设计材料与工艺课程 课件 第4章 陶瓷及其加工工艺

陶瓷CeramicsDepartmentofIndustrialDesigninNUAA南京航空航天大学工业设计系01020304陶瓷概述1.1陶瓷的定义1.2陶瓷的发展历史1.3陶瓷分类1.4设计常用的陶瓷材料陶瓷材料的基本特性2.1光学性质2.2力学性质2.3热稳定性2.4化学性质2.5气孔率和吸水率陶瓷的加工工艺3.1原料配制3.2成形3.3坯体干燥3.4坯胎装饰3.5上釉3.6窑炉烧结设计案例陶瓷概述目录01陶瓷概述SummaryofCeramics四/

陶瓷概述011.1陶瓷的定义传统上，陶瓷的概念是指所有以黏土为主要原料与其他天然矿物原料经过适当的配比、粉碎、成型并在高温焙烧情况下经过一系列的物理化学反应后，形成的坚硬物质。如我们常见的日用陶瓷制品、建筑陶瓷等，亦称为传统陶瓷。随着科学技术的发展和社会文明的进步，广义的陶瓷概念已是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品陶瓷材料由传统的黏土硅酸盐材料，逐渐向碳化物、氮化物、硼化物过渡，以获得更为优异的理化性能。四/

陶瓷概述01陶瓷材料是人类最早利用的非天然材料。陶瓷这一古老的人造材料，以其优异的物理化学性能、自始至终伴随着人类社会的繁衍、生产力水平的进步和产品设计理念的日益发展而提升。1.2陶瓷的发展历史四/

陶瓷概述011.1陶瓷的发展历史泥片贴筑法泥条盘筑法轮制成型四/

陶瓷概述011.2陶瓷的发展历史技术名称技术特征考古遗存贴敷模制法泥片贴筑法具有泥片粘合的层理与陶片层理剥落现象河姆渡文化裴李岗文化泥条盘筑法将拌制好的粘土搓成泥条，从器底起依次将泥条盘筑成器壁直至器口，再用泥浆胶合成器红山文化大汶口文化轮制成型借助于陶车对陶坯进行修整。轮制陶器要求坯泥品质均匀、细腻，具有相当的湿强度龙山文化二里头文化四/

陶瓷概述011.2陶瓷的发展历史商代中期，陶和瓷出现分野。瓷器烧制的三个基本条件：1、原料的选择加工，主要表现在AL2O3的提高和Fe2O3的降低，胎质呈白色；2、1200以上的高温烧成，胎质烧结致密，不惜水分，敲击有清脆的金石声；3、器表有高温下烧成的釉，胎釉结合牢固，厚薄均匀。四/

陶瓷概述011.2陶瓷的发展历史四/

陶瓷概述011.2陶瓷的发展历史四/

陶瓷概述011.2陶瓷的发展历史东汉晚期成功生产出真正的瓷器制品——青釉瓷和黑釉瓷四/

陶瓷概述01隋唐时期是我国瓷器发展史上长足发展的时期。在学术界通常用“南青北白”来概括唐代制瓷业的发展特征。南方地区则以烧制青瓷出名，越窑青瓷“如冰似玉”，北方地区“邢窑”以白瓷著称有“类银似雪”之称。1.2陶瓷的发展历史四/

陶瓷概述01宋代陶瓷造型简单、优美，器型比例尺度恰当，减一分则短，增一分则长，达到十分完美的地步。宋代是陶瓷技艺的繁荣时期，以高度发展的单色釉著称于世。

1.2陶瓷的发展历史四/

陶瓷概述011.2陶瓷的发展历史汝窑玉壶春瓶宋代五大名窑：官窑、定窑、哥窑、汝窑和钧窑被陶瓷界俗称为宋代五大名窑。定窑刻花纹尊官窑弦纹瓶鈞窑玫瑰紫釉菱花式花盆托哥窑八角茶碗四/

陶瓷概述01元朝时，瓷器生产除保持一些传统品种的制作外，还使历史上已经萌芽的某些品种走向成熟，并创新出一些令人赏心悦日的品种。其最突出的是青花、釉里红的正式烧制成功，把中国传统绘画技法与制瓷工艺结合起来，使具有浓郁中国风格的釉下彩瓷器发展到一个新的阶段。这里所说的“青花”，是指应用钴料在瓷胎上绘画，然后上透明釉，在高温下一次烧成，呈现出蓝色花纹的釉下彩瓷器。1.2陶瓷的发展历史青花缠枝牡丹纹梅瓶四/

陶瓷概述01“釉里红”作为釉下彩的一种表现枝法则是指以铜红料在胎上绘画纹饰后，罩以透明釉，在高温还原焰环境中烧成，使釉下呈现红色花纹的瓷器。1.2陶瓷的发展历史釉里红彩斑塑晰纹高足杯（元）釉里红花卉大碗（明、洪武）四/

陶瓷概述01明代景德镇官窑（4%出品率）1.2陶瓷的发展历史青花把莲纹盘苏泥勃青1、苏泥勃青料在呈色方面的基本色调为色泽靛兰、绚丽浓艳，但也还有一种发色是兰中泛紫，表现出一种明显的紫罗兰色。2、晕散的特征3、色阶，观察由苏泥勃青料绘制瓷画，我们还会发现苏料的另一个区别于其它青料的特点，就是有深浅、浓淡不一的特征四/

陶瓷概述01明成化年间的官窑，以生产斗彩瓷著称于世，斗彩又称逗彩，是釉下青花和釉上彩色相结合的一种彩瓷工艺。其法是在胎上先用“苏泥勃青”青花釉料画出部分花纹，而后在釉上与之相适应地加以彩绘，使青花与彩绘形成变化统一的装饰效果。1.2陶瓷的发展历史斗彩鸡缸杯四/

陶瓷概述01在陶器的制造方面，明代最突出的成就是紫砂器。紫砂器是用一种质地细腻，含铁量高的特殊陶土制成的无釉细陶器，呈赤褐、淡黄或紫黑两色，这种陶器虽始于宋代，但到明代中期才开始盛行。1.2陶瓷的发展历史南瓜壶四/

陶瓷概述011.2陶瓷的发展历史康熙郎窑红釉胆式瓶康熙珐琅彩花卉纹碗雍正粉彩团蝶纹碗四/

陶瓷概述011.2陶瓷的发展历史乾隆粉彩镂空转颈瓶乾隆“瓷母”四/

陶瓷概述011.2陶瓷的发展历史中国是世界陶瓷制造中心和陶瓷生产大国，年产量和出口量居世界首位。全国已形成广东佛山建筑陶瓷生产基地，广东潮州日用、卫生、艺术陶瓷生产基地，河北唐山、山东淄博、湖南醴陵、广西北流、福建德化等日用陶瓷生产基地及江西景德镇艺术陶瓷生产基地，行业发展呈区域化、分工化、同类型产品生产聚集化的特点。四/

陶瓷概述011.2陶瓷的发展历史新型陶瓷在近年来得到长足的进步，不同的结构陶瓷和功能陶瓷，一系列优越的机械性能、热性能、电性能、磁性能、化学和生物性能，都为其应用提供了广阔的空间。因此新型陶瓷的应用范围是传统陶瓷所远远不能相比的，新型陶瓷又称为特种陶瓷或精密陶瓷。知识点1中国古代陶瓷制作工艺点击添加相关标题文字知识点01四/

陶瓷概述思考题：1、试分析理解古代三种成型方法的优缺点。?THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市秦淮区御道街29号3栋204室南京市江宁区将军路29号3栋5楼01陶瓷概述SummaryofCeramics四/

陶瓷概述011.3陶瓷分类陶器和瓷器的主要区别表现在：

（1）陶器的胎料是普通的粘土，瓷器的胎料则是瓷土，即高岭土（因最早发现于江西景德镇东乡高岭村而行名）；

（2）陶胎含铁量一般在3%以上，瓷胎含铁量一般在3%以下；

（3）陶器的烧成温度一般在900℃左右,瓷器则需要1300℃的高温才能烧成;

(4)陶器多不施釉或施低温釉,瓷器则多施釉；

(5)陶器胎质粗疏，断面吸水率高。瓷器经过高温焙烧，胎质坚固致密，断面基本不吸水，敲击时会发出铿锵的金属声响。四/

陶瓷概述011.3陶瓷分类四/

陶瓷概述011.3陶瓷分类四/

陶瓷概述011.4设计常用的陶瓷材料1.4.1传统陶瓷建筑陶瓷卫浴陶瓷艺术陶瓷园林陶瓷日用陶瓷四/

陶瓷概述011.4设计常用的陶瓷材料1.4.1传统陶瓷建筑陶瓷卫浴陶瓷艺术陶瓷园林陶瓷日用陶瓷四/

陶瓷概述011.4.1传统陶瓷建筑陶瓷卫浴陶瓷艺术陶瓷园林陶瓷日用陶瓷1.4设计常用的陶瓷材料四/

陶瓷概述011.4.1传统陶瓷建筑陶瓷卫浴陶瓷艺术陶瓷园林陶瓷日用陶瓷1.4设计常用的陶瓷材料四/

陶瓷概述011.4设计常用的陶瓷材料1.4.1传统陶瓷建筑陶瓷卫浴陶瓷艺术陶瓷园林陶瓷日用陶瓷四/

陶瓷概述01特种陶瓷特种陶瓷则是采用人工合成的高纯度无机化合物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能，因此新型陶瓷的应用范围是传统陶瓷所远远不能相比的。特种陶瓷又称为新型陶瓷或现代陶瓷。1.4设计常用的陶瓷材料四/

陶瓷概述011.4.2特种陶瓷（现代陶瓷）结构陶瓷是一种发挥其机械、热、化学等性能的新型陶瓷材料。同金属材料相比，陶瓷的最大优点是优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小（约为金属的1/3），因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料根本无法胜任的场合，如发动机气缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。1.4设计常用的陶瓷材料氮化硅轴承:耐磨、光滑四/

陶瓷概述011.4设计常用的陶瓷材料氧化锆:刀具、活塞、轴承产品等1.4.2特种陶瓷（现代陶瓷）结构陶瓷氧化铝陶瓷（人造刚玉）是一种极有前途的高温结构材料。它的熔点很高，可作高级耐火材料，如坩埚、高温炉管等四/

陶瓷概述011.4设计常用的陶瓷材料碳化硅磨刀石1.4.2特种陶瓷（现代陶瓷）结构陶瓷氮化硼四/

陶瓷概述011.4设计常用的陶瓷材料1.4.2特种陶瓷（现代陶瓷）结构陶瓷氮化硅一种超硬物质，密度小、本身具有润滑性，并且耐磨损，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强；高温时也能抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000摄氏度以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。氮化硅具有如此良好的特性，人们常常用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。四/

陶瓷概述011.4设计常用的陶瓷材料1.4.2特种陶瓷（现代陶瓷）功能陶瓷是利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷作为功能材料用来制造功能器件，主要利用其物理性能如电磁性能、热性能、光性能、生物性能等。瓷片电容结构介电陶瓷四/

陶瓷概述011.4设计常用的陶瓷材料1.4.2特种陶瓷（现代陶瓷）功能陶瓷压电陶瓷四/

陶瓷概述011.4设计常用的陶瓷材料1.4.2特种陶瓷（现代陶瓷）功能陶瓷半导体陶瓷：半导体陶瓷的电导率因外界条件（温度、光照、电场、气氛和温度等）的变化而发生显著的变化，因此可以将外界环境的物理量变化转变为电信号，制成各种用途的敏感元件。（热敏、湿敏、气敏、光敏）四/

陶瓷概述011.4设计常用的陶瓷材料1.4.2特种陶瓷（现代陶瓷）功能陶瓷生物陶瓷知识点1陶与瓷的区别知识点2了解结构陶瓷，功能陶瓷的一般应用点击添加相关标题文字知识点01四/

陶瓷概述思考题：1、陶器和瓷器的主要区别在哪里？在视觉感受上有何区别？?案例：了解小米MIX2外壳的材料，及其相关特点THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市秦淮区御道街29号3栋204室南京市江宁区将军路29号3栋5楼02陶瓷材料的基本特性BasicPropertiesofCeramicMaterials022.1光学性质四/

陶瓷材料的基本特性①白度②透光度③光泽度白度指陶瓷材料对白色光的反射能力。它是以45度角投射到陶瓷试件表面上的白光反射强度与化学纯硫酸钡样片(白度作100％)的比较而得。绝大部分瓷器在外观色泽上均采用纯正的白色(色度应不低于70％)。022.1光学性质四/

陶瓷材料的基本特性①白度

②透光度③光泽度透光度指瓷器允许可见光透过的程度，常用透过瓷片的光强度与入射在瓷片上的光强度之比来表示。透光度与瓷片厚度、配料组成、原料纯度、坯料细度、烧成温度以及瓷坯的显微结构有关。02①白度②透光度③光泽度

2.1光学性质四/

陶瓷材料的基本特性光泽度指瓷器表面对可见光的反射能力。光泽度决定于瓷器表面的平坦与光滑程度。当釉面平整光滑，无缺陷时，光泽度就高，反之，釉面粗糙有桔皮、针孔等缺陷，光泽度则下降。02陶瓷材料最突出的缺点是脆性。在静态负荷下，抗压强度很高，但稍受外力冲击便发生脆裂2.2力学性质四/

陶瓷材料的基本特性02陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上），且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料，陶瓷还是良好的隔热材料。同时陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。2.3热稳定性四/

陶瓷材料的基本特性-250~3000摄氏度02陶瓷材料为良好的耐酸材料，能耐无机酸和有机酸及盐的侵蚀，但抵抗碱的侵蚀能力较弱。2.4化学性质四/

陶瓷材料的基本特性耐酸陶瓷工业泵02气孔率指陶瓷制品所含气孔的体积与制品总体积的百分比。气孔率的高低和密度的大小是鉴别和区分各类陶瓷的重要标志。吸水率则反映陶瓷制品烧结后的致密程度。陶瓷的总气孔率如下：硬质瓷2—6.4%，精陶12-30%，细炻器4-8%，彩陶12.5—38%。

2.5气孔率和吸水率四/

陶瓷材料的基本特性​双气孔结构:链状气孔群和团粒结构微细气孔越宿不馊02与金属材料相比较，大多数陶瓷的硬度高，性脆，几乎没有塑性，抗拉强度低，抗压强度高。陶瓷材料熔点高，抗蠕变能力强，热硬度可达1000摄氏度，但陶瓷承受温度快速变化的能力差，在温度剧变时会开裂。陶瓷材料的化学稳定性很高，有良好的抗氧化能力，能抵抗强腐蚀介质、高温的共同作用。大多数陶瓷是电绝缘材料，功能陶瓷材料具有光、电、磁、声等特殊性能。四/

陶瓷材料的基本特性知识点1陶瓷的基本性质点击添加相关标题文字知识点四/

陶瓷材料的基本特性02思考题：1、陶瓷材料在特性上有哪些优点和缺点？我们在设计中应如何利用其优点，同时避免陶瓷材料特性上的不足？?THANKS南京航空航天大学工业设计系南京市秦淮区御道街29号3栋204室南京市江宁区将军路29号3栋5楼03陶瓷的加工工艺ProcessingTechnologyofCeramics03四/

陶瓷的加工工艺陶瓷加工流程主要分为原料配制、坯料成型、坯体干燥、坯胎装饰、上釉和窑炉烧结03陶瓷原料基本可分为两类：一类为可塑性原料，主要是指粘土类天然矿物，包括高岭土、多水高岭土及作为增塑剂的膨润土等，它们在坯料中起塑化和粘结作用，赋予坯料以塑性与注浆成形性能，保证干坯强度及烧后的各种使用性能，如机械强度、热稳定性和化学稳定性等。另一类是无可塑性原料，其中石英属于瘠性原料，可降低坯料的粘性，烧成时部分石英溶解在长石玻璃中，提高液相粘度，防止高温变形，冷却后在瓷坯中起骨架作用，防止坯体收缩时开裂变形，能增加制品的密实性和强度。3.1原料配制四/

陶瓷的加工工艺033.1原料配制四/

陶瓷的加工工艺练泥：捣碎、粉末、淘洗、去杂质、沉淀原料制备要求：各组成成分充分混合均匀，颗粒细度应达到规定技术要求，尽可能无气泡。03将配制好的坯料制作成为预定的形状，以体现陶瓷产品的使用与审美功能，这个赋形工序即为成形。日用陶瓷产品的种类很多，坯料的性能各不相同，所使用的成形方法也是多种多样的。最基本的成形方法，可以分为三大类：可塑法、注浆法和干压法。尤其以前两类最为普遍。3.2坯料成型四/

陶瓷的加工工艺拉坯033.2坯料成型四/

陶瓷的加工工艺旋压滚压旋压成形是将泥料掼入旋坯机上旋转着的石膏模中，再利用样板刀的挤压力和刮削作用将坯泥成形于模型工作面上。如图所示，依据石膏模型内壁为工作面，赋予坯体下部和底部形状。由此两相配合，就成就一个坯体。型刀与模型工作面之间的距离就是毛坯的厚度。滚压成型，下面阴模跟旋压成型差不多，只是上面的阳模用滚动挤压的方式，将坯泥成型与模具上。033.2坯料成型四/

陶瓷的加工工艺注浆成形，这是陶瓷成形中的一种基本方法，即将制备好的坯料泥浆注入多孔性模型内，由于多孔性模型的吸水性，泥浆在贴近模壁的一层被模子吸水而形成一均匀的泥层；随时间的延长，当泥层厚度达到所需尺寸时，可将多余的泥浆倒出，留在模型内的泥层继续脱水、收缩、并与模型脱离，出模后即得制品生坯。03

成型后的各种坯体，四般都含有较高的水分，没有足够的强度来承受搬运或再加工过程中的压力与振动，容易发生变形