现代陶瓷工艺技术共75页
《陶瓷及其加工技术》课件
陶瓷的起源与发展
总结词
陶瓷起源于中国，已有数千年的历史。随着科技的发展，陶 瓷材料不断得到改进和创新，应用领域也不断拓展。
详细描述
中国是世界上最早发明瓷器的国家，早在商代时期就已经出 现了原始瓷器。随着制陶技术的不断发展，陶瓷材料逐渐得 到广泛应用。现代陶瓷材料的发展趋势是高强度、高韧性、 多功能、环保等方向。
耐腐蚀性
陶瓷材料对酸、碱、盐等 化学试剂具有较强的耐腐反应，具有较好 的抗氧化性能。
陶瓷材料的力学性质
硬度
陶瓷材料的硬度较高，通常高于 金属材料。
强度和韧性
陶瓷材料的强度和韧性因材料种类 和制备工艺而异，部分陶瓷如氮化 硅等具有较高的强度和韧性。
疲劳性能
陶瓷材料的疲劳性能较差，容易在 重复应力作用下发生断裂。
03
陶瓷的加工技术
陶瓷的成型技术
压制成形技术
通过施加压力将陶瓷泥 料制成一定形状的陶瓷
胚体。
注浆成形技术
利用石膏模具的吸水性 ，将陶瓷泥浆注入模具
内形成胚体。
塑性成形技术
利用陶瓷泥料的可塑性 ，通过手工或机械方式 制成各种形状的胚体。
热压成形技术
THANKS。
陶瓷在各领域的应用拓展
电子信息领域
陶瓷材料因其优良的绝缘性能和稳定的物理化学性质，在电子元器 件、集成电路封装等方面有广泛应用。
能源领域
陶瓷材料在燃料电池、太阳能电池等领域有广泛应用，具有高效、 环保等优点。
生物医疗领域
陶瓷材料具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，在人工关节、牙科植入 物等领域有广泛应用。
烧成制度与控制
分析烧成制度对陶瓷性能的影响，如温度曲线、气氛控制、冷却方 式等。
烧成缺陷与防止措施
(完整版)陶瓷与其加工工艺
4.4.2 特征陶瓷 （一）功能陶瓷
功能陶瓷指:具有一定特殊声、光、电、磁、热等物理 化学性能的陶瓷材料。 按化学成分: a.氧化物陶瓷：如氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等。 b.非氧化物陶瓷：如碳化硅、氮化硅、硼化物等 按功能成分: 光功能陶瓷；电功能陶瓷；磁功能陶瓷；敏感性 陶瓷；生物化学陶瓷；
锆钛酸铝镧瓷 金属陶瓷 纤维增强陶瓷
4.2 陶瓷材料的基本性能
陶瓷的组织结构非常复杂，一般由晶相（晶体相）、玻璃相（非晶体相） 和气相组成。各种相的组成、结构、数量、几何形状及分布情况等 都影响陶瓷的性能。 1. 光学性质 （1）白 度 陶瓷材料对白色光的反射能力。 45角 化学纯硫酸钡样片 70％ （2）透光度 瓷器允许可见光透过的程度。 厚度、纯度、细度、温度、组成、结构 （3）光泽度 瓷器表面对可见光的反射能力。 2. 力学性质 陶瓷材料抵抗外界机械应力作用的能力。包括弹性变形、塑性变形
陶瓷与其加工工艺
4.1 陶瓷概述
传统的“陶瓷”是陶器、炻器和瓷器的总称，传统陶 瓷是指以黏土为主和其他天然矿物原料（硅酸盐和氧 化物材料）经过拣选、粉碎、混炼、成型、煅烧等工 序而成的制品。
现代陶瓷的概念则泛指所有无机非金属材料。包括
传统陶瓷 + 高纯度原料 + 人工合成
当代材料世界的三大支柱：无机非金属固体材料（陶 瓷）、金属材料、有机材料。
4.4.2 特征陶瓷 （一）结构陶瓷
特点：具有高温机械性能；耐化学腐蚀、耐高温氧化； 耐磨损；密度小（金属1/3） 例如：发动机汽缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具。
a.氧化物陶瓷：如氧化铝、氧化锆、莫来石和钛酸铝等。 b.非氧化物陶瓷：如碳化硅、氮化硅、赛龙等 c.玻璃陶瓷：镁-铝-硅酸盐、锂-镁-铝硅酸盐 钙-镁-铝硅酸盐系列等
现代陶瓷工艺的创新研究
现代陶瓷工艺的创新研究摘要：陶瓷作为传统的工艺品，自古以来就受到人们的喜爱。
然而，随着科技的进步和社会的发展，现代陶瓷工艺面临着诸多挑战。
为了适应社会对陶瓷产品的需求，提高其品质和功能性，研究人员进行了大量的探索与创新。
本文将回顾现代陶瓷工艺的发展历程，并重点关注其中的创新研究，包括新材料的应用、新工艺的开发以及陶瓷产品的设计等方面。
最后，对未来的研究方向进行了展望。
关键词：现代陶瓷工艺、创新研究、陶瓷产品设计引言：陶瓷工艺作为一门古老而传统的手工艺术，其历史可以追溯到几千年前。
古代的陶瓷技术在不断的发展与创新中，创造了许多精美的陶瓷作品，成为各个文化的重要组成部分。
然而，随着现代工业的崛起，人们对陶瓷产品的需求也在不断增长，对其品质和功能性的要求也日益提高。
因此，现代陶瓷工艺面临着许多挑战，需要进行创新研究以适应社会的需求。
一、现代陶瓷工艺的发展历程1.1陶瓷工艺的传统技术陶瓷工艺的传统技术源远流长，是人类最早掌握的制造技艺之一。
传统陶瓷工艺主要包括制陶、胎釉、装饰和烧制等环节。
在制陶过程中，工匠们选择适宜的陶土，通过揉捏、成形、干燥等步骤，将陶土制作成坯体。
然后，对坯体进行胎釉处理，即在表面涂上釉料，使其更加光滑，增加强度和防水性。
接下来，陶工们进行装饰，可以使用刻、绘、贴等技法，赋予陶瓷作品独特的艺术价值。
最后，将装饰好的陶瓷作品放入窑中进行高温烧制，使其成为坚硬的陶瓷制品。
1.2现代陶瓷工艺的技术革新随着科学技术的进步和工艺技术的不断发展，现代陶瓷工艺经历了许多技术革新，为陶瓷行业带来了新的发展机遇和挑战。
其中，一项重要的技术革新是陶瓷材料的改良和创新。
传统陶瓷使用的是天然陶土，而现代陶瓷工艺广泛应用各种新材料，如陶瓷纳米材料、陶瓷复合材料等。
陶瓷纳米材料具有纳米尺度的特殊性质，如高强度、高硬度、高韧性等，使得陶瓷制品具备更好的力学性能和耐磨性。
陶瓷复合材料则是将不同材料的优势结合起来，使陶瓷制品具备更多样化的性能和功能，如耐高温、耐腐蚀等。
陶瓷制作工艺知识PPT课件
1、注意碰缺； 2、微波炉、洗碗机适用，烤箱不适用。
5.镁质瓷（Magnesia porcelain)
烧成温度：烧成温度1300-1350度之间，一次烧成。 特点： 具有高白度、高强度、高热稳定性等突出特点。 镁质瓷主要是泥土中含较高的镁和铝等元素，镁质瓷有米黄白镁质瓷
5. 因为釉水具有一定的挥发性，所以此类产品不能采用釉烧底标。如果釉烧底标的 话在烧成过程中会把底标散开，导致出来的底标会残缺。
6. 补釉返烧后出来的产品与一次性烧成出来的产品会有较明显的差异，而且二次返 烧的收成率会较低，部份窑变釉是不能经过返烧的。
产品强度和耐磨程度较好。 使用注意事项和适用范围：
三. 釉的种类
• 1.普通中温色釉
亮色 哑光 半哑光
• 2.裂纹釉（后附解释） • 3.窑变釉（后附解释） • 4.透明釉 • 5.花釉 • 6.珍珠釉
2.裂纹釉
烧成温度：中温裂纹釉的烧成温度在1150-1200℃左右，一次性上釉和烧制 而成。
特点： 由于釉的膨胀系数大于坯的膨胀系数，在釉烧过程中，釉面产生较大的 张应力，使釉面布满许多小裂纹，有疏有密、有长有短、有曲有直形似 龟裂，并且在出窑后还能不断进行开裂。 釉面用手是摸不到裂痕的但并不是封闭的，只能在釉层较厚和大裂时才 能摸到裂痕。 由于瓷泥的粘性、密度和釉面的特性，此产品的吸水率为10%左右。 产品会轻微渗水，尽量建议不要做成内外裂纹。 釉水稳定性不够和工人的操作性较高。主要是釉水和流动性较好，再加 上操作要求会较高，容易出现积釉和色差问题。
2.高温瓷（Porcelain）
烧成温度：高温瓷的烧成温度为1250-1300度左右，一次性上釉和烧 成。
现代卫生陶瓷生产技术 02
坯体配方
原料 Wt%
瓷土 25～30
球土 20～28
石英或燧石 25～30
长石或霞石正长岩 14～20
滑石及 BaC03
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选择坯体组成的原则： 1）必须保证烧后坯体的颜色是合适的，这就
必须控制原料中的铁的含量； 2）必须使坯体在1200℃左右的温度下烧成， 才能充分玻化； 3）预期的注浆速度 主要与粘土的选择及球 土及球土与瓷土的使用比率有关。
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流动性测定： 用100ml的泥浆从 粘度计中流出的时间来 表示。一般的瓷坯是 10-15s，精陶坯为1525s。
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触变性:指泥浆在受到搅动或振动时,粘度会降
低而流动性增加,静置后又逐渐恢复原状的性 质. 触变可以重复无数次 触变性常用厚化度表示. 厚化度=t3分/t30秒
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浇注成形 2．5．1 注浆成形生产过程 注浆成形是主要的生产过程，注浆成形一般由以下 几个连续的工艺过程组成： （1）模型的检查昨理与组装； （2）注浆、吃浆、放浆、巩固； （3）脱模； （4）一次修坯； （5）粘结； （6）干燥； （7）二次修坯； 然后准备进行施釉。
3
卫生陶瓷的新产品开发 2．2．1 设计卫生陶瓷产品时的要求 （1）产品美观，（2）实用，（3）易于制作。 以上三条要求，对于不同档次的产品，侧重 点是不同的。 例如对于高档产品，其造型就更加受到 重视。 而低档产品则首先要求要易于制作。有 些产品则更注重其实用性。
2．2
4
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（一）陶瓷材料的结构
１. 晶相
晶相是陶瓷材料的主要组成相，对陶 瓷的性能起决定性作用。 陶瓷中的晶相的结合键为 离子键 共价键 混合键
现代陶瓷工艺学-第三章
外扩散。当生坯湿度梯度偏大时又转入下一次红外辐射，达到
临界水分全以热风喷吹，也不会产生缺陷了。
3.2
排塑
排塑（胶、蜡）：排除粘结剂的过程。 3.2.1 排塑的目的和作用 粘结剂的影响：有机粘结剂的熔化、分解、 挥发导致坯体缺陷。粘结剂还原性气氛的影响 等。 排塑作用： （1）排除坯体中粘结剂，为烧成创造条件； （2）使坯体获得一定的机械强度； （3）避免粘结剂在烧成时的还原作用。
埋粉（吸附剂）
• 作用： 包围坯体，并能将熔化的塑化剂 及时吸附并蒸发出来。 • 基本要求： 多孔性、有一定吸附能力和流动 性、能包围坯体、在一定温度范围内 不与坯体产生化学作用或粘结。 • 种类： 煅烧氧化铝粉、石英粉、滑石粉、 高岭土等。
3.2.2 影响排塑过程的因素
（1）升温速率和保温时间 （2）半制品的外形尺寸、 壁厚、表面积 （3）塑化剂成分与用量 （4）埋粉的性质 如：煅烧氧化铝粉1200～1350℃ MgO粉900 ℃出现最大吸附能力。
（6）干燥器的构造良好，密封情况和操作情况也对干燥时间有很大影响。
吸附阳离子的种类和数量
2、坯体干燥残余水分根据下列因素确定
（1）坯体的机械强度应能满足运输装窑的要求； （2）为满足烧成初期能快速升温的要求； （3）为制品的大小和厚度所决定，通常形状复杂
的大型和异型制品的残余水分应低些；
（4）不同类型烧成窑有不同的要求。
水是红外敏感物质，在红外线的作用下水分子的键长和键角振 动，偶极矩反复改变，吸收的能量与偶极矩变化的平方成正比，干 燥过程主要是由水分子大量吸收辐射能，因此效率很高。
2.
远红外辐射器 管状、灯状、板状等。均由三部分组成：
（1）基体 金属基体或陶瓷基体：耐火材料、SiC、锆英石、 不锈钢、铝合金等。 （2）基体表面能辐射远红外线的涂层 金属氧化物、氮化物、硼化物、硫化物和碳化物等。 （3）热源及保温装置 热源：电加热、煤气加热或燃油加热等。
陶瓷工艺要点全套
陶瓷工艺要点全套把坯泥置于辘轮（即轮车）上，借辘轮旋转之力，用双手将泥拉成所需的形状，这是我国陶瓷器生产的传统方法，这一工艺过程称为拉坯。
盘、碗等圆器都用拉坯方法成型。
拉成的坯半干时，置于辘轮上，用刀修整，使器表光洁，厚薄均匀，这道工序称为利坯。
圆器拉坯时器底留下一个3寸常的泥靶（柄），然后挖成器的底足，这道工序称为挖足。
陶器成型的一种原始方法。
制作时先把泥料搓成长条，然后按器型的要求从下向上盘筑成型，再用手或简单的工具将里外修饰抹平，使之成器。
用这种方法制成的陶器，内壁往往留下泥条盘筑的痕迹。
用轮车制作陶瓷器的方法，主要构件是一个木制圆轮，轮下有立轴，立轴下端埋于土内，上有枢纽，便于圆轮旋转。
操作时，拨动圆轮使之平稳地施转，利用轮车旋转力，用双手将坯泥拉成所需的形状。
轮制法始于新石器时代大汶口文化晚期，制作的器物器形规整，厚薄一致，标志着专业陶工的产生。
瓷器烧造是制瓷工艺中最重要的一环，而烧造过程又是在各种瓷窑中完成的。
因此，中国古代瓷窑的设计从某种程度上也体现了中国古代制瓷工艺的总体水平。
匣钵内放置垫饼或耐高温的细砂，器物正装焙烧，成为仰烧。
将瓷器覆过来装在有支圈或筒形梯状支具匣钵内焙烧，始于北宋定窑，景德镇及东南地区青白瓷窑系多用此法。
优点是产量高，变形少；缺点是器物口沿无釉，使用不方便。
每一只碗都是用口沿着力。
“仰烧法”依靠口沿挂在各层支圈上；“覆烧法”则以口沿扣在支圈上。
“仰烧法”因为全器的重量落在口沿部位，烧制过程中，器坯收缩，碗口容易翘起变形，因此“仰烧法”自北宋初期出现后不久便停用，被“覆烧法”取代。
不同的堆叠方式差异明显，“仰烧法”的器物，必然外壁口沿部位一周无釉，为了能挂在支圈上，口沿必然外撇，为了尽量减少变形，器物胎体必然轻薄；“覆烧法”的器物，口沿上则必然无釉，胎体也必须轻薄才行。
将多件器坯叠在一起装烧，器物间隔以垫烧物。
有支钉叠烧,支圈叠烧，重合叠烧或刮釉叠烧，即在器物内心刮去一圈釉,然后将叠烧器物底足（无釉）放置其上，一般10件左右逐层重叠，金代产品盛行此法，它的优点是产量高，成本低;缺点是器物内里一圈无釉。
现代陶瓷材料及其先进制备技术
气压烧结（GPS－Gas Pressed Sintering）
等离子放电烧结（SPS－Spark Plasma Sintering ）
现代陶瓷的先进制备方法
常压烧结 在通常的空气条件下对制品进行烧结 传统陶瓷的烧结 氧化物陶瓷的烧结 抗氧化组分材料的烧结
最普通、最常用的烧结方法 一般得不到完全致密的材料
近 代 日用陶瓷 建筑陶瓷 卫生陶瓷 电 瓷 工艺陶瓷
功能陶瓷（发挥其物力性能）
电容器介质陶瓷、压电陶瓷、 敏感陶瓷、磁性陶瓷、生物 陶瓷、超导陶瓷、陶瓷基功 能复合材料
陶瓷 材料 金属材料
无机非金属材料 材料 有机材料 复合材料
陶瓷材料的发展历程
玻璃
陶瓷
水泥 耐火材料 其他无机矿物材料
陶瓷材料的发展历程
6500m
全海深 潜水器 攻关
• 主要原料高强空心玻璃微珠依赖进口 • 深海浮力材料没有形成生产能力
中国 <2000m 2006年前
阿尔文号 1964 (美国)
存在的问题 鹦鹉螺号
1984 (法国)
深海6500号 1989 (日本)
目前状态
7000m
和谐号、蛟龙号 2007-2009
深海浮力材料
2010年11月5日
很强的方向性及结合强度
现代陶瓷材料的特点
基本性能特点
金属材料—良好的塑性
陶瓷材料：
1）高硬度—优异的耐磨性
2）高强度—优良的机械性能 3）高熔点—杰出的耐热性 4）高化学稳定性—良好的耐腐蚀性
现代陶瓷材料的特点
陶瓷材料的缺点
脆性 不可加工性 不可恢复性
断 裂 和 失 效 方 式
安 全 和 可 靠 性