陶瓷玻璃材料与其加工工艺
室内装饰材料——玻璃和陶瓷(1)
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夹层玻璃的用途
• 用在汽车等交通工具上 • 工程装饰、户外装饰、家居装饰等范围
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夹层玻璃的规格
• 夹层玻璃的厚度，一般为6-10毫米，规格 为800毫米X1000毫米、850毫米X1800毫 米。
的颜色有：无色透明、法
• 1． 最重要和最保险的办法，就是产看安 全玻璃上有没有3C认证标志。因为按照规 定，安全玻璃上必须要3C认证标志。
• 2． 靠听，也就是说用手敲击玻璃，如 果玻璃发出清脆响声，则说明玻璃是钢化 玻璃，反之则为普通玻璃。
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安全玻璃
•
安全玻璃是指与普通玻璃相比，具有力学强度高、抗冲击能力
强的玻璃。其主要品种有钢化玻璃、夹丝玻璃、夹层玻璃和钛化玻璃。
安全玻璃被击碎时，其碎片不会伤人，并兼具有防盗、防火的功能。
根据生产时所用的玻璃原片不，安全玻璃具有一定的装饰效果。
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钢化玻璃
• 钢化玻璃又称强化玻璃。它是用物理的或化学的方法，在玻璃表面上 形成一个压应力层，玻璃本身具有较高的抗压强度，不会造成破坏。 当玻璃受到外力作用时，这个压力层可将部分拉应力抵销，避免玻璃 的碎裂，虽然钢化玻璃内部处于较大的拉应力状态，但玻璃的内部无 缺陷存在，不会造成破坏，从而达到提高玻璃强度的目的。
• （一） 7层及7层以上建筑物外开窗。 • 面（小二于）50面0m积m大的于落1地.5窗m2。的窗玻璃或玻璃底边离最终装修 • （三）幕墙（全玻幕除外）。 • （四）倾斜装配窗、各类天棚（含天窗、采光顶）吊顶。 • （五）观光电梯及其外护围。 • （六）室内隔断、屏风。 • （七）楼梯、阳台、平台走廊的拦板和中庭内护栏板。 • （八）用于承受行人行走的地面板。 • （九）公共建筑物的出入口、门厅等部位（包括1、门
陶瓷及加工工艺
陶瓷及加工工艺
注浆成型分为空心注浆和实心注浆。
图为空心注浆，实心注浆就是将泥浆注入两石膏模面之间（模 型与型芯）的空穴中，泥浆被两面吸水，水分不断被吸收后形 成泥胚。
陶瓷及加工工艺
3.干压成型
干压成型是利用压力，将干粉胚料在 模型中压成致密胚体的一种成型方法。干 压成型过程简单，产量大，缺陷少，并便 于机械化，对成型形状简单的小型坯体， 有广泛的应用价值。由于干压成型的坯料 水分少，压力大，坯体致密，因此能获得 收缩小，形状准确，易于干燥的生坯。
陶瓷及加工工艺
陶瓷的装饰
1．陶瓷坯体装饰 是在陶或瓷的胚体上，通过一定的工艺方式对陶瓷胚
体本身进行加工所形成的由凹凸、虚实以及色彩变化的装 饰。，中国传统陶瓷上所运用的胚体装饰可分为四大类： 堆贴加饰类，削刻剔减类，模具印纹类，其他工艺类型。 堆贴加饰类是在胚体表面增加泥量，并通过堆、贴、塑等 工艺方式达到装饰目的。其中包含雕塑粘结、堆贴、堆塑、 立粉等装饰方法；削刻剔减类是通过对胚体表面的切削、 刻画、镂空等减去胚体泥量的工艺手段，构成装饰纹样或 装饰肌理；模具印纹类是利用胚体在柔软时的可塑性，用 带花纹的拍子、印章、模子印出有凹凸质感的纹样。
传统陶瓷 + 高纯度原料 + 人工合成
陶瓷及加工工艺
罐与漏斗——酒具（灰陶） 磁山文化红陶器具
陶瓷及加工工艺
仰
韶
文
化
彩 陶 瓶
西 周 的 硬 陶
—— ——
夏 代 的 白 陶 罐
流大 佳汶 器口 （文 黑化 陶 ）
陶瓷及加工工艺
东汉时期：瓷器
陶瓷及加工工艺
唐代：
越窑青瓷莲花碗
邢窑白瓷
陶瓷及加工工艺
注浆成型后的坯体结构较均匀，但其含水量大，干燥与烧成 收缩也较大。由于注浆成型的适应性大，所以广泛地应用于生产 中。注浆的特点适用于各种陶瓷产品，凡是形状复杂、不规则的、 薄的、体积较大的（如卫生洁具）且尺寸不严的器物都可以用注 浆成型，一般的日用瓷中的花瓶（特别是各种镂空通花瓶）、汤 碗、茶壶、椭圆形盘、手柄等都可以用注浆法成型。
精选陶瓷的生产工艺原理与加工技术
浆料的性能要求：稳定性要好，在长时间加热而不搅拌的条件下不分 层与沉淀；可铸性要好，浆料铸满模腔并保持要求形状的能力；收缩率 要小，蜡浆由熔化的液体状态冷却凝固成固态时，会有体积收缩。
热压铸的工作原理：将配制成的料浆蜡板放置在热压铸机筒内，加热 至一定的温度熔化，在压缩空气的驱动下（或手动），将筒内的料浆通 过吸铸口压入模腔，根据产品的形状和大小保持一定的时间后，去掉压 力，料浆在模腔中冷却成型，然后脱模，取出坯体，有的还可进行加工 处理，或车削，或打孔等。 高温排蜡：坯体在烧成之前，先要经排蜡处理，否则由于石蜡在高温熔 化、流失、挥发、燃烧，坯体将失去粘结而解体。
300-800
氧化铝
400000
1500
碳化钛
390000
3000
金刚石
1171000
6000-10000
陶瓷的硬度为1000-5000HV
C、强度:陶瓷的强度不高，因为其晶界上存在有晶粒间的局部分离 或空隙，如空位、气孔、析出物，晶界上原子间键被拉长，键强度 被削弱，同时相同的电荷离子的靠近产生斥力，可能造成裂纹，所 以，消除晶界上不良作用，是提高陶瓷强度的基本途径。
陶瓷材料一般可分为普通陶瓷、特殊陶瓷与金属陶瓷三类 1、普通陶瓷：以天然硅酸盐矿物（粘土、长石、石英）经粉碎、压 制成型 、烧结而成的制品，如日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷等。 2、特殊陶瓷：采用高纯度的人工合成材料烧结而成，具有特殊力学、 物理、化学性能的陶瓷。如高温陶瓷、磁性陶瓷、压电陶瓷等。
3、金属陶瓷：用粉末冶金的方法制成，是金属与陶瓷组成的非均匀 复合材料制品。如金属陶瓷硬质合金等。
陶瓷与其加工工艺
陶瓷灌浆铸造方法 滚压法的操作顺序
（二）注浆法成型
注浆成型法：即把制备好的陶瓷泥浆注入多孔的性模型 内，由于多孔性模型的吸水性。在贴近模壁的泥浆先 干，当泥层厚度达到要求时，把剩余泥浆倒出。从而 得到模型的方法。
见图4-5 空心成型和实心成型 P115
在前两种方法的基础上，改进出压力注浆和离心注浆
a.旋坯成型：是将泥料掼于旋坯机上旋转着的石膏模 中，再利用样板刀的挤压力和刮削作用成型的方法。
b.挤压成型：将真空炼制泥料放入挤压机中，用螺杆 施加压力，把泥料挤出口模成型的方法。粉料较细
c.拉坯成型：也称手工拉坯，是在转动的转台上完成 的。要求坯泥即有“挺劲”又能自由延展。
d.雕塑和印坯：基本上是靠手工完成的，其生产效 率较低。
（三）干压法成型
干压法：将配料（水分含量在7%以下）拌匀并在较高 的压力下压制成型。制品尺寸准确，机械强度高。
4.3.3 坯体的干燥
坯体干燥方法：自然空气干燥、热空气干燥、辐射线干 燥、微波干燥等。
4.3.4 坯体装饰 a.化妆土装饰；
b.划花装饰
c.刻花梅瓶 e.印花碗
d.贴花足碗
f.剔花罐
不同瓷器的烧制温度有差异：一般1100~1300度
烧结过程大致分为四个过程： 低温蒸发（<300度）；氧化分解和晶体转化(300~950度）； 玻化成瓷和保温 （>950度）；冷却定型；
4.4 设计常用的陶瓷材料
4.4.1 传统陶瓷 古代日用陶瓷；建筑陶瓷；卫浴陶瓷；美术陶瓷；园 林陶瓷；烹饪陶瓷；P118
陶瓷生产工艺就是以相图和高温物理化学为理论基础的
矿物合成工艺。主要步骤为原料配制、坯料成型、窑炉烧 结。
4.3.1 原料配制 原料在一定程度上决定着产品的质量和工艺流程、工艺条 件的选择。陶瓷生产的最基本原料是石英、长石、黏土三 大类和其他一些化工原料。
陶瓷材料陶瓷制备工艺
❖伊利石
▪ 外观：多呈不规则片状;颜色洁白，黄色，绿色及褐色;
▪ 特性：伊利石类可以看做是白云母风化过程中形成高岭石和
蒙脱石的中间产物，转变程度不同，所形成的矿物不同，矿物 组成变化较多。伊利石类矿物构成的粘土，一般可塑性低，干 后强度大，干燥烧成收缩小，烧结温度低，烧结范围窄。
3粘土
✓ 高岭石 因层间易形成氢键;晶
胞间联结紧密，水分子 不易进入，故膨胀性小; 同时伊利石晶格置换现 象少，高岭石几乎无晶 格置换现象，阳离子交 换容量低，也使粘土的 水化膨胀差。
3粘土
三种常见粘土矿物的主要特点
粘土 矿物
高岭 石
化学组成 Al2[Si2O5][OH]4
C-间距
晶层间 吸水膨胀
1石英
SiO2在陶瓷生产中的作用
▪ 烧成前;石英为瘠性料不吸水，可调 节泥料的可塑性，是生坯水分排出的通 道，降低坯体的干燥收缩，增加生坯的 渗水性，缩短干燥时间，防止坯体变形； 利于施釉; ▪ 烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消 坯体的收缩；高温时石英部分溶解于液 相，增加熔体的粘度，未溶解的石英颗 粒构成坯体的骨架，防止坯体软化变形。
原材料吸水性
吸水后的流动性
产品外形对称
壁厚
大小
②坯料制备
▪ 大气孔：团粒间孔
②坯料制备
▪ 中气孔：团粒内团聚粉粒间孔
②坯料制备
• 小气孔：团聚粒内 一次粒子间的孔
• 微气孔：一次粒子 内的气孔
③成形
注浆成型
成型方法 可塑成型
压制成型 类比于粉
末冶金
类比于塑 性加工
陶瓷材料磨削加工的技术研究与发展现状
陶瓷材料磨削加工的技术讨论与进呈现状工程陶瓷具有很多优良的性能，比如较高的硬度和强度，很强的耐腐蚀、耐磨损、耐高温本领和良好的化学惰性等，因此在航空航天、化工、军事、机械、电子电器以及精密制造领域的应用日益广泛。
目前各发达国家如德、日、美、英等国特别重视工程陶瓷的开发及应用。
80时代以来，各国竞相投人大量的资金及人力，在工程陶瓷加工理论和技术、产品开发和应用等方面取得了很大的进展。
由于陶瓷材料的高硬度和高脆性，被加工陶瓷元件大多会产生各种类型的表面或亚表面损伤，这会导致陶瓷元件强度的降低，进而限制了大材料去除率的采纳。
对陶瓷高效磨削加工而言，根本目标就是在保持材料表面完整性和尺寸精度的同时获得最大的材料去除率。
目前陶瓷的加工成本己达到整个陶瓷元件成本的80%～90%，高加工成本以及难以测控的加工表面损伤层限制了陶瓷元件更广泛的应用。
陶瓷材料广阔的应用前景和多而杂的加工特性，都要求对陶瓷的磨削加工过程进行全面而深入的了解。
从上世纪90时代开始，国内外学者进行了大量的讨论，在陶瓷磨削的新型方式、陶瓷磨削的材料去除机理、磨削烧伤、磨削表面完整性等的影响因素、不同磨削条件的最佳磨削参数等多方面都取得了积极的讨论成果。
本文重要就陶瓷磨削的讨论现状及进展情形进行了归纳和总结。
1陶瓷材料磨削机理的进展1）磨削机理的讨论由于砂轮的磨粒尺寸、形状和磨粒分布的随机性以及磨削运动规律的多而杂性，给磨削机理的讨论带来了很大的困难。
在陶瓷磨削方面由于陶瓷的高硬度和高脆性，大多数讨论都使用了“压痕断裂力学”模型或“切削加工”模型来貌似处理。
20世纪80时代初，Frank和Lawn 首先建立了钝压痕器、尖锐压痕器和接触滑动三种机理分析讨论模型，提出了应力强度因子公式K=aEP/C2/3，依据脆性断裂力学条件KKC，导出了脆性断裂的临界载荷PBC＝CbK，他又依据材料的屈服条件ssY，导出了塑性变形模式下临界载荷PYYC=s3/g3（或PYYC=H3Y/g3）。
(完整版)陶瓷及加工工艺
陶瓷及加工工艺
注浆成型分为空心注浆和实心注浆。
图为空心注浆，实心注浆就是将泥浆注入两石膏模面之间（模 型与型芯）的空穴中，泥浆被两面吸水，水分不断被吸收后形 成泥胚。
陶瓷及加工工艺
3.干压成型
干压成型是利用压力，将干粉胚料在 模型中压成致密胚体的一种成型方法。干 压成型过程简单，产量大，缺陷少，并便 于机械化，对成型形状简单的小型坯体， 有广泛的应用价值。由于干压成型的坯料 水分少，压力大，坯体致密，因此能获得 收缩小，形状准确，易于干燥的生坯。
陶瓷及加工工艺
瓷器可以说是陶瓷 器发展的更高阶段， 它是一种由瓷石、 高岭土等组成，外 表施有釉或彩绘的 物器。瓷器的特征 在于其坯体已完全 烧结、完全玻化， 因此很致密，对液 体和气体都无渗透 性，胎薄处可呈半 透明，断面呈贝壳 状。
陶瓷及加工工艺
陶瓷及加工工艺
陶与瓷的区别
陶瓷及加工工艺
陶瓷的基本性能
宋代：
汝窑碗
官窑
陶瓷及加工工艺
哥 窑 贯 耳 扁 瓶
钧 窑 尊
定窑——孩儿枕
陶瓷及加工工艺
元代梅子青瓷
元代哥釉碗
明代五彩玉壶春瓶
陶瓷及加工工艺
青花瓷（始于元代，发展于明代）
陶瓷及加工工艺
釉里红（景德镇）
陶瓷及加工工艺
珐琅彩瓷（清代）
陶瓷及加工工艺
陶瓷及加工工艺
陶瓷及加工工艺
陶瓷的分类
陶瓷及加工工艺
电性能和热性能
陶瓷的电性能在工作电路中起着重要的作用。一般情况下，大多数 陶瓷是电绝缘体，少数特种陶瓷可以是半导体。温度对陶瓷的导电率有 明显的影响，当温度升高时，陶瓷的导电率会升高。另外，当作用于陶 瓷材料的电场强度超过某一临界值时，它会丧失绝缘性能，由介电状态 转变为导电状态，这种现象称为介电强度的破坏或介质的击穿。
玻璃陶瓷嵌体介绍
玻璃陶瓷嵌体介绍全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：玻璃陶瓷嵌体是一种常见的装饰材料，广泛应用于建筑、家具、工艺品等领域。
它具有独特的质感和外观，可以为室内空间增添一份独特的艺术氛围。
接下来，我将为您详细介绍玻璃陶瓷嵌体的特点、生产工艺和应用领域。
玻璃陶瓷嵌体的特点1. 硬度高：玻璃陶瓷嵌体经过高温烧制，具有较高的硬度，不易划伤，耐磨性强。
2. 防水防潮：玻璃陶瓷嵌体由玻璃和陶瓷材料组成，具有优良的防水防潮性能，适合用于潮湿环境。
3. 耐高温：玻璃陶瓷嵌体耐高温性能良好，不易变形、变色，在高温环境下仍能保持良好的质感。
4. 易清洁：玻璃陶瓷嵌体表面光滑平整，不易沾污，清洁起来方便快捷。
5. 色彩丰富：玻璃陶瓷嵌体可根据客户需求定制各种颜色和花纹，满足不同装饰风格的需求。
玻璃陶瓷嵌体的生产工艺主要包括原料准备、成型、烧制等步骤。
选用优质的玻璃和陶瓷原料，经过混合、粉碎、过筛等工艺处理，确保原料的质量。
然后，根据设计要求，将原料进一步加工成各种形状的嵌体，可以是方形、圆形、花纹等。
将成型的嵌体放入烧窑中进行高温烧制，使玻璃和陶瓷完全熔合，形成坚固的嵌体。
1. 建筑装饰：玻璃陶瓷嵌体可以用于墙面装饰、地面铺设、台面制作等，增加空间的美感和艺术感。
2. 家具制作：玻璃陶瓷嵌体可以用于家具表面装饰，如茶几、餐桌、橱柜等，增加家具的档次和品位。
3. 工艺品制作：玻璃陶瓷嵌体可用于工艺品制作，如摆件、花瓶、挂饰等，体现独特的艺术价值。
4. 餐具制作：玻璃陶瓷嵌体可以用于餐具制作，如碟子、杯子、餐具套装等，提升用餐体验。
第二篇示例：玻璃陶瓷嵌体是一种常用于建筑装饰、工艺品、家居用品等领域的装饰材料，具有优良的物理性能和装饰效果。
玻璃陶瓷嵌体通常由玻璃和陶瓷两种材料组成，通过高温烧结制成，具有高强度、耐磨损、防腐蚀等特点。
下面将详细介绍玻璃陶瓷嵌体的特点、应用领域和制作工艺等方面。
一、玻璃陶瓷嵌体的特点1. 高强度：玻璃陶瓷嵌体由玻璃和陶瓷两种材料制成，具有较高的强度和硬度，抗压、抗弯、耐磨损等性能优异。
玻璃陶瓷制备方法综述
玻璃陶瓷制备方法综述摘要：玻璃陶瓷也叫微晶玻璃，是含有通过玻璃受控脱氮形成的多种微晶体和残余玻璃相组成的质地致密、无孔、均匀的多晶材料。
本文介就玻璃陶瓷的制备及工艺进行了介绍，并对各种方法的优缺点进行了说明。
关键词：玻璃陶瓷；制备；方法1引言玻璃陶瓷又称微晶玻璃，是通过熔融冷淬然后结晶析出制得，含有通过玻璃受控脱氮形成的多种微晶体和残余玻璃相组成的质地致密、无孔、均匀的多晶材料，通常晶体的大小可自纳米至微米级，因此兼具玻璃和陶瓷的性能成为一种特殊的陶瓷材料，也是一种重要的无机非金属材料，在很多领域具有重要作用。
2玻璃陶瓷制备方法2.1熔融法生产玻璃陶瓷最开始采用的方法是熔融法。
其析晶方式为整体析晶，其工艺流程为：将玻璃陶瓷原材料按预先设计量称量配置，混合均匀后在1300~1500℃高温下熔融、扩散均匀一定时间后，变成熔融状态，然后是玻璃的晶化，就是将玻璃按成品要求的形状成型，经退火消除内应力稳定晶体尺寸后在合适温度下进行热处理，晶化时保温的温度和时间需根据DSC或DTA等热分析结果进行选择。
以获得晶粒细小、结构均匀致密的玻璃陶瓷制品。
采用熔融法制备玻璃陶瓷时，由于基础玻璃的整体析晶能力较差，因此要加入一定的晶核剂。
玻璃陶瓷常用的晶核剂有TiO2、ZrO2、P2O5、Cr2O3、CaF2、氟化物和硫化物以及复合晶核剂等[1]。
其制备工艺重点在于热处理工艺，热处理工艺是玻璃陶瓷生产过程中的重点工序。
依照不同玻璃陶瓷的热处理工艺特点，可将热处理制度可分为两类：阶梯温度制度和等温温度制度。
熔融法使用的是阶梯温度制度。
阶梯温度制度有两次保温过程，玻璃中析出晶核、晶体生长，晶相变化，由原始的玻璃变成了玻璃陶瓷，因此，整个热处理工艺中会出现两个保温段：形核保温和晶粒长大保温。
热处理工艺也因此被分为两部分，即将退火的玻璃加热至晶核形成温度T n并保温一定的时间，在玻璃中出现大量稳定的晶核后，再升温到晶体生长温度使玻璃转变为具有亚微米甚至纳米晶粒尺寸的玻璃陶瓷。
玻璃陶瓷的制备与应用
玻璃陶瓷的制备与应用摘要：陶瓷玻璃又称微晶玻璃，其作为21世纪的新型建筑材料具有优异的性能，广泛应用于各个行业。
本文介绍了玻璃陶瓷的发展史、制备方法和应用。
关键词：玻璃陶瓷制备性能应用Preparation And Application Of Glass CeramicsAbstract: Ceramic glass and glass ceramics, as a new building material in twenty-first Century with excellent performance, widely used in various industries. This paper introduces the history of the development of glass ceramics, preparation method and application.Keyword s: glass ceramic preparation properties application一、前言玻璃陶瓷,又名微晶玻璃,是将加有成核剂(个别也可不加) 的特定组成的基础玻璃,经热处理工艺后所得的微晶体和玻璃体均匀分布的复合材料。
玻璃陶瓷兼有玻璃和陶瓷的优点,具有许多常规材料难以达到的优异性能[1]。
玻璃陶瓷是材料科学上的一项新的研究发现,可以作为结构材料、技术材料、光学电学材料、装饰材料等广泛应用于国防尖端技术工业、建筑业及生活等各个领域。
因此,微晶玻璃被科学家们称为21世纪的新型建筑材料。
二、玻璃陶瓷的发展史由玻璃制备多晶材料的思想可追溯到十八世纪，法国学者家Rene De Reaumur于1739年进行了初步探索。
但微晶玻璃材料的研制成功并实现工业化则始于本世纪五十年代末，由美国康宁公司的Stookey发明了光敏微晶玻璃。
微晶玻璃的性能即决定于组成相的固有属性，又决定于形成的微观组织形态。
玻璃陶瓷嵌体制作过程
玻璃陶瓷嵌体制作过程
制作玻璃陶瓷嵌体是一个复杂的工艺过程，涉及到多个步骤和
工艺技术。
以下是制作玻璃陶瓷嵌体的一般过程：
1. 材料准备，首先需要准备玻璃和陶瓷的原材料，通常是氧化硅、氧化铝、氧化锆等陶瓷材料，以及二氧化硅、氧化钠、氧化钙
等玻璃材料。
这些原材料需要经过精确的配比和混合。
2. 成型，将混合好的玻璃和陶瓷原料进行成型。
这可以通过压制、注射成型或者其他成型工艺来实现，以获得所需形状的坯料。
3. 烧结，将成型后的坯料进行烧结，这是将原材料在高温下熔
融并结合成坚固的陶瓷材料的过程。
烧结温度和时间需要严格控制，以确保最终的陶瓷具有所需的物理和化学性质。
4. 加工，烧结后的陶瓷坯料需要进行加工，包括切割、磨削、
打磨等工艺，以获得精确的尺寸和表面光洁度。
5. 玻璃涂覆，将玻璃材料涂覆在陶瓷表面，形成玻璃陶瓷的复
合结构。
这个过程可能涉及到涂覆工艺、烧结工艺等步骤。
6. 精加工，对玻璃陶瓷进行精加工，包括抛光、清洗等工艺，
以获得最终的产品。
以上是制作玻璃陶瓷嵌体的一般过程。
不同类型的玻璃陶瓷嵌
体可能会有一些特殊的工艺步骤或者材料配方，但总体来说，这个
制作过程涉及到材料准备、成型、烧结、加工和精加工等多个环节。
玻璃陶瓷工艺学(坯料的制备)
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振动筛：惯性振动筛，偏心振动筛，电磁振动筛
摇动筛 六角旋转筛
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(三)搅拌 1.目的 使成分，颗粒大小均匀；气体排出；陈腐，有机物分解。 2.方法 ➢ 采用六角形或八角形锥底泥浆池； ➢ 涡轮式，螺旋式或框式搅拌机
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第二节 坯料制备的主要工序
一、原料的预处理
二、原料的破粉碎
三、过筛、除铁 四、泥浆的脱水 五、练泥、陈腐
压滤 喷雾干燥
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第三节 坯料制备的主要工序
一、原料的精选 原料的精选，主要是对原料进行分离、
提纯，除去原料中的各种杂质（尤其是铁 的杂质），使之在化学组成、矿物组成、 颗粒组成上更符合制品的质量要求。
第三章 坯料的制备
本章的主要内容：
1. ﹡掌握各种坯料的质
3. ﹡掌握坯料制备中主要工序的作用。
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第一节 坯料的种类和质量要求
坯料是指陶瓷原料经过配料和加工后， 具有成形性能的多组分混合物。
一、坯料的种类 按成型方法分为：
可塑坯料 含水率18～25% 注浆坯料 含水率28～35% 压制坯料 含水率 8～15%的半干压粉料
2.改变物性：破坏滑石的片状结构（ 1300～1450℃） ，石英
的破粉碎（900℃），减少粘土的干燥收缩（700～900℃），氧化 锌的活性（缩釉，1250℃）。
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三、原料的合成
·1 固相法：烧结法 特点是：反应体系的不均匀性。 ·2 液相法：熔液法—原料混合加热至熔融。
第四章-特种玻璃
特种玻璃
(4)力学与机械功能玻璃 传统玻璃以硬而脆、又 难加工为特征，其杨氏模量比塑料和一些普通金属都 要大。有些特种玻璃具有比普通玻璃更高的杨氏模量， 有些玻璃具有高的强度和高的韧性，有些玻璃可以像 加工木材一样进行机械加工，这些玻璃就是力学功能 玻璃。 (5)生物及化学功能玻璃 生物及化学功能玻璃主 要包括具有熔融固化、耐腐蚀、水溶性、杀菌、光化 学反应、化学分离精制、生物活性、生物相容性以及 疾病治疗等功能的特种玻璃。
4.1微晶玻璃 4.1微晶玻璃
微晶玻璃的基本生产过程 4.1.3 微晶玻璃的基本生产过程
微晶玻璃产品种类不同，具体的工艺制度也各有特点。各 种微晶玻璃共同的生产工艺流程如下： 配合料制备→玻璃熔融 成型→加工 微晶化处理→再 玻璃熔融→成型 加工→微晶化处理 配合料制备 玻璃熔融 成型 加工 微晶化处理 再 加工 微晶玻璃配方及生产工艺条件应满足下列要求：玻璃易 熔制且不被污染；熔制及成形过程中不析晶；成型后的玻璃 有良好的理化性能要求。所有上述工序中，热处理是微晶玻 璃生产的关键工序。微晶玻璃的结构取决于热处理的温度制 度。热处理时，玻璃中先后分别发生分相、晶核形成、晶体 生长、二次结晶生长等过程。
4.1微晶玻璃 4.1微晶玻璃
4.1.2 微晶玻璃的性质
5)电学性质 5)电学性质 ① 介电常数：一般玻璃的介电常数为4-20，最高为40， 以BaTiO3、NaNbO3、PbTiO3位主要相的强介电性微晶玻璃， 其介电常数高于100。在高频高温条件下，微晶玻璃击穿 电压也非常高，一般为2.3-7.1×107V/cm，无碱微晶玻璃 有良好点绝缘性，其电阻率为108.6Ωcm。 ② 介电损失系数：高温高频条件下，微晶玻璃介电损 失系数甚低，某些微晶玻璃在1010Hz，500℃时为0.01 。
石英玻璃陶瓷生产工艺
石英玻璃陶瓷生产工艺1.配料制备石英玻璃陶瓷的配料制备是生产过程中的重要环节。
根据产品的规格和性能要求，确定所需的原料种类和数量。
常用的原料包括石英砂、长石、粘土等。
将各种原料按照一定比例混合，经过充分搅拌和研磨，制备成均匀的混合料。
2.成型与压制将混合料放入模具中，通过压制或注浆等方法成型。
成型过程中需控制压力、温度和时间等因素，以确保产品形状稳定、尺寸精确。
成型后的坯体需进行脱模、修整等处理，以去除毛刺、裂纹等缺陷。
3.烧结与结晶将成型后的坯体放入烧结炉中进行高温烧结，使坯体中的有机物和挥发性物质挥发，同时使石英玻璃陶瓷中的成分发生反应，形成晶体结构。
烧结过程中的温度、气氛和时间等因素需严格控制，以确保产品的质量和性能。
4.表面处理烧结后的石英玻璃陶瓷需要进行表面处理，以提高其表面光洁度和耐腐蚀性。
常用的表面处理方法包括喷砂、抛光、涂层等。
根据产品用途和性能要求，选择合适的表面处理方法。
5.切割与研磨经过表面处理后的石英玻璃陶瓷需进行切割和研磨加工，以获得所需的尺寸和形状。
切割过程中需控制切割速度和进给量，以确保切割面平整、无毛刺。
研磨过程中需选用合适的研磨材料和研磨机，以保证研磨后的表面光洁度和精度。
6.质量检测对生产过程中的各个环节进行严格的质量检测，确保产品质量符合相关标准和客户要求。
常用的质量检测方法包括外观检查、尺寸测量、物理性能测试等。
对于不合格的产品需进行返工或报废处理。
7.包装与运输最后，将成品进行包装和运输。
包装需选用防震、防潮、防尘的材料，以确保产品在运输过程中不受损坏。
运输过程中需注意安全事项，避免碰撞和震动。
玻璃制造中的陶瓷技术应用
玻璃制造中的陶瓷技术应用1.玻璃制造是一种古老的工艺，历史悠久，应用广泛。
在过去的几十年里，陶瓷技术的应用为玻璃制造带来了许多创新和改进。
本文将探讨陶瓷技术在玻璃制造中的应用，并分析其对玻璃行业的影响。
2. 陶瓷技术在玻璃制造中的应用2.1 陶瓷模具在玻璃制造过程中，陶瓷模具被广泛应用于成型和定型玻璃制品。
陶瓷模具具有高硬度、高耐磨性和高耐高温性能，能够在高温下保持形状稳定，不易变形。
此外，陶瓷模具还具有较好的热稳定性，能够在温差较大的环境中保持性能稳定。
这些特性使得陶瓷模具成为玻璃制造中不可或缺的工具。
2.2 陶瓷滚轮陶瓷滚轮在玻璃制造中的应用也十分广泛。
陶瓷滚轮具有高硬度、高耐磨性和高耐温性，能够在高温下与玻璃制品接触，起到良好的摩擦作用，使玻璃制品达到所需的表面光洁度和形状。
此外，陶瓷滚轮还具有较好的耐腐蚀性，能够在酸性或碱性环境中保持性能稳定。
2.3 陶瓷喷嘴陶瓷喷嘴在玻璃制造中的应用主要体现在玻璃熔炉中。
陶瓷喷嘴具有高耐温性和高耐腐蚀性，能够在高温下长时间使用而不损坏。
此外，陶瓷喷嘴还具有较好的热稳定性，能够在温差较大的环境中保持性能稳定。
这些特性使得陶瓷喷嘴成为玻璃熔炉中重要的部件。
2.4 陶瓷纤维陶瓷纤维在玻璃制造中的应用主要体现在玻璃纤维生产中。
陶瓷纤维具有高耐温性、高耐腐蚀性和高强度，能够承受高温和腐蚀环境，保证玻璃纤维的质量和产量。
此外，陶瓷纤维还具有较好的可加工性，能够根据需要制成不同形状和规格的产品。
3. 陶瓷技术对玻璃制造的影响陶瓷技术的应用对玻璃制造产生了深远的影响。
首先，陶瓷模具、滚轮、喷嘴和纤维等部件的使用，提高了玻璃制品的质量和产量。
其次，陶瓷技术降低了玻璃制造过程中的能耗和成本，提高了生产效率。
最后，陶瓷技术的应用使得玻璃制造过程中的设备维护更加方便，降低了维修成本。
4. 结语陶瓷技术在玻璃制造中的应用具有重要意义。
随着科技的不断进步，陶瓷技术将在玻璃制造领域发挥更大的作用，为玻璃行业带来更多的创新和发展。
玻璃陶瓷制备工艺研究
目录摘要 (1)关键字 (2)第一章前言............................................................... 错误！未定义书签。
1-1玻璃陶瓷概述 (2)1-2 玻璃陶瓷发展历史 (5)711112-2 玻璃陶瓷的工艺原理 (14)2-3 玻璃陶瓷的生产工艺 (18)2-3-1晶化热处理的温度制度 (21)第三章试验方法 (21)3-1 实验材料的成份 (21)3-2 试验方法 (22)3-2-1 不同温度､时间的核化､晶化 (22)第四章实验结果与讨论 (22)4-1 分相､核化､晶化､的关系 (22)4-1-1 实验结果 (23)4-1-2 讨论 (27)附录......................................................................... 错误！未定义书签。
玻璃陶瓷制备工艺研究摘要玻璃陶瓷(glass-ceramics)又称微晶玻璃｡是综合玻璃,玻璃陶瓷微和我们常见的玻璃看起来大不相同[1;2]｡它具有玻璃和陶瓷的双重特性,普通玻璃内部的原子排列是没有规则的,这也是玻璃易碎的原因之一｡而玻璃陶瓷象陶瓷一样,由晶体组成,也就是说,它的原子排列是有规律的｡所以,玻璃陶瓷比陶瓷的亮度高,比玻璃韧性强｡关键字:玻璃陶瓷;可切削玻璃陶瓷;分相;结晶化;晶核剂AbstractGlass-ceramic (glass-ceramics), also known as glass-ceramics. Integrated glass, glass-ceramic micro-and we often look very different from the glass . It has double glass and ceramic properties, the general arrangement of atoms within the glass is not the rule, which is one of the reasons for fragile glass. As ceramics and glass-ceramic, as composed by the lens, that is, its atomi arrangement is regular. Therefore, the glass-ceramic Ceramic brightness than higher toughness than glass.Keywords: Glass ceramics; machinable glass-ceramic; phase; crystallization; nucleating agent第一章前言1-1玻璃陶瓷概述玻璃陶瓷,又名微晶玻璃,是将加有成核剂(个别也可不加) 的特定组成的基础玻璃,经热处理工艺后所得的微晶体和玻璃体均匀分布的复合材料. 玻璃陶瓷兼有玻璃和陶瓷的优点,具有许多常规材料难以达到的优异性能. 它采用一种与普通玻璃相近的制造工艺,但其特性却与玻璃迥然不同. 玻璃是一种具有无规则结构的非晶态固体,从热力学观点出发,它是一种亚稳态. 与结晶态相比,它具有较高的内能,在一定的条件下可以转变为结晶态. 从动力学观点出发,玻璃熔体在冷却过程中,粘度的快速增加抑制了晶核的形成和长大,使玻璃体来不及转变为结晶体. 玻璃陶瓷就是人们充分利用玻璃在热力学上的有利条件,而又克服了它在动力学上的不利条件而获得的新型材料.玻璃陶瓷的制造通常采用普通玻璃的造工艺,再经过特殊的热处理而制成. 首先,在有利于成核的温度下,产生大量晶核(成核阶段避免析晶) ;然后,再缓慢加热到有利于晶体成长的温度下保温,使晶核适当长大;最后,冷却处理. 在微晶玻璃生产过程中,为了形成晶核和加速析晶,一般是在其组分中引入适当的晶核剂(成核剂) . 当玻璃的化学组成适宜时,可以不使用晶核剂,而是通过热处理使玻璃发生液相分离,从而促进玻璃的微晶化[3;4] . 微晶玻璃中微晶体的大小一般可从10 纳米到几微米, 晶体数量可高达50 %~90 %. 因此,微晶玻璃具有高机械强度､低电导性､良好的可加工性､耐化学腐蚀等优良性能.玻璃陶瓷一问世,就以其组成广泛､品种繁多而著称. 这不仅由于微晶玻璃的组成有很大的选择范围,而且即使组成相同,而采用不同的晶核剂或者不同的热处理制度,所制成的玻璃陶瓷在性能上也存在着很大的差异.玻璃陶瓷是材料科学上的一项新的研究发现,可以作为结构材料､技术材料､光学电学材料､装饰材料等广泛应用于国防尖端技术工业､建筑业及生活等各个领域. 因此,微晶玻璃被科学家们称为21 世纪的新型建筑材料.玻璃陶瓷是基础玻璃经控制晶化行为而制得的微晶体和玻璃相均匀分布的材料｡因其可用矿石､工业尾矿､冶金矿渣､粉煤灰[3-8];等作为主要生产原料,且生产过程无污染产品本身无放射性污染,故又被称为环保材料或绿色材料｡玻璃陶瓷作为一种独立系统的复合材料,具有与玻璃､陶瓷不同的特点｡微晶玻璃与普通玻璃的区别在于,在成分上含有微量晶核剂,其制品大部分是晶体,而不像玻璃是无定形或非晶体;在制造工艺上与普通玻璃的区别在于,继熔制与成形以后必须经历晶化工序,并且控制过冷玻璃液体的成核速度和晶体生长速度,使其迅速晶化,制取最大可能数目的微小晶体,以期形成玻璃陶瓷所需的种种特性｡微晶玻璃与陶瓷材料区别在于,它的晶相大部分从一个均匀玻璃相中通过晶体生长而产生,而不像陶瓷材料的结晶物质是在制备陶瓷组分时引入｡玻璃陶瓷是由结晶相和玻璃相组成的,微晶玻璃中的结晶相是多晶结构,晶体细小,比一般结晶材料的晶体要小得多,通常不超过2μm｡在晶体之间分布着残余的玻璃相,它把数量巨大､粒度细微的晶体结合起来｡结晶相的数量一般分为50-90%,玻璃相的数量从10%高达50%｡微晶玻璃中结晶相､玻璃相分布的状态,随它们的比例而变化｡微晶玻璃的品种很多,若按微晶化原理可分为光敏微晶玻璃和热敏微晶玻璃;若按外观可分为透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃;若按所用材料可分为技术微晶玻璃和矿渣微晶玻璃;若按性能可分为耐高温､耐热冲击､高硬耐磨､高强度､易机械加工､易化学蚀刻､耐腐蚀､低膨胀､零膨胀､低介电损失､强介电性等各种微晶玻璃;若按基础玻璃组成可分为硅酸盐､铝硅酸盐､硼硅酸盐､硼酸盐及磷酸盐等类;若按所含氧化物的特点可分为含Li2O､含Na2O､含MgO､含B2O3､含BaO､含PbO或无碱､无硅氧晶相等微晶玻璃[5]｡1-2 玻璃陶瓷发展历史由玻璃制备多晶材料的思想可追溯到十八世纪,法国学者家Rene De Reaumur于1739年进行了初步探索｡但微晶玻璃材料的研制成功并实现工业化则始于本世纪五十年代末,由美国康宁公司的Stookey发明了光敏微晶玻璃｡微晶玻璃的性能即决定于组成相的固有属性,又决定于形成的微观组织形态｡能够形成微晶玻璃的硅酸盐从结构上大致分为三类:架状硅酸盐､片状硅酸盐､片状硅酸盐及链状硅酸盐,每种均有其特定的组成及结构和性能特点｡微晶玻璃从五十年代末诞生到目前四十多年的发展历程,大致可分为三个阶段:1) (五十年代末到七十年代中期)研究重点是架状硅酸盐微晶玻璃,这种结构具有较高的热稳定性及聚合度,热膨胀系数低是这类材料的突出特点｡这一时期广泛研究了多种有效的成核剂,获得了高度结晶化且具有细小晶粒(< 100nm) 的透明材料,其中最为典型的是Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃｡2) (七十年代中期到八十年代中期)具有较低聚合度和稳定性的片状和链状硅酸盐微晶玻璃得到了广泛研究,开发了具有较高强度和韧性,具有易切削性的多种微晶玻璃材料[11]｡如片状氟金云母型微晶玻璃,其商品Macor己在航天飞机的部件､微波窗口､电真空等多方面获得应用｡3) (八十年代中期至今)复杂结构及多相微晶玻璃得到了广泛的研究,并且在有针对性的材料开发研究､系统的性能研究方面也更为深入｡特别在生物材料､电磁材料､超导材料､核废料处理等方面,极大地扩展了微晶玻璃的应用领域｡在这一阶段,特别是九十年代,对微晶玻璃制备技术的研究取得了瞩目的成就,开发了新的工艺,如溶胶一凝胶法､烧结法等[6]｡微晶玻璃具有许多宝贵的性能:膨胀系数可调(例如可制成零膨胀系数玻璃)､机械强度高､电绝缘性优良､介电损耗小､介电常数低､耐磨､耐腐蚀､热稳定性好及使用温度高等,因而它作为结构材料､技术材料､光学和电学材料､建筑装饰材料等广泛用于国防尖端技术､工业建筑及生活等各个领域｡作为建筑材料,其性能集玻璃､陶瓷､石材的优点于一身;作为功能祠料和结构材料,在光､电､生､化､磁等微电子技术､生物技术､国防尖端技术､机械制造等领域得到了广泛的应用,并且具有巨大的发展前景｡玻璃陶瓷是20世纪70年代发展起来的新型陶瓷材料,它是通过控制玻璃体析晶而获得的多晶陶瓷材料,它兼有玻璃､陶瓷的优点, 有常规材料难以达到的物理性能｡与玻璃比较,玻璃陶瓷的力学､耐腐蚀性能大大提高;与传统陶瓷相比,玻璃陶瓷的结构､性能容易控制,可以运用成熟的玻璃生产工艺来提高生产效率｡因此,玻璃陶瓷越来越受到人们的重视,获得广泛应用,被专家誉为21世纪的新型陶瓷材料｡玻璃陶瓷比其原始玻璃和传统的陶瓷材料具有更优异的性能,特别是可切削玻璃陶瓷(glass- ceramic)能使用通常的金属加工方法进行切削,成为材料工艺上一个突出的进展,在机械､生物医学和电子等领域有较广的应用前景[7]｡本文研究的是CaO - MgO -Al2O3 - SiO2 - F系中以钙云母为主晶相的可切削氟玻璃陶瓷的显微结构对性能的影响｡本研究对此类材料理想显微结构和性能的获得,有重要的指导意义｡1-3 玻璃陶瓷的应用与发展现状微晶玻璃具有许多宝贵的性能:膨胀系数可调(例如可制成零膨胀系数玻璃)､机械强度高､电绝缘性优良､介电损耗小､介电常数低､耐磨､耐腐蚀､热稳定性好及使用温度高等,因而它特别适合汽车､军工､航空航天､精密仪器､医疗设备､电真空器件､电子束暴光机､纺织机械､传感器､质谱仪和能谱仪等｡对于一些薄壁的线圈骨架,精密仪器的绝缘支架,形状复杂等精度要求高的器件,微晶玻璃陶瓷更为适用,它可加工成任意形状｡它比氮化硼强度高,放气率低;比聚四氟乙烯耐高温,不变形,不变质;经久耐用,比氧化铝瓷更好加工,生产周期短,合格率高,设计人员可任意制作所需尺寸的产品｡作为结构材料､技术材料､光学和电学材料､建筑装饰材料等广泛用于国防尖端技术､工业建筑及生活等各个领域｡作为建筑材料,其性能集玻璃､陶瓷､石材的优点于一身;作为功能祠料和结构材料,在光､电､生､化､磁等微电子技术､生物技术､国防尖端技术､机械制造等领域得到了广泛的应用,并且具有巨大的发展前景｡2 0 1 0年全球新型玻璃陶瓷市场将达到1 7 6亿美元根据商通讯公司发布的报告,2005年全球新型玻璃陶瓷销售111亿美元,顶汁2010年将达到176亿元,平均年增长率为7.3 %｡新型玻璃和陶瓷广泛用于高技术及专业领域｡与传统玻璃相比,新型玻璃含有特殊的添加物,甚至成分与传统玻璃完全不同;而且常常通过新颖的加工方法制作而成｡新型玻璃能用于各种电子显示器､光纤､厚膜包装､光盘基体､航空及高性能复合材料､牙齿植入､牙齿材料和辐射防扩｡2005年,玻璃陶瓷在电子领域的应用最多,其中电子显示器在电子显示器在电子应用市场居首位,这些显示器包括阴极射线管(CRTs)､晶显示器(I CDs)､真空放电显示器等｡玻璃陶瓷的第二大应用是光学领域｡过去几年,玻璃陶瓷在光学领域的应用有所下降,从2002年的22亿美元下降到2004年的17亿美元｡预计2010年玻璃陶瓷在光学应用市场的份额将有所回升,达到24亿美元,平均年增长率为5.6%｡玻璃陶瓷在卫生保健和航空高科技领域的应用在2005年只占总市场5.5%｡但未来会有较大的增长｡卫生保健市场2010年将从2005年的37600万美元增加到60000万美元,平均年增长率为9.3%;航空高科技市场增长较慢,2010年将达到41100万美元｡总之,全球对新型玻璃的需求将随着新应用领域的出现以及创新的加强会逐渐扩大｡北美由于Coming公司在一些关键领域有较大的市场而居领先地位,日本紧随其后,还有韩国,在电子显示器方面显示出雄厚的的实力｡在卫生保健应用市场,北美和欧洲占据优势｡随着社会的发展和进步,新技术和高科技的发展都迫切需要研制与开发一系列新型材料｡目前玻璃陶瓷材料正面向扩展材料的组成､调节显微结构和开拓新工艺方向发展,以开发具有更多性能与功能的新材料｡(1)､高力学性能的玻璃材料氮氧玻璃陶瓷是80年代开始研制的新型高强材料,其特点是以氮替代玻璃结构中的部分氧离子,替代度可达50%左右｡由于Si-N的高键强及致密的结构,使材料的强度､弹性模量､硬度及软化温度都显著提高｡复合材料是提高玻璃陶瓷力学性能的又一有效途径｡可以将具有不同于玻璃陶瓷基体的纤维或晶须与之复合,也可以用金属等其它材料与之复合,还可以将玻璃陶瓷的纤维或小球体复合到其它基体中｡发现用SiC晶须增强MgO—Al2O3—SiO2基的玻璃陶瓷,其抗折强度与断裂韧性分别为490MPa及3.7MPam1/2,比未增强者提高2倍左右｡玻璃陶瓷的微观结构对材料的力学性能有很大影响,因此也可用控制结构来改善性能,实践表明,采用温度梯度､热挤压等方法使晶体定向生长,也能大幅度提高力学性能｡如以CaO-P2O5为基的玻璃陶瓷中析出定向微晶,其抗折强度可达650MPa,而且断裂韧性也显著提高｡(2)､高温性能优良的玻璃陶瓷材料当玻璃陶瓷中析出莫来石､尖晶石､ZrO2､铯榴石等耐高温的晶体,而且它们的含量较高时,材料可以耐很高的温度｡如铯榴石在玻璃陶瓷中,不仅析出了这种耐高温微晶,而且还析出了一些莫来石晶体｡此类玻璃陶瓷的制备困难,现采用烧结法､复合材料法及溶胶—胶法等新工艺制备这类材料｡(3)､生物玻璃陶瓷材料生物玻璃陶瓷的玻璃组成中引人CaO､P2O5等,通过热处理析出磷灰石晶体,因此,具有优良的生物相溶性与生物活化性｡组成中的其它组成可析出其它类型的晶体,使材料具有其它性能,如硅灰石型玻璃陶瓷具有高的强度､钙长石和透灰石型玻璃陶瓷都具有优良的化学稳定性,而云母型具有可切削性,可用于人工骨和齿科修复｡(4)､功能玻璃陶瓷材料功能玻璃陶瓷材料是通过控制析出晶体的特性,使其具有压电､铁电､半导､电光等各种特性的材料,但易出现功能晶体析出量不够,出现性能产生“稀释”效应,因此,如何提高功能晶体的晶化率和使材料尽可能为单一相是材料学科专家研究的前沿课题｡①透红外玻璃陶瓷硫系玻璃具有优良的透红外特性,可以透过10μm 以上的光波,能与CO2激光匹配｡但它的低软化温度和低强度,局限了实际应用｡因此,制备功能陶瓷是改善这些性能的有效途径｡以As-Ce-Se为基的玻璃陶瓷,析出的主晶相为CeSe2与SnSe,与原始玻璃相比,其透红外特性基本不变,而屈服点由420℃提高到505℃,断裂韧性达1.28MPam1/2｡②铁电与铁磁铁玻璃瓷电､铁磁铁玻璃陶瓷绝大部分属于硼酸盐系统,包括BaTiO3､PbTiO3､Ca､Sr､Ba的铁氧体,含钇铁石榴石晶体的材料等,若在组成中同时析出铁氧体和云母晶体,则可以形成可切削铁磁性玻璃陶瓷｡这类材料主要用于癌症治疗和作低温传感器｡③掺Cr3+的透明玻璃陶瓷这类材料运用了透明玻璃陶瓷的透明性及Cr3+的荧光特性｡可制成宽带的四能级可调激光器;运用Cr3+在可见光区有宽广的吸收,可以制造太阳能集光器｡目前专家们正在研制掺Cr3+的莫来石､β-石英固溶体､透锂长石等多种透明玻璃陶瓷｡第二章玻璃陶瓷的工艺原理2-1 可切削玻璃陶瓷概况可切削玻璃陶瓷,是通过控制玻璃的晶化而获得的一类多晶材料,其微观组织结构由细小的云母微晶相及残余的玻璃相组成, 其分组成通常为2O-R2O-MgOR2O-MgO-Al2O3-SiO2-F 体系,其中R 为碱金属[8]｡可切削云母基玻璃陶瓷是一种新型的玻璃陶瓷｡自Beall于20世纪70年代成功地研制出这种云母基玻璃陶瓷以来,云母相的晶体类型主要有氟金云母(KMg3AlSi3O10F2,NaMg3AlSi3O10F2,Ca0.5Mg3AlSi3O10F2,Ba0.5Mg3 AlSi3O10F2)､四硅云母(KMg2.5Si4O10F2)和锂云母((N a, K )(Li,Al)3[(A1, Si) 4O10](OH,F)2)3种｡美国康宁公司开发的MACOR和D1COR分别属于前2类｡由于云母的层状结构及良好的解理性而使材料具有可切削性能,用普通的机加工方法就能达到理想的高精度要求｡可以用加工金属的工具进行车､铣､钻､敲而不象普通玻璃那样破裂｡可切削微晶玻璃加工能够得到较高的精度,加工后不须处理即可使用｡这一加工特性打破了玻璃与金属之间在加工方法上的旧有界限,扩大了微晶玻璃的应用范围｡微晶玻璃的可加工特性是与晶体中存在具有大纵横比的云母晶体,以产生好的加工性,这些晶体应互相接触并约占材料体积的三分之二｡另外,材料还具有不导磁､耐高温､耐腐蚀､不老化､绝缘､真空性能好等许多优良的综合性能｡因此,该材料一经出现,很快就引起了大家的重视｡它的问世是近年来在控制微晶玻璃的显微结构方面的一个重要发展｡当前的研究主要集中于氟金云母型玻璃陶瓷,图1为氟金云(KMg3AlSi3O10F2)的晶体结构图｡由于可切削云母基玻璃陶瓷在生物学､电学､光学及化学等方面具有优良的性能,因此,在生物医学､化工及电子工程等领域得到了广泛的应用｡尤其是这类材料具有的优异的可切削性和良好的生物相容性,使其在骨科及牙科修复学领域具有广阔的应用前景,很多陶瓷材料具有优异的耐腐蚀性,从而可取代某些金属基材料,如不锈钢､钛､钴､铬合金等,用作人体骨骼,假肢等材料,因金属材料在人的生理环境中起反应而造成坏死18-20｡而采用可切削玻璃陶瓷,改善了强度和韧性｡同时还可以使活的骨组织可以直接长入可切削玻璃陶瓷中,因此在医学界最有希望发展｡它在电绝缘､耐腐蚀方面､微波技术以及精密仪器制造中有着广阔的前景｡由于云母晶体本身的强度并不高,使可切削玻璃陶瓷的强度一直比较低,提高可切削玻璃陶瓷的强度一直是人们想方设法解决的问题｡最近,日本有人使用碱土云母(含Ca),氟金云母及纳米级ZrO(20wt%)制成复相可切削玻璃陶瓷｡强度可达到500MPa,2这是目前见诸报导的强度最高的可切削玻璃陶瓷｡利用可切削玻璃陶瓷的一些独特性能,在一些高新技术领域内也得到应用｡如利用可切削性和易碎性,成功的研究出了多级火箭使用的隔舱材料｡2-2 玻璃陶瓷的工艺原理1)熔体和玻璃体的诱导析晶理论微晶玻璃是通过玻璃晶化而制得的微晶体和玻璃相均匀分布的材料｡玻璃的结晶过程,一般包括两个步骤:首先形成晶核(核化),然后是晶体长大(晶化)｡因此,其结晶能力取决于上述两个因素,即晶核形成速度(单位体积内单位时间所形成的晶核数目)和结晶生长速度(单位时间内成长的晶体长度)[9]｡2)晶核的形成成核过程可分为均匀成核和非均匀成核｡均匀成核是指在宏观均匀的母相中,在没有外来物参与下,与相界､结构缺陷等无关的成核过程｡非均匀成核是指依靠相界､晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程｡在微晶玻璃的生产中,晶核生成过程一般属于非均匀成核[10;11]｡处于过冷状态的玻璃熔体,由于热运动引起组成上和结构上的起伏,一部分转变成新 (晶)相,导致体积自由焓减少｡但在新相产生的同时,又将在新生相和液相之间形成新的界面,引起界面自由能增加,对成核造成势垒｡在非均匀成核情况下,由成核剂或二液相提供的界面使界面能降低,从而使不均匀处形成临界核心所需要的功较小,也就是晶核在熔体和杂质(或二液相)界面上形成时所增加的表面能比在熔体中形成时所增加的小｡那么,杂质的存在便有利于晶核的形成｡在非均匀成核中,晶核的化学组成可能和沉积在它上面的晶体完全不同｡一般来说,在玻璃熔体中总是存在局部组份不均或不溶性杂质,因此非均匀成核比均匀成核的可能性大得多｡在均匀成核中,最初的微小晶种的组成和在它上面生长的晶体的组成是相同的｡3)分相机理一般情况下,晶相从预先存在的成核剂粒子表面形成并长大,分相往往是第一步｡玻璃分相有两个理论:一种是亚稳区微分相成核和生长机理,另一种是不稳分相机理｡通常以成核剂和生长机理形成的新相成液滴状,大小和间隔杂乱,彼此分立,与母相的界限清晰;而不稳分相形成的新相呈丝状,间距和尺寸比较规则,彼此有高度的连通性,而且新相与母相界限模糊｡Uhlmann就玻璃分相对细晶的影响总结为下面四点:(1) 液相分离为成核提供了一种驱动力;(2) 液相分离所产生的界面为晶相的成核提供了有利成核位;(3) 即使有很大的过冷度,液相分离后的一相也较母相有更高的原子迁移率;(4) 液相分离使作为晶核剂引入的组分富集于一相中,然后晶核剂从液相状变为晶相,起晶核剂的作用｡James把玻璃分相对析晶的影响归纳为两个主要因素:组成与界面｡分相后的每一相在组成上与母相有所不同｡由于成分的变化,必然引起对成分敏感的成核热力学势垒和动力学势垒的改变,最终影响成核速度｡其次,分相所产生的界面使非均匀成核势垒降低｡另外,少量组份在界面上富集也改变了局部成核势垒､扩散速度及界面能,这些都有利于成核速度的提高｡4)晶体的生长当稳定的晶核形成后,在适当的过冷度和过饱和度条件下,熔体中的原子 (或原子团〕向界面迁移,到达适当的生长位置,使晶核长大[12]｡由于晶体长大过程中要克服的势垒要比均匀成核和非均匀成核小得多,因此在较小的过冷度的情况下就已具备晶体长大的必要条件,而成核却必须在较大的过冷度条件下｡晶体的成长速度U取决于玻璃熔体和晶体的自山能之差△6和界面的扩散LAJ子v,可用下式表示:其中v一熔体一晶体界面上迁移的频率因子:-单元动力学过程中界面前进的距离｡a晶体的生长模式多种多样,无论那种形式,决定晶体生长的都是如下两个因素:(1)不规则的玻璃结构能够重新排列成将要生成晶体的周期性晶格的速度;(2)在相变过程中,所释放的能量能够被消除的速度,也就是从晶体—玻璃界面上热量流出的速度｡晶体的生长速度对晶形､晶体大小和纯度都有一定的影响｡(3)快速生长的晶体易生成细长､极度弯曲的片状或针状晶核､树枝状晶体,所有这些形态都不是平衡形态,而是距平衡形态甚远｡而缓慢生长的晶体可生长成完善而近乎于平衡的形态｡(4) 快速生长的晶体往往比较小,因为快速结晶时容易发生大量。
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4. 电学性质 常温下一般玻璃是绝缘体，有些玻璃是半导 体材料。温度升高时，玻璃的导电性迅速提高，熔融状 态则变为良导体。玻璃的导电性与其组成有关。
5. 热性质 玻璃是热的不良导体，玻璃耐急冷急热性差， 制品越厚，承受温度急剧变化的能力越差。 玻璃的热稳定性与玻璃的热膨胀系数有关。
6. 化学稳定性 化学性质比较稳定。玻璃耐酸蚀较高而耐 碱蚀较差。（氢氟酸除外）
4. 按玻璃制造方法分类 吹制、拉制、压制、铸造等玻 璃。
二 玻璃的主要性质
1. 强度 玻璃是一种脆性材料，抗张强度较低而抗压强 度约为抗张强度的十几倍。
2. 硬度 玻璃的硬度比较大，仅次于金刚石和碳化硅等材 料。不能用普通刀具进行切割。
3. 光学性质 是一种高度透明的物质，具有吸收或透过 紫外线、红外线、感光等重要光学性能。
玻璃分类
1. 按玻璃特性分类 平板玻璃、容器玻璃、光学玻璃、 电真空玻璃、工艺美术玻璃、照明器具玻璃和建筑用 玻璃等。表4-5
2. 按玻璃用途和使用环境分类 日用玻璃、技术玻璃、 建筑玻璃和玻璃纤维四种。
3. 按玻璃化学成分分类 石英玻璃、钠钙硅酸盐玻璃、 铅玻璃、 硫系氧硫系半导体玻璃、金属玻璃等。 表4-4
物薄膜，以改变玻璃光学性能，满足某种特定要求。特性分类： 热反射
玻璃（建筑和玻璃幕墙）、低辐射玻璃（建筑和汽车）、导电膜玻璃 （加热、除霜、除雾玻璃）。
热辐射玻璃
导电膜玻璃
6. 镶嵌玻璃 由许多经过精致加工的小片异形玻璃，用晶亮的金属
条镶嵌成一幅美丽的图案，两面再用钢化玻璃或浮法玻璃以中空的形式 将图案封在两层玻璃之中。（门、窗、屏风）
10.喷雕、彩绘玻璃 是技术和艺术结合的装潢品。（隔断、
屏风、壁画等）
11.防弹玻璃 由不同厚度的透明玻璃
和多片PVB胶片科学地组合而成。因为玻璃 有较高的硬度而PVB胶片有较好的韧性。 （军事防御、银行柜台、珠宝首饰的展示柜 等）
其他新型玻璃
镭射玻璃 智能玻璃 呼吸玻璃 真空玻璃7. 微晶玻璃 在高温下使结晶从玻璃中析出而成的材料，由结晶相和
部分玻璃相组成。微晶玻璃的吸水率接近零，所以不易污染。且硬度很大。
微晶玻璃电磁炉
微晶玻璃柱
8. U型玻璃 是采用压延方法生产的一种极为独 特的玻璃型材，它的外形和槽钢一样。
9.玻璃马赛克 是由石英、长石、纯碱、氟化物等 配合料经高温熔制后在加工成方形玻璃制品。
平板玻璃制品有以下几类： 窗用玻璃又称单光玻璃，作用透光、挡风和保温。 磨光玻璃又叫镜面玻璃，分为单面磨光和双面磨光。 磨砂玻璃又叫毛玻璃，通过手工研磨或氢氟酸溶蚀。 花纹玻璃按加工方法分为压花玻璃和喷花玻璃。 有色玻璃又称彩色玻璃，分透明和不透明有色玻璃。
2. 中空玻璃 多采用胶接法将
两块玻璃保持一定间隔，间隔 中是干燥的空 气，周边再用密 封材料密封而成。具有隔音、 隔热、防霜、防结露性能。能 在-25～40度之间正常使用。
（1) 前者强度是后者的数倍， 抗拉度是后者的3倍以上，抗冲 击是后者5 倍以上。
（2) 钢化玻璃不容易破碎，即 使破碎也会以无锐角的颗粒形式 碎裂，对人体伤害大大降低。
4. 防火玻璃：具有良好的透光性能和防火阻燃性能。它是由两层
或两层以上玻璃用透明防火胶黏在一起制成的。
5. 镀膜玻璃 是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合
7. 玻璃具有良好的加工性能，可进行切割、研磨、钻孔、 雕刻、抛光等机械加工和化学处理等。
常用玻璃材料
1. 平板玻璃 组成上属于钠钙玻璃系列。软化点低，易于 成型。具有透光、透视、隔声、隔热、耐磨、耐气候变化 等性能。平板玻璃按厚度分为1.2、2、3、4、5、6、8、 10、12、15、19mm等规格。
☞ 硼酸、硼砂及含硼矿物：向玻璃中引入B2O3原料。降低玻璃的膨胀系数， 提高其热稳定性、化学稳定性和机械强度，增加折射率，改善光泽。起助熔剂能 加速玻璃的澄清和降低玻璃的结晶能力。
☞ 长石、瓷土、蜡石：向玻璃中引入Al2O3原料。提高玻璃热稳定性、化学 稳定性、机械强度、硬度、折射率，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀，并有助于氟化 物的乳浊。 融般和不☞成超型过纯。1碱8但％、N。芒a2硝O会：降向低玻玻璃璃中的引热入稳Na定2O性,良、好化的学助稳熔定剂性，和降机低械玻强璃度粘，度在，玻易璃于中熔一
中空玻璃原理图
3.夹层玻璃 夹层玻璃一般由
两片普通平板玻璃(也可以是钢 化玻璃或其他特殊玻璃)和玻璃 之间的有机胶合层构成。当受 到破坏时，碎片仍粘附在胶层 上，避免了碎片飞溅对人体的 伤害。多用于汽车、火车、船 舶、飞机及高层建筑等。
夹层玻璃原理
3.钢化玻璃 是普通平板玻
璃经过再加工处理而成一种预应 力玻璃。钢化玻璃相对于普通平 板玻璃来说，具有两大特征：
☞ 方解石、石灰石、白垩：向玻璃中引入CaO原料。稳定剂。含量
较高时，能使玻璃的结晶化倾向增大，易使玻璃发脆。在玻璃中一般不
超过12.5％。
☞ 硫酸钡、碳酸钡：向玻璃中引入BaO原料。 含BaO的玻璃吸收辐 射线的能力较强。
☞ 铅化合物：向玻璃中引入PbO原料。增加玻璃比重，提高玻璃折 射率，使玻璃具有特殊的光泽和良好的电性能。
玻璃材料与其加工工艺
玻璃材料
一 概述 古代称为壁流璃、琉璃、颇璃，近代也称为料。 玻璃是指熔融物冷却凝固所得到的非晶态无机材
料。其物理性质和力学性质等是各向同性的。 工业上大量生产的普通玻璃是以石英为主要成分
的硅酸盐玻璃。
二 组成
一般通过熔烧硅土（砂、石英、和燧石），加上碱（苏 达或钾碱、碳酸碱）而得到的，其中碱是作为助溶剂， 也可以加入其他物质，例如石灰（提高稳定性）、镁 （去除杂质）、氧化铝（提高光洁度）或加入各种金属 氧化物得到不同的颜色
镭射玻璃
真空玻璃
智能玻璃
玻璃成型加工工艺
一. 原料制备
玻璃生产的主要原料有玻璃形成体、玻璃调整物和玻璃中间体，其余为辅助 原料。
(1) 主要原料 指引入玻璃形成网络的氧化物、中间体氧化物和网络外氧化 物。主要包括以下几种： 规则☞的连石续英网砂络、，砂称岩为、玻石璃英骨岩架、。石约英占：配以料硅重氧量四的面6体5～【7S5i％O4。】的结构组元形成不