陶瓷岩相学分析.ppt

材料岩相分析第八章 陶瓷岩相分析 §8-1 概述 主要是在显微镜下观察陶瓷中各个相的分布，晶粒的大小、形状和取向，气孔的形状和位置，各种杂质、缺陷和微裂纹的存在形式和分布以及晶界特征等。 一. 晶相：晶相可以有一种或几种，两种以上的可分为主晶相、次晶相……，主晶相的性能往往决定物理化学性能。 陶瓷中晶体根据生长条件也有不同的自形程度和晶体形态，一般有粒状、柱状、板状、针状、片状、鳞片状等。自形晶等粒状均匀分布的晶相，陶瓷性能一般比较优越。 陶瓷中晶体颗粒的大小对其性能也有很大的影响，如刚玉瓷随晶粒尺寸变小而机械强度上升（表9-2）。晶粒的大小受生产工艺条件影响很大，如刚玉瓷烧成温度不同而使晶粒大小有明显差别（图9-1）。 陶瓷中晶粒的取向是不规则的，晶粒长大到相遇时就形成晶界，通常晶界的机械强度比晶粒低得多，陶瓷破坏多是沿着晶界断裂。晶界也是杂质易于富集的地方。晶界有玻璃相，也存在晶相。 二.玻璃相 是一种非晶态的低熔物，它的作用有：① 把分散的晶相粘结在一起；② 填充空隙，使瓷坯致密化；③ 降低烧成温度；④ 抑制晶体长大、防止晶型转变。 玻璃相的数量因陶瓷种类不同而异。固相烧结的陶瓷没有玻璃相存在；有液相烧结的陶瓷中，玻璃相一般可在20~40％范围内变化，最高可达60％。 三. 气相 一般陶瓷气孔率可达5~10%。气孔产生原因及其特征为： 1.“生烧”：生烧气孔数量多而个小，以分散分布为主，气孔形状不规则。 2. “过烧”：过烧气孔数量多而个大，分布不均匀，往往有玻璃相充填，形状以圆形或椭圆形为主。 3. “二次再结晶气孔”：长大的晶粒包裹了周围的小晶粒和其中空隙，多为斑晶内的包裹气孔，且在斑晶中心分布，向边缘逐渐减少。 4. 成型压制不当产生的气孔或裂隙：为层状分布，形状多为长条形或纺垂形（图9-4）。 5. 高温下原料矿物中的结构水、碳酸盐、硫酸盐分解物产生的气孔：一般成念珠状分布。 四. 釉层 是陶瓷外面的覆盖层，成分应与坯体相近。釉层主要有玻璃相组成，其中有较多的气泡和少量的残余石英，有时有粘土团粒和云母残骸以及一些着色剂。釉层厚度一般为0.1~0.4mm。釉层结构如图9-5。 五. 陶瓷岩相的结构类型 是指陶瓷中矿物的结晶程度、颗粒形状、大小及相互关系。 现就部分结构类型的划分叙述如下。 1. 按组成矿物的结晶程度分类： ① 全晶质结构：全部由结晶质矿物组成。 ② 半晶质结构：除结晶质矿物外，还有非 晶质，如玻璃相。 ③ 非晶质结构：全部由玻璃相组成。 2. 按矿物晶形发育的完好程度分类：① 自形晶结构：晶体上各晶面发育完整。② 半自形晶结构：晶体上部分晶面发育完整。③ 他形晶结构：晶体上各晶面发育不完整。 3. 按陶瓷中颗粒大小（如刚玉瓷）分类：① 微粒结构：晶粒平均直径 0.2 – 1.0 μm 。② 细粒结构：晶粒平均直径 1.0 – 10 μm 。③ 中粒结构：晶粒平均直径 10 – 30 μm 。④ 粗粒结构：晶粒平均直径 30 – 100 μm 。⑤ 粗大晶粒结构：晶粒平均直径 100 μm 。 4. 按晶粒的相对大小分类：等粒结构：矿物颗粒相近，大小之比一 般不超过 3:1 。不等粒结构：矿物颗粒不同，大小之比 一般不超过 5:1 。斑状结构：矿物颗粒相差悬殊，大小之 比一般都超过 5:1 。 5. 按晶粒的分布特征或相互关系分类：定向排列结构：柱状或板状晶体在空间按 基本一致的延长方向排列。交织结构：针状或片状矿物交织分布。霏细结构：晶体小而发育不好，成微细状。④ 包裹结构：一种矿物包裹另一种矿物。 §8-2 普通陶瓷岩相结构一. 刚玉瓷的岩相 主晶相是刚玉（α- Al2O3），根据Al2O3的百分比含量有90瓷、95瓷、97瓷和99瓷等。 Al2O3含量不同，显微结构特征将存在差异。主要表现在： ① 主晶相刚玉的晶形存在差异：95瓷中呈短柱状晶体（图6-30），97瓷中亦以柱状为主，而99瓷则呈粒状，多趋向六边形粒状（图9-7，图6-31）。 ② 瓷坯中的玻璃相：含量随Al2O3含量增加而减少，在95瓷中玻璃相约占5%，而99瓷中明显减少。 ③ 烧成温度随Al2O3含量增加而提高：95瓷1600℃左右，99瓷1700℃以上。 在95瓷和97瓷的坯体中一般均存在气