计的数学模型和原理。
2015年8月21日，《陶瓷配方设计V1.0》软件作者获得了国家版权局签发的软件著作权登记证书，证书号：软著登字第1049953号。
1.0、名词解释1.0.1、软件《陶瓷配方设计V1.0》软件，简称----软件。
1.0.2、必选n必选即配方中必须选择的原料，其n为1，2，3。
即必选1，必选2, 必选3。
1.0.3、用量n“用量”是与“必选”相对应的，当选择了必选原料，就应该在“用量n”列中输入所用量。
其n为1，2，3。
即用量1，用量2, 用量3。
1.0.4、表头表头即数据库表中的各数据标题。
例如“原料名称”、“SiO”等。
21.0.5、表1表1——主界面中“配方配比和原料化学组成表”，简称“表1”。
1.0.6、表2表2——主界面中“目标配方化学组成表”，简称“表2”。
1.0.7、表3表3——主界面中“各配方化学组成表”，简称“表4”。
1.0.8、表4表4——主界面中“各配方坯（釉）式和性能表”，简称“表4”。
1.1、软件用途软件应用于陶瓷行业的配方设计和计算。
能自动从原料库中挑选原料并计算最优配比，其不仅可以自动满足配方的化学组成，而且可以自动兼顾配方的最佳成本；还可以兼顾配方的成型性能和其它物理性能。
采用最优化方法计算陶瓷配方
采用最优化方法计算陶瓷配方
蔡飞虎
【期刊名称】《佛山陶瓷》
【年(卷),期】1997(007)003
【摘要】本文采用最优化方法计算陶瓷配方，在满足组成等指标的同时使配方的成本最低，或者在成本不作要求时使配方满足组成等指标的要求范围。
用FORTRAN语言编制了在微机上运行的程序，实现了陶瓷配方计算的快捷、精确和实用。
【总页数】2页(P6-7)
【作者】蔡飞虎
【作者单位】佛山市石湾建国陶瓷厂528031
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.612
【相关文献】
1.最优化方法在聚合物熔体流动计算中的应用：I 一维最优化方法的应用 [J], 柳和生;姜法治
2.最优化方法在聚合物熔体流动计算中的应用：（Ⅱ）无约束最优化方法的应用[J], 柳和生;秉法治
3.模糊最优化方法在陶瓷配方设计中的应用 [J], 邓美兰;孙国梁
4.陶瓷配方计算机计算的研究 [J], 胡昌盛
5.饲料配方的最优化方法及计算机程序设计 [J], 潘定珠
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陶瓷坯釉配方优化设计方法初探
陶瓷坯釉配方优化设计方法初探
肖著珏
【期刊名称】《中国陶瓷》
【年(卷),期】1990()3
【摘要】本文分析比较了几种适合于陶瓷坯釉配方的最优化计算方法——复合形法、网格法、单纯形法并用第一、二种方法编制了坯料配方的计算机程序,用第一、三种方法编制了釉料配方的计算机?,通过实例运行及比较,证明所有程序都是可行的,而以复合形法适应性最广,其精度能达到更高要求.
【总页数】6页(P15-20)
【关键词】陶瓷;坯料;釉料;配方
【作者】肖著珏
【作者单位】湖南大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.61
【相关文献】
1.辊道窑快速烧成卫生陶瓷坯釉配方的研制 [J], 徐延华;张力俊
2.坯釉配方对陶瓷烧成及其质量的影响 [J], 钟旭东;胡智荣
3.一次烧成釉面砖坯釉配方设计及坯釉性能的研究 [J], 徐研;高雅春;李美霞
4.陶瓷坯釉料配方设计及其优化方法研究 [J], 陆强
5.陶瓷坯釉配方设计计算机辅助系统的开发 [J], 余正德
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秦晓玲 / 上海市计量测试技术研究院
摘 要 根据优化设计的需要， 在陶瓷配方设计中引入现代优化算法。 以绝对误差为目标函数， 建立了基于多目标优化的陶瓷配方优化设计数学模型，使陶瓷配方设计问题转变为以原料上下限 为约束条件的求解极值问题。本文通过分析和合理选择样本数据，总结其中的数值规律，并使用 MATLAB 求得最优解，从而实现了陶瓷配方的优化设计。 关键词 优化算法；陶瓷配方；数学模型；MATLAB
原料 1 2 3 4 5 原料 1 原料 2
表 1 陶瓷原料化学组成配比问题的一般形式
配方组 配方组 配方组成 成1 C11 C21 Cm-11 C m1 A1 B1 D1 成2 C12 C22 Cm-12 C m2 A2 Y2 D2 n-1 C1n-1 C2n-1 Cm-1n-1 Cmn-1 An-1 Yn-1 Dn-1 配方 组成 n C 1n C 2n Cm-1n Cmn An Yn Dn 成品总数 目标函数 100 minS 优化 用量 X1 X2 Xm-1 Xm
2017/1 总第257期
国内统一刊号 CN31-1424／TB
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4）木材陶瓷：美国科研人员发明了一种增强木 材陶瓷。它是将木材浸入四乙氧基硅烷中，待吸足 浸入液体后放入 500 ℃的固化炉中，在炉内木材细 胞内的热量和水分将四乙氧基硅烷烧结成陶瓷。与 一般木材比较，其硬度更高，强度更高，是一种有 广泛用途的点缀建材。 5）精密陶瓷：日本一公司研制出的这种新型 建材精密陶瓷是一种主要由水溶性胶乳组成的粉 末。如将 100 g 水泥与 20 g 细胞陶瓷在水解效果下 构成混合物，便彻底消除了在水合效果过程中发生 钙的自由度，可使水泥的寿命延长并且耐高温。当 用非水模型 ( 塑料制模 ) 时，可得到与陶瓷相同的 光泽。 综上所述，为研制这些新配方陶瓷，对其化学 组成进行定量分析是非常关键的，当然其中还需 要考虑到部分原料如矿物成分、微颗粒含量和胶 体指数等不确定度对目标配方性能的影响。这些 众多的影响因素在通常的陶瓷配方分析中往往难 以顾全。陶瓷材料的分析过程是复杂多变的，目 前没有通用的公式或数学模型来进行计算。因此， 确定最终目标后，需要结合各种因素设计出最佳 的分析方案，完成计算目标。 最优化计算方法解决实际问题一般分为五个步 骤进行： 1）提出最优化问题，收集相关数据和资料； 2）给出最优化问题的数学模型 , 确定变量 , 列 出目标函数和约束条件； 3）分析模型，选择合适的最优化及其求解方法； 4）编写程序求解，用计算机求最优解，本文所 使用的是 MATLAB； 5）最优解的检验和实施。 上述五个步骤中的工作相互支持和相互制约， 在实践中常常是反复交叉进行。 1.1 建立优化设计的数学模型 在计算陶瓷配方的实验中，被用到的原料大多 是天然的矿物或岩石原料，组成陶瓷配方原料的化 学成份或物理性能指标与陶瓷配方绝大部分呈线性 关系。因此本文采用含量配比的线性规划建立计算 最佳陶瓷配方的数学模型，由此较为直观清楚地反 应配料及原料的名称和用量。陶瓷原料化学组成配 比计算问题的一般形式如表 1 所示。 这次建模试验中所取样的原材料及其配比如表 2 所示。
1 设计优化计算方法
针对分析陶瓷成分这一点，无论是设计新材质 的陶瓷配方，还是改进过的原配方，都不外乎其 化学组成。传统陶瓷的组成一般来说主要是采用天 然的岩石、矿物、黏土等材料作为原料。而新型 陶瓷则是采用人工合成的高纯度无机化合物为原 料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处 理而制成具有微细结晶组织的无机材料。近年来， 有五种新型陶瓷受到市场的重视，也是今后分析 计算的重点。 1）耐温陶瓷：日本研制出一种耐 1 700 ℃以上 高温的陶瓷，其是氧化铝粉末经熔化、冷却、再熔 化后制成。它强度高，加工性能好，在高温下不会 蜕变。 2）发光陶瓷：国外市场上的发光陶瓷是在瓷 砖光泽釉表面使用丝网印刷办法，在所定图画下放 以仅在紫外线照射下发生萤光的颜料，并选用荧光 颜料与热固性树脂混合加热或在 800 ℃下烘烤制成。 该陶瓷用于室内外墙面点缀，具有良好的点缀效果。 3）超轻陶瓷：日本研制出一种比木头更轻、可 浮于水上的超轻量陶瓷。它是将一种被称为“中空 树脂填料”的材料按规定的份额同黏土掺和而成。 用这种材料制成的陶瓷器，其比重下降至 0.3，但其 强度却与传统陶瓷无异。用这种超轻陶瓷材料烧制 成的铺盖屋顶瓦片质量轻、耐地震，并且降低了运 输成本。
原料 m-1 原料 m 计算含量ห้องสมุดไป่ตู้含量差值 相对误差
表 2 选材组成
配方化学组成 SiO2 52.62 55.48 99.54 63.67 61.50 Al2O3 45.55 39.16 0.36 19.27 18.56 Fe2O3 0.86 1.59 0.1 0.86 0.2 CaO 0 1.53 0 1.36 0.16 MgO 0.31 0.52 0 3.27 0.36 K2O 0.42 0.84 0 11.58 9.61 Na2O 0.25 0.89 0 0 9.61
0 引言
最优化计算方法在数学上是一种求极值的方 法，以前解决最优化问题的数学方法只局限于古典 求导方法和变分法（求无约束极值问题）拉格朗日 乘数法解决等式约束下的条件极值问题。直到高速 计算机的出现，人们才得以解决这类较大规模的优 化问题，使最优化方法成为一种实用工具，因此最 优化计算方法是近年来应用数学中发展最迅速的一 个分支，现已渗透到科学、技术、工程、经济等各 个领域。它不是传统的工程方法，却与技术和应用 数学、 计算机科学以及各专业领域都有密切的关系。 材料科学作为一门新兴学科远不像数学、物理学那 样有系统的理论和精确的数学方法，新材料、新物 质的探索和研制常常是通过运用经验性方法，或称 为“试错法” 。陶土、釉料的配方研究至今仍基本 上是一门试验科学，目前的专业理论尚不足以精确 地预报这类材料的性能，因此需要通过大量的试 验，摸索各种材料的性能与配比、结构与工艺条件 之间的关系，继而在考虑成本、售价、利润等经济 因素的约束条件下，最终计算出该材料的组成和 原料成分比。可见试验方式十分繁琐且低效， 因此， 希望通过确定这些因素之间的数学关系，通过新 的计算方法得出最优化的配比，从而可以摆脱这 种复杂、低效的方式，这也是把最优化方法借助 计算机这一现代化的工具应用到该领域中来的最 主要目的。