04-结构陶瓷-第4讲.ppt

小结：内聚能与结构稳定性 内聚能（结合能）是指当结构中的所有原子被拆开到彼此完全孤立状态时所需要的能量。 一般而言，内聚能都为较大的正值，说明该结构具有一定的稳定性。 但是，即使有较大的正内聚能也不能保证这种晶体结构实际可以存在，还应取决于不同相结构内聚能的比较，内聚能最大的相结构才是实际存在的。 说明：采用第一原理的计算旨在保证我们得到更精准的，且独立于实验的虚拟相内聚能，从而也保证我们在继续分析材料相互作用问题的准确性； 本讲总结 结合能与稳定性的关系； 稳定性与搀杂比例的关系； 结合实验数据进行成份优化方法； 实例介绍——两个； ——准备一下自己的体系，尝试计算一两个元素搀杂的预测，甚至实验数据筛选优化区域； 谢 谢 * 结构陶瓷及其应用 材料科学与工程学院无机非金属 陈宁，主楼427 jjiegoutaoci2015@163.com PS: jgtc2015 上节课程内容 材料——无机非金属——陶瓷——结构陶瓷； 结构陶瓷的研究对象和范围——无机非金属（特种陶瓷）与力学（和热学）性能相关； 范围：力学性能相关方法——合成方法（成型工艺）、微观结构、性能测试； 主要目标：微观结构（合成） -成份-性能的三角关系 合成方法 工艺应用 设备产品 …… 上一专题讨论 《古代陶瓷制备工艺和原料成份》 新石器时代陶器就有很多种类，如灰陶、红陶、彩陶、黑陶、白陶、釉陶等。 陶器之所以呈现出不同的颜色，主要是因制陶原料中含有呈色元素和烧窑后期人们能够改变、控制火焰的性质所致。灰陶是在烧窑后期，采用还原焰，使制陶原料中铁的氧化物大部分转化为二价铁，在这种情况下，烧成的陶器呈灰色或灰黑色。 灰陶是人们日用陶器中最多的一种，质地较疏松、粗糙。红陶是在氧化焰气氛中烧成的，质地较坚硬细致。 彩陶是新石器时代文化遗存中最精美的陶器，仰韶文化的彩陶堪称其代表作。彩陶花纹是陶坯未入窑焙烧前，用铁、锰等颜料在坯体上绘画纹饰，入窑后用氧化焰烧成。彩绘牢固地结合在器物表面，不易脱落。彩陶上的纹饰有变化多端的植物纹、形态各异的动物纹和几何形纹饰等。还有一种彩陶是在陶器烧成后进行彩绘的，称“烧后彩绘陶”，彩色易剥落。 古代制陶工艺——类别 古代制陶工艺——原料 我国古代制陶工艺首先是原料的选择和加工。所需原料要选择含铁量高、粘性适度、可塑性强的粘土，一般还要在粘土中加料（石英、长石、砂石粉末、草木灰、碎陶片末等），目的是增强陶土的成型性能和成品的耐热急变性能，提高成品率。原料配制以后，须进行粉碎，以减少其中的颗粒度，使坯泥细腻。捏练和陈腐是原料加工的最后工序，以增强坯泥的可塑性。 当时彩陶的制作，据分析主要经过四个程序。 第一，常选用可塑性和操作性较好的红土、沉积土、黑土等，经过淘洗和沉滤后成为较纯较细的原料。从分析出土的彩陶片来看，泥质比后来的上等陶器并不逊色。 第二，制坏。彩陶坏最初大多是手制。小型器皿是直接捏塑而成的；较大的陶器，其体部坏子，一般采用泥盘筑法分两段制成。粗坏制成后再装上颈口，嵌入把手，制坏工序初步完成。其外形圆正规矩，对称性很强，在器壁外有轮纹存在。这表明仰韶文化时期，已开始出现慢轮制陶。 第三，彩绘和纹饰。一些较精细的彩陶，在彩绘之前，往往将陶坏放入极其细腻的泥浆中，让它披上一层均匀的陶衣便于上彩。彩绘就是将有色的天然矿物涂绘在陶坏上。仰韶文化时期陶器的纹饰大多是用带有花纹的木印板拍印上去的。 第四，烧窑。 古代制陶工艺——制作 坯体的成型和修饰——成型方法主要有手制法和轮制法两种； 手制陶器最常见的是泥条盘筑法。先将泥坯搓捏成泥条，由底部螺旋向上盘绕，直至口沿，用手和木拍里外抹平，便制成了各种器型。小型陶器则可用手直接捏塑而成。某些特殊的器形（如鬲）往往采用局部模制的方法。 轮制法是将泥料放在快速转动的陶车上，两手随着轮盘的转动，塑拉出器形。再经打磨修饰，便成为待烧的坯体。坯体晾干后，才能入窑焙烧。 古代制陶工艺——成型 后来人们便发明了陶窑，根据考古发掘资料，新石器时代的陶窑主要有横穴式窑和竖穴式窑两种。横穴式窑较典型，它由火口、火膛、火道、窑室和窑箅组成，窑室呈圆形，底上有窑箅，箅上有许多火孔，由火膛进入的火焰，经火道和火孔到达窑室。竖穴窑的窑室在火膛之上，火膛是口小底大的袋状坑，有多股垂直的火道通向窑室。横穴式窑和竖穴式窑在陕西半坡、河南陕县庙底沟、安阳范家庄、河北邯郸涧沟等仰韶文化和龙山文化遗址中都有发现。 从考古发掘的材料来看，仰韶文化时期的陶窑主要是竖穴窑和横穴窑。它们都是由火口、火膛、火道、窑室等所组成，在火膛中燃烧起来的火焰，经火道到达窑室。这两种窑，由于有了窑室，陶器不是直接在火焰上烧烤，已较原始的篝火式或炉灶式有了很大的进步。分析出土陶片的烧结状况，彩陶的烧成温度大约已达９５０℃。 古代制