陶瓷工艺学4陶瓷成型

纯手工围筑塑造成型工艺
● 注浆法成型举例 空心注浆(单面吃浆)
● 注浆法成型举例 实心注浆(双面吃浆)
● 压制法成型
外墙砖
釉面广场砖
一、可塑泥料的成型性能
（一）可塑泥料的流变特性 ● 可塑法成型和注浆法成型用坯料的性能都涉及它们的流变特性。
◆ 关于流变学的一些基本知识
● 流变学是研究物体流动和变形的科学，综合研究物体的弹性应
● σp和εp 分别为泥料受力出现
裂纹（破坏）时的极限应力值和
变形量。
σp和 εp的大小取决于所加应 力的速度和应力在泥料中扩散的 速度。
σ
A
o
ε
粘土泥料应力—应变曲线
● 可塑泥料还具有一个
σ
特点，即：当其受外力
作用产生变形后，若维
持其变形量不变，则泥
料中的应力会逐渐减小
直至消失。
A
泥料中的应力降到一
用到泥料上。
● 在塑性泥料的流变性参
数中，屈服值σy 和最大变 形量εp 对成型过程具有重要 意义。
A
o
ε
粘土泥料应力—应变曲线
● 成型性能好的泥料应该具有一个较高的屈服值σy和足够大的εp 值。 前者可以防止刚刚成型好的坯体因偶然的外力作用产生变形；后者可
以保证泥料在成型过程中变形虽大、但又不易产生开裂。
第五章 陶瓷成型
第一节 坯料的成型性能
绪言
◆ 陶瓷制品的成型方法主要分三类：
可塑法成型——基于坯料具有良好的可塑性进行。 注浆法成型——基于坯料具有良好的液态流动性进行。 压制法成型——基于坯料在较大外加压力下具有良好的固态流动 性及结合性完成。 ● 可塑法成型具有多种实用方法。如：
拉坯成型
滚压成型
单独加入Na2CO3 的高岭土泥浆的流变曲线
积达到最大值时，也就意味着它具有最好的成型性能。
（二）影响泥料可塑性的因素
1. 矿物组成。
◆ 可塑性良好的粘土泥料一般应具备以下条件： （1）颗粒细小； （2）粘土矿物解理明显或完全，尤其呈片状结构最好； （3）粘土颗粒表面的水化膜较厚。
就可塑性强弱而言：伊利石＜ 高岭石＜＜ 蒙脱石
2. 颗粒大小及形状。
◆ 粘土吸附不同阳离子时，其可塑性变化的顺序与阳离子交换 顺序相同：
H-粘土 ＞Al 3+ ＞ Ba 2+ ＞ Ca 2+ ＞ Mg 2+ ＞ NH+ ＞ K + ＞ Na + ＞ Li +
可塑性增大
4. 液相的性质及含量。
可
塑
性
液相的性质主要涉及液相的
粘度及表面张力。一般地，
高粘度和高表面张力的液体
o
定值时所需的时间叫做
ε
“应力松弛期”。
粘土泥料应力—应变ຫໍສະໝຸດ Baidu线
● 如果成型时泥团的受力时间比其松弛期短得多，则在应力作用 期间内，泥料将来不及产生塑性变形（只产生弹性变形）。反之， 则将产生塑性变形而能保持变形后的形状。
● 因此，若要使泥料形成所
σ
要求坯体外形，成型时就要
使泥料受力时间足够长，且
成型压力应陆续、多次地作
（3）电解质的种类和加入量（吸附的阳离子种类及数量）。
加入电解质是调节泥浆流变性和稳定性的有效方法。电解质的种 类及加入量对泥浆流变性质均影响显著。
（3）电解质的种类和加入量（吸附的阳离子种类及数量）。
● 加入量＜1%时， 流变曲线形状没有太 大改变，屈服值降低 也不明显。
● 加入量为 2%时， 泥浆解凝程度最大， 屈服值降到最低。
变、塑性变形和粘性流动。物体的流变特性系指其在某一时刻所
表现出的应力与应变的定量关系。
y
xy
dvx dy
v
τ
剪 表观 速度
切 粘度 梯度
应
x
力
● 几种基本流体类型
Shear thinning
τy
（假塑性流体）
（胀流型流体）
● 可塑泥料受应力作用而 产生变形时，既有短暂的 弹性变形阶段（OA段）， 又有塑性变形阶段。
2. 影响泥浆流变性质的因素
（1）泥浆浓度
如右图所示。泥浆浓 度增大时，流变曲线 的形状基本上不变， 只是曲线位置右移， 意味着泥浆获得相同 剪切速率所需施加的 应力增大，亦即泥浆 的屈服值增大。
（2）固相颗粒的大小及其分布。
就固相颗粒的细度而言，陶瓷泥浆是介于溶胶—悬浮体—粗分散 体系之间的一种特殊固液系统，其粒度分布范围大致在200~0.2 µm之间。其中胶体颗粒（ ＜0.2 µm ）很少，但小颗粒（主要由 粘土矿物引入）是悬浮体中大颗粒的分散剂，以及大中颗粒移动 时的润滑剂。因此，泥浆体系中大小颗粒之比和颗粒的分布范围 均对泥浆流变性质起着决定性作用，影响情况复杂。
介质能够提高泥料的可塑性。
表面张力
4. 液相的性质及含量。
● 液相含量对泥料 可塑性的影响如右图 所示：随着含水量增 加，泥料的屈服值降 低，最大变形量增大。 而最大可塑性指数 （标）则对应于一个 最佳含水量。
二、注浆坯料（泥浆）的成型性能
（一）陶瓷泥浆的流变特性
1. 陶瓷泥浆的流变曲线
1. 可塑粘土泥浆 2. 骨灰浆体 3. 石英浆体 (近似 牛顿型) 4. 氧化铝浆体（胀 流型） 5. 加入了碱的可塑 粘土泥浆
可
细颗粒泥料的比表面积大，
塑 性
可塑性亦大。
指
数
板片状、短柱状颗粒的比表
面积比球状颗粒的比表面大，
故前两种颗粒容易形成面-面
接触，形成的毛细管力大，
相应的泥料可塑性亦大。
（σy ×εp ）
d =0.2 µm 0.3 µm 0.5 µm 1.5 µm 3.5 µm
含水量%
3. 吸附的阳离子种类。
粘土胶团之间的斥力（吸引力）影响着泥料的可塑性，而吸引 力的大小则决定于粘土的阳离子交换容量及吸附的阳离子种类。
● 但当应力超过弹性形变 的极限应力值σy之后，泥 料即产生不可逆的假塑性 变形，且变形量随应力的 增大而增大。
σ
A
o
ε
粘土泥料应力—应变曲线
● 若撤除外加应力，则发生假 塑性变形的泥料只能部分地恢 复原状态（εy），剩下的不可逆 变形部分（εn）叫做 “假塑性变 形”。εn部分是由于泥料中的矿 物颗粒产生了相对位移所致。
● 屈服值σy和最大变形量εp
σ
是相互关联的，且往往相互矛
盾。
● 改变泥料的含水量，可以
改变其中一个流变参数，但
同时也会降低另一个特性参
数。如右图所示，随着含水量
ε
增加，σy 减小而εp 却增大。
● 因此，一般可以近似地用
某粘土泥料的含水率与其应力—应变曲线
（σy×εp ）来评价泥料的成型性能，这就是前已述及的 “可塑性指 标”。对于一定组成的泥料而言，在合适的含水量条件下，这个乘