陶瓷材料1028 - 图文(3)

? 4FeCO3 → 2Fe2O3+3CO2 ↑ 800~1000 ℃ ? MgCO3.CaCO3 → CaO+MgO+CO2 ↑ 730~950 ℃ 碳素、有机物和硫化物的氧化

? 氧化反应和反应温度如下：

? C有机物+O2 →CO2 ↑ 350 ℃以上 ? C碳素+O2 → CO2 ↑ 600 ℃ ? FeS2+O2 → Fe+SO2 ↑ 350-450 ℃ ? 4FeS+7O2 → 2Fe2O3+4SO2 ↑ 500-800 ℃ 石英的晶型转变和少量液相的形成

? 石英在573 ℃的晶型转变（β-石英→ α石英），伴有0.82%的体膨胀。

? 在K2O-Al2O3-SiO2系统中，在920 ℃就会出现少量液相，它的形成可起到黏结颗

粒的作用，使坯体的机械强度增加。

3、玻化成瓷期（950 ℃ -烧成温度）

（1）在1020 ℃前继续氧化分解反应，排除残留结构水 坯体在氧化分解期的氧化反应实际上是不完全的，由于水气及其他气体的急剧排除，在坯体周围有一层气膜，妨碍氧气继续向坯体内部渗透，从而使坯体气孔中的沉碳难以烧尽。800 ℃以前水分排除3/4，1000 ℃以上能排除。 （2）硫酸盐的分解和氧化铁的还原与分解

此阶段的烧成气氛对坯体的化学反应影响极大。在氧化气氛中，硫酸盐与高价铁的分解往往推迟到1300 ℃以后进行。具体情况如下： MgSO4→MgO+SO3↑ 900℃以上

还原焰下 CaSO4→CaO+SO3↑ 1250-1370℃

1080～1100 ℃Na2SO4→Na2O+SO3↑ 1200-1370℃

Fe2O3 →FeO+O2 ↑ 1250-1370℃

Fe2O3+CO →FeO+CO2↑1000～1100℃ 还原焰 （3）形成大量液相和莫来石晶相

长石—石英—高岭土三组分瓷，随着温度的升高，高岭石在925 ℃左右经过放热反应，生成铝硅尖晶石开始转化为莫来石（3Al2O3?2SiO2），非晶态二氧化硅转化为方石英。

长石约在1170 ℃开始分解，析出白榴石并生成液相。在高岭土和长石组成的二组分混合物中，约在1000 ℃莫来石开始形成。 首先是在高岭土的残骸上，由于比较活泼的钾、钠离子的侵入形成少量溶质而促使莫来石的生成。另一方面，由于K2O与Na2O含量降低，长石熔体组成向莫来石区析出方向变化，导致长石熔体中形成细小的针状莫来石。这两种莫来石有明显的区别，由高岭石分解物形成的粒状或鳞片状莫来石成为一次莫来石；由长石熔体形成的针状莫来石称为二次莫来石。

（4）石英溶解、莫来石重结晶和坯体烧结及坯釉中间层形成

在1200 ℃以后，随着温度的升高，石英的溶解度迅速增大。石英含量降低，从而熔体的成分不断变化。这种高硅质熔体将细小针状莫来石溶解，高温时粒状和片状莫来石也受到强烈的侵蚀。若铁含量较高，碱性氧化物与则低价铁、石英等将形成更多的低共熔物，使坯体中液相量大为增加。坯体中各成分发生反应，釉中各成分发生反应，坯釉接触面也发生物理和化学反应形成坯釉中间层。物理变化就是坯体气孔率迅速下降，力学性能提高，具有光泽和半透明感。大量液相对坯体的成瓷作用表现在两个方面：一方面促使晶体发生重结晶。由于细晶溶解度大于粗晶，因而小晶体溶解后就向大晶粒上沉积，导致大晶粒尺寸进一步长大。 另一方面液相起着致密化的作用。由于表面张力的拉紧作用，使它能填充颗粒间隙，促使固体颗粒相互靠拢。最终使莫来石、残余石英与瓷坯中的其他组分彼此合成整体，组成致密的具有较高机械强度的瓷坯。 4、冷却阶段

冷却初期，即由烧成温度冷却至800 ℃ ，这是冷却过程的重要阶段。 冷却过慢主要变化：黏度不断增大，细晶减少粗晶增多，结构不均匀，导致机械性能下降; 釉层细晶失透；低价铁重新氧化。冷却中期，由800-400 ℃ ，这是冷却的最危险的阶段。 主要变化，由塑性变为固态。残余石英的晶型转变（573 ℃ ），在573℃α-石英转变为β-石英，体积收缩0.82%。必须缓慢。冷却过快：产生较大的结构应力; 内部和表面出现较大的热应力。冷却后期400 ℃ -室温。针对陶和瓷采取不同降温措施。瓷器中不会有方石英出现，冷却时因熔体粘度增大抑制了晶芽的形成，而且高温熔体中硅量并未达到饱和，因此一般陶瓷在冷却阶段不会有方石英新相析出。 陶炻质坯体中，由于液相数量少，可能有以固体状态存在的方石英。冷却时要特别注意。270℃时，α-方石英转变为β-方石英，体积收缩2.8%。物理变化：800开始坯釉中液相有塑性状态转变为固态结构变化产生一定应力。

三、最佳烧成制度的确定 烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度，影响产品性能的关键是温度及其与时间的关系，以及烧成时的气氛。其中温度制度，气氛制度需要根据不同产品要求而定，而压力制度是保证窑炉按照要求的温度制度与气氛制度进行烧成。 制定烧成制度的依据：

（1）以坯釉的化学组成及其在烧成过程中的物理化学变化为依据。如氧化铁和氧化钛的含量决定了采用不同的烧成气氛；又如坯釉中氧化分解反应、收缩变化、密度变化以及热重变化等决定采用不同的烧成制度。

（2）以坯件的种类、大小、形状和薄厚为依据。

（3）以窑炉的结构、类型、燃料种类以及装窑方式和装窑疏密为依据。 （4）以相似产品的成功烧成经验为依据。

（一）、温度制度及控制

温度制度包括升温速度、烧成温度、保温时间以及冷却速度等参数。 1、各阶段的升温速度

（1）坯体水分蒸发期（室温~300 ℃ ）

这阶段实际是干燥的延续，升温速度主要取决于坯体的含水率、致密度、厚度和窑内实际温度以及装坯量。入窑水分1%的坯件能较快升温。当坯件入窑水分较高，坯件厚度及装窑密度大时，应采取慢速升温。特别对于含结合粘土多的致密坯体，水份排除困难，在温差大时更应慢速升温

（2）氧化分解与晶型转化期（300~950 ℃ ）

升温速度主要根据窑内温差以及坯料组成、细度，坯体的厚度、大小和装窑密度等因素来确定。排除结晶水的温度范围（400~600 ℃ ）内，坯体无收缩，且保持较大的气孔率，结晶水和分解气体的排除可自由进行，有机物中的碳素也能顺利氧化。 较多高岭石粘土的坯体不能升温太快。 隧道窑控制在80~150 ℃ 。

（3）玻化成瓷期（950 ℃ ~烧成温度）

这一阶段初始，坯体开始收缩，釉层开始熔化，除要严格控制升温速度外，还应根据坯釉性能和含铁、钛的多少，确定是否需要转换气氛。一个氧化保温过程。

氧化保温结束后，坯体中液相量逐渐增加，发生急剧收缩。坯体各部分收缩不一致或收缩过大，都会引起变形或开裂，因而升温速度应慢而均匀。 2、烧成温度（止火温度）与 保温时间的确定 确定烧成温度应考虑坯料的化学组成与细度、坯料烧结温度范围、升温速度和保温时间等因素。

气孔率和烧成收缩率与温度的关系 1—线收缩曲线 2—显气孔率曲线

坯体随着温度升高，950 ℃以后显气孔率急剧降低，收缩增大并趋向致密。这一开始剧烈变化的温度称为开始烧结温度。

当气孔率接近零时，坯体致密度达到最大，这种状态成为“烧结”。相应的温度称为“烧结温度”。温度继续升高，坯体发生软化变形甚至发泡膨胀，这种现象称为“过烧”。 通常把烧结开始过烧软化的温度区间称为“烧结温度范围”。 2、烧成温度（止火温度）与 保温时间的确定

在此范围内烧成制品的体积密度及收缩率都没有显著变化。对于烧结范 …… 此处隐藏：2558字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……