第四章陶瓷坯体成形
单元五陶瓷坯体成型
粘土吸附不同阳离子时，其可塑性变化的顺序和阳离子交换的 顺序是相同的。 H+＞Al3+ ＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+- ＞Na+＞Li+ 可塑性 阴离子交换能力比较小，对可塑性的影响不大。
（3）固相颗粒大小和形状的影响 坯料的可塑性和粘土颗粒大 小的关系可归纳为，颗粒越粗，呈现最大塑性时所需的水分越少， 最大可塑性也越低；颗粒越细，比表面越大，每个颗粒表面形成水 膜所需的水分也就越多，并且由细颗粒堆积而形成的毛细管半径小， 产生的毛细管力大，所以可塑性也高。 （4）分散介质的影响 陶瓷坯料中最常用的分散介质是水。坯 料中水分适当时才能呈现最大的可塑性。一般来说，包围各个粒子 的水膜厚度为0.2微米时，坯料会呈现最大的可塑性。
（2）增塑剂 用来溶解有机粘合剂和湿润坯料颗粒，在颗粒之 间形成液态间层，提高坯料的可塑性。常用的为甘油、酞酸二丁酯、 乙基草酸、己酸三甘醇等。 （3）溶剂 能溶解有机粘合剂、粘结剂及增塑剂，分子结构和 它们相似或有相同的官能团。常用的溶剂为水、无水酒精、丙酮、 甲苯、醋酸乙脂等。 选择有机塑化剂（主要是粘合剂）时应能满足以下要求： ① 具有极性，能良好地湿润和吸附在坯料颗粒表面上； ② 希望粘合性能和表面张力大些，以便成型和保证坯体强度； ③ 和坯料颗粒不会发生化学反应； ④ 挥发温度范围宽些，灰分少些。
（2）滚压成型工艺参数控制 a.对泥料的要求 要求泥料含水量要少，屈服值要高，延伸变 形量要大一些。 此外，滚压成型泥料的含水量还与产品的形状大 小有关。一般滚压成型泥料含水量在19%～26%不等。 b.滚压过程的控制 滚压成型时间很短，从滚头开始压泥到脱 离坯体，总共才几秒钟至十几秒钟，而泥料实际受压时仅有2～4S。 可将滚压过程分为三个阶段： 第一阶段为下压阶段，滚头开始接触泥料，此时动作要轻，压 泥速度要适当。 第二阶段为压延阶段：此时泥料被压至要求厚度，坯体表面开 始赶光，余泥继续排出，这时滚压头的动作要重而平稳，受压2～ 4S； 第三阶段为抬头阶段：此时滚压头抬离坯体，要求缓慢减轻泥 料所受的压力。如滚压头离坯面太快，易产生“抬头缕”。
第四章 陶瓷工艺学 成型
滚压过程的要求
滚压过程是指滚压头从开始接触泥料至离开坯体 表面的一段过程。这一过程所经过的时间只有几秒钟。 通常把这一短暂过程分为3个阶段，而各个阶段对压泥 的要求并不相同。
滚压过程的三个阶段：
布泥阶段：滚压头从开始接触泥料至定压前。泥料在模型 工作面上展布，要求滚压头的动作要轻，压泥速度要适当， 一般以6～7mm/s 为宜。如动作太重或速度过快则会压坏 模型或引起“鼓气”。若下压太慢，泥料容易粘住滚头。
成型就是将制备好的坯料用各种方法加工成具有一 定形状和尺寸的坯件（生坯）半成品。成型工序应满足 以下要求：
形状、尺寸（根据收缩率经过放尺后的尺寸）； 一定的机械强度，以保证后继工序的进行； 结构均匀，有一定的致密度； 成型过程应能多、快、好、省的组织生产。
成型是陶瓷生产过程的一个重要步骤。在成 型过程中形成的某些缺陷(如不均匀性等)仅靠烧结 工艺的改进是难以克服的。成型工艺已经成为制备 高性能陶瓷材料的关键技术，它对提高陶瓷材料的 均匀性、重复性和成品率，降低陶瓷制造成本具有 十分重要的意义。
水量小些；
• 阳模滚压：水分少些、延伸性好（即变形量大些） • 阴模滚压：可塑性可稍差些，水分稍多 • 冷滚压：水分要少，可塑性要好 • 热滚压：要求不严
滚压头的温度：冷滚压和热滚压（120℃左右）
热滚和冷滚的工艺特点
热滚的滚头内部有电阻丝加热，用调压器调节温度， 加热的滚头与坯泥接触，能在表面产生一层蒸汽膜， 避免坯泥粘附滚头。滚头材料大都采用铸铁和普通 碳素钢，耐磨性较好，但滚头结构较复杂，维修操 作较麻烦，工人操作条件差，这是它的不足之处。
注射成型(Injection Molding）
注射成型可成型尺寸精度高、形状比较复杂的陶瓷部 件，易于自动化和大规模生产。
陶瓷工艺学习题答案
一、绪论及陶瓷原料1、传统陶瓷和特陶的相同和不同之处？2、陶瓷的分类依据？陶瓷的分类？3、陶瓷发展史的四个阶段和三大飞跃？4、宋代五大名窑及其代表产品？5、在按陶瓷的基本物理性能分类法中，陶器、炻器和瓷器的吸水率和相对密度有何区别？6、陶瓷工艺学的内容是什么？7、陶瓷生产基本工艺过程包括哪些工序？8、列举建筑卫生陶瓷产品中属于陶器、炻器和瓷器的产品？9、陶瓷原料分哪几类？10、粘土的定义？评价粘土工艺性能的指标有哪些？11、粘土是如何形成的？高岭土的由来和化学组成；12、粘土按成因和耐火度可分为哪几类？13、粘土的化学组成和矿物组成是怎样的？14、什么是粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标？15、粘土在陶瓷生产中有何作用？16、膨润土的特点；17、高铝质原料的特点和在高级耐火材料中的作用；18、简述石英的晶型转化在陶瓷生产中有何意义？19、石英在陶瓷生产中的作用是什么？20、各种石英类原料的共性和区别，指出它们不同的应用领域；21、长石类原料分为哪几类？在陶瓷生产中有何意义？22、钾长石和钠长石的性能比较；23、硅灰石、透辉石、叶腊石（比较说明）作为陶瓷快速烧成原料的特点；24、滑石原料的特点，为什么在使用前需要煅烧？25、氧化铝有哪些晶型？为什么要对工业氧化铝进行预烧？26、氧化锆有哪些晶型？各种晶型之间的相互转变有何特征？27、简述碳化硅原料的晶型及物理性28、简述氮化硅原料的晶型及物理性能。
二、粉体的制备与合成1、解释什么是粉体颗粒、一次颗粒、二次颗粒、团聚？并解释团聚的原因。
2、粉体颗粒粒度的表示方法有哪些？并加以说明。
3、粉体颗粒粒度分布的表示方法有哪些？并加以说明。
4、粉体颗粒粒度测定分析的方法有哪些？并说明原理。
5、粉体颗粒的化学表征方法有哪些？6、粉碎的定义及分类，并加以说明。
7、常用的粉碎方法有哪些？画出三种粉碎流程图。
8、机械法制粉的主要方法有哪些？并说明原理。
9、影响球磨机粉碎效率的主要因素有哪些？10、化学法合成粉体的主要方法有哪些？并说明原理。
陶瓷核燃料工艺第4章
第4章陶瓷粉末成型原理及工艺4.1 成型前粉末的预处理成型是粉末冶金工艺的第二个基本工序，是使粉末密实成具有一定形状、尺寸、孔隙度及强度的压坯的工艺过程。
为了改善粉末成型过程和制品最终性能，在成型之前一般都要对原料粉末进行预处理，包括：热处理（退火或煅烧）、混合、筛分、加成型剂和润滑剂、制粒等。
1.热处理（退火或煅烧）退火主要是针对金属粉末而言的，其目的为：使金属粉末中的氧化物还原，降低氧含量，提高粉末的纯度；消除金属粉末的加工硬化，恢复粉末的成型塑性（用还原法、机械球磨法、电解法、喷雾法以及羰基离解法等制备的金属粉末通常都要经过退火处理）；使某些超细金属粉末表面钝化，以防止发生自燃现象。
例如，一般在300℃、H2气中将电解Cu粉进行退火处理；电解Fe粉或电解Ni 粉通常在700℃、H2气中或真空中进行退火处理。
煅烧主要是针对陶瓷粉末而言的，其目的是：除去所吸附的杂质；使两种或两种以上的混合粉末发生固态反应而形成所需要的相结构；调整粉末的粒度和松装密度以满足压型技术的需要。
对于象TiC、TiB2、UC、UN、U3Si2等一些易氧化和易燃的非氧化物陶瓷超细粉末，最好在低氧手套箱内进行操作，并且在移出手套箱之前要在氧分压可控的电炉内加热进行表面钝化处理。
2.混合混合是指将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀的过程。
而合批一般是指将不同批次生产的、成分相同、但粒度不同的粉末进行混合。
混合方法一般有机械法和化学法两种。
其中，最简单、应用最广泛的是机械法，即将不同成分的粉末机械地掺和均匀而不发生化学反应。
常用的混合机有V 型混合机、（单、双）锥型混合机、螺旋混合机、三维运动混合机、球磨机等。
机械法混料又可分为干混和湿混两种。
加入磨球有利于提高混合效率，甚至还能使粉末粒度减小；但是，有时为了避免金属粉末在混合过程中产生加工硬化，或为了避免金属或陶瓷粉末的粒度发生变化，一般就不用磨球。
干混法几乎对于所有物料都适用。
第四章----无机非金属材料【可编辑全文】
可编辑修改精选全文完整版第四章无机非金属材料第一节概述一、无机非金属材料的定义除金属和高分子材料以外的固体材料以金属元素或非金属元素的化合物或非金属元素单质为组元，原子与原子之间通过离子键和共价键而键合，主要组成成分大多为硅酸盐类，因此有时也称为硅酸盐材料。
二、化学键的特点☺化学健主要是离子键、共价健以及它们的混合键；☺硬而脆、韧性低、抗压不抗拉、对缺陷敏感；☺熔点高，具有优良的耐高温和化学稳定性；☺一般自由电子数目少、导热性和导电性较小；☺耐化学腐蚀性好；☺耐磨损。
四、无机非金属材料的分类传统无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。
无机非金属材料传统无机非金属材料——硅酸盐材料新型无机非金属材料——半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等1、玻璃态材料－熔融后，在低温下仍保持熔体结构的固态物质2、陶瓷材料－粉末状材料经过成型和烧结形成的多相固体材料3、水泥－能够在水或空气中硬化的水硬性粉体材料4、耐火材料－指能够耐高温（耐受1580度以上温度）的固体材料，包括耐火砖、耐火纤维和耐火水泥等五、无机非金属材料在自然界的分布分布广泛，存在形式多样，有晶体结构和非晶态结构，有人工产品也有天然产物六、无机非金属材料的加工工艺包括热加工工艺和冷加工工艺第二节陶瓷一、陶瓷材料的分类及性能1、普通陶瓷（传统陶瓷）指以天然硅酸盐为原料，经过粉碎、成型、烧结制成的固体材料和器皿。
包括日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、绝缘陶瓷、化工陶瓷等。
2、现代陶瓷（特种陶瓷）一般指以高纯度化工原料或人工合成材料为原料烧结成的固体材料。
也称为新型陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷、高性能陶瓷等。
根据功能分类有电子陶瓷、光学陶瓷、高硬度陶瓷等根据化学成分划分有氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等（碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等）。
根据使用性质划分有结构陶瓷（工程陶瓷）和功能陶瓷。
3、陶瓷材料的相组成及结构：陶瓷的组成相主要有晶体相、玻璃相和气相结构。
陶瓷成型技术
项目1：注浆成型技术
一、注浆成型 传统的定义：在石膏模的毛细管力作用下，含有一 定水分的粘土泥浆脱水硬化、成型的过程。 目前：将所有基于坯料具有一定液态流动性的成型 方法统归为注浆成型。 工艺特点： （1）适于成型各种产品，形状复杂、不规则、薄、 体积较大而且尺寸要求不严的器物，如花瓶、汤碗、 椭圆形盘、茶壶等。 （2）坯体结构均匀，但含水量大且不均匀，干燥 与烧成收缩大。
防止粉化的方法有： ①适当降低模型的干燥速度，使水分能够从模型四 周均匀地蒸发； ②采取提前合模的办法，夜间让模型整体干燥，因 模型湿不宜提前合模的，可在芯子上部盖塑料布， 以防止大量的水分从顶点蒸发； ③待模型的外吃浆面刮去一层，增加透气性，使水 分向外吃浆面蒸发。
5、延长石膏模型的使用寿命 1）石膏模型有一定的使用寿命，一般可塑成型用 模型的使用寿命约100－250次，注浆成型用模型只 有50－150次。其损坏原因主要有以下三方面：其 一是模型本身强度不高，易被碰裂或压裂；其二是 模型工作面被坯料中泥粒磨损而报废；其三是注桨 用模型由于模型与坯料桨中电解质起休化学反应造 成模型的毛细孔中与表面上产生硫酸钠析晶，而降 低吸水能力。
石膏模的寿命不但取决于合理的使用，还与制模的 石膏质量和操作工艺过程有关。如石膏粉炒温度过 高或过低，石膏粉颗粒粗大，浇注时加水过多，混 合不均匀，制备好的石膏粉放在潮湿的地方等情况 均会影响模型使用寿命。 2）为了延长石膏模的使用寿命，应正确掌握制造 模型的工艺操作和合理使用外，还可从提高石膏模 的机械强度入手。
各类产品尽管加工方法不同，但是坯体修整是必要 的，不可忽视的，否则就不能保证瓷器半成品质量。 在修坯中也要防止坯体产生缺陷，并修整那些能修 整的带缺陷的坯体。 修坯分为干修和湿修两种方式。 湿修：坯体的水分16～19％。 干修：坯体的水分 < 2％。
陶瓷成型方法
2、热压铸成型工艺
3、热压铸成型工艺 主要工艺参数：
(1) 腊浆温度：60～75℃，温度升 高，则腊浆的粘度下降，坯体致 密，但冷却收缩相应大。温度过 低，则易出现欠注、皱纹等缺陷。 (2) 钢模温度。决定坯体冷却凝固 的速度。一般为20～30℃。 (3) 成型压力：与浆桶深度、料浆 性能有关。压力升高，坯体的致 密度增加，坯体的收缩程度下降。 一般可以采用0.3～0.5 MPa。
3、强化注浆成型方法
（注浆方法的改进）
在注浆过程中人为地施加外力，加速注浆过程的进行，使吸浆 速度和坯体强度得到明显改善的方法。 1） 真空注浆 模具外抽真空，或模具在负压下成型，造成模具内外压力差， 提高成型能力，减小坯体的气孔和针眼。
2）
离心注浆
使模型在旋转情况下进浆，料浆在离心力的作用下紧靠 模壁形成致密的坯体。气泡较轻，易集中在中间最后破 裂排出，故可提高吸浆速度与制品质量。要求：泥浆中 的颗粒分布范围窄，否则大颗粒集中在靠近模型的坯体 表面，而小颗粒集中在坯体内面，造成坯体组织不均匀， 收缩不一致。
2. 滚压成型的主要控制因素 （1） 对泥料的要求：水分低、可塑性好。成型时模具 既有滚动，又有滑动，泥料主要受压延力的作用。要求有 一定的可塑性和较大的延伸量。可塑性低，易开裂；可塑 性高，水分多易粘滚头。阳模滚压和阴模滚压对泥料的要 求有差别。阴模滚压受模型的承托和限制，可塑性可以稍 低，水分可稍多。 （2） 滚压过程控制：分压下（轻）、压延（稳）、抬起 （慢）阶段。 （3） 主轴转速（n1）和滚头转速(n2) ：控制生产效率； 对坯料的施力形式，控制坯体的密度均匀和表面光洁。 滚压头的温度热滚压：100～130℃，在泥料表面产生一 层气膜，防止粘滚头，坯体表面光滑。冷滚压：可用塑料 滚压头，如聚四氟乙烯。
陶瓷坯料的成型
成形：将坯料加工成具有一定形状和尺寸的半成品。
常用成形方法：包括可塑法成形、注浆成形和压制成形一可塑成形可塑成形原理：利用模具或刀具等的运动所造成的压力、剪力，挤压等外力对具有可塑性的坯料进行加工，迫使坯料在外力的作用下发生可塑变形，制成坯体。
塑性坯料成型性能:可塑性泥团受到应力发生形变时既有弹性性质，又有假塑性变形。
假塑性变形：除去泥团受到的应力，会部分地回复到原来状态（用εy表示），剩下的不可逆变形部分εn叫做假塑性变形。
屈服值：由弹性变形过渡到假塑性变形的极限应力σy，称为流动极限（或称流限）注意:一般可以近似地用屈服值和最大变形量的乘积（σy* εp）评价泥料的成型能力。
——一定含水率屈服值σy：泥团开始假塑性变形时须加的应力；变形量εp：出现裂纹前的最大变形量。
影响泥团可塑性的因素1矿物种类：伊利石<高岭石<蒙脱石；2固相颗粒大小和形状；颗粒愈细；可塑性越好；层状、短柱状颗粒比球状和立方状颗粒的可塑性好；4吸附阳离子的种类；5液相的数量和种类——坯料中加入水分适当时才呈现最佳的可塑性生产中提高坯料可塑性的常用措施（1）将粘土原矿进行淘洗，除去所夹杂的非可塑性物料，或长期风化。
（2）把湿润了的粘土或坯料施以长期陈腐。
（3）对泥料进行真空练泥。
（4）掺用少量的强可塑性粘土。
（5）控制球磨的细度（6）必要时加入增塑剂，如糊精、羧甲基纤维素等。
二注浆成形注浆成形机理注浆过程基本上可分成三个阶段1从泥浆注入石膏模吸水开始到形成薄泥层为第一阶段2形成薄泥层，泥层逐渐增厚，直到形成注件为第二阶段3从雏坯形成到脱模为收缩脱模阶段注浆过程的推动力：石膏模的毛细管力影响泥浆浇注性能的因素1.流动性固相含量、颗粒大小和形状；泥浆的温度——T↑粘度↓流动性↑；粘土及泥浆处理方法（水化膜的厚度）；电解质的作用；陈腐2.吸浆速度：减少模型的阻力；降低泥层阻力；提高吃浆过程的推动力；提高泥浆的温度，提高模型的的温度；3 脱膜性离模系数G：吸浆完到离模时坯体中固体粒子所占体积百分比的变化——反映水分变化4 挺实能力5 加工性注浆成形方法1 基本注浆方法：包括空心注浆和实心注浆2 加速注浆法。
陶瓷成型工艺原理及方法
干压成型设备
注浆成型
(1)石膏模注浆成型 利用石膏吸水性的一种成形方法。其过程： (水＋粉料)倒入事先制作
好、吸水性很强的石膏模中，浆料中之水分向石膏模壁渗透，因而浆料 便沿石膏模壁固化。到一定厚度后，可倾出剩余浆料。
对注浆成型所用的料浆，必须具备以下性能： 流动性和稳定性好(不易分层和沉淀)、触变性要小、含水量尽
加压方式与压力分布
单向加压 一端加压，受压面密度大，未加压端密度小
双向加压：坯体两边受压，两端密度大，中间密度小 改进的双向加压：
(1) 先上加压，后下加压 (2) 加润滑剂并造粒
模压成型工艺参数控制及特点
➢ 成型压力 取决于坯体的形状、高度、粘合剂种类与用量、粉体的流动性、
坯体的致密度 ➢ 加压速度与保压时间
从工艺上来讲，根据坯料的性能和含水量的不同，陶瓷的成型方 法可分为三类：注浆成型、可塑成型和压制成型
成型 方法
成型方法分类
注浆成型法
热法（热压铸法）：钢模
冷法
常压冷法注浆 加压冷法注浆 抽真空冷法注浆
石膏模
坯料含水量 30%~40%
有模 可塑成型法 无模
坯料含水量18%~26%
干压成型法：使用钢模，坯料含水量6%~8% 等静压成型法：使用橡皮模，坯料含水量1.5%~3%
4. 加热装置
5.9阀门
6. 活塞
7. 模具
8. 温度计
10.脚控踏板 11. 压缩空气进口
蜡浆制备
熟瓷粉 石蜡 硬脂酸
预热
60~80℃
熔化
12成腊饼存放
要点1: 热压铸成型必须用熟料，目的: (1) 保证铸浆有良好的 流动性；(2) 减少坯体的收缩率和变形。 要点2: 石蜡是亲油而憎水的, 而瓷粉与油之间缺乏很大的亲和 力，需加入硬脂酸或油酸一类两性物质。
如何预防蜂窝陶瓷坯体的成形开裂？
如何预防蜂窝陶瓷坯体的成形开裂？64?陶瓷2008.No.7|l鏊警;囊孽'=蠹罄:'ll_0警陶瓷坯体的,b'>7'成形开裂?;cc(c(c(.(c(c.b答:成形开裂是蜂窝陶瓷产品质量的最大难题.其开裂原因主要在于制作工艺上没有把握好火候蜂窝陶瓷与传统的陶器制作一样,成形是一道比较重要的工序,其目的是将泥料制成所要求的尺寸,形状的坯件,且坯件应尽可能质地均一.坯料为含水率在22%～25%的可塑泥料.①可塑性是十分重要的因素,为了达到泥料的可塑性,在泥料的选择方面要选择容易成形的材料,尤其不要采用瘠性料来制作.②含水率一定要控制精确,最佳的含水率为22%.少于22%则难成形;大于25%的水分虽然好成形,但坯体易变形.③泥料要揉和好,机械揉和一般不少于25rain.揉和前可在泥料中加增塑剂,发酵3d左右.经揉和的泥料达到可用手捏但叉挤不出水时为最佳.采用以上3种方法仍然达不到成形的要求,那就是原料制备上有问题其原因:①配方中粘土质过多.瘠性原料较少,干燥和烧成收缩大.在坯体配方中要添加瘠性原料石英,对泥料可塑性进行调解,缩短干燥时间,降低烧成收缩,避免成形开裂.②缺少成形所必需的有机粘结剂.在泥料中添加羧甲基纤维素4%或木质素磺酸盐0.5%.这可使溶于水的有机粘结剂在坯料制作中能发挥其粘结作用并防止成形开裂..7.7.7.7.7.7.737.7.7.7.7.7.7.7.7.7.77问:我公司生产大规格陶瓷薄板.请问真}2空挤压成形机常见故障有哪些?产生的2原因及相应的排除方法是什么?.已0.已0.已0—0(c.已0c.已0.已0.已0.已0.已0.已0.已0.已0.己0. 答:真空挤压成形机常见故障,产生的原因及排除方法见表l.表l故障产生原因及排除方法。
陶瓷工艺学---第四章 陶瓷的显微结构与性质
5.高温色釉 5.1 青釉 是我国历史上最早出现的颜色釉。各地青釉质感不同，原因 是釉层结构不同。 1）钧窑青釉 釉面乳浊 高硅质釉中含有磷酸盐，产生液-液分相乳浊。 2）龙泉青瓷、汝官窑青瓷、枢府青白瓷釉 3）临汝青釉瓷 透明 釉面乳浊 高铝低硅釉玻璃中含有小气泡和细小钙长石晶体产生乳浊。
釉层中无晶体析出，只有少量大气泡存在。
晶相强度 ＞ 普通玻璃相强度 减少玻璃相的含量，提高玻璃相的强度，瓷坯的强度提高。 特种陶瓷生产，对于添加剂形成的少量玻璃相进行晶化处理。
1.5 气相对强度的影响
通过对多孔陶瓷的研究，得到气孔率与强度的关系。
经验公式：
＝ 0 exp（ p）
式中：P——气孔率，％；
0——P＝0时的强度，Mpa；
铝质瓷中引入氧化镁0.5～1％。
3）晶型与晶粒形貌对强度的影响
常温下的晶型转变，导致瓷坯的强度降低；
一种晶体以不同的晶型存在时，晶体的形状不同，强度不同； 一种晶体以不同的形状（球形、柱状）存在，瓷坯强度不同；
4）晶界对强度的影响
晶界愈多，抑制裂纹的扩展，界面上如有气孔降低强度。
1.4 玻璃相对强度的影响
＝Kd
式中：K——与晶体结构及材料显微结构有关的比例常数。
d——晶粒直径。
——与材料特性和实验条件有关的经验常数。 ＝1/8～1 随d的增大而增大。 P254～255表4-21、图4-32、4-33 各种陶瓷材料强度与粒径关系
细晶粒提高强度机理：
1. 晶粒愈细小，比表面积愈大，晶界愈多，裂纹扩展阻力愈大
第四章 陶瓷的显微结构与性质
主要内容
1.坯体的显微结构
2.釉层的显微结构 3.釉层的物理化学性质
4.陶瓷性能的控制
坯料的制备解读
粗颗粒
→料仓→成形
第三节 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
压滤 喷雾干燥
四、泥浆的脱水
五、练泥、陈腐
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。
1. 拣选或清洗
可塑性原料可根据外观进行手选，剔除与主要矿物呈色有 显著差异的部分。此外，还应剔除原料开采和运输过程中混入
的团粒不可超过坯体厚度的1/7，团粒的形状以接近圆球状为宜。
粒度分布是指粉料中不同粒级所占的重量百分数。要求 团粒有适当的颗粒级配，即有适当比例的粗、中、细颗粒， 这样可减少粉料堆积时的孔隙率，提高自由堆积密度，有利 于提高成形时粉料的初始密度以及坯体的致密度。
第 二 节 坯 料 制 备 工 艺 流 程
第四章 坯料的制备
本章的主要内容： 1. ﹡掌握各种坯料的质量要求； 2. 了解几种典型坯料的制备工艺流程；
3. ﹡掌握坯料制备中主要工序的作用。
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， 一、坯料的种类 具有成形性能的多组分混合物。 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 3～7%的干压粉料
卫生陶瓷工艺流程
硬质原料 软质原料 ↓ ↓ 原料堆场 原料堆场 ↓ ↓ 铲车 铲车 ↓ ↓ 粗碎 粘土切片机 ↓ ↓ 中碎 陈腐料仓 ↓ ↓ 贮仓 物料称量 ↓ ↓ 物料称量 高速搅拌机 ↓ ↓ 球磨 过筛 ↓ ↓ 过筛 浆池（搅拌） ↓ ↓ 浆池（搅拌） 泥浆泵 ↓ 泥浆泵 计 量 水
陶瓷工艺学--4 坯、釉料制备-09.11-09.12
④滤过性好。即泥浆应具有适当的浇注速度。 ⑤注件的干燥收缩要小。收缩过大，易引起变形和开裂。 ⑥具有足够的排湿性能。注件要易于干燥。 ⑦注浆成形坯体，应具有足够的强度。 ⑧泥浆中气泡愈少愈好。
⑨泥浆的空浆性能要好。排除剩余泥浆好，注件内表面光滑， 不出现泥缕。
（三）干压坯料的品质要求
1、团粒
干压坯料是由团粒、水和空气组成的。团粒大小一般要求 在0.2~0.5mm，但不希望有大量的细粉存在，因为细粉降 低坯料的流动性，难压实。 2、含水量 一般干压坯料的含水量控制在4%~7%，甚至有的可为 1%~4%。 3、可塑性 干压坯料对可塑性没有严格要求。为了降低干压坯体的收 缩，而获得尺寸准确的制品，可以减少可塑粘土的用量。 有些干压坯料全部是瘠性原料和化工原料，但要加入少量 有机粘结剂和增塑剂。
常用的粉碎机械有：
（一）颚式破碎机：陶瓷厂的粗碎设备，物料受到破碎 机的活动牙板推向固定牙板的挤压作用而破碎。 （二）轮碾机：陶瓷厂的中碎设备，物料是在碾盘与碾 轮之间相对滑动与碾轮的重力作用下被研磨与压碎的。 （三）球磨机：陶瓷厂的细碎设备。在细磨坯料和釉料 时，它起着研磨和混合作用。为防止铁质混入，用瓷砖 或花岗岩作衬里，以瓷球或硅石为研磨体。
优点：干法重量配料比较准确，流程简单。 缺点：球磨效率低。
2）硬质、软质原料先后入磨法 先将难磨料（硬质料）入球磨，粉磨一段 时间，然后加入易磨料（软质） 优点：球磨效率高。
3）将硬质料湿碾后入球磨 将硬质原料经粗、中碎后与少量粘土配合， 加水在轮碾机中进行湿碾，过筛后用泵送 入球磨。 优点：缩小入磨粒度，提高球磨效率，减 少粉尘污染。
水 原料干粉
电解质
称重 配料
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05.09.2020
加荷卸荷压力与变形的关系示意图 河南省精品课程——陶瓷
4.3.4影响层裂的因素及防止方法 1、气体的影响。 2、坯体水分的影响。 3、加压次数对层裂的影响。 4、压制时间及压力的影响。
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第四节 可塑成型
可塑成型主要是通过胶态原料制备、加工，从而获得一定形状的陶瓷坏体。 4.4.1可塑成型分类
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F=
N
cos
sin
粉料自然堆积的外形
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4.3.2压制过程坯体的变化 1、密度的变化
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坯体密度与压力的关系
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2、强度的变化 第一阶段强度并不大 第二阶段强度直线提高 第三阶段强度变化也较平坦
3、坯体中压力的分布 坯体中压力分布不均匀，H/D比值愈大，则不均匀分布现象愈严重。
热压铸成型的缺点是，工序较繁，耗能大，工期长，对于壁薄，大而 长的制品不宜采用。
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4.4.2
造粒类型 熔融成行 回转筒型 回转盘型 析晶型
喷雾干燥型
造 喷雾冷水型 粒 成 喷雾空冷型 型 液相反应型
烧结炉型 挤压成型
板上滴下型 铸造型 压片型 机械型
05.09.20乳2化0型
表面张力、冷却、结 晶、削除
冷却、结晶、 离型
压力、脱型
机械应力、脱型 表面张力、相分离硬
化作用，
医药、食品、肥料、无机、有机化学药品、 陶瓷
转动型
医药、食品、肥料、无机、有机化学药品 粒状大的结晶
无机、有机化学药品、食品
表面张力、 干燥、结晶化
球状
表面张力、 干燥、结晶化
表面张力、 干燥、结晶化
搅拌、乳化、 悬浊反应
加热熔融、 化学反应
冷却、干燥、 剪切
球状
球状 球状 球状、块状 圆柱状、 角状
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4.2.2注浆过程的物理化学变化 1.注浆时的物理脱水过程 2.注浆时的化学凝聚过程:
Na-粘土＋CaSO4＋Na2SiO3→Ca-粘土＋CaSiO3↓+Na2SO4
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4.2.3陶瓷坯体的注浆成型 1、基本注浆方法 ：空心注浆(单面注浆) 实心注浆(双面注浆)
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空心注浆(单面注浆)
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实心注浆(双面注浆) 河南省精品课程——陶瓷
2、注浆用石膏模的主要缺陷 （1）开裂 （2）气孔与针眼 （3）变形 （4）塌落 （5）粘膜
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第三节 干压成型
4.3.1 干法压制的基本原理
05.09.3.3加压制度对坯体质量的影响
1、成型压力的影响 2、加压方式的影响
加压方式和压力分布关系图 (横条线为等密度线)
a－单面加压；b－双面同时加压；c－双面先后加压；d－四面加压
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3、加压速度的影响 4、添加剂的选用 （1）减少粉料颗粒间及粉料与模壁之间的摩擦，这种添加物又称润滑剂； （2）增加粉料颗粒之间的粘结作用，这类添加物又称粘合剂； （3）促进粉料颗粒吸附、湿润或变形，通常采用表面活性物质。 5、弹性后效
1、粉料的基本性质 (1) 粒度和粒度的分布
V=a×b×c=πr3
即该颗粒等效半径为：
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（2）粉料的堆积性质
等径球体堆积形式及孔隙率
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(3) 粉料的拱桥效应(或称桥接)
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2、粉料的流动性
第四章 陶瓷坯体的成形
第一节 概述
陶瓷的成型技术对于制品的性能具有重要影响。新型陶瓷成型方法的选择 ，应当根据制品的性能要求、形状、尺寸、产量和经济效益等综合确定。
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4.1.1成型方法分类
成型方法
注浆成型法 可塑成型法
热法（热压注法）：钢模
冷法 有模 无模
常压冷法注浆 加压冷法注浆 抽真空冷法注浆
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第二节 注浆成型 注浆成型工艺简单，适于生产一些形状复杂且不规则、外观尺寸要求不严格、 壁薄及大型厚胎的制品。
4.2.1影响泥浆流动性的因素
1、固相的含量、颗粒大小和形状的影响 2、泥浆温度的影响 3、粘土及泥浆处理方法的影响 4、泥浆的pH值的影响
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原料状态 熔融液 粉末、液体 粉末、液体 溶液
溶液、泥浆
熔融液 熔融液 反应液 粉末 溶解液糊剂
熔融液 熔融液 粉末 板棒
造粒机理 冷却、结晶、 削除 毛细管吸附力、化学 反应 毛细管吸附力、化学 反应
结晶化、冷却
粒子形状 板状、 花料状 球状
球状
各种形状
主要适用领域
备注
无机、有机药品、合成树脂
包含回转筒、蒸馏 法
石膏模
坯料含水量18～26%
干压成型法：使用钢模 ，坯料含水量6～8%
坯料含水量 30～40%
等静压成型法：使用橡皮膜，坯料含水量1.5～3%
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4.1.2 成型方法的选择 以图纸或样品为依据，确定工艺路线，选择合适的成型方法。选择成型
方法时，要从下列几方面来考虑： （1）产品的形状、大小、厚薄等。 （2）坯料的工艺性能。 （3）产品的产量和质量要求。 （4）成型设备要简单，劳动强度要小，劳动条件要好。 （5）技术指标要高，经济效益要好。
可塑成型是古老的一种成型方法。我国古代采用的手工拉坯就是最原始的可塑法 。常用的可塑成型方法主要是挤压成型、热压铸成型、胶态成型等。
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1、挤压成型 挤压成型时应该注意以下工艺问题： （1）挤制的压力； （2）挤出速率； （3）挤出管子时，管壁厚度必须能承受本身的重力作用和适应工艺要求； （4）挤压成型的缺陷。
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2、热压铸成型工艺
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陶瓷热蜡铸工艺流程图
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3、热压铸成型的特点
热压铸成型适用于以矿物原料、氧化物、氮化物等为原料的新型陶瓷 的成型，尤其对外形复杂、精密度高的中小型制品更为适宜。其成型设备 不复杂，模具磨损小，操作方便，生产效率高。