无机非金属材料工学(陶瓷

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1、第三篇陶瓷工艺学第一章引言一、概念和分类1．概念：广义无机非金属固体材料制品的统称。狭义固体原料经成型、煅烧而制成的制品。普通陶瓷（传统陶瓷）：以粘土及其它天然矿物（长石、石英等）为原料经粉碎、成型、焙烧等工艺过程而制得的制品。2．分类：陶瓷按用途分为：传统陶瓷（普通陶瓷）和新型陶瓷（特种陶瓷、精密陶瓷），而传统陶瓷又分为日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化学陶瓷、化工陶瓷等；新型陶瓷又分为结构陶瓷（机械和热性能为主）和功能陶瓷（电、磁、光、生化、核能等）。2．分类：陶瓷按性能分为：拓器、陶器和瓷器。性能见P21

2、3表3-1-2和3-1-3。陶瓷按成分分为：氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅酸盐陶瓷、钛酸盐陶瓷、磷酸盐陶瓷、金属陶瓷等。特种陶瓷的性能及用途，见教材P213表3-3-1。表3-3-1特种陶瓷的性能及用途性能材料应用高绝缘性介电性导电性压电性热释电性软磁性硬磁性半导体性离子导电性电子发射性荧光性透光性偏光性光反射性红外反射性红外透射性光导性生物化学功能研磨性切削性强度功能润滑功能耐热性绝热性导热性核功能性Ai2O3、BeO、C（人造金刚石）BaTiO3SiC、MoSi2P（Zr，Ti）O3（定向薄膜）S

3、iO2（单晶薄片）P（Zr，Ti）O3（Zn，Mn，Fe）2O4；γ-Fe3O4SrO·6Fe2O3SnO2过度金属氧化物ZnO-Bi2O3BaTiO3β-Ai2O3稳定性ZrO2LaB6Y2O3，S：EuAi2O3、SnO2（涂布膜）PLZTTiNSnO2（涂膜）ZnS、MgOSiO2（高纯纤维）Ai2O3、Ca5（F，Cl）P3O12SiO2（孔径控制多孔体）Ai2O3、B4C、人造金刚石（粉体）C-BN、TiC、WC、TiCSi3N4、SiCC、MoSi2、h-BNAi2O3、ThO2K2O·nTiO2

4、，CaO·SiO2Be、C、SiCUO2C（石墨）、BeOB4C基板电容器发热器震荡元件、点火元件、压电变换器时钟震荡元件红外线检测元件磁带磁铁、可塑性磁铁气体传感器热敏电阻电压性稳定元件，非线形电阻自控电阻发热元件NaS电池氧敏感元件电子枪用热阴极荧光体高压钠灯、防雾玻璃偏光学元件太阳能聚光器省能源窗玻璃导弹光导纤维人工骨、齿固定化酵素载体研磨材料切削工具发动机材料润滑剂耐热结构材料绝缘材料基板核燃料减速剂控制棒材料二、我国陶瓷工业的发展概况China，瓷器，世界供认是我国最早发明。8000年前，生产陶器；

5、3000年前，生产瓷器（上釉），我国最早东汉时期陶瓷普及，唐三彩世界文明。景德镇陶瓷从古至今享誉很好，但建筑陶瓷在我国发展相对落后。第一章普通陶瓷原料及作用第一节粘土一、粘土定义具有可塑性且粒度小于几微米的矿物。或粒度小于几微米的层状硅酸盐矿物。二、粘土的分类高岭土、膨润土、伊利石、叶腊石、铝矾土等。三、粘土组成化学组成：SiO2、Al2O3为主，少量其它氧化物（K2O、Na2O、Fe2O3、MgO、CaO等）矿物组成：高岭石、蒙脱石、伊利石等。含少量长石、石英等碎屑矿物。颗粒组成：碎屑颗粒一般较大，粘土颗粒

6、一般较小，小于2微米的颗粒多为粘土矿物。四、粘土的工艺性质1．可塑性和结合性（粘结剂）；2．离子交换性（脱色、过滤、填料等）；3．触变性，即泥料放置一段时间后，在维持原有水分的情况下会出现变稠和固化现象；4．膨化性，即吸水膨胀性；5．收缩性，干燥收缩和焙烧收缩；6．烧结温度与烧结范围五、陶瓷中粘土的作用粘土在陶瓷中起粘结作用。第二节石英一、种类和性质1．种类：脉石英、石英砂岩、石英岩（变质）、石英砂；2．性质：以SiO2为主，其他杂质很少。二、石英的相变三、石英的作用1．加快干燥；2．减小坯体变形；3．增加机

7、械强度；4．提高耐磨、抗腐性。第三节长石一、种类钾长石、斜长石二、作用1．助溶；2．提高机械强度和化学稳定性3．提高透光度。三、代用原料花岗伟晶岩、霞石正长岩、透辉石、硅绘事等。第四节其它原料一、碳酸盐方解石、白云石、菱镁矿。高温下起溶剂作用。二、滑石釉料和滑石质陶瓷三、硅灰石助溶作用四、透辉石和透闪石助溶作用第三章普通陶瓷的配料和计算第一节配料依据1．弄清各原料在陶瓷中的作用；2．坯料和釉料组成满足产品的物化性质；包括：收缩率、吸水率、热震性、平整性、光滑性和抗腐性等。3．配方应满足生产工艺设备条件；温度、

8、压力、气氛等。4．经济、合理；5．借鉴成熟的配方。第二节坯、釉料表示方法一、实际配料比表示根据实际原料的种类和比例来表示。二、矿物组成表示根据各种原料的化学组成换算成长石、石英、黏土的比例。三、化学组成表示以各种氧化物的质量百分比来表示。四、实验公式（塞格尔式）表示四、实验公式（塞格尔式）表示以碱性、中性、酸性氧化物的顺序列出。坯式是以中性氧化物（R2O3）的mol数为1，计算其它化合物的摩尔数。釉