单元八陶瓷烧成.ppt

(2)结构组成 耐火材料一般由颗粒状的骨料和将颗粒连结在一起的基质料组成。 骨料的颗粒级配设计、最大粒径的选择、基质料的组成设计等对耐火材料性能起着重要作用。 堇青石—莫来石制品，一般以莫来石为骨料，堇青石作为基质相存在。 微粉和超细粉的应用极大地改善了材料的性能。 8.3.1.4 窑具的使用 （1）窑具材质的选择 窑具的材质多种多样，有堇青石、莫来石、粘土结合碳化硅、氮化硅结合碳化硅、重结晶碳化硅及反应烧结碳化硅等。材质的选择应遵循以下原则： a.使用温度应与材质的允许使用温度相一致。并考虑窑炉是烧氧化气氛还是还原气氛。抗氧化性能差的粘土结合SiC就不适合用于氧化气氛。 b.弯曲应力较小的部位使用堇青石质或堇青石—莫来石质窑具比较合适。因为其热稳定性好。 c.弯曲应力较大的部位，如窑车用棚板，对于1350℃以下的环境，宜采用堇青石—莫来石棚板，其1250℃以下的抗折强度应在10MPa以上。为增加负荷能力，可用重结晶SiC或反应烧结SiC作横梁，在横梁上放置棚板。对于1350℃以上的窑炉，适合采用莫来石质或SiC质材料。 d.轻量窑车上的立柱，一般选用堇青石—莫来石或莫来石质。 (2) 窑具尺寸设计与标准化 窑具的造型设计应满足以下四个方面的要求： a.满足陶瓷产品形状的要求。 b.尽量减轻窑具重量，降低成本，节省能耗。 c.窑具的形状和尺寸便于耐火材料厂制造。 d.形状设计上具有最小的热应力集中的可能。 e.尺寸的确定应满足常温、高温下负荷强度的需要。 在保证以上条件的基础上，尽量选用标准化尺寸系列。 * * 单元八 陶瓷烧成 本单元学习要点 掌握陶瓷坯体在烧成过程中各温度段所经历的主要物理、化学反应及如何根据这些物理化学反应制订烧成制度； 掌握坯体在烧成过程中显微结构的变化与釉料的形成； 掌握一次烧成与二次烧成、低温快速烧成技术。 了解烧成过程中常用的窑具及装窑控制；烧成过程中常见缺陷产生的原因和防止方法。 引言： 坯体经过干燥、施釉后，必须经过高温烧成，才能变成陶瓷制品。烧成是制造陶瓷的最重要工序之一。它对最终的产品质量和能源消耗影响很大。 目前，烧成所使用的窑炉主要是隧道窑和梭式窑，另外还有倒焰窑和推板窑等。 8.1坯釉在烧成过程中的物理、化学变化 8.1.1 坯体在烧成过程中的物理、化学变化 坯体从入窑升温到冷却成瓷，中间要经历一系列物理、化学变化，它是制定煅烧工艺的重要依据。坯体在烧成过程中的物理、化学变化，首先取决于坯料的化学组成、还取决于泥料的矿物组成。例如，同样是SiO2,在石英和黏土中所起作用的性质就不一样。滑石和白云石中的MgO，同是一种氧化物，其作用也不一样。依据坯体在烧成过程中的变化，可用温度将其划分成四个阶段，每个阶段的物化反应列于表8-1中。 强还原气氛 后期转弱还 原气氛或中 性气氛 ① 氧化和分解作用继续进行 ② 高价铁还原为低价铁 ③ 形成液相及固相的熔融 ④ 形成新晶相,晶体长大 ⑤ 釉的熔融 950℃～烧成温度 高温阶段 ① 液相析晶 ② 液相的过冷凝固 ③ 晶型转变 止火温度～室温 冷却阶段 氧化气氛后期 转强氧化气氛 ① 排除结晶水 ② 有机物、碳化物和无机物的氧化 ③ 碳酸盐、硫酸盐的分解 ④ 石英的晶型转变 300～950℃ 氧化与分 解阶段 排除坯体内残余水分 室温～300℃ 低温阶段 需要焰性 主要反应 温度区间 阶 段 表8-1 陶瓷烧成过程中的物理、化学变化 以上各阶段的温度划分只是一个大致范围,当坯体配方、烧成条件、窑炉类型、制品形状和厚度不同时,具体的温度范围会有变化。 8.1.1.1 低温阶段(室温～300℃) 这一阶段主要是排除干燥后坯体的残余水分(物理水)。物理水在150℃前已基本排除。随着水分的排除,固体颗粒紧密靠拢,坯体会有少量的收缩。 8.1.1.2 氧化、分解阶段（300～950℃） 这一阶段坯体会发生以下一些化学变化。 粘土及其它含水矿物（如滑石、云母等）排除结晶水（化学结合水） 一般粘土矿物的脱水分解温度为200～300℃开始。 但剧烈脱水的脱水温度取决于矿物组成、结晶程度、坯体厚度和升温速度。 高岭石的脱水反应如下： 450～650℃ Al2O3·2SiO2·2H2O ———→ Al2O3·2SiO2+2H2O 偏高岭石