陶瓷的高温烧制.doc

湖州师范学院材料综合实验报告实验名称：陶瓷的高温烧制烧制是指通过高温处理，使坯体发生一系列物理化学变化，形成预期的矿物组成和显微结构，从而达到固定外形并获得所要求效果的工序。是陶瓷工艺的第三个重要工序。烧结是把粉末坯块加热到低于其基本组元的熔点温度以下进行保温，然后冷却到室温的热处理工艺。一实验目的1. 进一步了解陶瓷烧成温度和温度制度对材料性能的影响；2. 掌握实验室常用高温实验仪器、设备的使用方法； 3. 通过实验学会分析材料的烧成缺陷，制定材料合理的烧成温度制度。 4. 通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。二实验原理陶瓷材料在烧成过程中，随着温度的升高，将发生一系列的物理化学变化。例如，原料的脱水和分解，原料之间新化合物的生成，易熔物的熔融等。随着温度的逐步升高，新生成的化合物量不断变化，液相的组成、数量及粘度也不断变化，坯体的气孔率逐渐降低，坯体逐渐致密，直至密度达到最大值，此种状态称为“烧结”。坯体在烧结时的温度称为“烧结温度”。陶瓷材料的烧结过程将成型后的可密实化的粉末，转化为一种通过晶界相互联系的致密晶体结构。陶瓷生坯经过烧结后，其烧结物往往就是最终产品。陶瓷材料的质量与其原料、配方以及成型工艺、陶瓷制品的性能、烧结过程等有很大关系。因此，一般建筑卫生瓷的烧结除了要通过控制烧结条件，以形成所需要的物相和防止晶粒异常长大外，还要严格控制高温下生成的液相量。液相量过少，制品难以密实；液相量过多，则易引起制品变形，甚至产生废品。烧结后若继续加热，温度升高，坯体会逐渐软化(烧成工艺上称为过烧)，甚至局部熔融，这时的温度称为“软化温度”。烧结温度和软化温度之间的温度范围称为“烧结温度范围”。陶瓷的烧成制度包括温度制度：指升温速度、烧成温度、保温时间及冷却速度；气氛制度：氧化、还原、中性或其他气氛；压力制度：窑炉内气体的压力大小；实际生产中还要考虑窑炉加热类型、内部结构和装窑方式等因素。烧成制度对陶瓷的性能有很大影响，所以实验时要控制好。 3 实验器材：实验仪器：托盘天平，陶瓷研钵，模具，高温炉，胶头滴管。实验原料：石英砂，高岭土，钾长石，粘土，蒸馏水。四实验过程陶瓷烧成工艺的主要过程：配料、备料、成型、烧成、冷却等。1.配料：用托盘天平称取石英砂1g，高岭土2g，钾长石1g，粘土1g共5g备用。 2.备料：将称好的原料依次放入陶瓷研钵中，研磨均匀，加入约胶头滴管20滴的蒸馏水，研磨至粉末细而均匀。3. 成型：两组合作，将研好的粉末混合均匀后，取粉末放入已经准备好的模具中，按照操作规程缓慢加压至成型（压力约8MPa），保持压力3min后，取出即可。4. 烧成：将毛坯样品放入高温炉中，按下表的升温制度进行烧结：温度区间（）室温550050012501250升温速率（/min）510保温2h5. 冷却：让样品在高温炉中随炉自然冷却至室温，取出样品即得到陶瓷。五实验结果1、观察形貌本次实验制得的陶瓷样品未烧制前呈长方体，长约58mm，高约7mm，宽约8mm。两端平滑，棱角分明。通体呈乳白色，微黄。烧制后长、宽、高大致不变，颜色比未烧制前更白些，且有光泽，质硬。2、性能测试陶瓷的高温膨胀性能测试见下图。由图可知，陶瓷的热膨胀系数与温度有关。1） 在一定温度范围内（约30），陶瓷热膨胀系数不变；2） 大温度范围来看，陶瓷平均热膨胀系数随温度上升逐渐变大，线膨胀百分率逐渐下降；3） 平均线膨胀系数的上升是突变性质的；六思考题1、陶瓷烧成中的主要工艺条件是什么？温度和气氛，气氛是指烧成时使用的火焰是氧化气氛还是还原气氛。2、陶瓷烧成的温度高低有什么关系？陶瓷一般烧到2/3时胚体中各种成分间开始发生各种复杂的化学反应，逐渐烧结。温度太低，原料中的各种成分间未发生化学反应而不能烧结；温度太高则超过熔点，固态物质便会融化，使陶瓷的形状发生改变。七实验心得本次实验我觉得各个步骤都很重要，首先磨的时候如果不够细致均匀、水量不足或者太多都肯定会影响后续的压制成型过程。其次，压制过程，模具的清洁和润滑很重要，不然样品会表面不光滑甚至难以从模具中取出，力度与时间的把握很重要，使其受力在比较中心均匀的位置，否则很可能压不出好的模型。