《材料制备与加工原理》复件 实验指导书（无机非金属）删减为3个.docVIP

实验7 粉体材料的制备 一、实验目的 1. 掌握球磨机的工作原理、工作参数的确定以及基本工艺过程； 2. 了解物料的基本物性及工艺参数对粉磨效率的影响； 3. 熟悉粉体粒度分布的常用测量方法。 二、实验原理 1. 球磨机的工作原理 物料经过破碎设备破碎后的粒度大多在20mm左右，在陶瓷工业生产过程中，如要达到生产工艺所要求的细度，还必须经过粉磨设备的磨细。粉磨是许多工业生产中的一个重要过程，其中使用面广、量大的粉磨机械是球磨机。球磨机的主要工作部分为一回转的圆筒，球磨机的规格一般用筒体的内径和长度表示。 当筒体在电机的作用下产生回转时，研磨体受离心力和摩擦力的作用，贴在筒体内壁与筒体一起回转上升。当研磨体被带到一定高度时，由于受重力作用而被抛出并向下降落，筒体内的物料受到研磨体的冲击和研磨的双重作用而被粉碎、磨细。 2. 工作参数的确定 （1）球磨机的工作转速 当磨机以不同转速回转时，筒体内的研磨体可能出现三种基本情况，如下图所示。（a）表示转速太快，研磨体与物料贴附筒体上一道运转，对物料起不到冲击和研磨作用；（b）表示转速太慢，研磨体和物料因摩擦力被筒体带到等于摩擦角的高度时，研磨体和物料就下滑，此时研磨体对物料有研磨作用，但对物料没有冲击作用，因而使粉磨效率不佳；（c）表示转速比较适中，研磨体提升到一定高度后抛落下来，此时研磨体对物料有较大的冲击和研磨作用，粉磨效果较好。 合适的转速与球磨机的规格、内衬材质、生产方式、研磨体种类、填充率、物料的物理化学性质、入磨物料的粒度、要求的球磨细度等许多因素有关。 对于湿法间歇球磨机，可按以下经验公式来估算其实际工作转速：当D＜1.25m时，；当1.25mD≤1.75m时，；当D＞1.75m时，。式中n为球磨机的实际工作转速，r/min；D为球磨机筒体的有效内径，m。 30%～40 实验8 陶瓷材料的成形 一、实验目的 1. 掌握压制成形、可塑成形与注浆成形的基本原理； 2. 熟悉各类成形设备的结构与工作原理； 3. 了解影响各成形方法的主要因素。 二、实验原理 1. 成型前粉料预处理 为使粉料更适合成型工艺的要求，在需要时应对已粉碎、混合好的原料进行某些预处理： （1）塑化：传统陶瓷材料中常含有粘土，粘土本身就是很好的塑化剂；只有对那些难以成型的原料，为提高其可塑性，需加入一些辅助材料：①粘结剂：常用的粘结剂有聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、石蜡等；②增塑剂：常用的增塑剂有甘油、酞酸二丁酯、草酸、乙酸二甘醇、水玻璃、粘土、磷酸铝等；③溶剂：能溶解粘结剂、增塑剂，并能和物料构成可塑物质的液体，如水、乙醇、丙酮、苯、醋酸乙酯等。选择塑化剂要根据成型方法、物料性质、制品性能要求、添加剂的价格以及烧结时是否容易排除等条件，来选择添加剂的种类及其加入量。 （2）造粒：粉末越细小，其烧结性能越良好；但由于粉末太细小，其松装比重小、流动性差、装模容积大，因而会造成成型困难，烧结收缩严重，成品尺寸难以控制等困难。为增强粉末的流动性、增大粉末的堆积密度，特别是采用模压成型时，有必要对粉末进行造粒处理。常用的方法是，用压块造粒法来造粒：将加好粘结剂的粉料，在低于最终成型压力的条件下，压成块状，然后粉碎、过筛。 （3）浆料：为了适应注浆成型、流延成型、热压铸成型工艺的需要，必须将陶瓷粉料调制成符合各种成型工艺性能的浆料。 2. 压制成型 将水分适当的粉料，置于钢模中，在压力机上加压形成一定形状的坯体。干压成型的实质是在外力作用下，颗粒在模具内相互靠近，并借内摩擦力牢固地把各颗粒联系起来，保持一定形状。 3. 注浆成型 （1）石膏模型 半水石膏是一种在较短时间里可以凝固的材料，这种材料干燥后有较好的吸水功能，在陶艺创作中，利用石膏做模具，可以很快将泥料或泥浆里的水分吸收，使泥料或泥浆硬化，干燥而成型。 模具的特点是便于复制，石膏模具也同样具备这一特点，对于有些造型上有复杂的纹饰和异形的造型来说，石膏模具的成型方式尤为方便。 （2）注浆成型 又可分为空心注浆和实心注浆两种成型方式，它是利用石膏模型的吸水性和泥浆的流动性，依靠模型内腔的形状，制作陶瓷坯体的一种成型方法。 三、原料与仪器设备 1. 原料：陶瓷砖喷雾干燥粉料，陈设艺术瓷用注浆泥料； 2. 工具与设备：液压成型机，电子天平、游标卡尺、石膏模型，橡皮筋、修坯刀具、烘箱。 四、实验步骤 1. 压制成型 开启电源，取出钢模并用毛刷清理干净，为脱模方便，必要时在模具表面涂上一层轻柴油，用天平称取适量粉料，小心倒入模腔内，用手或其他工具将粉料铺展均匀，放入上模块，启动压制开关将粉料压实，提起上模，开启顶出开关，先取出模芯，小心取出坯体，放在托板上，放进烘箱干燥。 2. 注浆成型 先将做好的模具清理干净并捆扎好