特种陶瓷的成型工艺

第二章特种陶瓷的成型工艺粉料制备成型工艺陶瓷烧结

第三节成型工艺

引起材料破坏的缺陷大多源于坯体中，即形成于成型过程，成型过程造成的缺陷往往是陶瓷材料的主要危险缺陷，控制

和消除这些缺陷的产生是人们深入研究成型工艺的主要原因。

恰当的成型工艺可以有效地降低烧结温度和坯体收缩率，加快致密化进程，减少烧结制品的机加工量，消除和控制烧

结过程中的开裂、变形、晶粒长大等缺陷，调控界面结构组成。因此，成型工艺是制备高性能陶瓷及其部件的关键。

成型就是将坯料制成具有一定形状尺寸¾成型就是将坯料制成具有一定形状、尺寸、

孔隙和强度的坯体（生坯）的工艺过程。

¾成型技术和方法丰富、广泛，且具有不同的特点。

¾特种陶瓷成型方法的选择，是根据制品的性能要求、形状、大小、厚薄、产量和经性能要求形状大小厚薄产量和经

济效益等方面进行的。

第节

第一节配料计算

在特种陶瓷工艺中，配料对制品的性能和以后各道工序影响很大，必须认真进行，否则将会带来不可估量的影

的含量变动响。例如，PZT压电陶瓷的配料中，ZrO

2

0.5～0.7%时，Zr/Ti比就从52/48变到54/46，从下图可以看到，此时PZT陶瓷极化后的介电常数的变动是很大的。PZT压电陶瓷配方组成点多半是靠近相界线，由于相界线的组成范围很窄，一旦组成点发生偏离，制品性能波动很的组成范围很窄旦组成点发生偏离制品性能波动很大，甚至会使晶体结构从四方相变到立方相。

第一节配料计算

常用的配料计算方法有两种：一种是按化学计量式进行常用的配料计算方法有两种：种是按化学计量式进行计算，一种是根据坯料预期的化学组成进行计算。

1、按化学计量式计算

Ca(Ti 0.54Zr 0.46)O 3，(Ba 0.85Sr 0.15)TiO 3

其化学分子式的特点与相似其化学分子式的特点：与ABO 3相似，A 位置上和B 位置上各元素右下角系数的和等于1。例如，(Ca 0.85Ba 0.15)TiO 3可以C TiO C B 看成是CaTiO 3中有15%的Ca 被Ba 取代了。同样，Ca(Ti 0.54Zr 0.46)O 3为CaTiO 3中有46%的Ti 被Zr 取代了。明确化学分子式的意义后就可以通过化学分子式计算各原明确化学分子式的意义后，就可以通过化学分子式计算各原料的质量分数。这种方法也叫化学式计量方法。

第一节配料计算

已知：物质的质量= 该物质的摩尔数×摩尔质量

计算出各种原料在坯料中的质量百分比。设各种原料的质量分n)别为m i (i=1，2，…n)；各原料的摩尔数分别为x i ；各原料的摩尔质量分别为M i ，则各原料的质量为：

m i =x i M i

知道了各种原料的质量就可求出各原料的质量百分比知道了各种原料的质量，就可求出各原料的质量百分比。设质量百分比为A

i 则

①

以原料纯度100%计算，但实际原料不可能有这么高的纯度，精确计算时应予以修正。m’（实际的质量）=m(理论质量/P （纯度）实() ②原料中如有水分则需烘干，否则要扣除水分。

在配方计算时，原料有氧化物（如MgO ），也有碳酸盐（MgCO 3）以及其它化合物。其计算标准一般根据所用原料化学分子式计算最为简便。只要把主成分按摩尔数计算配入坯料中即可。对于用铅类氧化物配料，如果用1mol PbO 配料，则得到的PbO 为1摩尔，如果用1mol Pb 3O 4时，则得到的PbO 就是3摩尔。

例1：配方为(Ba 085Sr 015)TiO ，采用BaCO ，(0.850.15)

33SrCO 3 ，TiO 2原料进行配料，计算出各原料的质量百分比。（P44）

配料

项

目摩尔x i 摩尔质量M 原料质量m =x M 质量百分比i i i i BaCO 30.85015197.3514763167.75221562.1748208SrCO 3TiO 20.151.00147.6379.922.1579.908.20829.615269.80 99.9973∑3

∑1i i m

==1i i A ==

2、根据坯料预定的化学组成进行配料计算。知坯料的化学组成如下

例2：已知坯料的化学组成如下化学组成

Al O MgO CaO SiO 23g 2wt%93 1.3 1.0 4.7

用原料氧化铝、滑石、碳酸钙、苏州高岭土配制，求出其质量百分组成量百分组成。

[解] 设：氧化铝、碳酸钙的纯度为100%；3MgO •4SiO •H O ）其理论组成为

滑石为纯滑石（3MgO • 4SiO 2• H 2O ），其理论组成为MgO 31.7%，SiO 263.5%，H 2O 4.8%；•2H O ）其理论组 苏州高岭土为纯高岭土（Al 2O 3•2SiO 2• 2H 2O ），其理论组成为Al 2O 3 39.5%，SiO 2 46.5%，H 2O 14%。

①CaO 只能由CaCO 3引入，因此引入质量为1（以100为基准）C CO3=1/0.5603=1.78的CaO ，需CaCO 3的质量为：M CaCO31/0.5603 1.78

②MgO 只能由滑石引入：M 滑石=1.3/0.317=4.10

③SiO 由高岭土和滑石同时引入：2M 高岭土=（4.7-由滑石引入的SiO 2质量）/0.465=（4.7-4.10×0.635）/0.465=4.51

④工业纯Al 2O 3的引入质量为：M Al2O3=93-由高岭土引入的质量=93-4.51×0.395=91.22 ⑤

⑤引入原料的总质量为：m=1.78+4.10+4.51+91.22=101.61配方用原料的质量百分数为

⑥配方用原料的质量百分数为：CaCO 3=1.78/ m ×100%=1.75% 41/100%403%滑石=4.1/ m ×100%=4.03%高岭土=4.51/m ×100%=4.44%

=9122/m 100%=8977%工业纯氧化铝=91.22/m ×100%=89.77%