陶瓷工艺学--9__显微结构与性质-09[1].10.ppt

1、第9章微观结构和性能，第1节陶瓷基体的微观结构微观结构是指在不同显微镜下观察到的材料的组织结构。微结构的尺寸范围从几纳米到0.1毫米，最小的结构尺寸大于单元尺寸(如果所研究的结构小于单元尺寸，则称为微结构)。陶瓷基体的微观结构是在各种显微镜下区分陶瓷材料中晶相的类型、数量、形状、大小、发展程度和几何分布。陶瓷材料的微观结构由不同的晶相、玻璃相和孔隙组成。一般来说，普通陶瓷的显微结构由以下组分组成：玻璃相(按体积计)40.65%，莫来石晶体100%，残余应时(包括应时)10%，以及少量气孔。晶相是决定陶瓷基本性能的主导相，其类型、发展状态、完整性、存在方式、晶体取向和晶体缺陷对陶瓷性能有影响。玻

2、璃相是陶瓷体内的低熔点组分，其粘度、数量、分布等也影响陶瓷材料的性能。孔隙(气相)在陶瓷材料中是不可避免的，它的存在方式、数量和分布也影响着陶瓷材料的性能。微观结构中各相的作用：1 .莫来石瓷胎中的莫来石分别由粘土和玻璃相沉淀而成。粘土骨料中形成的莫来石有两种类型，即发育不良的鳞片状莫来石和发育良好的人字形莫来石；玻璃相中沉淀的莫来石呈细针状，交织成网状，通常称为莫来石鸟巢。莫来石在瓷体内形成玻璃相骨架，骨架的强度可以明显改变玻璃相基体的强度。一般来说，希望瓷体中莫来石晶相的粒径均匀或有更多的网状莫来石。2.玻璃相一般来说，瓷坯中的玻璃相有以下三种成分：高硅玻璃相，被应时粒子包围，与应时熔合；

3、长石玻璃相，中间生长有交织的莫来石晶体；玻璃相充满了粘土碎片。玻璃相的高温粘度决定了瓷体在高温下抵抗变形的能力。钾长石玻璃相的高温粘度大于钠长石，其抗高温变形能力优于钠长石。玻璃相中的应时熔化越多，玻璃相在高温下的粘度越高，陶瓷体变形的可能性就越小。冷却后，玻璃相的机械强度对瓷体的机械强度起主要作用。玻璃相的网络结构越完整，瓷体的强度越高。相反，强度越低。玻璃相的量对陶瓷坯体的致密性起着重要的作用。如果玻璃相多，粘度适中，生坯致密性好，否则致密性差。应时瓷器中有两种应时水晶：残应时和方应时。剩余的应时是由应时原料与其它组分反应形成低共熔熔体并在熔体中高温熔化而留下的。方形应时的形成有两种形式：

4、一种是由应时粒子周围的富硅玻璃相析出的齿状二次应时；另一种是在干燥环境中由应时和无定形二氧化硅转化而来的应时。正常情况下，瓷坯中残留的应时量会大于应时。由于应时的热膨胀系数与玻璃体的热膨胀系数相差很大，冷却时瓷坯会产生应力，从而影响瓷坯的强度。合理的应时粒子可以大大提高瓷体的强度，而应时粒子可以提高瓷体的透明度和白度。4.瓷坯中气孔的数量、大小、形状、分布和位置对瓷坯的强度、透明度、密度、介电性能、导热性能、吸湿性能和膨胀性能都有明显的影响。一般来说，希望瓷体中的气孔数量尽可能小。陶瓷固有的物理和化学特性：吸水性、透气性、渗透性、抗冻性、吸湿性和膨胀性、光学第二节陶瓷性能：1。光泽度；3.半透

5、明性；4.透光率；5.白度；6.机械强度；7.表面硬度；8.热稳定性；吸湿和膨胀；本节主要介绍：1.光泽度；表面光泽是陶瓷产品表面的一个特征。不同的陶瓷对表面光泽有不同的要求。日用陶瓷、艺术陶瓷和卫生陶瓷通常需要更好的表面光泽，以提高陶瓷的外观质量和便于清洗。然而，室内和室外装饰陶瓷不应该太闪亮，甚至沉闷。未上釉的陶瓷制品表面粗糙，没有足够的光泽，所以所谓的陶瓷表面光泽通常是指上釉陶瓷的表面光泽。釉面光泽度一般用光电光泽度计测量，釉面镜面反射方向的反射光量用硒光电池测量，折射率nb=1.567的黑色玻璃反射光量设为100%。通过对比试验釉料和黑色玻璃的反射能力，得出釉料的光泽度。提高釉面光泽度

6、的方法有：提高釉面初始熔化温度；适当增加表面张力；加入废瓷粉；增加融化的量。2.半透明高级日用细瓷需要一定程度的半透明性。瓷胎的半透明性用半透明性来表示，半透明性通常用光电透射表来测量。影响瓷体半透明性的因素包括坯体中有色氧化物的种类和数量、瓷体的相组成、玻璃相的化学组成、晶体尺寸、瓷体厚度等。提高透明度的方法如下：1 .增加玻璃相：增加空白配方中熔剂原料和应时含量，相对减少粘土含量；提高烧制温度；延长保持时间；还原火焰用于增加高温熔体的表面张力。2.减少毛孔：选择杂质少的原料；塑料材料的强化时效和真空炼泥：灌浆材料应陈方，缓慢搅拌或真空脱气，以减少泥浆气体；适当提高烧制温度；应时研磨得很好。

7、3.调整玻璃相的折射率；3.透光色调由于不同种类、不同价态的彩色氧化物对可见光中的各种单色光有不同的吸收能力，所以瓷胎带具有不同的色调。例：中国北方的瓷器原料含高钛，所以瓷器的透明颜色是白色的黄色；南方瓷器区的铁含量很高，当瓷器在还原气氛中烧制时，是白色和绿色的。可以看出，瓷胎的透光颜色取决于原料中有色氧化物的种类和数量以及烧制时使用的气氛。4.白度白度取决于入射光在釉面上的漫反射强度。白度通常用白度计来测量。影响白度的主要因素是釉料的化学成分、坯体的颜色、烧成气氛、烧成温度等。提高白度的方法有：1)使用含铁、钛等着色成分较少的原料；2)选择原料；3)用还原火焰烧制钛含量极低的陶瓷材料；4)引

8、入少量的CoO制成高钛含量的陶瓷材料；5)引入一定量的滑石、磷酸盐矿物原料会削弱二氧化钛的显色性；6)使用乳白色釉料。机械强度提高釉料强度的有效方法是使釉料承受压应力，釉料承受压应力的能力是承受拉应力能力的几十倍。一般来说，釉料通过两种方法承受压应力：第一，通过调整釉料成分，釉料的热膨胀系数小于烧制后的坯体的热膨胀系数，并且坯体在冷却时比釉料收缩得更多，并且釉料承受压应力。第二，釉烧至成熟温度后，迅速冷却。结果，釉面层首先被冷却和固化，而内部仍处于塑性状态，内外温差大，外部收缩小，内部收缩大，导致釉面层上的压应力和釉面内层上的拉应力。苏尔它们都在静载荷下将一个坚硬的物体压入物体的表面，并且该表

9、面被压入凹面。物体的硬度用凹面单位面积的载荷或凹面单位对角线长度的载荷来表示。例如，在显微硬度法中，将磨至一定角度的金刚石作为压头，在显微镜下测量压痕的对角线长度(d)，硬度(HV)用单位长度的压头载荷(f)表示：HV=1.8544 (f/D2)，其中：HV维氏硬度，Mpa；f负载，n。压痕对角线长度，mm。流砂法属于摩擦损失法，也是耐磨性的一种表现。在这种方法中，标准研磨砂从一定高度落下(流速不变)，与被测物体表面摩擦(被测物体表面与水平面成45角)，然后材料表面的耐磨性用被测物体表面磨损的损失率表示。这种方法适用于建筑地砖和装饰砖。马登硬度法使用钻石划痕头。在压力下，刮擦头在样品表面移动(

10、刮擦)，并深入表面的下部。当刮擦头下降0.01毫米时，用刮擦头上的压力表示。钻石划痕的移动距离是指定的。第一次移动后，当刮擦头的深度小于0.01毫米时，增加刮擦头的负载，再次行走，直到菱形刮擦头的深度为0.01毫米。热稳定性热稳定性(抗热冲击性)是指陶瓷材料承受温度剧烈变化而不受损的能力。一般来说，陶瓷热稳定性的测试方法是将样品加热到一定温度，然后将其放入适当温度的水中。测定方法如下：1)根据试样在一定程度上开裂或损坏时所经历的热转变次数；2)在一定数量的热和冷转变之后机械强度降低的程度决定了热稳定性；3)裂纹出现时样品经历的最大冷热温差表明样品的热稳定性，温差越大，热稳定性越好。影响陶瓷热稳定性的主要因素包括导热系数、热膨胀系数和热容量等热参数，以及拉伸强度、弹性模量和体积密度等力学参数。8.当吸湿和可膨胀多孔陶瓷产品的基体暴露在潮湿空气中或直接在水中洗涤时，它将吸收水分并导致生坯膨胀。如果胎体表面上釉，釉面就会开裂。这种现象被称为吸湿膨胀或老化开裂或后期