陶瓷工艺学7第八章陶瓷的烧成摘要.ppt

第八章 陶瓷的烧成 一、坯体在烧制过程中的物理变化 二 显微结构的组成 2. 玻璃相 3. 气孔 4. 晶界 （2） 晶界的异相偏析效应 （3） 晶界的物质迁移效应 （二）、气氛制度及控制 （三）压力制度及控制 （三）压力制度及控制 （三）压力制度及控制 热压炉 放电等离子体烧结炉（SPS） 微波烧结炉 2、降低烧成温度的工艺措施 1）调整坯、釉料组成 3、快速烧成的工艺措施 温度：2200℃?????????? 压力：100bar?? 用于陶瓷产品的高温气压烧结 高温高气压烧结材料的特性是首先在低压状态下进行烧结工艺，然后在常压下烧结材料达到疲劳状态，最后是在高气压下烧结（结果是进一步的增加材料疲劳状态并迅速的消除材料中的应力）。因此在高温高气压烧结工艺后，材料的各方面机械性能（硬度，强度，韧性等）都优于普通的烧结工艺。 4.4.2 气压烧结 烧结氮化硅、硅铝氧氮陶瓷，经过此设备烧结后具有非常好的机械性能（可用做刀具，涡轮增压器的转子及应用于发动机等等）. 四、烧结设备 ＳＰＳ是利用放电等离子体进行烧结的。等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态,是除固态、液态和气态以外,物质的第四种状态。等离子体是电离气体,由大量正负带电粒子和中性粒子组成,并表现出集体行为的一种准中性气体。?? 4.4.3 放电等离子体烧结炉 结构陶瓷、多功能陶瓷、金属陶瓷 金属间化合物：TiAl, MoSi2, Si3Zr5, NiAl, NbCo, NbAl, LaBaCuSO4 等离子体是解离的高温导电气体,可提供反应活性高的状态。等离子体温度4000～10999℃,其气态分子和原子处在高度活化状态,而且等离子气体内离子化程度很高,这些性质使得等离子体成为一种非常重要的材料制备和加工技术。烧结温度最高可以达到2400°C 四、烧结设备 4.4.4 微波烧结炉 微波烧结是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料的在电磁场中的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法。由于材料可内外均匀地整体吸收微波能并被加热，使得处于微波场中的被烧结物内部的热梯度和热流方向与常规烧结时完全不同。 微波可以实现快速均匀加热而不会引起试样开裂或在试样内形成热应力，更重要的是快速烧结可使材料内部形成均匀的细晶结构和较高的致密性，从而改善材料性能。同时，由于材料内部不同组分对微波的吸收程度不同，因此可实现有选择性烧结，从而制备出具有新型微观结构和优良性能的材料。 四、烧结设备 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。对于烧结范围窄的坯体，适宜选择下限温度以较长的时间保温烧成。 高火保温 其目的是缩小窑内各处及制品内外的温差，是坯内的物理化学变化更加完全，坯体组织趋于均一。 （一）、温度制度及控制 三、最佳烧成制度的确定 2、烧成温度（止火温度）与 保温时间的确定 800 ℃以上坯内液相还处于塑性状态，故可进行快速冷却。 这样既可防止液相析晶、晶体长大及低价铁的氧化，又可提高制品的机械强度、白度及釉面光泽度。急冷时的降温速度一般控制在150~300 ℃ 。 800 ℃以下，由于液相开始凝固转变成脆性的固体状态，同时有石英晶型转化，需要缓慢冷却。冷却速度一般在40~70 ℃ 。至400 ℃以下，热应力变小，又可以较快速度冷却，降温速度可达100 ℃以上。但对含大量方石英的陶器制品，在晶型转化温度下仍需缓慢冷却。 （一）、温度制度及控制 三、最佳烧成制度的确定 3、冷却速度 素烧温度曲线 釉烧温度曲线 （一）、温度制度及控制 三、最佳烧成制度的确定 隧道窑烧成陶瓷的温度曲线 1-窑顶温度曲线 3-车面温度曲线 4-车面温度曲线 2-设计温度曲线 4、升、降温速度对产品性能的影响 普通陶瓷坯体在快速加热时的收缩要比缓慢加热的小，因为快速烧成时，熔体为粘土及石英所饱和的时间不长，而这类低粘度的熔体尚需一定时间以发挥其表面张力的最大效果。 （一）、温度制度及控制 三、最佳烧成制度的确定 普通陶瓷烧成后缓慢冷却时，收缩率会大些，相对的气孔率小些。冷却速度对机械强度的影响复杂得多。 冷却速度的快慢对坯体中晶相的大小，尤其是对晶体的应力状态有很大的影响。 133-184 153-255 钛 酸 钙 瓷 122-143 285-327 金 红 石 瓷 143-163 184-224 滑 石 瓷 204-285 357-408 75%Al2O3 缓冷（15 ℃/分） 急冷（400℃/分） 抗折强度（MPa） 坯体名称 几种瓷坯的冷却速度与抗弯强度的关系