陶瓷工艺原理复习题 答案版

(偏高岭石）
脱水后产物继续转化阶段：
偏高岭石由925 ℃开始转化为铝硅尖晶石，同时体积收缩，发生放热效应：
2（ Al2O3·2SiO2） = 2Al2O3·3SiO2+ SiO2
（铝-硅尖晶石）
铝硅尖晶石继续加热到1050℃开始转化成莫来石，分离出方石英发生放热效应：
3（ 2Al2O3·3SiO2） = 2（ 3Al2O3·2SiO2） + 5SiO2
16.对注浆用浆料的质量有何要求？
流动性好：料浆容易充满模型的各个部位，检验时，将料浆从小孔中流出应能连成不断的细丝。
悬浮性好：料浆久置后残渣分层沉淀。颗粒小，粘土可塑性好，含量高，悬浮性好。
触变性适当：触变性过大，容易堵塞泥浆管道，脱模后坯体容易塌落变形。泥浆触变性过小，生坯强度不够，影响脱模与修坯质量。
改变物性：
滑石（1350～1450℃）：片状结构→引起定向→开裂与变形→与烧后→MgO·SiO2 破坏滑石片状结构。
石英（900℃）：通过预烧使结构疏松，利于粉碎（573℃体积效应）。
粘土（700～800℃）：脱除结构水，减少收缩。
15.陶瓷原料的纳米化有何优缺点？
纳米陶瓷粉体是介于固体与分子之间的具有纳米尺寸（0.1-lOOnm)的亚稳态中间物质。随着粉体的超细化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了块状材料所不具有的特殊的效应：
4、碱土金属氧化物（CaO、MgO等）的作用：引入少量的CaO、MgO等，可以提高瓷的热稳定性和机械强度，提高白度与透光度，改进瓷的色调，减弱铁钛的不良着色作用。
8.影响泥团可塑性的因素有哪些？
矿物种类：
可塑性好的矿物特点：①颗粒细 ②矿物解理产生片状结构矿物 ③颗粒表面水膜厚。
固体颗粒大小和形状：
•可塑性指数：表示粘土（坯泥）能形成可塑泥团的水分变化范围，从数值上是液限含水率减去塑限含水率。
•可塑性指标：是指在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积。
6.试写出高岭土加热过程中的主要化学反应。
脱水阶段：高岭石脱水后生成偏高岭石，同时收缩率增大，吸热效应,失重：
Al2O3·2SiO2·2H2O = Al2O3·2SiO2+ 2H2O
微波干燥：微波是介于无线电波与远红外之间的电磁波，频率为1000-300000MHz之间，以微波辐射使生胚内极性的分子（水）运动，摩擦产生的热能使生坯干燥，水的介电损耗及介电常数较大，能吸收较多的微波能，水分多的地方发热多，坯体的热湿扩散方向一致，干燥效率高。
红外干燥：水对红外很敏感，能产生强烈吸收，并且红外线有一定的穿透力，使得坯体的热湿扩散反向一致，远红外干燥速度快，为热风干燥速度10倍以上。
⑷ 平衡阶段：当坯体表面水分达到平衡水分时，表面蒸发与吸附达成动态平衡，表现干燥速度为零。
21.确定干燥介质的参数要考虑哪些因素？
温度：坯体性质；热能的充分利用及设备因素；其他因素：干燥方式、坯体厚度及形状、干燥设备的结构及坯体防止方式与位置流速、流量、受热面积等。
湿度：分段控制湿度；
速度与流量：流量大，干燥快，易导致不均匀（边角处干燥很快）；
（4） pH值：
提高瘠性料浆流动性和悬浮性的方法之一。影响胶团结构、 Zeta电位和离解程度。
（5） 电解质：影响双电层厚度和Zeta电位
11.什么是造粒？
造粒是指在很细的粉料中加入一等塑化剂，通过一些工艺手段制成粒度较粗，具有一定假颗粒，流动性好的粒子。
12.何为晶界？晶界有何特点？
晶界：晶粒在烧成时会逐渐长大，直到相互接触，共同构成晶粒间的界。
(3)非常短的时间内快速烧成，如等离子体烧结、微波烧结等；
(4)采取措施降低烧结温度，如通过加压（热等静压等）或者超细的原料、加入适当的烧结助剂等；
(5) 烧成制度要合理，适当减少在高温的时间，增加中温时间。
14.部分陶瓷原料需要预烧，其原因何在？
目的：稳定晶型，预分解，利于粉碎。
稳定晶型：对于同质多晶体，希望稳定晶型以避免晶型转变带来体积效应而对产品质量产生影响。一般高温形态晶型最稳定，性能也最好。
4.一次莫来石与二次莫来石的形貌生成机理有何不同？
一次莫来石：鳞片状、短柱状。固相反应，升温高火期。
二次莫来石：针状、交织成网状。过饱和析晶，升温高火期。
5.可塑性；可塑性指数；可塑性指标
•可塑性：在超过屈服点的外力作用下，泥团发生塑性变形，但并不破裂，除去外力后，仍保持变形后形状的性质。也可以说是可被塑造成为多种形状的性质。
⑴ 加速干燥阶段：水分不断蒸发，直至表面温度达到干燥介质的湿球温度。
⑵ 等速干燥阶段：干燥介质的条件恒定不变，水分由坯体内部迁移到表面的内扩散的速度与表面水分蒸发扩散到周围介质中去的外扩散的速度相等。
⑶ 降速干燥阶段：蒸发速度和热能消耗减小，坯体表面温度渐渐升高，坯体表面与周围干燥介质间的温差渐渐减小，坯体表面上的水蒸气分压降低。
2、氧化铝的作用： 瓷中的Al2O3主要以长石和高岭土引入，是成瓷的主要成分，一部分存在于莫来石晶体内，另一部分溶于熔体中以玻璃相存在。Al2O3可以提高瓷的化学稳定性与热稳定性，提高瓷的物理化学性能和机械强度，提高白度。但含量过多会提高烧成温度，过少（低于15%）则瓷坯趋于易熔，容易变形。
3、氧化钾与氧化钠的作用： K2O、Na2O主要以长石引入，它们也是成瓷的主要成分，起助熔剂作用。存在于玻璃相中提高透明度。K2O还可使瓷的音韵宏亮，铿锵有声，而Na2O过多，则瓷的声音沉哑。一般K2O与Na2O总量控制在5%以下为宜，否则会急剧地降低烧成温度与热稳定性。
19.试分析影响注浆成形速度的原因及提高速度的方法。
①降低泥层阻力，适当减少塑性原料，增粗泥浆颗粒，加入解凝剂改善流动性。
②提高吸浆过程推动力，石膏的毛细管力要大。
③提高泥浆和模型的温度。
④采用压力注浆，真空注浆、离心注浆成组注浆、热浆注浆等的强化注浆方式。
20.坯体干燥过程有哪几个典型阶段？它们各有什么特点？
2.石英在陶瓷制备中的作用是什么？
在烧成前是瘠性原料，对泥料的可塑性起调节作用，降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形；
烧成时，石英部分熔解于液相中，增加熔体粘度，未熔解石英构成坯体的骨架，防止坯体软化变形；
在瓷器中，合理的石英颗粒能大大提高坯体的强度，否则效果相反。同时能改善瓷坯的透光度和白度；
在釉料中石英是生成玻璃质的主要成分，能提高釉的熔融温度和粘度，赋予釉高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化学腐蚀性。
3.对石英进行预处理时，一般在1000℃左右预烧，然后快速冷却，其目的是什么？
天然石英是低温型的β-石英，其硬度为7，难于粉碎。故有些工厂在粉碎前先将石英煅烧到 900－1000 ℃以强化晶型转变，然后急冷，产生内应力，造成裂纹或碎裂，有利于对石英的粉碎。此外通过煅烧可使着色氧化物显露出来。便于拣选。
9.泥料陈腐的作用是什么？
（1）使泥料中的水分分布更加均匀,提高了泥料的可塑性。
（2）增加腐植酸物质的含量，提高可塑性,提高坯体的强度,减少烧成变形。
10.影响泥浆流动性有哪些因素？
（1）固相含量、 颗粒大小和形状：
阻力： ①水本身吸引力；②固相与水吸引力；③固相与固相碰撞
泥浆的阻力来自泥浆的粘度，一切可以降低粘度的措施都可减少阻力。
1.粘土在陶瓷制备中的作用是什么？
① 在常温下可提高坯料的可塑性和结合性，高温下仍留在坯体中起结合作用；
② 坯体是Al2O3成分的主要提供者，烧成中形成一次莫来石和二次莫来石；
③ 粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性和稳定性；
④ 粘土原料亲水及干燥后多孔性与干燥强度，使坯、釉层具有良好吸釉、印花能力；
⑤ 在生产中的不利因素：分解、收缩、杂质、有机物多、纯度低、定向排列。
优点：
1.具有极小的粒径、大的比表面积和高的化学性能。可以降低材料的烧结致密化程度，节约能源。
2.使材料的组成结构致密化、均匀化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性。
3. 可以从纳米材料的结构层次(0.1-100nm)上控制材料的成分和结构，有利
于充分发挥陶瓷材料的潜在性能。而使定向设计纳米材料的组织结构和性能成为可能。
干燥速度快，节约能源，干燥效果好且均匀。
电干燥：在坯体两端加上电压，坯体成为电阻，从而发热，含水率高的部件电阻小干燥的快，通过这种平衡使得坯体干燥均匀，并且内部由于热量难于散发，能够使得内部的温度高于表面，使热梯度与湿梯度方向一致而促进干燥。含水率低于百分之5 时点解消耗剧增，所以应当采用其他方式进一步干燥。
铝-硅尖、氧化钠、碱土金属氧化物在陶瓷中的作用。
1、氧化硅的作用： 瓷中的SiO2以"半安定方石英"、"残余石英颗粒"、溶解在玻璃相中的"熔融石英"，以及在莫来石晶体和玻璃态物质中的结合状态存在。SiO2是瓷的主要成分，含量很高，直接影响瓷的强度及其它性能。但含量不能过高，如果超过75%接近80%，瓷器烧后热稳定性变坏，易于出现自行炸裂现象
阻力主要来自于固体颗粒移动的碰撞阻力， 固相增多→阻力增加。
水多→干燥缺陷
固相量相同→粒径小→比表面积大→水膜面积大→自由水少→粘度大
颗粒形状：颗粒运动既有平移又有旋转，球形颗粒成等轴颗粒阻力小。
（2）泥浆温度：
温度上升，粘度下降，加速泥浆脱水。
（3）水化膜的厚度：
若干燥温度超过一定值， 粘土颗粒表面结构破坏， 吸附的离子和粘土颗粒结合变松， 再水化时形成较厚的水化膜， 导致流动性变差。
速度大，需要的动力以及气体带走的热聊大，要综合考虑。
22.试列出可以使温度梯度和湿度梯度一致的二种坯体干燥方法，并简述理由。
①工频电干燥：由于坯体端面间的整个厚度同时进行加热。
②红外线干燥：坯体干燥时所必须的能量由红外线供给，保证坯体内部温度高于外表面温度。