实验九 陶瓷材料烧结实用工艺实验.doc

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1、实验九陶瓷材料烧结工艺实验：许航学号：141190093：王颖婷学号：141190083系别：材料科学与工程系专业：材料物理组号：A9实验时间：5月11号1实验目的1）掌握陶瓷主要制备工艺的原理、方法与一定的操作技能。2）通过实验了解陶瓷产品的设计程序与工艺过程。3）掌握制备陶瓷材料的典型工艺流程，包括配方计算、称量、混料、筛分、造粒、成型、排塑、烧结、加工、性能测试等4）利用实验找出材料的最优烧结工艺，包括烧结温度和烧结时间5）了解压敏陶瓷等功能陶瓷的制备和性能检测2实验背景知识2.1陶瓷陶瓷（ceramics）是我们日常生活接触较多，在国民经济中有许多重要应用的无

2、机非金属材料之一。传统概念的陶瓷是指所有以粘土为主要原料，并与其他矿物原料经过破碎混和成型烧成等过程而制得的制品,主要是常见的日用陶瓷、建筑卫生陶瓷等普通陶瓷(ordinaryceramics)。随着社会的发展，出现了一类性能特殊，在电子、航空、生物医学等领域有广泛用途的陶瓷材料，称之为特种陶瓷(speciealceramics)。所有的陶瓷（材料及其制品）都有其特定的性能要求。如：日用餐具要有一定的强度（strength）、白度（whiteness）、抗热冲击性（热稳定性）；对于电瓷有强度和介电性能要求；而特种陶瓷对性能及其热稳定性要求更高。陶瓷的性能一方面受到其本

3、征物理量（如热稳定系数、电阻率、弹性模量等）的影响，同时又与其显微结构密切相关。而决定显微结构和本征物理量的是陶瓷的组成及其加工工艺过程。其中陶瓷组成对显微结构、性能起决定作用。2.2陶瓷材料制备工艺陶瓷材料制备的一般工艺流程如图1所示。图1.陶瓷材料制备的一般工艺流程2.2.1配方设计陶瓷坯料（bodymaterial）一般是由几种不同的原料配制而成。性能不同的陶瓷产品，其所用原料的种类和配比不同，也即所谓坯料组成或配方不同。陶瓷成分设计原则有：1）根据科研需要或用户的要求确定产品（充分考虑产品的物理化学性能和实用性能要求）；2）参考前人的经验和数据；3）了解各种原

4、料对产品性质的影响；4）应满足生产工艺的要求；5）了解原料的品位、来源和到厂价格。陶瓷坯体组成的表示方法可分为4种：1）配料量表示法配料量表示法也称配料比表示法，是生产中常用的方法。它直接列出所用原料的名称和质量比（各种原料质量比之和应为100）。这种方法便于工厂计量配料，直观方便。2)化学组成表示法即用坯料中各种化学组分所占质量百分数来表示坯料组成。其优点是可以根据坯料中化学成分的多少来推断或比较坯体的某些性能。3)示性矿物组成表示法普通陶瓷坯体一般是由粘土、石英及熔剂类矿物原料组成。用这三类矿物的百分含量可表示坯料的组成，这样的表示方法叫示性矿物表示法。它有助于了

5、解坯料的一些工艺性能，比如烧成性能等。4)实验式表示法实验式表示法也称坯式表示法，它是采用各种氧化物摩尔数来表示坯料组成的一种方法，将坯料中的氧化物分为碱性、中性和酸性氧化物，并计算出其摩尔数后按比例排列。坯式是陶瓷理论研究中常用的方法，它可以明显地表示出各组分之间的数量关系，进而分析坯料的性能。实际工作中，往往是同时用两种或两种以上的方法表示组成。2.2.2研磨与筛分对原料进行研磨的目的主要有两个：（1）使物料粉碎至一定的细度；（2）使各种原料相互混合均匀。陶瓷成形所用的粉料要有一定的粒度、颗粒分布围的要求，粒度过小，则不易排气、压实，易出现分层现象；同时还要求颗粒

6、分布围要窄，否则也不易压实，同时还会影响产品的强度。陶瓷工业生产中普遍采用的球磨机来进行陶瓷原料的研磨。球磨主要是靠装一定研磨体的旋转筒体来工作的。当筒体旋转时带动研磨体旋转，靠离心力和摩擦力的作用，将研磨体带到一定高度。当离心力小于其自身重量时，研磨体落下，冲击下部研磨体及筒壁，而介于其间的粉料便受到冲击和研磨，故球磨机对粉料的作用可分成两个部分：（1）研磨体之间和研磨体与筒体之间的研磨作用；（2）研磨体下落时的冲击作用。为提高球磨机的粉碎效率，主要应考虑以下几个影响因素：1、球磨机转速。当转速太快时，离心力大，研磨体附在筒壁上与筒壁同步旋转，失去研磨和冲击作用。当

7、转速太慢时，离心力太小，研磨体升不高就滑落下来，没有冲击能力。只有转速适当时，磨机才具有最大的研磨和冲击作用，产生最大的粉碎效果。合适的转速与球磨机的径、衬、研磨体种类、粉料性质、装料量、研磨介质含量等有关系。2、研磨体的比重、大小和形状。应根据粉料性质和粒度要求全面考虑，研磨体比重大可以提高研磨效率，而且直径一般为筒体直径的1/20，且应大、中、小搭配，以增加研磨接触面积。圆柱状和扁平状研磨体因其接触面积大，研磨作用强，而圆球状研磨体的冲击力较集中。3、料、球、水的比例。球磨机筒体的容积是固定的。原料、磨球（研磨体）和水（研磨介质）的装载比例会影响