华北理工矿物材料基础教案08陶瓷材料（一）

PAGEPAGE5课程名称：《矿物材料学基础》第8讲次本讲课程内容（或教材章节题目）第四章陶瓷材料第一节概述第二节原料第三节坯料的制备本讲课程目的要求及重点、难点：【目的要求】使同学们了解陶瓷材料的分类、陶瓷发展史，掌握陶瓷原料各自的用途及性能，坯料的制备工艺过程。【重点】陶瓷原料（石英、长石、粘土）的性能【难点】石英晶型的转变教学内容【本讲课程的引入】上节课我们讲了釉，这节课我们讲一下第四章——陶瓷材料。第五章陶瓷材料第一节概述一、定义：传统“陶瓷”一般为陶瓷、炻器和瓷器等以粘土为主要原料的制品的总称。二、分类三、陶瓷发展简史史前文化：仰韶文化——彩陶文化（彩陶片与石器共存），1921年于河南仰韶村出土。龙山文化——黑陶文化（黑陶与石器、骨器共存），1928年于山东历城县龙山镇出土殷商时期——白陶，有釉的陶器秦代——兵马俑砖瓦修建长城阿房宫东汉晚期——陶瓷工艺进步较快，浙江越窑已开始制作瓷胎致密、釉层较厚而光润美观的青瓷唐代——禁用铜器，陶瓷业有了较大发展，越窑的青瓷、邢窑的白瓷为鼎盛时期。唐三彩宋代五大名窑哥窑（章氏兄弟）龙泉窑：淡青色、炒米黄色、裂纹釉弟窑：青色、翠色、胎薄、纯翠如美玉汝窑（河南临汝县）：卵青色、器物通体有极细纹片定窑（河北曲阳）：白色为主，有刻花、印花装饰钧窑（河南禹县）：釉面色调种类较多。元代——青花瓷（钴）明代——工艺精，能烧制大型制品，“大龙缸”清代——釉上粉彩，各种低温、高温颜色釉，从事出口“洋瓷”制作。第二节原料一、石英瘠性材料，烧成中熔解在长石玻璃中，提高液相粘度，防止高温变形，冷却后在瓷坯中起骨架作用。1、不同晶型的迟缓转化（横向转化）迟钝型转变——不同晶型之间转化时体积变化较大，但转化进程迟缓，再加上液相的缓冲作用，固体膨胀应力对生产过程的危害不大。2、同一晶型亚态之间的迅速转化（纵向转化）快速型转变——同一晶型之间转化迅速，晶体表里瞬间发生，体积膨胀较小，但转化迅速，又是在干条件下进行转化，因而破坏性强，危害性大。石英玻璃——无定形石英硅砖——鳞石英陶瓷——熔融态石英和半安定方石英应用：A、利用它的加热膨胀作用，预先煅烧块状石英（1000℃），然后急冷，使组织破坏，利于粉碎。B、制品烧成和冷却时，处于晶型转化的温度阶段，应适当控制升温与冷却速度，保证制品安定不开裂。二、长石1、助熔作用在成瓷过程中，长石熔融形成乳白色的粘稠玻璃体，冷却后不再析晶，并能在高温下溶解一部分石英及高岭土分解产物，熔融后的高粘度玻璃可以起到高温胶结作用，促进成瓷反应，降低烧成温度。2、常用长石钾长石（K2O•Al2O3•6SiO2）：1130~1450℃，熔融物粘度↑，随温度变化慢，保证制品在高温下不易变形，易于控制和掌握。钠长石（Na2O•Al2O3•6SiO2）：1120~1250℃，熔融物粘度↓，随温度变化快，易引起制品高温下变形，不易于控制和掌握。钙长石（CaO•Al2O3•2SiO2）：1250~1550℃，使用较少。钡长石（BaO•Al2O3•2SiO2）：使用较少。3、长石使用的技术要求K2O+Na2O≥11%K2O:Na2O>3MgO+CaO≤1.5%Fe2O3<0.5%三、粘土1、主体化学成分是SiO2、Al2O3和H2O，结构属层状硅酸盐。粘土具有独特的可塑性与结合性，调水后成为软泥，给坯料塑性和注浆成型性能，烧后变得致密坚硬，保证干坯强度及烧后的各种性能，是成型的基础。2、类型A、高岭石类：高岭石、迪开石、珍珠陶土B、伊利石类：水白云母、绢云母C、蒙脱石类：蒙脱石、拜来石D、水铝英石类：不常用E、叶腊石类：寿山石、青田蜡石3、我国的粘土原料（资源丰富）A、东北地区——多硬质粘土——耐火材料B、河北、山东——焦宝石——铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料山西阳泉、大同粘土——铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料河南焦作粘土——铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料唐山古冶“紫木节”——铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料C、浙江、福建——叶腊石——陶瓷、耐火优质原料D、湖南醴陵——瓷土——优质陶瓷原料E、江西景德镇——制瓷原料丰富——高岭土瓷石（绢云母、石英）釉石（绢云母、石英、长石）四、伟晶花岗岩和霞石正长岩（长石代用品）以石英和长石为主要矿物组成1、伟晶花岗岩颗粒很粗的岩石（与细晶花岗岩相对应）长石60~70%，石英25~30%由于主要含有长石，可用来代替长石作为助熔剂。2、霞石正长岩（碱性岩）SiO2含量少，碱性成分多。由霞石、钠长石、钾长石、纹长石、云母及少量其他矿物，以长石为主，可用来代替长石作为助熔剂，Al2O3含量高，23%左右，成瓷机械强度大，烧成时不易坍塌。五、滑石与蛇纹石（镁的含水层状硅酸盐）1、滑石（3MgO•4SiO2•H2O）颜色：白色、淡绿、浅黄、浅灰珠乳光泽，有滑腻感、莫氏硬度为1用于制造各种滑石质瓷和釉2、蛇纹石（3MgO•2SiO2•2H2O）国内外尚无完整经验生产，邯郸陶研所研制成功。六、方解石与白云石（熔剂原料）1、方解石（CaCO3）助熔作用，缩短烧成时间，增加瓷器透光度，使坯釉结合牢固。我国方解石资源丰富，广泛用于陶瓷生产。2、白云石[CaMg(CO3)2]白云石用于降低烧成温度，促进石英的转化与莫来石的生成。七、骨灰与磷灰石（钙的磷酸盐）用于骨灰瓷的生产1、骨灰Ca3（PO4）2,少量CaCO3一般使用牛、猪、羊、鱼等动物的残骨或经骨胶厂提胶后的骨渣，在900℃以上高温煅烧后获得。2、磷灰石氟磷灰石Ca5（PO4）3F氯磷灰石Ca5（PO4）3Cl八、化工原材料第三节坯料的制备一、坯料的制备过程二、注浆法成型坯料要求：在含水量较低的情况下具有良好的流动性、悬浮性和稳定性，料浆中原料与水分均匀混合，料将有良好的渗透性。实现方法：调整坯料配方