【精品课件】河南省精品课程陶瓷工艺原理
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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
陶艺精品课程PPT课件
（3）《旋纹尖底瓶》（陕西西安半坡村出土，陕西历史博物 馆藏）
尖底瓶为古代盛贮器， 用以从河水中取水。
8
讨论问题:瓶子的设计为什么尖底 学生回答：因为这个瓶子口部重，将瓶子投入水中,口部向水 中沉，水灌进瓶中，瓶底重量增加，由于重心转移，瓶口朝上 竖起，瓶会自动抬起。灌水结束。 ，再用绳将瓶吊出水面， 从而实现取满水而滴水不漏。
教师提问：古代半坡出土的许多陶盆上都画有鱼纹和鱼网纹图案， 看来，当时的人民把鱼视为神，作为他们的图腾崇拜，这是为什 么呢，他们的原始信仰为什么会是鱼呢？（创设情境，引导学生 思考讨论问题） 。祈求捕鱼丰收说（渔猎为生） 。祈求生殖繁盛说（生殖崇拜）
6
教师提问：这应与当时的图腾崇拜和社会生活，经济生活有着 密切的联系。说明了艺术与现实生活的怎样的关系？ 学生回答：艺术源于生活，又高于生活！（引导学生透视艺术 与生活的关系，复习以前的学习的艺术概论的基本观点的知识， 升华基本问题。）
（1） 《人面鱼纹彩陶盆》 （高16.5厘米 口径39.5厘米， 陕西省西安市半坡村出土，中国历史博物馆藏）
5
这个彩陶盆盆内壁用黑彩绘出 两组对称的人面鱼纹。人面概 括成圆形，眼睛细而平直，鼻 梁挺直，嘴旁有两只变形鱼纹， 两耳旁也有两条小鱼，人头顶 的尖状角形物，可能是发髻， 加上鱼鳍形的装饰。
（2）《舞蹈纹彩陶盆》（高14厘米 腹径29厘米 底径10厘米 中国历史博物馆藏 ）
其边沿及内外壁均有彩绘；内
壁上绘有三组相同的舞蹈场面。
每组五人，手拉手跳舞，头上
有发辫状饰物，下身有尾尾巴
式的装饰。场面欢快热烈，极
具韵律感、节奏感。
7
讨论问题:为什么图案只集中在器皿的内壁和外壁上半部ω 学生回答：由于当时的生活水平和社会生产条件的限制，没有 桌子、柜子，陶制的生活器皿是直接置于地面上，人们欣赏到 的大多是器皿的内壁和外壁上半部，看来这些陶器又实用，又 有观赏性。 （问题讨论之后，再次紧扣艺术与生活的关系的基本理念。）
尖底瓶为古代盛贮器， 用以从河水中取水。
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讨论问题:瓶子的设计为什么尖底 学生回答：因为这个瓶子口部重，将瓶子投入水中,口部向水 中沉，水灌进瓶中，瓶底重量增加，由于重心转移，瓶口朝上 竖起，瓶会自动抬起。灌水结束。 ，再用绳将瓶吊出水面， 从而实现取满水而滴水不漏。
教师提问：古代半坡出土的许多陶盆上都画有鱼纹和鱼网纹图案， 看来，当时的人民把鱼视为神，作为他们的图腾崇拜，这是为什 么呢，他们的原始信仰为什么会是鱼呢？（创设情境，引导学生 思考讨论问题） 。祈求捕鱼丰收说（渔猎为生） 。祈求生殖繁盛说（生殖崇拜）
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教师提问：这应与当时的图腾崇拜和社会生活，经济生活有着 密切的联系。说明了艺术与现实生活的怎样的关系？ 学生回答：艺术源于生活，又高于生活！（引导学生透视艺术 与生活的关系，复习以前的学习的艺术概论的基本观点的知识， 升华基本问题。）
（1） 《人面鱼纹彩陶盆》 （高16.5厘米 口径39.5厘米， 陕西省西安市半坡村出土，中国历史博物馆藏）
5
这个彩陶盆盆内壁用黑彩绘出 两组对称的人面鱼纹。人面概 括成圆形，眼睛细而平直，鼻 梁挺直，嘴旁有两只变形鱼纹， 两耳旁也有两条小鱼，人头顶 的尖状角形物，可能是发髻， 加上鱼鳍形的装饰。
（2）《舞蹈纹彩陶盆》（高14厘米 腹径29厘米 底径10厘米 中国历史博物馆藏 ）
其边沿及内外壁均有彩绘；内
壁上绘有三组相同的舞蹈场面。
每组五人，手拉手跳舞，头上
有发辫状饰物，下身有尾尾巴
式的装饰。场面欢快热烈，极
具韵律感、节奏感。
7
讨论问题:为什么图案只集中在器皿的内壁和外壁上半部ω 学生回答：由于当时的生活水平和社会生产条件的限制，没有 桌子、柜子，陶制的生活器皿是直接置于地面上，人们欣赏到 的大多是器皿的内壁和外壁上半部，看来这些陶器又实用，又 有观赏性。 （问题讨论之后，再次紧扣艺术与生活的关系的基本理念。）
《陶瓷工艺原理》课程教学大纲
《陶瓷工艺原理》教学大纲课程名称：陶瓷工艺原理学分：3.0 总学时：48 讲课学时：40 实验学时： 8考核方式：考试先修课程：《材料科学基础》、《材料物理性能》适用专业：材料科学与工程专业开课系或教研室：无机非金属材料教研室（一）课程性质与任务1．课程性质：本课程是材料科学与工程专业的专业核心课2．课程任务：本课程主要讲述陶瓷原料、粉体的制备与合成、坯体和釉的配料计算、陶瓷坯体的成型及干燥、陶瓷材料的烧结、陶瓷的加工及改性等。
目的在于使学生熟悉陶瓷生产中共同性的工艺过程及过程中发生的物理—化学变化，掌握工艺因素对陶瓷产品结构与性能的影响和基本的实验技能，能够从技术与经济的角度分析陶瓷生产中的问题和提出改进生产的方案，为毕业后从事专业工作打下必要的基础。
（二）课程教学基本要求对课程教学环节的要求：课程理论课时40学时；实验8学时；成绩考核形式=平时考勤及作业30%+实验10%+闭卷考试60%。
（三）课程教学内容本课程共分四篇15章，第一篇含第1章至第2章，第二篇含第3章至第6章，第三篇含第7章至第9章，第四篇含第10章至第15章。
第一篇为原料，第1章讲授坯体组成的确定；第2章讲授坯料的成型性能。
第二篇为坯体的工艺基础，第3章讲授坯体组成的确定；第4章讲授坯料的成型性能；第5章讲授坯体的结构与形成；第6章讲授坯体性质的控制。
第三篇为釉层的工艺基础，第7章讲授釉料的组成；第8章讲授釉层的形成；第9章讲授釉层的性质。
第四篇为生产过程，第10章讲授原料的处理；第11章讲授坯料的制备；第12章讲授陶瓷成型方法与模具；第13章讲授生坯的干燥；第14章讲授施釉；第15章讲授烧成。
应重点掌握的内容：※熟练掌握陶瓷主要原料的性能、用途，掌握部分新型陶瓷原料的性能、用途，对其它原料的性能和用途有所了解；※熟练掌握陶瓷制品的生产工艺流程，以及一些新型的工艺技术；※掌握陶瓷制品的化学组成、显微结构和产品性能之间的相互关系。
陶瓷工艺原理之精品 坏体性质的控制
陶瓷工艺原理之精品课件五第五章坏体性质的控制目的要求烧结的发展历史比较久远，从公元前烧结陶土到现如今广泛应用于陶瓷及硬质合金材料的制备等领域。
几乎所有陶瓷材料的制备都有经历烧结工艺，因此，熟悉烧结工艺过程，了解烧结的各种影响因素，分析烧结机理对于制备高性能的陶瓷材料非常必要。
课时16学时授课内容1 概述2 烧结参数及其对烧结性影响2.1 烧结类型2.2 烧结驱动力2.3 烧结参数2.4 烧结参数对于烧结样品性能的影响3 固相烧结过程及机理3.1 双球模型（two-particle model）3.2晶粒过渡生长现象4 液相烧结过程与机理4.1 液相烧结的阶段4.2 液相烧结过程的致密化机理4.3 晶粒生长和粗化5 特色烧结方法5.1 热压烧结5.2 热等静压5.3 放电等离子体烧结5.4 微波烧结5.5 反应烧结5.6 爆炸烧结6 烧结设备6.1 间歇式窑炉6.2 连续式窑6.3 窑炉辅助设备7 最佳烧成制度的确定7.1 温度制度的确定7.2 气氛制度的控制7.3 压力制度及系数授课重点和难点本章的重点在烧结机理、特色烧结方法和烧成制度的确定上，难点多，需要精心准备。
教学方法用多媒体以讲授为主，并对学生在学习中遇到的问题进行解答。
讲授重点内容提要1. 烧结机理通常，烧结过程可以分为固相烧结（Solid state sintering）和液相烧结（Liquid phase sintering）两种类型。
在烧结温度下，粉末坯体在固态情况下达到致密化过程称为固相烧结；同样，粉末坯体在烧结过程中有液相存在的烧结过程称为液相烧结。
1.1 固相烧结固相烧结一般可分为三个阶段：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。
烧结过程中颗粒的排列过程如图1所示。
在初始阶段，颗粒形状改变，相互之间形成了颈部连接，气孔由原来的柱状贯通状态逐渐过渡为连续贯通状态，其作用能够将坯体的致密度提高1－3％；在中间阶段，所有晶粒都与最近邻晶粒接触，因此晶粒整体的移动已停止。
陶瓷工讲义艺科学绪论
12％，断 15％，断
面颗粒较 面颗粒细，
粗，气孔 气孔较小，
较大，表 结构均匀，
面施釉， 施釉或不
制作不够 施釉，制
精细
作精细
10.02.2021
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
瓷器的坯体致密，基本上不吸水，有一定的半透明性，断面成石状或贝壳状。
名称
表0－3日用瓷器分类
炻瓷类
普通瓷器
细瓷器
特征
吸水率一般不 吸水率一般不 吸水率一般不
陶瓷工艺科学绪论
精品jing
易水寒江雪敬奉
传统陶瓷的主要原料：取之于自然界的硅酸盐矿物(如粘土、长石、石 英等)，所以传统陶瓷可归属于硅酸盐类材料和制品。
因此，陶瓷工业可与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业同属“硅酸盐 工业”的范畴。
粘土矿物－高岭石
10.02.2021
钾长石
石英
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
电瓷 化学瓷 及其它 结构陶瓷 功能陶瓷
工业用陶瓷
10.02.2021
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
结构陶瓷主要是用于耐磨损、高强度、耐热、耐热冲击、硬质、高刚性、 低热膨胀性和隔热等结构陶瓷材料；
10.02.2021
不同形状的特种结构陶瓷件
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
功能陶瓷中包括电磁功能、光学功能和生物-化学功能等陶瓷制品和材料， 此外还有核能陶瓷和其它功能材料等。
美国和日本等国：Ceramics是包括各种硅酸盐材料和制品在内的无机非金属材 料的通称，不仅指陶瓷，还包括水泥、玻璃、搪瓷等材料。
10.02.2021
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
2. 陶瓷的分类
(1) 按陶瓷概念和用途来分类
2024版年度陶艺精品课程PPT课件
26
07
陶艺课程实践与体验
2024/2/3
27
陶艺课程实践环节安排
理论知识学习
介绍陶艺历史、工艺原理、制作技巧等基础知识。
实践操作演示
教师现场演示陶艺制作流程，包括选泥、成型、 装饰等环节。
学生动手实践
学生在教师指导下亲手制作陶艺作品，体验陶艺 制作的乐趣。
2024/2/3
28
学生动手制作陶艺作品
陶艺精品课程PPT课件
2024/2/3
1
contents
目录
2024/2/3
• 陶艺课程简介 • 陶艺基础知识 • 陶艺成型技法 • 陶艺装饰技法 • 陶艺烧制工艺 • 陶艺作品欣赏与评价 • 陶艺课程实践与体验
2
01
陶艺课程简介
2024/2/3
3
课程背景与意义
01 02
弘扬传统文化
陶艺作为中华民族传统文化的重要组成部分，具有悠久的历史和深厚的 文化底蕴。学习陶艺有助于传承和弘扬传统文化，增强学生的民族自豪 感和文化自信心。
2024/2/3
18
05
陶艺烧制工艺
2024/2/3
19
烧制原理及设备介绍
2024/2/3
烧制原理
通过高温处理，使陶土中的矿物质 发生化学反应，从而达到固化、瓷 化、着色的效果。
设备介绍
电窑、气窑、柴窑等，各种窑炉的 加热方式、温度控制、气氛控制等 各有不同。
20
烧制温度与时间控制
温度控制
根据陶土的成分、作品的厚度和大小 等因素，确定合适的烧制温度，一般 分为低温、中温和高温三个阶段。
讲解陶艺制作的基本技能，包括泥条盘筑、 拉坯成型、雕刻装饰等，通过示范和练习， 使学生掌握陶艺制作的基本方法。
07
陶艺课程实践与体验
2024/2/3
27
陶艺课程实践环节安排
理论知识学习
介绍陶艺历史、工艺原理、制作技巧等基础知识。
实践操作演示
教师现场演示陶艺制作流程，包括选泥、成型、 装饰等环节。
学生动手实践
学生在教师指导下亲手制作陶艺作品，体验陶艺 制作的乐趣。
2024/2/3
28
学生动手制作陶艺作品
陶艺精品课程PPT课件
2024/2/3
1
contents
目录
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• 陶艺课程简介 • 陶艺基础知识 • 陶艺成型技法 • 陶艺装饰技法 • 陶艺烧制工艺 • 陶艺作品欣赏与评价 • 陶艺课程实践与体验
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01
陶艺课程简介
2024/2/3
3
课程背景与意义
01 02
弘扬传统文化
陶艺作为中华民族传统文化的重要组成部分，具有悠久的历史和深厚的 文化底蕴。学习陶艺有助于传承和弘扬传统文化，增强学生的民族自豪 感和文化自信心。
2024/2/3
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05
陶艺烧制工艺
2024/2/3
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烧制原理及设备介绍
2024/2/3
烧制原理
通过高温处理，使陶土中的矿物质 发生化学反应，从而达到固化、瓷 化、着色的效果。
设备介绍
电窑、气窑、柴窑等，各种窑炉的 加热方式、温度控制、气氛控制等 各有不同。
20
烧制温度与时间控制
温度控制
根据陶土的成分、作品的厚度和大小 等因素，确定合适的烧制温度，一般 分为低温、中温和高温三个阶段。
讲解陶艺制作的基本技能，包括泥条盘筑、 拉坯成型、雕刻装饰等，通过示范和练习， 使学生掌握陶艺制作的基本方法。
陶瓷工艺原理3章釉料
湖南建湘（长石釉） 30 55 5
/ 10
唐山某厂（石灰釉） 22 52 12 14
/
② 氧化物重量百分组成
组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O ZnO 灼减 合计 Wt％ 69.19 14.63 0.12 0.79 3.43 6.32 1.68 1.50 1.96 100
(1) 装饰： 提高艺术、欣赏价值。
(2) 改善制品的各种性能： 化学稳定性、防污性（平滑、表面积减小） 力学性能、电学性能、抗菌性能等等。
五彩缤纷的外衣——釉
• 什么是釉 汉字中的“釉”，其含义是指 有油状的光泽，所以古代用“油”字表 示陶瓷制品表面的光泽，但又因为“油” 字这个字代表食物，后人经过种种考虑， 修改结果就取表示光彩的“采”合成为 “釉”。陶瓷制品表面多半穿着一件光 滑、平滑、漂亮的外衣，“赤膊上阵” 的很少。这件五彩缤纷的外衣就是我们 所要介绍的“釉”。
五彩缤纷的外衣——釉
• 颜色釉装饰 颜色釉装饰源于陶器，在商代便有 了青黄釉陶器出现，到汉末晋初年间就有青釉 瓷器了。唐代的唐三彩，宋代的影青、粉青、 钧红、黑釉等闻名于世，经明清发展成颜色釉。 颜色釉多以金属氧化物的天然矿石为着色剂配 制而成，如铁、铜、锰、钛、铬、锌、钴、锑 等。它有高温、中温和低温之分。高温色釉以 景德镇和河南禹县的色釉瓷为代表，采用还原 焰烧成，烧成温度为1320℃左右；中温色釉以 河北邯郸、山东淄博、江苏宜兴的色釉为代表， 采用氧化焰烧成，温度在1200℃左右。
于釉面的铺展，提高釉玻璃的折射率（光泽度），适量加入 可以降低热膨胀系数，提高化学稳定性。过量导致釉的各种 性能变差。1000ºC以上易挥发。
（9）BaO 助熔剂，少量引入可以提高釉的光泽度和力学强度，代替
陶瓷工艺学PPT课件
25
各窑代表产品的特点 官窑：北宋在河南开封，南宋在浙江临安（杭州）
主要为青釉瓷。 越窑：在浙江余姚，秘色瓷（青瓷）。 定窑：北定，河北曲阳，定州。南定，江西景德镇
白釉瓷 钧窑：河南禹县。钧红（铜红）釉，窑变花釉，其
特点，颜色不一，变化多，有千钧万变之说。 汝窑：河南临汝。青釉。属乳浊釉，无裂纹。色泽
二、普通陶瓷（不带釉）的岩相成分
是由晶相，玻璃相，气相构成的不均匀多相系统。 １、晶相：(以长石质瓷为例）莫来石，石英，方石英， 少量原料残骸，熟料粒。 ２、玻璃相：２５—７０％（少数大于７０％）
玻璃相少，只够粘接晶粒，胎体气孔多。［陶器］ 3
玻璃相增多，除粘接晶粒外，还填充部分晶粒间隙，胎 体气孔减少。［不致密炻器］
9
一. 无釉陶器时期 （新石器时期 ---- 殷商 ）
1. 我国最早的陶器：公元前8000年，江西万年仙人洞 出土的泥质陶，夹砂陶，夹炭陶。
这些陶器大部分为灰，红色。含Fe,Mn 等天然矿物， 起装饰作用，其烧成温度为800 c~1000 c。
2. 新石器时代晚期：彩陶，黑陶 彩陶代表“仰韶文化”，也称“彩陶文化”。最初
从出土的文物看：郑州二里冈出土商代一件豆青釉布纹
陶尊，内外施釉。洛阳出土西周灰青釉陶两件。战国时期有
胎质近瓷的带釉陶器。说明商周以来釉陶的出现和由陶到瓷
转变的萌芽。
随烧窑技术的发展，到两汉时期，有了早期的瓷器出现，
称为原始瓷。
河南板桥水库和洛阳有西汉四耳罐和盘的出土，河南信
阳东汉墓有青瓷壶，洗，碗等。此时的瓷器质地坚硬外施釉，
玻璃相很多，胎体几乎无气孔。［致密炻器，瓷器］ ３、气孔
闭气孔：与大气不通，不吸水。 开气孔：与大气相通，吸水。气孔率越大，吸水越大。
各窑代表产品的特点 官窑：北宋在河南开封，南宋在浙江临安（杭州）
主要为青釉瓷。 越窑：在浙江余姚，秘色瓷（青瓷）。 定窑：北定，河北曲阳，定州。南定，江西景德镇
白釉瓷 钧窑：河南禹县。钧红（铜红）釉，窑变花釉，其
特点，颜色不一，变化多，有千钧万变之说。 汝窑：河南临汝。青釉。属乳浊釉，无裂纹。色泽
二、普通陶瓷（不带釉）的岩相成分
是由晶相，玻璃相，气相构成的不均匀多相系统。 １、晶相：(以长石质瓷为例）莫来石，石英，方石英， 少量原料残骸，熟料粒。 ２、玻璃相：２５—７０％（少数大于７０％）
玻璃相少，只够粘接晶粒，胎体气孔多。［陶器］ 3
玻璃相增多，除粘接晶粒外，还填充部分晶粒间隙，胎 体气孔减少。［不致密炻器］
9
一. 无釉陶器时期 （新石器时期 ---- 殷商 ）
1. 我国最早的陶器：公元前8000年，江西万年仙人洞 出土的泥质陶，夹砂陶，夹炭陶。
这些陶器大部分为灰，红色。含Fe,Mn 等天然矿物， 起装饰作用，其烧成温度为800 c~1000 c。
2. 新石器时代晚期：彩陶，黑陶 彩陶代表“仰韶文化”，也称“彩陶文化”。最初
从出土的文物看：郑州二里冈出土商代一件豆青釉布纹
陶尊，内外施釉。洛阳出土西周灰青釉陶两件。战国时期有
胎质近瓷的带釉陶器。说明商周以来釉陶的出现和由陶到瓷
转变的萌芽。
随烧窑技术的发展，到两汉时期，有了早期的瓷器出现，
称为原始瓷。
河南板桥水库和洛阳有西汉四耳罐和盘的出土，河南信
阳东汉墓有青瓷壶，洗，碗等。此时的瓷器质地坚硬外施釉，
玻璃相很多，胎体几乎无气孔。［致密炻器，瓷器］ ３、气孔
闭气孔：与大气不通，不吸水。 开气孔：与大气相通，吸水。气孔率越大，吸水越大。
陶瓷工艺原理概述
❖ porcelain瓷器，pottery陶器。
❖ 德国陶瓷协会认为，陶瓷是化学工业或化学生产 工艺的一个分支，陶瓷材料属于无机非金属材料， 最少含有30％的晶体，在室温中将原材料成形通 过800℃以上高温处理。
❖ 美国和日本把ceramic定义为各种硅酸盐制品和材 料在内的无机非金属材料。
陶瓷的定义
❖陶器发现→笨重易碎的陶器→定居→村庄→农 业发展。
❖ 烧成 温 度 700－930℃： 河 南新 郑 裴 李岗 ，约 8000年前；河北武安磁山约7300年。
❖ 烧成温度 800－900℃：浙江余姚河姆渡遗址 约7000年，河姆渡文化。
❖ 烧成温度1000℃左右：3500年前，山东安城 龙山发现黑陶，厚度仅1mm，人称蛋壳陶， 龙山文化、黑陶文化。
分类方法很多 按类别： ❖普通陶瓷：日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、艺术陶瓷、
耐火材料等
❖ 特种陶瓷：电子、结构、生物陶瓷等
❖电瓷通常归于特种陶瓷，但其制备工艺与普通陶 瓷基本相同。
陶瓷的分类
❖ 按化学成分分： 氧化物陶瓷：氧化铝、莫来石（3Al2O3·2SiO2） 、
氧化锆、钛酸钡（BaTiO3 ）、氧化镁… 普通陶瓷通常是氧化物陶瓷。 非氧化物陶瓷： 碳化物陶瓷：SiC、TiC、WC、B4C
公 元 前
3000 1000 冯端 师昌绪 刘治国《材料科学导论》
陶瓷的起源
❖陶器是由于用粘土涂在编制或者木制的容器上而 出现的（恩格斯）。竹木涂上粘土后能耐火。
粘在脚上的粘土被火烧后变硬，变结实？
❖总之陶器的发明年代和具体原因至今没有结论， 从考古的结果看，陶器大约在10000年以前就有， 即在新石器时期的早期已经出现，是人类最早的 手工制品.
陶瓷的起源
❖ 德国陶瓷协会认为，陶瓷是化学工业或化学生产 工艺的一个分支，陶瓷材料属于无机非金属材料， 最少含有30％的晶体，在室温中将原材料成形通 过800℃以上高温处理。
❖ 美国和日本把ceramic定义为各种硅酸盐制品和材 料在内的无机非金属材料。
陶瓷的定义
❖陶器发现→笨重易碎的陶器→定居→村庄→农 业发展。
❖ 烧成 温 度 700－930℃： 河 南新 郑 裴 李岗 ，约 8000年前；河北武安磁山约7300年。
❖ 烧成温度 800－900℃：浙江余姚河姆渡遗址 约7000年，河姆渡文化。
❖ 烧成温度1000℃左右：3500年前，山东安城 龙山发现黑陶，厚度仅1mm，人称蛋壳陶， 龙山文化、黑陶文化。
分类方法很多 按类别： ❖普通陶瓷：日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、艺术陶瓷、
耐火材料等
❖ 特种陶瓷：电子、结构、生物陶瓷等
❖电瓷通常归于特种陶瓷，但其制备工艺与普通陶 瓷基本相同。
陶瓷的分类
❖ 按化学成分分： 氧化物陶瓷：氧化铝、莫来石（3Al2O3·2SiO2） 、
氧化锆、钛酸钡（BaTiO3 ）、氧化镁… 普通陶瓷通常是氧化物陶瓷。 非氧化物陶瓷： 碳化物陶瓷：SiC、TiC、WC、B4C
公 元 前
3000 1000 冯端 师昌绪 刘治国《材料科学导论》
陶瓷的起源
❖陶器是由于用粘土涂在编制或者木制的容器上而 出现的（恩格斯）。竹木涂上粘土后能耐火。
粘在脚上的粘土被火烧后变硬，变结实？
❖总之陶器的发明年代和具体原因至今没有结论， 从考古的结果看，陶器大约在10000年以前就有， 即在新石器时期的早期已经出现，是人类最早的 手工制品.
陶瓷的起源
陶瓷工艺原理
等 （2）炻器：日用器皿、缸器、建筑用品、地砖等 （3）瓷器：日用餐具，茶具，高、低压电磁，美术用品等。
2. 特种陶瓷（先进陶瓷、精细陶瓷）
（1）结构陶瓷：Al2O3, ZrO2, BeO, MgO, Si3N4，SiC等 （2）功能陶瓷：压电陶瓷，压敏陶瓷等
三. 陶瓷材料的应用领域
1. 日用陶瓷 2. 结构陶瓷：具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高强度、 高韧性等特点，因此可应用于化工、汽车、电力和宇 航等工业 3. 功能陶瓷：电子计算机、集成电路、铁电陶瓷、压电 陶瓷、半导体材料与器件等
二、Al 二、Al2O3(Alumina)
地壳中的含量15.34％。来源：铝土矿、高岭土等矿物 1、氧化铝的主要晶型 α- Al2O3 三方柱状晶体：高温稳定型 熔点高，硬度大（9），耐化学腐蚀，优良的介电性能
Al2O3陶瓷：具有较好的机械性能、高温性能、介电性能及耐化学腐蚀性
γ- Al2O3
等轴晶系：低温稳定型，结构松散，堆积密度小 γ- Al2O3
1.2 氧化物类原料（Oxides) 氧化物类原料（Oxides)
SiO2 Al2O3 ZrO2 TiO2 其它氧化物
一、石英（Quartz) 一、石英（Quartz)
普通结晶质的二氧化硅矿石通称石英 SiO2存在的方式（60％）：
以硅酸盐矿物的形式存在，构成矿物岩石 以独立状态存在，单矿物实体 1、石英矿石的种类： 水晶、脉石英、硅质砂岩、 石英岩、石英砂、 燧石、硅藻土 2、物理性能： 乳白色（或灰色）、半透明状、玻璃光泽 莫氏硬度 ：7 密度：21 概述
影响陶瓷产品性能、 质量的因素
原料质量（内因）
生产过程（外因）
传统原材料：粘土、长石、石英（天然矿物） 化工原料：将天然原料通过化学方法或物理方法进行加工提 纯，使化学组成得以富集，以达到一定性能和纯度要求的原 料。 各种氧化物
2. 特种陶瓷（先进陶瓷、精细陶瓷）
（1）结构陶瓷：Al2O3, ZrO2, BeO, MgO, Si3N4，SiC等 （2）功能陶瓷：压电陶瓷，压敏陶瓷等
三. 陶瓷材料的应用领域
1. 日用陶瓷 2. 结构陶瓷：具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高强度、 高韧性等特点，因此可应用于化工、汽车、电力和宇 航等工业 3. 功能陶瓷：电子计算机、集成电路、铁电陶瓷、压电 陶瓷、半导体材料与器件等
二、Al 二、Al2O3(Alumina)
地壳中的含量15.34％。来源：铝土矿、高岭土等矿物 1、氧化铝的主要晶型 α- Al2O3 三方柱状晶体：高温稳定型 熔点高，硬度大（9），耐化学腐蚀，优良的介电性能
Al2O3陶瓷：具有较好的机械性能、高温性能、介电性能及耐化学腐蚀性
γ- Al2O3
等轴晶系：低温稳定型，结构松散，堆积密度小 γ- Al2O3
1.2 氧化物类原料（Oxides) 氧化物类原料（Oxides)
SiO2 Al2O3 ZrO2 TiO2 其它氧化物
一、石英（Quartz) 一、石英（Quartz)
普通结晶质的二氧化硅矿石通称石英 SiO2存在的方式（60％）：
以硅酸盐矿物的形式存在，构成矿物岩石 以独立状态存在，单矿物实体 1、石英矿石的种类： 水晶、脉石英、硅质砂岩、 石英岩、石英砂、 燧石、硅藻土 2、物理性能： 乳白色（或灰色）、半透明状、玻璃光泽 莫氏硬度 ：7 密度：21 概述
影响陶瓷产品性能、 质量的因素
原料质量（内因）
生产过程（外因）
传统原材料：粘土、长石、石英（天然矿物） 化工原料：将天然原料通过化学方法或物理方法进行加工提 纯，使化学组成得以富集，以达到一定性能和纯度要求的原 料。 各种氧化物
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主要化学成分为SiO2、A12O3和结晶水（H2O）。
含有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O，碱土金属氧化物CaO、MgO， 以及着色氧化物Fe2O3、TiO2等。
风化残积型粘土矿床一般SiO2含量高，而A12O3含量低。
2021/3/7
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
化学组成在一定程度上反映其工艺性质。
（5） H2O、有机质：可提高可塑性，但收缩大。
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2.粘土的矿物组成 粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体。因此，粘土
所含各种微细矿物的种类和数量是决定其工艺性能的主要因素。
粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类 （包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）等等。
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2. 热液蚀变型：高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆中含有大量的挥发分及水， 温度进一步降低时，水分则以液态存在，但其中溶有大量其它化合物。当 这种热液（水）作用于母岩时，会形成粘土矿床，这就称为热液蚀变型粘 土矿，如苏州阳山、衡阳界牌土。
3. 沉积型粘土矿床：是指风化了的粘土矿物借雨水或风力的搬运作用搬离 原母岩后，在低洼的地方沉积而成的矿床，称为二次粘土（也称沉积粘土 或次生粘土），如南安康垅，清远源潭。
粘土的种类不同，物理化学性能也各不相同。粘土可呈白、灰、黄、 红、黑等各种颜色。有的粘土疏松柔软且可在水中自然分散，有的粘土则 呈致密坚硬的块状。
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(二）粘土的组成
粘土的性能取决于粘土的组成，包括粘土的矿物组成、化学组 成和颗粒组成。 1、粘土的化学组成
（1）SiO2 ：若以石英状态存在的SiO2多时，粘土可塑性降低，但是干 燥后烧成收缩小。
（2）Al2O3 ：含量多，耐火度增高，难烧结。 （3）Fe2O3＜1％ ，TiO2 ＜0.5％ ：瓷制品呈白色，含量过高，颜色变深， 还影响电绝缘性。
（4）CaO、MgO、K2O、Na2O：降低烧结温度，缩小烧结范围。
高岭石
2021/3/7
叶腊石
伊利石
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a．高岭石类（Kaolinite） 高岭石族矿物包括高岭石、地开石、珍珠陶土和多水高岭石等。高岭石
是粘土中常见的粘土矿物，主要由高岭石组成的粘土称为高岭土。
b．蒙脱石类 蒙脱石（Montmorillonite）也是一种常见的粘土矿物，以蒙脱石为主要
7.烧结性能
通指粘土在烧结过程中所表现出的各种物理化学变化及性能。
8.耐火度
耐火度是耐火材料的重要技术指标之一，它表征材料无荷重时抵抗 高温作用而不熔化的性能。
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（四）粘土在陶瓷生产中的作用
1.粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。 2.粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。 3.粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。 4.粘土是陶瓷坯体烧结时的主体。 5.粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。
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2021/3/7
各种粘土矿物的差热曲线
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粘土矿物是具有层状结构硅酸盐矿物，其基本结构单位是硅氧四面 体层和铝氧八面体层，由于四面体层和八面体层的结合方式、同形置换 以及层间阳离子等不同，从而构成了不同类型的层状结构粘土矿物，如
组成矿物的粘土称为膨润土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉红色 或淡黄色，被杂质污染时呈现其它颜色。
c ．伊利石类 伊利石是白云母经强烈的化学风化作用而转变为蒙脱石或高岭石过程中的 中间产物。组成成分与白云母相似，但比正常的白云母多SiO2和H2O而少K2O。 与高岭石比较，伊利石含K2O较多而含H2O较少。
粘土的结合性是指粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团、有 一定干燥强度的能力。 3.离子交换性
粘土颗粒带有电荷，其来源是其表面层的断键和晶格内部被取代的 离子，因此必须吸附其它异号离子来补偿其电价，粘土的这种性质称为 离子交换性。
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4.触变性
粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低而流动性增 加，静置后又能逐渐恢复原状。反之，相同的泥料放置一段时间后，在 维持原有水分的情况下会增加粘度，出现变稠和固化现象。上述情况可 以重复无数次。粘土的上述性质统称为触变性，也称为稠化性。
第一章 陶瓷原料
第一节 粘土类原料 （一）粘土的成因与产状
粘土（clay）是一种颜色多样、细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合 体，其矿物粒径一般小于2 µm，主要由粘土矿物以及其它一些杂质矿物组成。
粘土的成因：
1. 风化残积型：指深成的岩浆岩（如花岗岩、伟晶岩、长英岩等） 在原地风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的主要矿床类型。 风化型粘土矿床主要分布在我国南方(如景德镇高岭村、晋江白安、 潮州飞天燕等地），一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生粘 土现象。这是由于粘土在吸附力、 渗透力、毛细管力的作用，水分进入粘土晶层之间、或者胶团之间所致， 因此可分为内膨胀性与外膨胀性两种。
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6.收缩
粘土泥料干燥时，因包围在粘土颗粒间的水分蒸发、颗粒相互靠拢 而引起的体积收缩，称为干燥收缩。粘土泥料煅烧时，由于发生一系列 的物理化学变化(如脱水作用、分解作用、莫来石的生成、易熔杂质的 熔化，以及熔化物充满质点间空隙等等)，因而使粘土再度产生的收缩， 称为烧成收缩。这两种收缩构成粘土泥料的总收缩。
下图所示的结构模型图。
2021/3/7
层状结构粘土矿物晶体结构模型图
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3、颗粒组成
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（三）粘土的工艺性质
1.可塑性 可塑性是指粘土粉碎后用适量的水调和、混练后捏成泥团，在一定
外力的作用下可以任意改变其形状而不发生开裂，除去外力后，仍能保 持受力时的形状的性能。 2.结合性
含有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O，碱土金属氧化物CaO、MgO， 以及着色氧化物Fe2O3、TiO2等。
风化残积型粘土矿床一般SiO2含量高，而A12O3含量低。
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化学组成在一定程度上反映其工艺性质。
（5） H2O、有机质：可提高可塑性，但收缩大。
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2.粘土的矿物组成 粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体。因此，粘土
所含各种微细矿物的种类和数量是决定其工艺性能的主要因素。
粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类 （包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）等等。
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2. 热液蚀变型：高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆中含有大量的挥发分及水， 温度进一步降低时，水分则以液态存在，但其中溶有大量其它化合物。当 这种热液（水）作用于母岩时，会形成粘土矿床，这就称为热液蚀变型粘 土矿，如苏州阳山、衡阳界牌土。
3. 沉积型粘土矿床：是指风化了的粘土矿物借雨水或风力的搬运作用搬离 原母岩后，在低洼的地方沉积而成的矿床，称为二次粘土（也称沉积粘土 或次生粘土），如南安康垅，清远源潭。
粘土的种类不同，物理化学性能也各不相同。粘土可呈白、灰、黄、 红、黑等各种颜色。有的粘土疏松柔软且可在水中自然分散，有的粘土则 呈致密坚硬的块状。
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(二）粘土的组成
粘土的性能取决于粘土的组成，包括粘土的矿物组成、化学组 成和颗粒组成。 1、粘土的化学组成
（1）SiO2 ：若以石英状态存在的SiO2多时，粘土可塑性降低，但是干 燥后烧成收缩小。
（2）Al2O3 ：含量多，耐火度增高，难烧结。 （3）Fe2O3＜1％ ，TiO2 ＜0.5％ ：瓷制品呈白色，含量过高，颜色变深， 还影响电绝缘性。
（4）CaO、MgO、K2O、Na2O：降低烧结温度，缩小烧结范围。
高岭石
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叶腊石
伊利石
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a．高岭石类（Kaolinite） 高岭石族矿物包括高岭石、地开石、珍珠陶土和多水高岭石等。高岭石
是粘土中常见的粘土矿物，主要由高岭石组成的粘土称为高岭土。
b．蒙脱石类 蒙脱石（Montmorillonite）也是一种常见的粘土矿物，以蒙脱石为主要
7.烧结性能
通指粘土在烧结过程中所表现出的各种物理化学变化及性能。
8.耐火度
耐火度是耐火材料的重要技术指标之一，它表征材料无荷重时抵抗 高温作用而不熔化的性能。
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（四）粘土在陶瓷生产中的作用
1.粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。 2.粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。 3.粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。 4.粘土是陶瓷坯体烧结时的主体。 5.粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。
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粘土矿物是具有层状结构硅酸盐矿物，其基本结构单位是硅氧四面 体层和铝氧八面体层，由于四面体层和八面体层的结合方式、同形置换 以及层间阳离子等不同，从而构成了不同类型的层状结构粘土矿物，如
组成矿物的粘土称为膨润土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉红色 或淡黄色，被杂质污染时呈现其它颜色。
c ．伊利石类 伊利石是白云母经强烈的化学风化作用而转变为蒙脱石或高岭石过程中的 中间产物。组成成分与白云母相似，但比正常的白云母多SiO2和H2O而少K2O。 与高岭石比较，伊利石含K2O较多而含H2O较少。
粘土的结合性是指粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团、有 一定干燥强度的能力。 3.离子交换性
粘土颗粒带有电荷，其来源是其表面层的断键和晶格内部被取代的 离子，因此必须吸附其它异号离子来补偿其电价，粘土的这种性质称为 离子交换性。
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4.触变性
粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低而流动性增 加，静置后又能逐渐恢复原状。反之，相同的泥料放置一段时间后，在 维持原有水分的情况下会增加粘度，出现变稠和固化现象。上述情况可 以重复无数次。粘土的上述性质统称为触变性，也称为稠化性。
第一章 陶瓷原料
第一节 粘土类原料 （一）粘土的成因与产状
粘土（clay）是一种颜色多样、细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合 体，其矿物粒径一般小于2 µm，主要由粘土矿物以及其它一些杂质矿物组成。
粘土的成因：
1. 风化残积型：指深成的岩浆岩（如花岗岩、伟晶岩、长英岩等） 在原地风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的主要矿床类型。 风化型粘土矿床主要分布在我国南方(如景德镇高岭村、晋江白安、 潮州飞天燕等地），一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生粘 土现象。这是由于粘土在吸附力、 渗透力、毛细管力的作用，水分进入粘土晶层之间、或者胶团之间所致， 因此可分为内膨胀性与外膨胀性两种。
2021/3/7
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6.收缩
粘土泥料干燥时，因包围在粘土颗粒间的水分蒸发、颗粒相互靠拢 而引起的体积收缩，称为干燥收缩。粘土泥料煅烧时，由于发生一系列 的物理化学变化(如脱水作用、分解作用、莫来石的生成、易熔杂质的 熔化，以及熔化物充满质点间空隙等等)，因而使粘土再度产生的收缩， 称为烧成收缩。这两种收缩构成粘土泥料的总收缩。
下图所示的结构模型图。
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层状结构粘土矿物晶体结构模型图
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3、颗粒组成
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（三）粘土的工艺性质
1.可塑性 可塑性是指粘土粉碎后用适量的水调和、混练后捏成泥团，在一定
外力的作用下可以任意改变其形状而不发生开裂，除去外力后，仍能保 持受力时的形状的性能。 2.结合性