普通陶瓷材料

1、第四章 无机非金属材料 第一节 陶瓷概述 第二节第二节 普通陶瓷材料普通陶瓷材料 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 陶瓷的分类 n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）。 n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。 n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。 陶瓷的种类 普通陶瓷 n普通陶瓷是用黏土（Al2O32SiO2H2O）、长石（K2OAl2O36SiO2； Na2OAl2O36

2、SiO2）、石英（SiO2）为原料 n组织：主晶相：主晶相 莫来石莫来石2530% ， 次晶相次晶相 SiO2 ； 玻璃相玻璃相 3560% 气相气相 13% n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。 n缺点是强度较低，高温下玻璃相易软化。 n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。 普通陶瓷的生产工艺过程 n原料配制：黏土、石英、长石 n黏土 含水的铝硅酸盐（ Al2O32SiO2H2O ）， 是瓷坯中Al2O3的主要来源，也是烧成莫 来石（3Al2O32SiO2）的主要来源。 加水混合后，有很好的塑性，赋予

3、坯料 塑变或注浆成型的能力 原料配制 n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。 n长石架状硅酸盐结构的矿物的总称 钠长石（ Na2OAl2O36SiO2 ），钾长石（ K2OAl2O36SiO2 ）， 钙长石（ CaOAl2O32SiO2 ），钡长石（ BaOAl2O32SiO2 ） 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

4、瓷的玻璃基质 硅酸盐结构简介 n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 n每一个氧最多只能被两个SiO4四面体所共有 nSiO4四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 nSi-O-Si的结合键形成一折线，145 硅酸盐结构简介 n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 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 链状硅酸盐 链状硅酸盐 顽火辉石 （Mg2Si2O6）， 硅灰石 （Ca3Si3O9） 等

5、层状硅酸盐 粘土高岭土 Al2(OH)4/Si2O5、 滑石 Mg3(OH)2/Si4O10 等 层状硅酸盐 层状硅酸盐 骨架状硅酸盐 硅石（SiO2），长 石等 原料配制 n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、粉碎原料挑选、粉碎 精洗（去掉杂质）精洗（去掉杂质）配料（保证制品性配料（保证制品性 能）能）混合、磨细（达到一定粒度）混合、磨细（达到一定粒度）配制成配制成可塑泥料、 粉料或浆料 坯料成形 n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

6、、挤压或机械加工成 形 n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 n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）干燥、脱水（控制坯料水分） 炼坯、陈腐（去除空气）炼坯、陈腐（去除空气）上釉等工艺上釉等工艺 注浆成形法 模压成形法 生坯的干燥 n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 制品的烧成（sintering） n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

7、强度 n阶段一蒸发阶段（室温300C） 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 制品的烧成（sintering） n阶段二氧化物分解和晶型转化阶段 （300950C） 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） 石英晶型转变 制品的烧成（sintering） n阶段三玻化成瓷期（950C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

8、 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： 2232 950 232 322 2SiOSiOOAlSiOOAl C o 2232 1100 232 523 232 3SiOSiOOAlSiOOAl C o 制品的烧成（sintering） n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750350C 之间转化为固态玻璃 n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 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 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 普通陶瓷 n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。 n应用： 生活中常用的各类陶瓷制品；电瓷绝