无机非金属材料学第五节 陶瓷的烧成1
烧制陶瓷的化学反应方程式
烧制陶瓷的化学反应方程式陶瓷是一种由非金属材料烧制而成的材料，其主要成分是氧化物。
烧制陶瓷的过程中涉及到多个化学反应方程式。
陶瓷的原料主要包括粘土、石英、长石等。
在烧制过程中，这些原料会发生化学反应，形成陶瓷的主要成分。
1. 粘土的化学反应方程式：粘土的主要成分是硅酸盐矿物，其中包含氧化硅、氧化铝等成分。
在高温下，粘土中的硅酸盐矿物会发生热分解反应，生成二氧化硅和氧化铝：2Al2Si2O5(OH)4 → Al2O3 + 2SiO2 + 4H2O2. 石英的化学反应方程式：石英是一种含有高纯度二氧化硅的矿石。
在高温下，石英会发生热分解反应，生成二氧化硅：SiO2 → SiO23. 长石的化学反应方程式：长石是一种含有铝、钠、钾等元素的矿石。
在高温下，长石会发生热分解反应，生成氧化铝和氧化钠或氧化钾：3KAlSi3O8 → 3Al2O3 + 3SiO2 + 3K2O以上是陶瓷原料中的主要成分的化学反应方程式。
在烧制陶瓷的过程中，这些原料经过混合、成型和烧结等步骤，最终形成陶瓷制品。
烧制陶瓷的过程中，主要涉及以下几个化学反应：1. 陶瓷的成型：在成型过程中，原料经过混合后进行模具成型。
这个过程中不涉及明显的化学反应，主要是物理过程，通过施加压力和/或挤压使原料具有一定的形状。
2. 烧结过程：烧结是烧制陶瓷的关键步骤之一。
在烧结过程中，陶瓷制品经过高温处理，使其形成致密的结构。
在这个过程中，原料中的氧化物会发生化学反应，形成陶瓷的晶体结构。
例如，氧化铝和二氧化硅会发生反应，形成莫来石（Mullite）晶体结构：3Al2O3 + 2SiO2 → 3Al2SiO5 + O2氧化钠或氧化钾也会与其他氧化物发生反应，形成不同的晶体结构。
3. 烧结过程中的氧化还原反应：在高温下，陶瓷中的某些金属元素可能发生氧化还原反应。
例如，氧化铁（Fe2O3）可以与氧化铝（Al2O3）发生反应，生成铁铝尖晶石（FeAl2O4）：Fe2O3 + Al2O3 → FeAl2O4这些化学反应在烧制陶瓷的过程中发生，对陶瓷的结构和性质产生重要影响。
陶瓷烧成与烧结
7 烧成与烧结7.1 烧成原理为制定合理的煅烧工艺，就必须对物料在烧成时所发生的物理化学变化的类型和规律有深入的了解。
但是物料烧成时的变化较所用的原料单独加热时更为复杂，许多反应是同时进行的。
一般而言，物料的烧成变化首先取决于物料的化学组成，正确的说是物料中的矿物组成。
使用不同的地区的原料，即使物料的化学组成相同，也不能得到完全相同的烧成性质。
其次，物料的烧成变化在很大程度上还取决于物料中各组分的物理状态，即粉碎细度、混合的均匀程度、物料的致密度等，因为物料的烧成是属于液相参与的烧结过程，因此物料的分散性和各组分的接触的密切程度直接影响固相反应、液相的生成和晶体的形成。
此外，烧成温度、时间和气氛条件对物料的烧成变化影响也很大。
要将这些复杂的因素在物料烧成过程中的变化上反映出来是困难的。
为研究方便本书以长石质陶瓷坯体为例进行讨论。
7.1.1 陶瓷坯体在烧成过程中的物理化学变化陶瓷坯体在烧成过程中一般经过低温阶段、氧化分解阶段和高温阶段。
1.低温阶段(由室温～300℃)坯料在窑内进行烧成时，首先是排除在干燥过程中尚未除去的残余水分。
这些残余水分主要是吸附水和少量的游离水，其量约为2～5%。
随着水分排除固体颗粒紧密靠拢，发生少量的收缩。
但这种收缩并不能完全填补水分所遗留的空间，因此物料的强度和气孔率都相应的增加。
在120～140℃之前，由于坯体内颗粒间尚有一定的孔隙，水分可以自由排出，可以迅速升温，随着温度进一步提高，坯体中毛细管逐渐变小，坯体内汽化加剧，使得开裂倾向增大。
例如，当加热至120℃时，一克水占有的水蒸气容积为：22.4×(1+120/273)/18=1.79(升)。
如果坯体中含有4～5%的游离水，则100克坯体的水蒸气体积达7.16--8.95升，相当于坯体体积的155倍。
这些水蒸气主要由坯体的边角部位排出。
为了保证水分排出不致使坯体开裂，在此阶段应注意均匀升温，速度要慢（大制品30℃/时，中小制品50～60℃/时），尤其是厚度和形状复杂的坯体更应注意。
《陶瓷材料的烧结》课件
对废弃的陶瓷材料进行回收和再利用，实现资源的循环利用，降 低对自然资源的依赖。
THANKS。
致密度、均匀性和性能。
烧结设备的改进
03
随着技术的进步，烧结设备的性能和效率也将得到提升，为陶
瓷材料的制备提供更好的设备支持。
环保和可持续发展在陶瓷烧结领域的应用
环保材料的研发
为了降低陶瓷产业对环境的影响，未来将大力研发环保型的陶瓷 材料，如低毒陶瓷、可降解陶瓷等。
节能减排技术的应用
通过采用新型的节能技术，降低陶瓷烧结过程中的能耗和排放， 实现低碳、环保的生产。
04
陶瓷材料的烧结性能
烧结密度和孔隙率
烧结密度
烧结后的陶瓷材料密度，影响材料的 机械性能和热学性能。
孔隙率
陶瓷材料内部孔隙的多少，与材料的 强度、热导率和绝缘性能有关。
烧结陶瓷的力学性能
01
硬度
烧结陶瓷的硬度取决于其成分和 显微结构，硬度高的陶瓷耐磨、 耐划痕。
02
03
抗弯强度
韧性
陶瓷抵抗弯曲应力的能力，与材 料的成分、显微结构和制备工艺 有关。
航天器结构材料
陶瓷材料具有轻质、高强度和耐高温的特性，适用于航天器结构材料，如卫星天线骨架、太阳能电池板支架等。
06
未来展望
新型陶瓷材料的开发
高性能陶瓷
随着科技的发展，对陶瓷材料性能的要求越来越高，未来 将开发出具有更高强度、硬度、耐磨性、耐高温等高性能 的新型陶瓷材料。
多功能陶瓷
除了传统的结构陶瓷外，未来还将开发出具有多种功能如 导电、导热、压电、磁性等功能的新型陶瓷材料。
05
陶瓷材料的烧结应用
在电子行业的应用
电子封装
陶瓷烧成技术
第三讲陶瓷烧成技术烧成是将陶瓷坯体在相应的窑炉中进行加热处理，使其发生一系列的物理化学变化，形成预期的矿物组成和显微结构，从而形成固定的外形并获得所要求性能的工序。
烧成时坯体将发生脱水、分解、化合等物理和化学变化，烧成后制品具有一定的机械强度及使用性能。
陶瓷烧成的窑炉主要有隧道窑、辊道窑、梭式窑等。
烧成时的温度制度、气氛制度、压力制度等与产品的质量有直接关系。
因此，烧成过程是陶瓷生产中重要的工序之一。
一、陶瓷坯体的烧成过程（一）烧成过程的阶段划分陶瓷坯体烧成时，根据不同温度区间的主要作用与主要变化反应可分为如下几个阶段（见表3-1）。
在整个烧成过程中，制品在窑内经历了不同的温度变化和气氛变化，既有氧化、分解、新的晶体生成等复杂的化学变化，也伴随有脱水、收缩、以及密度、颜色、强度与硬度的改变等物理变化。
并且这些变化总是相互交错地一起进行。
（二）影响坯体烧成时物理化学变化的主要因素影响坯体烧成时物理化学变化的主要因素主要有坯料的化学组成与矿物组成、坯料的物理状态等。
1．坯料的化学组成与矿物组成根据坯料的化学组成，可以推断坯体在烧成过程中产生膨胀或气泡的可能性，可以估计坯体的耐火度的高低，也可以推断坯体烧后的呈色等。
坯体在烧成过程中的物理化学变化与坯体的化学组成有关，但坯料的化学分析只能提供坯料性质的大致情况，不能完全说明问题的本质，因为化学分析是将泥料的化学组成用氧化物表示出来，实际上泥料的各种成分绝大部分不是以游离氧化物形式存在，而是各式各样的化合物。
更准确地说，坯体在烧成过程中的物理化学变化是取决于泥料的矿物组成。
例如高岭土和多水高岭土，它们的晶体结构基本相似，但在加热过程中的脱水反应是不相同的。
即使是同一氧化物，在两种不同的矿物组成中所起的作用也不一定相同，例如游离石英与黏土或长石中的氧化硅，其所起作用的性质就不一样。
同样是氧化硅，在以不同的晶态（石英、鳞石英、方石英）存在时，会表现出不同的特性。
陶瓷烧成
2）烧成制度对产品性能的影响
⑤ 压力制度 是实现气氛制度的保障，二者相辅相 成； 参见热压烧结。
问题2：何谓氧化气氛烧成，何谓还原气氛烧成，试述不 同气氛烧成的产品外观有什么不同？原因何在？
在烧窑时火焰在不同时期有不同的性质。火焰的性质大致可 分为三种：氧化焰、还原焰和中性焰，不同性质的火焰有不 同的作用。 1、氧化焰：是指燃料完全燃烧的火焰，火焰完全燃烧必须有 大量空气供给，这时窑中的氧气充足，CO较少。为了使坯中 水分及一切有机物都蒸发和挥发排出，使坯体得到正常的收 缩，所以在烧窑过程中必须有氧化焰阶段。 2、还原焰：还原焰是不完全燃烧的火焰。这时窑中所产生的 一氧化碳和氢气多，没有或者极少游离氧的存在。由于还原 焰能使坯体内的高价铁（Fe2O3）得到充分还原变为氧化亚铁 （FeO），而变成青色，消灭瓷色发黄的现象，因此在日用瓷 的烧窑过程中，多采用还原焰烧成。 3、中性焰：烧中性焰时，窑内所产生的一氧化碳加氢气与进 入窑中的空气化合量几乎相等，处于平衡状态，其作用是使 氧化亚铁不再受氧化作用而恢复成高价铁，最后使坯体达到 完全玻化的目的。但控制中性焰非常困难，常用弱还原焰代 替它。
问题1、坯体在烧成过程中有那些物理变化？
陶瓷生产是一个复杂的过程，其中以由泥坯烧 成至瓷器这一环节最为重要。随着温度的不断 升高，坯体内部会发生一系列的物理、化学反 应。其中物理反应的大小主要取决于泥料的各 种组分含量，其物理反应大致有如下几种： 一、 重量的变化 在低温阶段，坯体的失重等于排出的机械吸附 水的重量，至中温阶段由于化学结晶水的排除 而使坯体急剧失重。此外，由于有机物和矿物 杂质的氧化与分解，也会失去一定的重量。而 这些失重的多少视各种坯体的组成不同而不同， 一般变化在3%~8%之间。
陶瓷的烧成详细分析
在不过烧的情况下，随着烧成温度的的升高，瓷坯的体积密度增大， 吸水率和显气孔率逐渐减小，釉面的光泽度不断提高，釉面的显微硬 度也随着温度的升高而不断增大。 在烧成温度范围内，适当提高烧成温度，有利于电瓷的机电性能 和细瓷的透光度的提高。 保温是指烧成过程中，达到最高烧成温度范围后，保持一段时间， 或在较低温度下保持一段时间，这段时间称为保温时间，随后进入冷 却阶段。在生产实践中，适当降低烧成温度，延长保温时间，有利于 提高产品品质，降低烧成损失率。保温时间及保温温度对希望釉面析 晶的产品（如结晶釉等艺术釉产品）更为重要。为了控制釉层中析出 晶核的速度、尺寸和数量，这类产品的保温温度往往比烧成温度低得 多，百问世间直接关系到晶体的形成率。 烧成过程中的升降温速度是否恰当，较直观地是看其对制品在烧 成过程中体积热胀冷缩带来的影响（有无变形、开裂）。
陶瓷的烧成过程及烧成制度
陶瓷的烧成过程
烧成过程实质上是若干过程的综合，一般来说，它包括下列五个过程： 1 物料的物理化学变化过程 2 物料的运动过程
3 气体流动过程 4 燃料燃烧的过程 5 传热过程 后四个过程是窑炉为了实现坯体的物理化学变化而建立外在条件（温 度、气氛）的需要。广义来说，烧成有熔制（液态）、煅烧（散料） 以及烧制（成型制品）。狭义来说，烧成就是指成型制品的烧制。
坯体处于弹性状态时，如果加热或冷却过快，则造成坯体内外温 差过大，膨胀不一致，由此引起的热力效应达到了极限值，或因坯体 内外晶型转化不一致而产生的应力达到了极限值，（最常见的是石英 在573的晶型转化），就会使坯体开裂而变成废品。在残余物化结合 水排除阶段，因坯体水分一般都在临界水分以下，不会产生干燥收缩。 但如水分较多，升温过快，水分蒸发过急，则会使坯体炸裂。 坯体在塑性状态时，上述应力受到液相缓冲可能减小或消失。但 当存在较大重力负荷，或因坯体烧成收缩不一致时，坯体就会变形而 成废品，坯体温度愈高，其中液相粘度愈低，就越容易变形。由于烧 成温度不够高或过高，保温时间不足或过长，会导致产品生烧或过烧。 生烧表现为坯体烧结不够，坯体内物理化学变化不充分；过烧则表现 为坯体烧结过分，或发生不希望出现的变化，并常伴随有变形。
无机材料工艺学习题参考答案
复习与思考一1.材料的定义？材料是能够用以加工有用物质的物质。
2.无机非金属材料的定义？无机非金属材料是某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐和非氧化物等物质组成的材料，是除金属材料和有机高分子材料以外的所有材料的统称。
3.无机非金属材料与金属材料和有机高分子材料区别？⑴一般来说，无机非金属材料在化学组成以及化学键上与金属材料和有机高分子材料明显不同。
无机非金属材料的化学组成主要为元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐和非氧化物等物质，其化学键主要为离子键或离子-共价混合键；金属材料的化学组成为单质金属元素或一种金属元素与其他元素组成的合金，其化学键为金属键；有机高分子材料是以C、H、O为主要元素和其他元素组成的聚合物其化学键为共价键。
⑵从力学性能上，金属材料有延展性，有机高分子材料有弹性，而大多数无机非金属材料却没有；从电学性能上，金属材料具有导电性，而无机非金属绝大多数是绝缘体；从结构上，金属材料有自由电子而无机非金属材料没有自由电子且具有复杂的晶体结构；金属材料抗拉强度高，而无机非金属材料抗拉强度低。
（以第一点为主）4.无机非金属的特性？具有复杂的晶体结构；没有自由电子（石墨除外）；高硬度；高熔点；较好的耐化学腐蚀能力；绝大多数是绝缘体；制成薄膜时大多是透明的；一般具有低导热性；大多数情况下变形微笑。
5.为什么金属材料有延展性，有机高分子材料有弹性，而大多数无机非金属材料却没有？金属材料有延展性是因为其含有自由电子，可以移动；有机高分子材料有弹性是因为高分子材料多为链状，可以扭曲；大多数无机非金属材料却没有是因为其化学键主要为离子键或离子-共价混合键，而共价键有方向性。
6.为什么绝大多数原料都需要破碎？无机非金属材料生产所用的主要原料，绝大多数是质地坚硬的大块状物料。
为了均化、烘干、配料等工艺过程的需要进行破碎。
无机材料工艺学-陶瓷5-干燥与烧成
4.2 坯体在烧成过程中的物理化学变化
烧成是对陶瓷生坯进行高温焙烧，使之发生质变成为陶瓷
成品的过程。其间，坯釉将发生一系列物理化学变化，形 成一定的矿物组成和显微结构，并获得所要求的性能。 陶瓷制品在窑炉内的加热过程，一般分为：低温阶段、氧化分解 阶段、高温及保温阶段、冷却阶段——四个依次进行又相互联系 的阶段。各个阶段发生的物理化学反应情况，主要取决于坯体的 化学组成，以及烧成温度和烧成气氛等因素。 ▴ 下面以粘土质普通陶瓷制品（即以粘土、长石、石英为主要原 料配制）烧成为例，说明坯体在烧成过程中各个阶段的物理化学
4.1 坯体的干燥
一、坯体中的水分
▴ 干燥过程仅能排除全部自由水和部分吸附水。 ▴ 在干燥过程中，自由水排出时，会引起物料颗粒靠扰，因而 表现出坯体的体积收缩。吸附水的排除不会引起体积收缩。
二、干燥机理及干燥过程
（一）干燥机理
在对流干燥过程中，热风与坯体之间既有传热过程，又有传质
过程，而传质过程又包括外扩散和内扩散两部分。
（三）高温阶段（950℃ ~烧成温度）
3. 形成大量液相和莫来石晶体。 （1）随着温度的升高， 在此阶段将出现大量液
相 ， 并 加 速粘 土 与 石 英
等难熔矿物的溶解。至 1000℃ 以 上 ， 坯 体 中 的 石英和粘土颗粒已被明 显溶蚀。
1— 石英 2— 长石 3— 液相 4— 粘土矿物
1 2 1 3 2 4
3. 形成大量液相和莫来石晶体。 ● 长石作为熔剂矿物的重
要作用：（1）长石熔体促
进难熔矿物（如粘土、石英 等）溶解，加速固相反应， 促进一次莫来石的生成；同 时填充空隙，使坯体致密化。 （2）导致针状二次莫来石 的形成。
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一、坯体在烧制过程中的物理变化
2、氧化分解与晶型转变期（300~950 ℃ ） 、氧化分解与晶型转变期（ •
在这一阶段，坯体内部发生较复杂的物理化学变化： 在这一阶段，坯体内部发生较复杂的物理化学变化：
•粘土中的结构水的排除； 粘土中的结构水的排除； 粘土中的结构水的排除 •碳酸盐分解； 碳酸盐分解； 碳酸盐分解 •有机物、碳素和硫化物被氧化； 有机物、碳素和硫化物被氧化； 有机物 •石英晶型转变。 石英晶型转变。 石英晶型转变 •这些变化与坯体组成、升温速度、窑炉气氛等因素有关。 这些变化与坯体组成、升温速度、窑炉气氛等因素有关。 这些变化与坯体组成
烧成是陶瓷制造工艺中最重要的工序之一。 烧成是陶瓷制造工艺中最重要的工序之一。陶瓷烧成所 需时间约占整个生产周期的1/3~1/4，所需费用约占产品成本 需时间约占整个生产周期的 ， 的40%左右。因此，正确的设计与选择窑炉，科学地制定和 左右。因此，正确的设计与选择窑炉， 左右 执行烧成制度并进行严格的执行装烧操作规程， 执行烧成制度并进行严格的执行装烧操作规程，是提高产品 质量和降低燃料消耗的必要保证。 质量和降低燃料消耗的必要保证。 目前我国日用陶瓷工业广泛采用隧道窑、辊道窑和梭式窑， 目前我国日用陶瓷工业广泛采用隧道窑、辊道窑和梭式窑， 隧道窑 并保留少量的倒焰窑继续用于生产。 并保留少量的倒焰窑继续用于生产。
一、坯体在烧制过程中的物理变化
（3）形成大量液相和莫来石晶相 ） • 长石 石英 高岭 长石—石英 石英—高岭 土三组分瓷， 土三组分瓷，随着温度 的升高，高岭石在925 的升高，高岭石在 左右经过放热反应， ℃左右经过放热反应， 生成铝硅尖晶石开始转 化为莫来石 ），非 （3Al2O3•2SiO2），非 晶态二氧化硅转化为方 石英。 石英。
850~1000 ℃ 500~850 ℃ 800~1000 ℃ 730~950 ℃
一、坯体在烧制过程中的物理变化
•（4）石英的晶型转变和少量液相的形成 （ ） •石英在 石英在573 ℃的晶型转变（β-石英 α石英），伴有 的晶型转变（ 石英 石英→ 石英），伴有 石英），伴有0.82% 石英在 的体膨胀。 系统中， 的体膨胀。在K2O-Al2O3-SiO2系统中，在920 ℃就会出现 系统中 少量液相，它的形成可起到黏结颗粒的作用， 少量液相，它的形成可起到黏结颗粒的作用，使坯体的机械 强度增加。 强度增加。
一、坯体在烧制过程中的物理变化
3、玻化成瓷期（950 ℃ ~烧成温度） 、玻化成瓷期（ 烧成温度） 烧成温度 前继续氧化分解反应， （1）在1020 ℃前继续氧化分解反应，排除残留结构水 ） •坯体在氧化分解期的氧化反应实际上是不完全的，由于水气 坯体在氧化分解期的氧化反应实际上是不完全的， 坯体在氧化分解期的氧化反应实际上是不完全的 及其他气体的急剧排除，在坯体周围有一层气膜 有一层气膜， 及其他气体的急剧排除，在坯体周围有一层气膜，妨碍氧气 继续向坯体内部渗透，从而使坯体气孔中的沉碳难以烧尽。 继续向坯体内部渗透，从而使坯体气孔中的沉碳难以烧尽。 800 ℃以前水分排除 ，1000 ℃以上才能排除。 以前水分排除3/4， 以上才能排除。
第五节
陶瓷的烧成
概述
烧成（ 烧成（sintering）是一种利用热能使粉末坯体致密化的 ） 技术。其具体的定义是指多孔状陶瓷坯体在高温条件下 是指多孔状陶瓷坯体在高温条件下， 技术。其具体的定义是指多孔状陶瓷坯体在高温条件下， 表面积减小、孔隙率降低、机械性能提高的致密化过程。 表面积减小、孔隙率降低、机械性能提高的致密化过程。 只有掌握了坯体在高温烧成过程中的变化规律，正确 只有掌握了坯体在高温烧成过程中的变化规律， 地选择和设计窑炉，科学地制定和执行烧成制度， 地选择和设计窑炉，科学地制定和执行烧成制度，严格地 执行装烧操作规程，才能提高产品质量，降低燃料消耗， 执行装烧操作规程，才能提高产品质量，降低燃料消耗， 获得良好的经济效益。 获得良好的经济效益。
一、坯体在烧制过程中的物理变化
4、冷却阶段 、 冷却初期，即由烧成温度冷却至800 ℃ ，这是冷却过程的重 冷却初期，即由烧成温度冷却至 烧成温度冷却至 要阶段。 要阶段。 冷却过慢 主要变化：黏度不断增大，细晶减少粗晶增多，结构不均匀， 主要变化：黏度不断增大，细晶减少粗晶增多，结构不均匀，导 致机械性能下降。 釉层细晶失透；低价铁重新氧化。 致机械性能下降。 釉层细晶失透；低价铁重新氧化。 采取快冷的方法。 因此要采取快冷的方法 因此要采取快冷的方法。 冷却中期， 这是冷却的最危险的阶段。 冷却中期，由800-400 ℃ ，这是冷却的最危险的阶段。 主要变化，由塑性变为固态。 主要变化，由塑性变为固态。 残余石英的晶型转变（ 残余石英的晶型转变（573 ℃ ）
一、坯体在烧制过程中的物理变化
（2）硫酸盐的分解和氧化铁的还原与分解 ） 此阶段的烧成气氛对坯体的化学反应影响极大。 此阶段的烧成气氛对坯体的化学反应影响极大。在氧 气氛对坯体的化学反应影响极大 化气氛中 硫酸盐与高价铁的分解往往推迟到 推迟到1300 ℃ 化气氛中，硫酸盐与高价铁的分解往往推迟到 以后进行。具体情况如下： 以后进行。具体情况如下：
一、坯体在烧制过程中的物理变化
大量液相对坯体的成瓷作用表现在两个方面： 大量液相对坯体的成瓷作用表现在两个方面： 一方面促使晶体发生重结晶。由于细晶溶解度大于粗晶， 一方面促使晶体发生重结晶。由于细晶溶解度大于粗晶， 因而小晶体溶解后就向大晶粒上沉积， 因而小晶体溶解后就向大晶粒上沉积，导致大晶粒尺寸进一步 长大。 长大。 另一方面液相起着致密化的作用。 另一方面液相起着致密化的作用。由于表面张力的拉紧作 使它能填充颗粒间隙，促使固体颗粒相互靠拢。 用，使它能填充颗粒间隙，促使固体颗粒相互靠拢。最终使莫 来石、残余石英与瓷坯中的其他组分彼此合成整体， 来石、残余石英与瓷坯中的其他组分彼此合成整体，组成致密 的具有较高机械强度的瓷坯。 的具有较高机械强度的瓷坯。
一、坯体在烧制过程中的物理变化
一、坯体在烧制过程中的物理变化
（4）石英溶解、莫来石重结晶和坯体烧结 ）石英溶解、 以后，随着温度的升高， 在1200 ℃以后，随着温度的升高，石英的溶解度迅速增 石英含量降低，从而熔体的成分不断变化。 大。石英含量降低，从而熔体的成分不断变化。这种高硅质熔 体将细小针状莫来石溶解， 体将细小针状莫来石溶解，高温时粒状和片状莫来石也受到强 烈的侵蚀。若铁含量较高，碱性氧化物与则低价铁、 烈的侵蚀。若铁含量较高，碱性氧化物与则低价铁、石英等将 形成更多的低共熔物，使坯体中液相量大为增加。 形成更多的低共熔物，使坯体中液相量大为增加。
二、பைடு நூலகம்佳烧成制度的确定
烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度， 烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度，影响产品性 包括温度制度 能的关键是温度及其与时间的关系，以及烧成时的气氛。 能的关键是温度及其与时间的关系，以及烧成时的气氛。其 中温度制度，气氛制度需要根据不同产品要求而定， 中温度制度，气氛制度需要根据不同产品要求而定，而压力 制度是保证窑炉按照要求的温度制度与气氛制度进行烧成。 制度是保证窑炉按照要求的温度制度与气氛制度进行烧成。
一、坯体在烧制过程中的物理变化
（3）形成大量液相和莫来石晶相 ） • 长石约在 长石约在1170 ℃开始分解，析出白榴 开始分解， 石并生成液相。 石并生成液相。在高岭土和长石组成的二 组分混合物中，约在1000 ℃莫来石开始形 组分混合物中，约在 成。 • 首先是在高岭土的残骸上，由于比较活 首先是在高岭土的残骸上， 泼的钾、 泼的钾、钠离子的侵入形成少量溶质而促 使莫来石的生成。另一方面，由于K2O与 使莫来石的生成。另一方面，由于 与 Na2O含量降低，长石熔体组成向莫来石 含量降低， 含量降低 区析出方向变化， 区析出方向变化，导致长石熔体中形成细 小的针状莫来石。 小的针状莫来石。 •这两种莫来石有明显的区别，由高岭石分解物形成的粒状或鳞 这两种莫来石有明显的区别， 这两种莫来石有明显的区别 片状莫来石成为一次莫来石； 片状莫来石成为一次莫来石；由长石熔体形成的针状莫来石称 为二次莫来石。 为二次莫来石。
一、坯体在烧制过程中的物理变化
冷却过快： 冷却过快： 产生较大的结构应力 内部和表面出现较大的热应力 此阶段必须缓慢。 此阶段必须缓慢。 冷却后期400 ℃ -室温。 室温。 冷却后期 室温 内部结构已定型，承受的热应力作用也大大减小。可以快冷。 内部结构已定型，承受的热应力作用也大大减小。可以快冷。
一、坯体在烧制过程中的物理变化
• 坯体的烧制是一个由量变到质变物理变化和化学变化交错 进行的过程。可以将日用陶瓷的烧成过程分为四个阶段。 进行的过程。可以将日用陶瓷的烧成过程分为四个阶段。
一、坯体在烧制过程中的物理变化
•1、坯体水分蒸发期（室温~300 ℃ ） 、坯体水分蒸发期（室温 •坯体在这一阶段主要任务是排除干燥后的残余水。随着水分的排 坯体在这一阶段主要任务是排除干燥后的残余水。 坯体在这一阶段主要任务是排除干燥后的残余水 固体颗粒紧密靠拢，伴随着少量收缩。 出，固体颗粒紧密靠拢，伴随着少量收缩。但这种收缩不能完全 填补水分排除后所遗留的空隙。控制坯体入窑水分是本阶段快速 填补水分排除后所遗留的空隙。控制坯体入窑水分是本阶段快速 入窑水分是 升温的关键 一般日用瓷坯体入窑水分控制在1%以下 关键。 以下。 升温的关键。一般日用瓷坯体入窑水分控制在 以下。因为温度 高于120 ℃时坯体内部的水分发生强烈汽化。蒸汽压力超过坯体的 时坯体内部的水分发生强烈汽化 强烈汽化。 高于 抗张强度极限时，造成制品开裂，对于厚壁制品尤为突出。 抗张强度极限时，造成制品开裂，对于厚壁制品尤为突出。 • 本阶段要加强通风，目的是使被水气饱和的烟气得到及时排除， 本阶段要加强通风，目的是使被水气饱和的烟气得到及时排除， 不致因其温度继续下降到露点而析出液态水， 不致因其温度继续下降到露点而析出液态水，凝聚在制品表面造 水迹”或开裂等缺陷。 成“水迹”或开裂等缺陷。