陶瓷的烧结原理及工艺
陶瓷烧结原理工艺 ppt课件
➢ 烧结的主要阶段：
1）烧结前期阶段（坯体入炉——90％致密化） ① 粘结剂等的脱除：如石蜡在250～400℃全部汽化
挥发。 ② 随着烧结温度升高，原子扩散加剧，孔隙缩小，
颗粒间由点接触转变为面接触，孔隙缩小，连通孔 隙变得封闭，并孤立分布。 ③ 小颗粒间率先出现晶界，晶界移动，晶粒长大。
陶瓷烧结原理工艺
第七章 陶瓷的烧结原理及工艺
第一节 陶瓷的烧结理论 第二节 陶瓷的烧结方法 第三节 陶瓷烧结后的处理
陶瓷烧结原理工艺
第一节 陶瓷的烧结理论
概述
➢ 定 义：
烧结是指高温条件下，坯体表面积减小，孔隙率降 低、机械性能提高的致密化过程。
➢ 烧结驱动力：
粉体的表面能降低和系统自由能降低。
陶瓷烧结原理工艺
➢ 普通烧结
传统陶瓷在隧道窑中进行烧结，特种陶瓷大都在电 窑中进行烧结。
➢ 热压烧结
热压烧结是在烧结过程中同时对坯料施加压力，加 速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低，烧结时 间更短。
陶瓷烧结原理工艺
➢ 热等静压烧结
将粉体压坯或装入包套的粉体放入高压容器中，在 高温和均衡的气体压力釉是通过高温加热，在陶瓷表面烧附一层玻 璃状物质使其表面具有光亮、美观、绝缘、防水等优异 性能的工艺方法。
➢ 工艺过程
釉浆制备
涂釉
烧釉
陶瓷烧结原理工艺
➢ 真空烧结
将粉体压坯放入到真空炉中进行烧结。真空烧结有 利于粘结剂的脱除和坯体内气体的排除，有利于实现高 致密化。
陶瓷烧结原理工艺
➢ 其他烧结方法
反应烧结、气相沉积成形、高温自蔓延（SHS）烧 结、等离子烧结、电火花烧结、电场烧结、超高压烧结、 微波烧结等
陶瓷烧结原理工艺
陶瓷烧结砂的烧结工艺与能耗控制技术
陶瓷烧结砂的烧结工艺与能耗控制技术陶瓷烧结砂是一种重要的材料，在建筑、陶瓷等行业具有广泛的应用。
烧结工艺和能耗控制技术是提高陶瓷烧结砂质量和减少能源消耗的关键。
本文将探讨陶瓷烧结砂的烧结工艺以及相关的能耗控制技术。
一、烧结工艺1. 烧结原理陶瓷烧结砂的烧结是指将砂料在高温下进行加热、熔融、结晶等过程，使其形成致密的陶瓷材料。
烧结原理主要包括砂料颗粒的熔融、晶体生长与凝固等步骤。
通过合理控制烧结过程中的温度、时间和气氛等因素，可以获得需求的陶瓷烧结砂。
2. 烧结温度与时间烧结温度是影响陶瓷烧结砂质量的关键因素之一。
不同的陶瓷材料对烧结温度有不同的要求。
过低的温度会导致砂料未能完全熔融，烧结不充分；而过高的温度则可能导致烧结砂出现气孔或烧结不均匀的情况。
此外，烧结时间也需要根据具体的砂料种类和要求进行调整。
3. 烧结气氛控制烧结气氛是指烧结过程中的气氛环境。
常见的烧结气氛控制方式有氧化还原气氛、氮气保护氛、真空烧结等。
适当的烧结气氛控制可以改善陶瓷烧结砂的质量，减少氧化反应和气体生成，防止烧结砂的气孔和颜色变化等问题。
二、能耗控制技术1. 高效燃烧技术烧结砂的烧结还需要耗费大量的能源。
提高燃料的燃烧效率是减少能耗的重要方法之一。
采用高效燃烧技术，如预热燃烧器、流体床燃烧器等，可以提高燃料的利用率，降低烧结砂生产过程中的能源消耗。
2. 废热回收利用烧结砂的烧结过程中会产生大量的废热，如果能够有效地回收利用这些废热，将能够进一步降低能耗。
采用余热锅炉、余热换热器等设备，可以将烟气中的热量重新利用，为其他热工艺提供热能。
3. 节能设备应用在陶瓷烧结砂的生产过程中，适当引入节能设备也是一种有效的能耗控制技术。
例如，采用高效节能的窑炉设备、节能输送设备等，可以降低能源消耗，提高生产效率。
三、总结陶瓷烧结砂的烧结工艺和能耗控制技术是提高陶瓷烧结砂质量和减少能耗的重要手段。
通过合理控制烧结温度、时间和烧结气氛，可以获得符合要求的陶瓷烧结砂；采用高效燃烧技术、废热回收利用和节能设备应用等措施，能够有效地降低能耗。
陶瓷工艺原理
陶瓷工艺原理
陶瓷工艺原理是指通过一系列的工艺操作，将陶瓷材料经过成型、烧结等工序加工而成的技术方法。
陶瓷工艺的原理主要包括以下几个方面：
1. 成型原理：陶瓷成型的原理是通过将陶瓷材料制成所需形状的工艺过程。
常见的成型方法包括手工成型、注塑成型、流延成型等。
在成型过程中，通过施加外力和形状模具的作用，使陶瓷材料具有所需的形状。
2. 烧结原理：烧结是指将成型后的陶瓷材料在高温下进行加热处理，使其颗粒相互结合，形成致密的结构。
烧结的原理是在高温下，陶瓷材料颗粒的表面发生熔融，然后通过扩散作用使各颗粒之间相互结合。
3. 细化原理：细化是通过控制陶瓷材料晶粒尺寸的方法，使其具有细小的晶粒结构。
细化的原理是通过添加特定的添加剂，使陶瓷材料在烧结过程中发生相变或晶粒长大受到限制，从而形成细小的晶粒。
4. 配方原理：配方是指根据所需陶瓷制品的性能要求，合理选择不同种类和比例的陶瓷材料进行混合。
配方的原理是在混合过程中，陶瓷材料之间发生物理或化学反应，形成合适的材料组分和微观结构。
总的来说，陶瓷工艺原理通过成型、烧结、细化和配方等工艺
过程，控制陶瓷材料的形状、结构和性能，从而满足不同用途的陶瓷制品的制造要求。
陶瓷烧结原理
陶瓷烧结原理
陶瓷烧结是一种重要的陶瓷加工工艺，通过高温加热使陶瓷粉末颗粒之间发生
结合，形成致密的陶瓷坯体。
烧结后的陶瓷制品具有高强度、高硬度、耐磨损、耐高温等优良性能，被广泛应用于电子、机械、化工、医疗等领域。
本文将介绍陶瓷烧结的原理及其过程。
首先，陶瓷烧结的原理是利用陶瓷粉末在高温下发生颗粒间的扩散和结合，形
成致密的陶瓷坯体。
这一过程主要包括颗粒扩散、颗粒间结合和孔隙消除三个阶段。
在烧结过程中，陶瓷粉末颗粒之间的间隙被填充，颗粒表面发生化学反应，形成颗粒间的结合，从而使陶瓷坯体逐渐致密。
其次，陶瓷烧结的过程可以分为预烧结和终烧结两个阶段。
预烧结阶段是在较
低温度下，陶瓷粉末颗粒之间开始发生扩散和结合，形成初步的坯体。
而终烧结阶段则是在较高温度下，陶瓷坯体继续发生颗粒间的结合和致密化，最终形成具有一定强度和密度的陶瓷制品。
最后，陶瓷烧结的过程受到多种因素的影响，包括烧结温度、时间、压力、气
氛等。
其中，烧结温度是影响烧结质量的主要因素，过低的温度会导致烧结不完全，陶瓷制品强度低；过高的温度则可能导致陶瓷粒子过度生长，造成制品变形或破裂。
因此，合理控制烧结温度是保证陶瓷制品质量的关键。
综上所述，陶瓷烧结是一种重要的陶瓷加工工艺，通过高温加热使陶瓷粉末颗
粒之间发生结合，形成致密的陶瓷坯体。
烧结的过程包括颗粒扩散、颗粒间结合和孔隙消除三个阶段，受到烧结温度、时间、压力、气氛等因素的影响。
合理控制这些因素，可以获得高质量的陶瓷制品。
陶瓷烧结原理与技术
图 14-1 烧结现象示意图
2．烧结阶段
生胚: 陶瓷生坯颗粒 之间呈点接触。 烧结前期:高温时物质 通过不同的扩散途径向 颗粒间的颈部和气孔部 位填充，使颈部渐渐长 大，颗粒间接触界面扩 大，使气孔缩小、致密 化程度提高，孤立的气 孔布于晶粒相交的位置 上，坯体的密度超过理 论密度的90%。
烧成与烧结的区别
烧成：除了包括烧结过程外，还包 括其它物理化学过程。 烧结：仅指陶瓷致密化过程，包括 均匀细致的晶粒尺寸和低气孔率。
影响烧结的主要因素
1．粉料的粒度
粉料粒度愈细，活性愈高，增加了烧结 推动力，缩短了原子扩散距离，提高了颗 粒在液相中的溶解度。烧结温度可相应降 低150～300℃。 但是颗粒细，表面活性强，可吸附大 量气体或离子，如CO32-等，这不利于颗 粒间接触而起了阻碍烧结的作用。 另外从防止二次重结晶来考虑也并非粒度 愈细愈好。最适宜的烧结起始粒度为 0.05～0.5μm。
烧结后期
：随着晶界上的物质继续 向气孔扩散填充，使致密 化继续进行，晶粒继续均 匀长大，气孔随晶界一起 移动，直至获得致密化的 陶瓷材料，。另外，不同 形状的晶界，移动的情况 也各不相同，弯曲的晶界 总是向曲率中心移动。曲 率半径愈小，移动就愈快。 在烧结后期晶粒生长在过 程中，出现气孔迁移速率 显著低于晶界迁移速率的 现象，这时气孔脱开晶界， 被包裹到晶粒内。
6．烧结过程的物质传质机构有哪些？ 7．界面的形成？粒界移动与晶粒长大？平直晶 界与120°角的诞生？ 8．固相反应和固相烧结的区别？ 9. 烧结与烧成的区别? 10.烧成制度曲线的制定? 11．何谓二次重结晶？是利是害？ 12. 各种烧成方法的特点与特色?
1．烧结的定义
陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式
陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式陶瓷烧结是指坯体在高温下致密化过程和现象的总称。
随着温度升高，陶瓷坯体中具有比表面大，表面能较高的粉粒，力图向降低表面能的方向变化，不断进行物质迁移，晶界随之移动，气孔逐步排除，产生收缩，使坯体成为具有一定强度的致密的瓷体。
烧结的推动力为表面能。
烧结可分为有液相参加的烧结和纯固相烧结两类。
烧结过程对陶瓷生产具有很重要的意义。
为降低烧结温度，扩大烧成范围，通常加入一些添加物作助熔剂，形成少量液相，促进烧结。
一般粗线条结炉的燃烧方法主要有以下几种：热压烧结、热等静压、放电等离子烧结、微波烧结、反应烧结、爆炸烧结。
固相烧结一般可表现为三个阶段，初始阶段，主要表现为颗粒形状改变；中间阶段，主要表现为气孔形状改变；最终阶段，主要表现为气孔尺寸减小。
烧结是在热工设备中进行的，这里热工设备指的是先进陶瓷生产窑炉及附属设备。
烧结陶瓷的窑炉类型很多，同一制品可以在不同类型的窑内烧成，同一种窑也可以烧结不同的制品。
主要常用的有间歇式窑炉，连续式窑炉和辅助设备。
间歇式窑炉按其功能可分为电炉，高温倒焰窑，梭式窑和钟罩窑。
连续式窑炉的分类方法有很多种，按制品的输送方式可分为隧道窑，高温推板窑和辊道窑。
与传统间歇式窑炉相比较，连续式窑具有连续操作性，易实现机械化，大大改善了劳动条件和减轻了劳动强度，降低了能耗等优点。
温度制度的确定，包括升温速度，烧成温度，保温时间和冷却速度等参数。
通过飞行坯料在烧成过程中性状变化，初步得出坯体在各温度或时间阶段可以允许的升、降温速度（相图，差热-失重、热膨胀、高温相分析、已有烧结曲线等）。
升温速度：低温阶段，氧化分解阶段，高温阶段。
烧成温度与保温时间：相互制约，可在一定程度上相互补偿，以一次晶粒发展成熟，晶界明显、没有显著的二次晶粒长大，收缩均匀，致密而又耗能少为目的。
冷却速度，随炉冷却，快速冷却。
压力制度的确定，压力制度起着保证温度和气氛制度的作用。
全窑的压力分布根据窑内结构，燃烧种类，制品特性，烧成气氛和装窑密度等因素来确定。
陶瓷材料的烧结与原理
陶瓷材料烧结原理与工艺摘要：到目前为止，陶瓷烧结技术一直是人们不断突破的领域，本文从陶瓷烧结的分类、影响因素、反应机理分别加以介绍，并列举了一些传统和先进的烧结技术，分析了它们的优缺点及应用的范围。
关键词：陶瓷材料；影响因素；反应机理；烧结方法；Sintering Theory and Technology of Ceramics Abstract:So far, the people of ceramic sintering technology has been constantly breaking the field, this paper classification of ceramic sintering, influence factors, reaction mechanism be introduced separately, and listed some of the traditional and advanced sintering tech- nology, analyzes their advantages and disadvantages and application Range.Key words:Ceramic materials; factors; reaction mechanism; sintering method;0 前言陶瓷(Ceramic)的主要制备工艺过程包括坯料制备、成型和烧结。
其生产工艺过程可简单地表示为：坯料制备、成型、干燥、烧结、后处理、成品。
制备：通过机械或物理或化学方法制备坯料，在制备坯料时，要控制坯料粉的粒度、形状、纯度及脱水脱气，以及配料比例和混料均匀等质量要求。
按不同的成型工艺要求，坯料可以是粉料、浆料或可塑泥团；成型：将坯料用一定工具或模具制成一定形状、尺寸、密度和强度的制品坯型（亦称生坯）；烧结：生坯经初步干燥后，进行涂釉烧结或直接烧结。
陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式
陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式陶瓷烧结是指坯体在高温下致密化过程和现象的总称。
随着温度升高，陶瓷坯体中具有比表面大，表面能较高的粉粒，力图向降低表面能的方向变化，不断进行物质迁移，晶界随之移动，气孔逐步排除，产生收缩，使坯体成为具有一定强度的致密的瓷体。
烧结的推动力为表面能。
烧结可分为有液相参加的烧结和纯固相烧结两类。
烧结过程对陶瓷生产具有很重要的意义。
为降低烧结温度，扩大烧成范围，通常加入一些添加物作助熔剂，形成少量液相，促进烧结。
一般粗线条结炉的燃烧方法主要有以下几种：热压烧结、热等静压、放电等离子烧结、微波烧结、反应烧结、爆炸烧结。
固相烧结一般可表现为三个阶段，初始阶段，主要表现为颗粒形状改变；中间阶段，主要表现为气孔形状改变；最终阶段，主要表现为气孔尺寸减小。
烧结是在热工设备中进行的，这里热工设备指的是先进陶瓷生产窑炉及附属设备。
烧结陶瓷的窑炉类型很多，同一制品可以在不同类型的窑内烧成，同一种窑也可以烧结不同的制品。
主要常用的有间歇式窑炉，连续式窑炉和辅助设备。
间歇式窑炉按其功能可分为电炉，高温倒焰窑，梭式窑和钟罩窑。
连续式窑炉的分类方法有很多种，按制品的输送方式可分为隧道窑，高温推板窑和辊道窑。
与传统间歇式窑炉相比较，连续式窑具有连续操作性，易实现机械化，大大改善了劳动条件和减轻了劳动强度，降低了能耗等优点。
温度制度的确定，包括升温速度，烧成温度，保温时间和冷却速度等参数。
通过飞行坯料在烧成过程中性状变化，初步得出坯体在各温度或时间阶段可以允许的升、降温速度（相图，差热-失重、热膨胀、高温相分析、已有烧结曲线等）。
升温速度：低温阶段，氧化分解阶段，高温阶段。
烧成温度与保温时间：相互制约，可在一定程度上相互补偿，以一次晶粒发展成熟，晶界明显、没有显著的二次晶粒长大，收缩均匀，致密而又耗能少为目的。
冷却速度，随炉冷却，快速冷却。
压力制度的确定，压力制度起着保证温度和气氛制度的作用。
全窑的压力分布根据窑内结构，燃烧种类，制品特性，烧成气氛和装窑密度等因素来确定。
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q
陶瓷的加工
为改善烧结后的陶瓷制件的表面光洁度、精确尺寸
或去除表面缺陷等，常利用磨削、激光以及超声波等加 工方法对其进行处理。 q
陶瓷的封接
在很多场合，陶瓷需要与其他材料封接使用。常用
的封接技术有Leabharlann 玻璃釉封接、金属化焊料封接、激光焊 接、烧结金属粉末封装等。
2）烧结后期阶段 ① 孔隙的消除：晶界上的物质不断扩散到孔隙处， 使孔隙逐渐消除。 ② 晶粒长大：晶界移动，晶粒长大。 Ø 烧结的分类：
固相烧结（只有固相传质） 烧 结 液相烧结（出现液相） 气相烧结（蒸汽压较高）
q
烧结过程的物质传递
气相传质（蒸发与凝聚为主）
烧结过程 中的物质 传递
固相传质（扩散为主） 液相传质（溶解和沉淀为主）
Ø
其他烧结方法
反应烧结、气相沉积成形、高温自蔓延（SHS）烧
结、等离子烧结、电火花烧结、电场烧结、超高压烧结、 微波烧结等
第三节
q
陶瓷烧结的后处理
表面施釉
表面施釉是通过高温加热，在陶瓷表面烧附一层玻
璃状物质使其表面具有光亮、美观、绝缘、防水等优异 性能的工艺方法。
Ø
工艺过程 釉浆制备 涂 釉 烧 釉
q
影响烧结的因素
原料粉末的粒度 烧结温度 影响因素 烧结时间 烧结气氛
第二节
q
陶瓷的烧结方法
烧结分类
常压烧结 按压力分类 压力烧结 普通烧结 按气氛分类 氢气烧结 真空烧结
固相烧结 液相烧结 按反应分类 气相烧结 活化烧结 反应烧结
q
Ø
常见的烧结方法
普通烧结
传统陶瓷在隧道窑中进行烧结，特种陶瓷大都在电
窑中进行烧结。
Ø
热压烧结
热压烧结是在烧结过程中同时对坯料施加压力，加
速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低，烧结时 间更短。
Ø
热等静压烧结
将粉体压坯或装入包套的粉体放入高压容器中，在
高温和均衡的气体压力作用下，烧结成致密的陶瓷体。
Ø
真空烧结
将粉体压坯放入到真空炉中进行烧结。真空烧结有
利于粘结剂的脱除和坯体内气体的排除，有利于实现高 致密化。
陶瓷的烧结原理及工艺
第一节 第二节 第三节 陶瓷的烧结理论 陶瓷的烧结方法 陶瓷烧结后的处理
第一节
q
陶瓷的烧结理论
概述
烧结是指高温条件下，坯体表面积减小，孔隙率降
Ø 定 义：
低、机械性能提高的致密化过程。 Ø 烧结驱动力： 粉体的表面能降低和系统自由能降低。
Ø 烧结的主要阶段： 1）烧结前期阶段（坯体入炉——90％致密化） ① 粘结剂等的脱除：如石蜡在250～400℃全部汽化 挥发。 ② 随着烧结温度升高，原子扩散加剧，孔隙缩小， 颗粒间由点接触转变为面接触，孔隙缩小，连通孔 隙变得封闭，并孤立分布。 ③ 小颗粒间率先出现晶界，晶界移动，晶粒长大。