普通陶瓷材料PPT课件.ppt

第四章无机非金属材料 第一节陶瓷概述第二节普通陶瓷材料第三节结构陶瓷材料第四节功能陶瓷材料第五节无机建筑材料 1 陶瓷的分类 按其原料的来源不同可分为普通陶瓷 传统陶瓷 和特种陶瓷 先进陶瓷 普通陶瓷是以天然硅酸盐矿物为原料 粘土 长石 石英 经过原料加工 成型 烧结而成 因此又叫硅酸盐陶瓷 特种陶瓷是采用纯度较高的人工合成化合物 如Al2O3 ZrO2 SiC Si3N4 BN 经配料 成型 烧结而制得 2 陶瓷的种类 3 普通陶瓷 普通陶瓷是用黏土 Al2O3 2SiO2 H2O 长石 K2O Al2O3 6SiO2 Na2O Al2O3 6SiO2 石英 SiO2 为原料组织 主晶相莫来石25 30 次晶相SiO2 玻璃相35 60 气相1 3 这类陶瓷质地坚硬 不会氧化生锈 不导电 能耐1200 高温 加工成型性好 成本低廉 缺点是强度较低 高温下玻璃相易软化 这类材料可应用于制作工作温度低于200 的耐蚀器皿和容器 管道 电瓷绝缘子等 4 普通陶瓷的生产工艺过程 原料配制 黏土 石英 长石黏土含水的铝硅酸盐 Al2O3 2SiO2 H2O 是瓷坯中Al2O3的主要来源 也是烧成莫来石 3Al2O3 2SiO2 的主要来源 加水混合后 有很好的塑性 赋予坯料塑变或注浆成型的能力 5 原料配制 石英 普通结晶状的二氧化硅SiO2矿石作用 1 与黏土中的Al2O3形成莫来石 2 残余石英构成坯体的骨架 3 在烧成中与长石等易融物形成玻璃相 增加液相的黏度 减少制品的变形 长石 架状硅酸盐结构的矿物的总称钠长石 Na2O Al2O3 6SiO2 钾长石 K2O Al2O3 6SiO2 钙长石 CaO Al2O3 2SiO2 钡长石 BaO Al2O3 2SiO2 作用 1 熔融的长石能溶解一部分黏土分解物和部分石英 形成玻璃相 促进成瓷反应 降低烧成温度 助熔作用 2 冷却后以长石为主的低共熔体以玻璃态存在于制品中 构成陶瓷的玻璃基质 6 硅酸盐结构简介 硅酸盐的基本结构单元是 SiO4 四面体 硅原子位于氧原子四面体间隙中每一个氧最多只能被两个 SiO4 四面体所共有 SiO4 四面体可以是互相孤立的在结构中存在 也可以是通过共顶点互相连接Si O Si的结合键形成一折线 145 7 硅酸盐结构简介 按 SiO4 四面体在空间的组合情况 1 含有有限硅氧团的硅酸盐 岛状硅酸盐 2 链状硅酸盐 3 层状硅酸盐 4 骨架状硅酸盐 8 含有有限硅氧团的硅酸盐 岛状硅酸盐 镁橄榄石Mg2SiO4 锆英石ZrSiO4等 9 链状硅酸盐 10 链状硅酸盐 顽火辉石 Mg2 Si2O6 硅灰石 Ca3 Si3O9 等 11 层状硅酸盐 粘土 高岭土Al2 OH 4 Si2O5 滑石Mg3 OH 2 Si4O10 等 12 层状硅酸盐 13 层状硅酸盐 14 骨架状硅酸盐 硅石 SiO2 长石等 15 原料配制 其他原料氧化镁 MgO 氧化锌 ZnO 提高强度和耐碱能力氧化铝 Al2O3 氧化锆 ZrO2 提高强度和抗热震性碳化硅 SiC 提高导热性和强度 原料挑选 粉碎 精洗 去掉杂质 配料 保证制品性能 混合 磨细 达到一定粒度 配制成可塑泥料 粉料或浆料 16 坯料成形 可塑成形法在坯料中加水或塑化剂 捏练成可塑泥料 经手工 挤压或机械加工成形注浆成形法适用于形状复杂 不规则 薄而体积大且尺寸要求不严的制品 如花瓶 茶壶 手柄等模压成形法用压力将干粉料在模型中压城致密坯体 适用于形状简单的小型坯体 干燥 脱水 控制坯料水分 炼坯 陈腐 去除空气 上釉等工艺 17 注浆成形法 18 模压成形法 19 生坯的干燥 成形后的坯体仅为半成品 生坯 green 其后还要经过干燥 上釉等工艺才可进行烧成 20 制品的烧成 sintering 烧成 烧结 通过在高温下一系列的物理化学变化 去除坯体内所含溶剂 黏结剂 塑化剂等 减少坯体中的气孔 增强颗粒间的结合强度阶段一 蒸发阶段 室温 300 C 排除坯体中的残余水分 使坯体完全干燥 收缩减小 强度增大 纯物理过程 21 制品的烧成 sintering 阶段二 氧化物分解和晶型转化阶段 300 950 C 发生较复杂的物理化学变化 黏土等矿物中结构水的排除 有机物 无机物的氧化 碳酸盐 硫化物等的分解 石英晶型转变 石英 石英 22 石英晶型转变 23 制品的烧成 sintering 阶段三 玻化成瓷期 950 C 烧成温度 上述氧化分解反应继续进行 各种液相形成 同时 各组成物逐渐熔解 长石形成玻璃体液相 溶解部分Al2O3和SiO2 生成二次莫来石 原石英被溶解成残留小块 晶体被液相黏结 成瓷偏高岭石转化为尖晶石型新结构 尖晶石型新结构转化为莫来石 24 制品的烧成 sintering 阶段四 冷却阶段 烧成温度 室温 原长石区域析出或长大成粗大针状二次莫来石 但数量不多 液相黏度大 不发生结晶 而在750 350 C之间转化为固态玻璃室温组织 点状的一次莫来石 针状二次莫来石 块状残留石英 小黑洞气孔 25 制品的烧成 sintering 点状的一次莫来石 针状二次莫来石 块状残留石英 小黑洞气孔 26 原料作用 黏土 长石 石英 一次莫来石 二次莫来石 熔融液相 残留石英骨架 晶体相 玻璃液相 27 普通陶瓷 性能特点 质地坚硬 不氧化生锈 耐腐蚀 能耐一定高温 成型性好 成本低 强度低 绝缘性 耐高温性不如其它陶瓷 应用 生活中常用的各类陶瓷制品 电瓷绝缘子 耐酸