《陶瓷工艺原理》学习指南

学习指南
一、课程基本情况、性质、研究对象和任务
总学时：64学时。

其中，课堂教学：57学时，实验教学：7学时。

先修课：《材料科学基础》、《材料物理性能》
《陶瓷工艺原理》是材料科学与工程专业复合材料方向本科生的必修课，其它专业方向的限定选修课。

本课程主要讲述陶瓷原料、粉体的制备与合成、坯体和釉的配料计算、陶瓷坯体的成型及干燥、陶瓷材料的烧结、陶瓷的加工及改性等。

目的在于使学生熟悉陶瓷生产中共同性的工艺过程及过程中发生的物理—化学变化，掌握工艺因素对陶瓷产品结构与性能的影响和基本的实验技能，能够从技术与经济的角度分析陶瓷生产中的问题和提出改进生产的方案，为毕业后从事专业工作打下必要的基础。

本课程重视“理论基础与工程实践并重”的课程教学体系及科研促进教学的教学方法，从而增强学生理论基础的实践性应用能力，既重视学生“应知应会”的陶瓷材料的设计、制备工艺、测试表征与应用的基础理论，又强调综合性、设计性、开放性、创新性实验教学，加强学生实验动手训练和设计能力培养，倡导学生创业能力的训练。

学完本课程应达到以下基本要求：
1．熟练掌握陶瓷主要原料的性能、用途，掌握部分新型陶瓷原料的性能、用途，对其它原料的性能和用途有所了解。

2．熟练掌握陶瓷制品的生产工艺流程，以及一些新型的工艺技术。

3．掌握陶瓷制品的化学组成、显微结构和产品性能之间的相互关系。

正确理解工艺因素对陶瓷制品显微结构和性能的影响。

4．掌握陶瓷生产的基本实验方法，并能对陶瓷制品的性能进行分析。

二、教材及多媒体课件说明
1教材：《陶瓷工艺学》，张锐主编，化学工业出版社，2007。

本教材内容精炼、结构合理、理论性强。

由于计划学时有限，不可能在课堂上对教材所有内容一一进行详细讲解。

因此，学生应该抓住每章节的重点、难点，搞清分析问题、解决问题的基本思路，并注意寻找同类问题间的内存规律。

真正做到举一反三，将问题由“繁”变“易”，将课本由“厚”读“薄”。

2多媒体课件：
陶瓷工艺学多媒体教学课件是本校材料基础学科组集体创作的，它综合了图、文、声、像、二维图形、三维动画等多种媒体手段，经科学、合理的重组、整合、加工，构筑了一种虚拟实际场景的教学氛围。

对学生开阔视野、扩展思路、增强工程实践意识以及提高分析问题、解决问题的能力和创造能力都具有非常重要的作用。

但是，应该提醒的是，在利用多媒体课件进行学习时，不能将注意力只集中在丰富多彩的课件画面上，而忽视对课程内容的关注和理解；课堂学习中，由于信息量较大，课堂进度较快，应注意对重要内容作记录，并在课下及时复习和总结。

三、参考书目
《陶瓷工艺学》，张锐主编，化学工业出版社，2007。

《陶瓷工艺原理》，刘康时等编著，华南理工大学出版社，1990.
《无机复合材料》，张锐主编，化学工业出版社，2005.
《陶瓷工艺学》（上、下册），李家驹主编，轻工业出版社，2001.
《陶瓷工艺学》，马铁成主编，中国轻工业出版社，2011年。

《先进陶瓷工艺学》，刘维良主编，武汉理工大学出版社，2004年。

《Introduction to Ceramics》, A Wiley-Interscience 出版，W.D. Kingery 编著。

《Fundamentals of Material Science and Engineering》，Higher Education, William F.Smith 编著。

四、课程考核方式
理论课结业考试采用闭卷笔试方式进行。

五、各章主要内容
绪论
了解本课程的性质和任务；了解中国陶瓷发展简史；了解陶瓷材料在国民经济中的地位、作用及国内外发展概况；了解陶瓷材料生产的一般工艺流程。

掌握陶瓷材料的分类方案。

“第一章陶瓷原料”主要内容
（1）了解陶瓷工业的原料类型；了解原料质量与陶瓷生产工艺、产品性能的关系。

（2）了解黏土的成因及产状；掌握黏土的化学组成、矿物组成和颗粒组成的具体含义；熟练掌握高岭石、蒙脱石化学组成、晶体结构、性质和用途；了解叶腊石、伊利石的化学组成、晶体结构、性质和用途；熟练掌握黏土的工艺性质，以及黏土在陶瓷生产中的作用。

（3）熟练掌握二氧化硅（SiO2）的晶型、性质及其在陶瓷生产中的作用；
（4）了解长石的种类和性质；熟练掌握钾长石、钠长石的化学组成、性质和熔融特性；熟练掌握长石类原料在陶瓷生产中的作用。

（5）了解滑石、叶蜡石、硅灰石、碳酸盐、硼酸盐等原料在陶瓷生产中的作用。

（6）熟练掌握氧化铝（Al2O3）的晶型、性质和用途，了解Al2O3的生产方法。

了解氧化镁（MgO）、氧化铍（BeO）的性质、用途和生产方法。

掌握二氧化锆（ZrO2）的晶型、性质和一般用途，了解ZrO2的生产方法。

（7）熟练掌握碳化硅（SiC）的晶型、性质和用途，了解SiC 的生产方法。

掌握碳化硼（BC4）的结构、性质和一般用途，了解BC4的生产方法，了解TiC 原料的知识。

（8）熟练掌握氮化硅（Si3N4）的晶型、性质和用途，了解Si3N4的制备方法。

掌握氮化铝（AlN）的结构、性质和一般用途，了解AlN的制备方法，了解Ti3N4原料的知识。

（9）了解工业废弃物的知识。

“第二章粉体的制备与合成”主要内容
（1）熟练掌握粉体的粒度、粒度分布的概念，以及粉体颗粒的测试方法及原理；掌握粉体颗粒形状、表面积、化学特征和晶型特征等物理性能的表征方法。

（2）了解机械冲击式粉碎方法及其原理；熟练掌握球磨粉碎、行星式研磨的工作原理、设备、及其影响因素。

掌握振动粉碎、行星式振动粉碎、雷蒙磨、气流粉碎、搅拌磨粉碎、胶体磨粉碎和高能球磨粉碎的工作原理。

了解助磨剂的作用机理。

（3）掌握固相法制备粉体的原理和工艺，如热分解反应法、化合反应法和氧化还原法；熟练掌握液相法制备粉体的原理和工艺，如沉淀法、醇盐水解法、溶胶－凝胶法、溶剂蒸发法等；了解气相法制备粉体的原理和工艺。

“第三章坯体和釉的配料计算”主要内容
（1）了解确定坯体配方的依据、配方的计算方法，掌握坯料的制备工艺。

（2）了解确定釉料组成的原则、釉料配方的计算。

“第四章陶瓷坯体的成型”主要内容
（1）熟练掌握陶瓷坯体成型的分类方案。

（2）了解陶瓷泥浆的流变特性；熟练掌握影响泥浆流变性能的因素；熟练掌握影响泥浆浇注性能的因素；弄清注浆过程中发生的物理－化学变化。

熟练掌握基本的注浆成型工艺。

（3）熟练掌握粉料的工艺性质；弄清压制成型过程中粉料的致密化过程；熟练掌握压制成型过程中影响坯体密度的因素，以及压制成型工艺；
（4）熟练掌握挤压成型、热压铸成型、流延成型、轧膜成型和注射成型的原理和工艺流程；了解其它一些新型成型工艺。

“第五章陶瓷材料的干燥”主要内容
（1）熟练掌握影响干燥速度的因素、确定干燥介质参数的依据；
（2）掌握坯体的两种干燥缺陷，了解缺陷的形成原因及改善办法；
（3）了解陶瓷坯体的干燥动力过程；
（4）了解实际生产中一些新型的干燥工艺。

“第六章陶瓷材料的烧结”主要内容
（1）熟练掌握与陶瓷制品烧成相关的基本概念和基本理论；掌握烧结的驱动力，烧结参数及其对陶瓷材料性能的影响规律；
（2）熟练掌握固相烧结过程及机理，液相烧结过程及机理。

（3）掌握热压烧结、热等静压烧结、放电等离子体烧结、微波烧结等新型烧结方法的工作原理和工艺。

（4）了解并掌握常用的烧结设备。

（5）熟练掌握最佳烧结制度的确定原则。

“第七章陶瓷材料强度的控制”主要内容
（1）了解陶瓷材料的断裂特征，掌握陶瓷材料的实际强度与理论强度相处近百倍的原因；
（2）了解Griffith微裂纹理论，掌握提高陶瓷材料的强度的方法。

（3）熟悉陶瓷材料的断裂韧性，了解影响陶瓷材料高温强度的因素，掌握陶瓷材料增韧方法和机理；
（4）了解陶瓷材料的超塑性，了解陶瓷材料的抗热震性。

“第八章陶瓷的加工及改性”主要内容
（1）了解并掌握陶瓷材料的加工分类方法。

（2）了解釉的作用与分类，釉的特点和性质；掌握施釉工艺和烧釉方法。

（3）了解陶瓷表面金属化的用途；掌握陶瓷表面金属化方法。

（4）掌握陶瓷的切削加工、机械磨削加工、研磨、抛光加工等机械加工方法的工作原理、设备和特点。

（5）掌握陶瓷的电火花加工、电子束加工、激光加工、超声波加工等特种加工方法的工作原理、设备和特点。

（6）掌握陶瓷-金属封接技术，如玻璃焊料封接、烧结金属粉末法封接技术。

六实践环节
1. 陶瓷工艺基础实验
该类实验安排在陶瓷工艺原理课程内进行，开设3个实验：
（1）陶瓷可塑成型实验2学时（2）陶瓷干压成型实验1学时（3）陶瓷材料的烧结实验2学时（4）陶瓷制品烧成收缩及体积密度的测定实验2学时
2. 陶瓷工艺综合实验
该类实验安排课程内容基本讲授完毕后进行，单独计算学分。

主要是指让学生进行从原料选择、配料、坯料制备、成型、烧结直至性能测试和分析的实验过程，目的是使熟悉和掌握整个陶瓷制备的工艺过程，深化对整个课程教学内容的理解和掌握。

3. 陶瓷工艺创新实验
该类实验主要吸收那些对无机非金属材料及其复合材料感兴趣的本科生在业余时间进行，在学习陶瓷工艺原理课程的基础上，提前进入实验室，结合老师的相关科研课题，进行创新性实验，一到两年内完成，另计创新学分0.5学分。