陶瓷工艺原理概述

陶瓷的起源
❖ 秦 代 （ 公 元 前 221 － 206 年 ） 陶 制 品 的 工 艺 达 到 很高境界－兵马陶俑。
❖ 汉 代 （ 公 元 前 206 － 公 元 220 年 ） 可 以 大 量 生 产 釉陶。大规模生产普及，有秦砖汉瓦之说。
❖过渡时期：汉代之后，需着烧成温度升高，釉陶 逐渐发展成瓷器，使我国成为世界上最早发现瓷 器的国家。（三国、魏、晋或更早的汉代），李 家治认为在东汉（公元1～2世纪）已出现瓷器， 吸水率0.5％以下的瓷片已找到。
陶瓷的定义
❖“陶瓷” 所包含的内容是随时间变化的。
❖ 硅酸盐－无机非金属材料
❖有的人认为现代陶瓷就是除金属材料和有机材料 外，一切材料的总称。比较准确的提法应当是， 无机非金属材料是除金属材料和有机材料外的一 切材料的总称，而陶瓷材料是无机非金属材料中 除了玻璃、水泥和混凝土外其余材料的总称。
陶瓷的分类
分类方法很多 按类别： ❖普通陶瓷：日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、艺术陶瓷、
耐火材料等
❖ 特种陶瓷：电子、结构、生物陶瓷等
❖电瓷通常归于特种陶瓷，但其制备工艺与普通陶 瓷基本相同。
陶瓷的分类
❖ 按化学成分分： 氧化物陶瓷：氧化铝、莫来石（3Al2O3·2SiO2） 、
氧化锆、钛酸钡（BaTiO3 ）、氧化镁… 普通陶瓷通常是氧化物陶瓷。 非氧化物陶瓷： 碳化物陶瓷：SiC、TiC、WC、B4C
兵马俑
陶瓷的起源
❖ 上海硅所的李家治先生认为：陶瓷发展三大突破
1、原料的选 小于1％)
择
和精制
(瓷
的Fe2O3少
，陶6
％，瓷
2、炉窑的改进和烧成温度的提高
3、釉的发现和使用
❖ 三个阶段：陶器→原始瓷器（过渡期）→瓷器
❖原始陶→精陶→有釉的陶→吸水率低的陶→瓷， 烧成温度逐步升高，Fe2O3含量逐步降低。
❖ 陶瓷已成为文化的载体而保存流传下来。
陶瓷的起源
❖进入有文字的殷商时代，河南安阳发现距今约 3000年的商代刻纹白陶，1180℃左右烧成，并 且有釉层出现，是我国陶器史上的一次飞跃。釉 的出现说明知道使用熔剂型矿物，为陶向瓷过渡 创造了条件。
❖ 周代（公元前11世纪－公元前256年）陶制品开 始用于建筑，砖瓦成为建筑的重要材料，烧成温 度可达1200℃左右。
❖高性能陶瓷材料（结构陶瓷）和电子陶瓷材料另 有课程讲述。
二、陶瓷的起源
❖ “陶器是人类最早的手工业制品”。 ❖ 100万 年 前 ， 人 类 开 始 用 石 头 做 工 具 ， 进 入 旧 石
器时代。 ❖ 1万年前，人类知道对石头进行加工，使之成为精
致的工具或器皿，进入新石器时代。
❖原始社会，上古之民、穴居野外、一切努力都是 与饮食有关，为了保存食物，需要一些容器，可 能先以土制作土器。
❖陶瓷是人类生活和生产中不可缺少的一种材料和 其制品的通称。 材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或 其他产品的那些物质。
❖陶瓷包括的范围很广，如日用瓷、建筑卫生瓷、 艺术陶瓷、电子陶瓷、化工陶瓷、高性能结构陶 瓷（刀具，耐磨）、生物陶瓷等。
陶瓷的定义
❖ 国际上，ceramic通常是指陶瓷，但在不同国家 的含义不完全相同。
公 元 前
3000 1000 冯端 师昌绪 刘治国《材料科学导论》
陶瓷的Biblioteka Baidu源
❖陶器是由于用粘土涂在编制或者木制的容器上而 出现的（恩格斯）。竹木涂上粘土后能耐火。
粘在脚上的粘土被火烧后变硬，变结实？
❖总之陶器的发明年代和具体原因至今没有结论， 从考古的结果看，陶器大约在10000年以前就有， 即在新石器时期的早期已经出现，是人类最早的 手工制品.
陶瓷工艺原理
主讲老师：吴建青 教授
电子邮箱： imjqwu@scut.edu.cn 办公室电话：87111669
彭诚 L博O士GmOscpeng@scut.edu.cn
主要参考书
《陶瓷工艺学》 《陶瓷工艺原理》（刘康时） 《陶瓷材料学》（周玉） 《陶瓷导论》（W.D.Kingery(金格瑞）)。
一、陶瓷是什么？
❖ 中 国 认 为 ceramic ＝ 硅 酸 盐 ＝ 无 机 非 金 属 材 料 ， 《 硅 酸 盐 学 报 》《Journal of the Chinese Ceramic Society》。Ceramic的起源可能是希腊 字Keramos，是指“加热土质原料而制成固体物件 的技艺和科学”，实际上现代陶瓷的定义要广泛 得多，比如，可以利用化工原料而不是土质原料 制造陶瓷，也可以通过物理或者化学沉淀的方法 在低温制造陶瓷材料。
氮化物陶瓷：TiN、AlN、Si3N4
陶瓷的分类
按性能和用途： ❖ 结构陶瓷：强调力学性能。如：用于研磨的氧
化铝陶瓷、氧化锆陶瓷；用于轴承的氮化硅陶瓷 等。 ❖ 功能陶瓷：强调电、磁、光、生物等功能。如： 电子陶瓷、电工陶瓷、生物陶瓷、红外陶瓷、高 导热陶瓷等。
本课程主要讲什么？
❖主要讲陶瓷工艺原理，以普通陶瓷（传统陶瓷） 和经典陶瓷材料为载体，讲述原料制备、配方、 成形方法、干燥、烧成等的技术原理。
❖ porcelain瓷器，pottery陶器。
❖ 德国陶瓷协会认为，陶瓷是化学工业或化学生产 工艺的一个分支，陶瓷材料属于无机非金属材料， 最少含有30％的晶体，在室温中将原材料成形通 过800℃以上高温处理。
❖ 美国和日本把ceramic定义为各种硅酸盐制品和材 料在内的无机非金属材料。
陶瓷的定义
❖我国南方地区如广东英德、江西万年、湖南道县、 江苏溧水、浙江浦江、广西桂林都出土了距今 10000年左右的陶器。（740-840℃烧成）
❖吃生食容易生病→用火烤熟。陶器用来贮水和煮 熟食物→人类吃熟食促进人类生理机能和智力的 发达。
陶瓷的起源
❖陶器的发现促进了人类进入金属时代，陶器耐 火→冶炼→青铜器。
❖陶器发现→笨重易碎的陶器→定居→村庄→农 业发展。
❖ 烧成 温 度 700－930℃： 河 南新 郑 裴 李岗 ，约 8000年前；河北武安磁山约7300年。
❖ 烧成温度 800－900℃：浙江余姚河姆渡遗址 约7000年，河姆渡文化。
❖ 烧成温度1000℃左右：3500年前，山东安城 龙山发现黑陶，厚度仅1mm，人称蛋壳陶， 龙山文化、黑陶文化。