02-结构陶瓷-第2讲

结构陶瓷及其应用,材料科学与工程学院无机非金属陈宁，主楼427,上节课程内容,材料无机非金属陶瓷结构陶瓷；结构陶瓷的研究对象和范围无机非金属（特种陶瓷）与力学（和热学）性能相关；范围：力学性能相关方法合成方法（成型工艺）、微观结构、性能测试；主要目标：微观结构-成份-性能的三角关系,结构陶瓷研究的主要目的,范围之一：结构陶瓷的合成问题,合成方法工艺应用设备产品,范围之一：结构陶瓷的结构力性,发展历史和综合发展状况；结构概念，基本名词；力学性能的规律（晶体力学性质，和断裂力学原理）,范围之一：结构陶瓷的性能理论,性能理论测试方法结构与性能规律,结构陶瓷第二讲,陶器的历史与传统制备工艺,知识和理论是来源于实践材料结构与性能由成份和工艺决定工艺方法包括哪些？,陶器的历史,一种质地较粗，具有吸水性，且不透明的粘土制品。陶器的发明，它揭开了人类利用自然、改造自然、与自然做斗争的新的一页，具有重大的历史意义，是人类生产发展史上的一个里程碑。,更需要关注什么？了解材料，了解工艺，了解成份,陶器的发明是人类文明的重要进程，是人类第一次利用天然物，按照自己的意志创造出来的一种崭新的东西。从地球内部炽热的熔化物质到寒冷的地表，从危岩幽谷到铺在行人道上的沙，到处都是硅的化合物。它的确是自然界最广泛的矿物，也是最值得人们注意的矿物，因此在很久以前人类开始利用它。中国上古时代的制陶工艺，就是利用硅石的极好例子。,陶器是谁发明的?,陶器是谁发明的？,陶器是用泥巴（粘土）成型晾干后，用火烧出来的，是泥与火的结晶。我们的祖先对粘土的认识是由来已久的，早在原始社会的生活中，祖先们是处处离不开粘土，他们发现被水浸湿后的粘土有粘性和可塑性，晒干后变得坚硬起来。对于火的利用和认识历史也是非常远久的，大约在万年至万年前的元谋人时代，就开始用火了。先民们在漫长的原始生活中，发现晒干的泥巴被火烧之后，变得更加结实、坚硬，而且可以防水，于是陶器就随之而产生了。,旧新石器时代比较,石器时代的名称，来自于当时的人类使用的器具是以石头制作的。而依据制作方式的精细度而区分为旧石器时代与新石器时代。,中国陶器历史的重点,陶器中的精品：有旧石器时代晚期距今万多年的灰陶有多年前的磁山文化的红陶有多年的仰韶文化的彩陶有多年的大汶口的“蛋壳黑陶”有多年的商代白陶有多年的西周硬陶还有秦代的兵马俑还有汉代的釉陶还有唐代的唐三彩等,新石器時代的文化代表,制陶,仰韶的红陶和彩陶,中国的仰韶文化距今约五、六千年，这时的陶器是以红陶为主，灰陶、黑陶次之。红陶分细泥红陶和夹砂红陶两种。主要原料是粘土，有的也掺杂少量砂粒。在仰韶陶器中，细泥彩陶具有独特造型，表面呈红色，表里磨光，还有美丽的图案，是当时最闻名的。细泥陶反映了当时制陶工艺的水平，具有一定代表性，所以考古上常将仰韶文化称为彩陶文化。西安市半坡村发掘的彩陶盘也是属于仰韶文化的产品。,仰韶文化历史与神话,多年的仰韶文化的彩陶,仰韶文化陶罐,到了龙山时期（公元前年左右，指的是在山东省章丘县龙山镇发掘的新石器时代中期文化遗址），手工业制陶有了巨大进步。制坏方法广泛使用轮制，造形精美，而且开始用高岭土制白陶。在这个时期，人们已懂得利用烧成后期，窑内的气体特性来赋予陶器以各种颜色。仰韶文化时期，陶器通常在氧化焰中烧成，陶质内的铁大部分被氧化成高价价铁而呈土红色。到龙山时期，由于陶窑的改革，人们在陶器即将烧成时，一方面猛加燃料，同时封闭窑顶，致使窑内氧气不足，陶器就在还原焰中焙烧，陶质内的铁大部分转化为低价铁，使陶器呈灰色或灰黑色。所以龙山文化时期灰陶的产品最多。,龙山时期的灰陶和黑陶,龙山文化时期的陶器以灰陶为主，制陶工艺的珍品是黑陶这种陶器器壁薄如蛋壳而坚硬厚度仅13毫米，表面漆黑有光。烧制这种陶器的关键工艺是在烧成后期，用泥封窑顶，同时渗水入窑，烟熏渗碳。相当于中原龙山文化后期，在江南和东南沿海一带出现一种印纹硬陶。由于原料中酸性氧化物相对增加，因此烧成温度达1100。到了商代印纹硬陶开始大量生产，它吸水率，外型美观、坚硬耐用，成为深受欢迎的陶器品种,现代黑陶工艺,黑陶是在焙烧时，前期采用氧化焰，烧窑快结束时用浓烟薰翳（这时火焰是还原焰），经短时间渗透，便呈现黑色。烧成温度在1000左右。有的黑陶表面乌黑发亮，胎体薄如蛋壳。,在商代出现的刻纹白陶和薄壳白陶，尤为出色。它们质地优良，刻划精细，造型端正美观，坚硬耐用。白陶之所以有这些优点，主要由于使用了高岭土。高岭土的主要成分是硅酸铝，含铁量低，质料较细，可塑性强，在高温烧成后，外形洁白美观。人们对高岭土的使用和认识，与后来瓷器的发明有一定的联系。在陶器的外表若再着一层釉，不仅器表光滑美观，而且便于洗涤，尤其是储藏酒类的饮料，不会因渗透而损失。所以釉陶的出现，表明了制陶工艺的又一大进步。,商代出现的白陶,多年的商代白陶,多年的西周硬陶,多年的西周硬陶,秦始皇陵兵马俑,秦始皇陵世界最大帝陵之一秦始皇陵是世界上规模最大、结构最奇特、内涵最丰富的帝王陵墓之一，实际上它是一座豪华的地下宫殿。世界第八大奇迹外国元首、学者参观秦俑博物馆后认为，秦俑坑的发现，不仅在我国，而且也是世界考古史上的一次重大发现，可以说是世界第八大奇迹，它可以同埃及金字塔和古希腊雕塑相媲美，公认它是世界人类文化的宝贵财富。震惊中外的考古发现1974年，中国考古工作者把沉睡千年的7000多件陶捅发掘出土，被认为是古代的奇迹，是本世纪最壮观的考古发现。秦兵马俑，无论在数量上、质量上，还是在考古发现上，都是世界上所罕见，它对于深入研究公元前二世纪秦代的军事、政治、经济、文化、科学和艺术等提供了极为珍贵的实物材料。它既是中国人民的艺术珍品，又是世界人民的共同文化遗产。,二号兵马俑跪射俑出土原状,一号兵马俑坑武士俑队列,兵马俑四道工序,模具制粗胎细塑装窑烧制彩绘,我国最早的色釉，出现于商周时期，是与器物本身一起烧成的高温釉。到了汉代，人类成功地发明了低温铅釉，即以铅的化合物为基本助熔剂，在700。C左右烧成。釉的着色剂为铜和铁，前者烧出翠绿色，后者则呈现棕红或黄褐色。铅釉釉层清澈透明，表面平整光滑。目前，黄河流域及湘江，赣江以北地区的汉墓中均有铅釉陶出土。这些铅釉陶全是殉葬品，器型有鼎，盒，灶,作坊，楼阁,奁磨、井，仓、壶，碉堡及牲畜圈舍等。如果仔细观察，某些铅釉器物的表面，还有一层银白色的光泽，我们称之银釉。它的形成是由于铅釉陶在地下长期埋葬的过程中，釉中的某些物质被水和碳酸气腐蚀分解而出现的层状沉积物。这种银釉有的呈明显鳞片状，有的则呈有珍珠光泽的粉末状。当器物受腐蚀严重时，器表釉层往往被银釉代替，有的还深及陶胎。,色釉的出现与流行,汉代釉陶与原始瓷的区别首先在于它们分属陶，瓷两个范畴，胎、釉特征有明显差异，两汉釉陶的胎是陶土不是瓷土，胎质疏松，吸水率在10%以上；其次二者器型也不同，前者用以制作冥器，后者则多为实用器。现在铅釉的赝品时常出现，一与真品相比就可发现：其胎质过细，有的呈粉红色或黄色，有的以砖红色涂料涂抹于胎体上，用水一擦，色彩即可脱落。某些携品器表的银釉，是以涂抹盐酸的方法而制成，在放大镜下观察与真正的银釉结构完全不同。汉代铅釉技术的发明，不仅为唐三彩的出现开辟了道路，也为釉上彩的发展奠定了基础。,低温铅釉的特点,一个是低温，也就是700900C的温度烧制而成。以这样的温度烧制成的器物，胎体没有燃烧充分，还没有达到玻化，因此胎体的渗水率很高，加上铅釉釉面与胎体结合也不充分，釉面收缩与胎体收缩不一致，会造成釉面开片等原因，如果将这样的器物用于装水，就会造成渗漏。第二就是含铅，为了达到降低温度的目的，就要加入铅作为助熔剂，这样可以降低釉的熔点，在800C左右釉面就可以烧制成功，但釉面中还有大量的铅存在，如果用于饮食用具，就会造成铅中毒，长期使用会危害生命。正是由于胎质松脆，防水性能差、釉面含毒等原因,铅釉的特性,铅釉是以氧化铅为主要熔剂的低温釉,以铅粉和石英以3:1之比配制而成.如在釉里加入少量的铜、铁或其他金属,便会因金属的种类不同而出现特有的颜色.铅釉的烧成温度在700900左右.其特点为釉面光泽度强,硬度较低,化学稳定性差.出土的铅釉聊表面有时有一层银白色金属的物质,被称为“银釉“,这实际上是铅绿釉的一层半透明衣,是一层沉积物.当铅绿釉处于潮湿环境下,由于水和大气的作用,釉面受到轻微溶蚀,溶蚀下来的物质连同水中原有的可溶性盐类在一定条件下在釉层表面和裂缝中析出.但这层沉积物与釉面的接触不十分紧密,故水份仍能进入沉积物和釉面间的空隙,继续对釉面溶蚀,产生新的沉积物.如此反复,当积物达到一定厚度时,由于光线的干涉作用,就产生银色光泽.,后期的瓷器发展的影响,到了宋代，瓷器的生产迅猛发展，制陶业趋于没落，但是有些特殊的陶器品种仍然具有独特的魅力，如宋、辽三彩器和明、清至今的紫砂壶、琉璃、法花器及广东石湾的陶塑等，都是别具一格，倍受赞赏。,唐三彩的历史,唐三彩的生产已有1300多年的历史。它是在中国唐代贵族文化的最盛期（公元八世纪）专为贵族葬礼特制的一种彩陶。在唐代只存在一个短时期，所以现在发现的唐三彩成为稀世之珍。唐代是中国封建社会的鼎盛时期，经济上繁荣兴盛，文化艺术上群芳争艳，唐三彩就是这一时期产生的一种彩陶工艺品。它以造型生动逼真，色泽艳丽和富有生活气息而著称。现今所见的唐三彩陶器，大量的都出于盛唐时期，其烧制数量之多，质量之精，代表了唐三彩烧制的最高水平，然而从晚唐开始，唐三彩的制作逐渐走向衰败。,唐三彩的制作,唐三彩的制作工艺十分复杂。首先要将开采来的矿土经过挑选、舂捣、淘洗、沉淀、晾干后，用模具作成胎入窑烧制。唐三彩的烧制采用的是二次烧成法。从原料上来看，它的胎体是用白色的粘土制成，在窑内经过10001100摄氏度的素烧，将焙烧过的素胎经过冷却，用含有铜、铁、锰、钴等矿物作釉料着色剂，釉、里还加入铅作助熔剂，再施以配制好的各种釉料入窑釉烧，其烧成温度为850950摄氏度。釉色有绿（铜）、赭（铁）、蓝（钴）三色，故称“唐三彩”，其实几种釉色互相渗化，又产生许多新色，再加上年代久远，有些颜色变化，所以现在呈现出来的颜色不只三种，而是绚烂多彩、富丽堂皇。釉烧出来以后，有的人物需要再开脸，所谓的开脸就是人物的头部仿古产品是不上釉的，它要经过画眉、点唇、画头发。这么一个过程，然后这一件唐三彩的产品就算完成了。,唐三彩欣赏,宜兴紫砂陶生产始于北宋，盛于明清，是我国独特的陶瓷工艺品。素以制作技艺精湛，造型丰富多彩，色泽古雅淳朴而著称于世。早在1926年就获得美国费城国际博览会金质奖，984年紫砂精品荣获莱比锡国际博览会金质奖。紫砂陶的设计、制作依靠天然原料的特性，采用泥片镶接手工成型手法，造型浑厚，饱满又朴质，加上本身所具有的装饰性，及形体的变化和仿自然物体形象所采用堆、雕、捏、塑和镶嵌金银丝等装饰，达到美的意境，产生强烈的艺术感染力.紫砂陶器主要有壶、瓶、盆、鼎、餐具、文具、雕塑和其他陈设工艺品，品种2千余个。其间而以紫砂壶最具特色。紫砂壶造型美观大方，色泽淳朴，古色古香，不仅有卓越的工艺水平，而且有独特的实用功。,近代的紫砂陶,提梁壶（明代）,壶系宜兴窑产品。砂质，肝红色，质地较粗，壶面有缸坛飞釉。球腹，腹下部稍敛，平底，弯流，流与腹衔接处贴塑四瓣柿蒂形纹饰。圆角四棱的提梁近似桥形，转折处为倭角，后部有一栓绳系盖的小系。平盖，组件葫芦状，无子母口，盖内有“十”字形筋。整个壶造型严谨，做工规整。此壶从南京市中华门外马家山明代司礼太监吴经墓中出土，同出的砖刻墓志表明墓葬年份为明嘉靖十二年(1533年)。这是我国目前唯一有绝对纪年可考的嘉靖早年紫砂器。,紫砂原料，是颗粒较粗的陶土，它和景德镇、龙泉窑的瓷土同属于高岭-石英-云母类型。但含铁、硅量较高。从颜色上分主要有三种：一种呈紫红色和浅紫色，称作“紫砂泥”，肉眼可见含有云母微粒，烧成后呈紫黑色或紫棕色；一种呈灰白色或灰绿色，称作“绿泥”，烧成后呈浅灰色或灰黄色；还有一种呈红色，称作“红泥”，烧成后为灰黑色。利用这些陶土烧制出的器皿就是紫砂器。,石榴形小杯（清代）,泥质紫褐色中闪点点金星，俗称“桂花砂”。器形为半爿石榴，树枝形杯把，底部雕塑枝叶，杯把旁塑一蓓蕾。整个造型稳重协调。在蓓蕾与树枝中间藏有阳文篆书“陈鸣远”三字印。,印花小碟（明代）,小碟同时出土两件，形制大小及纹饰完全一致，唯颜色各异，一件朱泥制成，呈赭色，一件紫泥制成，呈深褐色。胎极薄，厚度为0.1cm。底内凸。制造工艺简练，先用手工捏塑成形，底部指纹清晰可见，然后模印花卉。出土于扬州城北公社卜西大队马庄小队。,圣思制桃形杯（清代）,杯以桃实半部为形，折枝作把，并以枝、叶、花为饰。杯下三足，亦由枝、叶及桃实构成。枝干中心触空，留下斑斑疤痕，形象逼真。泥质细净，色呈暗红。是宜兴紫砂器中极少见的珍品。有杯托，为近代名艺人裴石民所配。杯表镌有“阆苑花前是醉乡，拈翻王母九霞觞”诗句，款署“圣思”，钤“圣思氏”篆书阳文方印。,陶器历史的重点,从目前所知的考古材料来看，陶器中的精品：有旧石器时代晚期距今万多年的灰陶有多年前的磁山文化的红陶有多年的仰韶文化的彩陶有多年的大汶口的“蛋壳黑陶”有多年的商代白陶有多年的西周硬陶还有秦代的兵马俑汉代的釉陶唐代的唐三彩等现代作品,陶器不是中国”专利”,古代埃及、希腊、印度、波斯等国的人们也和我们的祖先一样，在辛勤的劳动中，也都在新石器时代开始出现制陶工艺了。其发展情况和我国的陶器工艺有些类似。陶器的发明并不是某一个地区或某一个部落古代先民的专利品，它是人类在长期的生活实践中，任何一个古代农业部落和人群，都能各